CN1725805A - 控制驱动图像拾取装置和读取存储器的自动稳定方法及其摄影装置 - Google Patents

控制驱动图像拾取装置和读取存储器的自动稳定方法及其摄影装置 Download PDF

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Abstract

提供了一种控制驱动图像拾取装置和读取存储器的自动稳定方法以及具有自动稳定方法的摄影装置。所述摄影装置包括图像拾取装置，该图像拾取装置用于对被聚焦到光学表面上的物体的光学图像进行摄影，以产生图像信号，该光学表面包括有效象素区域和被制备在有效象素区域之外的预定尺寸的保留象素区域。图像拾取装置驱动器驱动图像拾取装置，以输出大于有效象素区域的象素区域中所产生的图像信号。信号处理器在从图像拾取装置所输出的图像信号上执行预定的信号处理。存储器存储在场单元中已经进行了预定图像信号处理的图像信号。自动稳定器使用存储在存储器中的图像信号来产生自动稳定区域。

Description

控制驱动图像拾取装置和读取存储器的 自动稳定方法及其摄影装置
技术领域
本发明涉及一种自动稳定方法以及采用该方法的摄影装置。具体而言，本发明涉及检测和稳定摄影者的手的晃动的自动稳定方法以防止通过手的晃动所导致的图像质量的恶化以及具有该方法的摄影装置。
背景技术
当摄影者用摄影装置摄像时，摄影装置由于摄影者的手的晃动而抖动。这导致通过摄影装置所摄像的图像的抖动。
相应地，摄影装置具有自动检测和稳定手晃动的功能以在不晃动的情况下摄取清晰的图像。这种功能被称为自动稳定(AS)。AS功能包括检测和稳定手晃动的过程。
近来所使用的AS方法可以大致分类为数字图像稳定(DIS)、电子图像稳定(EIS)以及光学图像稳定(OIS)方法。
在DIS方法中，使用存储在存储器中的图像信号而检测和稳定手的晃动。为了稳定手的晃动，运动向量使用通过图像拾取装置所产生的图像信号而被检测并存储在存储器中，然后存储器的读取时序使用检测的运动向量而被改变。
根据DIS方法，AS功能可以被简单实施。但是，但通过被改变读取的时序从存储器中所读取的图像的尺寸等于有效象素区域的尺寸。这样，读取图像必须被通过数字放大而被放大然后被再现和/或者记录。由于数字放大功能的结果，被再现和/或者被记录的图像的质量可以被恶化。
在EIS方法中，手的晃动使用角向量传感器和高象素图像拾取装置来检测和稳定。特别地，手晃动的量和方向使用水平和垂直角向量传感器所检测。接着，手晃动通过改变使用手晃动所检测的量和方向的高象素图像拾取装置的输出时序而被稳定。
在EIS方法的情况下，通过改变输出时序而从高象素图像拾取装置输出的图像信号所构成的图像的尺寸的等于原始图像的尺寸。这是因为总的象素数远大于使用在EIS方法中的高象素图像拾取装置的有效象素数。这样，根据EIS方法，再现和/或者记录的图像的质量没有恶化。但是，角向量传感器和高象素图像拾取装置需要执行EIS方法。这导致制造单位成本的升高。
OIS方法使用角向量传感器和棱镜而检测和稳定手晃动。OIS方法与EIS方法相同之处在于手晃动量和方向使用水平和垂直角速度传感器检测。但是，当稳定手的晃动时，OIS方法与EIS方法不同之处在于棱镜被用于改变入射到图像拾取装置上的光的路径。
在OIS方法中，被再现和/或者记录的图像的质量没有恶化，并且不需要高象素图像拾取装置。但是，由于需要角向量传感器和棱镜执行OIS方法，摄像装置的体积和制造单位成本增加。此外，难于控制棱镜。
相应地，需要摄影装置的改良的自动稳定方法，所述方法基本消除由于摄影装置的晃动而导致的图像的恶化。
发明内容
相应地，本发明的发明点是提供一种最小化被摄影的图像的质量的恶化的AS方法，而不使用导致摄像装置的制造单位成本增加的角向量传感器、棱镜和高象素图像拾取装置，以及具有该方法的图像装置。
根据本发明的一方面，摄影装置包括图像拾取装置，该图像拾取装置用于对被聚焦到光学表面上的物体的光学图像进行摄影，以产生图像信号，该光学表面包括有效象素区域和被制备在有效象素区域之外的预定尺寸的保留象素区域。图像拾取装置驱动器驱动图像拾取装置来输出产生在大于有效象素区域的象素区域中的图像信号。信号处理器在从图像拾取装置所输出的图像信号上执行预定的信号处理。存储器存储在场单元中进行预定的信号处理的图像信号。自动稳定器使用存储在存储器中的图像信号产生自动稳定区域。
摄影装置还可以包括读取来自存储器的、对应于自动稳定区域的图像信号的存储器控制器，以及再现通过存储器控制器所读取的图像信号的显示单元。
图像拾取装置驱动器可以驱动图像拾取装置来输出在有效和保留象素区域中所产生的图像信号。
图像拾取装置可以是电耦合装置和金属氧化物半导体类型的图像拾取装置之一。图像拾取装置可以使用在数码相机、数码摄像机、监控相机以及内建在移动电话中的相机之一中。
根据本发明的另外一方面，一种用于摄像装置的自动稳定方法，所述摄像装置包括图像拾取装置，该图像拾取装置用于对被聚焦到光学表面上的物体的光学图像进行摄影，以产生图像信号，该光学表面包括有效象素区域和被制备在有效象素区域之外的预定尺寸的保留象素区域。自动稳定方法包括驱动图像拾取装置来输出在大于有效象素区域的象素区域中所产生的图像信号；在来自图像拾取装置输出的图像信号上执行预定的信号处理。已经进行了图像的信号处理的图像信号被存储在场单元中。使用被存储的图像信号来产生自动稳定区域。
自动稳定方法还可以包括读取对应自动稳定区域的图像信号，以及再现被读取的图像信号。
图像拾取装置可以被驱动，以输出在有效和保留象素区域中所产生的输出图像信号。
图像拾取装置可以是电耦合装置和金属氧化物半导体类型图像拾取装置之一。
摄影装置可以是数码相机、数码摄像机、监控相机和内建在移动电话中的相机之一。
本发明的额外方面和/或者优点将在下述的说明中并结合附图而详细了解到，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
本发明的这些和/或者其它方面和特征将从下面结合附图对特定实施例的说明中而详细了解到，其中：
图1是根据本发明的实施例的控制驱动图像拾取装置和读取存储器中的用于稳定手的晃动的摄影装置的方框图；
图2A示出了电耦合装置(CCD)的光学表面；
图2B是用于输出在CCD的有效象素区域中产生的图像信号用的CCD驱动脉冲的时序图；
图2C是用于输出在CCD的整个象素区域(包括有效象素区域和保留象素区域)中所产生的图像信号用的CCD驱动脉冲的时序图；
图3A说明了在CCD的整个象素区域中产生的图像信号的存储用存储器；
图3B说明了从存储器所读取的自动稳定区域；以及
图4示出了根据本发明的实施例通过控制驱动图像拾取装置和读取存储器的AS方法的流程图。
在整个视图中，相似的参考数字被理解来引用相似的部件、元件和结构。
具体实施方式
本方面的特定的典型实施例将参照附图进行更为详细的说明
附图中所限定的主题，诸如其详细的结构和元件被提供用于全面理解本发明。这样，很明显本发明可以并利用这些限定的主题而执行。同样，公知的功能或者结构在细节上将被省略以对本发明的典型实施例提供更为清楚和简洁的描述。
图1是根据本发明的典型实施例所述的控制驱动图像拾取装置和读取存储器而稳定手晃动用的摄影装置的方框图。参照图1，摄影装置包括透镜单元110、CCD 120、CCD驱动器125、信号处理器130、自动稳定器140、存储器控制器150、存储器155和显示单元160。
透镜单元1410将物体的光学图像聚焦到CCD 120的光学表面上。
CCD 120是对聚焦到光学表面上的物体的光学图像进行摄影、以产生对应光学图像的图像信号的图像拾取装置。本发明的典型实施例的摄影装置可以使用替代CCD 120的金属氧化物半导体(MOS)类型的图像拾取装置来实施。
CCD驱动器125驱动CCD 120以输出通过CCD 120所产生的图像信号到信号处理器130。CCD驱动器125将CCD驱动时钟施加到CCD 120，这样CCD 120输出图像信号。输出图像信号的CCD 120的光学表面上的象素区域和象素区域的尺寸根据CCD驱动时钟来确定。
驱动CCD 120的控制将参照图2A-2C进行详细说明。图2A说明了CCD120的光学表面。参照图2A，CCD 120的光学表面包括有效象素区域A和制备有效象素区域A之外的预定尺寸的保留象素区域B。
传统上，CCD驱动器125驱动CCD 120以只输出在有效象素区域A中产生的图像信号。图2B是CCD驱动时钟的时序图，CCD驱动器125施加到CCD 120。场时钟FLD、垂直同步/垂直黑时钟VD/VBLK、水平同步时钟HD和垂直传输时钟XV1-XV4作为CCD驱动器125施加到CCD 120上的CCD驱动时钟的时序。CCD 120的输出的时序也显示在图2B的时序图的最下部分上。
如图2B所示，由于在部分B1、B2中CCD驱动器125没有将垂直传送时钟XV1-XV2施加到CCD 120，因此在部分B1、B2中没有CCD 120的输出。在部分B1和B2中CCD 120没有输出图像信号，但是只在部分A1和A2中将图像信号输出。这样，只有在CCD 120的有效象素区域A中所产生的图像信号被输出到信号处理器130，CCD 120的保留象素区域B中所产生的图像信号没有输出到信号处理器130。传统上，在CCD 120的保留象素区域B中所产生的图像信号没有被使用。
但是，在本发明中，CCD驱动器125可以驱动CCD 120，以将在保留象素区域B中所产生的图像信号以及在有效象素区域A中所产生的图像信号输出。图2C是CCD驱动器125施加到CCD 120的CCD驱动时钟的时序图。
如图2C所示，由于在部分B1和B2以及部分A1、A2中CCD驱动器125将垂直传送时钟XV1-XV4施加到CCD120，即使在部分B1、B2中，CCD 120也将图像信号输出。这样，在CCD 120的有效和保留象素区域A、B中所产生的图像信号被输出到信号处理器130。结果，在CCD 120的保留象素区域B中所产生的图像信号也可以被使用。在CCD 120的保留象素区域B中所产生的图像信号被用作AS。这将在下面更为详细的说明。
再次参照图1，信号处理器130在从CCD 120输出的图像信号上执行预定的信号处理。信号处理器130包括相关双采样电路(CDS)/自动增益控制电路(AGC)/模拟至数字转换器(ADC)132以及DSP 134。
CDS/AGC/ADC 132使用CDS将噪音从图像信号移除噪音，该图像信号从CCD 120输出，使用AGC调整增益以均匀地保持图像信号的电平，并使用ADC将图像信号转换为数字图像信号。DSP 134执行信号处理，诸如在从CDS/AGC/ADC 132输出的数字图像信号上的自动白平衡(AWB)。
存储器控制器150将从DSP 134输出的图像信号存储到场单元中的存储器155中。由于从CCD 120输出的图像信号是在有效和保留象素区域A、B中所产生的图像信号，存储在存储器155中的图像是在如图3A中所示的整个象素区域中被摄像的图像(包括有效和保留象素区域A、B)。图3A说明了存储器155，存储器155存储在CCD 120的整个象素区域中所产生的图像信号。
此后，存储器控制器150在场单元中从存储器155输出的图像信号，并将图像信号施加到自动稳定器140。
自动稳定器140使用从存储器控制器150所施加的图像信号检测手的晃动。自动稳定器140基于手晃动的被检测量和方向也产生自动稳定区域。自动稳定区域的尺寸基本等于有效象素区域A的尺寸。图3B说明了自动稳定区域(用斜线所标识)的示例，其通过参考符号C所标识。
自动稳定器140将关于自动稳定区域的信息施加到存储器控制器150。
存储器控制器150使用关于自动稳定区域的信息读取来自存储器155的、对应于自动稳定区域的图像信号，并将被读取的图像信号施加到显示单元160。
存储器控制器150读取来自存储器155的、对应于图3B中所示的自动稳定区域C的图像信号，并将被读取的图像信号施加到显示单元160。由于自动稳定区域C的尺寸基本等于有效象素区域A的尺寸，因此通过存储器控制器150所读取的图像信号的尺寸也基本等于有效象素区域A的尺寸。
显示单元160再现通过存储器控制器150所读取的图像信号。显示单元160包括视频编码器162和液晶显示器(LCD)164。
视频编码器162将从存储器控制器150输出的图像信号转换为图像信号，所述图像信号可以通过LCD 164再现。LCD 164是显示通过视频编码器162所转换的图像信号。
将参照图4进行详细说明在图1中所示的摄影装置中的控制CCD 120和读取存储器155的AS方法。图4是根据本发明的示例实施例，包括控制驱动图像拾取装置和读取存储器的AS方法的流程图。参照图4，在步骤S310，CCD 120对聚焦在光学表面上的物体的光学图像进行摄影以产生对应光学图像的图像信息。
在步骤S320中，CCD驱动器125驱动CCD 120以将在CCD 120的整个象素区域中所产生的图像信息输出到信号处理器130。CCD驱动器125将如图2C所示的CCD驱动时钟施加到CCD 120，这样CCD 120将在有效和保留象素区域A、B中所产生的图像信号输出。
在步骤S330中，信号处理器130在从CCD 120输出的图像信号上执行预定的信号处理。
在步骤S340中，存储器控制器150存储在场单元中在存储器155中从信号处理器130输出的图像信号。由于从CCD 120所输出的图像信号是在整个(包括有效和保留象素区域A、B)象素区域中所产生的图像信号，存储在存储器155中的图像也是在CCD 120的整个象素区域中所摄像的图像。将在CCD 120的整个象素区域中所摄像的图像存储在存储器155中如图3A中所示。
在步骤S350中，自动稳定器140使用存储器155中存储的图像信号检测手的晃动。自动稳定器140接收来自存储器控制器150在场单元中存储在存储器155中的图像信号，并比较所接收的图像信号的场，以检测手晃动的量和方向。
在步骤S360中，自动稳定器140基于手晃动的量和方向产生自动稳定区域。自动稳定器140也将关于自动稳定区域的信息施加到存储器控制器150。
在步骤S370中，存储器控制器150使用关于自动稳定区域的信息读取对应于来自存储器155的自动稳定区域的图像信号，并将被读取的图像信号施加到显示单元160。存储器控制器150读取来自存储器155的、对应于图3B所示的区域中的自动稳定区域C的图像信号，并将被读取的图像信号施加到显示单元160。
在步骤S380中，显示单元160通过存储器控制器150再现被读取的图像信号。此外，通过存储器控制器150所读取的图像信号可以预定的格式压缩，然后在记录介质中记录(未示出)。
控制驱动CCD 120和读取存储器155的AS方法已经被描述。已经描述了在典型实施例中，CCD驱动器125驱动CCD 120以输出在CCD 120的整个象素区域中所产生的图像信号。但是，本发明不限于此。CCD驱动器125驱动CCD 120以只输出在大于CCD 120的有效象素区域A和小于CCD 120的这个象素区域的象素区域(有效和保留象素区域A、B的一部分)中所产生的图像信号。此处，手晃动可以使用从CCD 120输出的图像信号而被检测和稳定。
同样，本发明可以施加到数码相机、数码摄像机、监控相机诸如闭路电视(CCTV)，内置在移动电话中的相机或者其它摄影装置中。
如上所述，根据本发明，可以从存储器中读取的图像的尺寸等于图像拾取装置的整个象素区域(包括有效和保留象素区域)的尺寸。这样，不需要数字放大功能。结果，将被再现和/或者记录的图像的质量可以被防止恶化。同样，不需要使用角速度传感器、棱镜、以及高象素图像拾取装置。这样，可以降低摄影装置的制造单元成本。
尽管对本发明的优选实施例进行了说明，但是普通技术人员可以理解，在不背离本发明的精神和实质的情况下，可以对本发明进行修改，其范围由权利要求书及其等同物限定。

Claims (20)

1.一种摄影装置，包括：
图像拾取装置，用于对被聚焦到光学表面上的物体的光学图像进行摄影，以产生图像信号，该光学表面包括有效象素区域和被制备在有效象素区域之外的预定尺寸的保留象素区域；
图像拾取装置驱动器，用于驱动图像拾取装置来输出产生在大于有效象素区域的象素区域中的图像信号；
信号处理器，该信号处理器在从图像拾取装置所输出的图像信号上执行预定的信号处理；
存储器，该存储器存储在场单元中进行预定的信号处理的图像信号；以及
自动稳定器，该自动稳定器使用存储在存储器中的图像信号产生自动稳定区域。
2.根据权利要求1所述的摄影装置，其特征在于，
所述存储器控制器读取来自存储器的、对应于自动稳定区域的图像信号；以及
显示单元再现通过存储器控制器所读取的图像信号。
3.根据权利要求1所述的摄影装置，其特征在于，
所述图像拾取装置驱动器驱动图像拾取装置来输出在有效和保留象素区域中所产生的图像信号。
4.根据权利要求1所述的摄影装置，其特征在于，
所述图像拾取装置可以是电耦合装置和金属氧化物半导体类型的图像拾取装置之一。
5.根据权利要求4所述的摄影装置，其特征在于，
图像拾取装置使用在数码相机、数码摄像机、监控相机以及内置在移动电话中的相机之一中。
6.根据权利要求1所述的摄影装置，其特征在于，
信号处理器具有相关双采样电路(CDS)/自动增益控制电路(AGC)/模拟至数字转换器(ADC)132，以方便信号处理。
7.根据权利要求6所述的摄影装置，其特征在于，
信号处理器具有数字信号处理器，以方便信号处理。
8.根据权利要求3所述的摄影装置，其特征在于，
图像拾取装置驱动器驱动图像拾取装置，以输出基本在整个有效和保留象素区域中所产生的图像信号。
9.根据权利要求2所述的摄影装置，其特征在于，
显示单元具有视频编码器，以方便转换图像信号。
10.根据权利要求9所述的摄影装置，其特征在于，
显示单元具有液晶显示器，以显示被转换的图像信号。
11.一种用于摄像装置的自动稳定方法，所述摄像装置包括图像拾取装置，该图像拾取装置用于对被聚焦到光学表面上的物体的光学图像进行摄影，以产生图像信号，该光学表面包括有效象素区域和被制备在有效象素区域之外的预定尺寸的保留象素区域，该自动稳定方法包括如下步骤：
驱动图像拾取装置，以输出在大于有效象素区域的象素区域中所产生的图像信号；
在来自图像拾取装置输出的图像信号上执行预定的信号处理；
将已经进行了图像的信号处理的图像信号存储在场单元中；以及
使用被存储的图像信号来产生自动稳定区域。
12.根据权利要求11所述的自动稳定方法，还包括：
读取对应自动稳定区域的图像信号；以及
再现被读取的图像信号。
13.根据权利要求11所述的自动稳定方法，器特征在于，
图像拾取装置被驱动，以输出在有效和保留象素区域中所产生的输出图像信号。
14.根据权利要求11所述的自动稳定方法，器特征在于，
图像拾取装置是电耦合装置和金属氧化物半导体类型图像拾取装置之一。
15.根据权利要求11所述的自动稳定方法，器特征在于，
摄影装置是数码相机、数码摄像机、监控相机和内置在移动电话中的相机之一。
16.一种摄影装置用的自动稳定方法，包括：
聚焦光学图像，所述光学图像对应于具有象素区域的光学表面上的将被摄影的图像；
产生对应于光学表面上的光学图像的第一图像信号；
将第一图像信号输出到信号处理器；
存储被输出的第一信号处理器；
通过分析被存储的第一图像信号而检测摄影装置的晃动；
基于被检测的晃动量产生自动稳定区域；
读取对应于自动稳定区域的第二图像信号；以及
在显示单元上再现第二图像信号。
17.根据权利要求16所述的摄影装置用的自动稳定方法，还包括：
在电耦合装置上聚焦光学图像。
18.根据权利要求16所述的摄影装置用的自动稳定方法，还包括：
把光学图像聚焦在金属氧化物半导体拾取装置上。
19.根据权利要求16所述的摄影装置用的自动稳定方法，还包括：
产生对应于光学表面的整个象素区域的光学图像的第一图像信号。
20.根据权利要求16所述的摄影装置用的自动稳定方法，还包括：
在被输出的第一图像信号上执行预定的信号处理。
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