CN1647110A - 用于视频或照相设备的图象旋转校正 - Google Patents

用于视频或照相设备的图象旋转校正 Download PDF

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Abstract

图象记录设备，例如照相机(2)，将表示静止的或运动的图象数据的数据(8)存储到数据载体(12)上。一个旋转传感器(14)测量照相机的方向角度。存储的数据是基于图象数据和输出角度数据得到的，从而允许所拍摄的图象被旋转显示，并将真正的水平方向显示为水平的。

Description

用于视频或照相设备的图象旋转校正
技术领域
本发明涉及图象信息的处理，尤其是在视频或照相设备中的图像信息处理，还涉及用于记录图象(例如视频或拍摄图象)的设备。
背景技术
照相机，例如视频或静物数字照相机，通常被业余爱好者所使用，这些业余爱好者可能在对照相机正确定位时有困难。因此需要一种能够减少定位不佳之影响的照相机。
US5,764,291记载了一种具有方向信号的照相机，它输出四个值中的一个，来表示向左，向右，反向或直立的操作。这使得照相机方向能被正确记录为这四个方向之一。
发明内容
根据本发明，提供了一种图象记录设备，包括：一个镜头；一种拍摄由镜头投射的图象的装置；一个用于提供输出的旋转传感器，所述输出表示拍摄图象与水平的夹角，其精度为5°或更佳；以及一个数据载体，用于根据表示拍摄图象的图象数据和表示由旋转传感器测得的角度的角度数据来记录数据，以便通过记录在数据载体上的数据而显示旋转图象，所述旋转图像被校正成将所拍摄图象中的真正的水平方向显示为水平的。
用这种方法，图象数据能被用来输出一个校正的图象，且即使照相机没有完全对准，照相机拍摄的景物的水平方向被水平显示。
因此根据本发明的图象记录设备具有与US5,764,591所公开的不同的效果和目的。US5,764,591公开了记录四个基本照相机方向中的一个，也就是分别在两个可能方向上的肖象和风景。与之不同，根据本发明的设备可校正实际照相机方向和所要求的基本方向之间的细微失调。
优选地，旋转传感器的精度比5°更佳，比如2°或更佳，或进一步最好是1°或更佳，或者是0.5°或更佳。
方便地，存储的图象数据能够仅仅是由数字记录传感器输出的数据和由旋转传感器测量的角度，而使校正只在重现时发生。
可选择地，照相机可以包括一个校正模块，其用于根据数字记录传感器的输出校正由照相机拍摄的图象数据，并将校正的图象数据存储在存储器中。
照相机可以是静物照相机或摄像机。数据载体可以是任何一种便利形式的存储器，包括磁带，闪存，或任何其它适于存储数字数据的存储器。
在一个特别优选的实施例中，数字记录传感器具有按照一个常规的矩形画面排列的多个象素和沿常规画面的周边排列的附加象素。附加象素不是用于照相机进行垂直方向记录的图象，而是提供需要发送与矩形画面相同大小的旋转图象的附加象素。
可选择地，与正常图象比较，旋转图象可以稍微调整大小。
在一个特别优选的实施例中，数字记录传感器的象素按照一个圆形的阵列排列，以允许图象旋转到一个任意的角度，而不必对图象画面重新调整大小。
象素可以按照六边形阵列排列。
可以提供多个传感器以允许在多个平面内进行图象校正，比如对旋转和倾斜的校正。照相机可以使用从传感器得到的信息，通过将多个图象个体绑结在一起来记录一个全景图象。
本发明还涉及一种被安装在一另外的设备中的如上所述的照相机，所述设备比如，包括移动电话，或计算机。
在另一个方面，本发明涉及一种处理图象信息的方法，包括用照相机拍摄图象信息；测量相对于垂直方向的精度优于5°的照相机方向，以及根据图象信息和所测量的照相机方向来记录图象数据。
记录图象数据的步骤包括以分隔的数据片段来记录图象信息和测量的照相机方向。本方法可以进一步包括根据测量的照相机方向来校正所记录的图象数据；和重现校正的图象信息。
附图说明
为了更好地理解本发明，以下将以举例的方式，并参考附图来描述实施例，其中：
图1是根据本发明的照相机的示意图；
图2是根据本发明的重放装置的示意图；
图3是示出根据本发明的方法的操作的示意图；
图4是画面区域的示意图；
图5表示了一个圆形的图象画面；
图6表示了在一个圆形图象画面内长宽比为760∶480的画面；以及
图7表示了在一个圆形图象画面内长宽比为1∶1的一个画面。
具体实施方式
照相机2包括一个镜头4和一个电荷耦合装置(CCD)6，其用作拍摄表示照相机前面的景物10的图象数据8的一个传感器。照相机可以记录静止图象或运动图象，在后一情况下，通过拍摄一连串图象数据项8来表示运动图象的连续画面。
照相机2还包括记录图象数据8的存储器12。尽管技术人员会对许多其它形式的适合于存储静止或视频图象的存储器很熟悉，而且这些也可以被使用，但存储器在所示出的例子中为磁带。比如，存储器可以是固态存储器，例如闪存，可移动的存储卡，磁盘，通过光学方式可记录的盘或胶片。
提供了一个旋转传感器14，其测量照相机到垂直方向的角度并输出一个相应的测量信号。这个角度被记录在存储器12中。旋转传感器是一个精确的过荷传感器(accelerometer)。
精度为1°价格中等的合适的固态过荷传感器在市场可以买得到。这些过荷传感器包括一个微刻的舌簧(tongue)，它在重力下会弯曲，因此改变了电容。更高的价格可以获得改进的性能。其它合适的装置也在出售，如“倾斜仪”。
照相机2被照相机处理器16所控制。照相机处理器16可被安排在校正模式和正常模式之间切换，前者测量和存储用于校正图象的角度信息，而在后一模式不使用旋转传感器。
提供了一个重现设备20，其能接收存储器12并在重现处理器22中处理被记录的图象数据8和旋转角。被处理的图象数据在显示设备24比如电视机上重现。本领域技术人员会理解到重现处理器22可被加入到照相机2中，而且实际上可以与照相机处理器16是相同的处理器。
处理器22能按照一个校正模式操作，该模式校正照相机相对于垂直方向的不精确定位。因此，处理器22使用记录的旋转角信息来使图象在具有水平方向的显示器24上水平地显示，即使当图象被记录时照相机有轻微失调。
图3表示系统的使用情况。图3a表示用户本应该用水平对准的照相机拍摄到的图象。图3b表示以一个与垂直方向所成角度大约为10°的照相机角度拍摄的图象。因此，图象中真正的水平方向也与记录的图象中的水平方向成10°的夹角。
如图3b所示的图象和记录照相机角度的数据项一起被记录在存储器中。
重现时，处理器22使用一旋转校正来计算如图3c所示的显示器24上的图象，所述旋转校正是由重现处理器22使用照相机角度数据项来施加的，从而使真正的水平按水平方向显示。可以看到，一些旋转校正的图象的图象画面是空白的。因此，如图3d所示，图象被修剪以消除空白。画面40表示记录的图象，而画面42表示重现图象的图象画面。
如图3e所示，校正的图象42被调整大小以使最终的图象画面44和原始的图象画面40的大小一样。
如图4所示，在本发明的一个改进中，为了图象可以被旋转而不用调整大小，记录的图象区域50比标称的图象画面40的区域要大。当自动对准功能不使用时，且仅当要求避免过度的耗用功率时，标称的画面40外面的边缘象素52可以被接通。
在一个进一步的修改中，传感器阵列可以是圆形的，从而能发生任意旋转，而在边缘没有任何损失。图5表示了这样一种圆形传感器60，其具有标称的图象画面40。可以旋转到任意角度而没有尺寸的减少。圆形传感器60的各个象素可以按一个六边形的栅格排列。
在圆形传感器阵列60中的图象画面40的长宽比改变了图象画面与圆的比。例如，如图6所示的一个长宽比为760∶480的矩形给出了一个有效的占圆形面积57.48％的面积比，然而如图7所示的一个长宽比为1∶1的正方形给出了一个63.66％的有效长宽比。圆形传感器的最大面积被用于一个近似正方形的画面中，其长宽比的范围为1∶0.7到1∶1.4，优选的1∶0.9到1∶1.1。
旋转传感器14可以是一个多角度旋转传感器，它能够测量关于不止一个轴的方向并将结果存储到存储器12中。传感器可以包括多个过荷传感器。那么存储的信息可以被用于，例如，将从几个连续的图象得到的高质量图象绑结在一起来组成一个全景图象，其使用方向信息来精确地对准并将不同的静止图象绑结在一起。
在一个可选的实施例中，通过将传感器6拍摄的图象和照相机2方向的角度作为旋转传感器14的输出，校正图象数据以使图象是精确水平的，并将校正的图象存储到存储器12中，如此以来，可以把处理器16用作一个校正模块。
本发明不限于上述的实施例，而且本领域技术人员会认识到许多可以被实现的改进。
特别地，本发明适用于任何形式的照相机，无论是静止照相机，视频照相机，还是能进行静止和视频操作的照相机。
尽管本发明所记载的是关于数字照相机的，但本发明也可以用于模拟照相机，其将图象直接记录在作为存储器和记录传感器的可记录介质上。假如这样的话，也有必要将角度信息记载在可记录的介质上，用于记录附加信息的技术对于运动画面摄影和静止画面摄影这两个领域的技术人员来说是公知的。
本发明也适用于照相机被加到其它设备的情况，比如移动电话或计算机。

Claims (11)

1.图象记录设备，包括：
一个镜头；
一种用于拍摄由镜头投射的图象的装置；
一个提供输出角度数据的旋转传感器，所述输出角度数据，表示拍摄的图象与水平方向所成的角，其精度为5°或更佳；以及
一个数据载体，用于根据表示拍摄图象的图象数据和表示由旋转传感器测量的角度的角度数据来记录数据，从而通过记录在数据载体上的数据而显示一幅旋转图象，所述旋转图象被校正成将拍摄图象中真正的水平方向显示为水平的。
2.如权利要求1所述的图象记录设备，其中旋转传感器具有优于1°的精度。
3.如权利要求1或2所述的图象记录设备，其中拍摄图象的装置是一个光学传感器，用于输出表示图象的信号。
4.如权利要求3所述的图象记录设备，其中所述设备被安排以存储由记录传感器输出的数据和表示旋转传感器所测角度的数据项。
5.如权利要求3所述的图象记录设备，进一步包括一个校正模块，用于根据旋转传感器的输出来校正拍摄的图象数据并将校正的图象数据存储到存储器中。
6.如前面任一项权利要求所述的图象记录设备，其中所述数字记录传感器具有按照一个对应于未旋转图象的标准矩形画面排列的多个象素，以及为了提供旋转拍摄图象时使用的附加图象数据而沿标准画面的周围排列的附加象素。
7.如前面任一项权利要求所述的图象记录设备，其中数字记录传感器的象素按照圆形阵列排列，从而允许图象旋转到一个任意角度，而不必调整图象画面的大小。
8.如前面任一项权利要求所述的图象记录设备，包括多个传感器，以便允许在多个平面中进行图象校正。
9.图象记录设备包括：
一个镜头；
一个传感器，用于拍摄所述镜头投射的图象并输出图象数据；
一个旋转传感器，用于测量图象记录设备关于一个水平轴的旋转角并输出相应的角度数据；和
一个数据存储装置，用于存储图象数据和角度数据。
10.一种处理图象信息的方法，包括：
用照相机拍摄图象信息；
测量拍摄的图象信息的方向相对于真正的水平方向的角度，其精度优于5°，和
根据图象信息和所测量的照相机方向记录图象数据。
11.如权利要求10所述的方法，其中记录图象数据的步骤记录图象信息和所测量的照相机方向，所述方法进一步包括步骤：
基于所测量的照相机方向来校正所记录的图象数据；和
重现校正后的图象信息。
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