專利名稱：拍攝裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于拍攝的拍攝裝置和方法，更具體而言，涉及校正在拍攝低亮度場(chǎng)景時(shí)由抖動(dòng)(shaking)引起的不利影響的拍攝裝置和方法。
背景技術(shù)：
存在用于校正由拍攝裝置(例如照相機(jī))的抖動(dòng)引起的拍攝圖像中的誤差的傳統(tǒng)技術(shù)。例如，存在光學(xué)抖動(dòng)校正方法，其通過沿與抖動(dòng)方向相反的方向相對(duì)于拍攝表面偏移拍攝裝置的透鏡位置，來校正由抖動(dòng)引起的圖像中的誤差。
另外，在日本專利申請(qǐng)No.2005-086488公開的傳統(tǒng)抖動(dòng)校正技術(shù)中，在利用高速快門拍攝多幅圖像之后，基于物體的特定點(diǎn)組合每幅圖像以校正圖像。
在進(jìn)行卷簾式(rolling)讀出的拍攝設(shè)備(例如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS))中，每條垂直線中的曝光定時(shí)是不同的。因此，為了均勻地對(duì)拍攝設(shè)備的上部和下部曝光，整條垂直線必須被同時(shí)曝光。為此，可以使用低速快門，或者在整條線上的電荷被全部復(fù)位并且取得了閃光圖片之后關(guān)閉機(jī)械快門。然而，當(dāng)聚焦到遠(yuǎn)距離物體時(shí)，選擇低速快門可能不是優(yōu)選的，因?yàn)榭赡芎苋菀装l(fā)生例如由于手的晃動(dòng)而引起的抖動(dòng)。另外，焦平面中的失真可能在圖像中引入進(jìn)一步的誤差。
整條線被復(fù)位并且機(jī)械快門被一起使用的方法適合于拍攝前景中的物體(例如臉部)。然而，當(dāng)以具有抖動(dòng)校正功能的慢同步拍攝模式對(duì)背景進(jìn)行拍攝時(shí)，總曝光時(shí)間較長(zhǎng)，并且裝置在拍攝期間發(fā)出的聲音可能讓攝影師聽起來很不舒服。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種拍攝裝置和方法，這種拍攝裝置和方法提供了尤其適合于拍攝低亮度場(chǎng)景的抖動(dòng)校正功能。
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種可以組合通過時(shí)分(time division)曝光拍攝的多幅圖像的拍攝裝置。該裝置例如可以包括具有整體復(fù)位模式和順序曝光模式的拍攝設(shè)備，在整體復(fù)位模式中，在閃光爆發(fā)之后全體像素立即被同時(shí)曝光，在順序曝光模式中，根據(jù)閃光未爆發(fā)的狀態(tài)，曝光定時(shí)是不同的。該裝置還可以包括組合由拍攝設(shè)備拍攝的圖像的圖像組合單元，從而使拍攝設(shè)備在順序拍攝操作中執(zhí)行整體復(fù)位模式和順序曝光模式相結(jié)合的拍攝。
拍攝設(shè)備可以在順序拍攝操作中通過順序曝光模式的多次曝光拍攝多幅圖像，并且圖像組合單元可以通過消除包括在多幅圖像中的物體的錯(cuò)位來組合這多幅圖像。另外，每當(dāng)拍攝設(shè)備對(duì)圖像拍攝時(shí)，圖像組合單元都可以通過組合拍攝設(shè)備拍攝的圖像來生成組合圖像。拍攝裝置還可以包括檢測(cè)組合圖像的曝光量的曝光量檢測(cè)單元，并且當(dāng)組合圖像的曝光量達(dá)到預(yù)定亮度水平時(shí)，拍攝設(shè)備可以停止順序曝光模式的拍攝。
另外，拍攝設(shè)備可以重復(fù)順序曝光模式的拍攝，直到攝影師停止拍攝為止，并且由于曝光量可以手工調(diào)節(jié)，因此攝影師可以控制適度的曝光量。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種通過時(shí)分曝光拍攝的多幅圖像可以被組合的拍攝方法。該方法包括以下步驟執(zhí)行使用整體復(fù)位模式和順序曝光模式的復(fù)合模式拍攝過程，在整體復(fù)位模式中，在閃光爆發(fā)之后全體像素立即被同時(shí)曝光，在順序曝光模式中，根據(jù)閃光未爆發(fā)的狀態(tài)，曝光定時(shí)是不同的。該方法還可以包括執(zhí)行圖像組合過程的步驟，在該過程中在復(fù)合模式拍攝過程中拍攝的圖像被組合，在復(fù)合模式拍攝過程中，在順序拍攝操作中整體復(fù)位模式和順序曝光模式相結(jié)合地進(jìn)行拍攝。
在復(fù)合模式拍攝過程中，在順序拍攝操作中可以通過順序曝光模式的多次曝光拍攝多幅圖像，并且在圖像組合過程中，可以通過消除包括在多幅圖像中的物體的錯(cuò)位來組合這多幅圖像。此外，在圖像組合過程中，每當(dāng)拍攝設(shè)備拍攝圖像時(shí)，都可以通過組合被拍攝的圖像來生成組合圖像。
拍攝方法還可以包括檢測(cè)組合圖像的曝光量的曝光量檢測(cè)過程，并且在復(fù)合模式拍攝過程中，當(dāng)組合圖像的曝光量達(dá)到預(yù)定亮度水平時(shí)，可以停止順序曝光模式的拍攝。在復(fù)合模式拍攝過程中，可以重復(fù)順序曝光模式的拍攝，直到攝影師停止拍攝為止，并且由于曝光量可以手工控制，因此攝影師可以控制適度的曝光量。
另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，拍攝裝置可以包括拍攝設(shè)備和順序曝光拍攝單元，在拍攝設(shè)備中，接收光的每個(gè)像素的電荷根據(jù)光強(qiáng)被累積，順序曝光拍攝單元通過時(shí)分曝光以卷簾式快門模式拍攝多幅圖像，在該模式中，在沿拍攝設(shè)備的每條線的方向開始曝光并且經(jīng)過預(yù)定的曝光時(shí)間之后，沿從曝光開始處的位置的方向讀出電荷。拍攝裝置還可以包括整體復(fù)位單元、機(jī)械快門和閃光控制單元，整體復(fù)位單元完全消除累積在拍攝設(shè)備的每個(gè)像素中的所有電荷，機(jī)械快門通過打開和關(guān)閉遮蔽入射光進(jìn)入拍攝設(shè)備的遮蔽片來控制遮蔽狀態(tài)和曝光狀態(tài)，閃光控制單元在打開機(jī)械快門的同時(shí)點(diǎn)亮閃光。拍攝裝置還可以包括以全局快門模式拍攝圖像的整體曝光拍攝單元，在該模式中，在經(jīng)過預(yù)定曝光時(shí)間后曝光結(jié)束的同時(shí)通過打開機(jī)械快門讀出拍攝設(shè)備中的每個(gè)像素中的累積電荷，從而使拍攝設(shè)備的所有像素可以在累積在拍攝設(shè)備中的電荷被整體復(fù)位單元消除之后立即被同時(shí)曝光。拍攝裝置還可以包括第一特征點(diǎn)提取單元、第二特征點(diǎn)提取單元和圖像組合單元，第一特征點(diǎn)提取單元基于整體曝光圖像的邊緣信息提取出第一特征點(diǎn)，第二特征點(diǎn)提取單元基于順序曝光圖像的邊緣信息提取出第二特征點(diǎn)，圖像組合單元通過組合整體曝光圖像和順序曝光圖像來生成組合圖像，從而使第一特征點(diǎn)提取單元的位置和第二特征點(diǎn)提取單元的位置對(duì)準(zhǔn)。
在這種布置中，卷簾式快門模式是順序曝光模式的實(shí)際例子，全局快門模式是整體曝光模式的實(shí)際例子。另外，通過結(jié)合使用卷簾式快門模式可以減少功耗。結(jié)果，可以減少電池消耗，盡管通過時(shí)分曝光增大了拍攝閃光爆發(fā)次數(shù)。
拍攝裝置還可以包括檢測(cè)組合圖像的主物體的亮度的主物體亮度檢測(cè)單元，以及通過將檢測(cè)到的主物體的亮度與預(yù)定的適當(dāng)亮度相比較來確定組合圖像中的主物體的亮度的適度性的最優(yōu)亮度確定單元。拍攝裝置還可以包括拍攝控制單元，拍攝控制單元控制順序曝光拍攝單元以在確定主物體的亮度不適當(dāng)時(shí)拍攝又一順序曝光圖像，并控制圖像組合單元通過將組合圖像和又一幅被拍攝的順序曝光圖像相組合來組合另一圖像。
拍攝裝置還可以包括檢測(cè)組合圖像的背景亮度的背景亮度檢測(cè)單元，以及通過將檢測(cè)到的背景亮度與預(yù)定的適當(dāng)背景亮度相比較來確定組合圖像中的背景亮度的適度性的最優(yōu)背景亮度確定單元。拍攝裝置還可以包括拍攝控制單元，拍攝控制單元控制順序曝光拍攝單元在確定主物體的亮度不適當(dāng)并且背景亮度不適當(dāng)時(shí)拍攝又一順序曝光圖像，并控制圖像組合單元通過將組合圖像與又一被拍攝的順序曝光圖像相組合來組合另一圖像。
在這種布置中，拍攝控制單元可以控制順序曝光拍攝單元在快門按鈕被按下多于預(yù)定次數(shù)時(shí)繼續(xù)對(duì)曝光圖像拍攝，例如直到快門按鈕被釋放為止。又例如，如果快門按鈕被按下兩次，則拍攝控制單元可以被配置為停止順序曝光。另外，拍攝控制單元可以包括顯示單元，每當(dāng)拍攝順序曝光圖像并生成組合圖像時(shí)，都在顯示單元中顯示組合圖像的曝光水平。


本發(fā)明的以上和其他的特征和優(yōu)點(diǎn)將通過結(jié)合附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例而變得更加清楚，在附圖中圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的拍攝裝置的示例性配置的框圖；圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1中所示的拍攝裝置的CPU的功能的例子的框圖；圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1中所示的拍攝裝置的圖像信號(hào)處理單元的示例性配置的框圖；圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的卷簾式快門的曝光定時(shí)的例子的概念圖；圖5圖示了卷簾式快門的曝光定時(shí)的另一例子的概念圖；圖6圖示了整體復(fù)位模式中的曝光定時(shí)的例子的概念圖；圖7圖示了整體復(fù)位模式中的連續(xù)曝光定時(shí)的另一例子的概念圖；圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拍攝裝置的曝光定時(shí)的例子的概念圖；圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拍攝裝置的修改后的曝光定時(shí)的例子的概念圖；圖10圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拍攝裝置的曝光時(shí)間和曝光量的例子的示意圖；圖11圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拍攝方法的例子的流程圖；以及圖12圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的長(zhǎng)時(shí)間(bulb)拍攝模式中拍攝裝置的拍攝方法的例子的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將更完整地參考附圖描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的典型實(shí)施例。在下面的詳細(xì)描述和附圖中，相近的標(biāo)號(hào)被用于具有基本相同的配置和功能的元件。
圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拍攝裝置的配置的框圖。如圖所示，在該例中，諸如照相機(jī)或攝像機(jī)之類的拍攝裝置100包括光學(xué)系統(tǒng)102、驅(qū)動(dòng)器104、106和108、定時(shí)控制單元110、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)112、相關(guān)雙采樣(CDS)放大器114、模擬到數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器116以及圖像輸入控制單元118。在該例中，拍攝裝置100還包括中央處理單元(CPU)120、操作單元122、圖像信號(hào)處理單元124、視頻隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(VRAM)126、壓縮處理單元128、存儲(chǔ)器130、顯示單元132、液晶顯示(LCD)驅(qū)動(dòng)器134、記錄介質(zhì)控制單元136、記錄介質(zhì)138、電容器140和閃光控制單元142。
光學(xué)系統(tǒng)102通過光學(xué)系統(tǒng)的透鏡將物體的圖像投射到CMOS112上。驅(qū)動(dòng)器104驅(qū)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)102的縮放(zooming)工具，驅(qū)動(dòng)器106驅(qū)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)102的光圈(iris)工具，驅(qū)動(dòng)器108驅(qū)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)102的聚焦工具。定時(shí)控制單元110控制構(gòu)成CMOS 112的每個(gè)像素的曝光時(shí)間或電荷讀出。
在該例中，CMOS 112由光電換能器形成，并且根據(jù)每個(gè)光電換能器接收到的光生成電信號(hào)。CDS放大器114去除包括在從CMOS112接收的電信號(hào)中的低頻噪聲，并將電信號(hào)放大到預(yù)定電平。A/D轉(zhuǎn)換器116將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。圖像輸入控制單元118通過接收來自CPU 120的命令來控制CMOS 112、CDS放大器114和A/D轉(zhuǎn)換器116的操作。
操作單元122包括電源開關(guān)、模式改變裝置和快門按鈕，并且使得用戶能夠設(shè)置快門速度或國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)靈敏度。在該例中，VRAM 126是具有多個(gè)通道以便可以同時(shí)執(zhí)行顯示圖像的輸入和顯示單元132的顯示的圖像顯示存儲(chǔ)器。壓縮處理單元128將輸入圖像數(shù)據(jù)壓縮為聯(lián)合圖像專家組(JPEG)壓縮類型或Lempel-Ziv-Welch(LZW)壓縮類型。
存儲(chǔ)器130可以是諸如同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(SDRAM)之類的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，并且存儲(chǔ)利用時(shí)間分割拍攝技術(shù)拍攝的高速快門圖像。另外，由圖像信號(hào)處理單元124組合的組合圖像以及CPU 120的操作程序也可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器130中。
顯示單元132包括諸如LCD之類的顯示元件，在其上可以顯示從VRAM 126中讀出的圖像。LCD驅(qū)動(dòng)器134驅(qū)動(dòng)顯示單元132，并控制顯示單元132的輸出。
記錄介質(zhì)控制單元136控制圖像數(shù)據(jù)到記錄介質(zhì)138的輸入，或者圖像數(shù)據(jù)的讀取或記錄在記錄介質(zhì)138中的設(shè)置信息。記錄介質(zhì)138可以是光學(xué)記錄介質(zhì)、光磁盤、磁盤、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器介質(zhì)或任何其他合適的介質(zhì)，并且可以記錄被拍攝的圖像數(shù)據(jù)。另外，記錄介質(zhì)138可以被配置為附接到相應(yīng)的拍攝裝置100以及與拍攝裝置100分離。
電容器140臨時(shí)存儲(chǔ)電流以確保爆發(fā)閃光所需的功率。閃光控制單元142控制閃光的爆發(fā)。具體而言，閃光控制單元142控制閃光操作以及整體地復(fù)位拍攝設(shè)備，還控制拍攝裝置100的機(jī)械快門的開-關(guān)操作。
圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例圖1中所示的拍攝裝置100的CPU120的功能的配置例的框圖。參考圖2，CPU 120包括順序曝光拍攝單元200、整體復(fù)位單元202、整體曝光拍攝單元204、拍攝控制單元206、最優(yōu)亮度確定單元208和最優(yōu)背景亮度確定單元210。即，CPU 120可以執(zhí)行以上功能，或者CPU 120的每個(gè)單元可以被配置為獨(dú)立的硬件模塊。
順序曝光拍攝單元200以卷簾式快門(rolling shutter)模式進(jìn)行拍攝，在該模式中，沿拍攝設(shè)備的每條線的方向進(jìn)行曝光。在進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的曝光之后，沿一個(gè)方向從曝光開始點(diǎn)處讀出累積的電荷。整體復(fù)位單元202清除在拍攝設(shè)備的每個(gè)像素上累積的所有電荷。
整體曝光拍攝單元204以全局快門(global shutter)模式進(jìn)行拍攝，從而在累積在拍攝設(shè)備中的電荷被整體復(fù)位單元202清除之后，拍攝設(shè)備的機(jī)械快門立即打開以使得拍攝設(shè)備的全部像素可以被同時(shí)曝光。在預(yù)定的曝光時(shí)間之后，在預(yù)定曝光時(shí)間結(jié)束的同時(shí)讀出拍攝設(shè)備的每個(gè)像素中的累積電荷。
拍攝控制單元206控制順序曝光拍攝單元200、整體曝光拍攝單元204和將在下面描述的圖像組合單元306(參考圖3)，并控制拍攝順序曝光圖像或整體曝光圖像的定時(shí)。另外，拍攝控制單元206根據(jù)包括在組合圖像中的主物體的亮度或背景亮度確定是否要繼續(xù)順序曝光拍攝。
最優(yōu)亮度確定單元208通過將在拍攝圖像中檢測(cè)到的主物體的亮度與主物體的預(yù)定亮度相比較，來確定主物體的亮度是否適當(dāng)。最優(yōu)背景亮度確定單元210通過將背景亮度與背景的預(yù)定亮度相比較，來確定在拍攝圖像中檢測(cè)到的背景亮度是否適當(dāng)。
圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例圖1中所示的拍攝裝置的圖像信號(hào)處理單元124的配置例的框圖。圖像信號(hào)處理單元124包括第一特征點(diǎn)提取單元302、第二特征點(diǎn)提取單元304、圖像組合單元306、主物體亮度檢測(cè)單元308和背景亮度檢測(cè)單元310。另外，圖像信號(hào)處理單元124計(jì)算由自動(dòng)曝光(AE)設(shè)置的曝光量的估計(jì)值，并計(jì)算由自動(dòng)聚焦(AF)設(shè)置的焦距的估計(jì)值。
第一特征點(diǎn)提取單元302基于整體曝光圖像的邊緣信息提取第一特征點(diǎn)，第二特征點(diǎn)提取單元304基于順序曝光圖像的邊緣信息提取第二特征點(diǎn)。如果檢測(cè)到每幅圖像的每個(gè)像素的亮度值，則諸如對(duì)應(yīng)亮度差之類的信息就可以用于識(shí)別圖像的邊緣，因?yàn)檫吘壊糠质窍噜徬袼刂g的對(duì)應(yīng)亮度差最大的位置。
圖像組合單元306通過組合整體曝光圖像和順序曝光圖像來生成組合圖像。主物體亮度檢測(cè)單元308檢測(cè)包括在組合圖像中的主物體的亮度。背景亮度檢測(cè)單元310檢測(cè)組合圖像的背景亮度。
主物體亮度檢測(cè)單元308或背景亮度檢測(cè)單元310可以用作檢測(cè)組合圖像的曝光量的曝光量檢測(cè)單元的一部分。當(dāng)然，曝光量檢測(cè)單元可以計(jì)算一基準(zhǔn)亮度，以確定例如相對(duì)于主物體的亮度和背景亮度兩者過高或過低的總曝光量，并且可以計(jì)算平均值或中值。
上面已經(jīng)描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拍攝裝置。下面描述例如使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拍攝裝置的拍攝方法。
圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的卷簾式快門的曝光定時(shí)的例子例的概念圖。在圖4中，VD指示垂直發(fā)射時(shí)間。垂直軸對(duì)應(yīng)于拍攝設(shè)備的垂直線位置，水平軸指示時(shí)間流逝。曝光操作信息由具有頂角TS、TE、LS和LE的平行四邊形表示，下面將參考附圖具體描述。
傳統(tǒng)上，卷簾式快門從垂直線的上端TOP開始TS曝光到垂直線的下端LAST，并且當(dāng)曝光完成時(shí)，執(zhí)行從垂直線的上端TOP到下端LAST的另一曝光。另外，在從曝光開始經(jīng)過預(yù)定時(shí)間之后，累積在拍攝設(shè)備的每個(gè)像素中的電荷被從TE讀出到LE。此時(shí)，每條線的曝光開始時(shí)刻和讀出開始時(shí)刻之間的時(shí)間差被認(rèn)為是曝光時(shí)間。
圖4圖示了在曝光期間何時(shí)爆發(fā)閃光。閃光爆發(fā)時(shí)間用垂直雙線示出。在如圖4所示具有短曝光時(shí)間的卷簾式快門的情形中，即使當(dāng)閃光爆發(fā)時(shí)，閃光爆發(fā)時(shí)間也并不包括在TOP線的曝光時(shí)間中。因此，圖像數(shù)據(jù)讀出并不包括閃光。因此，為了使整條線接收閃光，設(shè)置更長(zhǎng)的曝光時(shí)間。
圖5中圖示了卷簾式快門的曝光定時(shí)的例子，該卷簾式快門已經(jīng)延長(zhǎng)了曝光時(shí)間，以使得拍攝像素的整條線都可以接收到閃光。如圖所示，整條線都可以接收閃光的曝光定時(shí)可以通過適當(dāng)?shù)乜刂崎W光的爆發(fā)定時(shí)以確保足夠長(zhǎng)的曝光時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。然而，這種具有足夠長(zhǎng)的曝光時(shí)間的低速快門可能很容易受到抖動(dòng)的影響。
因此，在慢同步拍攝中，結(jié)合使用了整體復(fù)位模式和機(jī)械快門的全局快門模式(如圖6所示)可能是優(yōu)選的。全局快門模式是這樣一種模式，其中在一條線的從上端行(TOP)到下端行(LAST)的電荷被完全復(fù)位之后曝光開始。由于讀出是在曝光后從上端行(TOP)沿圖像的垂直方向開始的，因此存在曝光時(shí)間差。然而，整條線的相同曝光時(shí)間可以通過使用機(jī)械快門遮蔽入射光來實(shí)現(xiàn)。以這種方式，利用整體復(fù)位模式和機(jī)械快門，快門速度可以維持在某一范圍內(nèi)的高速，該范圍使得曝光時(shí)間不小于閃光爆發(fā)時(shí)間。因此，整條線可以同時(shí)曝光。
一般而言，當(dāng)焦距是用于35mm膠片照相機(jī)時(shí)，可能引起抖動(dòng)的快門速度比焦距(例如，單位mm)的倒數(shù)的時(shí)間長(zhǎng)。例如，如果焦距是200mm，則可能導(dǎo)致圖像很容易受到抖動(dòng)影響的快門速度比1/200秒長(zhǎng)。另外，當(dāng)使用縮放功能時(shí)，由于很容易發(fā)生抖動(dòng)，因此使用了高速快門。從而，在減小抖動(dòng)對(duì)圖像的影響方面，整體復(fù)位模式可能比卷簾式快門模式更有效。然而，由于機(jī)械快門的移動(dòng)，整體復(fù)位模式可能產(chǎn)生操作聲音。另外，在整體復(fù)位模式中，直到快門完全從關(guān)閉狀態(tài)打開，才會(huì)對(duì)下一圖像進(jìn)行曝光。因此，如圖7所示，對(duì)于連續(xù)拍攝模式中的每次拍攝存在時(shí)間滯后。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拍攝裝置在利用閃光拍攝主物體時(shí)使用整體復(fù)位模式，而在不用閃光拍攝背景時(shí)使用卷簾式快門模式。
下面將參考圖8描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拍攝裝置的曝光定時(shí)，圖8圖示了拍攝裝置的曝光定時(shí)的例子的概念圖。
在利用整體復(fù)位模式進(jìn)行拍攝后，利用卷簾式快門進(jìn)行拍攝，即，多幅圖像被拍攝。另外，在機(jī)械快門打開后立即爆發(fā)閃光。當(dāng)經(jīng)過預(yù)定的曝光時(shí)間后，機(jī)械快門關(guān)閉，并且從拍攝設(shè)備的線的上端TOP順序讀出線中的累積電荷。由于機(jī)械快門的打開和關(guān)閉是在笫一次拍攝中完成的，因此攝影師并不會(huì)由于機(jī)械快門的操作聲音而被打斷。另外，當(dāng)使用卷簾式快門拍攝時(shí)，不需要使用機(jī)械快門。因此，在連續(xù)拍攝模式中不會(huì)發(fā)生由于機(jī)械快門的打開和關(guān)閉而引起的時(shí)間滯后。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于爆發(fā)閃光的定時(shí)在整體復(fù)位模式中發(fā)生一次。這可以防止或減小當(dāng)在卷簾式快門模式中拍攝時(shí)閃光會(huì)導(dǎo)致曝光污染(stain)的可能性。此外，如圖9所示，在結(jié)束時(shí)可以進(jìn)行使用整體復(fù)位模式的拍攝。
卷簾式快門的速度大于能夠獲得適度曝光的速度，并且可以被設(shè)置為使得從以相應(yīng)高快門速度拍攝的預(yù)定圖像中組合得到的圖像的亮度等于適度曝光的圖像的亮度。在某些情況下，以高快門速度拍攝的圖像是以時(shí)分圖像的方式顯示的。通過時(shí)分曝光模式進(jìn)行的拍攝可以表示使用高速快門的拍攝。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拍攝裝置首先以整體復(fù)位模式對(duì)前景圖像進(jìn)行拍攝，然后以連續(xù)拍攝模式利用卷簾式快門對(duì)背景圖像進(jìn)行拍攝。此后，基于每幅拍攝圖像的邊緣信息在每幅拍攝圖像中提取出特征點(diǎn)。
另外，由利用整體復(fù)位模式的拍攝圖像和利用卷簾式快門拍攝的多幅圖像產(chǎn)生組合圖像，從而對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的位置相互對(duì)準(zhǔn)。這里，卷簾式快門模式的連續(xù)爆發(fā)的次數(shù)可以例如基于組合圖像的亮度值確定。連續(xù)爆發(fā)的次數(shù)可以被預(yù)設(shè)為預(yù)定爆發(fā)，或者可以由攝影師適當(dāng)?shù)乜刂啤?br> 每當(dāng)拍攝圖像時(shí)，都提取出每幅圖像的特征點(diǎn)。通過對(duì)準(zhǔn)特征點(diǎn)的位置，使用卷簾式快門模式拍攝的圖像被組合起來。因此，無論何時(shí)使用卷簾式快門模式拍攝圖像，自從生成組合圖像起，該組合圖像的亮度值就被順序監(jiān)視。
每當(dāng)檢測(cè)到對(duì)應(yīng)的亮度值時(shí)被監(jiān)視的亮度值都與預(yù)定的適當(dāng)亮度值進(jìn)行比較，以確定是否要繼續(xù)連續(xù)拍攝。組合圖像的亮度例如可以是主物體的亮度值或包括背景部分的整個(gè)圖像區(qū)域的亮度值。亮度值可以是整個(gè)物體的峰值或平均值。下文中，通過組合每一拍攝過程中的圖像得到的組合圖像可以被稱為實(shí)時(shí)取景(live view)圖像。
下面將描述亮度值監(jiān)視功能。
如果主物體(例如人)遠(yuǎn)離背景，則閃光不能到達(dá)背景。在這種情況下，即使通過監(jiān)視背景圖像的亮度值確定了拍攝爆發(fā)，也可以使用組合圖像的曝光量。然而，如果主物體靠近背景，則閃光到達(dá)背景。在這種情況下，當(dāng)以整體復(fù)位模式拍攝的主物體的圖像與背景圖像相組合時(shí)，主物體的圖像可能具有過度曝光的亮度水平。
另外，當(dāng)在亮度連續(xù)改變的情形中進(jìn)行拍攝時(shí)，被監(jiān)視的亮度值并不代表物體的真實(shí)亮度。另外，當(dāng)正常光照射在主物體和背景兩者上，并且主物體和背景之間的亮度差較小時(shí)，在對(duì)背景曝光的同時(shí)，除了正常光之外背景的某些曝光也添加到主物體上。結(jié)果，組合圖像中主物體的亮度水平可能極大地增大。因此，希望根據(jù)情形控制曝光水平。
下面將參考圖10描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拍攝裝置的亮度值監(jiān)視功能。圖10是圖示在利用整體模式進(jìn)行第一次拍攝之后通過監(jiān)視使用卷簾式快門模式的曝光量進(jìn)行連續(xù)拍攝的方法的示意圖。
在方程1中，B是以實(shí)時(shí)取景圖像的亮度計(jì)算出的背景部分的曝光水平。另外，T(k)是在拍攝背景時(shí)不產(chǎn)生抖動(dòng)的快門速度，其中k＝0，1，…N-1(N是自然數(shù))。N是爆發(fā)次數(shù)，并且爆發(fā)次數(shù)N被確定為使得在N次曝光后可以獲得適當(dāng)水平的曝光量。A(固定值)是光圈值，EF是在以整體復(fù)位模式進(jìn)行拍攝時(shí)的曝光量。
B=Σk=0N-1{T(k)×A}+EF···]]>在監(jiān)視組合圖像的亮度水平的同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)曝光(AE)計(jì)算以預(yù)測(cè)未來亮度水平。另外，在執(zhí)行AE計(jì)算時(shí)，每當(dāng)由各幅拍攝圖像組合出一幅圖像時(shí)確認(rèn)亮度水平，并且依賴于主物體和背景中的每一個(gè)是否被過度曝光來確認(rèn)主物體和背景部分。此外，AE計(jì)算是在曝光線的下端之后立即進(jìn)行的讀出操作后執(zhí)行的。在圖10中，AE(k)是在使用卷簾式快門的第k次爆發(fā)中對(duì)拍攝圖像進(jìn)行的AE計(jì)算。
例如，對(duì)于AE(1)，當(dāng)執(zhí)行對(duì)于第一卷簾式快門拍攝的AE計(jì)算時(shí)，下一曝光T(2)已經(jīng)開始。因此，如果對(duì)其應(yīng)用快門速度信息T(2)的預(yù)期亮度水平有望達(dá)到所需亮度水平時(shí)，T(3)曝光被取消。結(jié)果，可以以穩(wěn)定的曝光水平進(jìn)行拍攝。此外，對(duì)于AE(N-2)，如果對(duì)其應(yīng)用最終曝光的快門速度T(N-1)的曝光量被確定為不足的，則可以增大曝光次數(shù)。
然而，在通過整體復(fù)位模式進(jìn)行曝光之后，通過測(cè)量閃光的反射光的量的來檢測(cè)主物體的位置和大小。另外，當(dāng)在利用卷簾式快門模式進(jìn)行曝光的同時(shí)執(zhí)行AE計(jì)算時(shí)，確定主物體的亮度水平。即，監(jiān)視主物體的亮度值，以使得該亮度值不會(huì)由于添加了正常光部分而變得過分地大。另外，作為取消曝光的基礎(chǔ)，主要使用的是主物體的亮度值，并且當(dāng)主物體的亮度值適當(dāng)時(shí)，隨后使用背景的亮度值。
圖10中的最下部線圖示了在諸如LCD之類的顯示單元中顯示的組合圖像的定時(shí)和亮度值的例子。由于添加了背景的圖像，顯示圖像變得更亮。該現(xiàn)象可以在LCD中觀察到。
另外，當(dāng)攝影師按下快門按鈕多于預(yù)定次數(shù)時(shí)，拍攝裝置變?yōu)殚L(zhǎng)時(shí)間拍攝模式。相反地，當(dāng)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)釋放了快門按鈕時(shí)，通過AE計(jì)算(T(0)-T(N-1))進(jìn)行拍攝。在長(zhǎng)時(shí)間拍攝模式中，在觀察顯示在LCD上的組合圖像的亮度水平的同時(shí)，攝影師可以確定曝光結(jié)束時(shí)間。此外，在長(zhǎng)時(shí)間拍攝模式中，當(dāng)釋放快門按鈕時(shí)，曝光結(jié)束。當(dāng)然，長(zhǎng)時(shí)間拍攝模式中的設(shè)置可以預(yù)先進(jìn)行。
還應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)通過爆發(fā)閃光以整體復(fù)位模式拍攝主物體和以卷簾式快門模式拍攝背景時(shí)，可以使用不同的靈敏度。即，當(dāng)對(duì)圖像質(zhì)量并不重要的背景拍攝時(shí)，可以以高靈敏度進(jìn)行拍攝，而當(dāng)拍攝主物體時(shí)，可以以低靈敏度進(jìn)行拍攝。不同靈敏度的拍攝減少了背景的閃光爆發(fā)次數(shù)和以高速進(jìn)行拍攝的需要。另外，在某些情況下，只對(duì)背景爆發(fā)一次閃光可能就足夠了。
如上所述，組合圖像的亮度水平可以通過根據(jù)在每次拍攝中監(jiān)視的檢測(cè)到的亮度水平確定是否繼續(xù)拍攝來適當(dāng)?shù)乜刂?。另外，在長(zhǎng)時(shí)間拍攝模式中，攝影師可以在觀察顯示在顯示單元上的亮度水平的同時(shí)控制曝光量。
圖11圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拍攝方法的例子的流程圖。
如圖所示，拍攝裝置在步驟S102中檢測(cè)抖動(dòng)校正功能是否“開啟”(ON)，如果抖動(dòng)校正功能未“開啟”，則在步驟S122中以傳統(tǒng)的慢同步拍攝模式進(jìn)行拍攝。
如果抖動(dòng)校正功能已“開啟”，則設(shè)置通過全局快門進(jìn)行(整體復(fù)位模式)的全局快門(GS)拍攝的快門速度，設(shè)置通過卷簾式快門進(jìn)行的卷簾式快門(RS)拍攝的快門速度，并設(shè)置RS拍攝的閃光爆發(fā)次數(shù)r，所有這些都在步驟S104中完成。
隨后，在步驟S106中基于GS拍攝的設(shè)置快門速度進(jìn)行GS拍攝。即，以整體復(fù)位模式進(jìn)行拍攝。此時(shí)的曝光量為E0。
另外，在步驟S108中，其中每幅圖像的曝光量被臨時(shí)存儲(chǔ)的SUM曝光被初始化為GS拍攝的曝光量E0。
在步驟S112中執(zhí)行第n(n＝1～r)次RS拍攝，并且在步驟S114中記錄每幅RS拍攝圖像的曝光量Tn。在步驟S116中將記錄的曝光量Tn添加到SUM曝光。重復(fù)從步驟S110到步驟S118的這一過程，重復(fù)次數(shù)等于RS閃光爆發(fā)的設(shè)置次數(shù)。
在步驟S120中從第一GS拍攝圖像的邊緣信息檢測(cè)出第一特征點(diǎn)，同時(shí)，從每幅RS拍攝圖像的邊緣信息檢測(cè)出第二特征點(diǎn)。另外，在步驟S120中，組合被拍攝的圖像，以對(duì)準(zhǔn)第一GS拍攝圖像的第一特征點(diǎn)的位置和相應(yīng)圖像的第二特征點(diǎn)的位置。在這一過程中，生成了其曝光量被適當(dāng)控制的組合圖像。
下面將描述使用具有長(zhǎng)時(shí)間拍攝模式的拍攝裝置進(jìn)行拍攝的方法，利用該方法可以通過自動(dòng)檢測(cè)曝光量來停止RS拍攝。圖12圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有體拍攝模式的拍攝裝置的拍攝方法的流程圖。
具有長(zhǎng)時(shí)間拍攝模式的拍攝裝置在步驟S202中檢測(cè)抖動(dòng)校正功能是否“開啟”。如果抖動(dòng)校正功能未“開啟”，則在步驟S230中以慢同步拍攝模式執(zhí)行拍攝。
如果抖動(dòng)校正功能已“開啟”，則設(shè)置通過全局快門進(jìn)行(整體復(fù)位模式)的GS拍攝的快門速度，設(shè)置通過卷簾式快門進(jìn)行的RS拍攝的快門速度，并設(shè)置RS拍攝的閃光爆發(fā)次數(shù)r，所有這些都在步驟S204中完成。
隨后，在步驟S206中基于為GS拍攝設(shè)置的快門速度進(jìn)行GS拍攝。即，以整體復(fù)位模式進(jìn)行拍攝。此時(shí)的曝光量為E0。另外，在步驟S208中，其中每幅圖像的曝光量被臨時(shí)存儲(chǔ)的SUM曝光被初始化為GS拍攝的曝光量E0。
在步驟S212中執(zhí)行第n(n＝1～r)次RS拍攝，并且在步驟S214中記錄每幅RS拍攝圖像的曝光量Tn。另外，在步驟S216中將記錄的曝光量Tn添加到SUM曝光。
在步驟S218中從第一GS拍攝圖像的邊緣信息檢測(cè)出第一特征點(diǎn)，同時(shí)，從每個(gè)RS拍攝圖像的邊緣信息檢測(cè)出第二特征點(diǎn)。另外，在步驟S218中，組合被拍攝的圖像，以對(duì)準(zhǔn)第一GS拍攝圖像的第一特征點(diǎn)的位置和相應(yīng)圖像的第二特征點(diǎn)的位置。此后，在步驟S220顯示組合圖像。
在步驟S222中，由組合圖像計(jì)算出主物體的曝光量，并且在步驟S222中還計(jì)算出包括在組合圖像中的背景的曝光量。
此后，拍攝裝置在步驟S224中檢測(cè)是否釋放了快門按鈕。如果在預(yù)定時(shí)間內(nèi)釋放了快門按鈕，則處理停止，并且確定組合圖像。相反地，如果快門按鈕未在預(yù)定時(shí)間內(nèi)釋放，則拍攝裝置在步驟S226中檢測(cè)主物體的曝光量或總曝光量是否適度。
如果主物體的曝光量或總曝光量并不適度，則在步驟S210到S228中繼續(xù)RS拍攝的處理。然而，如果主物體的曝光量或總曝光量適度，則處理停止，并且確定組合圖像。為了確定總曝光量是否適度，預(yù)先檢查主物體的曝光量的適度性。如果發(fā)現(xiàn)主物體的曝光量是適度的，則檢查背景的曝光量的適度性。即，在順序確定了主物體的曝光量和背景的曝光量的適度性之后，再確定總曝光量的適度性。因此，重復(fù)RS拍攝，直到主物體的曝光量適度為止，此后，重復(fù)RS拍攝，直到背景的曝光量適度為止。在這種情況下，主物體的曝光量大于適度的曝光水平。通過以上過程，生成了具有適度曝光量的組合圖像。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拍攝裝置和方法提供了一種慢同步拍攝中的抖動(dòng)校正功能，以及對(duì)于主物體和背景的曝光水平控制功能。
盡管已經(jīng)參考示例性實(shí)施例具體示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)上的變化，而不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于組合通過時(shí)分曝光拍攝的多幅圖像的拍攝裝置，包括具有整體復(fù)位模式和順序曝光模式的拍攝設(shè)備，在所述整體復(fù)位模式中，在閃光爆發(fā)之后全體像素被曝光，在所述順序曝光模式中，根據(jù)閃光未爆發(fā)的狀態(tài)曝光時(shí)間是不同的；以及組合由所述拍攝設(shè)備拍攝的圖像的圖像組合單元，其中，所述拍攝設(shè)備在順序的拍攝操作中執(zhí)行所述整體復(fù)位模式和所述順序曝光模式的拍攝。
2.如權(quán)利要求1所述的拍攝裝置，其中所述拍攝設(shè)備在順序的拍攝操作中通過所述順序曝光模式的多次曝光對(duì)多幅圖像進(jìn)行拍攝，并且所述圖像組合單元通過消除包括在所述多幅圖像中的物體的錯(cuò)位來組合所述多幅圖像。
3.如權(quán)利要求1所述的拍攝裝置，其中每當(dāng)所述拍攝設(shè)備拍攝圖像時(shí)，所述圖像組合單元通過組合所述拍攝設(shè)備所拍攝的圖像來生成組合圖像，所述拍攝裝置包括檢測(cè)所述組合圖像的曝光量的曝光量檢測(cè)單元，并且當(dāng)所述組合圖像的曝光量達(dá)到預(yù)定亮度水平時(shí)，所述拍攝設(shè)備停止所述順序曝光模式的拍攝。
4.如權(quán)利要求3所述的拍攝裝置，還包括用于確定所述組合圖像中的主物體的亮度相對(duì)于該主物體的預(yù)定亮度而言是否適度的最優(yōu)亮度確定單元；以及用于確定所述組合圖像中的背景亮度相對(duì)于背景的預(yù)定亮度而言是否適度的最優(yōu)背景亮度確定單元。
5.如權(quán)利要求1所述的拍攝裝置，其中所述拍攝設(shè)備重復(fù)所述順序曝光模式的拍攝，直到攝影師停止拍攝為止。
6.如權(quán)利要求1所述的拍攝裝置，其中在所述整體復(fù)位模式中，所述全體像素在閃光爆發(fā)之后立即被同時(shí)曝光。
7.如權(quán)利要求1所述的拍攝裝置，其中所述順序的拍攝操作是以卷簾式快門模式進(jìn)行的。
8.如權(quán)利要求1所述的拍攝裝置，其中當(dāng)所述拍攝裝置的抖動(dòng)校正功能被激活時(shí)，所述拍攝設(shè)備在順序的拍攝操作中執(zhí)行所述整體復(fù)位模式和所述順序曝光模式的拍攝。
9.如權(quán)利要求1所述的拍攝裝置，其中所述圖像組合單元基于圖像中的特征點(diǎn)來組合多幅圖像。
10.如權(quán)利要求1所述的拍攝裝置，其中所述拍攝設(shè)備基于自動(dòng)曝光計(jì)算來拍攝圖像。
11.一種通過時(shí)分曝光拍攝的多幅圖像可以被組合的拍攝方法，所述方法包括執(zhí)行使用整體復(fù)位模式和順序曝光模式的復(fù)合模式拍攝過程，在所述整體復(fù)位模式中，在閃光爆發(fā)之后全體像素被曝光，在所述順序曝光模式中，根據(jù)閃光未爆發(fā)的狀態(tài)曝光定時(shí)是不同的；以及執(zhí)行圖像組合過程，通過該過程在所述復(fù)合模式拍攝過程中拍攝的圖像被組合，其中，在所述復(fù)合模式拍攝過程中，在順序的拍攝操作中以所述整體復(fù)位模式和所述順序曝光模式進(jìn)行拍攝。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述復(fù)合模式拍攝過程中，在順序的拍攝操作中通過所述順序曝光模式的多次曝光來拍攝多幅圖像，并且在所述圖像組合過程中，通過消除包括在所述多幅圖像中的物體的錯(cuò)位來組合所述多幅圖像。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述圖像組合過程中，每當(dāng)所述拍攝設(shè)備拍攝圖像時(shí)，通過組合所述拍攝設(shè)備拍攝的圖像來生成組合圖像，所述拍攝方法包括檢測(cè)所述組合圖像的曝光量的曝光量檢測(cè)過程，并且在所述復(fù)合模式拍攝過程中，當(dāng)所述組合圖像的曝光量達(dá)到預(yù)定亮度水平時(shí)，停止所述順序曝光模式的拍攝。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括確定所述組合圖像中的主物體的亮度相對(duì)于該主物體的預(yù)定亮度而言是否適度；以及確定所述組合圖像中的背景亮度相對(duì)于背景的預(yù)定亮度而言是否適度；并且當(dāng)所述組合圖像中的主物體的亮度和所述組合圖像中的背景亮度都被確定為適度時(shí)，所述組合圖像的曝光量被確定為已經(jīng)達(dá)到所述預(yù)定亮度水平。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述復(fù)合模式拍攝過程中，重復(fù)所述順序曝光模式的拍攝，直到攝影師停止拍攝為止。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中在所述整體復(fù)位模式中，所述全體像素在所述閃光爆發(fā)之后立即被同時(shí)曝光。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述順序的拍攝操作是以卷簾式快門模式進(jìn)行的。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其中當(dāng)所述拍攝裝置的抖動(dòng)校正功能被激活時(shí)，執(zhí)行所述整體復(fù)位模式和所述順序曝光模式的復(fù)合模式拍攝過程。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述圖像組合過程基于圖像中的特征點(diǎn)來組合多幅圖像。
20.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述復(fù)合模式拍攝過程基于自動(dòng)曝光計(jì)算來拍攝圖像。
全文摘要
公開了一種可以組合通過時(shí)分曝光拍攝的多幅圖像的拍攝裝置和方法。該拍攝裝置和方法采用具有整體復(fù)位模式和順序曝光模式的拍攝設(shè)備以及圖像組合單元，在整體復(fù)位模式中，在閃光爆發(fā)之后全體像素被同時(shí)曝光，在順序曝光模式中，根據(jù)閃光未爆發(fā)的狀態(tài)曝光時(shí)間是不同的，圖像組合單元組合由拍攝設(shè)備拍攝的圖像，從而使拍攝設(shè)備在順序的拍攝操作中進(jìn)行整體復(fù)位模式和順序曝光模式相結(jié)合的拍攝。
文檔編號(hào)H04N5/232GK101051168SQ200710091628
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月3日
發(fā)明者田中俊幸, 濱村俊宏 申請(qǐng)人:三星Techwin株式會(huì)社