專利名稱：數碼照相裝置及其防抖方法
技術領域：
本發明涉及數碼照相領域，特別涉及數碼照相裝置及其防抖方法。
技術背景數碼照相裝置由于其存儲量大、成像速度快和免沖洗等特點，已經得到 了廣泛的普及應用，例如數碼相機、移動通話終端中集成的數碼照相裝置等。以數碼相機為例，其基本結構包括快門、成像模塊、控制模塊、圖像處理 模塊和存儲模塊。成像模塊中又包括鏡頭、電荷耦合器(CCD, Charge Coupled Device )和模/數轉換器。數碼相機通過以下幾個步驟實現成像1) 控制模塊監測到快門啟動后，控制鏡頭進行一次曝光，鏡頭針對要 成像的物體聚焦光信號；2) 鏡頭將聚焦的光信號投射到CCD表面的感光元件上，CCD將接收 的光信號轉換為仿真電信號；3) 模/數轉換器將CCD轉換的仿真電信號轉變為數字信號，形成數字圖像；4 )圖像處理模塊將模/數轉換器轉變的數字信號壓縮為特定的圖像格 式，例如JPEG格式，再將壓縮后的圖像存儲到存儲模塊中。在上述步驟1)和2)中，鏡頭曝光的時間以及CCD對鏡頭投射的光信 號的感光時間都與快門的速度有關，例如假設快門的速度是1/2秒，則CCD 感光的時間也是l/2秒，如果在拍照時，數碼相機的機身在快門作用的過程 中發生抖動，鏡頭聚焦的光信號將記錄物體運動的軌跡，相應的，CCD感 光到的光信號也是物體的運動軌跡，這將導致由該光信號轉換為仿真電信號再轉換為數字信號后所成像出的圖像產生模糊，快門的速度越慢，抖動所導 致的圖像模糊程度越高。針對這一問題，現在大部分的數碼相機都具備防抖 功能，其中應用較廣泛的是光學防抖。
在光學防抖中，需在數碼相機的內部安裝一個運動傳感器，用于偵測數 碼相機抖動時的位移量大小和方向。控制模塊根據運動傳感器偵測到的數 據，采用以下兩種方式進行補償。第一、控制模塊控制鏡頭向與位移量方向 相反的方向移動，移動的量與位移量大小相等，通過這種方式使鏡頭與要捕
捉的物體位置保持相對靜止，即鏡頭聚焦的光信號不記錄物體的運動軌跡； 第二、將CCD安裝在一個可移動的支架上，由控制模塊控制CCD向與位移 量方向相反的方向移動，移動的量也與位移量大小相等，通過這種方式使 CCD不隨鏡頭移動，即CCD只感光鏡頭聚焦到的靜止物體的那部分光信號。 雖然現有的光學防抖可以實現較好的補償，以克服抖動所帶來的成像圖 像模糊的問題，但是這種方式需要將鏡頭或CCD設計成可移動的結構，在 一定程度上增加了數碼照相裝置的成本。
發明內容
本發明的第 一個目的在于提供一種數碼照相裝置的防抖方法，使用該方 法可以基于低成本防止抖動所產生的圖像模糊問題。
本發明的第二個目的在于提供一種數碼照相裝置，該裝置可以基于低成 本防止抖動所產生的圖像模糊問題。
本發明的技術方案是這樣實現的
一種數碼照相裝置的防抖方法，在快門啟動后，偵測數碼照相裝置的抖動 狀態；關鍵在于，在偵測到數碼照相裝置發生抖動時，該方法還包括 進行至少兩次曝光，每次曝光后得到一幅圖像； 在得到的每一 幅圖像中確定所有圖像的共有區域； 將每一幅圖像中確定出的共有區域合成為 一幅最終圖像。 一種數碼照相裝置，包括快門、運動傳感器、控制模塊、成像模塊和圖像處理模塊；關鍵在于，
所述控制模塊，用于監測到快門啟動后，控制運動傳感器偵測數碼照相裝 置的抖動狀態；當運動傳感器偵測到數碼照相裝置發生抖動時，控制成像模塊 進行至少兩次曝光、每次曝光得到一幅圖像；
所述圖像處理模塊，用于在成像模塊得到的每一幅圖像中，確定所有圖 像的共有區域；將每一幅圖像中確定出的共有區域合成為 一幅最終圖像。
可見，本發明數碼照相裝置及其防抖方法，在快門啟動后，如果偵測到 數碼照相裝置發生抖動，則進行多次曝光，由于每次曝光的時間相對于一次 曝光來說大大縮短，因此每次曝光得到的圖像的模糊程度將在可接受范圍 內，再分別在每幅圖像中確定所有圖像的共有區域，將每幅圖像的共有區域 合成為一幅最終圖像。這樣在不改變數碼照相裝置內部部件安裝方式的基礎 上，防止了抖動所產生的圖像模糊問題，大大降低了成本。
圖1為本發明數碼照相裝置的防抖方法的流程圖2a為位移量的橫向分量示意圖2b為位移量的縱向分量示意圖3為所有圖像中的共有區域的示意圖4為本發明數碼照相裝置的結構示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例對本發明作 進一步的詳細說明。
圖1為本發明數碼照相裝置的防抖方法的流程圖，該流程開始之前，在 快門啟動后，偵測數碼照相裝置的抖動狀態；在偵測到數碼照相裝置發生抖 動時，該流程包括
步驟101:進行至少兩次曝光，每次曝光得到一幅圖像。偵測數碼照相裝置發生抖動的操作，由運動傳感器在控制模塊的控制下 執行，曝光和成像由成像模塊在控制模塊的控制下完成。成像模塊仍然與通
常情況下一樣包括鏡頭、CCD和模/數轉換器，因此鏡頭每次曝光后，鏡頭 將聚焦的光信號投射到CCD表面的感光元件，由CCD將光信號轉換為仿真 電信號，再由模/數轉換器將仿真電信號轉換為數字信號、形成一幅圖像。 這樣將得到對應于每次曝光的多幅圖像。
例如，如果在白天晴朗的情況下， 一張照片正常曝光應該為0.5秒，設 定發生抖動時曝光的次數為5次，則發生抖動后控制模塊控制成像模塊分5 次曝光，每次曝光的時間縮短為0.1秒。假設使用者手的抖動幅度為0.05毫 米，則通過多次曝光相當于得到平均抖動幅度為0.01毫米的5幅圖像。由 于曝光時間很短，這5幅圖像每一幅都曝光不足，但是由于平均抖動幅度降 低，每幅圖像的模糊程度都大大降低。
不同次的曝光之間不存在時間間隔。
步驟102:在每一幅圖像中確定所有圖像的共有區域。 確定共有區域由圖像處理模塊執行，確定時可以采用多種方法，這里僅 舉出一種具體的示例。假設的應用場景包括數碼照相裝置發生抖動后共曝 光2次；步驟101中，還可以在每次曝光時，同時記錄數碼照相裝置的位移 量大小和方向，也就是由控制模塊記錄運動傳感器的位移量大小和方向；每 次曝光所得到的圖像的高度和寬度分別記為height和width。以上應用場景 中所舉出的2次僅為一種簡單舉例。
圖2a和圖2b中均示出了三幅圖像，按照由上到下的順序，分別為未發 生抖動時按照正常曝光方式形成的圖像、本示例中第1次曝光形成的圖像和 本示例中第2次曝光形成的圖像，其中后兩幅圖像中使用虛線表示由于曝光 不足而形成的亮度較暗的效果，圖像中的兩個箭頭表示實際的物體。在本應 用場景下，將與正常曝光形成的圖像相比向右及向下的位移量規定為正方 向，例如圖2a中的X2和圖2b中的Yl,將與正常曝光形成的圖像相比向左及向上的位移量規定為負方向，例如圖2a中的XI和圖2b中的Y2。 圖像處理模塊確定共有區域通過以下步驟進行
1)確定記錄的最大位移量的橫向分量，在本步驟中僅考慮各個位移量 橫向分量的絕對值大小，而不考慮方向，如下所示
Xmax=MAX(Xl, X2，……Xn )，其中Xn表示針對第n幅圖像記錄 的位移量的橫向分量，基于假設的應用場景，本示例中選擇X2作為該最大 值。
確定記錄的最大位移量的縱向分量，在本步驟中僅考慮各個位移量縱向 分量的絕對值大小，而不考慮方向，如下所示
Ymax=MAX(Yl， Y2,……Yn)，其中Yn表示針對第n幅圖像記錄 的位移量的縱向分量，基于假設的應用場景，本示例中選擇Y2作為該最大 值。
2 )針對每幅圖像確定Xmax與該幅圖像的Xn的差值，以及Ymax與該 幅圖像的Yn的差值，計算時需要考慮各個位移量的大小和方向，計算后得 到的點的位置即為該幅圖像共有區域的坐標原點。使用公式表述上述過程 為
RECTn.x=Xmax-Xn ，其中RECTn.x表示第n幅圖像的坐標原點的橫坐
標；
RECTn.y=Ymax-Yn，其中RECTn.y表示第n幅圖像的坐標原點的縱坐標。
基于應用場景，本示例中將得到RECTI.x=X2-( -XI )，RECTI.y=-Y2-Yl; RECT2.x=X2-X2， RECT2.y=-Y2+Y2，計算結果中的正負號表示方向。由 RECTl.x和RECTl.y確定的坐標原點位置如圖2a和圖2b中的A點，由 RECT2.x和RECT2.y確定的坐標原點位置如圖2a和圖2b中的B點。
3)確定每幅圖像中共有區域的寬度，計算時只考慮位移量的大小，如 下所示
RECTn.width=width-Xmax，其中RECTn.width表示第n幅圖像的寬度。
9基于應用場景，本示例中得到RECTI.width= RECT2.width=width-X2。 確定每幅圖像中共有區域的高度，計算時只考慮位移量的大小，如下所
示
RECTn.height=height-Ymax，其中RECTn.height表示第n幅圖像的高度。 基于應用場景，本示例中得到RECTI.height-RECT2.height=width-Y2。 由于圖2a和圖2b中的XI和X2分別以實際物體的左邊緣為基準，Yl 和Y2分別以實際物體的上邊緣為基準，所以將上述第2)步中確定出的共 有區域的坐標原點作為共有區域的左上角端點，再結合第3)步中確定出的 共有區域的寬度和高度，就可以得到一個對稱的矩形共有區域。如圖3所示， 基于假設的應用場景，可以得到2次曝光所成像的圖像中的共有區域。
如果采用另外的方式，當XI和X2分別以實際物體的右邊緣為基準， Yl和Y2分別以實際物體的上邊緣為基準時，上述第2)步中確定出的共有 區域的坐標原點將作為共有區域的右上角端點；當XI和X2分別以實際物 體的左邊緣為基準，Yl和Y2分別以實際物體的下邊緣為基準時，上述第2) 步中確定出的共有區域的坐標原點將作為共有區域的左下角端點；當XI和 X2分別以實際物體的右邊緣為基準，Yl和Y2分別以實際物體的下邊緣為 基準時，上述第2)步中確定出的共有區域的坐標原點將作為共有區域的右 下角端點。
當然，也可以不采用實際物體的邊緣作為基準，而將XI和X2分別以 實際物體左側或右側的任意一個點作為基準，將Yl和Y2分別以實際物體 上側和下側的任意一個點作為基準，確定的方法不變。
步驟103:將所有圖像中的共有區域合成為一幅最終圖像。
由于步驟102中得到的多幅圖像均為曝光不足的圖像，所以本步驟的目 的在于通過合成得到各幅圖像共有區域中的正常顏色值。
本步驟中，基于步驟102中所舉出的算法示例，這里的合成圖像也可以 舉出一個具體示例。假設顏色的三原色紅、綠、藍分別記為r， g, b; Rn表 示第n幅圖像共有區域中某一像素點的r值，Gn表示第n幅圖像共有區域中某一像素點的g值，Bn表示第n幅圖像共有區域中某一像素點的b值； 每幅圖像共有區域中的任意一像素點與其坐標原點的橫向距離記為x,任意 一像素點與其坐標原點的縱向距離記為y;共有區域中任意一像素點的顏色 值記為color (x, y )。
在現有技術中，已有計算上述Rn、 Gn和Bn的值的方法，本步驟的關 鍵是確定出計算所針對的像素點的坐標，然后將計算出的坐標作為參量按照 現有的方法計算即可。根據步驟102中確定出的共有區域的坐標原點 RECTn.x 、 RECTn.y,可以得到Rn 、 Gn和Bn的值分別如下所示
Rn=R(n, x+RECTn.x， y+RECTn.y);
Gn=G(n, x+RECTn.x, y+RECTn.y);
Bn=B (n, x+RECTn.x， y+RECTn.y)。
在得到每一幅圖像共有區域中所有像素點的紅、綠、藍三原色之后，先 將所有圖像共有區域中位置相同的各個像素點的三原色值分別疊加作為參 量，再按照如下函數式計算得到最終的合成圖像中各個點的顏色值，上述函 數式的具體算法為現有技術中已有的算法，這里不再贅述。
Color( x， y )=RGB( ( R1+R2+... ...Rn )， ( G1+G2+……Gn )， ( B1+B2+……
Bn))。
可見，本發明數碼照相裝置的防抖方法，在快門啟動后，如果偵測到數 碼照相裝置發生抖動，則進行多次曝光，由于每次曝光的時間相對于一次曝 光來說大大縮短，因此每次曝光得到的圖像的模糊程度將在可接受范圍內， 再分別在每幅圖像中確定所有圖像的共有區域，將每幅圖像的共有區域合成 為一幅最終圖像。這樣在不改變數碼照相裝置內部部件安裝方式的基礎上， 防止了抖動所產生的圖像模糊問題，大大降低了成本。
在 一 種較佳的實施方式中，可以預先設定最大偵測時間和數碼照相裝置 抖動時允許的最小位移量大小。當偵測到數碼照相裝置的位移量大小小于等 于所述最小位移量時，可以認為按照普通成像方式得到的圖像模糊程度在可 接受的范圍內，即這種情況下可以按照普通成像方式成像，最小位移量可以通過實驗并結合經驗值確定出來。當超過所述最大偵測時間后，如果還沒有 偵測到數碼照相裝置的位移量大小小于等于上述最小位移量，則可以使用本 發明提供的成像方式成像，偵測時間可以根據實際需要任意設定。在這種情
況下，步驟101之前進一步包括如下步驟
步驟101a:偵測數碼照相裝置的位移量大小。
步驟101b:判斷在最大偵測時間內是否偵測到數碼照相裝置的位移量 大小小于等于最小位移量，如果是則執行步驟101b,否則執行步驟101。
步驟101c:進行一次曝光，得到一幅最終圖像并結束流程。
在本發明的方法流程中加入了上述101a和101b之后，不用針對任何抖 動都采用多次曝光的方式成像，即在抖動幅度在可接收的范圍內時，仍然可 以采用普通的成像方式成像。
基于本發明數碼照相裝置的防抖方法，本發明的數碼照相裝置的結構如 圖4所示，包括快門、運動傳感器、控制模塊、成像模塊和圖像處理模塊。
上述控制模塊，用于監測到快門啟動后，控制運動傳感器偵測數碼照相 裝置的抖動狀態；當運動傳感器偵測到數碼照相裝置發生抖動時，控制成像 模塊進行至少兩次曝光、每次曝光得到一幅圖像。
上述圖像處理模塊，用于在成像模塊得到的每一幅圖像中，確定所有圖
像的共有區域；將每一幅圖像中確定出的共有區域合成為一幅最終圖像。 如果需要實現不用針對任何抖動都采用多次曝光的方式成像，即在抖動
幅度在可接收的范圍內時，仍然可以采用普通的成像方式成像，則上述控制 模塊中包括
監測單元，用于監測到快門啟動后，控制運動傳感器偵測數碼照相裝置的 抖動狀態。
控制執行單元，當運動傳感器偵測到數碼照相裝置發生抖動時，如果運 動傳感器偵測到數碼照相裝置的位移量大小小于等于預設的最小位移量，控 制所述成像模塊進行一次曝光并得到最終圖像；如果運動傳感器在預設的最 大偵測時間內都偵測到數碼照相裝置的位移量大小大于預設的最小位移量，控制成像模塊進行至少兩次曝光并每次曝光得到一幅圖像。
進一步，控制執行單元中還可以包括
執行子單元，用于當運動傳感器偵測到數碼照相裝置發生抖動時，如果運 動傳感器偵測到數碼照相裝置的位移量大小小于預設的最小位移量，控制所述 成像模塊進行一次曝光并得到最終圖像；如果運動傳感器在預設的最大偵測時 間內都偵測到數碼照相裝置的位移量大小大于預設的最小位移量，控制成像模 塊進行至少兩次曝光并每次曝光得到一幅圖像。
記錄子單元，用于在所述執行子單元控制成像模塊進行至少兩次曝光 時，記錄每次曝光時運動傳感器偵測到的數碼照相裝置的位移量大小和方 向。
上述執行子單元在確定共有區域、及合成最終圖像時，均可以采用本發 明提供的方法進行，這里不再贅述。
綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的 保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改 進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
1權利要求
1、一種數碼照相裝置的防抖方法，在快門啟動后，偵測數碼照相裝置的抖動狀態；其特征在于，在偵測到數碼照相裝置發生抖動時，該方法還包括進行至少兩次曝光，每次曝光后得到一幅圖像；在得到的每一幅圖像中確定所有圖像的共有區域；將每一幅圖像中確定出的共有區域合成為一幅最終圖像。
2、 如權利要求l所述的方法，其特征在于，預先設置最大偵測時間和數碼 照相裝置抖動時允許的最小位移量大小；所述進行至少兩次曝光之前進一步包 括當偵測到數碼照相裝置的位移量大小小于等于所述最小位移量時，進行一 次曝光，得到一幅最終圖像并結束流程；當在所述最大偵測時間內都偵測到數 碼照相裝置的位移量大小大于所述最小位移量時，繼續執行進行至少兩次曝光 的步驟。
3、 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述進行至少兩次曝光時， 進一步記錄每次曝光時數碼照相裝置的位移量的大小和方向。
4、 如權利要求3所述的方法，其特征在于，在每一幅圖像中確定所有圖像 的共有區域為確定記錄的最大位移量的橫向分量和縱向分量；針對每一幅圖像，使用所述最大位移量的橫向分量和縱向分量，分別減去 該幅圖像的位移量的橫向分量和縱向分量，計算該幅圖像中共有區域的坐標原 點的^f黃坐標和縱坐標，確定坐標原點的位置；針對每一幅圖像，使用該幅圖像的寬度和高度，分別減去所述最大位移量 的橫向分量大小和縱向分量大小，計算該幅圖像共有區域的寬度和高度；在每一幅圖像中，以所述坐標原點的位置為一個端點、寬度和高度與所述計算出的寬度和高度相等的矩形區域，為所有圖像的共有區域。
5、 如權利要求4所述的方法，其特征在于，將每一幅圖像中確定出的共有區域合成為一幅最終圖像為在每一幅圖像中，確定共有區域中的每一個像素點在以所述共有區域的坐 標原點位置為基準的坐標系中的橫坐標和縱坐標；將確定出的橫坐標和縱坐標 作為參量，分別計算該幅圖像共有區域中每一個像素點的三原色值；疊加每一幅圖像共有區域中的相同像素點的三原色值，將疊加結果作為參量，計算該像素點最終的顏色值。
6、 一種數碼照相裝置，包括快門、運動傳感器、控制模塊、成像模塊和 圖像處理模塊；其特征在于，所述控制模塊，用于監測到快門啟動后，控制運動傳感器偵測數碼照相裝 置的抖動狀態；當運動傳感器偵測到數碼照相裝置發生抖動時，控制成像模塊 進行至少兩次曝光、每次曝光得到一幅圖像；所述圖像處理模塊，用于在成像模塊得到的每一幅圖像中，確定所有圖像 的共有區域；將每一幅圖像中確定出的共有區域合成為一幅最終圖像。
7、 如權利要求6所述的數碼照相裝置，其特征在于，所述控制模塊包括 監測單元，用于監測到快門啟動后，控制運動傳感器偵測數碼照相裝置的抖動狀態；控制執行單元，當運動傳感器偵測到數碼照相裝置發生抖動時，如果運動 傳感器偵測到數碼照相裝置的位移量大小小于等于預設的最小位移量，控制所 述成像模塊進行一次曝光并得到最終圖像；如果運動傳感器在預設的最大偵測 時間內都偵測到數碼照相裝置的位移量大小大于預設的最小位移量，控制成像 模塊進行至少兩次曝光并每次曝光得到 一幅圖像。
8、 如權利要求7所述的數碼照相裝置，其特征在于，所述控制執行單元包括執行子單元，用于當運動傳感器偵測到數碼照相裝置發生抖動時，如果運 動傳感器偵測到數碼照相裝置的位移量大小小于預設的最小位移量，控制所述 成像模塊進行一次曝光并得到最終圖像；如果運動傳感器在預設的最大偵測時間內都偵測到數碼照相裝置的位移量大小大于預設的最小位移量，控制成像模塊進行至少兩次曝光并每次曝光得到 一幅圖像；記錄子單元，用于在所述執行子單元控制成像模塊進行至少兩次曝光時， 記錄每次曝光時運動傳感器偵測到的數碼照相裝置的位移量大小和方向。
全文摘要
本發明公開了一種數碼照相裝置的防抖方法，在快門啟動后，偵測數碼照相裝置的抖動狀態；關鍵在于，在偵測到數碼照相裝置發生抖動時，該方法還包括進行至少兩次曝光，每次曝光后得到一幅圖像；在得到的每一幅圖像中確定所有圖像的共有區域；將每一幅圖像中確定出的共有區域合成為一幅最終圖像。本發明還公開了一種數碼照相裝置。應用本發明，可以基于低成本防止抖動所產生的圖像模糊問題。
文檔編號H04N5/232GK101656829SQ20081004195
公開日2010年2月24日 申請日期2008年8月21日 優先權日2008年8月21日
發明者周葉林, 晨 王, 蔡世光 申請人:英華達(上海)電子有限公司