專(zhuān)利名稱(chēng)：屏幕校正方法和圖像拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合應(yīng)用在例如數(shù)碼相機(jī)中的屏幕校正方法和圖像拾取裝置。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種屏幕校正方法和圖像拾取裝置，甚至對(duì)于具有不同數(shù)量象素的圖像拾取單元，通過(guò)使用單一結(jié)構(gòu)，也可以滿(mǎn)意地執(zhí)行由于透鏡系統(tǒng)原因由外圍光線(xiàn)減弱所引起的陰影等等的校正。
背景技術(shù)：
總的來(lái)說(shuō)，例如在具有透鏡系統(tǒng)和圖像拾取單元的圖像拾取裝置中，在拾取圖像中存在由于透鏡系統(tǒng)原因由外圍光線(xiàn)減弱引起的陰影和其它障礙物產(chǎn)生的危險(xiǎn)。例如，為了處理這樣的障礙物，可以利用多個(gè)透鏡來(lái)設(shè)計(jì)透鏡系統(tǒng)，以避免產(chǎn)生這樣的障礙物；但是，使用多個(gè)透鏡設(shè)計(jì)的透鏡系統(tǒng)會(huì)比較昂貴，常常不能輕易使用在用戶(hù)設(shè)備中。
另一方面，在使用半導(dǎo)體圖像拾取裝置的設(shè)備中，當(dāng)根據(jù)例如XY坐標(biāo)接收到信號(hào)時(shí)，可以對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理來(lái)校正圖像。這樣，在掃描儀和相近設(shè)備的領(lǐng)域中，已經(jīng)提出了各種各樣的建議，關(guān)于使用例如廉價(jià)的透鏡從圖像拾取中對(duì)偏差、滲色和其它透鏡陰影結(jié)果作數(shù)字校正的技術(shù)(公開(kāi)號(hào)為11-355511的日本專(zhuān)利，公開(kāi)號(hào)為2000-41183的日本專(zhuān)利)。
但是，這些現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施已經(jīng)限于掃描儀和相近領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域中，可以有相當(dāng)多的時(shí)間來(lái)做校正處理，并且不要求象數(shù)碼相機(jī)那樣的實(shí)時(shí)校正處理。另一方面，已經(jīng)提出了在數(shù)碼相機(jī)中對(duì)透鏡陰影以及類(lèi)似問(wèn)題做數(shù)字校正的技術(shù)，如象在公開(kāi)號(hào)為2000-41179的日本專(zhuān)利中說(shuō)明的那樣。
盡管在一個(gè)使用透鏡系統(tǒng)作為圖像拾取的裝置中，上述的偏差、滲色和其它透鏡陰影將作為離透鏡系統(tǒng)光軸距離的函數(shù)而出現(xiàn)。但是，依據(jù)這個(gè)距離，通過(guò)校正從圖像拾取中得到的象素信號(hào)，就可以減輕或校正上述透鏡陰影。因此為了執(zhí)行這樣的校正，首先需要計(jì)算校正象素離透鏡系統(tǒng)光軸的距離。
但是，在距離計(jì)算的傳統(tǒng)方法中，當(dāng)計(jì)算離透鏡光軸的距離d時(shí)，使用畢達(dá)哥拉斯理論(Pythagorean theorem)來(lái)計(jì)算d=(x2+y2),]]>其中，原點(diǎn)O和校正象素之間的距離在X軸上為x，而在Y軸上為y。但這種計(jì)算方法包括了平方計(jì)算和開(kāi)方根計(jì)算，因此，為了在硬件上實(shí)現(xiàn)這種計(jì)算裝置，就需要極大規(guī)模的電路。
還提出了一種方法，在這種方法中，屏幕被分成例如象圖11所示的多個(gè)塊，并且為每個(gè)塊設(shè)置校正系數(shù)(日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為11-275452)。但是，在這種方法中，對(duì)一塊[的所有象素]使用相同的校正系數(shù)，這樣，該系數(shù)在各個(gè)塊的邊界上是突變的，這就可能對(duì)圖像質(zhì)量帶來(lái)負(fù)面的影響。在該附圖中，已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了該塊圖形周?chē)h(huán)境的變化。實(shí)際上，中心圖形亮度和背景亮度在各個(gè)塊的邊界上呈現(xiàn)階躍變化方式，由實(shí)線(xiàn)表示，并且這些變化是顯著的。
但是，在上述方法中，離透鏡光軸的距離和塊邊界全是使用坐標(biāo)值定義的；例如，通過(guò)計(jì)算圖像拾取單元中的象素?cái)?shù)量來(lái)確定這些坐標(biāo)。但是，在圖像拾取單元中存在較大范圍數(shù)量的象素，從100,000個(gè)象素或更少象素到16,000,000個(gè)象素。當(dāng)根據(jù)坐標(biāo)值，計(jì)算上述象素?cái)?shù)量并執(zhí)行校正時(shí)，象素總數(shù)的不同會(huì)導(dǎo)致校正范圍出現(xiàn)相當(dāng)大的變化。
這樣，在廣泛使用的、具有790,000個(gè)象素的圖像拾取單元中，兩個(gè)任意點(diǎn)之間的最大距離是對(duì)角線(xiàn)1280個(gè)象素；但是在12,600,000個(gè)象素的圖像拾取單元中，最大距離是5120個(gè)象素。因此，為具有790,000個(gè)象素的圖像拾取單元而設(shè)計(jì)的距離計(jì)算裝置，就不能不作改變地應(yīng)用到具有12,600,000個(gè)象素的拾取單元中；因此，必須依據(jù)將要使用的象素拾取單元的象素?cái)?shù)量重新設(shè)計(jì)電路，這樣就增加了集成電路和其它元件的成本。
而且，雖然可能將為具有較多象素的圖像拾取單元而設(shè)計(jì)的電路應(yīng)用到具有較少象素的圖像取單元上，例如，根據(jù)具有較多象素的圖像拾取單元而設(shè)計(jì)的電路將具有較大的總線(xiàn)寬度，并且當(dāng)將這種電路應(yīng)用到具有較少數(shù)量象素的圖像拾取單元時(shí)，在該電路中就出現(xiàn)了冗余。并且，例如如果將校正系數(shù)設(shè)置為具有較少象素的圖像拾取單元所需要的比例，則為具有較多象素的圖像拾取單元而設(shè)置的校正系數(shù)的數(shù)量就會(huì)變得很大，并且查找表或其它轉(zhuǎn)換裝置就非常大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及甚至對(duì)于具有不同數(shù)量象素的圖像拾取單元，通過(guò)使用單一結(jié)構(gòu)，就可以有利地校正例如由于透鏡系統(tǒng)原因由外圍光線(xiàn)減弱所引起的陰影等等。在本發(fā)明中，計(jì)算屏幕上任意點(diǎn)到希望點(diǎn)的距離，并且依據(jù)圖像拾取單元的象素?cái)?shù)量轉(zhuǎn)換所計(jì)算的距離值，并且將被轉(zhuǎn)換的距離值用于計(jì)算圖像校正的校正系數(shù)；在下面將說(shuō)明本發(fā)明的屏幕校正方法和圖像拾取裝置。


圖1是本發(fā)明應(yīng)用的圖像拾取裝置的實(shí)施例的方框圖。
圖2是解釋相同實(shí)施例的示意圖。
圖3是本發(fā)明應(yīng)用的圖像拾取裝置的兩方面主要部分的方框圖。
圖4是本發(fā)明應(yīng)用的圖像拾取裝置的另一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
圖5是本發(fā)明應(yīng)用的圖像拾取裝置的再一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
圖6是本發(fā)明應(yīng)用的圖像拾取裝置的再一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
圖7是本發(fā)明應(yīng)用的圖像拾取裝置的另一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
圖8是用于解釋本申請(qǐng)以前提出的距離計(jì)算方法的方框圖。
圖9是本申請(qǐng)以前提出的距離計(jì)算裝置的方框圖。
圖10是本申請(qǐng)以前提出的距離計(jì)算裝置的另一個(gè)方框圖。
圖11是用于說(shuō)明傳統(tǒng)屏幕校正方法的方框圖。
具體實(shí)施例方式
在參考

本發(fā)明之前，首先利用圖8到10解釋由本申請(qǐng)?zhí)岢龅木嚯x計(jì)算方法(日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?001-14852)，使用簡(jiǎn)單硬件來(lái)計(jì)算用于校正的象素離透鏡光軸的距離。
在以前申請(qǐng)中的這種距離計(jì)算方法，是給定任意原點(diǎn)O和希望點(diǎn)之間在X軸和Y軸上的距離分別是x和y來(lái)計(jì)算距離d的，如圖8中的A所示，而且，通過(guò)將同心圓近似為例如圖8B所示的正16邊形，計(jì)算中心在原點(diǎn)上的同心圓等邊曲線(xiàn)。結(jié)果，距離d的公式由下式給出d＝a(x+y)+b|x-y|+c[|2x-y|+|x-2y|]…(方程1)進(jìn)一步，為了相同地計(jì)算在正16邊形的每個(gè)頂點(diǎn)上的距離，在解方程(1)時(shí)，對(duì)于點(diǎn)(r，0)，給定距離d＝r，對(duì)于點(diǎn)(r，r)，給定距離d=(2)r,]]>對(duì)于點(diǎn)(r，2r)給定距離d=(5)r,]]>則系數(shù)值變?yōu)?通過(guò)使用方程(1)替換這些系數(shù)值(a，b，c)，近似使用正16邊形可以計(jì)算希望點(diǎn)(x，y)的距離d。這里，當(dāng)計(jì)算上述方程(1)時(shí)，不包括平方或平方根的計(jì)算，這樣，計(jì)算過(guò)程就可以容易地由硬件表示。
圖9表示應(yīng)用以前申請(qǐng)中距離計(jì)算方法的距離計(jì)算裝置的結(jié)構(gòu)。在圖9的電路中，假定d＇＝d/a來(lái)計(jì)算距離d＇＝(x+y)+b＇|x-y|+c＇[|2x-y|+|x-2y|]…(方程2)其中， 這樣計(jì)算的偽距離值d＇可以乘以a來(lái)得到距離d；或者，如果這個(gè)表用在查找表中，則可以提前準(zhǔn)備相應(yīng)于偽距離值d＇的表或類(lèi)似的東西。
有關(guān)希望象素位置的信息，也就是希望象素位置在水平(X軸)方向上的坐標(biāo)以及在垂直(Y軸)方向的坐標(biāo)分別提供給圖9中的端點(diǎn)41X，41Y。關(guān)于光軸中心位置的信息，也就是，光軸中心位置在水平(X軸)方向的坐標(biāo)以及在垂直(Y軸)方向的坐標(biāo)分別提供給端點(diǎn)42X，42Y。這種位置信息被分別提供給減法器43X，43Y；被減之后的值提供給絕對(duì)值(ABS)電路44X，44Y；然后計(jì)算上述任意原點(diǎn)O和希望點(diǎn)之間沿X軸的距離x和沿Y軸的距離y。
從這些絕對(duì)值電路44X，44Y輸出的距離值x和y又被提供給加法器45，然后計(jì)算在上述方程(2)右邊的第一項(xiàng)的值。上述距離x，y還被提供給減法器46，被減之后的值被提供給絕對(duì)值(ABS)電路47，然后計(jì)算上述方程(2)右邊第二項(xiàng)的絕對(duì)值。該絕對(duì)值又被提供給乘法器48，并且乘以從端點(diǎn)9輸出的值b＇，以計(jì)算上述方程(2)右邊第二項(xiàng)的值。
上述的距離值x向上移動(dòng)一位。在這個(gè)電路中使用的值是二進(jìn)制值，并且向上移動(dòng)一位等于乘以2。在該圖中，向上移位用“＜＜n”表示(這里n是移動(dòng)的位數(shù))。該距離值x乘以2后被提供給減法器50，然后減去上述距離值y。然后，將被減之后的值提供給絕對(duì)值(ABS)電路51，之后再計(jì)算上述方程(2)右邊第三項(xiàng)的第一個(gè)絕對(duì)值。
上述距離x還提供給減法器52，然后上述距離值y向上移動(dòng)1位，再被提供給減法器52。距離值y乘以2之后，被從距離值x中減去，將被減之后的值提供給絕對(duì)值(ABS)電路53，以便計(jì)算上述方程(2)右邊第三項(xiàng)的第二個(gè)絕對(duì)值。這些絕對(duì)值由加法器相加，然后被提供給乘法器55，用于乘以來(lái)自端點(diǎn)56的值c＇，以計(jì)算上述方程(2)右邊第三項(xiàng)的值。
由上述乘法器48計(jì)算方程(2)右邊第二項(xiàng)的值，由乘法器55計(jì)算方程(2)右邊第三項(xiàng)的值，這兩項(xiàng)由加法器57相加，所得的結(jié)果再由加法器58累加到由加法器45計(jì)算的上述方程(2)右邊第一項(xiàng)的值上。通過(guò)這種方法，依據(jù)上述方程(2)計(jì)算偽距離值d＇，然后從端點(diǎn)59中接收。距離值d可以通過(guò)將值d＇乘以a獲得；或者，可以直接使用提前準(zhǔn)備的相應(yīng)于偽距離值d＇的查找表。
在上述圖9中，乘法器48和55用于乘以值b＇和值c＇。但是，不可能將這種乘法器描述成先進(jìn)的較小電路結(jié)構(gòu)(promoting a small circuitconstruction)。因此在下面的說(shuō)明中，表示了一種方法，在這種方法中，還消除了這些乘法器。圖10表示應(yīng)用上述方法、消除了乘法器的距離計(jì)算裝置的結(jié)構(gòu)。在解釋圖10的結(jié)構(gòu)時(shí)，為相應(yīng)于圖9部分的那部分分配了相同的標(biāo)號(hào)，并且略去了多余的解釋。
在圖10中，從絕對(duì)值電路47輸出的絕對(duì)值被提供給加法器60，并且，這個(gè)絕對(duì)值加到將這個(gè)絕對(duì)值向上移動(dòng)1位(＜＜1)得到的值中。結(jié)果，在加法器60中，執(zhí)行使輸入乘以3的操作。然后，這個(gè)被加之后的值向下移動(dòng)4位，然后將得到的結(jié)果輸出。而且，從絕對(duì)值電路51輸出的絕對(duì)值和從絕對(duì)值電路53輸出的絕對(duì)值還被提供給加法器61，這個(gè)被加之后的值向下移動(dòng)3位，然后輸出。
在電路10中使用的值是二進(jìn)制值；將一個(gè)值向下移動(dòng)4位等于除以16，而向下移動(dòng)3位等于除以8。在該圖中，向下移位表示為“＞＞m”(其中m是移動(dòng)的位數(shù))，由這些加法器60，61計(jì)算的值再由加法器57相加，其它結(jié)構(gòu)與上述9中的相似。
在該電路的加法器60中執(zhí)行將輸入值乘以3/16的處理。這里，上述值b′=(2(5)-3(2)))/((5)-1)]]>近似為0.1856656，而3/16近似為0.1875。在加法器61中執(zhí)行將輸入值乘以2/16的處理。這里，上述值c′=((2)-(5)+1))/((5)-1)]]>近似為0.1441228，而2/16近似為0.125。
因此，在以前申請(qǐng)的距離計(jì)算方法中，計(jì)算距離使用了利用折線(xiàn)近似的計(jì)算公式，并且通過(guò)這種方法，可以使用簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)滿(mǎn)意地計(jì)算距離。并且通過(guò)圖10的電路，只用加和位移，就可以執(zhí)行乘以值b＇和值c＇的操作，而不用使用乘法器，這樣，電路還可以更簡(jiǎn)單。
圖1是圖像拾取裝置一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的屏幕校正方法和圖像拾取裝置已經(jīng)應(yīng)用在該圖的實(shí)施例中。下面將解釋這種情況，即以前申請(qǐng)中的上述距離計(jì)算方法應(yīng)用在屏幕校正方法和本發(fā)明的圖像拾取裝置中；但是，本發(fā)明自身顯而易見(jiàn)，甚至當(dāng)使用另一種距離計(jì)算方法時(shí)也可以執(zhí)行本發(fā)明。
圖1表示具有實(shí)時(shí)校正外圍光線(xiàn)減弱以及類(lèi)似問(wèn)題的功能的數(shù)碼相機(jī)處理[系統(tǒng)]的結(jié)構(gòu)。在圖1中，來(lái)自信號(hào)產(chǎn)生器(SG)1的水平復(fù)位信號(hào)和垂直復(fù)位信號(hào)被提供給時(shí)序產(chǎn)生器(TG)，而由時(shí)序產(chǎn)生器2產(chǎn)生的水平驅(qū)動(dòng)信號(hào)和垂直驅(qū)動(dòng)信號(hào)被提供給半導(dǎo)體圖像拾取裝置(CCD)3；并且依據(jù)來(lái)自時(shí)序產(chǎn)生器2的水平驅(qū)動(dòng)信號(hào)和垂直驅(qū)動(dòng)信號(hào)，讀出拾取圖像的每個(gè)象素的信號(hào)。
來(lái)自信號(hào)產(chǎn)生器1的水平計(jì)數(shù)值和垂直計(jì)數(shù)值被提供到距離計(jì)算塊4中。結(jié)合這個(gè)，從端點(diǎn)X，Y來(lái)的光軸中心位置信息被提供到距離計(jì)算塊4中，并且計(jì)算屏幕上從任意點(diǎn)(光軸中心位置)到希望點(diǎn)的距離。也就是，對(duì)于從半導(dǎo)體圖像拾取裝置3讀取的每個(gè)象素，相應(yīng)于象素的水平計(jì)數(shù)值和垂直計(jì)數(shù)值由信號(hào)產(chǎn)生器1提供給距離計(jì)算塊4，并且計(jì)算離光軸中心位置的距離。
換句話(huà)說(shuō)，在該距離計(jì)算塊4中，以前申請(qǐng)中的上述距離計(jì)算方法用于計(jì)算離光軸中心位置的距離d值。從這個(gè)距離計(jì)算塊4接收的距離d值被提供給轉(zhuǎn)換器(conv)。另外，例如，表示半導(dǎo)體圖像拾取裝置的象素?cái)?shù)量的數(shù)據(jù)信號(hào)被從端點(diǎn)7提供到轉(zhuǎn)換器6中。采用這種方法，由轉(zhuǎn)換器6執(zhí)行如下表1的轉(zhuǎn)換。

換句話(huà)說(shuō)，對(duì)于七種半導(dǎo)體圖像拾取裝置中的每一種，象素?cái)?shù)量范圍從790,000個(gè)象素到12,600,000個(gè)象素，表1提供了形成最大距離(對(duì)角線(xiàn))的象素?cái)?shù)量的計(jì)算。對(duì)于這些最大距離的象素?cái)?shù)量，根據(jù)例如具有最大12,600,000個(gè)象素的半導(dǎo)體圖像拾取裝置，計(jì)算轉(zhuǎn)換其它半導(dǎo)體圖像拾取裝置距離的值(乘數(shù))。這些乘數(shù)用于在轉(zhuǎn)換器6中執(zhí)行從上述距離計(jì)算塊4接收的距離值d的轉(zhuǎn)換。例如，這種轉(zhuǎn)換通過(guò)向端點(diǎn)7提供上述的乘數(shù)而執(zhí)行。
由轉(zhuǎn)換器6轉(zhuǎn)換的距離值被提供給查找表(LUT)8；在這個(gè)查找表8中提供了校正系數(shù)，來(lái)依據(jù)例如離光軸中心位置的距離校正外圍光線(xiàn)的減弱，并且，輸出與提供的距離值相應(yīng)的校正系數(shù)。就校正系數(shù)而言，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，例如，如果為整個(gè)屏提供了32個(gè)離散的值，而不考慮半導(dǎo)體圖像拾取裝置的象素的數(shù)量，并且如果利用這些離散點(diǎn)之間的折線(xiàn)執(zhí)行線(xiàn)性插值法，那么，由于校正系數(shù)的變換而出現(xiàn)在圖像中的變換就會(huì)平滑并且不會(huì)變得不自然。
對(duì)上述具有12,600,000個(gè)象素的半導(dǎo)體拾取裝置，形成對(duì)角線(xiàn)5120個(gè)象素可以等分成例如32部分來(lái)獲得每160個(gè)象素的離散值，并在離散值之間利用折線(xiàn)，例如，通過(guò)執(zhí)行如圖2所示的線(xiàn)性插值法，可以為所有距離d計(jì)算校正系數(shù)。并且對(duì)于半導(dǎo)體圖像拾取裝置而不是上述具有12,600,000個(gè)象素的元件，利用上述的轉(zhuǎn)換器6通過(guò)乘以如表1所示的乘數(shù)來(lái)轉(zhuǎn)換距離值，按照完全相同的方式可以計(jì)算校正系數(shù)。
換句話(huà)說(shuō)，例如在具有790,000個(gè)象素的半導(dǎo)體圖像拾取裝置的情況下，通過(guò)執(zhí)行將距離值d乘以值4的轉(zhuǎn)換，即通過(guò)分成32個(gè)相等部分而獲得的40個(gè)象素的轉(zhuǎn)換，形成對(duì)角線(xiàn)的1280個(gè)象素被轉(zhuǎn)換成160個(gè)象素，并利用為每160個(gè)象素提供的離散值，利用這些離散值之間的折線(xiàn)，執(zhí)行線(xiàn)性插值法，就可以以與上述具有12,600,000個(gè)象素的半導(dǎo)體圖像拾取裝置完全相似的方式，計(jì)算所有距離值d的校正系數(shù)。并且，還可以以完全相似的方式為其它半導(dǎo)體圖像拾取裝置計(jì)算校正系數(shù)。
與上述距離值d相應(yīng)的校正系數(shù)從上述查找表8中輸出。這些校正系數(shù)被提供給校正塊9，并且依據(jù)離光軸中心位置的距離，來(lái)校正從半導(dǎo)體圖像拾取裝置3中讀取的每個(gè)象素的信號(hào)，以抵消外圍光線(xiàn)減弱和類(lèi)似問(wèn)題。該校正塊9總體包括乘法器，它用于執(zhí)行乘以校正系數(shù)的乘法；但是，當(dāng)在執(zhí)行校正中要加入偏移量時(shí)，還要提供一個(gè)加法器。而且，除了外圍光線(xiàn)減弱，如滲色外，還可以提供執(zhí)行校正的電路。
由校正塊9校正的信號(hào)被提供給相機(jī)信號(hào)處理塊10，其中，例如，對(duì)提供的圖像信號(hào)執(zhí)行插值和同步處理，并且形成輸出圖像信號(hào)(Y/C輸出信號(hào))，用于從端點(diǎn)11輸出。采用這種方法，依據(jù)例如離開(kāi)光軸中心位置的距離，對(duì)半導(dǎo)體圖像拾取裝置3捕獲的每個(gè)象素的信號(hào)，執(zhí)行外圍光線(xiàn)減弱等的校正。并且，對(duì)于這種校正可以使用相同的電路，而不用考慮圖像拾取裝置的象素?cái)?shù)量。
在上述實(shí)施例中，在查找表中提供的校正系數(shù)的離散值是依據(jù)使用的透鏡系統(tǒng)的特征，通過(guò)測(cè)量或其它方法來(lái)確定的；但是其它部分的結(jié)構(gòu)是相同的，不考慮圖像拾取單元象素的數(shù)量或其它的差異。并且，因?yàn)樵诓檎冶碇刑峁┑男Ｕ禂?shù)的離散值的數(shù)量是相同的，對(duì)所用的裝置可以使用單一結(jié)構(gòu)。
因此在該實(shí)施例中，計(jì)算屏幕上希望點(diǎn)離任意點(diǎn)的距離值，并且，依據(jù)圖像拾取單元的象素?cái)?shù)量轉(zhuǎn)換所計(jì)算的距離值；通過(guò)使用被轉(zhuǎn)換的距離值來(lái)確定屏幕校正的校正系數(shù)，可以使用相同的電路來(lái)適應(yīng)具有不同數(shù)量象素的圖像拾取單元，這樣就沒(méi)有必要設(shè)計(jì)新電路或其它器件，另外還可以解決電路冗余和大量校正系數(shù)的問(wèn)題。
這樣，通過(guò)該發(fā)明，很容易消除在傳統(tǒng)裝置中不能解決的問(wèn)題，如由于依據(jù)使用的圖像拾取單元的象素?cái)?shù)量新設(shè)計(jì)的電路而造成的集成電路成本提高等類(lèi)似問(wèn)題，或者出現(xiàn)多余的電路，大量的校正系數(shù)，以及在轉(zhuǎn)換中使用巨大查找表，結(jié)果造成如，為具有大量象素而設(shè)計(jì)的圖像拾取單元應(yīng)用到具有少量象素的圖像拾取單元中。
在上述方面，根據(jù)具有12,600,000個(gè)象素的半導(dǎo)體圖像拾取裝置，確定用于其它半導(dǎo)體圖像拾取裝置的距離轉(zhuǎn)換值(乘數(shù))。而且，在上述實(shí)施例中，由轉(zhuǎn)換器6執(zhí)行乘法；但是，轉(zhuǎn)換可以依據(jù)于具有少量象素的半導(dǎo)體圖像拾取裝置，而轉(zhuǎn)換器6執(zhí)行分離來(lái)轉(zhuǎn)換其它半導(dǎo)體圖像拾取裝置的距離。但是，總的來(lái)說(shuō)，分離器比乘法器更復(fù)雜，所以電路規(guī)模可能增加。
在上述實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器6執(zhí)行距離值d的轉(zhuǎn)換，包括如圖3A所示的乘數(shù)6×，并且上述的乘數(shù)是從端點(diǎn)7×中提供，作為距離校正系數(shù)的；但是，如圖3B所示，距離值d和通過(guò)將值d向下移一位(＜＜1)得到的值，以及向下移兩位(＜＜2)得到的值，可以提供給選擇器6s，使用從端點(diǎn)提供的兩位選擇器信號(hào)，執(zhí)行從這些值中選擇的操作。通過(guò)采用這種方式，相對(duì)復(fù)雜的乘法器可以由簡(jiǎn)單的選擇器替換。
在這種情況下，如表1中從右邊數(shù)第二列表示的那樣，對(duì)于七種半導(dǎo)體拾取裝置，從790,000個(gè)象素到12,600,000個(gè)象素，執(zhí)行移位轉(zhuǎn)換。也就是說(shuō)，例如，通過(guò)相應(yīng)與790,000個(gè)半導(dǎo)體圖像拾取裝置向上移位兩位(＜＜2)，執(zhí)行乘以4的轉(zhuǎn)換。而且，對(duì)于3,140,000個(gè)象素的半導(dǎo)體圖像拾取裝置向上移1位(＜＜1)，執(zhí)行乘2的轉(zhuǎn)換。采用這種方法，對(duì)于各種半導(dǎo)體圖像拾裝置可以執(zhí)行與乘以一個(gè)乘數(shù)相似的轉(zhuǎn)換。
但是在上述表1中，對(duì)于具有1,230,000個(gè)象素和1,920,000個(gè)象素的半導(dǎo)體圖像拾取裝置，通常要分別執(zhí)行[乘以]3.2和2.56的轉(zhuǎn)換，而執(zhí)行向上移兩位(＜＜2)的轉(zhuǎn)換將會(huì)乘以4。同樣對(duì)于具有4,900,000個(gè)象素和7,680,000個(gè)象素的半導(dǎo)體圖像拾取裝置，正常地，執(zhí)行乘以1.6和1.28的轉(zhuǎn)換，而向上移動(dòng)1位的轉(zhuǎn)換會(huì)乘以2。因此在這些情況下，在轉(zhuǎn)換后最大距離中，象素個(gè)數(shù)是大于12,600,000個(gè)象素情況下的象素個(gè)數(shù)的。
換句話(huà)說(shuō)，在上述1,230,000個(gè)象素和4,900,000個(gè)象素的情況下,最大距離是6400個(gè)象素。在1,920,000個(gè)象素和7,680,000個(gè)象素的情況下，最大距離是8000個(gè)象素。在所有的情況下，最大距離大于12,600,000個(gè)象素的圖像拾取裝置的5120個(gè)象素的情況。但是，與上述情況相似，甚至對(duì)于這些轉(zhuǎn)換距離中的每一個(gè)，可能在160個(gè)象素的每個(gè)距離上提供校正系數(shù)；在該情況下，為6400個(gè)象素提供了40個(gè)校正系數(shù)，而為8000個(gè)象素提供了50個(gè)校正系數(shù)，如表1最右邊的列所示。
在上述的實(shí)施例中，在查找表8中預(yù)先提供了例如64個(gè)校正系數(shù)區(qū)，這樣，甚至當(dāng)通過(guò)移2位或1位轉(zhuǎn)換上述1,920,000個(gè)象素和7,680,000個(gè)象素的距離時(shí)，提供50個(gè)校正系數(shù)，并且從這些校正系數(shù)中，使用離散值之間的折線(xiàn)插值法就可以執(zhí)行線(xiàn)性插值。到了校正系數(shù)數(shù)量大于32的程度，則要執(zhí)行更精確的校正，這樣就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。而且，如果使用移位執(zhí)行轉(zhuǎn)換，就沒(méi)有必要有超過(guò)64個(gè)的校正系數(shù)。
這樣通過(guò)在本實(shí)施例中使用上述的移位和選擇器，相對(duì)復(fù)雜的乘法器可以由簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)代替。而且，在這種情況下，查找表的大小可以保持在指定的范圍內(nèi)。這樣總裝置的電路結(jié)構(gòu)可以大大地簡(jiǎn)化。并且，當(dāng)使用移位和選擇器時(shí)，還可以容易地執(zhí)行分離計(jì)算，這樣還可以很容易地適應(yīng)具有大量象素的半導(dǎo)體圖像拾取裝置。
在上述的實(shí)施例中，查找表8可以使用這樣的結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，為給定的距離，例如離光軸中心位置的距離，計(jì)算用于校正外圍光線(xiàn)減弱等等的校正系數(shù)。圖4表示這種情況下的結(jié)構(gòu)；在圖4中，代替上述的查找表8，提供了用于計(jì)算校正函數(shù)f(d)的塊12。通過(guò)這種方法，使用計(jì)算好的距離值還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡頭陰影和其它的滿(mǎn)意的校正，另外，通過(guò)使用轉(zhuǎn)換距離值d的轉(zhuǎn)換器6，可以簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。
在上述實(shí)施例中，可以在相機(jī)信號(hào)處理塊10后提供校正塊9來(lái)執(zhí)行如圖5所示的轉(zhuǎn)換。因此在這種情況下，在亮度信號(hào)(Y信號(hào))和色差信號(hào)(Cb，Cr信號(hào))已經(jīng)被分離后，執(zhí)行校正操作，這樣，對(duì)于例如亮度信號(hào)和色差信號(hào)，用于對(duì)亮度信號(hào)的外圍光線(xiàn)減弱的校正，以及對(duì)色差信號(hào)的滲色的校正，可以獨(dú)立執(zhí)行校正。
在如圖6所示的相機(jī)信號(hào)處理塊10的范圍內(nèi)，在顏色插值處理塊13后可以提供校正塊9，這樣，當(dāng)通過(guò)為所有象素插值而準(zhǔn)備好的三種顏色信號(hào)(R，G，B)時(shí)，就執(zhí)行透鏡陰影的校正。在一個(gè)提供了多個(gè)圖像拾取裝置，例如圖7所示，的裝置中，可以提供校正塊91來(lái)為每個(gè)圖像校正裝置3R，3G，3B執(zhí)行校正。
在上述實(shí)施中，在所有情況下，查找表表示成單獨(dú)的塊；但是，查找表也可以記錄三種顏色的值，還記錄亮度信號(hào)(Y信號(hào))和色差信號(hào)(Cb，Cr)的值。
本發(fā)明的圖像拾取裝置總的來(lái)說(shuō)應(yīng)用于拍照靜態(tài)圖像的數(shù)字靜態(tài)畫(huà)面的相機(jī)；但是，開(kāi)發(fā)出能夠在實(shí)時(shí)計(jì)算距離的特性，也可能應(yīng)用于捕獲動(dòng)畫(huà)的數(shù)字視頻相機(jī)上。
這樣通過(guò)上述的屏幕校正方法，計(jì)算屏幕上從希望點(diǎn)到任意點(diǎn)之間的距離，并且根據(jù)所計(jì)算的距離值來(lái)執(zhí)行屏幕校正；根據(jù)用于捕獲屏幕圖像的圖像拾取單元的象素?cái)?shù)量來(lái)轉(zhuǎn)換距離值，并利用所轉(zhuǎn)換的距離值，確定屏幕校正的校正系數(shù)。從而可以利用簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)距離計(jì)算和校正透鏡陰影，并且，可以用相同的電路來(lái)適應(yīng)具有不同數(shù)量象素的圖像拾取裝置，這樣就可以消除電路冗余和其它相似的問(wèn)題。
上述的圖像拾取裝置是這樣一種圖像拾取裝置，它具有透鏡系統(tǒng)以及依據(jù)XY坐標(biāo)從中輸出信號(hào)的圖像拾取單元。[該圖像拾取裝置]具有計(jì)算裝置，當(dāng)輸入了與透鏡系統(tǒng)光軸相應(yīng)的點(diǎn)的XY坐標(biāo)和希望點(diǎn)的XY坐標(biāo)時(shí)，該計(jì)算裝置能計(jì)算希望點(diǎn)離相應(yīng)于光軸上點(diǎn)的距離；轉(zhuǎn)換裝置，根據(jù)圖像拾取單元的象素?cái)?shù)量來(lái)轉(zhuǎn)換所計(jì)算的距離值；校正系數(shù)形成裝置，利用轉(zhuǎn)換的距離值來(lái)確定屏幕校正的校正系數(shù)；以及屏幕校正裝置，利用所述校正系數(shù)來(lái)執(zhí)行屏幕的校正。結(jié)果，可以用簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)透鏡陰影和其它的滿(mǎn)意校正，另外，可以利用相同的電路來(lái)適應(yīng)具有不同數(shù)量象素的圖像拾取單元，還能消除電路冗余的問(wèn)題。
本發(fā)明并不局限于以上所說(shuō)明的實(shí)施例，但是，在不偏離本發(fā)明本質(zhì)的前提下可以做各種修改。
于是，依據(jù)本發(fā)明，計(jì)算從屏幕上任意點(diǎn)到希望點(diǎn)的距離值，并依據(jù)圖像拾取單元的象素?cái)?shù)量來(lái)轉(zhuǎn)換所計(jì)算的距離值；通過(guò)利用轉(zhuǎn)換的距離值來(lái)確定屏幕校正的校正系數(shù)，可以用簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)計(jì)算距離和對(duì)透鏡陰影和其它的校正，另外，可以使用相同的電路來(lái)適應(yīng)具有不同數(shù)量象素的圖像拾取單元，因此，能避免電路的冗余和消除校正系數(shù)的數(shù)量過(guò)大增加的可能性。
更進(jìn)一步，依據(jù)本發(fā)明，通過(guò)提供指定數(shù)量的離散值來(lái)確定校正系數(shù)，而不考慮上述圖像拾取單元的象素的數(shù)量，并且利用折線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)在離散值之間的線(xiàn)性插值，這樣，可以利用一種簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)透鏡陰影和其它的滿(mǎn)意校正。
依據(jù)本發(fā)明，通過(guò)提供32個(gè)或更多個(gè)校正系數(shù)的離散值，可以用一種簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)透鏡陰影和對(duì)其它不自然的校正。
依據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將上述圖像拾取單元的象素?cái)?shù)量分成任意個(gè)范圍來(lái)執(zhí)行距離值的轉(zhuǎn)換，并且對(duì)每個(gè)范圍乘以一個(gè)指定的值，這樣可以用一種極為簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)透鏡陰影和其它的滿(mǎn)意校正。
依據(jù)本發(fā)明，通過(guò)二進(jìn)制值的移位來(lái)實(shí)現(xiàn)與指定值的乘積，這樣可以利用一種簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)透鏡陰影和其它的滿(mǎn)意校正。
還依據(jù)本發(fā)明，在一種圖像拾取裝置中，該裝置具有透鏡系統(tǒng)和從其中依據(jù)XY坐標(biāo)輸出信號(hào)的圖像拾取單元，計(jì)算屏幕上從任意點(diǎn)到希望點(diǎn)之間的距離值，并依據(jù)圖像拾取單元的象素?cái)?shù)量來(lái)轉(zhuǎn)換所計(jì)算的值，利用所轉(zhuǎn)換的距離值來(lái)確定屏幕校正的校正系數(shù)；通過(guò)該裝置，可以利用簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)透鏡陰影和其它的滿(mǎn)意校正，另外，可以使用相同的電路來(lái)適合具有不同象素?cái)?shù)量的圖像拾取單元，這樣可以避免電路的冗余和其它問(wèn)題。
依據(jù)本發(fā)明，提供指定數(shù)量的離散值，而不考慮上述圖像拾取單元的象素?cái)?shù)量，使用離散值之間的折線(xiàn)來(lái)執(zhí)行線(xiàn)性插值，以計(jì)算校正系數(shù)；通過(guò)該裝置，可以利用一種簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)透鏡陰影和其它的滿(mǎn)意校正。
依據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將用于校正系數(shù)的離散值的數(shù)量設(shè)置為32個(gè)或更大，就可以利用一種簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)執(zhí)行對(duì)透鏡陰影和其它不自然的滿(mǎn)意校正。
依據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將上述圖像拾取單元的象素?cái)?shù)量分成任意個(gè)范圍，并將每個(gè)范圍都乘以一個(gè)指定值來(lái)轉(zhuǎn)換距離值，這樣，就可以利用一種極為簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)執(zhí)行對(duì)透鏡陰影和其它的滿(mǎn)意校正。
依據(jù)本發(fā)明，通過(guò)利用二進(jìn)制的移位來(lái)執(zhí)行與指定值的乘積，就可以利用一種簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)執(zhí)行透鏡陰影和其它的滿(mǎn)意校正。
于是，鑒于在傳統(tǒng)方法和裝置中需要龐大電路結(jié)構(gòu)，以便在硬件上表示距離計(jì)算裝置，并且不能利用簡(jiǎn)單電路結(jié)構(gòu)以較高精度來(lái)計(jì)算距離值，而當(dāng)圖像拾取單元的大小改變，或者采樣或其它讀出方法改變時(shí)，都不能精確確定離開(kāi)光軸的距離，利用本發(fā)明的裝置就可以很容易地解決這些問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種屏幕校正方法，其中計(jì)算從屏幕上任意點(diǎn)到希望點(diǎn)的距離，并根據(jù)所述計(jì)算的距離值來(lái)執(zhí)行屏幕校正，其特征在于依據(jù)用于捕獲所述屏幕的圖像的圖像拾取單元的象素?cái)?shù)量，來(lái)轉(zhuǎn)換所述的距離值；以及使用所述轉(zhuǎn)換的距離值，來(lái)確定用于校正所述屏幕的校正系數(shù)。
2.依據(jù)權(quán)利要求1的屏幕校正方法，其特征在于將所述校正系數(shù)設(shè)置為指定數(shù)量的離散值，而不考慮所述圖像拾取單元的象素?cái)?shù)量，并且在所述離散值之間使用折線(xiàn)，通過(guò)線(xiàn)性插值法來(lái)計(jì)算該校正系數(shù)。
3.依據(jù)權(quán)利要求2的屏幕校正方法，其特征在于，所述指定的離散值數(shù)量是32或者更大。
4.依據(jù)權(quán)利要求1的屏幕校正方法，其特征在于，所述的距離值轉(zhuǎn)換是通過(guò)將所述圖像拾取單元的象素?cái)?shù)量分成任意個(gè)范圍，并且將每個(gè)所述的范圍乘以一個(gè)指定值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
5.依據(jù)權(quán)利要求4的屏幕校正方法，其特征在于，所述乘以指定值是通過(guò)二進(jìn)制值移位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
6.一種圖像拾取設(shè)備，包括透鏡系統(tǒng)和圖像拾取單元，圖像拾取單元依據(jù)XY坐標(biāo)來(lái)輸出信號(hào)，其特征在于，所述圖像拾取設(shè)備還包括計(jì)算裝置，其中，當(dāng)輸入與所述透鏡系統(tǒng)光軸相應(yīng)的點(diǎn)的XY坐標(biāo)以及希望點(diǎn)的XY坐標(biāo)時(shí)，計(jì)算與所述光軸相應(yīng)的點(diǎn)和希望點(diǎn)之間的距離；轉(zhuǎn)換裝置，依據(jù)所述圖像拾取單元的象素?cái)?shù)量來(lái)轉(zhuǎn)換所述計(jì)算的值；校正系數(shù)形成裝置，利用所述轉(zhuǎn)換的距離值，確定用于所述屏幕校正的校正系數(shù)；以及屏幕校正裝置，利用所述的校正系數(shù)來(lái)執(zhí)行屏幕校正。
7.依據(jù)權(quán)利要求6的圖像拾取設(shè)備，其特征在于將所述校正系數(shù)設(shè)置為指定數(shù)量的離散值，而不考慮所述圖像拾取單元的象素?cái)?shù)量，并且在所述離散值之間使用折線(xiàn)，通過(guò)線(xiàn)性插值法來(lái)計(jì)算該校正系數(shù)。
8.依據(jù)權(quán)利要求7的屏幕校正方法，其特征在于，所述指定的離散值數(shù)量是32或者更大。
9.依據(jù)權(quán)利要求6的屏幕校正方法，其特征在于，所述的距離值轉(zhuǎn)換是通過(guò)將所述圖像拾取單元的象素?cái)?shù)量分成任意個(gè)范圍，并且將每個(gè)所述的范圍乘以一個(gè)指定的值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
10.依據(jù)權(quán)利要求9的屏幕校正方法，其特征在于，所述乘以指定值是通過(guò)二進(jìn)制值的移位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及適合用于如數(shù)碼相機(jī)的屏幕校正方法和圖像拾取裝置，其中，將信號(hào)產(chǎn)生器(SG)1的水平和垂直信號(hào)通過(guò)時(shí)序產(chǎn)生器(TG)2供給半導(dǎo)體圖像拾取裝置(CCD)3。將信號(hào)產(chǎn)生器1的水平和垂直計(jì)數(shù)器值提供給距離計(jì)算塊4，計(jì)算從端點(diǎn)5X、5Y提供的離光軸中心位置距離的信息。將計(jì)算的距離值d提供給轉(zhuǎn)換器(conv)6，將依據(jù)端點(diǎn)7的關(guān)于半導(dǎo)體圖像拾取裝置3的象素?cái)?shù)量的信息而轉(zhuǎn)換的距離值提供給查找表(LUT)8，以依據(jù)例如離光軸中心位置的距離輸出校正系數(shù)。校正系數(shù)提供給校正塊9，并對(duì)從半導(dǎo)體圖像拾取裝置3中讀取的每個(gè)象素的信號(hào)執(zhí)行校正。將這些被校正的信號(hào)提供給相機(jī)的信號(hào)處理塊10，并將輸出的圖像信號(hào)(Y/C輸出信號(hào))輸出給端點(diǎn)11。通過(guò)這種方法，可以用簡(jiǎn)單硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)距離計(jì)算和執(zhí)行透鏡陰影及其它校正，這樣就可以使用相同電路來(lái)適應(yīng)具有不同數(shù)量象素的圖像拾取單元，而不需要設(shè)計(jì)新的電路或相似的電路，并且可以消除冗余電路和校正系數(shù)數(shù)量過(guò)大的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04N5/361GK1459189SQ02800645
公開(kāi)日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2002年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月7日
發(fā)明者佐藤伸行, 中島健 申請(qǐng)人:索尼公司