CN1072425C - 视频变焦距方法和采用该方法的摄像机 - Google Patents

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Abstract

一种视频变焦距方法和采用该方法的摄像机，能够在变焦距与执行自动聚焦时避免在高倍或更大放大率范围内使临近物体散焦。用户选择摄像机为远距状态(高倍放大率)以执行变焦操作时检查此刻的聚焦状态，当镜头聚焦时，执行变焦距操作同时存储变焦距镜头位置信息和对应的聚焦镜头位置信息；若未聚焦，则使用邻前存储的这两个位置信息执行光学变焦距和聚焦操作。然后对光学变焦距和聚焦操作获得的视频信号执行数字变焦距操作。

Description

视频变焦距方法和采用该
方法的摄像机
本发明涉及一种视频变焦距方法和采用该方法的摄像机，特别是涉及一种具有下述特点的视频变焦距方法和采用该方法的摄像机，即：尽管在经变焦距镜头执行变焦距操作时以高倍放大率或更高的放大率执行自动聚焦，但仍能防止对近距物体散焦。
为一般家庭使用的目的而近期发展的摄像机分别采用了2～10放大倍率的变焦距镜头。变焦距镜头可以顺序地从广角到远摄范围变化焦距(这种变化称之变焦距)，如果物体被聚焦然后变焦距，则变焦距镜头可以随机地改变图像尺寸并保持聚焦。摄像机还可以使用自动聚焦变焦距镜头。自动聚焦(AF)变焦距镜头采用了当摄像机朝向物体时可以自动地把摄像机的焦点对准物体的基本原理。摄像机的AF机构在标题为“自动功能(AF、AE、AWB)”(在电视学会学报Television Institute Journal,1995年第49卷第2号第145-149页)的文献中作了详细说明。图1中示意地示出了采用自动聚焦变焦距镜头的摄像机的传统变焦距方法。
图1是说明摄像机传统变焦距方法的流程图。在图1中，用户通过连接摄像机的远摄/广角(T/W)开关把镜头的放大倍率变成广角状态或远距状态。当在T/W开关中选择广角状态时，场景就变得越来越远；当选择远距状态时，场景就变得越来越近。在摄像机中调整焦点时，物体首先被带到不执行推摄(zoom-in)操作的状态，然后执行拉摄(zoom-out)操作，因而对物体可能会散焦。这样，调整焦点时，在步骤101中判断摄像机的用户是否经T/W开关选择了作为远距状态的镜头放大率。如果镜头的放大率选择了远距状态，则摄像机驱动变焦距电动机并执行将变焦距镜头在推摄方向上变焦的变焦距操作(步骤102)。由于在变焦距时聚焦镜头的位置变动，因此摄像机驱动AF电动机并自动调整聚焦镜头，从而在当前的变焦距状态精确地在物体上聚焦(步骤103)。
然而，当以高倍放大率或更高的放大率变焦距时，自动聚焦则因聚焦镜头位置的变化使物体焦点散焦。对通过数字变焦距功能实现高达20倍的高倍放大率的现今摄像机来说，不可能避免这一问题的产生。
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种执行数字变焦距操作的摄像机变焦距方法，它是根据变焦距镜头和聚焦镜头的两个位置中的在变焦距镜头的高倍放大率状态下不使对物体散焦的最接近位置上的信息来执行数字变焦距操作。
本发明的另一个目的是提供一种采用上述变焦距方法的摄像机。
为实现本发明的上述目的，所提供的摄像机变焦距方法包括以下步骤：(a)判断在执行光学推焦操作时聚焦镜头是否为聚焦；(b)每当在步骤(a)中确定聚焦镜头处于聚焦状态时存入变焦距镜头位置信息和聚焦镜头位置信息；(c)当在步骤(a)中聚焦镜头未聚焦时，使用步骤(b)中存入的聚焦镜头位置信息和对应的变焦距镜头位置信息执行光学变焦距操作和聚焦操作；(d)对在步骤(c)中获得的视频信号执行数字变焦距操作。
所提供的摄像机包括：一个具有变焦距镜头和聚焦镜头的镜头装置；一个存储器；一个控制装置，用于：根据边缘分量控制镜头装置以便光学推摄操作和聚焦操作被执行，每当镜头装置处于聚焦状态时，在存储器中存储聚焦镜头位置信息和对应的变焦距镜头位置信息，和当镜头装置未处于聚焦状态时根据存储器中存入的聚焦镜头位置信息和对应的变焦距镜头位置信息控制镜头装置；和一个信号处理器，用于从镜头装置接收的视频信号中检测边缘分量，向控制装置供应检测的边缘分量和当镜头装置依据存储器中存入的聚焦镜头位置信息和变焦距镜头位置信息被控制时对接收的视频信号来执行数字变焦距操作。
下面结合附图说明本发明的优选实施例。
图1是说明用于摄像机的传统变焦距方法的流程图；
图2是显示采用本发明的摄像机变焦距方法的摄像机的方框图；和
图3是说明图2的摄像机变焦距方法的流程图。
下面参照附图详细说明本发明的优选实施例。
如图2所示，本发明的摄像机包括一个具有变焦距镜头(未示出)和聚焦镜头的镜头装置21和一个固态成像器件22，该器件22含有用于光电转换从镜头装置21输入的视频信号的电荷耦合器件。信号处理器23接收固态成像器件22中光电转换的视频信号，并执行必需的信号处理，例如，聚焦信号检测和数字变焦距，然后输出信号处理结果。本发明的摄像机还包括：一个T/W开关24，用于选择变焦距镜头的放大率；和一个控制器25，用于接收来自T/W开关24的放大率选择信号和信号处理器23中检测的聚焦信号，并控制用于控制镜头21的光学变焦距操作的变焦距电动机26和用于控制自动聚焦操作的AF电动机27。用于控制数字变焦距操作的信号处理器23还与控制器25连接。同时，本发明的摄像机包括一个存储器28，用于存储变焦距时镜头装置21所处状态的数据。
在图2中，用户经T/W开关24输入用于选择所需镜头放大率的信号。从T/W开关24接收放大率选择信号的控制器25根据选择的放大率驱动变焦距电动机26和AF电动机27。变焦距电动机26驱动用于在镜头装置21中执行变焦距操作的变焦距镜头。AF电动机27调整用于在镜头装置21中执行聚焦操作的聚焦镜头的位置。经镜头装置21输出的景物的光学视频信号通过固态成像器件22进行光电转换。光电转换的视频信号在信号处理器23中执行必要的信号处理后在记录介质上记录或者在监视器(如电子取景器)上显示。
如果用户经T/W开关24选择高倍放大率的远距状态，则控制器25执行图3中所示的程序。
图3是说明图2的摄像机变焦距方法的流程图。在图3中，如果用户经T/W开关24选择放大倍率，则控制器25判断从T/W开关24输入的放大倍率选择信号是否为远距状态(步骤301)。如果放大倍率选择信号为远距状态，则控制器25根据高倍放大率驱动变焦距电动机26，变焦距电动机26使镜头装置21中的变焦距镜头变成远距状态(步骤302)。同时，由镜头装置21施加的光学视频信号经固态成像器件22进行光电转换。光电转换的视频信号被送入信号处理器23。然后，信号处理器23高通滤波送入的视频信号以检测边缘分量和把作为聚焦信号的边缘分量送给控制器25。控制器25使用信号处理器23施加的聚焦信号判断镜头装置21是否准确聚焦(步骤303)。当信号处理器23施加的聚焦信号振幅变成峰值时，控制器25判定镜头装置21处于聚焦状态，并把聚焦镜头位置信息和变焦距镜头位置信息存入存储器28中(步骤304)。然后，在以推摄方向对变焦距镜头进行变焦距的同时，控制器25重复执行步骤302至304构成的循环。在步骤303中，如果由于推摄操作超过高倍放大倍率或更高的放大倍率的范围而使镜头装置21未能聚焦，控制器25则使用与存储器28存储的聚焦镜头位置信息中的恰好在镜头装置21散焦之前的聚焦点对应的聚焦镜头位置信息来驱动AF电动机27并执行聚焦镜头的聚焦操作(步骤305)。随后，控制器25使用存储器28存储的对应变焦距镜头位置信息来固定镜头装置21中的变焦距镜头的位置并控制信号处理器23以便通过如内插那样的信号处理执行数字变焦距操作(步骤306)。信号处理器23输出的视频信号以场为单元被水平和垂直地内插，从而电扩展视频信号的尺寸。使用内插方法的数字变焦距功能是公知的，因此这里不作详细说明。
如上所述，与因聚焦镜头的位置导致对临近物体散焦的传统方法相比较，不难看出尽管仍在以高倍放大倍率(或更高的放大倍率)变焦距时执行了自动聚焦功能，但本发明的视频变焦距方法和采用该方法的摄像机存储了以高倍放大倍率变焦距时使镜头聚焦的聚焦位置信息并恰好在镜头散焦之前的聚焦位置上执行了数字变焦距操作而不是光学变焦距操作，因此即使在高倍放大倍率范围中也能避免对临近物体散焦。
尽管对本发明的优选实施例已经作了详细说明，但在不脱离本发明精神和范围的条件下普通技术人员能够对本发明实施例作出许多修改。

Claims (9)

1．一种摄像机变焦距方法，包括以下步骤：
(a)从光学推摄操作获得的视频信号中检测边缘分量；
(b)在执行光学推摄操作的同时，使用步骤(a)中检测的边缘分量判断镜头是否在聚焦状态；
(c)每当在步骤(b)中确定聚焦镜头处于聚焦状态时，存储变焦距镜头位置信息和聚焦镜头位置信息；
(d)当在步骤(b)中聚焦镜头未处于聚焦状态时，使用步骤(c)中存入的聚焦镜头位置信息和对应的变焦距镜头位置信息执行光学变焦距操作和聚焦操作；和
(e)对步骤(d)中获得的视频信号执行数字变焦距操作。
2．根据权利要求1所述的摄像机变焦距方法，其中所述步骤(b)中的光学推摄操作从远距状态开始。
3．根据权利要求1所述的摄像机变焦距方法，其中所述步骤(d)包括：使用与恰好在镜头散焦之前的焦点相对应的聚焦镜头位置信息和变焦距镜头位置信息来执行光学变焦距和聚焦操作的分步骤。
4．根据权利要求1所述的摄像机变焦距方法，其中所述步骤(e)执行以场为单元水平和垂直地内插视频信号的数字变焦距操作。
5．一种摄像机，包括：
具有变焦距镜头和聚焦镜头的镜头装置；
一个存储器；
控制装置，用于根据边缘分量控制镜头装置以便执行光学推摄操作和聚焦操作，每当镜头装置处于聚焦状态时在存储器中存储聚焦镜头位置信息和对应的变焦距镜头位置信息，和当镜头装置来处于聚焦状态时根据存储器中存储的聚焦镜头位置信息和对应的变焦距镜头位置信息控制镜头装置；和
信号处理装置，用于从镜头装置接收的视频信号中检测边缘分量；向控制装置提供检测的边缘分量，和当根据存储器中存储的聚焦镜头位置信息和变焦距镜头位置信息控制镜头装置时执行关于接收的视频信号的数字变焦距操作。
6．根据权利要求5所述的摄像机，其中所述控制装置使用对应于刚好在镜头散焦之前的焦点的聚焦镜头位置信息和变焦距镜头位置信息来执行光学变焦距和聚焦操作。
7．根据权利要求5所述的摄像机，其中所述控制装置从远距状态开始推摄操作。
8．根据权利要求5所述的摄像机，进一步包括用于推摄操作和拉摄操作的输入按键，并且其中当所述变焦距镜头经所述输入按键被设定为远距状态时，所述控制装置开始光学推摄和聚焦操作。
9．根据权利要求5所述的摄像机，其中所述信号处理器执行用于以场为单元水平和垂直地内插视频信号的数字变焦距操作。
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