CN1821860A - 与图像稳定性能结合的相机曝光程序 - Google Patents

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Abstract

在图像稳定不启用时和图像稳定系统启用时相机(100)选择不同的拍摄设置。对于特定的拍摄模式最好提供一组(至少两个)独立的曝光程序表，在图像稳定不启用时和图像稳定启用时相机(100)使用不同的曝光程序表。

Description

与图像稳定性能结合的相机曝光程序
技术领域
[1]本发明一般地涉及摄影术，更具体地涉及曝光程序。
背景技术
[2]许多新式的相机包括自动曝光性能。通常，自动曝光系统测量被拍景物的亮度，而后考虑相机胶片(相机为胶片相机时)或传感器(相机为数码相机时)的感光度，为所拍摄的特定相片选择相机设置。被选设置可包括如：应当将胶片或传感器暴露于来自景物的光线的时间长度(曝光时间)、在曝光期间使用的镜头光圈的大小以及是否使用辅助闪光或者频闪照明。如果相机是一个数码相机，则设置还可包括施加于代表数码相片的信号或数值的一个增益。可认为该增益改变了相机传感器的感光度。
[3]景物亮度可用亮度值(BV)来描述，亮度值(BV)的定义是以2为底取以英尺-朗伯为单位测得的景物亮度的对数。针对特定的景物亮度，还可以有更多的、能够生成适当曝光相片的相机设置可供选择。例如，针对利用ISO 100胶片或等效的数字传感器感光度拍摄暗处对象时，下面表1所示的曝光时间和光圈大小组合中的任一组都可产生适当曝光的相片，并且其它的组合也是有可能的。光圈大小是按镜头焦距f的分数给出的。
    曝光时间(秒)     光圈大小
    1/21/41/81/151/301/601/125     f/16f/11f/8f/5.6f/4f/2.8f/2
表1.等效的曝光组合
[4]相机用来在设置组合中进行选择的一组规则有时被称为曝光程序。对于每一种模式设置，相机都可具有独立的曝光程序。例如，相机可具有“风景”模式，在该模式下，相机选择的设置适合于远距离并且是静止的拍摄对象；另外，相机可具有“肖像”模式，在该模式下，相机选择的设置适合于拍摄人物肖像。经常也包括其它的模式。可将这些模式设置存放在一组曝光程序表中。
附图说明
[5]图1表示本发明的一示范实施例的数码相机的简化结构。
[6]图2表示本发明的一示范实施例的方法的流程。
[7]图3表示本发明的另一示范实施例的方法的流程，其中曝光程序基于相机图像稳定性能的状态和拍摄模式这二者进行选择。
[8]图4表示本发明的另一示范实施例的方法的流程，其中，基于图像稳定性能的状态自动选择至少一个拍摄设置值。
具体实施方式
[9]下面的表2是表示示范的“对准即拍”数码相机在“风景”模式下使用的曝光程序表的一个简略示例。在编制表2时，假定相机不具备图像稳定性能。曝光程序表包含用于执行特定曝光程序的拍摄设置值。表2中的项目通过景物亮度值BV进行索引。也就是说，项目在表格中的位置以景物亮度值为基准。在拍照过程中，示例相机测量BV，然后从用于当时相机所处拍摄模式的适当的曝光程序表中选择相机设置。
  景物亮度(BV)   光圈   曝光时间(秒)   感光度(ISO rating)   闪光
  -101234567891011   f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/4.0f/4.0f/5.6f/8.0f/11f/16f/16f/16   1/81/151/301/601/601/601/601/601/601/601/601/1251/125   40040040040020020010010010010010010050   否否否否否否否否否否否否否
表2.作为示例的风景模式曝光程序表(无图像稳定)
[10]表2反映了由相机设计者所作的若干判定。因为这是一个可能被非正式摄影师使用的“对准即拍”相机，只要有可能，曝光设置选择得使曝光时间足够短，以使相机拍下相对清晰的相片，即使是手持操作相机时也是如此。在本例中，假定1/60秒的曝光时间可达到这个目标。因为这是针对风景模式的表，其设置值选择得使结果得到的相片的景深为最大。也就是选择允许手持拍摄的最小光圈。因为风景被摄体有可能远离相机，该表给出不采用闪光照明来辅助环境照明，这基于闪光对于远程被摄体不会有效果的假设。最后，选择增益因数(以等效的胶片ISO rating感光度为单位)以在为使结果得到的相片的像噪声成为最小而优选考虑低增益值的同时，进一步实现提供令人满意的具有最大景深的手持相机操作之目标。例如，对于亮度值6，设计师可能选择了1/125秒的曝光时间及f/4.0的光圈，但也可代之以选择一个具有较小的光圈的组合以使景深为最大，因为据判断1/60秒的曝光时间足以能够支持手持相机拍摄。同样地，对于亮度值2，设计师可能选择了1/30秒的曝光时间和200的ISO rating感光度，但是也可代之以选择一个具有较短曝光时间的组合以使因相机抖动造成的图像模糊成为最小，其代价是增加了因较高的增益设置产生的附加像噪声。
[11]设为“肖像”模式时相机可采用另一种曝光程序。例如可采用如下的表3。
  景物亮度(BV)   光圈   曝光时间(秒)   感光度(ISO rating)   闪光
  -101234567891011   f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/4.0   1/601/601/601/601/601/601/1251/2501/5001/10001/20001/20001/2000   4004002002002001001001001001001005050   是是是是否否否否否否否否否
表3.作为示例的肖像模式曝光程序表(无图像稳定)
[12]表3也反映了由相机的设计者所作的若干判定。此外，将设置选择得使曝光时间足够短，以至于可以可靠地对相机进行手持操作。因为这是一个用于被摄体距离相机相对较近时的表格，所以辅助闪光照明可能是有效的并且是针对较暗景物的，这样相对较短的曝光时间可被保持。对于较明亮的景物，将设置选择成使得由此生成的相片的景深减至最小。通常，这意味着只要有可能就优先选择使用较大的镜头光圈。例如，对于BV为5时，设计者可能选择了1/60秒的曝光时间和f/4.0的镜头光圈，但是也可代之以选择一个具有较大镜头光圈的组合。同样地，对于非常明亮的景物，设计者可能对曝光的控制选择了使用较短的曝光时间和较低的ISO rating感光度，而不是减小镜头光圈的大小。BV为11时，(对于此假定的示范相机)须将镜头光圈减至f/4.0，因为最短的曝光时间和最低的ISO rating感光度已经使用。
[13]一个依照本发明示范实施例构造的相机包括图像稳定性能，并且与图像稳定性能不起作用时所选择的曝光程序相比，图像稳定性能被启用时，所述的相机选择使用不同的曝光程序。最好将针对各曝光程序的设置存放在一个曝光程序表中，并且为各模式提供至少两个曝光程序表—一个表格在图像稳定被启用时使用，另一个表格在图像稳定不起作用时使用。
[14]图像稳定性能对防止由于不必要的相机移动造成的图像赝像有帮助。在照相曝光期间发生的相机俯仰和偏转可导致模糊的相片，因为移动可使来自特定景物位置的光线“涂抹”相机胶片或传感器的整个位置范围。这种移动常常在手持操作相机时发生。通常，在图像稳定系统中，相机的俯仰和偏转被检测而使相机的一个光学元件移动以抵消旋动的后果，这样，在整个照相曝光期间，来自特定景物位置的光线全部到达相机胶片或传感器上相同的位置。移动光学元件可以是一个镜头元件、数码相机内的传感器或某个别的光学元件。在本发明示范实施例的一个相机中，图像稳定性能可不启用或者被启用。
[15]当图像稳定性能被启用时，它可以使摄影师手持操作相机并使用比无图像稳定系统时还长的曝光时间可靠地拍摄非模糊的相片。对摄影师来说，众所周知的使用传统的35毫米胶片的经验方法是：使用手持操作的相机获得非模糊相片需要的最长曝光时间(以秒为单位)可能是镜头焦距(以毫米为单位)的倒数。例如，使用焦距为60毫米的镜头时，摄影师被建议对于任何曝光时间超过1/60秒的相片不手持操作相机。图像稳定系统可通过两到三次拍摄“停止”来扩展手持操作安全可靠的曝光时间范围。每一倍或二倍的曝光时间变化代表一次停止，所以图像稳定系统可使手持操作拍摄的曝光时间是未使用图像稳定系统时的4倍或8倍那样长。
[16]图1是表示本发明示范实施例的一个数码相机100的简化结构图。镜头101汇聚景物发射的光并使光线102转变方向，这样景物的图像被投射到电子阵列光敏传感器103上。电子阵列光敏传感器103可以是电荷耦合器件阵列，通常被称为“CCD阵列”、“CCD传感器”或简单地被称为“CCD”。另一方面，电子阵列光敏传感器103可以是利用互补型金属氧化物半导体技术构造的有源像素阵列。这样的传感器可被称为“有源像素阵列传感器”、“CMOS传感器”或另一类似的名称。其它传感器技术也可能被采用。电子阵列光敏传感器103上的光敏元件通常按规则的矩形阵列排列，使得每个元件或“像素”对应于一个景物位置。
[17]图像数据信号104被传递给逻辑电路110。逻辑电路110解释图像数据信号104，并将它们转换成数字表示(称为“数字图像”)。数字图像是一个规则的数值阵列，其中的数值代表景物或图片中对应位置的亮度或色彩或者两者。逻辑电路110也可执行其它功能(比如：分析相机经过适当曝光拍摄的数字图像，调节相机的设置，在数字图像上实施数字操作，对数字图像的存储、恢复和显示进行管理，接收来自相机用户的输入，以及其它功能)。逻辑电路110还通过控制信号105来控制电子阵列光敏传感器103。逻辑电路110可包括微处理器、数字信号处理器、专用逻辑部件或它们的组合。
[18]存储器111包含存储相机拍摄的数字图像及相机设置信息、逻辑电路110的程序指令及其它项目的存储器。用户控制部分112可使相机用户对相机进行配置和操作，用户控制部分112可包含按钮、拨号盘、开关或其它控制件。可设有显示屏109用来显示相机拍摄的数字图像并与相机用户界面上的用户控制部分112一起使用。在频闪电子部件108的控制下，闪光灯或频闪光源106可为景物提供辅助光线107，而频闪电子部件108又由逻辑电路110进行控制。逻辑电路110还可提供控制信号113以控制镜头101。例如，逻辑电路110可调节镜头101的焦距，并且，若镜头101为变焦镜头，则逻辑电路110可控制镜头101的变焦位置。
[19]图像稳定模块114根据相机的移动来驱动传感器103，而后又被逻辑电路110控制。图像稳定模块114接收来自逻辑电路110的控制信息，并且将状态信息或其它数据传递给逻辑电路110。
[20]虽然相机100是一个数码相机并且通过相对于相机镜头移动相机的传感器来实施图像稳定，但是本领域的技术人员将认识到：本发明也可包含其它类型的相机。例如，本发明示范实施例的相机可以是一个胶片相机。同样地，本发明示范实施例的相机可通过移动镜头元件或通过另外的方法来实施图像稳定。
[21]在一个优选实施例中，相机100的用户利用用户控制112中的一个使得由图像稳定模块114履行的图像稳定被启用或不被启用。逻辑电路110检测图像稳定是否被启用或不启用，并且根据指示值从一组可利用的曝光程序中选择一个曝光程序。另外，相机用户可利用用户控制部分112中的一个控制件来选择一个拍摄模式(如风景、肖像或动态模式)。逻辑电路110可测出哪种模式已被选用，并且根据模式指示值选择曝光程序。
[22]在一个优选实施例中，描述了存入存储器111的曝光程序表中的曝光程序。例如，对于每种拍摄模式，存储器111可包含两个曝光程序表，一个表在图像稳定被启用时使用，另一个表在图像稳定不启用时使用。
[23]就本公开而言，若基础指示值(如拍摄模式指示值或景物亮度)是被选项选择标准的一部分，则被选项(如曝光程序或拍摄设置值)的选择“根据”该基础指示值。常常(但不是总是)这样：基础指示值的第一值导致被选项的第一值，而基础指示值的第二值导致被选项的第二值。可根据不止一个基础指示值对被选项进行选择。例如，可根据相机的图像稳定性能的状态及一个模式设置来选择一个曝光程序表，而特定的拍摄设置值可根据景物亮度从该曝光程序表中选择。
[24]上面的表2中给出的是在图像稳定不启用且相机处于风景模式时使用的一例曝光程序表。在下面表4中给出的是在图像稳定被启用时使用的风景模式曝光程序表的一例。
  景物亮度(BV)   光圈   曝光时间(秒)   感光度(ISOrating)   闪光
  -101234567891011   f/2.8f/4.0f/4.0f/5.6f/5.6f/5.6f/8.0f/8.0f/8.0f/11f/16f/16f/16   1/81/81/81/81/81/151/151/301/601/601/601/1251/125   40040020020010010010010010010010010050   否否否否否否否否否否否否否
表4.作为示例的风景模式曝光程序表(图像稳定被启用)
[25]在图像稳定被启用和不启用时使用的表格之间的差别将依赖于图像稳定系统对特定相机的效应以及相机设计者的判定。在编制用于示范相机100的表4的过程中，假定图像稳定系统114可通过近似3次停止来扩展相机100可用的手持操作的时间间隔。也就是说，在图像稳定被启用时，在曝光时间约为1/8秒长时能可靠地手持操作相机100(与图像稳定不启用时的1/60秒相比)。为了达成提供风景模式下扩展的景深的目标，与表2中所选择的相比，在作为示例的表4中，对于从0至6的亮度值范围设计者选择了较小的光圈尺寸。设计者已经依靠图像稳定系统114使相应的曝光时间延长并将由此生成的相片中的移动模糊减至最小。
[26]表中亮度值为4的项目最值得关注。与表2相比，表4中的设置值给出了较长的曝光时间、较小的镜头光圈和较低的增益。相机设计者选用了由图像稳定系统提供的增强的灵活性，在图像稳定被启用时通过使用较小的镜头光圈改善了相片的景深，又通过使用较小的增益值改善了拍摄质量，使结果得到的的相片中的噪声得以降低。也可对设置值作其他选择。
[27]作为另一示例，下面的表5是在肖像模式下图像稳定被启用时使用的一例曝光程序表。
  景物亮度(BV)   光圈   曝光时间(秒)   感光度(ISO rating)   闪光
  -101234567891011   f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/4.0   1/81/81/81/151/301/601/1251/2501/5001/10001/20001/20001/2000   2002001001001001001001001001001005050   是否否否否否否否否否否否否
表5.作为示例的肖像模式曝光程序表(图像稳定被启用)
[28]与上面的表3相比，在表5中相机设计者利用了相机可被可靠地手持操作的景物亮度范围增加的优势，以提供可导致相对较暗景物的像噪音改善的增益设置。另外，设计者扩展了不使闪光灯或频闪照明起作用而拍摄相片时的条件范围。其它的设置组合也是可能的。
[29]如以上实施例所描述，可根据相机的图像稳定性能的状态(被启用或不启用)选择一个或多个拍摄设置值。被作选值的设置可包括曝光时间、光圈大小、增益、是否使用辅助闪光照明或其它设置，前述的设置可为单个设置或其任意组合。
[30]在本发明的另一示范实施例中，相机100的镜头101是一个变焦镜头，且相机100检测图像稳定性能114是否被启用、检测镜头101的焦距，并根据镜头焦距和图像稳定性能的状态自动为一个或多个拍摄设置选择一个值。就本公开而言，可通过读取传感器(如对镜头焦距起反应的电位计或编码器)完成对镜头焦距的检测。另外，比如当镜头焦距响应用户控制件112而被逻辑电路110调节时，可通过跟踪受控的焦距或跟踪镜头101的一个或多个元件的受控位置来检测镜头101的焦距。
[31]下面的表6和7是相机镜头被调至比上面的表2和4中假定的焦距还长时使用的风景模式曝光程序表的示例。表6在图像稳定不启用时使用，表7在图像稳定被启用时使用。假定1/125秒的曝光时间足够快，允许在图像稳定未被使用时对相机进行手持操作。在可能的场合，相机的设计者选择了使曝光时间保持在1/125秒或更短以使相机的手持操作成为可能的项目，并且选择了使结果得到的相片的景深趋于最大化的光圈和增益设置。
  景物亮度(BV)   光圈   曝光时间(秒)   感光度(ISO rating)   闪光
  -101234567891011   f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/2.8f/4.0f/4.0f/5.6f/8.0f/11f/11f/16   1/81/151/301/601/1251/1251/1251/1251/1251/1251/1251/2501/250   400400400400400200200100100100100100100   否否否否否否否否否否否否否
表6.作为示例的风景模式曝光程序表(与无图像稳定、焦距＝125毫米时等效)
[32]与表6中的设置相比较，在表7中，图像稳定允许设计者对于较暗的景物维持较小的镜头光圈设置和/或较低的增益设置。假定图像稳定通过约3次拍摄停止扩展了可靠的手持操作的时间间隔，
这样可以约1/15秒长的曝光时间对相机进行手持操作。
  景物亮度(BV)   光圈   曝光时间(秒)   感光度(ISO rating)   闪光
  -101234567891011   f/2.8f/2.8f/2.8f/4.0f/4.0f/4.0f/5.6f/8.0f/11f/11f/11f/11f/16   1/81/151/151/151/151/301/301/301/301/601/1251/2501/250   400400200200100100100100100100100100100   否否否否否否否否否否否否否
表7.作为示例的风景模式曝光程序表(与图像稳定被启用、焦距＝125毫米时等效)
[33]若表2、4、6和7被一齐使用，则可基于当前的拍摄模式、或者基于图像稳定是否被启用、或者基于镜头焦距、或者基于这些基础指示值的任何组合对曝光程序或曝光程序表作出选择。特定的拍摄设置值(如曝光时间)的选择基于当前的拍摄模式、或者基于图像稳定是否被启用、或者基于镜头焦距、或者基于景物亮度、或者基于它们的任何组合。
[34]图2表示本发明示范实施例的方法的流程200。在步骤201中，相机图像稳定性能的当前状态被检测。在判定步骤202中，根据图像稳定性能的状态作出判定。若该性能被启用，则控制转移至步骤203；在步骤203中，第一曝光程序被选择。如果图像稳定性能未被选择，则控制转移至步骤204；在步骤204中第二曝光程序被选择。
[35]图3表示本发明另一示范实施例的方法的流程300，其中基于相机图像稳定性能的状态和拍摄模式这二者对曝光程序作出选择。在步骤301中，图像稳定性能的状态被检测。在步骤302中，拍摄模式的指示值被检测。在步骤303中，如果图像稳定被启用且选择了风景模式，则控制转移至步骤304，第一曝光程序被自动选择。否则，控制转移至步骤305。在步骤305中，如果图像稳定不启用且相机处于风景模式，则控制转移至步骤306，第二曝光程序被自动选择。否则，控制转移至步骤307。在步骤307中，如果图像稳定被启用且相机处于肖像模式，则控制转移至步骤308，第三曝光程序被自动选择。否则，控制转至步骤309。在步骤309中，如果图像稳定不启用且相机处于肖像模式，则控制转至步骤310，第四曝光程序被自动选择。可根据需要对图3的流程进行扩充，以容纳其它拍摄模式，或包括其它的基础指示值，以作为依据来选择曝光程序。
[36]图4表示本发明另一示范实施例的方法的流程400，其中基于图像稳定性能的状态对至少一个拍摄设置值作出自动选择。在步骤401中，图像稳定性能的状态(即是否被启用)被检出。在步骤402中，基于检出的状态值对至少一个拍摄设置值作出自动选择。

Claims (23)

1.一种方法，包括如下步骤：
检测相机(100)的图像稳定性能(114)是否被启用；
自动选择第一曝光程序，该程序在图像稳定性能(114)被启用时由相机(100)使用；以及
自动选择第二曝光程序，该程序在图像稳定性能(114)不启用时由相机(100)使用；
2.如权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：
检测拍摄模式指示值；以及
根据所述拍摄模式指示值自动选择曝光程序。
3.如权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：从相机(100)所存储的曝光程序表中选择至少一个相机设置值。
4.如权利要求3所述的方法，还包括如下步骤：
测量景物特征；以及
根据景物特征测量值在所述曝光程序表中找出所述相机设置值。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述景物特征是景物亮度。
6.一种相机操作的方法，包括如下步骤：检测相机(100)的图像稳定性能(114)是否被启用；以及
根据图像稳定性能(114)的状态自动为至少一个拍摄设置选择一个值。
7.如权利要求6所述的方法，其中，每一拍摄设置从由曝光时间、光圈大小、增益和是否在拍照时使用闪光照明构成的一组设置中选择。
8.如权利要求6所述的方法，还包括如下步骤：
评估景物；以及
根据景物评估值自动选择拍摄设置值。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述评估景物包括测量景物亮度。
10.一种相机操作的方法，包括如下步骤：
检测相机(100)的图像稳定性能(114)是否被启用；
检测镜头焦距；以及
根据图像稳定性能(114)的状态和镜头焦距自动选择一个曝光程序。
11.一种相机操作的方法，包括如下步骤：
检测相机(100)的图像稳定性能(114)是否被启用；
检测镜头焦距；以及
根据图像稳定性能(114)的状态和镜头焦距，自动为一个或多个拍摄设置选择一个值。
12.如权利要求11所述的方法，其中，每一拍摄设置从由曝光时间、光圈大小、增益和是否在拍照时使用闪光照明构成的一组拍摄设置中选择。
13.一种相机(100)，其中包括：
可被启用或不启用的图像稳定性能(114)；以及
配置成用来检测图像稳定性能(114)的状态并根据该状态自动选择曝光程序的逻辑电路(110)。
14.如权利要求13所述的相机(100)，其中，所述逻辑电路还配置成用来检测图像模式指示值并根据该模式指示值自动选择一个曝光程序。
15.如权利要求14所述的相机(100)，还包含存储器(111)，其中存有每种状态的至少一个曝光程序表，每个曝光程序表包含用以执行曝光程序的拍摄设置值。
16.如权利要求15所述的相机(100)，其中，每个曝光程序表中的项目由景物亮度值索引。
17.如权利要求13所述的相机(100)，其中，所述相机(100)是数码相机。
18.一种相机(100)，其中包括：
可被启用或不启用的图像稳定性能(114)；以及
逻辑电路(110)，配置成用来检测图像稳定性能(114)的状态并根据该状态自动选择至少一个拍摄设置值。
19.如权利要求18所述的相机(100)，其中，被自动选择的各拍摄设置值为曝光时间、光圈大小、增益以及是否在拍摄时使用闪光照明。
20.如权利要求18所述的相机(100)，还配置成用来评估景物，且其中所述逻辑电路(110)还配置成用来根据景物评估值自动选择至少一个拍摄设置值。
21.如权利要求20所述的相机(100)，其中，所述相机(100)通过测量景物的亮度来评估景物。
22.一种相机(100)，其中包括：
可被启用或不启用的图像稳定性能(114)；
可调整为多于一个焦距的镜头(101)；以及
逻辑电路(110)，配置成用来检测图像稳定性能(114)的状态并检测镜头(101)的焦距，还配置成用来根据图像稳定性能(114)的状态和镜头焦距自动选择一个曝光程序。
23.一种相机(100)，其中包括：
可被启用或不启用的图像稳定性能(114)；
可调整为多于一个焦距的镜头(101)；以及
逻辑电路(110)，配置成用来检测图像稳定性能(114)的状态并检测镜头(101)的焦距，还配置成用来根据图像稳定性能(114)的状态和镜头焦距自动选择一个拍摄设置值。
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