專利名稱：攝像裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能拍攝運(yùn)動圖像的視頻攝像機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等攝像裝置及其控制方法，特別涉及一種具有通過圖像處理來校正任何攝像機(jī)顫動(shake)的功能的攝像裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，已經(jīng)提出了各種用于校正攝像機(jī)顫動的技術(shù)。攝像機(jī)顫動校正是這樣一種技術(shù)通過攝像者使用外部傳感器或者圖像處理來檢測例如數(shù)字視頻攝像機(jī)等攝像裝置的攝像機(jī)顫動信息(顫動量、顫動方向等)，并基于檢測結(jié)果通過移動部分光學(xué)系統(tǒng)或提取部分圖像來校正任何顫動以抵消顫動。
作為檢測攝像機(jī)顫動量的一個方案，外部傳感器檢測方案例如使用以震動陀螺儀為代表的角速度傳感器直接檢測攝像裝置的攝像機(jī)顫動的方案是已知的(參見例如日本特開平06-98246號公報(bào))。此外，作為檢測攝像機(jī)顫動量的另一個方案，基于圖像處理的方案例如通過從多個所拍攝的圖像中檢測屏幕的運(yùn)動矢量來檢測攝像機(jī)顫動的方案也是已知的(參見例如日本特開平05-7327號公報(bào))。
再者，作為校正攝像機(jī)顫動的方案，光學(xué)攝像機(jī)顫動校正方案例如通過沿垂直于光軸的方向移動部分?jǐn)z像鏡頭系統(tǒng)來移動形成在圖像傳感器上的圖像的校正攝像機(jī)顫動的方法、通過將頂角可變的棱鏡放置在攝像鏡頭系統(tǒng)的前面并改變頂角可變的棱鏡的頂角來移動形成在圖像傳感器上的圖像的校正攝像機(jī)顫動的方法等也是已知的(參見例如日本特開平06-98246號公報(bào))。該光學(xué)攝像機(jī)顫動校正方案的特征在于可確保寬的校正動態(tài)范圍。然而，該方案需要機(jī)械組件，例如致動器、光學(xué)元件等，并且在成本上是不利的。
另一方面，基于通過準(zhǔn)備比實(shí)際需要的圖像尺寸相對大的圖像傳感器、并根據(jù)攝像機(jī)顫動量從圖像傳感器所獲得的圖像中提取部分圖像以校正攝像機(jī)顫動的數(shù)字圖像提取方法的攝像機(jī)顫動校正對于運(yùn)動圖像拍攝等是有效的，并且在成本上是有利的，因?yàn)槠洳恍枰魏螜C(jī)械組件。因此，該方案已經(jīng)廣泛普及(參見例如日本特開平05-7327號公報(bào))。
實(shí)際上，即使在昏暗的夜晚攝像等，視頻攝像機(jī)也經(jīng)常不使用任何視頻光(video light)或閃光來拍攝圖像。這是因?yàn)樵谶\(yùn)動圖像拍攝中，只能瞬間照亮的閃光是沒有用的。此外，視頻光不便于使用，因?yàn)槠湫枰罅康碾娏Σ⑶沂箶z像裝置變得龐大笨重。因此，為了允許對低亮度物體或低照度(illuminance)物體進(jìn)行攝像，已知一種通過將曝光時間延長到比正常運(yùn)動圖像的一幀時間(用于一幀或一場的時間)更長來拍攝圖像的慢快門模式(參見例如日本特開平06-90402號公報(bào))。
然而，由于上述慢快門模式是通過減少運(yùn)動圖像的幀的數(shù)量來保證長的曝光時間，所以不僅運(yùn)動圖像的運(yùn)動變得不自然，而且因?yàn)樵谝粠\(yùn)動圖像的攝像期間更可能發(fā)生攝像機(jī)顫動，因而基于數(shù)字圖像提取方法的攝像機(jī)顫動校正也不能獲得足夠的攝像機(jī)顫動校正效果。這是因?yàn)樯鲜鰯?shù)字圖像提取方案是獲得沒有任何攝像機(jī)顫動的運(yùn)動圖像的功能，因?yàn)槠渫ㄟ^改變圖像提取范圍來校正運(yùn)動圖像的相鄰幀之間的移動，因而不能校正在一幀運(yùn)動圖像中發(fā)生的任何攝像機(jī)顫動。
為了解決這個缺陷，提出了這樣一種技術(shù)，該技術(shù)使用高速電子快門來拍攝多個圖像，通過矢量檢測來檢測攝像機(jī)顫動量從而在校正攝像機(jī)顫動的同時疊加圖像以獲得攝像機(jī)顫動校正效果，并獲得足夠的圖像信號值(參見例如日本特開平11-252445號公報(bào))。
在上述傳統(tǒng)的慢快門模式中，由于通過長時間曝光在圖像傳感器上長時間積累電荷，所以可獲得較低噪聲的高質(zhì)量圖像。相反，在疊加多個圖像以實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)顫動校正的方法中，圖像中的噪聲與所疊加的圖像的數(shù)量成比例地增加，這導(dǎo)致所獲得的圖像質(zhì)量降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的，其目的在于當(dāng)拍攝低亮度/低照度的物體時，以低成本來拍攝平穩(wěn)運(yùn)動的運(yùn)動圖像，同時通過數(shù)字圖像提取方法來校正攝像機(jī)顫動。
根據(jù)本發(fā)明，通過提供一種攝像裝置來實(shí)現(xiàn)上述目的，該攝像裝置具有基于所拍攝的圖像之間的相互關(guān)系通過從每個所拍攝的圖像提取部分圖像來對由攝像單元拍攝的多個圖像進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正的攝像機(jī)顫動校正功能，包括攝像機(jī)顫動量檢測單元，用于檢測所述攝像裝置的攝像機(jī)顫動量，曝光控制單元，用于當(dāng)攝像機(jī)顫動量等于或小于預(yù)定量時，控制所述攝像單元以第一曝光時間進(jìn)行曝光，當(dāng)攝像機(jī)顫動量大于該預(yù)定量時，控制所述攝像單元以比第一曝光時間短的第二曝光時間進(jìn)行曝光；以及加法單元，當(dāng)攝像機(jī)顫動量大于該預(yù)定量時，將進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正的多個圖像的圖像信號相加，并將相加后的圖像信號作為一個圖像進(jìn)行輸出。
根據(jù)本發(fā)明，通過提供一種控制攝像裝置的方法來實(shí)現(xiàn)上述目的，該攝像裝置具有基于所拍攝的圖像之間的相互關(guān)系通過從每個所拍攝的圖像提取部分圖像來對由攝像單元拍攝的多個圖像進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正的攝像機(jī)顫動校正功能，該方法包括檢測所述攝像裝置的攝像機(jī)顫動量，當(dāng)攝像機(jī)顫動量等于或小于預(yù)定量時，控制所述攝像單元以第一曝光時間進(jìn)行曝光，當(dāng)攝像機(jī)顫動量大于該預(yù)定量時，控制所述攝像單元以比第一曝光時間短的第二曝光時間進(jìn)行曝光；以及當(dāng)攝像機(jī)顫動量大于該預(yù)定量時，將進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正的多個圖像的圖像信號相加，并將相加后的圖像信號作為一個圖像進(jìn)行輸出。
通過下面結(jié)合附圖的說明，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得很明顯，其中在全部附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部分。


包括在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的攝像模式的判斷處理的流程圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一至第三實(shí)施例的攝像裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；圖3A至3C是用于說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的攝像機(jī)顫動校正處理的概念的視圖；圖4A至4C是用于說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的圖像信號的讀取和圖像處理定時的圖；圖5A至5C是用于說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像信號的讀取和圖像處理定時的圖；
圖6是用于說明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的圖像信號的讀取和圖像處理定時的圖；圖7是用于說明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的變形例的圖像信號的讀取和圖像處理定時的圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第四和第五實(shí)施例的攝像裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；圖9A至9C是用于說明根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的圖像信號的讀取和圖像處理定時的圖；以及圖10A至10C是用于說明根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的圖像信號的讀取和圖像處理定時的圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是示出本發(fā)明各實(shí)施例共同的攝像模式判斷算法的流程圖。
在步驟S101，攝像模式判斷算法開始。在步驟S102，基于例如從圖像傳感器獲得的物體信息等測量要拍攝的物體的亮度。在步驟S103檢查物體的亮度是否等于或低于預(yù)定值。如果判斷為物體亮度高于預(yù)定值，則流程進(jìn)入步驟S105，將正常攝像模式(以下稱作“正常模式”)設(shè)置為攝像模式。另一方面，如果判斷為物體亮度等于或低于預(yù)定值，則流程進(jìn)入步驟S104。在步驟S104，檢查攝像機(jī)顫動量是否等于或大于預(yù)定值。如果攝像機(jī)顫動量小于預(yù)定值，則流程進(jìn)入步驟S106，將后面說明的圖像傳感器電荷積累慢快門模式(以下稱作“慢快門模式1”)設(shè)置為攝像模式。另一方面，如果判斷為攝像機(jī)顫動量等于或大于預(yù)定值，則流程進(jìn)入步驟S107，將后面說明的存儲器電荷積累慢快門模式(以下稱作“慢快門模式2”)設(shè)置為攝像模式。在步驟S105、S106、或者S107中設(shè)置了攝像模式之后，在步驟S108結(jié)束攝像模式判斷算法。
也就是說，通過上述判斷算法，當(dāng)物體足夠亮?xí)r，設(shè)置正常模式；當(dāng)物體暗并且攝像裝置的顫動小時，設(shè)置慢快門模式1；或者當(dāng)物體暗并且攝像裝置的顫動大時，設(shè)置慢快門模式2。由于在各模式中對來自圖像傳感器的圖像信號的讀取和處理定時依據(jù)圖像傳感器和處理器的種類、控制方法等而不同，所以下面將對一些例子進(jìn)行實(shí)際說明。
第一實(shí)施例首先說明本發(fā)明的第一實(shí)施例。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的作為攝像裝置的數(shù)字視頻攝像機(jī)(以下簡稱為“攝像機(jī)”)的結(jié)構(gòu)的框圖。從攝像機(jī)的起動定時開始，CPU120根據(jù)閃速存儲器123中的程序進(jìn)行工作以控制后面說明的各種操作。
來自物體的光經(jīng)由透鏡組101在圖像傳感器102上形成圖像。采樣/保持在圖像傳感器102上形成的物體圖像，然后通過CDS·A/D電路103將其從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。行存儲器(line memory)104臨時存儲從CDS·A/D電路103輸出的一行的數(shù)字信號，并將所存儲的數(shù)字信號的預(yù)定范圍內(nèi)的數(shù)字信號(后面說明)提供到圖像總線126上。應(yīng)該指出，后面說明的圖像存儲器110、攝像機(jī)信號處理器111、圖像處理器112、以及視頻輸出單元113被連接到圖像總線126并經(jīng)由圖像總線126交換圖像數(shù)據(jù)。
圖像存儲器110臨時存儲從行存儲器104輸出的一幀的圖像數(shù)據(jù)。攝像機(jī)信號處理器111將存儲在圖像存儲器110中的圖像數(shù)據(jù)處理為標(biāo)準(zhǔn)的圖像數(shù)據(jù)。圖像處理器112進(jìn)行圖像的放大/縮小、圖像的加法、幀轉(zhuǎn)換處理等。視頻輸出單元113將數(shù)字圖像信號轉(zhuǎn)換為通常使用的標(biāo)準(zhǔn)TV信號，例如NTSC、PAL等。
CPU120、閃速存儲器123、以及CPU存儲器124連接至CPU總線125，該CPU總線125連接至總線橋(bus bridge)121。CPU120控制整個攝像機(jī)。閃速存儲器123存儲操作CPU120所需的程序和各種參數(shù)值。CPU存儲器124被用作操作CPU120時的工作存儲器。
角速度傳感器105連接至CPU120。當(dāng)通過CPU120進(jìn)行處理時，由角速度傳感器105檢測到的角速度被轉(zhuǎn)換為攝像機(jī)顫動信息，該攝像機(jī)顫動信息被用于控制圖像傳感器102和行存儲器104，由此實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)顫動校正操作。該角速度傳感器105檢測垂直于透鏡組101的光軸的兩個軸，以檢測對攝像有害的攝像機(jī)顫動。
圖3A至3C是用于說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像機(jī)顫動校正操作的概念圖。CPU120基于從角速度傳感器105的輸出獲得的垂直攝像機(jī)顫動信息來控制來自圖像傳感器102的圖像信號的讀取定時，以使從圖像傳感器102的輸出的前一幀所提取的圖像中的物體基本上位于從當(dāng)前幀提取的圖像中的同一位置，如圖3A所示。
對于垂直方向，CPU120進(jìn)行控制，以只將垂直位置V1和V2之間的圖像信號部分輸出到CDS·A/D電路103，如圖3B所示。也就是說，對于來自圖像傳感器102的一個圖像的每個讀取定時，CPU120判斷V1和V2的讀取開始/結(jié)束位置，從而校正垂直攝像機(jī)顫動。從CDS·A/D電路103輸出的一行的數(shù)字圖像信號被臨時存儲在行存儲器104中。
接下來，CPU120基于從角速度傳感器105的輸出獲得的水平攝像機(jī)顫動信息進(jìn)行控制，以只將存儲在行存儲器104中的圖像信號的水平位置H1和H2之間的圖像信號部分輸出到圖像總線126上，如圖3C所示。也就是說，對于來自圖像傳感器102的一個圖像的每個讀取定時，CPU120判斷H1和H2的讀取開始/結(jié)束位置，從而校正水平攝像機(jī)顫動。
下面參考圖4A至4C來說明當(dāng)使用角速度傳感器105作為外部檢測傳感器進(jìn)行攝像機(jī)顫動檢測并進(jìn)行逐行(progressive)運(yùn)動圖像拍攝時，使用圖1說明的正常模式、慢快門模式1、以及慢快門模式2中的信號流和定時。
圖4A示出正常模式中的圖像信號的讀取和圖像處理定時，圖4B示出慢快門模式1中的圖像信號的讀取和圖像處理定時，圖4C示出慢快門模式2中的圖像信號的讀取和圖像處理定時。
(1)正常模式首先說明圖4A中所示的正常模式中的操作。圖像傳感器102對來自物體的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并在積累時間T1期間積累電荷。在該積累時間T1期間，CPU120從角速度傳感器105的輸出獲得攝像機(jī)顫動信息，并計(jì)算攝像機(jī)顫動信息的平均值?；谒?jì)算的值，CPU120控制從圖像傳感器102和行存儲器104的讀取定時，如參考圖3A至3C所述，以提取和讀出圖像，由此實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)顫動校正。以這種方式提取的一幀圖像信號被存儲在圖像存儲器110中。
經(jīng)由攝像機(jī)信號處理器111、圖像處理器112、以及視頻輸出單元113將存儲在圖像存儲器110中的圖像信號在垂直同步定時轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)視頻信號，并將其輸出到并顯示在圖像輸出裝置例如顯示器等上(未示出)。應(yīng)該指出，此時的垂直同步周期Tv等于圖像傳感器102的積累時間T1。通過重復(fù)從讀出處理到顯示輸出處理的處理，拍攝運(yùn)動圖像。
(2)慢快門模式1下面說明圖4B中所示的慢快門模式1中的操作。當(dāng)物體暗并且攝像機(jī)顫動小時，設(shè)置慢快門模式1。
在慢快門模式1中，圖像傳感器102在兩倍于正常模式中的積累時間的積累時間T2期間被曝光。在積累時間T2期間，CPU120從角速度傳感器105的輸出獲得攝像機(jī)顫動信息，并計(jì)算攝像機(jī)顫動信息的平均值?；谒?jì)算的值，CPU120控制從圖像傳感器102和行存儲器104的讀取定時，如參考圖3A至3C所述，以提取和讀出圖像，由此實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)顫動校正。以這種方式提取的一幀圖像信號被存儲在圖像存儲器110中。
經(jīng)由攝像機(jī)信號處理器111、圖像處理器112、以及視頻輸出單元113將存儲在圖像存儲器110中的圖像信號在垂直同步定時轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)視頻信號，并將其輸出到并顯示在圖像輸出裝置例如顯示器等上(未示出)。然而，在這種情況下，如從圖4B可看到的，由于在慢快門模式1中圖像傳感器102的積累時間是正常模式中積累時間的兩倍，因此，圖像每隔對應(yīng)于積累時間T1的時間間隔存儲到圖像存儲器110中。由于垂直同步周期Tv是積累時間T2的1/2，所以同一圖像被重復(fù)輸出兩次，并且每兩個垂直同步周期Tv出現(xiàn)一次圖像更新周期。再者，由于攝像機(jī)顫動校正周期也是每兩個垂直同步周期Tv出現(xiàn)一次，所以該攝像機(jī)顫動校正特性劣于正常模式中的攝像機(jī)顫動校正特性。然而，當(dāng)拍攝暗圖像時，由于積累時間被設(shè)置為正常模式中積累時間的兩倍，所以可增加在圖像傳感器102上積累的電荷量，由此獲得較小噪聲的較亮圖像。
(3)慢快門模式2最后說明圖4C中所示的慢快門模式2中的操作。當(dāng)物體暗并且攝像機(jī)顫動大時，設(shè)置慢快門模式2。
在慢快門模式2中，圖像傳感器102在與正常模式中相等的積累時間T1期間被曝光。在該積累時間T1期間，CPU120從角速度傳感器105的輸出獲得攝像機(jī)顫動信息，并計(jì)算攝像機(jī)顫動信息的平均值?；谒?jì)算的值，CPU120控制從圖像傳感器102和行存儲器104的讀取定時，如參考圖3A至3C所述，以提取和讀出圖像，由此實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)顫動校正。以這種方式提取的一幀圖像信號被存儲在圖像存儲器110中。
之后，圖像傳感器102在積累時間T1期間被進(jìn)行相同的曝光，以獲得一幀校正過攝像機(jī)顫動的圖像信號。圖像處理器112將該圖像信號加到存儲在圖像傳感器110中的圖像信號上，并將和(sum)圖像信號再次存儲在圖像存儲器110中。
經(jīng)由攝像機(jī)信號處理器111、圖像處理器112、以及視頻輸出單元113將存儲在圖像存儲器110中的圖像信號在垂直同步定時轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)視頻信號，并將其輸出到并顯示在圖像輸出裝置例如顯示器等上(未示出)。在這種情況下，垂直同步周期Tv等于每幀的積累時間T1。然而，由于每兩個積累時間T1將和圖像信號存儲在圖像存儲器110中一次，所以同一圖像被重復(fù)輸出兩次，并且每兩個垂直同步周期Tv出現(xiàn)一次圖像更新周期。然而，當(dāng)拍攝暗圖像時，可獲得較亮的圖像。
在這種方式下，在慢快門模式2中，與慢快門模式1不同，每個均在積累時間T1期間讀出的兩幀圖像信號被相加以生成所拍攝的圖像信號，來代替在圖像傳感器102上的單個長時間積累。盡管與慢快門模式1相比噪聲量增加，但是由于對每幀進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正，所以其特征與正常模式中的特征相等。即使當(dāng)攝像機(jī)顫動大時，也可獲得高攝像機(jī)顫動校正效果的圖像。
如上所述，根據(jù)第一實(shí)施例，通過根據(jù)物體的亮度和攝像裝置的顫動程度來改變圖像讀取定時和攝像機(jī)顫動校正方法，可獲得較高圖像質(zhì)量的圖像。
第二實(shí)施例下面說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。
下面參考圖5A至5C來說明在第二實(shí)施例中，當(dāng)使用角速度傳感器105作為外部檢測傳感器進(jìn)行攝像機(jī)顫動檢測并進(jìn)行隔行運(yùn)動圖像拍攝時，使用圖1說明的正常模式、慢快門模式1、以及慢快門模式2中的信號流和定時。應(yīng)該指出，第二實(shí)施例使用在第一實(shí)施例中說明的圖2所示的數(shù)字視頻攝像機(jī)來執(zhí)行參考圖3A至3C說明的攝像機(jī)顫動校正操作，并省略其說明。
(1)正常模式首先說明圖5A中所示的正常模式中的操作。圖像傳感器102對來自物體的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并在積累時間T1期間積累電荷。在積累時間T1期間，CPU120從角速度傳感器105的輸出獲得攝像機(jī)顫動信息，并計(jì)算攝像機(jī)顫動信息的平均值?；谒?jì)算的值，CPU120控制從圖像傳感器102和行存儲器104的讀取定時，如參考圖3A至3C所述，以每隔一行提取并讀出圖像，由此實(shí)現(xiàn)對每一場圖像的攝像機(jī)顫動校正。以這種方式提取的一場圖像信號(例如圖5A中的“1O”)被存儲在圖像存儲器110中。之后，通過讀出與從其讀出在前一積累時間T1中積累的圖像信號部分的行不同的行的信號部分，將一場(例如圖5A中的“2E”、“3O”、“4E”等)的圖像信號存儲在圖像存儲器110中。應(yīng)該指出，“O”表示奇數(shù)場，“E”表示偶數(shù)場。
經(jīng)由攝像機(jī)信號處理器111、圖像處理器112、以及視頻輸出單元113將存儲在圖像存儲器110中的一場圖像信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)視頻信號，并將奇數(shù)和偶數(shù)場的圖像信號在垂直同步定時交替輸出到并顯示在圖像輸出裝置例如顯示器等上(未示出)。應(yīng)該指出，此時的垂直同步周期Tv等于圖像傳感器102的積累時間T1。
(2)慢快門模式1下面說明圖5B中所示的慢快門模式1中的操作。
在慢快門模式1中，圖像傳感器102在兩倍于正常模式中積累時間的積累時間T2期間被曝光。在該積累時間T2期間，CPU120從角速度傳感器105的輸出獲得攝像機(jī)顫動信息，并計(jì)算攝像機(jī)顫動信息的平均值。基于所計(jì)算的值，CPU120控制從圖像傳感器102和行存儲器104的讀取定時，如參考圖3A至3C所述，以每隔一行提取和讀出圖像，由此實(shí)現(xiàn)對每場圖像的攝像機(jī)顫動校正。以這種方式提取的一場圖像信號(例如圖5B中的“1O”)被存儲在圖像存儲器110中。之后，以積累時間T2為間隔同樣地提取圖像，并將一場的圖像信號存儲在圖像存儲器110中。應(yīng)該指出，圖5B的例子示出了只讀出奇數(shù)場的情況。然而，也可以只讀出偶數(shù)場。
經(jīng)由攝像機(jī)信號處理器111、圖像處理器112、以及視頻輸出單元113將存儲在圖像存儲器110中一場的圖像信號轉(zhuǎn)換為一場的標(biāo)準(zhǔn)視頻信號，從該場(在圖5B的例子中是奇數(shù)場)生成另一場(在圖5B的例子中是偶數(shù)場)的圖像信號，并將奇數(shù)和偶數(shù)場的圖像信號在垂直同步定時交替輸出到并顯示在圖像輸出裝置例如顯示器等上(未示出)。應(yīng)該指出，此時的垂直同步周期Tv是積累時間T2的1/2。然而，由于從該場(在圖5B的例子中是奇數(shù)場)生成另一場(在圖5B的例子中是偶數(shù)場)，所以圖像更新周期變得等于垂直同步周期Tv。
由于每兩個垂直同步周期Tv出現(xiàn)一次攝像機(jī)顫動校正周期，所以該攝像機(jī)顫動校正特性劣于正常模式中的攝像機(jī)顫動校正特性。然而，當(dāng)拍攝暗圖像時，由于積累時間被設(shè)置為正常模式中的兩倍，所以可增加在圖像傳感器102上積累的電荷量，由此獲得較小噪聲的較亮圖像。
(3)慢快門模式2最后，下面說明圖5C中所示的慢快門模式2中的操作。
在慢快門模式2中，圖像傳感器102在與正常模式中相等的積累時間T1期間被曝光。在該積累時間T1期間，CPU120從角速度傳感器105的輸出獲得攝像機(jī)顫動信息，并計(jì)算攝像機(jī)顫動信息的平均值?；谒?jì)算的值，CPU120控制從圖像傳感器102和行存儲器104的讀取定時，如參考圖3A至3C所述，以每隔一行提取和讀出圖像，由此實(shí)現(xiàn)每場圖像的攝像機(jī)顫動校正。以這種方式提取的一場(例如圖5C中的“1O”)圖像信號被存儲在圖像存儲器110中。
之后，圖像傳感器102在積累時間T1期間被同樣地曝光，以獲得一場校正過攝像機(jī)顫動的圖像信號(例如圖5C中的“2O”)。圖像處理器112將該圖像信號加到存儲在圖像傳感器110中的圖像信號上，并將和圖像信號(例如圖5C中的“1O+2O”)再次存儲在圖像存儲器110中。
同樣，交替重復(fù)提取每個積累時間T1的圖像并將一場的圖像信號存儲在圖像存儲器110中的操作，以及將所讀出的圖像信號加到已存儲在圖像存儲器110中的圖像信號并將和信號再次存儲在圖像存儲器110中的操作。
應(yīng)該指出，圖5C的例子示出了只讀出奇數(shù)場的情況。然而，也可以只讀出偶數(shù)場。
經(jīng)由攝像機(jī)信號處理器111、圖像處理器112、以及視頻輸出單元113將以這種方式存儲在圖像存儲器110中的一場圖像信號轉(zhuǎn)換為一場標(biāo)準(zhǔn)視頻信號，從該一場(在圖5C的例子中是奇數(shù)場)的圖像信號(例如“1O+2O，O”)生成另一場(在圖5C的例子中是偶數(shù)場)的圖像信號(例如“1O+2O，E”)，并將其在垂直同步定時輸出到并顯示在圖像輸出裝置例如顯示器等上(未示出)。在這種情況下，盡管垂直同步周期Tv與積累時間T1相同，但是每兩個垂直同步周期Tv將和圖像信號存儲在圖像存儲器110中一次。然而，由于從一場(例如奇數(shù)場)生成另一場(例如偶數(shù)場)，所以圖像更新周期變?yōu)榈扔诖怪蓖街芷赥v。
在這種方式下，在慢快門模式2中，與慢快門模式1不同，每個均在積累時間T1期間讀出的兩場圖像信號被相加以生成所拍攝的圖像信號，來代替在圖像傳感器102上的單個長時間積累。盡管與慢快門模式1相比噪聲量增加，但是由于對每場進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正，所以其特征變?yōu)榈扔谡ＤＪ街械奶卣?。即使?dāng)攝像機(jī)顫動大時，也可獲得高攝像機(jī)顫動校正效果的圖像。
第三實(shí)施例下面說明本發(fā)明的第三實(shí)施例。
下面參考圖6來說明在第三實(shí)施例中當(dāng)使用角速度傳感器105作為外部檢測傳感器進(jìn)行攝像機(jī)顫動檢測并執(zhí)行逐行運(yùn)動圖像拍攝時，使用圖1說明的慢快門模式2的另一操作。應(yīng)該指出，第三實(shí)施例使用在第一實(shí)施例中說明的圖2所示的數(shù)字視頻攝像機(jī)來執(zhí)行根據(jù)圖3A至3C說明的攝像機(jī)顫動校正操作，并省略其說明。但是，假定圖像存儲器110具有大到足以存儲至少兩幀圖像的圖像信號的容量，并且為了方便起見，將這種存儲器稱作第一和第二幀存儲器110a和110b。
(3)慢快門模式2在圖6所示的慢快門模式2中，圖像傳感器102在與正常模式中相同的積累時間T1期間被曝光。在該積累時間T1期間，CPU120從角速度傳感器105的輸出獲得攝像機(jī)顫動信息，并計(jì)算攝像機(jī)顫動信息的平均值?；谒?jì)算的值，CPU120控制從圖像傳感器102和行存儲器104的讀取定時，如參考圖3A至3C所述，以提取和讀出圖像，由此實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)顫動校正。以這種方式提取的一幀(例如圖6中的“1”)圖像信號被存儲在第一幀存儲器110a中。
接下來，圖像傳感器102在積累時間T1期間被同樣地曝光，以獲得一幀(例如圖6中的“2”)校正過攝像機(jī)顫動的圖像信號。圖像處理器112讀出存儲在第一幀存儲器110a中的圖像信號(例如圖6中的“1”)，將新獲得的圖像信號加到所讀出的圖像信號上，并將和圖像信號(例如圖6中的“1+2”)存儲在第二幀存儲器110b中。并行于該加法處理，圖像處理器112將新獲得的圖像信號(例如圖6中的“2”)存儲在第一幀存儲器110a中。
在這種方式下，新獲得的圖像信號被加到之前存儲在第一幀存儲器110a中的一幀圖像信號上，并將和信號存儲在第二幀存儲器110b中。同時，將新獲得的圖像信號存儲在第一幀存儲器110a中。其結(jié)果是，第二幀存儲器110b存儲通過將新獲得的圖像信號與先前獲得的一幀圖像信號相加而得到的圖像信號。
存儲在第二幀存儲器110b中的圖像信號在垂直同步定時讀出，并經(jīng)由攝像機(jī)信號處理器111、圖像處理器112、以及視頻輸出單元113將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)視頻信號。之后，該視頻信號被輸出到并顯示在圖像輸出裝置例如顯示器等上(未示出)。
在第三實(shí)施例中，由于每個積累時間T1的新的和圖像信號被存儲在第二幀存儲器110b中，所以在每個垂直同步周期Tv更新圖像。由于以積累時間T1為間隔讀出的兩幀圖像信號被相加以生成所拍攝的圖像信號，所以當(dāng)拍攝暗物體時，可獲得較亮的圖像。但是，與慢快門模式1相比，噪聲量增加。然而，由于對各幀進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正，所以其特性與正常模式中的特性相同。因此，即使當(dāng)攝像裝置的顫動量大時，也可以獲得高攝像機(jī)顫動校正效果的圖像。
第三實(shí)施例的變形例第三實(shí)施例說明了將兩幀圖像存儲在圖像存儲器110中的情況。通過使用具有能夠存儲三個或更多圖像的容量的圖像存儲器110，可將三個或更多幀的圖像相加。即使當(dāng)拍攝較暗圖像時，也可獲得較亮的圖像，同時保持與正常模式相同的攝像機(jī)顫動校正特性。
(3)慢快門模式2圖7示出當(dāng)進(jìn)行逐行運(yùn)動圖像拍攝時的慢快門模式2的另一操作，并且示出當(dāng)四倍于正常模式中積累時間的積累時間的圖像信號被相加時的圖像信號流和定時。在這種情況下，假定圖像存儲器110具有大到足以存儲至少四幀圖像的圖像信號的容量，并且為了方便起見，將這種存儲器稱作第一、第二、第三、和第四幀存儲器110a、110b、110c、和110d。
在圖7所示的慢快門模式2中，圖像傳感器102在與正常模式中相同的積累時間T1期間被曝光。在該積累時間T1期間，CPU120從角速度傳感器105的輸出獲得攝像機(jī)顫動信息，并計(jì)算攝像機(jī)顫動信息的平均值?；谒?jì)算的值，CPU120控制從圖像傳感器102和行存儲器104的讀取定時，如參考圖3A至3C所述，以提取和讀出圖像，由此實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)顫動校正。以這種方式提取的一幀(例如圖7中的“1”)圖像信號被存儲在第一幀存儲器110a中。
接下來，圖像傳感器102在積累時間T1期間被同樣地曝光，以獲得一幀(例如圖7中的“2”)校正過攝像機(jī)顫動的圖像信號。圖像處理器112讀出存儲在第一幀存儲器110a中的圖像信號(例如圖7中的“1”)，將新獲得的圖像信號加到所讀出的信號上，并將和圖像信號(例如圖7中的“1+2”)存儲在第二幀存儲器110b中。并行于該加法處理，圖像處理器112將新獲得的圖像信號(例如圖7中的“2”)存儲在第一幀存儲器110a中。
此外，圖像傳感器102在積累時間T1期間被同樣地曝光，以獲得一幀(例如圖7中的“3”)校正過攝像機(jī)顫動的圖像信號。圖像處理器112讀出存儲在第一幀存儲器110a中的圖像信號(例如圖7中的“2”)，將新獲得的圖像信號加到所讀出的信號上，并將和圖像信號(例如圖7中的“2+3”)存儲在第二幀存儲器110b中。此外，圖像處理器112讀出存儲在第二幀存儲器110b中的圖像信號(例如圖7中的“1+2”)，將新獲得的圖像信號(例如圖7中的“3”)加到所讀出的信號上，并將和信號(例如圖7中的“1+2+3”)存儲在第三幀存儲器110c中。并行于這些加法處理，圖像處理器112將新獲得的圖像信號(例如圖7中的“3”)存儲在第一幀存儲器110a中。
此外，圖像傳感器102在積累時間T1期間被同樣地曝光，以獲得一幀(例如圖7中的“4”)校正過攝像機(jī)顫動的圖像信號。同樣，將新獲得的圖像信號加到存儲在第一至第三幀存儲器110a至110c中的圖像信號上，并將和圖像信號(例如圖7中的“3+4”、“2+3+4”、以及“1+2+3+4”)存儲在第二至第四幀存儲器110b至110d中。此外，將新獲得的圖像信號(例如圖7中的“4”)存儲在第一幀存儲器110a中。
通過上述控制，第四幀存儲器110d存儲通過將新獲得的圖像信號與先前獲得的直到三幀的全部圖像信號相加而得到的圖像信號。對來自第四幀存儲器110d的圖像信號的讀取處理到顯示處理的處理與第三實(shí)施例中的相同，省略其說明。
這樣，在本變形例的慢快門模式2中，由于以積累時間T1為間隔讀出的四幀圖像信號被相加以生成所拍攝的圖像信號，所以當(dāng)拍攝暗物體時，可獲得較亮的圖像。但是，與慢快門模式1相比，噪聲量增加。然而，由于對各幀進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正，所以其特性等于正常模式中的特性。因此，即使當(dāng)攝像裝置的顫動量大時，也可獲得高攝像機(jī)顫動校正效果的圖像。
應(yīng)該指出，被相加的幀的數(shù)量不局限于4個，根據(jù)圖像存儲器110的容量，可以控制任意數(shù)量的幀的圖像信號被相加。
第三實(shí)施例及其變形例說明了逐行運(yùn)動圖像拍攝的情形。然而，本發(fā)明還可應(yīng)用于在第二實(shí)施例中說明的隔行運(yùn)動圖像拍攝。
第四實(shí)施例下面說明本發(fā)明的第四實(shí)施例。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的作為攝像裝置的數(shù)字視頻攝像機(jī)(以下簡稱為“攝像機(jī)”)的結(jié)構(gòu)的框圖。請注意，圖8中相同的附圖標(biāo)記表示與在第一實(shí)施例中說明的圖2的結(jié)構(gòu)相同的部分，并省略其說明。圖8所示的攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)與圖2中的不同之處在于省略了角速度傳感器105和行存儲器104，而增加了圖像矢量檢測單元801，該圖像矢量檢測單元801連接到圖像總線126上。在第四實(shí)施例中，圖像存儲器110具有能夠存儲至少三幀圖像的圖像信號的容量，為了方便起見，將這種存儲器稱為第一、第二、和第三幀存儲器110a、110b、110c。請注意，第一和第二幀存儲器110a和110b必須具有用于存儲從圖像傳感器102讀出的全部信號的容量。然而，第三幀存儲器110c具有能夠存儲為了對從圖像傳感器102讀出的信號進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正而提取和讀出的圖像信號的容量即可。
來自物體的光經(jīng)由透鏡組101在圖像傳感器102上形成圖像。采樣/保持形成在圖像傳感器102上的物體圖像，然后通過CDS·A/D電路103將其從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。將以這種方式獲得的數(shù)字圖像信號輸出到圖像總線126上，并且每當(dāng)讀出一幀圖像時，將其交替臨時存儲在第一或第二幀存儲器110a或110b中。
圖像矢量檢測單元801通過比較臨時存儲在第一和第二幀存儲器110a和110b中的連續(xù)獲得的兩個圖像來檢測圖像的運(yùn)動矢量，并且從所檢測的運(yùn)動矢量來檢測對攝像有害的圖像的攝像機(jī)顫動信息。
在第四實(shí)施例中，由基于與參考圖3A說明的圖像提取方法相同的概念的方法來實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)顫動校正。然而，該攝像機(jī)顫動校正是基于從圖像矢量檢測單元801獲得的水平方向和垂直方向的攝像機(jī)顫動信息進(jìn)行的，而非是從角速度傳感器105的輸出而獲得的攝像機(jī)顫動信息來進(jìn)行的，并且只讀出存儲在圖像存儲器110中的圖像傳感器102的全部像素中垂直位置V1和V2以及水平位置H1和H2之間的圖像信號部分，由此校正攝像機(jī)顫動。
下面參考圖9A至9C說明當(dāng)使用圖像矢量檢測單元801進(jìn)行攝像機(jī)顫動檢測并執(zhí)行逐行運(yùn)動圖像拍攝時，使用圖1說明的正常模式、慢快門模式1、以及慢快門模式2中信號流和定時。
(1)正常模式首先說明圖9A所示的正常模式中的操作。重復(fù)進(jìn)行用于使圖像傳感器102對來自物體的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并在積累時間T1期間積累電荷、以及在完成積累時間T1之后從圖像傳感器102交替讀出電荷信號并經(jīng)由CDS·A/D電路103將其交替存儲在第一和第二幀存儲器110a和110b中的操作。圖像矢量檢測單元801通過將新讀出的圖像(例如存儲在第二幀存儲器110b中的“2”)與一幀前讀出的圖像(例如存儲在第一幀存儲器110a中的“1”)相比較來檢測運(yùn)動矢量，并基于檢測到的運(yùn)動矢量來檢測新讀出的圖像(上述例子中的“2”)的攝像機(jī)顫動信息。應(yīng)該注意，圖9A至9C中的攝像機(jī)顫動檢測中脈沖旁邊的括號中的數(shù)字表示要檢測攝像機(jī)顫動信息的圖像。
接下來，基于檢測到的攝像機(jī)顫動信息在垂直同步定時控制第一或第二幀存儲器110a或110b的水平和垂直讀取位置，從而提取和讀出新讀出的圖像(例如存儲在幀存儲器110b中的“2”)，由此實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)顫動校正。然后，將校正后的圖像信號提供給攝像機(jī)信號處理器111。
經(jīng)由攝像機(jī)信號處理器111、圖像處理器112、以及視頻輸出單元113將該圖像信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)視頻信號，并將其輸出到并顯示在圖像輸出裝置例如顯示器等上(未示出)。應(yīng)該指出，此時的垂直同步周期Tv等于圖像傳感器102的積累時間T1。通過重復(fù)從讀出處理到顯示輸出處理的處理，拍攝運(yùn)動圖像。
(2)慢快門模式1
下面說明圖9B中所示的慢快門模式1中的操作。
在慢快門模式1中，重復(fù)在兩倍于正常模式中的積累時間的積累時間T2期間曝光圖像傳感器102、并且在完成積累時間T2之后從圖像傳感器102讀出電荷信號并經(jīng)由CDS·A/D電路103將其交替存儲在第一和第二幀存儲器110a和110b中的操作。圖像矢量檢測單元801通過將新讀出的圖像(例如存儲在第二幀存儲器110b中的“2”)與一幀前讀出的圖像(例如存儲在第一幀存儲器110a中的“1”)相比較來檢測運(yùn)動矢量，并基于所檢測的運(yùn)動矢量來檢測新讀出的圖像的攝像機(jī)顫動信息(上述例子中的圖像“2”)。
接下來，基于檢測到的攝像機(jī)顫動信息在垂直同步定時控制第一或第二幀存儲器110a或110b中的水平和垂直讀取位置，從而提取和讀出新讀出的圖像(例如存儲在幀存儲器110b中的“2”)，由此實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)顫動校正。然后，將校正后的圖像信號提供給攝像機(jī)信號處理器111。
經(jīng)由攝像機(jī)信號處理器111、圖像處理器112、以及視頻輸出單元113將該圖像信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)視頻信號，并將其輸出到并顯示在圖像輸出裝置例如顯示器等上(未示出)。然而，在這種情況下，如從圖9B所看到的，由于在慢快門模式1中圖像傳感器102的積累時間是正常模式中積累時間的兩倍，所以每隔一個對應(yīng)于積累時間T1的時間間隔將圖像存儲在幀存儲器110a或者110b中。由于垂直同步周期Tv是積累時間T2的1/2，所以同一圖像被重復(fù)輸出兩次，并且每兩個垂直同步周期Tv出現(xiàn)一次圖像更新周期。此外，由于攝像機(jī)顫動校正周期也是每兩個垂直同步周期Tv出現(xiàn)一次，所以該攝像機(jī)顫動校正特性劣于正常模式中的攝像機(jī)顫動校正特性。然而，當(dāng)拍攝暗圖像時，由于積累時間被設(shè)置為正常模式中積累時間的兩倍，所以積累在圖像傳感器102上的電荷量可以增加，由此獲得較低噪聲的較亮圖像。
(2)慢快門模式2最后，在下面說明圖9C中所示的慢快門模式2中的操作。
在慢快門模式2中，重復(fù)在與正常模式中相同的積累時間T1期間曝光圖像傳感器102以積累電荷、并且在完成積累時間T1之后從圖像傳感器102讀出電荷信號并經(jīng)由CDS·A/D電路103將其交替存儲在第一和第二幀存儲器110a和110b中的操作。圖像矢量檢測單元801通過將新讀出的圖像(例如存儲在第二幀存儲器110b中的“2”)與一幀前讀出的圖像(例如存儲在第一幀存儲器110a中的“1”)相比較來檢測運(yùn)動矢量，并基于檢測到的運(yùn)動矢量來檢測新讀出的圖像(上述例子中的“2”)的攝像機(jī)顫動信息。
接下來，基于檢測到的攝像機(jī)顫動信息在垂直同步定時控制第一或第二幀存儲器110a或110b中的水平和垂直讀取位置，從而提取和讀出新讀出的圖像(例如存儲在幀存儲器110b中的“2”)，由此實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)顫動校正。
將所提取的圖像存儲在第三幀存儲器110c中。圖像處理器112將當(dāng)前提取的圖像信號(例如“2’”)加到一幀前提取的圖像信號(例如“1’”)上，并將和圖像信號(例如“1’+2’”)再次存儲在第三幀存儲器110c中。
經(jīng)由攝像機(jī)信號處理器111、圖像處理器112、以及視頻輸出單元113在垂直同步定時將存儲在第三幀存儲器110c中的圖像信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)視頻信號，并將其輸出到并顯示在圖像輸出裝置例如顯示器等上(未示出)。在這種情況下，垂直同步周期Tv等于每幀的積累時間T1。然而，由于每兩個積累時間T1將和圖像信號存儲在第三幀存儲器110c中一次，所以同一圖像被重復(fù)輸出兩次，并且每兩個垂直同步周期出現(xiàn)一次圖像更新周期。然而，當(dāng)拍攝暗圖像時，可獲得較亮的圖像。
在這種方式下，在慢快門模式2中，與慢快門模式1中不同，每個均在積累時間T1期間讀出的兩幀圖像信號被相加以生成所拍攝的圖像信號，來代替在圖像傳感器102上的單個長時間積累。盡管與慢快門模式1相比，噪聲量增加，但由于對每幀進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正，所以其特性變?yōu)榕c正常模式中的相等。即使當(dāng)攝像機(jī)顫動大時，也可獲得高攝像機(jī)顫動校正效果的圖像。
第五實(shí)施例下面說明本發(fā)明的第五實(shí)施例。
下面參考圖10A至10C來說明在第五實(shí)施例中當(dāng)使用圖像矢量檢測單元801進(jìn)行攝像機(jī)顫動檢測并執(zhí)行隔行運(yùn)動圖像拍攝時，使用圖1說明的正常模式、慢快門模式1、以及慢快門模式2中的信號流和定時。應(yīng)該指出，第五實(shí)施例使用第四實(shí)施例中說明的圖8所示的數(shù)字視頻攝像機(jī)進(jìn)行參考圖3A說明的攝像機(jī)顫動校正操作，并省略其說明。然而，由于第五實(shí)施例采用隔行讀取處理，所以圖像存儲器110只需要存儲至少三個場的圖像的圖像信號。并且為了方便起見，假定將這種存儲器稱作第一至第三場存儲器210a至210c(未示出)，并且使用其來代替第一至第三幀存儲器110a至110c。
(1)正常模式首先說明圖10A中所示的正常模式中的操作。重復(fù)如下操作使圖像傳感器102對來自物體的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并在積累時間T1期間積累電荷，在完成積累時間T1之后，每隔一行讀出所積累的電荷信號，從而經(jīng)由CDS·A/D電路103將每場電荷信號從圖像傳感器102交替地讀出到第一和第二場存儲器210a和210b。之后，通過讀出與從其讀出前一積累時間T1中積累的圖像信號部分的行不同的行的信號部分，將一場(例如圖10A中的“1O”、“2E”、“3O”、“4E”等)的圖像信號交替存儲在第一和第二場存儲器210a和210b中。應(yīng)該指出，“O”表示奇數(shù)場，“E”表示偶數(shù)場。
圖像矢量檢測單元801通過將新讀出的場圖像(例如存儲在第二場存儲器210b中的“2E”)與一幀前讀出的圖像(例如存儲在第一場存儲器210a中的“1O”)相比較來檢測運(yùn)動矢量，并基于檢測到的運(yùn)動矢量來檢測新讀出的場圖像(例如存儲在第二場存儲器210b中的“2E”)的攝像機(jī)顫動信息。接下來，基于檢測到的攝像機(jī)顫動信息在垂直同步定時控制第一或第二場存儲器210a或210b中的水平和垂直讀取位置，從而提取和讀出新讀出的圖像(例如存儲在場存儲器210b中的“2E”)，由此實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)顫動校正。然后，將校正后的圖像信號提供給攝像機(jī)信號處理器111。
經(jīng)由攝像機(jī)信號處理器111、圖像處理器112、以及視頻輸出單元113將該圖像信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)視頻信號，并將奇數(shù)和偶數(shù)場的圖像信號交替輸出到并顯示在圖像輸出裝置例如顯示器等上(未示出)。應(yīng)該指出，此時的垂直同步周期Tv等于圖像傳感器102的積累時間T1。
(2)慢快門模式1下面說明圖10B中所示的慢快門模式1中的操作。
在慢快門模式1中，重復(fù)如下操作在兩倍于正常模式中的積累時間的積累時間T2期間曝光圖像傳感器102以積累電荷，在完成積累時間T2之后，每隔一行讀出所積累的電荷信號，從而經(jīng)由CDS·A/D電路103將每場(例如圖10B中的“1O”、“2O”、“3O”)的電荷信號從圖像傳感器102交替地讀出到第一和第二場存儲器210a和210b。應(yīng)該指出，圖10B的例子示出僅讀出奇數(shù)場的情況。然而，也可以僅讀出偶數(shù)場。
圖像矢量檢測單元801通過將新讀出的場圖像(例如存儲在第二場存儲器210b中的“2O”)與一幀前讀出的圖像(例如存儲在第一場存儲器210a中的“1O”)相比較來檢測運(yùn)動矢量，并基于檢測到的運(yùn)動矢量來檢測新讀出的場圖像(例如存儲在第二場存儲器210b中的“2O”)的攝像機(jī)顫動信息。接下來，基于所檢測到的攝像機(jī)顫動信息在垂直同步定時控制第一或第二場存儲器210a或210b中的水平和垂直讀取位置，從而提取和讀出新讀出的圖像(例如存儲在場存儲器210b中的“2O”)，由此實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)顫動校正。然后，將校正后的圖像信號提供給攝像機(jī)信號處理器111。
經(jīng)由攝像機(jī)信號處理器111、圖像處理器112、以及視頻輸出單元113將該圖像信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)視頻信號，從一場(在圖10B的例子中為奇數(shù)場)的圖像信號生成另一場(在圖10B的例子中為偶數(shù)場)的圖像信號，并在垂直同步定時將這些圖像信號輸出到并顯示在圖像輸出裝置例如顯示器等上(未示出)。應(yīng)該指出，此時的垂直同步周期Tv是積累時間T2的1/2。然而，由于從一場(在圖10B的例子中為奇數(shù)場)生成另一場(在圖10B的例子中為偶數(shù)場)，所以圖像更新周期變?yōu)榈扔诖怪蓖街芷赥v。
由于每兩個垂直周期出現(xiàn)一次攝像機(jī)顫動校正周期，所以該攝像機(jī)顫動校正特性劣于正常模式中的攝像機(jī)顫動校正特性。然而，當(dāng)拍攝暗圖像時，由于積累時間被設(shè)置為正常模式中的兩倍，所以積累在圖像傳感器102上的電荷量可以增加，由此獲得較低噪聲的較亮圖像。
(3)慢快門模式2最后，在下面說明圖10C中所示的慢快門模式2中的操作。
在慢快門模式2中，重復(fù)如下操作在與正常模式中相同的積累時間T1期間曝光圖像傳感器102以積累電荷，在完成積累時間T1之后，每隔一行讀出所積累的電荷信號，從而將每場(例如圖10C中的“1O”、“2O”、“3O”)的電荷信號經(jīng)由CDS·A/D電路103從圖像傳感器102交替讀出到第一和第二場存儲器210a和210b。應(yīng)該指出，圖10C的例子示出僅讀出奇數(shù)場的情況。然而，也可以僅讀出偶數(shù)場。
之后，圖像矢量檢測單元801通過將新讀出的場圖像(例如存儲在第二場存儲器210b中的“2O”)與一場前讀出的圖像(例如存儲在第一場存儲器210a中的“1O”)相比較來檢測運(yùn)動矢量，并基于檢測到的運(yùn)動矢量來檢測新讀出的場圖像(例如存儲在第二場存儲器210b中的“2O”)的攝像機(jī)顫動信息。接下來，基于檢測到的攝像機(jī)顫動信息在垂直同步定時控制第一或第二場存儲器210a或210b中的水平和垂直讀取位置，從而提取和讀出新讀出的場圖像(例如存儲在第二場存儲器210b中的“2O”)，由此實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)顫動校正。
將所提取的圖像(例如從存儲在第一場存儲器210a中的“1O”提取的“1’O”)存儲在第三場存儲器210c中。圖像處理器112將當(dāng)前提取的圖像信號(例如從存儲在第二場存儲器210b中的“2O”提取的“2’O”)加到一場前提取的圖像信號(例如存儲在第三場存儲器210c中的“1’O”)，并將和圖像信號(例如“1’+2’”)再次存儲在第三場存儲器210c中。
經(jīng)由攝像機(jī)信號處理器111、圖像處理器112、以及視頻輸出單元113在垂直同步定時將存儲在第三場存儲器210c中的一場圖像信號轉(zhuǎn)換為一場標(biāo)準(zhǔn)視頻信號，從一場(在圖10C的例子中為奇數(shù)場)的圖像信號(例如“1’O+2’O，O”)生成另一場(在圖10C的例子中為偶數(shù)場)的圖像信號(例如“1’O+2’O，E”)，并將其輸出到并顯示在圖像輸出裝置例如顯示器等上(未示出)。在這種情況下，垂直同步周期Tv等于每場的積累時間T1。每兩個垂直同步周期Tv，將和圖像信號存儲在第三場存儲器210c中一次，由于從一場(例如奇數(shù)場)生成另一場(例如偶數(shù)場)，所以圖像更新周期變?yōu)榈扔诖怪蓖街芷赥v。
在這種方式下，在慢快門模式2中，與慢快門模式1中不同，每個均在積累時間T1期間讀出的兩場圖像信號被相加以生成所拍攝的圖像信號，來代替在圖像傳感器102上的單個長時間積累。因此，當(dāng)拍攝暗物體時，可獲得較亮的圖像，但是與慢快門模式1相比，噪聲量增加。然而，由于對每場進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正，所以其特性變得與正常模式中的相等。即使當(dāng)攝像機(jī)顫動大時，也可獲得高攝像機(jī)顫動校正效果的圖像。
其它實(shí)施例應(yīng)該指出，本發(fā)明可應(yīng)用于包含單個設(shè)備的裝置或由多個裝置構(gòu)成的系統(tǒng)。
此外，可通過將實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的功能的軟件程序直接或間接提供給系統(tǒng)或裝置，使用該系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)讀取所提供的程序代碼，然后執(zhí)行該程序代碼來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在這種情況下，只要該系統(tǒng)或裝置具有該程序的功能，實(shí)現(xiàn)的方式無需依賴于程序。
因此，由于本發(fā)明的功能由計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，所以安裝在計(jì)算機(jī)中的程序代碼也可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。換句話說，本發(fā)明的權(quán)利要求書也覆蓋用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能的計(jì)算機(jī)程序。
在這種情況下，只要系統(tǒng)或裝置具有該程序的功能，可以以任何形式來執(zhí)行該程序，例如目標(biāo)代碼、由解釋程序執(zhí)行的程序、或者提供給操作系統(tǒng)的腳本數(shù)據(jù)。
可用于提供程序的存儲介質(zhì)的例子有軟盤、硬盤、光盤、磁光盤、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁帶、非易失性存儲卡、ROM、以及DVD(DVD-ROM和DVD-R)。
至于提供程序的方法，可使用客戶計(jì)算機(jī)的瀏覽器將客戶計(jì)算機(jī)連接到因特網(wǎng)上的網(wǎng)站，并可將本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序或該程序的可自動安裝的壓縮文件下載到記錄介質(zhì)例如硬盤上。此外，可通過將構(gòu)成該程序的程序代碼分成多個文件并從不同的網(wǎng)站下載該文件來提供本發(fā)明的程序。換句話說，本發(fā)明的權(quán)利要求書也覆蓋將由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能的程序文件下載給多個用戶的WWW(World Wide Web，萬維網(wǎng))服務(wù)器。
還可以將本發(fā)明的程序加密并存儲到存儲介質(zhì)例如CD-ROM上，將該存儲介質(zhì)分發(fā)給用戶，允許滿足一定要求的用戶通過因特網(wǎng)從網(wǎng)站下載解密密鑰信息，并允許這些用戶通過使用該密鑰信息來解密被加密的程序，從而將該程序安裝在用戶計(jì)算機(jī)中。
除了由計(jì)算機(jī)執(zhí)行所讀取的程序來實(shí)現(xiàn)根據(jù)實(shí)施例的上述功能的情況以外，運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)等也可執(zhí)行全部或部分實(shí)際處理，從而可通過該處理來實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的功能。
此外，將從存儲介質(zhì)讀出的程序?qū)懙讲逶谟?jì)算機(jī)中的功能擴(kuò)展板或連接到計(jì)算機(jī)的功能擴(kuò)展單元中的存儲器之后，安裝在功能擴(kuò)展板或功能擴(kuò)展單元上的CPU等執(zhí)行全部或部分實(shí)際處理，從而通過該處理來實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的功能。
由于在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明做出很多明顯不同的實(shí)施例，因此應(yīng)當(dāng)理解，除了在所附權(quán)利要求書中定義之外，本發(fā)明不局限于具體實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種攝像裝置，其具有基于所拍攝的圖像之間的相互關(guān)系通過從每個所拍攝的圖像提取部分圖像來對由攝像單元拍攝的多個圖像進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正的攝像機(jī)顫動校正功能，該攝像裝置包括攝像機(jī)顫動量檢測單元，用于檢測所述攝像裝置的攝像機(jī)顫動量，曝光控制單元，用于當(dāng)攝像機(jī)顫動量等于或小于預(yù)定量時，控制所述攝像單元以第一曝光時間進(jìn)行曝光，當(dāng)攝像機(jī)顫動量大于該預(yù)定量時，控制所述攝像單元以比第一曝光時間短的第二曝光時間進(jìn)行曝光；以及加法單元，當(dāng)攝像機(jī)顫動量大于該預(yù)定量時，將進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正的多個圖像的圖像信號相加，并將相加后的圖像信號作為一個圖像進(jìn)行輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述攝像機(jī)顫動量檢測單元包括角速度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述攝像機(jī)顫動量檢測單元通過檢測多個所拍攝的圖像之間的運(yùn)動矢量來檢測攝像機(jī)顫動量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，第一曝光時間是第二曝光時間的整數(shù)倍，所述加法單元將該整數(shù)個圖像的圖像信號相加。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，該攝像裝置還包括測光單元，其中，當(dāng)作為所述測光單元的測光結(jié)果，物體的亮度比預(yù)定亮度亮?xí)r，所述曝光控制單元控制所述攝像單元以比第一曝光時間短的第三曝光時間進(jìn)行曝光，而與所述攝像機(jī)顫動量檢測單元檢測到的攝像機(jī)顫動量無關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述攝像裝置是運(yùn)動圖像拍攝裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，攝像單元執(zhí)行逐行掃描。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的攝像裝置，其特征在于，所述攝像單元執(zhí)行隔行掃描，并且當(dāng)作為所述測光單元的測光結(jié)果，物體的亮度比預(yù)定亮度暗時，處理其中一場的圖像信號。
9.一種控制攝像裝置的方法，該攝像裝置具有基于所拍攝的圖像之間的相互關(guān)系通過從每個所拍攝的圖像提取部分圖像來對由攝像單元拍攝的多個圖像進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正的攝像機(jī)顫動校正功能，該方法包括檢測所述攝像裝置的攝像機(jī)顫動量，當(dāng)攝像機(jī)顫動量等于或小于預(yù)定量時，控制所述攝像單元以第一曝光時間進(jìn)行曝光，當(dāng)攝像機(jī)顫動量大于該預(yù)定量時，控制所述攝像單元以比第一曝光時間短的第二曝光時間進(jìn)行曝光；以及當(dāng)攝像機(jī)顫動量大于該預(yù)定量時，將進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正的多個圖像的圖像信號相加，并將相加后的圖像信號作為一個圖像進(jìn)行輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制攝像裝置的方法，其特征在于，使用角速度傳感器來檢測所述攝像機(jī)顫動量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制攝像裝置的方法，其特征在于，通過檢測多個所拍攝的圖像之間的運(yùn)動矢量來檢測所述攝像機(jī)顫動量。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制攝像裝置的方法，其特征在于，第一曝光時間是第二曝光時間的整數(shù)倍，將該整數(shù)個圖像的圖像信號相加。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制攝像裝置的方法，其特征在于，該方法還包括進(jìn)行測光，其中，當(dāng)作為所述測光的結(jié)果，物體的亮度比預(yù)定亮度亮?xí)r，所述攝像單元以比第一曝光時間短的第三曝光時間進(jìn)行曝光，而與所檢測到的攝像機(jī)顫動量無關(guān)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制攝像裝置的方法，其特征在于，所述攝像裝置是運(yùn)動圖像拍攝裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制攝像裝置的方法，其特征在于，攝像單元執(zhí)行逐行掃描。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制攝像裝置的方法，其特征在于，所述攝像單元執(zhí)行隔行掃描，并且當(dāng)作為所述測光的結(jié)果，物體的亮度比預(yù)定亮度暗時，處理其中一場的圖像信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種攝像裝置及其控制方法。該攝像裝置具有基于所拍攝的圖像之間的相互關(guān)系通過從每個所拍攝的圖像提取部分圖像來對由攝像單元拍攝的多個圖像進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正的攝像機(jī)顫動校正功能，在該攝像裝置中，檢測所述攝像裝置的攝像機(jī)顫動量，當(dāng)攝像機(jī)顫動量等于或小于預(yù)定量時，控制所述攝像單元以第一曝光時間進(jìn)行曝光。當(dāng)攝像機(jī)顫動量大于該預(yù)定量時，控制所述攝像單元以比第一曝光時間短的第二曝光時間進(jìn)行曝光，將進(jìn)行攝像機(jī)顫動校正的多個圖像的圖像信號相加，并將相加后的圖像信號作為一個圖像進(jìn)行輸出。
文檔編號G03B5/00GK1798264SQ20051013522
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月27日
發(fā)明者須田浩史 申請人:佳能株式會社