專利名稱：用于創(chuàng)建照片的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于創(chuàng)建照片的方法，更具體來說，涉及用于通過幾 次連續(xù)曝光來創(chuàng)建增強照片的方法。由于每次曝光的傳感器的全局曝 光，將曝光進行組合以創(chuàng)建具有增強屬性的照片。
本發(fā)明還涉及用于采用該方法的裝置。
背景技術：
當今的數(shù)字相機可采用一系列曝光來獲得足夠的光，并且曝光與 基于軟件的圖像穩(wěn)定進行結合。當通過較長曝光時間拍照時，圖像穩(wěn)
定減小了用戶手抖動的影響。將各以短曝光時間拍攝的多個(如8 個)數(shù)字化圖像加入存儲器。當照片加到前一個照片或多個照片時， 它的位置被移動，以便補償手抖動引起的運動。這產生銳度增強。但 是，如果傳感器通過巻簾快門來曝光，則各照片將易受到運動失真。 由于手抖動，運動失真被隨機分布，并且無法通過圖像穩(wěn)定來減小。 下面參照圖2A和圖2B更詳細地描述現(xiàn)有技術巻簾快門的才喿作。
在當今現(xiàn)有的一些相機中，采用全局快門。通過全局快門，整個 傳感器同時曝光。但是，這樣一種快門尚未與圖像穩(wěn)定一起^f吏用。

發(fā)明內容
在本發(fā)明中，通過讓該系列的每次曝光通過全局快門進4亍曝光， 來解決圖像穩(wěn)定系統(tǒng)中的運動失真問題。這樣，不會從巻簾快門產生 運動失真，并且圖像穩(wěn)定可操作以形成具有足夠的總累計曝光時間的 穩(wěn)定照片。
在第一方面，本發(fā)明涉及一種創(chuàng)建照片的方法，包括以下步驟
使光敏傳感器經過一 系列曝光，其中每次曝光中整個光敏傳感器 同時曝光，以及將該系列的所有曝光進行組合以形成完成的照片。 優(yōu)選地，曝光與用于銳度增強的校正相結合。
在一個優(yōu)選實施例中，用于每次曝光的方法包括以下步艱纟 重置光^:傳感器的所有像素，其中全局快門關閉； 打開全局快門；
使整個光敏傳感器曝光預期的曝光時間；
關閉全局快門；以及
讀出像素值。
適當?shù)兀瑫r重置光敏傳感器的所有像素。 適當?shù)?，以滾動模式讀出像素值。
在第二方面，本發(fā)明涉及一種用于創(chuàng)建照片的裝置，包括用于使 光敏傳感器曝光的光學系統(tǒng)、能夠使整個光敏傳感器同時曝光的機械 或電子全局快門。
根據(jù)本發(fā)明，光學系統(tǒng)設置成使光敏傳感器經過一系列曝光，使 得每次曝光中整個光敏傳感器同時曝光。
優(yōu)選地，該裝置設置成將系列曝光與用于銳度增強的才交正結合。 在一個優(yōu)選實施例中，該裝置設置成對每次曝光執(zhí)行以下步驟 重置光敏傳感器的所有像素，其中全局快門關閉； 打開全局快門；
使整個光敏傳感器曝光預期的曝光時間；
關閉全局快門；以及
讀出像素值。
適當?shù)?，該裝置設置成同時重置光敏傳感器的所有像素。 適當?shù)兀撗b置設置成以滾動模式讀出像素值。 在一個實施例中，傳感器是數(shù)字CMOS圖像傳感器，以及全局 快門是機械快門。
在另一個實施例中，全局快門是電子快門。


下面參照附圖詳細描述本發(fā)明，附圖包括 圖l是根據(jù)本發(fā)明的相機的相關部分的示意圖； 圖2A和圖2B是說明根據(jù)現(xiàn)有技術的巻簾快門中曝光示意圖； 圖3A-3C是說明各種情況中運動失真的視圖； 圖4是說明用巻簾快門的八個連續(xù)圖像幀啄光的簡圖；以及 圖5是說明采用根據(jù)本發(fā)明進行操作的全局快門的八個連續(xù)圖 像幀曝光的簡圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種用于創(chuàng)建照片的方法以及采用該方法的裝置、如 數(shù)字相機或者結合有數(shù)字相機的裝置、如移動電話等。如導言中所 述，當進行幾次曝光并優(yōu)選地釆用圖像穩(wěn)定來組合時，本發(fā)明當希望 在低光條件下采用可用光拍照時是有用的。
圖1說明根據(jù)本發(fā)明的相機的相關部分。相機包括光學系統(tǒng)，其 中光學系統(tǒng)包括鏡頭1和全局快門2。光學系統(tǒng)使光敏傳感器3例如 數(shù)字CMOS圖像傳感器曝光。包括處理器4的控制單元控制鏡頭1 和快門2的操作?？扉T2可以是機械快門，或者傳感器3可以通過電 子方式控制以獲得預期的曝光時間和行為。處理器4與傳感器3以及 與在其中可存儲和檢索圖像數(shù)據(jù)的存儲器5進行通信。處理器4能夠 執(zhí)行圖像處理的必要計算。
鏡頭l、快門2和傳感器3可以是傳統(tǒng)設計。市場上已經存在具 有各不相同的質量和性能的大量組件。另外，以各種方式處理圖像數(shù) 據(jù)的圖像處理器是先前已知的。在本申請中不對這些組件進行詳細描 迷。存儲器5可以是在裝置中結合的存儲器的工作區(qū)，或者可存在于 獨立的可拆卸存儲卡上，存儲工作數(shù)據(jù)以及完成的照片。處理器和存 儲器可集成在相機設計中，或者外部放置或者與其它功能性共享。
為了方便起見，描述光敏傳感器如傳感器3的一般工作原理。傳
感器包括稱作像素的多個光敏圖元,通常在1與IO兆像素(百萬像素)
之間，分布于傳感器區(qū)域。當光照射到像素上時，像素產生電流，該 電流被積分以獲得光強度值。如本領域已知的，光傳感器是通過濾色 器彩色感光的。
為了獲得完成的照片中的足夠光和色彩，快速連續(xù)進行一系列曝 光。采用短曝光時間和/或采用小光圏進行曝光。短曝光時間將減小 運動模糊性，而小光圈將增大景深。每次曝光是銳利的，并且大體上 曝光不足，但是經過曝光的所有像素提供了一個光強度值。該光強度 值經過組合，獲得照片中的足夠光。光值優(yōu)選地采用圖像穩(wěn)定系統(tǒng)以
下列方式組合考慮曝光之間的圖像運動并且進行校正。
傳統(tǒng)的數(shù)字CMOS圖像傳感器具有所謂的巻簾快門。巻簾快門 (與模擬相機中的焦平面快門相似)不是使整個圖像傳感器同時曝 光。原理如圖2A所示。黑矩形表示圖像傳感器。只使一定^t量的像 素行同時曝光(如白帶所示)。曝光區(qū)域在傳感器上移動，直到曝光整 個圖像為止。曝光時間通過改變曝光區(qū)域的高度來控制。在整個傳感 器上移動曝光區(qū)域所需的時間稱作行程時間或曝光周期，并且取決于 當前的幀速率。
從這個圖解中可以理解，使整個幀曝光所需的時間比有效曝光時 間更長。此外，應當注意，在到達底部之后，曝光區(qū)域滾動到傳感器 的頂部。因此，傳感器短暫地同時對兩個連續(xù)幀的光積分，如圖2B 所示。當傳感器的最后幾行(底部)曝光時，屬于下一圖^f象幀的最初幾 行(頂部)也4皮曝光。快門,人一幀滾動到下一幀。
基于軟件的圖像穩(wěn)定的原理是添加幾次"銳利，，曝光，在添加它 們時對手抖動進行調節(jié)。每次短曝光由于短曝光時間或小光圏而相當 銳利。但是，任何相機抖動都將導致失真圖像。稱作運動失真的影響 如圖3A-C所示。當相機或目標在圖像曝光期間移動時，發(fā)生運動失 真。圖3A說明無失真圖像；在圖3B中，相機已經在水平方向移動； 以及在圖3C中，相4幾已經在垂直方向移動。
應當注意，通過改變曝光時間使圖3A-3C中圓的形狀不改變。 短曝光時間將僅使邊緣銳利。行程時間(幀速率)影響形狀而不影響銳 度。典型的三百萬像素CMOS傳感器中的最大幀速率為每秒10幀， 它等于100毫秒的行程時間。在考慮手抖動時，100毫秒的周期相當 長。手抖動通常不是在明確定義的方向上的移動，而是在隨4幾分布的 各個方向上的無法預測的移動。
即使各個短曝光幀是銳利的，但它們將導致模糊的最終圖像，因 為各個方向的運動失真的結果被加在一起。
本發(fā)明人已經認識到，如果整個圖像傳感器同時曝光，則完全消 除了運動失真的問題。這可通過提供所謂的全局快門來實現(xiàn)。全局快 門可以是傳感器的像素設計中的機械裝置或者電子結構。
本發(fā)明建議，在進行各次曝光并且優(yōu)選地用軟件圖像穩(wěn)定來組合 各次曝光時，采用機械全局快門(或者可能采用電子快門)。快門應當 以如下方式實現(xiàn)它可以在進行連續(xù)短曝光時迅速打開和關閉。
機械快門目前用于具有CMOS傳感器的一些數(shù)字照相才幾。快門 可通過機械方式阻止光到達傳感器。它以如下方式使用
1) 快門關閉
2) 傳感器同時或至少在快門打開之前重置所有像素(全局重置)
3) 快門打開
4) 使整個傳感器曝光預期的曝光時間
5) 快門關閉
6) 像素值以"滾動模式"讀出，例如從傳感器的頂部至底部掃描。 由于這種操作在關閉快門之后進行，所以該行為不影響圖像。
圖4和圖5的簡圖說明八個連續(xù)圖像幀的曝光。本發(fā)明不限于任 何具體的曝光次數(shù)。
圖4說明根據(jù)現(xiàn)有技術的巻簾快門的效果。雖然曝光時間短到足 以消除各個幀的圖像模糊，但是整個幀的長曝光周期因手4牛動而產生 運動失真，它在組合各個圖像時會導致模糊圖像。
圖5說明采用根據(jù)本發(fā)明的全局快門的效果。曝光時間等于整個
幀的曝光周期。消除了圖像模糊以及運動失真。當堆疊圖像時，可補 償在各幀曝光之間發(fā)生的任何手抖動。傳感器的總累計曝光時間在圖
4和圖5的兩個圖中相等。這個簡圖還說明快門應當如何與相機的幀 周期同步。
解決了軟件圖像穩(wěn)定的當前設計中的一個主要問題。如果因運動 失真而采用圖像穩(wěn)定器卻沒有快門，則會發(fā)生顯著的圖像降級。如果 因長曝光時間而采用全局快門卻沒有圖像穩(wěn)定器，則圖像會模糊。
本發(fā)明以如下方式結合這兩種技術的力量圖像質量比單獨采用 任一種技術可得到的質量都更好。
通常在使用快門時，它僅打開一次，而本發(fā)明提出與相機幀速率 同步的 一 系列打開和關閉動作。
通過本發(fā)明，甚至在低光條件下也能夠創(chuàng)建具有正確曝光的清晰 圖像。本發(fā)明使能夠拍攝清晰照片而不管長曝光時間。本發(fā)明的范圍 僅受以下權利要求書限制。
權利要求
1.一種用于創(chuàng)建照片的方法，包括以下步驟使光敏傳感器(3)經過一系列曝光，其中每次曝光中所述整個光敏傳感器(3)同時曝光，并將所述系列的所有曝光進行組合以形成完成的照片。
2. 如權利要求1所述的方法，其中所述曝光與用于4兌度增強的 校正結合。
3. 如權利要求1或2所述的方法，對于每次曝光包括以下步驟 重置所述光敏傳感器(3)的所有像素，其中全局快門(2)關閉； 打開所述全局快門(2);使所述整個光敏傳感器(3)曝光預期的曝光時間； 關閉所述全局快門(2);以及 讀出所述像素值。
4. 如權利要求1所述的方法，其中同時重置所述光每文傳感器(3) 的所有像素。
5. 如權利要求3或4所述的方法，其中以滾動模式讀出所述像 素值。
6. —種用于創(chuàng)建照片的裝置，包括光學系統(tǒng)(l)，用于使光敏 傳感器(3)曝光；機械或電子全局快門(2),能夠使所述整個光敏傳感 器(3)同時曝光，其特征在于所述光學系統(tǒng)(l)設置成使所述光敏傳 感器(3)經過一系列曝光，使得每次曝光中所述整個光^:傳感器(3)同 時曝光。
7. 如權利要求6所述的裝置，其中所述裝置設置成將所述系列 曝光與用于銳度增強的校正結合。
8. 如權利要求6或7所述的裝置，其中所述裝置設置成對于每 次曝光執(zhí)行以下步驟重置所述光敏傳感器(3)的所有像素，其中所述全局快門(2)關 閉；打開所述全局快門(2);使所述整個光敏傳感器(3)曝光預期的曝光時間； 關閉所述全局快門(2);以及 讀出所述像素值。
9. 如權利要求8所述的裝置，其中所述裝置設置成同時重置所 述光敏傳感器(3)的所有像素。
10. 如權利要求8或9所述的裝置，其中所述裝置設置成以滾動 模式讀出所述像素值。
11. 如權利要求6至10中任一項所述的裝置，其中所述傳感器(3) 是數(shù)字CMOS圖像傳感器，且所述全局快門(2)是機械快門。
12. 如權利要求6-10中任一項所述的裝置，其中所述全局快門(2) 是電子快門。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于通過幾次連續(xù)曝光來創(chuàng)建增強照片的方法和裝置。該方法包括以下步驟使光敏傳感器經過一系列曝光，其中每次曝光中的整個光敏傳感器同時曝光，以及將該系列的所有曝光進行組合以形成完成的照片。優(yōu)選地，曝光與用于銳度增強的校正結合。通過讓該系列的每次曝光通過全局快門進行曝光，來解決圖像穩(wěn)定系統(tǒng)中的運動失真問題。
文檔編號H04N1/56GK101171827SQ200680015555
公開日2008年4月30日 申請日期2006年2月9日 優(yōu)先權日2005年3月8日
發(fā)明者M·沃納森 申請人:索尼愛立信移動通訊股份有限公司