CN110012219A - 图像稳定控制设备、摄像设备和系统及方法、存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像稳定控制设备、摄像设备和系统及方法、存储介质。图像稳定控制设备获取与同摄像设备所要进行的摄像相关的快门速度有关的信息，并进行控制以使得分别采用不同校正方法的第一校正部件和第二校正部件来校正摄像设备的抖动。图像稳定控制设备基于与快门速度有关的信息来改变抖动的校正向第一校正部件和第二校正部件的分配。

Description

图像稳定控制设备、摄像设备和系统及方法、存储介质
技术领域
本发明涉及图像稳定控制设备、摄像设备、摄像系统、控制方法和存储介质，并且特别涉及用于使用多种方法来进行与摄像设备的抖动的影响有关的校正的技术。
背景技术
诸如数字照相机和摄像机等的近年来的摄像设备配备有进行与设备的抖动对拍摄图像的影响有关的校正的功能。使用该功能，这些设备可以提供具有良好质量的拍摄图像。
存在用于检测摄像设备的抖动并进行与抖动的影响有关的校正的各种方法，并且这些方法各自使用不同的机制或不同的软件来实现。例如，存在如下的光学抖动校正方法，该光学抖动校正方法是用于通过驱动图像光学系统中所设置的图像稳定透镜机构来减少图像模糊以校正由于抖动引起的图像模糊(图像传感器上形成的光学图像的位置的偏移)的方法。还存在如下的电子抖动校正方法，该电子抖动校正方法是用于通过在图像传感器的一些像素上定义作为拍摄图像所要输出(提取)的区域并响应于抖动而调整提取区域的位置来使连续输出的拍摄图像中的被摄体图像的位置稳定的方法。
一些摄像设备采用上述光学抖动校正方法和电子抖动校正方法这两者以在考虑到各方法的特性的情况下实现抖动校正(日本专利4518197)。
日本专利4518197中公开的摄像设备被配置为将所检测到的抖动成分分类为高频成分和低频成分，并且使用光学抖动校正方法来进行与高频成分的抖动相对应的校正，并使用电子抖动校正方法来进行与低频成分的抖动相对应的校正。
然而，特别地，利用电子抖动校正的图像稳定功能根据摄像条件而可能无法以有利的方式实现。更具体地，在快门速度低的低光强度条件下，例如，可能发生所谓的“累积抖动”，这是由于形成光学图像的位置在曝光期间偏移而导致在被摄体图像中发生的模糊，因此，即使调整要切出的区域，也可能无法获得良好的图像。也就是说，在快门速度低的这种摄像条件下，即使调整要切出的区域，也由于拍摄图像信号已经受到累积抖动的影响，因此可能无法获得良好的输出图像。日本专利4518197中公开的摄像设备完全没有考虑这种摄像条件。
发明内容
本发明是有鉴于现有技术中的这些问题而作出的。本发明提供用于实现与快门速度相对应的良好抖动校正的图像稳定控制设备、摄像设备、摄像系统、控制方法和存储介质。
本发明在其第一方面提供一种图像稳定控制设备，包括：检测单元，其被配置为检测摄像设备的抖动；获取单元，其被配置为获取与同所述摄像设备要进行的摄像相关的快门速度有关的信息；以及控制单元，其被配置为进行控制，以使分别采用不同的校正方法的第一校正单元和第二校正单元对所述检测单元所检测到的抖动进行校正，从而基于所述获取单元所获取到的与所述快门速度有关的信息来改变所述抖动的校正向所述第一校正单元和所述第二校正单元的分配，其中，所述第二校正单元采用电子抖动校正方法，并通过改变要从通过摄像所获取到的图像信号中所提取的区域来校正所述抖动，以及所述控制单元根据所述快门速度来改变要经过所述第二校正单元所进行的校正的能够用于从所述图像信号提取所述区域的可移动区域。
本发明在其第二方面提供一种摄像设备，包括：检测单元，其被配置为检测所述摄像设备的抖动；第一校正单元和第二校正单元，用于校正所述检测单元所检测到的抖动对拍摄图像的影响，所述第一校正单元和所述第二校正单元采用不同的校正方法；获取单元，其被配置为获取与同所述摄像设备所要进行的摄像相关的快门速度有关的信息；以及控制单元，其被配置为进行控制，以使所述第一校正单元和所述第二校正单元对所述检测单元所检测到的抖动进行校正，从而基于所述获取单元所获取到的与所述快门速度有关的信息来改变所述抖动的校正向所述第一校正单元和所述第二校正单元的分配，其中，所述第二校正单元采用电子抖动校正方法，并通过改变要从通过摄像所获取到的图像信号中所提取的区域来校正所述抖动，以及所述控制单元根据所述快门速度来改变要经过所述第二校正单元所进行的校正的能够用于从所述图像信号中提取所述区域的可移动区域。
本发明在其第三方面提供一种摄像系统，包括图像稳定控制设备和摄像设备，所述摄像系统包括：检测单元，其被配置为检测所述摄像设备的抖动；获取单元，其被配置为获取与同所述摄像设备所要进行的摄像相关的快门速度有关的信息；第一校正单元和第二校正单元，用于校正所述检测单元所检测到的抖动对拍摄图像的影响，所述第一校正单元和所述第二校正单元采用不同的校正方法；以及控制单元，其被配置为进行控制，以使所述第一校正单元和所述第二校正单元对所述检测单元所检测到的抖动进行校正，从而基于所述获取单元所获取到的与所述快门速度有关的信息来改变所述抖动的校正向所述第一校正单元和所述第二校正单元的分配，其中，所述第二校正单元采用电子抖动校正方法，并通过改变要从通过摄像所获取到的图像信号中所提取的区域来校正所述抖动，以及所述控制单元根据所述快门速度来改变要经过所述第二校正单元所进行的校正的能够用于从所述图像信号中提取所述区域的可移动区域。
本发明在其第四方面提供一种图像稳定控制设备的控制方法，所述控制方法包括：检测摄像设备的抖动；获取与同所述摄像设备要进行的摄像相关的快门速度有关的信息；以及进行控制，以使分别采用不同的校正方法的第一校正单元和第二校正单元对所检测到的抖动进行校正，从而基于所获取到的与所述快门速度有关的信息来改变所述抖动的校正向所述第一校正单元和所述第二校正单元的分配，其中，所述第二校正单元采用电子抖动校正方法，并通过改变要从通过摄像所获取到的图像信号中所提取的区域来校正所述抖动，以及进行控制，以使得根据所述快门速度来改变要经过所述第二校正单元所进行的校正的能够用于从所述图像信号中提取所述区域的可移动区域。
本发明在其第五方面提供一种计算机可读存储介质，其存储用于使计算机用作上述的图像稳定控制设备的除所述校正单元之外的各单元的程序。
通过以下(参考附图)对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例和变形例的数字照相机100的功能结构的框图。
图2是示出根据本发明的第一实施例和变形例的抖动校正功能的结构的框图。
图3A、3B、3C和3D示出根据本发明的实施例和变形例的角速度信号的分离。
图4A和4B示出根据本发明的第一实施例和变形例的频率分离单元203所设置的分离频率。
图5是示出根据本发明的第一实施例的数字照相机100所执行的图像稳定控制处理的流程图。
图6是示出根据本发明的第二实施例的摄像系统600的功能结构的框图。
图7是示出根据本发明的第二实施例的抖动校正功能的结构的框图。
图8是示出根据本发明的第二实施例的摄像系统600所执行的图像稳定控制处理的流程图。
具体实施方式
第一实施例
下面参考附图来详细描述本发明的说明性实施例。注意，下面描述的实施例是将本发明应用于数字照相机100的示例，其中数字照相机100是能够检测已经发生的抖动并且通过进行两种类型的校正来减小抖动对拍摄图像的影响的图像稳定控制设备的示例。然而，本发明可应用于能够检测摄像设备的抖动并且通过进行多种类型的校正来减小抖动对拍摄图像的影响的任何装置。
数字照相机100的结构
图1是示出根据本发明实施例的数字照相机100的功能结构的框图。在本实施例中，数字照相机100与镜头一体化，并且能够进行静止图像拍摄和运动图像拍摄。
变焦单元101是包括用于改变摄像设置中的焦距的变焦透镜、用于变焦透镜的驱动机构和位置检测传感器等的透镜单元。作为变焦单元101中的变焦透镜在光轴方向上移动的结果，焦距改变，因此在下面描述的摄像单元109的图像传感器上形成的光学图像发生改变。通过变焦驱动控制单元102来进行变焦单元101的驱动控制。变焦驱动控制单元102对变焦透镜进行驱动控制，因此被配置为能够检测变焦透镜在光轴上的位置(变焦位置)。
抖动校正透镜单元103是根据本实施例的数字照相机100的用于进行与数字照相机100的抖动的影响(图像模糊)有关的校正的一个组件。抖动校正透镜单元103包括用于校正在图像传感器上形成被摄体的光学图像的位置的由抖动引起的偏移的抖动校正透镜(移位透镜)、用于移位透镜的驱动机构以及位置检测传感器等。抖动校正透镜单元103中的移位透镜在垂直于光轴的方向上移动，因此校正图像模糊使得维持形成与被摄体相关的光学图像的位置。移位透镜移动的方向不受特别限制，并且仅需要包括与光轴垂直的方向分量。通过光学抖动校正控制单元104来进行抖动校正透镜单元103的驱动控制。更具体地，光学抖动校正控制单元104通过将与同校正相关地确定的驱动量有关的信息(驱动信号)发送到抖动校正透镜单元103来进行驱动控制。在本实施例中，抖动校正透镜单元103和光学抖动校正控制单元104用作根据本发明的第一校正部件，其使用用于光学地校正图像模糊的光学抖动校正方法来实现校正功能。
光圈/快门单元105是光圈和快门一体化的单元。光圈调节入射至摄像单元109的光量，并且快门通过打开和关闭来控制曝光量。通过光圈/快门驱动控制单元106来进行光圈/快门单元105的驱动控制。
调焦单元107是包括用于进行焦点调节的调焦透镜、调焦透镜的驱动机构以及位置检测传感器等的透镜单元。作为调焦单元107中的调焦透镜沿光轴方向移动的结果，在图像传感器上形成的光学图像的聚焦状态改变。通过调焦驱动控制单元108来进行调焦单元107的驱动控制。
注意，图像光学系统包括变焦单元101、抖动校正透镜单元103、光圈/快门单元105和调焦单元107，并且来自被摄体的反射光经由图像光学系统而进入数字照相机100。
摄像单元109例如包括诸如CCD或CMOS传感器等的图像传感器，并且对由图像光学系统在传感器的摄像面上形成的光学图像进行光电转换，从而输出与拍摄图像有关的模拟图像信号(电信号)。注意，可以通过例如在控制单元119的控制下改变检测图像传感器中所累积的信号电荷时的灵敏度或者改变放大器电路(未示出)的放大增益，来改变摄像灵敏度。
图像信号处理单元110进行诸如A/D转换处理和显像处理等的处理，以将从摄像单元109输出的电信号转换为视频信号。此外，视频信号处理单元111根据目的来对由图像信号处理单元110所进行的转换产生的视频信号进行处理。显示单元112例如是诸如LCD等的显示装置，并且基于从视频信号处理单元111输出的信号(输出信号)适当地显示图像。显示单元112进行作为摄像的结果而输出的信号的通过镜头显示，因此用作电子取景器。
电源单元113提供数字照相机100的各块进行工作所需的电力。外部输入/输出端子单元114相对于外部实体接收/输出通信信号和视频信号。抖动检测单元117包括角速度传感器等。在数字照相机100抖动时，抖动检测单元117检测并输出各转动方向(俯仰方向、横摆方向和侧倾方向)上的抖动量。
电子抖动校正控制单元118是根据本实施例的数字照相机100的用于进行与数字照相机100的抖动的影响有关的校正的一个组件。电子抖动校正控制单元118通过控制视频信号处理单元111以使得视频信号处理单元111从摄像单元109连续拍摄的图像信号中提取出现特定被摄体图像的区域中的信号、并输出所提取的信号作为输出信号，来实现抖动校正。换句话说，电子抖动校正控制单元118通过控制视频信号处理单元111的操作以使得特定摄像区域中的被摄体图像出现在与输出信号有关的图像中，来进行抖动校正。因此，在进行校正的模式中，例如，与输出信号相对应的区域的视角被设置得小于要经过图像传感器所进行的光电转换的摄像区域的视角，并且输入到视频信号处理单元111的图像信号包括未被输出的剩余像素的信号。也就是说，视频信号处理单元111可能使用包括剩余像素的区域来提取与输出图像有关的区域，并且可以在该区域(可移动区域)中实现抖动校正。因此，在本实施例中，电子抖动校正控制单元118和视频信号处理单元111用作根据本发明的第二校正部件，其使用用于电子校正图像模糊的电子抖动校正方法来实现校正功能。
控制单元119例如是微计算机，并控制数字照相机100的各块的操作。具体地，控制单元119例如读出存储在存储单元116中的各块的操作程序，并将程序加载到存储器(未示出)并执行程序以控制各块的操作。这里，存储单元116例如是非易失性存储器，并且除了各块的操作程序之外，还存储各块进行工作所需的参数等。存储单元116还可以被配置为存储输出信号(视频信息)和与数字照相机100的操作有关的各种数据。在本实施例中，光学抖动校正控制单元104和电子抖动校正控制单元118被描述为与控制单元119分离的组件。然而，这些组件也可以实现为控制单元119。
操作单元115是数字照相机100的用户接口，例如包括快门释放按钮和开关。在检测到对用户接口的操作输入时，操作单元115将与该操作相对应的控制信号输出到控制单元119。
例如，操作单元115包括抖动校正开关，该抖动校正开关被配置为能够开启和关闭进行抖动校正的模式(抖动校正模式)。在已经操作了抖动校正开关并且要执行抖动校正模式的状态下，控制单元119进行控制以使光学抖动校正控制单元104和电子抖动校正控制单元118进行与该模式相对应的操作。在该控制中，可以单独将光学抖动校正和电子抖动校正设置为启用/禁用。
此外，例如，操作单元115包括拍摄模式选择开关，利用该开关可以选择静止图像拍摄模式或运动图像拍摄模式作为要执行的拍摄模式。在响应于操作拍摄模式选择开关而选择一种拍摄模式时，控制单元119进行控制以根据所选模式来操作变焦单元101、光学抖动校正控制单元104、光圈/快门单元105和调焦单元107。
此外，例如，操作单元115还包括快门释放按钮，该快门释放按钮被配置为根据推压深度来顺序地接通第一开关(SW1)然后接通第二开关(SW2)。当快门释放按钮被按压大约一半时，操作单元115输出用于指示开关SW1已经接通的SW1信号，并且在快门释放按钮被完全按压时，操作单元115输出用于指示开关SW2已经接通的SW2信号。
在输出SW1信号时，调焦驱动控制单元108通过驱动调焦单元107来进行调焦，并且光圈/快门驱动控制单元106通过驱动光圈/快门单元105来设置适当的曝光量。随后，在输出SW2信号时，将基于经历了由摄像单元109进行的曝光的光学图像的图像数据存储在存储单元116中。
此外，例如，操作单元115还包括运动图像记录开关。在按压运动图像记录开关时，开始运动图像拍摄，并且在记录期间再次按压开关时，记录结束。注意，用户可以在运动图像拍摄期间通过按压快门释放按钮来进行静止图像拍摄。
此外，例如，操作单元115包括用于选择重放模式的重放模式选择开关。在响应于操作重放模式选择开关而选择重放模式时，控制单元119停止与抖动校正有关的操作。此时，可以对抖动校正透镜单元103的致动器通电或断电，使得抖动校正透镜单元103固定在预定位置。
此外，例如，操作单元115还包括用于进行改变变焦倍率的指示的变倍开关。在响应于操作变倍开关而作出用以改变变焦倍率的指示时，已经经由控制单元119接收到操作指示的变焦驱动控制单元102驱动变焦单元101以将变焦单元101(变焦透镜)移动到指定的变焦位置。
与抖动校正功能相关的结构
接着，下面参考图2所示的框图来描述与根据本实施例的数字照相机100所实现的抖动校正功能(图像稳定功能)有关的结构。尽管图2中的示例示出通过光学抖动校正控制单元104来实现与该功能的实现相关的各种块，但是本发明没有必要一定以这种方式实现。也就是说，与功能的实现相关的块可以由电子抖动校正控制单元118或控制单元119实现，或者由光学抖动校正控制单元104、电子抖动校正控制单元118和控制单元119中的一些或全部彼此协作来实现。
在抖动检测单元117输出与数字照相机100的抖动相关的角速度信号时，通过A/D转换单元201将信号转换为数字数据。在本实施例中，抖动检测单元117的角速度传感器被描述为用于输出模拟信号作为角速度信号的传感器。然而，该传感器可以配备有A/D转换功能。由A/D转换单元201转换成数字数据的角速度信号经过陀螺仪增益单元202所进行的输出调整以减少抖动量的输出值的波动，并输出到频率分离单元203。
以根据本发明的作为第一阈值的频率为基准，频率分离单元203将输入角速度信号分离为用于指示与大于该阈值的频率成分相对应的抖动的高频角速度信号以及用于指示与小于该阈值的频率成分相对应的抖动的低频角速度信号，并输出这些信号。更具体地，频率分离单元203基于与同从控制单元119输入的由光圈/快门驱动控制单元106所进行的控制相关的快门速度有关的信息来确定要用作阈值的频率，并基于该阈值来分离角速度信号。
这里，图3A和3B示出频率分离单元203的结构的示例。如果频率分离单元203例如如图3A所示配置，则所输入的角速度信号(输入角速度信号)被输入到高通滤波器(HPF)301，因此提取并输出用于指示与大于该阈值的频率成分相对应的抖动的高频角速度信号。还将高频角速度信号输出到减法器302。减法器302从输入角速度信号中减去高频角速度信号，由此输出低频角速度信号。如果频率分离单元203例如如图3B所示配置，则输入角速度信号被输入到低通滤波器(LPF)303，因此提取并输出用于指示与小于该阈值的频率成分相对应的抖动的低频角速度信号。同样将低频角速度信号输出到减法器304。减法器304从输入角速度信号中减去低频角速度信号，由此输出高频角速度信号。
根据本实施例的频率分离单元203被配置为使得用于将输入角速度信号分离为高频角速度信号和低频角速度信号的阈值(分离频率：截止频率)可以根据快门速度而改变，这将在下面详细描述。例如，如果频率分离单元203如图3A所示配置，则HPF 301的频率-增益特性可以是图3C所示的频率-增益特性。如该图所示，通过将HPF 301的截止频率从f0(基准分离频率)改变为f1(<f0)，可以将高频角速度信号的频带向着低频侧移动。此外，例如，如果频率分离单元203如图3B所示配置，则LPF 303的频率-增益特性可以是图3D中所示的频率-增益特性。如该图所示，通过将LPF 303的截止频率从f0(基准分离频率)改变为f1(<f0)，可以将低频角速度信号的频带向着低频侧移动。高频角速度信号是输入信号和低频角速度信号之间的差。因此，将低频角速度信号的频带向着低频侧移动等价于将高频角速度信号的频带向着低频侧移动。通过将截止频率向着低频侧移动，可以使低频角速度信号衰减并将衰减后的低频角速度成分分配给高频角速度信号。
在分离输入角速度信号时，频率分离单元203将分离后的高频角速度信号输出到积分器204，并将分离的低频角速度信号输出到积分器206。
积分器204和抖动校正量计算单元205基于从频率分离单元203输出的高频角速度信号，求出与抖动校正透镜单元103要进行的校正操作相关的抖动校正量。积分器204具有用于改变任何频带中的特性的功能，并且对从频率分离单元203输入的高频角速度信号进行积分。在积分器204进行积分处理的情况下，平摇处理单元208根据来自频率分离单元203的输出或者来自积分器的输出，进行用以将积分器204的时间常数从基准时间常数(最初设置的时间常数)改变的处理。这是因为，如果积分器204的时间常数大，则需要较长时间来使增加的输出收敛到接近零的值，并且在收敛之前可能达到抖动校正的限制。也就是说，平摇处理单元208控制积分器204的时间常数，使得来自积分器204的输出尽快收敛到接近零的值。
抖动校正量计算单元205基于来自积分器204的输出信号来求出抖动校正透镜单元103所进行的与光学抖动校正相关的校正量。注意，可以由移位透镜对图像模糊进行的校正量的上限根据变焦设置而变化。因此，在本实施例中，抖动校正量计算单元205基于与从变焦驱动控制单元102输出的变焦倍率有关的信息，来指定通过光学抖动校正可校正的区域。然后，抖动校正量计算单元205将输入的高频角速度信号乘以灵敏度，以对基于高频角速度信号所确定的校正量设置限制，从而在可校正的区域内驱动移位透镜，由此求出最终的校正量。光学抖动校正控制单元104基于由此求出的校正量来对抖动校正透镜单元103进行驱动控制。
另一方面，积分器206和抖动校正量计算单元207基于从频率分离单元203输出的低频角速度信号来求出与视频信号处理单元111要进行的校正操作相关的抖动校正量。积分器206具有用于改变任何频带中的特性的功能，并且对从频率分离单元203输入的低频角速度信号进行积分。与积分器204相同，在积分器206进行积分处理的情况下，平摇处理单元208进行用以控制积分器206的时间常数的处理。
抖动校正量计算单元207基于来自积分器206的输出信号，来求出视频信号处理单元111要进行的与电子抖动校正有关的校正量。关于抖动校正量计算单元207，与抖动校正量计算单元205相同，与可以对图像模糊进行的抖动校正相对应的校正量的上限根据变焦设置而变化。因此，在本实施例中，抖动校正量计算单元207基于与从变焦驱动控制单元102输出的变焦倍率有关的信息，来指定通过电子抖动校正可校正的区域(即，可移动区域)。然后，抖动校正量计算单元207对基于输入的低频角速度信号所确定的校正量设置限制，从而使得在可移动区域内提取与要输出的信号相关的区域，由此求出最终校正量(提取区域的移动量)。光学抖动校正控制单元104将如此求出的校正量发送到电子抖动校正控制单元118，以使电子抖动校正控制单元118基于该校正量对视频信号处理单元111进行控制。
如上所述，本实施例中的处理通过与数字照相机100的各块相对应的作为硬件的电路和处理器来实现。然而，本发明没有必要一定以这种方式实现，并且由各块进行的处理可以通过进行相同处理的程序来实现。
校正分配改变
如上所述，根据本实施例的数字照相机100使用光学抖动校正和电子抖动校正这两者来校正(减少)由数字照相机100引起的图像模糊。更具体地，根据本实施例的数字照相机100根据与摄像环境有关的条件或摄像设置分别向两种类型的校正方法分配不同的校正量(频带)，从而进行抖动校正。
如上所述，如果在低光强度条件等下拍摄图像，则快门速度低并且曝光时间长。因此，在曝光期间可能发生累积抖动。当抖动量大且抖动频率高时，在拍摄图像中累积抖动显著。换句话说，如果曝光时间长，则在图像传感器上形成被摄体的光学图像的位置可能由于曝光期间的抖动而改变。结果，被摄体图像在拍摄的图像信号中已经模糊。因此，即使从图像信号中提取模糊并且对该模糊进行电子抖动校正，也不能以有利的方式进行抖动校正。
因此，在根据本实施例的数字照相机100中，例如，如果在运动图像拍摄或通过镜头显示期间曝光时间长，则将频率分离单元203的分离频率与快门速度高或正常时相比向低频侧移动。例如，如图4A所示，频率分离单元203可以被配置为能够根据快门速度(Tv)来改变作为分离基准的阈值(分离频率)。在图4A所示的示例中，在快门速度大于预定值Th1(例如1/60)的情况下，分离频率被设置为与光学抖动校正和电子抖动校正的正常分配相关的基准分离频率f0(例如，5Hz)。此外，如果摄像环境处于甚至更低光强度条件下并且快门速度甚至更低(例如1/15)，则分离频率变为f1(例如3Hz)。同样地，如果快门速度小于阈值Th2(例如，不大于1/4)，则分离频率变为f2(例如，1Hz)。结果，要分配给电子抖动校正的频带向低频侧移动，使得与高频带相关的校正被衰减，而较低频带中的抖动被分配给光学抖动校正，从而使得累积抖动不那么显著。
也就是说，在根据本实施例的数字照相机100中，在快门速度低的情况下，与快门速度高或正常时相比，经过光学抖动校正的频带向低频侧扩展，从而减少累积抖动。另一方面，与快门速度较高或正常时相比，要经过电子抖动校正的频带变窄，以避免过度校正。通过这种校正分配改变，根据本实施例的数字照相机100可以根据快门速度来进行良好的图像模糊校正。
图像稳定控制处理
下面参考图5所示的流程图来具体描述由具有根据本实施例的这种结构的数字照相机100所进行的图像稳定控制处理。控制单元119通过例如读取存储在存储单元116中的与该处理相对应的处理程序、将程序加载到存储器(未示出)、并执行该程序，来实现根据该流程图的处理。例如，当已经设置为抖动校正模式的数字照相机100进行通过镜头显示或运动图像拍摄时，开始以下描述中的图像稳定控制处理。
在步骤S501中，控制单元119求出与摄像有关的快门速度Tv。快门速度可以由控制单元119基于拍摄环境的分析结果来确定，并且例如提供给光圈/快门驱动控制单元106，或者从光圈/快门驱动控制单元106获取。此外，该步骤中求出的快门速度不限于与拍摄图像的帧相关地确定的快门速度，并且可以基于与最近的五帧相关的移动平均来求出。
在步骤S502中，A/D转换单元201和陀螺仪增益单元202基于与抖动检测单元117所检测到的抖动相关的模拟角速度信号，来获取要与帧相关地校正的数字角速度信号。
在步骤S503中，频率分离单元203基于步骤S501中求出的快门速度来设置角速度信号的分离频率。例如，可以如图4A所示通过将与快门速度相关的阈值和求出的快门速度进行比较来确定分离频率。在图4A所示的示例中，在快门速度大于作为基准分离频率的阈值Th1的情况下，分离频率被设置为f0，以及在快门速度大于阈值Th2并且不大于阈值Th1的情况下，分离频率被设置为f1，以及在快门速度不大于阈值Th2的情况下，分离频率被设置为f2。注意，在假设针对快门速度设置阈值并且与该阈值相比较地设置分离频率的情况下，描述本实施例。然而，本发明没有必要一定以这种方式实现。如上所述，快门速度越低，曝光时间越长，结果，累积抖动对输出信号的影响可能显著。因此，可以实现本发明，使得快门速度越低，分离频率越低。
在步骤S504中，控制单元119判断是否已解除了抖动校正模式。在判断为已经解除了抖动校正模式时，控制单元119结束图像稳定控制处理。在判断为尚未解除抖动校正模式时，控制单元119将处理返回到步骤S501，并对下一帧(或要进行快门速度判断的帧)重复相同的处理。
因此，利用根据本实施例的图像稳定控制设备，可以根据快门速度来改变分配给电子抖动校正和光学抖动校正的校正量，并且还可以在考虑到摄像条件的情况下实现良好的图像模糊校正。
变形例
在假设如图4A所示预先针对各快门速度设置分离频率并且频率分离单元203基于所输入的快门速度改变设置的情况下描述上述实施例。然而，本发明没有必要一定以这种方式实现。
可以不仅考虑快门速度而且还考虑其它摄像设置等来确定校正分配改变。例如，可以基于焦距和变焦倍率中的至少一个来确定可以应用于光学抖动校正和电子抖动校正的校正量。因此，可以在考虑焦距和变焦倍率的情况下进行校正分配改变。更具体地，以焦距和变焦倍率中的至少一个来确定要经过由视频信号处理单元111进行的校正的可移动区域，因此频率分离单元203可以基于该可移动区域来指定可分配给电子抖动校正控制单元118的频带。
这里，在快门速度被判断为低速的情况下，可能存在累积抖动的影响。因此，针对视频信号处理单元111的可移动区域根据快门速度而变窄，以使得不大于基于焦距和变焦倍率中的至少一个所确定出的最大区域。如图4B所示，例如，可以根据快门速度，通过确定电子抖动校正所使用的剩余像素与最大可移动区域的比例(使用率)来进行可移动区域改变。在图4B所示的示例中，在快门速度大于预定值Th1的情况下，将基于焦距和变焦倍率中的至少一个所确定出的整个可移动区域(最大区域)确定为用于电子抖动校正。在快门速度从Th1减小的情况下，进行控制使得可移动区域的使用率减小到50％和25％等，因此减少了电子抖动校正的比例。在可移动区域改变的情况下，频率分离单元203可以基于与对改变后的可移动区域的限制有关的信息来改变分离频率，使得在该区域中无法校正的频带中的角速度信号将通过抖动校正透镜单元103来进行校正。
利用这种结构，可以基于视频信号处理单元111可接受的校正量，更有利地确定要由电子抖动校正控制单元118校正的频率成分。
第二实施例
上述的第一实施例和变形例示出将本发明应用于与镜头一体化的数字照相机100的模式。然而，本发明不限于这种方式。不用说，本发明可应用于可更换镜头摄像设备。也就是说，如果用于光学抖动校正的组件和用于电子抖动校正的组件分别设置在使用时被集成为一体的单独装置中，则可以实现本发明。
以下实施例描述了将本发明实现为包括照相机主体和可更换镜头的摄像系统的模式。注意，除了上面描述的通过驱动移位透镜的光学抖动校正和通过控制要从拍摄图像中提取的区域所进行的电子抖动校正之外，根据本实施例的摄像系统还包括用于通过控制图像传感器的位置和转动来进行抖动校正的功能。
摄像系统600的结构
首先，下面参考图6所示的框图来描述根据本实施例的摄像系统600的功能结构。注意，在摄像系统600的结构中，与根据第一实施例的数字照相机100中的组件相同的组件被分配相同的附图标记，并且省略其描述。以下描述根据本实施例的摄像系统600的特征组件。
在图6中，摄像系统600包括彼此连接的可更换镜头610和照相机主体620。可更换镜头610和照相机主体620被配置为当它们各自的安装接触部611和621彼此接触时能够彼此通信。
可更换镜头610包括独立于照相机主体620的镜头控制单元612，以控制可更换镜头610的各块。镜头控制单元612可以通过将存储在存储单元(未示出)中的各块的操作程序加载到存储器并执行这些程序来控制各块的操作。此外，可更换镜头610包括与照相机主体620分离并且被配置为能够自身检测抖动发生的镜头抖动检测单元613。镜头抖动检测单元613可以具有与抖动检测单元117相同的结构。镜头抖动检测单元613包括角速度传感器等，检测可更换镜头610或照相机主体620的抖动，并输出抖动量。因此，可更换镜头610被配置为能够自身实现抖动校正功能，并且还能够将与抖动校正相关的各种控制量等经由安装接触部611和621发送到控制单元119。注意，与可更换镜头610的驱动相关的电力可以经由安装接触部611和621从照相机主体620的电源单元113供给。
另一方面，在根据本实施例的照相机主体620中，摄像单元109包括被配置为可绕光轴转动并且可在与光轴垂直的方向上移动的图像传感器、用于驱动图像传感器的驱动机构以及状态检测传感器等。通过摄像抖动校正控制单元622来控制图像传感器的驱动。也就是说，在根据本实施例的摄像系统600中，图像传感器和摄像抖动校正控制单元622是用于校正由摄像系统600的抖动引起的图像模糊的组件。摄像抖动校正控制单元622通过驱动图像传感器以校正由抖动引起的在图像传感器上形成的被摄体的光学图像的偏移和转动，来校正图像模糊。因此，在本实施例中，图像传感器和摄像抖动校正控制单元622用作根据本发明的第三校正部件，其实现机械地校正图像模糊所利用的机械抖动校正型校正功能。
在本实施例中，照相机主体620和可更换镜头610分别包括抖动检测单元117和镜头抖动检测单元613。因此，可以使用来自照相机主体620和可更换镜头610的相应输出来进行与抖动校正相关的驱动控制。可选地，可以通过共用来自它们其中一个的抖动检测单元的输出的装置来进行与抖动校正相关的驱动控制。在本实施例中，与第一实施例相同，光学抖动校正控制单元104主要进行包括校正分配改变的图像稳定控制处理。因此，使用可更换镜头610的镜头控制单元612所输出的与抖动量有关的信息来控制这两个装置。此外，光圈/快门单元105和光圈/快门驱动控制单元106包括在照相机主体620中，因此与快门速度有关的信息由控制单元119经由安装接触部611和621提供给光学抖动校正控制单元104。
与抖动校正功能相关的结构
接着，下面参考图7所示的框图来描述与根据本实施例的摄像系统600所实现的抖动校正功能相关的结构。尽管图7中的示例如第一实施例那样示出通过光学抖动校正控制单元104实现与该功能的实现相关的各种块，但是本发明没有必要一定以这种方式实现。注意，在与根据本实施例的抖动校正功能相关的组件的描述中，与第一实施例中的与相同功能有关的组件相同的组件被分配相同的附图标记，并且省略其描述。
积分器206和抖动校正量计算单元207基于从频率分离单元203输出的低频角速度信号，来求出与照相机主体620中所要进行的校正操作相关的抖动校正量。在本实施例中，除了电子抖动校正功能之外，照相机主体620还具有机械抖动校正功能，因此抖动校正量计算单元207驱动与这两种类型的抖动校正相关的校正量。如在上述变形例中那样，基于焦距和变焦倍率中的至少一个所确定出的要经过由视频信号处理单元111进行的电子抖动校正的可移动区域根据快门速度而受到限制，并且抖动校正量计算单元207在考虑到该限制的情况下求出移动量。更具体地，为了基于根据快门速度所设置的分离频率来校正由频率分离单元203分离出的低频角速度信号，求出使用电子抖动校正方法所要进行的校正量，使得在受限的可移动区域内进行校正。另一方面，低频角速度信号包括由于该限制而没有使用电子抖动校正来校正的频率成分。因此，根据本实施例的摄像系统600使用机械抖动校正来校正这些成分。因此，由于根据快门速度所限制的可移动区域，导致在抖动校正量计算单元207进行控制以减少要通过电子抖动校正进行的校正量的情况下，求出通过与低频角速度信号相关的机械抖动校正所要进行的校正量，以弥补该减少。将抖动校正量计算单元207所求出的机械和电子抖动校正量经由安装接触部611和621发送到电子抖动校正控制单元118和摄像抖动校正控制单元622。
注意，在本实施例中，抖动校正量计算单元207根据视频信号处理单元111所限制的基于焦距和变焦倍率中的至少一个的可移动区域，分别确定要分配给电子抖动校正和机械抖动校正的校正量。然而，本发明没有必要一定以这种方式实现。如在频率分离单元203的情况下那样，可以设置用于将低频角速度信号分离成甚至更小的频率成分的分离频率，并且可以通过根据快门速度改变该分离频率来进行分配。在这种情况下，为了降低累积抖动的影响，以作为根据本发明的第二阈值的频率为基准，可以将低频角速度信号分离成具有大于阈值的频率成分的角速度信号和具有小于阈值的频率成分的角速度信号，并输入到积分器206。在本实施例中，通过频率分离单元203来进行这种分离。然而，可以通过被配置为能够获取与快门速度、焦距和变焦倍率有关的信息的其它元件来进行分离。然后，积分器206和抖动校正量计算单元207可以处理分离的角速度信号，并求出要分配给电子抖动校正和机械抖动校正的校正量。
因此，根据本实施例的摄像系统600通过三种类型的校正来进行校正以抑制累积抖动，并且降低摄像系统600的抖动对输出信号的影响。
图像稳定控制处理
下面参考图8所示的流程图来具体描述根据本实施例的摄像系统600所进行的图像稳定控制处理。控制单元119通过例如读取存储在存储单元116中的与该处理相对应的处理程序、将该程序加载到存储器(未示出)、并执行该程序，来实现根据该流程图的处理。例如，当已经设置为抖动校正模式的照相机主体620进行通过镜头显示或运动图像拍摄时，开始以下描述中的图像稳定控制处理。注意，在根据本实施例的图像稳定控制处理中，进行与根据第一实施例的图像稳定控制处理相同的处理的步骤被分配相同的附图标记，并且省略其描述。下面描述进行根据本实施例的特征处理的步骤。
在步骤S501中，在接收到已经求出的快门速度时，光学抖动校正控制单元104在步骤S801中从变焦驱动控制单元102和调焦驱动控制单元108获取与同摄像相关的变焦倍率和焦距有关的信息。
在步骤S802中，A/D转换单元201和陀螺仪增益单元202基于与镜头抖动检测单元613检测到的抖动相关的模拟角速度信号，来获取要与帧相关地校正的数字角速度信号。
在步骤S803中，频率分离单元203首先基于快门速度来设置用于分离要由抖动校正透镜单元103校正的高频角速度信号的分离频率(第一分离频率)。如在第一实施例中那样，如图4A所示，可以通过比较预定阈值和快门速度来设置第一分离频率。
在步骤S804中，频率分离单元203基于与快门速度、变焦倍率和焦距有关的信息，来指定要经过由视频信号处理单元111所进行的电子抖动校正的可移动区域。具体地，频率分离单元203首先基于与变焦倍率和焦距有关的信息，来指定要经过不依赖于快门速度的电子抖动校正的可移动区域(最大可移动区域)。之后，频率分离单元203根据快门速度来判断是否限制要经过校正的可移动区域。可以通过将快门速度的预定阈值与快门速度进行比较以如图4B所示那样指定使用率，来进行该判断。然后，频率分离单元203在进行该判断之后指定要经过最终电子抖动校正的可移动区域(与“最大可移动区域中的剩余像素数”ד使用率”+“输出信号中的像素数”相对应)。
在步骤S805中，频率分离单元203基于与要经过电子抖动校正的可移动区域有关的信息，来设置用于将角速度信号分别分离成要分配给电子抖动校正和机械抖动校正的频率成分的分离频率(第二分离频率)，并且将处理返回到步骤S504。该步骤中设置的第二分离频率与步骤S803中设置的第一分离频率的不同之处在于，第二分离频率小于第一分离频率，并且可用于进一步将低频角速度信号分离成两个频率成分。与最大区域相比，快门速度越低，要经过电子抖动校正的可移动区域越小。因此，根据快门速度来扩展要分配给机械抖动校正的频带(小于第一分离频率且大于第二分离频率的频率范围)。这样，在该步骤中设置用于分配至电子抖动校正和机械抖动校正的第二分离频率，因此频率分离单元203可以将输入角速度信号分离成抖动校正透镜单元103、视频信号处理单元111和图像传感器进行校正所利用的信号。
如上所述，根据本实施例的摄像系统，可以在具有光学抖动校正功能、电子抖动校正功能和机械抖动校正功能的系统中，抑制累积抖动并实现与快门速度相对应的良好抖动校正。
变形例
在上述的第一实施例和第二实施例中，与进行抖动校正的方向无关地，使用(第一和第二)分离频率来将角速度信号分离成要分配给各个抖动校正方法的成分。然而，(第一和第二)分离频率可以根据进行抖动校正的方向而变化。无需使用在摄像系统(与镜头一体化的照相机、或者照相机主体和可更换镜头)中所采用的所有抖动校正方法来校正所有转动方向上的抖动。例如，在第二实施例中，可以使用光学抖动校正方法和电子抖动校正方法来进行俯仰方向和横摆方向上的抖动校正，并且可以使用两种方法(即电子抖动校正方法和机械抖动校正方法)来进行侧倾方向上的抖动校正。如果是这种情况，则可以将根据第二实施例的使用第一分离频率和第二分离频率分离的与俯仰方向和横摆方向相关的角速度信号分配给各个校正方法。此时，优选地，还可以根据快门速度来改变用于分离与侧倾方向相关的角速度信号以分配给电子抖动校正方法和机械抖动校正方法的频率。
其它实施例
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (13)

1.一种图像稳定控制设备，包括：
检测单元，其被配置为检测摄像设备的抖动；
获取单元，其被配置为获取与同所述摄像设备要进行的摄像相关的快门速度有关的信息；以及
控制单元，其被配置为进行控制，以使分别采用不同的校正方法的第一校正单元和第二校正单元对所述检测单元所检测到的抖动进行校正，从而基于所述获取单元所获取到的与所述快门速度有关的信息来改变所述抖动的校正向所述第一校正单元和所述第二校正单元的分配，
其中，所述第二校正单元采用电子抖动校正方法，并通过改变要从通过摄像所获取到的图像信号中所提取的区域来校正所述抖动，以及
所述控制单元根据所述快门速度来改变要经过所述第二校正单元所进行的校正的能够用于从所述图像信号提取所述区域的可移动区域。
2.根据权利要求1所述的图像稳定控制设备，其中，
所述第一校正单元采用光学抖动校正方法来控制所述摄像设备的图像光学系统的操作，以移动图像传感器上所形成的图像的位置，由此校正所述抖动。
3.根据权利要求1所述的图像稳定控制设备，其中，
所述控制单元改变利用所述第二校正单元的电子抖动校正的程度，使得所述快门速度越低，所述可移动区域越窄。
4.根据权利要求1所述的图像稳定控制设备，其中，
基于与所述摄像设备所要进行的摄像相关的焦距和变焦倍率至少之一来确定所述可移动区域的上限，以及
所述控制单元根据所述快门速度来将所述可移动区域改变为不大于所述上限的区域。
5.根据权利要求1所述的图像稳定控制设备，其中，
随着所述快门速度的降低，所述控制单元减少所述抖动的校正向所述第二校正单元的分配并增加所述抖动的校正向所述第一校正单元的分配。
6.根据权利要求1所述的图像稳定控制设备，其中，
所述控制单元将所述抖动分离成频率成分，并将要校正的不同的频率成分分别分配给所述第一校正单元和所述第二校正单元。
7.根据权利要求6所述的图像稳定控制设备，还包括：
设置单元，其被配置为根据所述快门速度来设置与用于将所述抖动分离成频率成分的频率相关的第一阈值，
其中，所述控制单元将所述抖动的具有大于所述第一阈值的频率的频率成分分配给所述第一校正单元，并且将所述抖动的具有小于所述第一阈值的频率的频率成分分配给所述第二校正单元。
8.根据权利要求7所述的图像稳定控制设备，还包括：
第三校正单元，用于采用与所述第一校正单元和所述第二校正单元所采用的校正方法不同的校正方法，
其中，所述控制单元将所述抖动的具有小于所述第一阈值的频率的频率成分中的、所述抖动的具有大于第二阈值的频率的频率成分分配给所述第三校正单元，并且将所述抖动的具有小于所述第二阈值的频率的频率成分分配给所述第二校正单元，其中所述第二阈值小于所述第一阈值。
9.根据权利要求8所述的图像稳定控制设备，其中，
所述第三校正单元移动所述摄像设备的图像传感器的位置，以改变所述图像传感器上所形成的图像的位置，由此校正所述抖动。
10.一种摄像设备，包括：
检测单元，其被配置为检测所述摄像设备的抖动；
第一校正单元和第二校正单元，用于校正所述检测单元所检测到的抖动对拍摄图像的影响，所述第一校正单元和所述第二校正单元采用不同的校正方法；
获取单元，其被配置为获取与同所述摄像设备所要进行的摄像相关的快门速度有关的信息；以及
控制单元，其被配置为进行控制，以使所述第一校正单元和所述第二校正单元对所述检测单元所检测到的抖动进行校正，从而基于所述获取单元所获取到的与所述快门速度有关的信息来改变所述抖动的校正向所述第一校正单元和所述第二校正单元的分配，
其中，所述第二校正单元采用电子抖动校正方法，并通过改变要从通过摄像所获取到的图像信号中所提取的区域来校正所述抖动，以及
所述控制单元根据所述快门速度来改变要经过所述第二校正单元所进行的校正的能够用于从所述图像信号中提取所述区域的可移动区域。
11.一种摄像系统，包括图像稳定控制设备和摄像设备，所述摄像系统包括：
检测单元，其被配置为检测所述摄像设备的抖动；
获取单元，其被配置为获取与同所述摄像设备所要进行的摄像相关的快门速度有关的信息；
第一校正单元和第二校正单元，用于校正所述检测单元所检测到的抖动对拍摄图像的影响，所述第一校正单元和所述第二校正单元采用不同的校正方法；以及
控制单元，其被配置为进行控制，以使所述第一校正单元和所述第二校正单元对所述检测单元所检测到的抖动进行校正，从而基于所述获取单元所获取到的与所述快门速度有关的信息来改变所述抖动的校正向所述第一校正单元和所述第二校正单元的分配，
其中，所述第二校正单元采用电子抖动校正方法，并通过改变要从通过摄像所获取到的图像信号中所提取的区域来校正所述抖动，以及
所述控制单元根据所述快门速度来改变要经过所述第二校正单元所进行的校正的能够用于从所述图像信号中提取所述区域的可移动区域。
12.一种图像稳定控制设备的控制方法，所述控制方法包括：
检测摄像设备的抖动；
获取与同所述摄像设备要进行的摄像相关的快门速度有关的信息；以及
进行控制，以使分别采用不同的校正方法的第一校正单元和第二校正单元对所检测到的抖动进行校正，从而基于所获取到的与所述快门速度有关的信息来改变所述抖动的校正向所述第一校正单元和所述第二校正单元的分配，
其中，所述第二校正单元采用电子抖动校正方法，并通过改变要从通过摄像所获取到的图像信号中所提取的区域来校正所述抖动，以及
进行控制，以使得根据所述快门速度来改变要经过所述第二校正单元所进行的校正的能够用于从所述图像信号中提取所述区域的可移动区域。
13.一种计算机可读存储介质，其存储用于使计算机用作根据权利要求1所述的图像稳定控制设备的除所述校正单元之外的各单元的程序。
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