CN1610387A - 图像拾取设备及其照相机抖动校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及图像拾取设备及其照相机抖动校正方法，具体提出了一种能够产生其S/N比获得了改善并且不使视角变窄的静态图像的图像拾取设备。该图像拾取设备的特征在于包括：具有其中不存在用于照相机抖动校正的区域的图像拾取元件的图像拾取装置，该图像拾取装置用于拾取一个对象的图像；用于根据施加到图像拾取装置的照相机抖动分量来校正图像拾取装置的拾取图像数据的照相机抖动校正装置；以及具有确定照相机抖动图像是否存在于图像拾取装置的图像拾取区域中的功能的静态图像产生装置，对于每个坐标点，该静态图像产生装置运行以获得其中将在预定的时间内通过照相机抖动校正装置校正的图像数据加在一起的累加的图像的平均，以便产生静态图像。

Description

图像拾取设备及其照相机抖动校正方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2003年10月23日在日本专利局申请的日本在先申请No.2003-363011的权益，在此以引用参考的方式将其全部内容结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及具有用于静态图像的电子型照相机抖动校正功能的图像拾取设备，比如电子静态照相机，并涉及用于该图像拾取设备的照相机抖动校正方法。
背景技术
有一种趋势是近来的静态图像拾取设备比如电子静态照相机的S/N比率劣化，这是应为它们的像素密度越来越高和越来越微型化。此外，透镜更高的变焦放大倍率也导致了对照相机抖动更加脆弱性。
为解决这些问题，已经提出了一种方法，例如在后面的文献1中所描述，对构成移动图像的一帧图像执行照相机抖动校正，然后沿着时间轴对校正的图像进行累加以产生静态图像。
[专利文献1]日本专利申请公开No.2000-341577。
发明内容
因此，已有用于图像拾取设备的光学和电子型照相机抖动校正方法。光学型的缺点在于微型化和成本降低方面，因此在许多情况下采用电子型。然而，已有的包括上文引用的专利文献1的电子型照相机抖动校正根据照相机抖动执行抽取图像拾取区(合法区)的一部分(有效区)并输出从其中除去了照相机抖动分量的图像的处理，这种方法具有的问题在于最终输出的图像的视角比有效区变得更窄，因为图像拾取区需要额外区用于照相机抖动校正。
本发明考虑了上述的问题，本发明的目的在于提供一种能够产生其S/N比率获得了改善并且不使视角变窄的静态图像的图像拾取设备，以及提供一种用于图像拾取设备的照相机抖动校正方法。
为解决上述的问题，根据本发明的图像拾取设备的特征在于包括：具有其中不存在用于照相机抖动校正的区域的图像拾取元件的图像拾取装置，该图像拾取装置用于拾取一个对象的图像；用于根据施加到图像拾取装置的照相机抖动分量来校正图像拾取装置的拾取图像数据的照相机抖动校正装置；以及具有确定照相机抖动图像是否存在于图像拾取装置的图像拾取区域中的功能的静态图像产生装置，对于每个坐标点，该静态图像产生装置运行以获得其中将在预定的时间内通过照相机抖动校正装置校正的图像数据加在一起的累加的图像的平均，以便产生静态图像。
静态图像产生装置的特征在于在图像拾取区域中在确定照相机抖动图像不存在的坐标点上不执行图像数据相加。
静态图像产生装置的特征在于具有对图像数据的相加的次数进行计数并在确定照相机抖动图像存在于图像拾取区域中时使计数装置执行相加计数的计数装置。
静态图像产生装置的特征在于：对于预定时间的第一帧从图像拾取装置引入拾取数据并对拾取数据执行相加。
静态图像产生装置的特征在于：通过将每个坐标点的累加的图像除以确定照相机抖动图像存在的加法次来数获得平均。
根据本发明的图像拾取设备的照相机抖动校正方法的特征在于：使用具有其中不存在用于照相机抖动校正的区域的图像拾取元件的图像拾取装置，该图像拾取装置用于拾取一个对象的图像，该方法包括：根据施加到图像拾取装置的照相机抖动分量来校正图像拾取装置的拾取图像数据的照相机抖动校正步骤；在预定的时间内执行在照相机抖动校正步骤中校正的图像的数据的相加的累加步骤；确定照相机抖动图像是否存在于图像拾取装置的图像拾取区中的确定步骤；对于图像的每个坐标点，对在预定的时间内确定存在照相机抖动图像的次数进行计数的计数步骤；以及对于每个坐标点将在累加步骤中进行相加的累加图像除以在计数步骤中计数的次数的相除步骤。
累加步骤的特征在于：对于预定时间的第一帧从图像拾取装置引入拾取数据并对拾取数据执行相加。
更具体地说，本发明包括具有其中没有用于照相机抖动校正额外区的图像拾取元件的装置，并且根据施加到用于拾取一个对象的图像的图像拾取部分的照相机抖动来执行校正。
本发明也被构造成使在累加用于图像抖动的校正的图像时对于每个坐标点确定原始图像是否存在于有效区，该有效区是图像拾取部分的图像拾取区域，以及在原始图像不存在于有效区中的坐标点的情况下不对图像执行累加。
本发明也包括存储通过对静态图像的每个坐标点执行累加的次数的累加计数器，并且被构造成确定原始图像是否存在于有效区中并且如果原始图像存在于有效区中则使累加计数器递增。
本发明也被构造成在用于图像抖动校正的图像的累加中使第一帧设置为用于照相机抖动校正的参考图像并输入到累加器中而不进行照相机抖动校正。
本发明也包括在要对累加图像进行相除以产生静态图像时将为每个坐标点累加的图像除以累加计数值的装置。
(1)根据在权利要求1至18中描述的本发明，在微型化、成本降低和性能方面优越的电子型静态图像的照相机抖动校正中，由于不需要用于照相机抖动校正的区域(用于照相机抖动校正的额外区)，防止了最终要输出的图像的视角比图像拾取装置的图像拾取区(有效区)变得更窄。
此外，在每个坐标点上获得用于校正照相机抖动的累加的图像的平均，由此可以获得S/N比率改善的图像。
(2)根据在权利要求5、6、7、8和18中描述的本发明，即使在照相机抖动量较大的情况下仍然从图像拾取装置中引入没有进行照相机抖动校正的图像数据，由此可以防止静态图像变得不可能产生。
下文参考在附图中示出的本发明的具体的实施例下文详细地描述本发明的进一步的特征和优点。
附图说明
附图1所示为本发明的一个实施例的整体结构的方块图；
附图2A-2C所示为在本发明的实施例中的有效区和照相机抖动图像之间的关系的解释性视图；
附图3A-3C所示为在本发明的实施例中的有效区和照相机抖动图像之间的关系的解释性视图，并且示出了在施加照相机抖动时的每个坐标点的状态；和
附图4所示为在本发明的实施例中的总体控制流的流程图。
具体实施方式
下文参考附图描述本发明的实施例，但本发明并不限于这些实施例。附图1所示为根据本发明的图像拾取设备的系统结构的方块图。在附图1中，参考标号1表示具有图像拾取元件、透镜、信号处理等并输出每次捕获的摄取图像的图像拾取部分(本发明的图像拾取装置)。
在本发明中，图像拾取部分1的合法区和有效区设置为相同的区域。即，不存在用于照相机抖动校正的额外区，因此可以解决在应用较大的照相机抖动时额外区变得不够的问题。同时，由于有效区扩展了，因此可以解决视角变窄的问题。
参考标号2表示检测施加到图像拾取部分1的照相机抖动分量的照相机抖动检测部分。照相机抖动检测部分2使用图像识别、来自回转仪传感器的角速度信号等作为照相机抖动信息来输出检测信号。
参考标号3表示基于从照相机抖动检测部分2输出的照相机抖动信息计算校正矢量(对应于照相机抖动量的矢量)的微型计算机。微型计算机3控制在记录部分8(将在后面描述)上记录图像的定时。
参考标号4表示校正来自图像拾取部分1的图像数据的校正部分(本发明的照相机抖动校正装置)。校正部分4基于通过微型计算机3指定的校正矢量从图像拾取部分1的合法区中抽取有效区。
参考标号5表示在每次捕获时在时间轴方向上对从校正部分4输出的图像执行累加的累加器。
参考标号6表示存储对于累加区的每个坐标点累加将在后面描述的累加合法区图像的次数的累加计数器(本发明的计数装置)。
参考标号7表示对于每个坐标点将来自累加器5输出的图像除以从累加计数器6输出的计数值的除法器。
记录部分8记录从除法器7中输出的图像。
在本实施例中，累加器5、累加计数器6和除法器7构成了对于每个坐标点产生相加和平均的静态图像的本发明的静态图像产生装置。
附图2A-2C所示为图像区的状态。附图2A所示为作为最终产生的静态图像的有效区。附图2B所示为在照相机抖动矢量(vx，vy)施加到图像拾取部分1中时在有效区中设置的对象。
用(x，y)表示在有效区中的每个坐标点，(vx，vy)表示照相机抖动矢量，照相机抖动区的每个坐标点(x′，y′)可以表示为(x′，y′)＝(x+vx，y+vy)。
附图2C所示为在照相机抖动矢量(vx，vy)施加到有效区(被实线所包围的区域)时获得的累加无效区(阴影区)和照相机抖动图像区(被虚线所包围的区域)。
象本发明那样在不存在额外区时执行照相机抖动校正的情况下，没有投影到有效区中的阴影区不能被用作校正图像，因此这个区域称为累加无效区。相反地，能够投影到有效区并可用于校正的区域称为累加有效区。
用A和B分别表示有效区和照相机抖动图像区，累加无效区和累加合法区可以表示如下：
累加无效区＝B\A(A和B的差集)
累加合法区＝A∩B(A和B的公共部分)
关于累加无效区的这个信息和关于累加合法区的这个信息在附图1中所示的累加器5和累加计数器6中使用。
在用于照相机抖动校正的图像的累加中，由于在累加无效区中不存在图像，因此对于累加无效区，累加器5的处理被中断。
用Q表示累加的图像，累加图像Q在时间t处可以用下式(1)表示：
[表达式1]
Figure A20041008708400101
这里t＞0，Q0(x，y)＝B0(x，y)。
在要最终产生静态图像时执行相加和平均，但由于对于每个坐标点相加的次数都不同，因此对于累加区的每个坐标点需要存储已经累加的累加合法区图像的次数。
在用于照相机抖动校正的图像的累加中，对于累加合法区累加计数器6给它的计数值加1，但对于累加无效区保持它当前的计数值。
用S表示累加计数值，在时间t处累加计数值St通过下式(2)表示：
[表达式2]
这里t＞0，S0(x，y)＝1。
附图3A-3C所示为基于时间序列累加计数值的变化，并显示了在照相机抖动矢量(0，0)、(-1，-1)和(1，1)以这个顺序分别用于图像拾取部分1的情况。
在时间0时，由于照相机抖动矢量清除到(0，0)，在附图3A所示的有效区(阴影区)变为累加合法区，累加计数器6将1设定到有效区(阴影区)的每个坐标点。
在时间1上，由于照相机抖动矢量是(-1，-1)，在附图3B所示的有效区(阴影区)变为累加合法区，累加计数器6累加地将1加入到有效区(阴影区)的每个坐标点。
在时间1上，由于照相机抖动矢量是(1，1)，在附图3C所示的有效区(阴影区)变为累加合法区，累加计数器6累加地将1加入到有效区(阴影区)的每个坐标点。
在除法器7的除法处理中，在最终产生静态图像时对每个坐标点执行相加和平均。对于每个坐标点，累加的相加的图像(Q)除以累加计数器值(S)，由此对每个坐标点产生了相加和平均的静态图像。
用于U表示静态图像，在时间t上静态图像Ut可以通过下式(3)表示：
[表达式3]
U t ( x , y ) = Q t ( x , y ) S t ( x , y ) - - - ( 3 )
附图4所示为通过例如在附图1中所示的微型计算机3执行的整体控制流。在每次捕获时调用这个控制流。首先，在步骤S100中，确定用于计数所捕获的图像的次数的捕获计数器是否具有0的计数值。如果答案为真，则过程进行到步骤S101，而如果答案为假，过程进行到步骤S110。
步骤S101中，清除照相机抖动校正矢量到(0，0)以便设定初始图像作为校正的参考位置。在随后的捕获中，相对于初始图像的照相机抖动矢量作为照相机抖动校正矢量处理。
在步骤S102中，清除用于相应的坐标点的所有的累加计数值到0。
步骤S103中，捕获的初始图像或用于校正照相机抖动的图像在时间轴方向上进行累加。初始图像总是进行累加而不进行照相机抖动校正。其目的在于防止在捕获的图像的照相机抖动矢量较大并且整个图像区变为累加无效区时静态图像变得不可能产生。
在步骤S104中，1加入到捕获计数器的计数值。
在步骤S105中，对于累加区的每个坐标，确定累加区是累加合法区还是累加无效区，以及在累加合法区中，1加到相应的坐标点上的累加计数值。
在步骤S110中，确定捕获计数器的计数值是否大于最大捕获数量。如果答案为真，则处理进行到步骤S111，而如果答案为假，则处理进行到步骤S120。
在步骤S111中，从自照相机抖动检测部分2中获得的照相机抖动矢量中计算校正矢量，并执行校正。这个照相机抖动校正矢量是基于初始图像的矢量。
在步骤S120中，在从累加器5输出的图像的相应的坐标点上应用从累加计数器6中输出的累加计数值执行除法处理，由此产生进行了相加和平均的图像。
在步骤S121中，从除法器7输出的图像记录在记录部分8中。
在步骤S122中，清除捕获计数器为0。
顺便指出，本发明的静态图像产生装置并不限于上述的实施例，也可以由具有类似的功能的其它设备形成。
因此当前公开的实施例在所有的方面都是示意性的而不是限制性的。本发明的范围由附加的权利要求表示，而不是前述的描述，落在本发明的意义及其等同物范围内的所有的变化都希望被包含其中。

Claims (18)

1.一种图像拾取设备，其特征在于包括：
具有其中不存在用于照相机抖动校正的区域的图像拾取元件的图像拾取装置，该图像拾取装置用于拾取一个对象的图像；
用于根据施加到所说的图像拾取装置的照相机抖动分量来校正所说的图像拾取装置的拾取图像数据的照相机抖动校正装置；以及
具有确定照相机抖动图像是否存在于所说的图像拾取装置的图像拾取区域中的功能的静态图像产生装置，对于每个坐标点，该静态图像产生装置运行以获得其中将在预定的时间内通过所说的照相机抖动校正装置校正的图像数据加在一起的累加的图像的平均，以便产生静态图像。
2.根据权利要求1的图像拾取设备，其特征在于在确定在所说的图像拾取区域中不存在照相机抖动图像的坐标点上不执行图像数据相加。
3.根据权利要求1的图像拾取设备，
其中所说的静态图像产生装置的特征在于具有对所说的图像数据的相加的次数进行计数并在确定照相机抖动图像存在于所说的图像拾取区域中时使所说的计数装置执行相加计数的计数装置。
4.根据权利要求2的图像拾取设备，
其中所说的静态图像产生装置的特征在于具有对所说的图像数据的相加的次数进行计数并在确定照相机抖动图像存在于所说的图像拾取区域中时使所说的计数装置执行相加计数的计数装置。
5.根据权利要求1的图像拾取设备，
其中所说的静态图像产生装置的特征在于：对于预定时间的第一帧从所说的图像拾取装置引入拾取数据并对所说的拾取数据执行相加。
6.根据权利要求2的图像拾取设备，
其中所说的静态图像产生装置的特征在于：对于预定时间的第一帧从所说的图像拾取装置引入拾取数据并对所说的拾取数据执行相加。
7.根据权利要求3的图像拾取设备，
其中所说的静态图像产生装置的特征在于：对于预定时间的第一帧从所说的图像拾取装置引入拾取数据并对所说的拾取数据执行相加。
8.根据权利要求4的图像拾取设备，
其中所说的静态图像产生装置的特征在于：对于预定时间的第一帧从所说的图像拾取装置引入拾取数据并对所说的拾取数据执行相加。
9.根据权利要求1的图像拾取设备，
其中所说的静态图像产生装置的特征在于：通过将每个坐标点的所说的累加的图像除以在确定存在所说的照相机抖动图像时的加法次数来获得平均。
10.根据权利要求2的图像拾取设备，
其中所说的静态图像产生装置的特征在于：通过将每个坐标点的所说的累加的图像除以在确定存在所说的照相机抖动图像时的加法次数来获得平均。
11.根据权利要求3的图像拾取设备，
其中所说的静态图像产生装置的特征在于：通过将每个坐标点的所说的累加的图像除以在确定存在所说的照相机抖动图像时的加法次数来获得平均。
12.根据权利要求4的图像拾取设备，
其中所说的静态图像产生装置的特征在于：通过将每个坐标点的所说的累加的图像除以在确定存在所说的照相机抖动图像时的加法次数来获得平均。
13.根据权利要求5的图像拾取设备，
其中所说的静态图像产生装置的特征在于：通过将每个坐标点的所说的累加的图像除以在确定存在所说的照相机抖动图像时的加法次数来获得平均。
14.根据权利要求6的图像拾取设备，
其中所说的静态图像产生装置的特征在于：通过将每个坐标点的所说的累加的图像除以在确定存在所说的照相机抖动图像时的加法次数来获得平均。
15.根据权利要求7的图像拾取设备，
其中所说的静态图像产生装置的特征在于：通过将每个坐标点的所说的累加的图像除以在确定存在所说的照相机抖动图像时的加法次数来获得平均。
16.根据权利要求8的图像拾取设备，
其中所说的静态图像产生装置的特征在于：通过将每个坐标点的所说的累加的图像除以在确定存在所说的照相机抖动图像时的加法次数来获得平均。
17.一种图像拾取设备的照相机抖动校正方法，该图像拾取设备使用具有其中不存在用于照相机抖动校正的区域的图像拾取元件的图像拾取装置，该图像拾取装置用于拾取一个对象的图像，所说的方法的特征在于包括：
根据施加到所说的图像拾取装置的照相机抖动分量来校正所说的图像拾取装置的拾取图像数据的照相机抖动校正步骤；
在预定的时间内执行在所说的照相机抖动校正步骤中校正的图像数据的相加的累加步骤；
确定照相机抖动图像是否存在于所说的图像拾取装置的图像拾取区中的确定步骤；
对于所说的图像的每个坐标点，对在预定的时间内确定存在所说的照相机抖动图像的次数进行计数的计数步骤；以及
对于每个坐标点将在所说的累加步骤中进行相加的累加图像除以在所说的计数步骤中计数的次数的相除步骤。
18.根据权利要求17所述的照相机抖动校正方法，
其中所说的累加步骤的特征在于：对于所说的预定时间的第一帧从所说的图像拾取装置引入拾取数据并对所说的拾取数据执行相加。
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