TWI383668B - 數位攝影裝置及其消除閃爍之方法 - Google Patents

Description

數位攝影裝置及其消除閃爍之方法

本發明涉及攝影裝置，尤其涉及一種數位攝影裝置及其消除閃爍之方法。

目前，數位相機/數位攝像機之電荷耦合器(Charge Coupled Device,CCD)之垂直同步週期多為1/30秒，約33.3333毫秒(millisecond,ms)。而世界上存於兩種頻率之電網：50赫茲(Hz)及60赫茲。請參閱圖1，為數位相機/數位攝像機於50 Hz電源(週期為20ms)產生之光環境中對焦之時序原理圖。座標軸99為時間軸(t)，曲線98為光環境之亮度變化曲線。於複數對焦位置P1~Pk(k為自然數)，採用相同之曝光時間Yms曝光，獲得之多幀畫面之亮度L1~Lk未必相同，故通常出現之情況是：多幀畫面之亮度L1~Lk不相同，畫面閃爍。由於60 Hz電源產生之光源週期為1/60秒，與CCD之垂直同步週期成倍數關係，採用相同之曝光時間Yms曝光時，獲得之多幀畫面之亮度L1~Lk基本上都相同，因此不會出現閃爍現象。有些廠家於設計採樣頻率時，已經考慮到此問題，因此會根據出貨區域，而去設計不同之CCD垂直同步週期使其與電源週期成倍數關係，以滿足需要。但是現於許多人會帶一部數位相機/數位攝像機到不同之國家，因此無法避免一部數位相機/數位攝像機於部分區域拍攝時畫面出現閃爍之問題。

鑒於以上內容，有必要提供一種可消除閃爍現象之數位攝像裝置及其方法。

一種數位攝影裝置，該數位攝影裝置包括影像感測器、處理器及記憶體。該數位攝影裝置之預設曝光時間不為當前環境光源半週期之整數倍且小於影像感測器之垂直同步週期。該記憶體存儲有閃爍消除系統，且該處理器能夠執行該閃爍消除系統。該閃爍消除系統包括：曝光量獲取模塊，用於獲取該影像感測器之複數曝光量；數值擬合模塊，用於以時間為橫座標軸，曝光量為縱座標軸分別將第3×(n-1)+1個曝光量、第3×(n-1)+2個曝光量、第3×n個曝光量擬合為一條平滑線，其中n為自然數，形成第一組波形圖；判斷模塊，用於根據該第一組波形圖判斷是否出現畫面閃爍問題；分析模塊，用於分析該第一組波形圖之變化規律；調整模塊，用於根據該變化規律調整該數位攝影裝置之自動增益值和曝光時間之一以使該第一組波形圖趨於直線。

一種消除閃爍之方法，該消除閃爍之方法適用於預設曝光時間不為當前環境光源半週期之整數倍且小於影像感測器之垂直同步週期之數位攝影裝置。該方法包括以下步驟：獲取複數曝光量；以時間為橫座標軸，曝光量為縱座標軸分別將第3×(n-1)+1個曝光量、第3×(n-1)+2個曝光量、第3×n個曝光量擬合為一條平滑線，其中n為自然數，形成第一組波形圖；判斷是否出現畫面閃爍問題，如果是，則分析該第一組波形圖之變化規律；根據 該變化規律調整該數位攝影裝置之自動增益值和曝光時間之一以使該第一組波形圖趨於直線。

相較於先前技術，本發明之數位攝影裝置及其消除閃爍之方法，通過獲得複數曝光量擬合之波形圖，來判斷是否出現閃爍現象。如出現閃爍，則通過調整自動增益值和曝光時間之一，使該第一組波形圖趨於直線，從而使畫面亮度趨於穩定，消除閃爍現象。

下面將結合附圖對本發明作進一步之詳細說明。

請參閱圖2，為本發明實施方式數位攝影裝置100之硬體架構圖。該數位攝影裝置100可為數位相機或數位攝像機，於本實施方式中，該數位攝影裝置100為數位相機。該該數位攝影裝置100包括一個影像感測器11、處理器12及記憶體13。本實施方式中，該影像感測器11為CCD，其採樣頻率為30Hz，即垂直同步週期約為33.3333ms，環境光源頻率是50 Hz。該影像感測器11之預設曝光時間不為當前環境光源半週期之整數倍且小於影像感測器11之垂直同步週期。本實施方式中，該影像感測器11之預設曝光時間可是5ms、15ms或25ms，但不為10ms及其倍數項，因為50Hz光源之半週期是10ms，採用相同之曝光時間曝光時，獲得之多幀畫面之亮度都相同，不會出現閃爍現象。於本實施方式中，取曝光時間為5ms。該記憶體13存儲有閃爍消除系統20，該處理器12能夠運行該閃爍消除系統20。該處理器12採用智慧晶片，可執行讀取、計算、訊號輸出等功能。

請參閱圖3，為該數位攝影裝置100之閃爍消除系統20之功能模塊圖。該閃爍消除系統20包括：一個曝光量獲取模塊21、一個數值擬合模塊22、一個判斷模塊23、一個分析模塊24以及一個調整模塊25。

該曝光量獲取模塊21用於獲取影像感測器11之複數曝光量。該曝光量由數位攝影裝置100之光圈值(AV)、曝光時間(TV)、自動增益控制值(SV)，以及環境光源亮度(BV)決定。

該數值擬合模塊22用於將該複數曝光量之數值擬合為相應之平滑線並得到第一組波形圖。該數值擬合模塊22以時間為橫座標軸，曝光量為縱座標軸。

請參閱圖4及圖5，擬合後將出現兩種情況。第一種情況如圖4所示，該影像感測器11之垂直同步週期剛好是1/30秒，即33.3333ms，曝光量會於每個垂直同步週期內變化三次，該第一組波形圖為三角波形式。第二種情況如圖5所示，該影像感測器11之垂直同步週期出現誤差，可能為33.2943ms，此時波形變化較複雜，為了方便理解，將第3×(n-1)+1個曝光量、第3×(n-1)+2個曝光量、第3×n個曝光量分別擬合為一條平滑線，其中n為自然數，此三條平滑線形成該第一組波形圖，則該第一組波形圖為一組三相弦波。這兩種情況都有一個共同點，即波幅不為零。本實施方式中，該第一組波形圖為第一種情況。

請結合圖3，該判斷模塊23用於根據該第一組波形圖之波 幅來判斷是否出現畫面閃爍問題。該判斷模塊23判斷該第一組波形圖之波幅不為零時，判斷出現畫面閃爍問題，該分析模塊24啟動。如判斷為零，則判斷無畫面閃爍問題，該分析模塊24不啟動，且該數位攝影裝置100保持原來之設定模式進行拍攝。

該分析模塊24用於分析該第一組波形圖之變化規律，具體包括分析其週期、波峰值、波谷值以及波幅，並將波幅之一半定為標準值。該波幅值表示曝光量。

該調整模塊25用於根據該變化規律調整該數位攝影裝置100之自動增益值和曝光時間之一以使該第一組波形圖趨於直線。本實施方式中，該調整模塊25調整自動增益值。由自動增益值或曝光時間與曝光量之關係式：EV=AV+TV=BV+SV，其中EV為曝光量，AV為光圈值，TV為曝光時間，BV為環境亮度，SV為自動增益控制值。假設光圈值AV與環境亮度BV確定，且曝光量標準值EV已由該分析模塊24得到，則該調整模塊25可計算得到自動增益控制值或曝光時間之調整值，並進行調整。針對上述第二種情況，根據疊加原理，可提供該三相弦波之反相波使得該第一組波形圖趨於直線。

請參閱圖6，為本發明提供之數位攝影裝置100之消除閃爍之方法之流程圖，該方法適用於預設曝光時間不為當前環境光源半週期之整數倍且小於影像感測器11之垂直同步週期之數位攝影裝置100。該方法包括以下步驟：

步驟S200：獲取複數曝光量。本實施方式中，用戶可通 過該曝光量獲取模塊21獲取該影像感測器11之複數曝光量。

步驟S300：以時間為橫座標軸，曝光量為縱座標軸將該複數曝光量擬合為第一組波形圖。

步驟S400：判斷是否出現畫面閃爍問題，如果是，則執行步驟S500，分析該第一組波形圖之變化規律。本實施方式中，分析該第一組波形圖之週期、波峰值、波谷值以及波幅，並將波幅之一半定為標準值。該波幅值可表示曝光量。此步驟中，根據該第一組波形圖之波幅來判斷是否出現畫面閃爍問題。如波幅不為零，則出現畫面閃爍問題。如波幅為零，則判斷無畫面閃爍問題，執行步驟S600，不分析該第一組波形圖之變化規律並保持原來之設定模式。

步驟S700：根據該變化規律調整該數位攝影裝置100之自動增益值和曝光時間之一以使該第一組波形圖趨於直線。其調整原理為根據自動增益值或曝光時間與曝光量之關係式：EV=AV+TV=BV+SV，其中EV為曝光量，AV為光圈值，TV為曝光時間，BV為環境亮度，SV為自動增益控制值。假設光圈值AV與環境亮度BV確定，且曝光量標準值EV也已知道，則可計算得到自動增益控制值或曝光時間之調整值並進行調整。本實施方式中，通過該調整模塊25調整自動增益值。

本發明之數位攝影裝置100及其消除閃爍之方法，通過獲得複數曝光量擬合之波形圖，來判斷是否出現閃爍現象 。如出現閃爍，則通過調整自動增益值和曝光時間之一，使該第一組波形圖趨於直線，從而使畫面亮度趨於穩定，消除閃爍現象。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

98‧‧‧曲線

99‧‧‧座標軸

100‧‧‧數位攝影裝置

11‧‧‧影像感測器

12‧‧‧處理器

13‧‧‧記憶體

20‧‧‧閃爍消除系統

21‧‧‧曝光量獲取模塊

22‧‧‧數值擬合模塊

23‧‧‧判斷模塊

24‧‧‧分析模塊

25‧‧‧調整模塊

S200、S300、S400、S500、S600、S700‧‧‧步驟

圖1為50Hz電源產生之光環境中，傳統數位攝影裝置進行曝光時之時序原理圖；圖2為本發明實施方式提供之數位攝影裝置之硬體架構圖；圖3係圖2中數位攝影裝置之閃爍消除系統之功能模塊圖；圖4係圖1之數位攝影裝置於50Hz光源下拍攝時之第一種時間-曝光量關係圖；圖5係圖1之數位攝影裝置於50Hz光源下拍攝時之第二種時間-曝光量關係圖；圖6係圖1之數位攝影裝置之消除閃爍之方法之流程圖。

20‧‧‧閃爍消除系統

21‧‧‧曝光量獲取模塊

22‧‧‧數值擬合模塊

23‧‧‧判斷模塊

24‧‧‧分析模塊

25‧‧‧調整模塊

Claims (12)

1. 一種數位攝影裝置，該數位攝影裝置包括影像感測器、處理器及記憶體，該數位攝影裝置之預設曝光時間不為當前環境光源半週期之整數倍且小於影像感測器之垂直同步週期，其改進在於，該記憶體存儲有閃爍消除系統，且該處理器能夠執行該閃爍消除系統，該閃爍消除系統包括：曝光量獲取模塊，用於獲取所述之影像感測器之複數曝光量；數值擬合模塊，用於以時間為橫座標軸，曝光量為縱座標軸分別將第3×(n-1)+1個曝光量、第3×(n-1)+2個曝光量、第3×n個曝光量擬合為一條平滑線，其中n為自然數，形成第一組波形圖；判斷模塊，用於根據所述之第一組波形圖判斷是否出現畫面閃爍問題；分析模塊，用於分析所述之第一組波形圖之變化規律；調整模塊，用於根據所述之變化規律調整該數位攝影裝置之自動增益值和曝光時間之一以使該第一組波形圖趨於直線。
2. 如申請專利範圍第1項所述之數位攝影裝置，其中，該判斷模塊根據該第一組波形圖之波幅來判斷是否出現畫面閃爍問題，如波幅不為零，則判斷出現畫面閃爍問題；如波幅為零，則判斷無畫面閃爍問題。
3. 如申請專利範圍第2項所述之數位攝影裝置，其中，該判斷模塊判斷該第一組波形圖之波幅不為零時，該分析模塊啟動，如判斷為零，則該分析模塊不啟動，且該數位攝影 裝置保持原來之設定模式。
4. 如申請專利範圍第1項所述之數位攝影裝置，其中，該分析模塊分析該第一組波形圖之週期、波峰值、波谷值以及波幅，並將波幅之一半定為標準值。
5. 如申請專利範圍第4項所述之數位攝影裝置，其中，該調整模塊通過調整自動增益值之大小，將該第一組波形圖之波峰值、波谷值分別調整至該標準值。
6. 如申請專利範圍第1項所述之數位攝影裝置，其中，該自動增益值或曝光時間與曝光量之關係為EV=AV+TV=BV+SV，其中EV為曝光量，AV為光圈值，TV為曝光時間，BV為環境亮度，SV為自動增益控制值。
7. 一種消除閃爍之方法，所述方法適用於預設曝光時間不為當前環境光源半週期之整數倍且小於影像感測器之垂直同步週期之數位攝影裝置，其包括以下步驟：獲取複數曝光量；以時間為橫座標軸，曝光量為縱座標軸分別將第3×(n-1)+1個曝光量、第3×(n-1)+2個曝光量、第3×n個曝光量擬合為一條平滑線，其中n為自然數，形成第一組波形圖；判斷是否出現畫面閃爍問題，如果是，則分析所述之第一組波形圖之變化規律；根據所述之變化規律調整該數位攝影裝置之自動增益值和曝光時間之一以使該第一組波形圖趨於直線。
8. 如申請專利範圍第7項所述之消除閃爍之方法，其中，判斷是否出現畫面閃爍問題之步驟中，根據該第一組波形圖之波幅來判斷是否出現畫面閃爍問題，如波幅不為零，則 判斷出現畫面閃爍問題；如波幅為零，則判斷無畫面閃爍問題。
9. 如申請專利範圍第7項所述之消除閃爍之方法，其中，如判斷無畫面閃爍問題，則不分析該第一組波形圖之變化規律且保持原來之設定模式。
10. 如申請專利範圍第7項所述之消除閃爍之方法，其中，該分析該第一組波形圖之變化規律之步驟中，分析該第一組波形圖之週期、波峰值、波谷值以及波幅，並將波幅之一半定為標準值。
11. 如申請專利範圍第7項所述之消除閃爍之方法，其中，該調整該數位攝影裝置之自動增益值和曝光時間之一以使該第一組波形圖趨於直線之步驟中，調整自動增益值和曝光時間之一使該第一組波形圖之波峰值、波谷值均變成標準值。
12. 如申請專利範圍第7項所述之消除閃爍之方法，其中，該自動增益值或曝光時間與曝光量之關係為EV=AV+TV=BV+SV，其中EV為曝光量，AV為光圈值，TV為曝光時間，BV為環境亮度，SV為自動增益控制值。