CN1960446A - 摄像装置、摄像方法以及程序 - Google Patents

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Abstract

提供一种摄像装置、摄像方法以及程序。即使曝光时间比较长也抑制手抖动的影响。曝光控制部(15)由以下单元构成：曝光时间决定部(31)，根据从亮度检测部(14)输入的被摄体的亮度，按照现有的AE技术决定曝光时间；分割时间决定部(32)，参照保持在曝光时间－分割时间表存储器(33)中的曝光时间－分割时间表，决定与由曝光时间决定部(31)决定的曝光时间对应的分割时间；曝光时间－分割时间表存储器(33)，保持多个曝光时间－分割时间表；以及摄像定时控制部(34)，将决定的曝光时间除以分割时间算出曝光次数N，使摄像元件(12)按每个曝光时间进行N次曝光。本发明可以应用于数字静像照相机。

Description

摄像装置、摄像方法以及程序
技术领域
本发明涉及一种摄像装置、摄像方法以及程序，特别是涉及一种分割曝光时间进行多次曝光的摄像装置、摄像方法以及程序。
背景技术
在由照相机拍摄静止图像的情况下，当成为比较长的曝光时间时，即使摄影者打算保持照相机不动，也往往由于手抖动而在拍摄的图像中产生模糊。
作为抑制这种由于手抖动引起的图像劣化(模糊)的方法，存在如下的发明：将与被摄体的亮度对应的曝光时间分割为不受手抖动的影响程度的固定宽度来进行多次摄像，对其结果得到的多个图像数据执行校正运动的处理并对它们进行加法运算，生成最终的静止图像数据(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2001-86398号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的发明中，以固定宽度分割了曝光时间，因此，例如在被摄体的亮度低、曝光时间变长的情况下，分割数即相加的图像数据的数量变多，由图像数据的相加而产生的像模糊所发生的概率变高。
更具体来说，以发生手抖动的状态进行拍摄的情况下，即使对分割曝光时间而得到的多个图像数据进行运动校正，实际上图像内的所有像完全一致的情况很少，通常在图像之间存在某种程度的像的差异。因而，当曝光时间变长、分割数变多时，即使对多个图像数据执行运动校正来进行加法运算，也会有像不完全一致的部分，在该部分中反而往往产生像模糊。因而，最好分割数量(相加的图像数据的数量)较少。
另外，在低照度环境下通过固定宽度时间中的一次曝光不能够得到足够的SN比的图像数据，因此，即使要进行图像数据的运动校正，也由于噪音的影响不能够正确地检测出图像数据上的运动，而容易发生运动的错误检测。
本发明是鉴于这种状况而完成的，使在拍摄静止图像的时候，即使曝光时间比较长，也能够抑制手抖动的影响，并且，也能够抑制由于合成多个图像数据而产生的画质劣化。
用于解决问题的方法
作为本发明一个侧面的摄像装置，具备将被摄体的光学像变换为电信号的摄像元件，该摄像装置包括：检测单元，检测上述被摄体的亮度；第一决定单元，根据检测出的上述亮度，决定曝光时间；第二决定单元，决定用于将上述曝光时间分割为多个区间的分割时间；摄像定时控制单元，以上述分割时间分割上述曝光时间而使上述摄像元件多次曝光，生成多个时间分割图像数据；以及合成单元，合成所生成的上述多个时间分割图像数据，生成静止图像数据。
作为本发明的一个侧面的摄像装置，还可以包括运动校正单元，该运动校正单元进行所生成的上述多个时间分割图像数据的运动校正，上述摄像装置可以使上述合成单元合成运动校正后的上述多个时间分割图像数据，生成静止图像数据。
可以使上述第二决定单元根据检测出的上述亮度，决定上述分割时间。
可以使上述第二决定单元根据由上述第一决定单元基于上述亮度而决定的上述曝光时间，决定上述分割时间。
作为本发明的一个侧面的摄像装置，还可以包括保持单元，该保持单元保持表示与上述曝光时间对应的上述分割时间的表，可以使上述第二决定单元参照上述表，决定与上述曝光时间对应的上述分割时间。
可以使上述保持单元保持对应于曝光次数优先模式的表、对应于分割时间优先模式的表、对应于模式转移模式的表、或者对应于曲线模式的表之中的至少一个上述表。
作为本发明一个侧面的摄像方法，是具备将被摄体的光学像变换为电信号的摄像元件的摄像装置的摄像方法，该摄像方法包括以下步骤：检测上述被摄体的亮度；根据检测出的上述亮度，决定曝光时间；决定用于将上述曝光时间分割为多个区间的分割时间；以上述分割时间分割上述曝光时间而使上述摄像元件多次曝光，生成多个时间分割图像数据；合成所生成的上述多个时间分割图像数据，生成静止图像数据。
作为本发明一个侧面的程序，是用于控制具备将被摄体的光学像变换为电信号的摄像元件的摄像装置的程序，该程序使计算机执行包括以下步骤的处理：检测上述被摄体的亮度；根据检测出的上述亮度，决定曝光时间；决定用于将上述曝光时间分割为多个区间的分割时间；以上述分割时间分割上述曝光时间而使上述摄像元件多次曝光，生成多个时间分割图像数据；合成所生成的上述多个时间分割图像数据，生成静止图像数据。
在本发明的一个侧面中，检测上述被摄体的亮度，根据检测出的上述亮度来决定曝光时间，决定用于将上述曝光时间分割为多个区间的分割时间。然后，以上述分割时间分割上述曝光时间而使上述摄像元件多次曝光，生成多个时间分割图像数据，合成所生成的上述多个时间分割图像数据而生成静止图像数据。
发明的效果
根据本发明的一个侧面，在拍摄静止图像的时候，即使曝光时间比较长也能够抑制手抖动的影响。另外，根据本发明的一个侧面，能够抑制由于合成多个图像数据而产生的画质劣化。
附图说明
图1是表示应用了本发明的数字静像照相机的结构例的框图。
图2是表示曝光控制部的结构例的框图。
图3是表示与曝光次数优先模式对应的曝光时间-分割时间表的一例的图。
图4是表示与分割时间优先模式对应的曝光时间-分割时间表的一例的图。
图5是表示与模式转移模式对应的曝光时间-分割时间表的一例的图。
图6是与曲线模式对应的曝光时间-分割时间表的一例的图。
图7是说明数字静像照相机1的摄像处理的流程图。
附图标记说明
1：数字静像照相机；11：透镜组；12：摄像元件；13：信号处理部；14：亮度检测部；15：曝光控制部；16：存储器；17：运动检测部；18：运动校正控制部；19：运动校正部；20：加法处理部；21：记录部；22：记录介质；31：曝光时间决定部；32：分割时间决定部；33：曝光时间-分割时间表存储器；34：摄像定时控制部。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式，下面举例说明本发明的构成要件与说明书或者附图中记载的实施方式的对应关系。本记载是为了确认支持本发明的实施方式被记载在说明书或者附图中。因此，虽然记载在说明书或者附图中，但是作为与本发明的构成要件对应的实施方式，即使有这里没有记载的实施方式，也不意味该实施方式不与该构成要件对应。相反，即使实施方式作为与构成要件对应的部分而记载于此，也不意味该实施方式不与该构成要件以外的构成要件对应。
作为本发明一个侧面的摄像装置(例如图1的数字静像照相机1)，具备将被摄体的光学像变换为电信号的摄像元件(例如图1的摄像元件12)，该摄像装置包括：检测单元(例如图1的亮度检测部14)，检测上述被摄体的亮度；第一决定单元(例如图2的曝光时间决定部31)，根据检测出的上述亮度，决定曝光时间；第二决定单元(例如图2的分割时间决定部32)，决定用于将上述曝光时间分割为多个区间的分割时间；摄像定时控制单元(例如图2的摄像定时控制部34)，以上述分割时间分割上述曝光时间而使上述摄像元件多次曝光，生成多个时间分割图像数据；以及合成单元(例如图1的加法处理部20)，合成所生成的上述多个时间分割图像数据，生成静止图像数据。
作为本发明一个侧面的摄像装置，还可以包括运动校正单元(例如图1的运动校正部19)，该运动校正单元进行所生成的上述多个时间分割图像数据的运动校正，该摄像装置可以使上述合成单元合成运动校正的上述多个时间分割图像数据，生成静止图像数据。
作为本发明一个侧面的摄像装置，还可以包括保持单元(例如图2的曝光时间-分割时间表存储器33)，该保持单元保持表示与上述曝光时间对应的上述分割时间的表，该摄像装置可以使上述第二决定单元参照上述表，决定与上述曝光时间对应的上述分割时间。
作为本发明一个侧面的摄像方法，是具备将被摄体的光学像变换为电信号的摄像元件的摄像装置的摄像方法，该摄像方法包括以下步骤：检测上述被摄体的亮度(例如图7的步骤S1)；根据检测出的上述亮度，决定曝光时间(例如图7的步骤S2)；决定用于将上述曝光时间分割为多个区间的分割时间(例如图7的步骤S3)；以上述分割时间分割上述曝光时间而使上述摄像元件多次曝光，生成多个时间分割图像数据(例如图7的步骤S8)；合成所生成的上述多个时间分割图像数据，生成静止图像数据(例如图7的步骤S11)。
作为本发明一个侧面的程序，是用于控制具备将被摄体的光学像变换为电信号的摄像元件的摄像装置的程序，该程序使计算机执行包括以下步骤的处理：检测上述被摄体的亮度(例如图7的步骤S1)；根据检测出的上述亮度，决定曝光时间(例如图7的步骤S2)；决定用于将上述曝光时间分割为多个区间的分割时间(例如图7的步骤S3)；以上述分割时间分割上述曝光时间而使上述摄像元件多次曝光，生成多个时间分割图像数据(例如图7的步骤S8)；合成所生成的上述多个时间分割图像数据，生成静止图像数据(例如图7的步骤S11)。
下面，参照附图详细说明应用了本发明的具体实施方式。
图1示出了本发明的一个实施方式即数字静像照相机结构例。该数字静像照相机1在拍摄被摄体的静止图像时，将根据被摄体的亮度决定的曝光时间分割为多个进行多次拍摄，对其结果得到的图像数据(以下称为时间分割图像数据)进行加法运算，将该相加结果作为静止图像的图像数据记录到记录介质22中。
数字静像照相机1由以下单元构成：透镜组11，使被摄体的光学像聚焦到摄像元件12；摄像元件12，由将聚焦的光学像变换为电信号的CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)或者CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)等构成；信号处理部13，根据从摄像元件12输入的电信号，生成时间分割图像数据；亮度检测部14，根据从信号处理部13输入的时间分割图像数据，检测被摄体的亮度；以及曝光控制部15，根据检测出的亮度，控制摄像元件12的曝光定时。
并且，数字静像照相机1由以下单元构成：存储器16，临时保持从信号处理部13输入的时间分割图像数据，并且还保持多个时间分割图像数据的相加结果(以下称为相加图像数据)；运动检测部17，检测从信号处理部13输入的时间分割图像数据中的运动；运动校正控制部18，根据检测出的时间分割图像数据中的运动与从曝光控制部15提供的曝光条件，决定校正量；运动校正部19，根据决定的校正量，校正保持在存储器16中的时间分割图像数据；加法处理部20，在存储器16中保持的相加图像数据中，相加完成运动校正的时间分割图像数据；记录部21，读出保持在存储器16中的相加图像数据，记录到记录介质22中；以及记录介质22，由半导体存储器等构成。
接着，图2示出了曝光控制部15的详细的结构例。曝光控制部15由以下单元构成：曝光时间决定部31，根据从亮度检测部14输入的被摄体的亮度，通过现有的AE(自动曝光控制)技术来决定曝光时间；分割时间决定部32，参照保持在曝光时间-分割时间表存储器33中的曝光时间-分割时间表，决定与由曝光时间决定部31决定的曝光时间对应的分割时间；曝光时间-分割时间表存储器33，由掩模ROM或者EEPROM等构成，预先保持有分别与图3至图6所示的4种模式对应的4种曝光时间-分割时间表中的至少一种；以及摄像定时控制部34，将决定的曝光时间除以分割时间而算出曝光次数N，使摄像元件12按每个分割时间一次进行N次曝光。
下面，说明分别与预先保持在曝光时间-分割时间表存储器33中的4种模式(曝光次数优先模式、分割时间优先模式、模式转移模式、以及曲线模式)对应的曝光时间-分割时间表。此外，拍摄时设为哪种模式可以由用户任意设定。
图3示出了与曝光次数(相加张数)优先模式对应的曝光时间-分割时间表的一例。曝光时间与分割时间的对应关系如在该图中用粗实线所示的折线。曝光次数优先模式的目的在于减少由相加的时间分割图像数据的数量增加而导致的缺陷，是尽量减少曝光次数(相加张数)的模式。然而，在曝光时间变得比较长的情况下，不得不增加曝光次数(相加张数)。
图4示出了与分割时间优先模式对应的曝光时间-分割时间表的一例。曝光时间与分割时间的对应关系如该图中以粗实线所示的折线。分割时间优先模式是基于在各相加的时间分割图像数据中希望使运动(模糊、污点)较少的观点，使每次的曝光(分割时间)尽量变短的模式。在图4的例子中，维持最初的分割时间(1/40)直到曝光次数成为4次为止，即使曝光次数为5次以上，也被限制为分割时间尽量变短。
图5示出了与模式转移模式对应的曝光时间-分割时间表的一例。曝光时间与分割时间的对应关系如该图中以粗实线所示的折线。模式转移模式是如下的模式：当曝光时间比较短的时候与上述分割时间优先模式相同，使每次的曝光(分割时间)尽量变短；当曝光时间变长的时候与曝光次数优先模式相同，使曝光次数(相加张数)尽量变少。
图6示出了与曲线模式对应的曝光时间-分割时间表的一例。曝光时间与分割时间的对应关系如该图中以粗实线所示的曲线。曲线模式不像上述其他模式那样曝光时间与分割时间的对应关系变化为阶梯状，而是变化为曲线状。
此外，与上述任意一种模式对应的曝光时间-分割时间表都是根据实验结果作成的，成为与曝光时间的值无关地使分割时间短到抑制手抖动的发生的程度、且可得到足够的SN比。
下面，参照图7的流程图说明数字静像照相机1的摄像处理。该摄像处理例如在由用户按下数字静像照相机1的快门按钮(未图示)的时候开始。此外，通过分割时间决定部32，设为预先选择了被参照的曝光时间-分割时间表的模式。另外，设为透镜组11、摄像元件12以及信号处理部13已经开始动作，从信号处理部13以固定周期向亮度检测部14提供图像数据(亮度检测用的数据)。
在步骤S1中，亮度检测部14根据从信号处理部13提供的图像数据检测被摄体的亮度，输出到曝光控制部15。在步骤S2中，曝光控制部15的曝光时间决定部31根据从亮度检测部14输入的被摄体的亮度来决定曝光时间T，通知给分割时间决定部32以及摄像定时控制部34。
在步骤S3中，分割时间决定部32通过参照保持在曝光时间-分割时间表存储器33中的与由用户选择的模式对应的曝光时间-分割时间表，决定与由曝光时间决定部31决定的曝光时间T对应的分割时间Tex，通知给摄像定时控制部34。
在步骤S4中，摄像定时控制部34将曝光时间T除以分割时间Tex，将除算结果进位而算出曝光次数N，在步骤S5中，将次数参数n初始化为0。
在步骤S6中，摄像定时控制部34判断参数n是否与曝光次数N是等值，在判断为次数参数n与曝光次数N不是等值的情况下，使处理进入步骤S7。
在步骤S7中，摄像定时控制部34将次数参数n仅递增1。在步骤S8中，摄像定时控制部34控制摄像元件12，让用于拍摄第n次的时间分割图像数据Pn的曝光仅执行分割时间Tex。通过来自摄像定时控制部34的控制，摄像元件12将仅曝光了分割时间Tex的结果得到的电信号输出到信号处理部13，信号处理部13生成第n次的曝光的时间分割图像数据Pn，输出到存储器16以及运动检测部17。
此外，最后一次的第N次曝光也仅执行分割时间Tex。这是因为为了与曝光时间一致而将最后一次的第N次曝光设为分割时间Tex以下的时间(T-(N-1)·Tex)时，不能得到SN比高的时间分割图像。即使最后一次的第N次少许曝光过多，也由于在后级的加法处理部20中进行增益控制、进行曝光过多的补偿(帪尻合わせ)，因此没有问题。
在步骤S9中，存储器16保持从信号处理部13输入的时间分割图像数据Pn，并且将保持到此时的前一张的时间分割图像数据P(n-1)输出到运动检测部17。在步骤S10中，运动检测部17通过与从存储器16输入的时间分割图像数据P(n-1)进行比较，检测从信号处理部13输入的时间分割图像数据Pn上的被摄体的运动，将检测结果通知给运动校正控制部18。运动校正控制部18根据通知的检测结果与从曝光控制部15提供的曝光条件(曝光时间T、分割时间Tex等)，决定运动校正量通知给运动校正部19。按照该通知，运动校正部19从存储器16读出时间分割图像数据Pn进行运动校正，将运动校正后的时间分割图像数据P’n输出到加法处理部20。
在步骤S11中，加法处理部20从存储器16读出相加了从第一张时间分割图像数据P1到完成运动校正的第(n-1)张时间分割图像数据P’(n-1)为止的相加图像数据PS(n-1)，加上从运动校正部19输入的运动校正后的时间分割图像数据P’n，使其结果得到的相加图像数据PSn保持在存储器16中。
此外，对于从信号处理部13输出的第一张时间分割图像数据P1，不进行运动校正以及与直到前一张的相加图像之间的加法处理。
此后，处理返回步骤S6，重复进行其后的处理。然后在步骤S6中，在判断为次数参数n与曝光次数N等值的情况下，处理进入步骤S12。
在步骤S12中，记录部21将如下的相加图像数据PSN作为此次拍摄的静止图像的图像数据而记录到记录介质22中，上述相加图像数据PSN是保持在存储器16中的、相加了从第一张时间分割图像数据P1到完成运动校正的第N张时间分割图像数据P’N为止的数据。
以上结束摄影处理，接着进行待机直到按下快门按钮为止。
此外，也可以根据用户的设定，不执行步骤S10中的校正时间分割图像数据的运动的处理。
如以上所说明，根据应用了本发明的数字静像照相机1的摄像处理，能够在需要长时间曝光的低照度环境下，通过将分割时间决定为最佳，得到如下图像，即，使由相加时间分割图像数据而产生的像模糊为最低限度、在运动检测中防止由噪音引起的错误检测、且将像模糊抑制到最低限度的图像。
另外，通过用分割时间来分割拍摄必需的曝光时间进行曝光，与不分割曝光时间的情况相比可以抑制在1次的曝光时间中得到的信号中所包含的像模糊。这时随着曝光时间的缩短而导致的SN比的劣化可以通过相加信号来补偿。
并且，在更低照度的环境下，由于分割时间变长，因此SN比不会劣化，可以减少由噪音引起的错误检测。另外，在低照度的环境下所需的曝光时间变长，但是由于分割时间也变长，时间分割图像数据的相加张数不会与所需的曝光时间成比例地增加，因此可以防止由相加造成的像模糊。
另外，上述的一系列处理既可以通过硬件执行，但是也可以通过软件执行。在通过软件执行一系列处理的情况下，从记录介质将构成该软件的程序安装到：安装到专用的硬件中的计算机中；或者可通过安装各种程序来执行各种功能的、例如通用的个人计算机等中。
该程序以保存在记录介质中的状态提供给个人计算机，根据与来自用户的命令对应的CPU指令被载入RAM而执行。
此外，在本说明书中，根据程序执行的步骤不仅包含按照记载的顺序按时间序列进行的处理，而且包含未必按时间序列进行处理、而并行或者单独执行的处理。
另外，程序既可以由一台计算机处理，也可以由多台计算机分散处理。而且，程序也可以传送到远处的计算机中而执行。
此外，本发明的实施方式不限于上述的实施方式，可以在不脱离本发明的要旨的范围内进行各种变形。

Claims (8)

1.一种摄像装置，具备将被摄体的光学像变换为电信号的摄像元件，该摄像装置包括：
检测单元，检测上述被摄体的亮度；
第一决定单元，根据检测出的上述亮度，决定曝光时间；
第二决定单元，决定用于将上述曝光时间分割为多个区间的分割时间；
摄像定时控制单元，以上述分割时间分割上述曝光时间而使上述摄像元件多次曝光，生成多个时间分割图像数据；以及
合成单元，合成所生成的上述多个时间分割图像数据，生成静止图像数据。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
还包括运动校正单元，该运动校正单元进行所生成的上述多个时间分割图像数据的运动校正，
上述合成单元合成运动校正后的上述多个时间分割图像数据，生成静止图像数据。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
上述第二决定单元根据检测出的上述亮度，决定上述分割时间。
4.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，
上述第二决定单元根据由上述第一决定单元基于上述亮度而决定的上述曝光时间，决定上述分割时间。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
还包括保持单元，该保持单元保持表示与上述曝光时间对应的上述分割时间的表，
上述第二决定单元参照上述表，决定与上述曝光时间对应的上述分割时间。
6.根据权利要求5所述的摄像装置，其特征在于，
上述保持单元保持对应于曝光次数优先模式的表、对应于分割时间优先模式的表、对应于模式转移模式的表、或者对应于曲线模式的表之中的至少一个上述表。
7.一种摄像方法，是具备将被摄体的光学像变换为电信号的摄像元件的摄像装置的摄像方法，该摄像方法包括以下步骤：
检测上述被摄体的亮度；
根据检测出的上述亮度，决定曝光时间；
决定用于将上述曝光时间分割为多个区间的分割时间；
以上述分割时间分割上述曝光时间而使上述摄像元件多次曝光，生成多个时间分割图像数据；
合成所生成的上述多个时间分割图像数据，生成静止图像数据。
8.一种程序，是用于控制具备将被摄体的光学像变换为电信号的摄像元件的摄像装置的程序，该程序使计算机执行包括以下步骤的处理：
检测上述被摄体的亮度；
根据检测出的上述亮度，决定曝光时间；
决定用于将上述曝光时间分割为多个区间的分割时间；
以上述分割时间分割上述曝光时间而使上述摄像元件多次曝光，生成多个时间分割图像数据；
合成所生成的上述多个时间分割图像数据，生成静上图像数据。
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