CN1312911C - 摄像装置和摄像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种摄像装置,其具有用于累加图像信号并将图像信号存储在存储器中的装置,所述摄像装置能防止摄像机晃动校正不足的图像信号的累加,并能提高存储在存储器中的图像信号的画质。
Description
技术领域
本发明涉及摄像装置和摄像方法,更具体地说,本发明涉及这样的摄像装置和方法,其用于防止摄像机晃动校正不足的图像信号的累加,并用于提高存储在存储器中的图像信号的画质。
背景技术
对于摄像装置,已提出了多种形式的摄像机晃动防止技术,以用来防止因为摄像机操作员的动作而产生的震动所带来的图像模糊,并防止记录图像的质量变差(模糊、错位),所述摄像装置例如是相关领域中能够拍摄并记录图像的数字照相机和视频摄像机。
例如,在日本专利申请公开No.平11-317904(第11-12页,图1,图26)中提出并描述了一种摄像装置,其检测在对在预定时间段或预定次数内捕获的图像(静态图像)拍照时产生的错位量,然后记录错位量最小的图像(静态图像)。
然而,如图7A所示,对于累加所拍摄的图像信号以存储在存储器中的摄像装置来说,优选地应确保一个足以完全校正摄像机晃动从而可进行累加的最大校正量值(以下称为“最大校正量”)。然而,在实际中,如图7B所示,对于超过最大校正量的图像信号来说,累加只实现了不超过最大校正值的摄像机晃动校正,因此模糊和重叠(错位)的图像被存储到了存储器中。
而且,由于图像信号的记录尺寸(以下称为“记录图像尺寸”)是预先设置的,因此,当记录图像尺寸被设置成大于摄像元件可拍照的范围(以下称为“可能图像尺寸”)时,在其中可以进行摄像机晃动校正的范围就变得很小,即使对于相对较小的摄像机晃动震动也会到达校正范围的末端。
由于在所述校正范围的末端(以下称为“校正末端”)处校正的图像信号是对应于图7B的直线部分的图像信号,因此摄像机晃动校正处理不足,当对以这种方式在校正末端处校正的图像信号进行累加时,处于模糊或重叠(错位)状态中的图像就被存储到存储器中。
因此,对于具有用于累加图像信号并将图像信号存储在存储器中的装置的摄像装置,为了防止摄像机晃动校正不足的图像信号的累加,并提高存储在存储器中的图像信号的画质,还存在着需要解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题,以如下的方式来构造本发明的摄像装置。
本发明公开了一种摄像装置,其具有用于累加由摄像部件所拍摄的图像信号以存储在存储器中的装置,该摄像装置的特征在于具有:摄像机晃动检测装置,用于检测由于所述摄像部件的手部晃动而产生的震动量,并根据所检测到的摄像机晃动震动量而输出摄像机晃动信号;摄像机晃动校正装置,用于基于一个摄像机晃动校正量来校正所述摄像部件所拍摄的图像信号,其中所述摄像机晃动校正量是根据所述摄像机晃动检测装置输出的摄像机晃动信号而计算出的;记录图像尺寸设置装置,用于在记录所述图像信号时设置记录图像尺寸;最大校正量计算装置,用于基于使用所述记录图像尺寸设置装置而设置的记录图像尺寸,并基于一个可能图像尺寸,计算用于校正所述图像信号的摄像机晃动的摄像机晃动校正量的最大值,其中所述可能图像尺寸构成了在所述摄像部件的摄像元件处所能成像的范围;图像区分装置,用于将由所述摄像机晃动校正装置所计算的摄像机晃动校正量与由所述最大校正量计算装置所计算的摄像机晃动校正量的最大值进行比较,并对累加到所述存储器的图像信号进行区分处理;以及累加控制装置,用于根据所述图像区分装置,控制由所述摄像机晃动校正装置所校正的图像信号的累加处理。
本发明还公开了一种摄像装置,其具有用于累加由摄像部件所拍摄的图像信号以存储在存储器中的装置,所述摄像装置的特征在于具有:摄像机晃动检测装置,用于检测由于所述摄像部件的手部晃动而产生的震动量,并根据所检测到的摄像机晃动震动量而输出摄像机晃动信号;摄像机晃动校正装置,用于基于一个摄像机晃动校正量来校正所述摄像部件所拍摄的图像信号,其中所述摄像机晃动校正量是根据所述摄像机晃动检测装置输出的摄像机晃动信号而计算出的;记录图像尺寸设置装置,用于在记录所述图像信号时设置记录图像尺寸;最大校正量计算装置,用于基于使用所述记录图像尺寸设置装置而设置的记录图像尺寸,并基于一个可能图像尺寸,计算用于校正所述图像信号的摄像机晃动的摄像机晃动校正量的最大值,其中所述可能图像尺寸构成了可以在所述摄像部件的摄像元件处进行成像的范围;图像区分装置,用于将由所述摄像机晃动校正装置所计算的摄像机晃动校正量与由所述最大校正量计算装置所计算的摄像机晃动校正量的最大值进行比较,并对累加到所述存储器的图像信号进行区分处理;累加控制装置,用于根据所述图像区分装置,控制由所述摄像机晃动校正装置所校正的图像信号的累加处理;以及图像输出装置,用于将一个系数值和所累加然后存储并输出的图像信号相乘,其中所述系数值是根据所述累加控制装置的累加处理的次数而计算出的。
利用具有这一构造的摄像装置,将摄像机校正量的最大值与由所述摄像机校正装置所计算的摄像机晃动校正量进行比较,并控制由所述摄像机晃动校正装置所校正的图像信号的累加处理,其中所述摄像机校正量的最大值是基于由所述记录图像尺寸设置装置所设置的记录图像尺寸,并基于构成所述摄像部件的摄像元件所能成像的范围的实际图像尺寸而计算的。因此可以只累加在可以进行摄像机晃动校正的范围内被适当地校正的图像信号并将之存储到存储器。
将摄像机校正量的最大值(以下称为“最大校正量”,该值是基于预定记录图像尺寸,并基于由所述摄像部件的摄像元件所能成像的范围构成的可能图像尺寸而计算出的)与基于所述摄像部件的摄像机晃动震动量而计算出的摄像机晃动校正量进行比较,然后只叠加使用小于所述最大校正量的摄像机晃动校正量而校正的图像信号并存储到存储器中,从而,校正处理不足的图像信号(那些到达校正末端的信号,即使用最大校正量进行校正处理的信号)不被累加,而只累加已被适当地校正的图像信号。这就意味着可以获得更好的结果,提高了存储在存储器中的图像信号的画质(S/N比)。
而且,所述最大校正量是基于预定的记录图像尺寸而计算的。因此,即使当所述记录图像尺寸对于所述可能图像尺寸来说很大,即摄像机晃动校正范围很小时,由于只累加被适当地校正的图像信号,所以可以获得更好的结果,即提高了存储在存储器中的图像信号的画质(S/N比)。
而且,将上述存储在存储器中的图像信号与一个对应于累加次数的系数值相乘并输出。因此可以将具有更好的画质(S/N比)的图像信号(静态图像)记录到记录介质和记录设备中。
附图说明
图1是一个框图,示出了本发明的图像设备的关键部件的简化构造。
图2是一个框图,示出了图1所示的累加电路的简化内部构造。
图3示出了计算摄像机晃动校正量的最大值(最大校正量)的方法。
图4示出了图1所示的摄像机晃动检测器的操作。
图5是图1所示的摄像装置的操作的流程图。
图6示出了图1所示的摄像装置的图像信号校正量和累加图像信号之间的关系。
图7A和7B示出了相关领域的摄像装置的图像信号校正量和累加图像信号之间的关系。
具体实施方式
下面是参考本发明的摄像装置的优选实施例的附图而进行的描述。然而,所述附图只是用于进行描述,而不是对本发明的技术范围的限制。
[实施例]
图1是一个框图,示出了本发明的摄像装置的关键部件的简化构造,包括摄像部件110、校正电路120、累加电路130、乘法器140、记录部件150、微机160、摄像机晃动检测器170和UI(用户接口)180等等。
摄像部件110配备有摄像元件(例如镜头和CCD(电荷耦合器件)等等)以及信号处理电路等等,并使用摄像元件而将通过镜头输入的、来自物体的光转换成图像信号。然后在信号处理电路处对这一图像信号进行规定的信号处理,然后发送到校正电路120。
校正电路120基于微机160指定的校正向量数据,校正发送自摄像部件110的图像信号,并将这些图像信号发送到累加电路130。
如图2所示,累加电路130包括加法器131、存储器132和开关133。在微机160的控制下,每次进行捕获时,都对发送自校正电路120的图像信号在时间轴方向上进行累加,并存储在存储器132中。
累加电路130的加法器131对从校正电路120输出的图像信号以及存储在存储器132中的图像信号进行相加和输出。当开关133导通时,存储器132存储从加法器131输出的图像信号,并在从校正电路120输入图像信号时将图像信号发送到加法器131。而且,在微机160的控制下,根据摄像机晃动检测器170的摄像机晃动信号来导通和断开开关133。当开关133导通时,加法器131的输出(图像信号)被发送到存储器132。
乘法器140在微机160的控制下,基于微机160指定的系数值而对从累加电路130输出的图像信号进行乘法处理,并将图像信号输出到记录部件150。
记录部件150在微机160的控制下,记录从乘法器140输出的图像信号。例如,图像信号被记录在硬盘设备、存储卡、磁带或光盘等记录介质上。
微机160基于预先存储的程序和数据等,控制摄像装置内的每个部件和每个电路。
例如,基于摄像机晃动检测器170所检测的摄像机晃动信号,计算用于校正摄像机晃动的摄像机晃动校正量和校正向量数据,并发送到校正电路120。
而且,基于使用摄像部件110的摄像元件时所能摄像的范围的尺寸,并基于利用UI部件180而设置的记录图像尺寸,计算摄像机晃动校正量的最大值(以下称为“最大校正量”),并且,基于所计算出的最大校正量和所述摄像机晃动校正量来控制累加电路130。
而且,还执行下述处理:计算用于乘法器140的系数值,将这些系数值发送到乘法器140,控制将图像信号记录到记录部件150时的时序等等。
摄像机晃动检测器170检测由于摄像部件110的摄像机晃动而产生的震动量,并将所检测的震动量作为摄像机晃动信号发送到微机160。摄像机晃动信号的检测是通过利用陀螺仪传感器和图像识别技术等来进行的,每次捕获到图像信号时,都检测到一个值作为摄像机晃动信号并将其发送到微机160,该值是由于摄像机晃动而产生的震动量的积分。
例如,利用图3所示的表示全积分的积分器,在输入信号为X(z)而输出信号为Y(z)的情形下,可以通过下述等式来表示所述摄像机晃动信号。
Y(z)=1/((1-z-1)/X(z))
UI(用户接口)部件180发送控制信号,以使得根据用户操作而在微机160处执行规定的设置/操作。
下面参考图4来描述计算最大校正量的方法。
图4示出了可能图像区域(可能图像尺寸,其示出了使用摄像部件110的摄像元件时所能摄像的范围)和实际图像区域(记录图像尺寸,其示出了向记录部件150中记录时的图像尺寸)之间的关系。
当将可能图像区域的长度在纵向上取为bh,而在横向上取为bw,并将实际图像区域的长度在纵向上取为ah,而在横向上取为aw时,例如,在未执行摄像机晃动校正的状态下,实际图像区域被定位在可能图像区域的中央。然后可以使用下述等式来计算这一状态下的最大校正量。
纵向校正量:
Sh=(bh-ah)/2
横向校正量:
Sw=(bw-aw)/2,其中bh≥ah,bw≥aw。
下面参考图5的流程图来描述具有这一构造的摄像装置处发生的操作流程。
当成像开始时,首先,微机160确定对所捕获的图像信号的数量(以下称为“捕获数量”)进行计数的捕获计数器(以下称为CC)的值是否是“0”(ST110)。
如果CC是“0”,则微机160将校正电路120的校正量清空为“0”(ST111)。
然后导通累加电路130的开关133,捕获并累加摄像部件110所取得的图像信号,并存储在存储器132中(ST112、ST113)。
结果,被作为参考的第一个图像信号被存储在累加电路130的存储器132中。也就是说,首先将图像信号的校正量清空为“0”,而没有超过最大校正量,因此,对于之后所捕获的图像信号,在摄像机晃动校正量超过最大校正量的情形下,防止图像信号根本未被捕获。
微机160然后将CC的值增1,并将时间计数器(以下称为TC)的值增1,处理完成(ST114、ST115->结束)。
另一方面,如果CC不是“0”,则正在累加电路130处累加所捕获的信号,微机160然后确定CC的值是否大于或等于预先设置的捕获数量的最大值(以下称为CCmax)(ST110->ST120)。
如果CC的值大于或等于最大值CCmax(CC≥CCmax),则前进到将图像信号记录到记录部件150中的处理(ST120->ST130->...)。
另一方面,如果CC的值小于最大值CCmax(CC<CCmax),则微机160确定TC的值是否大于或等于规定的设置时间(以下称为TCmax)(ST120->ST121)。
如果TC的值大于或等于设置值TCmax(TC≥TCmax),则前进到将图像信号记录到记录部件150中的处理(ST121->ST130->...)。
另一方面,如果TC的值小于设置时间TCmax(TC<TCmax),则微机160基于来自摄像机晃动检测器170的摄像机晃动信号,计算摄像机晃动校正量,并基于这一摄像机晃动校正量来计算校正向量数据,以传输到校正电路120。在校正电路120处,基于所述校正向量数据,校正发送自摄像部件110的图像信号(ST121->ST122)。
继续下去,微机160将所计算出的摄像机晃动校正量的绝对值与最大校正量进行比较,其中所述最大校正量是基于摄像元件尺寸和利用UI部件180而设置的记录图像尺寸来计算出的(ST122->ST123)。
如果摄像机晃动校正量的绝对值小于最大校正量,则导通累加电路130的开关133,累加来自校正电路120的图像信号并将其存储在存储器132中(ST123->ST112、ST113)。
然后,微机160将CC的值增1,并将时间计数器(以下称为TC)的值增1,处理完成(ST114、ST115->结束)。
另一方面,如果摄像机晃动校正量的绝对值超过最大校正量,则将TC的值增1,处理结束(ST123->ST115->结束)。
另外,在上述步骤ST120中,如果CC的值大于或等于CCmax(CC≥CCmax),或者在上述步骤ST121中,如果TC的值大于或等于TCmax(TC≥TCmax),则处理开始将存储在累加电路130中的图像信号记录到记录部件150中。
首先,微机160将CC的值的倒数提供给乘法器140作为规定的系数(ST120->ST130,或ST121->ST130)。
然后,乘法器140将微机160提供的规定系数与在累加电路130处累加的图像信号相乘,并将这一结果输出到记录部件150,记录部件150将从乘法器140输出的图像信号记录在规定的记录介质(记录设备)上(ST131)。
当在记录部件150中记录图像信号时,微机160清空CC的值,清空TC的值,并结束处理(ST132->ST133->结束)。
图6是一个曲线图,示出了对于根据上述图5的操作流程操作的摄像装置,基于摄像机晃动信号而计算出的摄像机晃动校正量和累加图像信号之间的关系的概要。
在图6的曲线图中,利用小于最大校正量的摄像机晃动校正量来校正的图像信号对应于实线,而利用大于或等于最大校正量的校正量来校正的图像信号对应于虚线。在校正末端处校正的图像信号,即使用大于或等于最大校正量的校正量来校正的图像信号(对应于图7B的直线部分的图像信号)不被累加,只有利用小于最大校正量的校正量来校正的图像信号被累加并存储在存储器中。
Claims (4)
1.一种摄像装置,其具有用于累加由摄像部件所拍摄的图像信号以存储在存储器中的装置,所述摄像装置包括:
a)摄像机晃动检测装置,用于检测所述摄像部件的摄像机晃动量,并根据所述所检测到的摄像机晃动量而输出摄像机晃动信号;
b)摄像机晃动校正装置,用于基于一个摄像机晃动校正量来校正所述摄像部件所拍摄的所述图像信号,其中所述摄像机晃动校正量是根据所述摄像机晃动检测装置输出的所述摄像机晃动信号而计算出的;
c)记录图像尺寸设置装置,用于在记录所述图像信号时设置记录图像尺寸;
d)最大校正量计算装置,用于基于利用所述记录图像尺寸设置装置而设置的记录图像尺寸,并基于一个可能图像尺寸,计算用于校正所述图像信号的摄像机晃动的摄像机晃动校正量的最大值,其中所述可能图像尺寸构成了在所述摄像部件的所述摄像元件处所能成像的范围;
e)图像区分装置,用于将由所述摄像机晃动校正装置所计算的所述摄像机晃动校正量与由所述最大校正量计算装置所计算的所述摄像机晃动校正量的最大值进行比较,并对累加到所述存储器的图像信号进行区分处理;以及
f)累加控制装置,用于根据所述图像区分装置,控制由所述摄像机晃动校正装置所校正的所述图像信号的累加处理。
2.如权利要求1所述的摄像装置,所述摄像装置还包括:
g)图像输出装置,用于将一个系数值和所累加然后存储在所述存储器中的图像信号相乘并输出,其中所述系数值是根据所述累加控制装置的累加处理的次数而计算出的。
3.一种摄像方法,其中,摄像部件所拍摄的图像信号被累加并存储在存储器中,所述方法包括:
步骤(a),用于检测所述摄像部件的摄像机晃动量,并根据所述所检测到的摄像机晃动量而输出摄像机晃动信号;
步骤(b),用于基于一个摄像机晃动校正量来校正所述摄像部件所拍摄的所述图像信号,其中所述摄像机晃动校正量是根据所述所输出的摄像机晃动信号而计算出的;
步骤(c),用于在记录所述图像信号时设置记录图像尺寸;
步骤(d),用于基于所述步骤(c)设置的记录图像尺寸,并基于一个可能图像尺寸,计算用于校正所述图像信号的摄像机晃动的摄像机晃动校正量的最大值,其中所述可能图像尺寸构成了在所述摄像部件的所述摄像元件处所能成像的范围;
步骤(e),用于将根据所述摄像机晃动信号而计算的所述摄像机晃动校正量与根据所述记录尺寸和所述可能图像尺寸而计算出的所述摄像机晃动校正量的最大值进行比较,并对累加到所述存储器的图像信号进行区分处理;以及
步骤(f),用于根据所述步骤(e),控制由所述步骤(b)所校正的所述图像信号的累加处理。
4.根据权利要求3所述的摄像方法,所述方法还包括:
步骤(g),用于将一个系数值和所累加然后存储在所述存储器中的所述图像信号相乘并输出,其中所述系数值是根据所述累加处理的次数而计算出的。
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