CN1767590A - 图像捕获设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种图像捕获设备，包括：图像捕获单元，其包括成像透镜和将由成像透镜形成的主体图像转换成电信号的图像传感元件，并且输出基于交错扫描的图像信号；转换单元，其将来自图像捕获单元的基于交错扫描的图像信号转换成基于顺序扫描的图像信号；以及畸变减小单元，其减小由成像透镜引起的、来自转换单元的基于顺序扫描的图像信号的几何畸变。

Description

图像捕获设备
技术领域
本发明涉及一种图像捕获设备，特别地，虽然不排他地，涉及一种用来减小成像透镜几何畸变的方法。
背景技术
通常，成像设备(例如数字摄像机，电子静止照相机，或者相关领域技术人员已知的其他图像捕获设备以及等价物)用图像传感元件(例如CCD)在通过成像透镜(例如变焦透镜或聚焦透镜)获得的主体图像上执行光电转换，以产生图像信号。
在常规图像捕获设备中，依赖于变焦透镜的位置，光学畸变可能存在于捕获图像的图像信号中。一种电校正光学畸变的方法在例如日本待审专利公开4-23575号中讨论。
根据日本待审专利公开4-23575号，具有像差和畸变的图像信号首先存储在存储器中，然后存储器中的图像数据依赖于变焦透镜位置而校正到预先确定的校正级别。然后，依赖于变焦透镜位置而变化的畸变像差已经减小的图像被输出。
而且，通常，在图像捕获设备(例如数字摄像机)中，图像传感元件因受到包括制造成本在内的约束而使用相对低的工作频率。低频率扫描被交错以作为图像信号输出。因为基于交错(interlace)扫描的图像信号中垂直方向上的数据量少于基于顺序(progressive)扫描的图像信号，难以在由交错扫描产生的图像信号上以增强的精确度执行畸变减小。
而且，常规地，畸变校正在屏幕尺寸改变之后执行。因此，例如，当畸变校正在屏幕尺寸减小之后执行时，包括在图像信号中的信息不够，从而畸变减小的精确度降低。
发明内容
本发明的至少一种示范实施方案涉及一种减小图形畸变的方法。
本发明的至少一种示范实施方案涉及一种减小调整屏幕尺寸图像畸变的方法。
本发明的至少一种示范实施方案涉及一种图像捕获设备，包括：图像捕获单元，其包括成像透镜和将由成像透镜形成的主体图像转换成电信号的图像传感元件，并且输出基于交错扫描的图像信号；转换单元，其将来自图像捕获单元的基于交错扫描的图像信号转换成基于顺序扫描的图像信号；以及畸变减小单元，其对于由成像透镜引起的几何畸变而改进来自转换单元的基于顺序扫描的图像信号。
本发明的另外特征将从下面参考附加附图的示范实施方案的描述中变得明白。
附图说明
图1显示根据第一示范实施方案的图像捕获单元结构的框图。
图2显示根据第二示范实施方案的图像捕获单元结构的框图。
图3显示根据第三示范实施方案的图像捕获单元结构的框图。
图4显示根据该至少一种示范实施方案的图像捕获设备整体结构的框图。
图5显示根据第一示范实施方案的捕获图像的方法的流程图。
图6显示根据第二示范实施方案的捕获图像的方法的流程图。
图7显示根据第三示范实施方案的捕获图像的方法的流程图。
图8显示畸变减小电路的结构。
具体实施方式
下面描述的示范实施方案本质上仅是说明性的，而决不打算限制本发明、其应用或者使用。
示范实施方案可操作地连接到形成成像系统的各种图像捕获设备(例如电子照相机，便携式摄像录音机，数字静止照相机，胶片摄影机，广播电视摄像机，摄像机，本领域技术人员已知的其他成像设备，以及等价物)。
本领域技术人员已知的处理、技术、装置和材料可能不详细地讨论，而打算在适当情况下作为启动描述的一部分。例如，内插行信号产生电路和信号组合电路被讨论。相关领域技术人员已知的这些电路的细节打算作为启动讨论的一部分并且包括在示范实施方案的范围内。
另外，示范实施方案并不局限于视觉成像设备(例如光学摄影系统)，例如，该系统可以被设计以红外线和其他波长成像系统的形式使用。另外，示范实施方案可以非数字系统以及数字系统(例如使用CCD的摄影系统)的形式使用。
注意，类似的参考数字和字母在下面的附图中指类似的项目，因此一旦项目在一个附图中定义，它可能不在下面的附图中讨论或进一步定义。
第一示范实施方案
图4显示根据至少一种示范实施方案的典型图像捕获设备结构的框图。
在图4中，图像捕获设备包括如下所述捕获主体图像并且输出图像信号的图像捕获单元101，在从图像捕获单元101获得的图像信号上执行编码的信号处理单元102，记录单元103，以及记录介质104。记录单元103将来自信号处理单元102的图像信号记录到记录介质104上。相关领域技术人员已知的存储卡、磁盘介质、或其他数据存储设备可以用作记录介质104。
图4中所示的图像捕获设备具有静止图像捕获功能和活动图像捕获功能，并且取决于图像捕获单元101的设置，可以输出基于交错扫描的图像信号和基于顺序扫描的图像信号。
现在将描述根据第一示范实施方案的图像捕获单元101的组件。
图1显示图像捕获单元101的典型结构的框图。
如图1中所示，在图像捕获单元101中，根据第一示范实施方案，图像通过成像透镜1在图像传感元件(例如，在电荷耦合器件(CCD))2上形成，并且基于交错扫描的图像信号由图像传感元件2输出。来自图像传感元件2的图像信号由模拟-数字(A/D)转换器3转换成基于交错扫描的数字信号，并且这些数字信号输出到摄像机信号处理单元4。
摄像机信号处理单元4执行图像系统信号处理，例如孔径校正处理，伽马校正处理，以及白平衡校正。注意，虽然术语“校正”用来描述由摄像机信号处理电路执行的某些功能，该术语打算包括误差(例如畸变、伽马、白平衡、孔径)的改进或减小而不完全校正。基于交错扫描并且作为来自摄像机信号处理电路4的输出信号的图像信号S1输入到顺序转换电路5并且转换成基于顺序扫描的图像信号S4。
现在将描述顺序转换电路5。
图像信号S2(延迟图像信号)使用场存储器5a从输入图像信号S1产生，以便在图像信号S1之后延迟一个场周期。
然后，图像信号S1和S2提供到内插行信号产生电路5b，并且内插行信号产生电路5b确定场之间内插行中的移动量，并且基于图像信号S1和S2确定内插行是否包括倾斜方向上的边缘分量。然后，内插行信号产生电路5b通过以基于这些确定的结果计算的比值组合图像信号S1和S2来产生内插行信号S3。
然后，内插行信号S3和图像信号S1提供到信号组合电路5c，并且信号组合电路5c通过组合内插行信号S3和图像信号S1来产生图像信号S4。
然后，畸变减小电路6被配置以减小上述方法获得的图像信号S4的几何畸变，以获得畸变减小的增强质量图像信号S5。
图8说明畸变减小电路6的结构。
在图8中，用作记录介质的RAM 801预先存储在记录传感元件2上形成的图像的坐标以及与变焦放大相对应的校正处理因子。因子设置单元802基于从操作单元(没有显示)指定的变焦放大的数据从RAM801中选择校正处理因子中的一个，并且将所选校正处理因子设置成二维滤波器803的滤波系数。二维滤波器803以该校正处理因子在输入图像信号S4上执行二维滤波处理，并且输出基于顺序扫描且畸变减小的图像信号。注意，虽然RAM(例如RAM 801)用于存储介质，数据存储的其他方法/介质可以在示范实施方案的范围内使用，例如CD，DVD，硬驱动器磁盘，闪存，相关领域技术人员已知的其他数据存储介质和方法以及等价物。
然后，对这些输出图像信号进行隔行抽取以输出具有增强的质量并且基于交错扫描的图像信号S5(抽取图像信号)。因此，具有减小畸变的增强质量图像可以获得。
接下来，将参考流程图来描述根据第一示范实施方案的捕获图像的方法。
图5显示根据第一示范实施方案捕获图像的方法的流程图。
在步骤S51中，主体被拍摄/捕获，并且主体的图像在图像传感元件2上形成。
然后，处理继续到步骤S52，其中图像传感元件2在图像传感元件2上形成的图像上执行光电转换以产生基于交错扫描的图像信号。这些产生的图像信号被A/D转换成数字图像信号。
然后，处理继续到步骤S53，其中摄像机信号处理在数字图像信号上执行。摄像机信号处理可以包括孔径校正处理，伽马校正处理和白平衡校正。
然后，处理继续到步骤S54，其中将在其上执行摄像机信号处理的图像信号转换成基于顺序扫描的图像信号。
然后，处理继续到步骤S55，其中基于顺序扫描的图像信号被畸变减小。在根据第一示范实施方案的捕获图像的方法中，因为畸变减小在基于交错扫描的图像信号转换成基于顺序扫描的图像信号之后执行，畸变减小可以精确地执行。畸变减小在上面详细地描述因此不在这里描述。
然后，处理继续到步骤S56，其中基于顺序扫描的图像信号的抽取处理被执行，并且基于交错扫描的增强质量图像信号被输出。
第二示范实施方案
现在将描述根据第二示范实施方案的图像捕获单元101b。
图2显示根据第二示范实施方案的图像捕获单元101b的结构。在图2中，与图1中相同的参考数字指定给相应的组件。
在图2中，A/D转换器3将由图像传感元件2(例如CCD)获得的基于交错扫描的图像信号转换成数字信号，并且摄像机信号处理电路4处理这些数字信号以获得基于交错扫描的图像信号S1。
畸变减小电路6减小来自摄像机信号处理电路4的图像信号S1的几何畸变以获得畸变减小的图像信号S6。畸变减小电路6的结构在图8中显示。
来自畸变减小电路6的图像信号S6输出到尺寸调整电路7并且经受尺寸调整处理。
尺寸调整电路7在来自畸变减小电路6的图像信号S6上执行预先确定的计算以将屏幕尺寸(像素数目)减小或增大到与在记录单元103中使用的记录格式相对应的尺寸或指定尺寸，并且在尺寸调整处理之后输出图像信号S7。
因为在尺寸调整电路7中处理的图像信号S6被畸变减小，来自尺寸调整电路7的图像信号S7具有增强的质量。
如上所述，在该实施方案中，在图像信号在尺寸调整电路7中经受尺寸调整处理之前，图像信号在畸变减小电路6中畸变减小。因此，与图像信号经受尺寸调整处理之后图像信号畸变减小的常规情况相比较，畸变减小可以使用大量信息来执行。
因此，畸变减小的精确度可以显著提高，并且增强质量的图像信号可以获得。
接下来，将参考图6的流程图来描述根据第二示范实施方案捕获图像的方法。在步骤S61中，主体被拍摄/捕获，并且主体的图像在图像传感元件2上形成。
然后，处理继续到步骤S62，其中图像传感元件2在图像传感元件2上形成的图像上执行光电转换以产生基于交错扫描的图像信号。这些产生的图像信号被A/D转换成数字图像信号。
然后，处理继续到步骤S63，其中摄像机信号处理在这些数字图像信号上执行。摄像机信号处理在上面详细描述因此不在这里描述。
然后，处理继续到步骤S64，其中基于顺序扫描的图像信号被畸变减小。畸变减小在上面详细描述因此不在这里描述。
然后，处理继续到步骤S65，其中屏幕的尺寸调整处理被执行。在根据第二示范实施方案的捕获图像的方法中，尺寸调整处理在畸变减小之后在图像信号上执行。因此，与图像信号经受尺寸调整处理之后图像信号畸变减小的常规情况相比较，畸变减小可以使用大量数据来执行。
因此，畸变减小的精确度可以显著提高，并且增强质量的图像信号可以获得。
然后，处理继续到步骤S66，其中基于顺序扫描的图像信号的抽取处理被执行，并且基于交错扫描的增强质量图像信号被输出。
第三示范实施方案
现在将描述根据第三示范实施方案的图像捕获单元101c。
图3说明根据第三示范实施方案的图像捕获单元101c的结构。在图3中，与图1和2中相同的参考数字指定给相应的组件。
在图3中，A/D转换器3将由图像传感元件2获得的基于交错扫描的图像信号转换成数字信号，并且摄像机信号处理电路4处理这些数字信号以获得基于交错扫描的图像信号S1。
来自摄像机信号处理电路4的图像信号S1输入到顺序转换电路5并且转换成基于顺序扫描的图像信号S4。
图3中顺序转换电路5的结构与图1中的相同。
畸变减小电路6为以上述方法获得的图像信号S4的几何畸变减小而配置。畸变减小电路6的结构在图8中显示。
与图2中一样，尺寸调整电路7将由来自畸变减小电路6的图像信号S8代表的屏幕尺寸(像素数目)减小或增大到与在记录单元103中使用的记录格式相对应的尺寸或指定尺寸，然后抽取尺寸调整后屏幕的偶数行或奇数行以获得基于交错扫描的图像信号，并且在尺寸调整处理之后输出这些图像信号作为增强质量图像信号S9。
作为选择，畸变减小电路6可以执行扫描行抽取处理。也就是说，畸变减小电路6可以将基于顺序扫描的图像信号S4畸变减小，然后在扫描行抽取处理之后输出基于交错扫描的图像信号。在这种情况下，尺寸调整电路7不执行扫描行抽取处理但是可以执行尺寸调整。
如上所述，在第三示范实施方案中，基于顺序扫描的图像信号S4被畸变减小。因此，畸变减小可以使用基于交错扫描的图像信号被畸变减小的情况下垂直方向上多倍(例如两倍)的信息来执行。
因此，畸变减小的精确度可以提高。
而且，因为在图像信号经受尺寸调整处理之前图像信号畸变减小，畸变减小可以大量数据来执行。
因此，畸变减小的精确度可以提高，并且精确畸变减小且尺寸调整的增强质量图像信号可以输出。
接下来，将参考图7的流程图来描述根据第三示范实施方案的捕获图像的方法。在步骤S71中，主体被拍摄，并且主体的图像在图像传感元件2上形成。
然后，处理继续到步骤S72，其中图像传感元件2在图像传感元件2上形成的图像上执行光电转换以产生基于交错扫描的图像信号。这些产生的图像信号被A/D转换成数字图像信号。
然后，处理继续到步骤S73，其中摄像机信号处理在这些数字图像信号上执行。该摄像机信号处理可以包括孔径校正处理，伽马校正处理和白平衡校正。
然后，处理继续到步骤S74，其中将在其上执行摄像机信号处理的图像信号转换成基于顺序扫描的图像信号。
然后，处理继续到步骤S75，其中基于顺序扫描的图像信号被畸变减小。在根据第三示范实施方案的捕获图像的方法中，因为畸变减小在基于交错扫描的图像信号转换成基于顺序扫描的图像信号之后执行，畸变减小可以精确地执行。因此，畸变减小在上面详细地描述不在这里描述。
然后，处理继续到步骤S76，其中尺寸调整处理被执行。在根据第三示范实施方案的捕获图像的方法中，尺寸调整处理在交错-顺序转换和畸变减小之后在图像信号上执行。因此，与基于交错扫描的图像信号经受尺寸调整处理然后畸变减小的常规情况相比较，畸变减小可以使用大量数据来执行。因此，畸变减小的精确度可以显著提高，并且增强质量图像信号可以在尺寸调整处理之后获得。
然后，处理继续到步骤S77，其中基于顺序扫描的图像信号的抽取处理被执行，并且基于交错扫描的增强质量图像信号被输出。
在根据第三示范实施方案的捕获图像的方法中，基于顺序扫描的图像信号被畸变减小。因此，畸变减小可以使用基于交错扫描的图像信号被畸变减小的情况下垂直方向上更多(例如两倍)数据来执行，并且畸变减小的精确度可以提高。而且，因为在图像信号经受尺寸调整处理之前图像信号畸变减小，畸变减小可以使用大量数据执行。因此，畸变减小的精确度可以提高，并且精确畸变减小且尺寸调整的增强质量图像信号可以获得。
其他示范实施方案
构成根据前述示范实施方案的图像捕获设备的组件以及构成捕获图像的方法的步骤可以通过执行存储在计算机中的RAM或ROM中或相关领域技术人员已知的任何其他计算机可读(数据)存储介质中的程序来实现。示范实施方案包括该程序以及存储该程序的计算机可读存储介质。
而且，示范实施方案可以各种形式，例如系统、设备、方法、程序或存储介质来实施。具体地，示范实施方案可以应用到包括多个单元的系统或者应用到包括一个单元的设备。
示范实施方案可以通过将执行根据上述示范实施方案功能的软件程序(与示范实施方案中图5～7的流程图相对应的程序)直接或者从远地提供到系统或设备，并且使得包括在系统中或设备中的计算机读出并执行提供的软件程序的程序代码来实现。
因此，示范实施方案可以由安装在计算机中以由计算机执行根据示范实施方案的功能的程序代码来实现。也就是说，示范实施方案可以包括执行根据至少一种示范实施方案的功能的计算机程序。
对于程序的情况，示范实施方案可以各种形成，例如目标码，由解释器执行的程序，为操作系统(OS)提供的脚本数据实施，只要它们具有上述程序功能。
提供程序的典型记录介质是软盘、硬盘、光盘、磁光(MO)盘、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁带、非易失性存储卡、ROM、或DVD(DVD-ROM或DVD-R)。
而且，在分发程序的方法中，用户可以访问因特网上的主页(例如通过使用客户端计算机上的浏览器)，然后按原状下载根据至少一种示范实施方案的计算机程序或者通过压缩计算机程序而产生并且具有从主页到记录介质例如硬盘的自动安装功能的文件。
而且，在分发程序的另一种方法中，构成根据至少一种示范实施方案的程序的程序代码可以划分成多个文件，然后这些文件可以从不同的主页下载。也就是说，允许多个用户下载在计算机上执行根据至少一种示范实施方案功能的程序文件的因特网服务器也包括在本发明的范围内。
而且，根据至少一种示范实施方案的程序可以编码并存储在存储介质例如CD-ROM中并分发给用户。然后，满足预先确定条件的用户可以通过因特网从主页上下载用于解码的密钥信息，并且编码程序可以(例如使用密钥信息)解码并安装在计算机中以实现至少一种示范实施方案。
而且，在计算机上操作的OS可以根据来自程序的指令执行一些或全部实际处理以执行上述示范实施方案的功能。
而且，从记录介质中读出的程序可以写到包括在例如插入到计算机中的功能扩展板或连接到计算机的功能扩展单元中的存储器。然后，例如，包括在功能扩展板、功能扩展单元中的CPU可以根据来自程序的指令执行一些或全部实际处理以执行上述示范实施方案的功能。
虽然本发明已经参考示范实施方案来描述，应当理解，本发明并不局限于公开的示范实施方案。下面权利要求的范围将与最广泛的说明一致以便包括全部修改、等价结构和功能。

Claims (8)

1.一种图像捕获设备，包括：
图像捕获单元，其包括成像透镜和配置以将由成像透镜形成的主体图像转换成电信号的图像传感元件，其中图像传感元件输出基于交错扫描的图像交错信号；
转换单元，其将图像交错信号转换成基于顺序扫描的图像顺序信号；以及
畸变减小单元，其减小由成像透镜引起的图像顺序信号的几何畸变。
2.一种图像捕获设备，包括：
图像捕获单元，其包括成像透镜和配置以将由成像透镜形成的主体图像转换成电信号的图像传感元件，其中图像传感元件输出图像输出信号；
畸变减小单元，其减小由成像透镜引起的图像输出信号的几何畸变并且输出畸变减小的图像信号；以及
尺寸调整单元，其改变由畸变减小的图像信号代表的屏幕尺寸以形成尺寸调整的屏幕。
3.一种图像捕获设备，包括：
图像捕获单元，其包括成像透镜和配置以将由成像透镜形成的主体图像转换成电信号的图像传感元件，其中图像传感元件输出基于交错扫描的图像交错信号；
转换单元，其将图像交错信号转换成基于顺序扫描的图像顺序信号；
畸变减小单元，其减小由成像透镜引起的图像顺序信号的几何畸变并且输出畸变减小的图像信号；以及
尺寸调整单元，其改变由畸变减小的图像信号代表的屏幕尺寸以形成尺寸调整的屏幕。
4.根据权利要求1或权利要求3所述的图像捕获设备，其中转换单元包括：
场存储器；
内插行信号产生电路；以及
信号组合电路，配置以输出图像顺序信号。
5.根据权利要求2或权利要求3所述的图像捕获设备，还包括：
抽取单元，其中抽取单元抽取尺寸调整屏幕的偶数和奇数行中的一个以输出抽取图像信号。
6.根据权利要求4所述的图像捕获设备，其中场存储器用来从输入图像信号中产生延迟图像信号。
7.根据权利要求6所述的图像捕获设备，其中内插行信号产生电路将输入图像信号与延迟图像信号相组合以产生内插行信号。
8.根据权利要求7所述的图像捕获设备，其中信号组合电路通过组合内插行信号和输入图像信号来产生图像顺序信号。
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