成像設備和圖像處理方法

2023-12-07 21:50:56 2

成像設備和圖像處理方法
【專利摘要】一種成像設備，包括：光學系統，包括變焦鏡頭和對焦鏡頭；驅動器，用於驅動變焦鏡頭和對焦鏡頭；圖像傳感器，用於將經由光學系統形成的對象的光學圖像轉換成電子信號，並且將所述信號作為圖像信號輸出；圖像處理器，用於根據圖像信號生成對象的圖像數據；數字變焦元件，用於以圖像數據為基礎執行數字變焦；以及位置檢測器，用於檢測變焦鏡頭的位置，其中即使當變焦鏡頭位置尚未到達遠攝端時，數字變焦元件也用於執行數字變焦。
【專利說明】成像設備和圖像處理方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請是基於並主張於2011年3月16日提交的日本專利申請N0.2012-59804的優先權，其全部內容通過引用包含於此。

【技術領域】
[0003]本發明涉及一種成像設備，它包括通過變焦鏡頭的光學變焦功能和通過圖像處理的數碼變焦功能。

【背景技術】
[0004]目前，諸如具有簡單視頻拍攝的小型數碼靜態攝像頭的成像設備是很普及的。
[0005]此外，具有在視頻拍攝期間光學變焦或者既執行光學變焦也執行數碼變焦的成像設備一直在增加。該類成像設備的光學系統通常具有廣角的數釐米的最小物距和遠攝的數十釐米的最小物距。
[0006]此外，具有在微距模式和正常拍攝模式之間改變最小物距的功能的產品是可用的。
[0007]如果用戶開始以某視角在遠離最小物距的某距離上拍攝對象，並且在短於最小物距的視角朝向遠攝變焦對象，那麼所捕獲的圖像將是全模糊並且失焦的。
[0008]考慮到上述問題，日本專利申請公開N0.2009-224882公開了一種成像設備，該成像設備在屏幕上顯示最小物距並通知用戶例如從最小物距到遠攝的變焦是不可行的。但是，它不能滿足對於變焦對象使其對焦而不模糊的用戶期望。
[0009]對於另一個示例，日本專利申請N0.H03-15808公開了一種成像設備，該成像設備當對象與設備之間的距離達到最小物距時停止光學變焦，以避免失焦的情況。然而，它也不能滿足對焦對象的用戶期望。
[0010]同時，近年來在數字靜態照相機中結合的圖像傳感器的像素數量已經增大到大於高清晰度播放的像素數量。因此，在視頻拍攝期間通過修整使用虛擬變焦或數字變焦不太可能由於解析度不足而降低圖像的視覺質量。
[0011]因此，不論光學變焦是否到達遠攝端，從某一焦距既使用數字變焦也使用光學變焦都可以提高用戶的便利性，因為它能夠按照拍攝情況生成變焦圖像。


【發明內容】

[0012]本發明的目的是提供一種具有光學變焦和數字變焦的成像設備以及一種圖像處理方法，該圖像處理方法可以從任意焦距，即使在變焦鏡頭位置沒有達到遠攝端時，也執行數字變焦。
[0013]根據一個實施例，一種成像設備，包括:光學系統，包括變焦鏡頭和對焦鏡頭；驅動器，用於驅動變焦鏡頭和對焦鏡頭；圖像傳感器，用於將經由光學系統形成的被攝體的光學圖像轉換成電子信號，並且將所述信號作為圖像信號輸出；圖像處理器，用於根據圖像信號生成被攝體的圖像數據；數字變焦元件，用於以圖像數據為基礎執行數字變焦；以及位置檢測器，用於檢測變焦鏡頭的位置，其中即使當變焦鏡頭位置尚未到達遠攝端時，數字變焦元件也用於執行數字變焦。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]參照附圖從下文的詳細描述中，本發明的特徵、實施例和優點將變得明顯:
[0015]圖1是根據本發明的一個實施例的成像設備的前側的透視圖；
[0016]圖2是圖1中成像設備的後側的透視圖；
[0017]圖3是成像設備的控制系統的框圖；
[0018]圖4示出了變焦鏡頭位置和最小物距之間的關係的具體數據的一個示例；
[0019]圖5是成像設備的數字變焦處理的概念圖；
[0020]圖6是在成像設備中朝向遠攝的光學變焦和數字變焦之間切換的流程圖；
[0021]圖7示出了作為示例的朝向遠攝的在光學變焦和數字變焦之間切換的順序；
[0022]圖8示出了朝向遠攝的在光學變焦和數字變焦之間切換的順序的另一個示例；
[0023]圖9是用於朝向廣角的在光學變焦和數字變焦之間切換的流程圖；
[0024]圖10示出了作為示例的朝向廣角的在光學變焦和數字變焦之間切換的順序；
[0025]圖11是朝向廣角的在光學變焦和數字變焦之間切換的另一個示例的流程圖；
[0026]圖12示出了作為示例的朝向廣角的在光學變焦和數字變焦之間切換的另一個示例；
[0027]圖13是用於為了減少視角改變而既執行光學變焦也執行數字變焦的流程圖。
[0028]圖14示出了作為示例的為了減少視角改變而既執行光學變焦也執行數字變焦的順序；
[0029]圖15示出了為了減少視角改變而既執行光學變焦也執行數字變焦的另一個示例；
[0030]圖16示出了作為示例的以任意比率單獨地執行光學變焦和數字變焦的順序。

【具體實施方式】
[0031]在下文中，將參照附圖詳細說明根據本發明實施例的成像設備和圖像處理方法。在可能的任何地方，在所有附圖使用的相同的附圖標記表示相同或相似的部件。通過根據本發明的一個實施例的圖像處理方法，成像設備執行圖像處理。
[0032]在下文中，最小物距是指對成像設備允許用戶使用的距離，並且不同於結合於此的鏡頭性能的距離。然而，用戶可以使用的最小物距可等於鏡頭的最小物距。
[0033]圖1是作為成像設備示例的數位照相機的前側的透視圖。成像設備I包括:照相機主體，在其頂面上設置有快門按鈕SW1、模式撥盤SW2、變焦杆SW3，和電源開關13。通過模式撥盤SW2，用戶可以從各種模式中選擇拍攝模式。
[0034]快門按鈕SWl是兩步開關。當半按時，進行自動對焦，而當全按時，拍攝圖像。
[0035]在前面設置有頻閃單元3、測距系統5、光學系統或者鏡頭鏡筒單元7，以及輔助LED 8。
[0036]測距系統5是單焦點泛焦鏡頭，並具有與光學系統7的最廣視角相同的視角。它不必驅動用於對焦的鏡頭，使得它可以快速地捕獲圖像區域。
[0037]光學系統7是變焦鏡頭。通過操縱變焦杆SW3作為光學變焦驅動，變焦馬達71b操作來移動變焦鏡頭71a以改變成像設備I的視角。
[0038]圖2透視地示出了成像設備I的背面。設置有IXD10、菜單開關SW6、自拍/刪除開關SW5、顯示開關SW9、再現開關SWlO以及垂直和水平確定開關SW8。
[0039]作為顯示器的IXDlO在拍攝操作中顯示來自光學系統7或者測距系統5的直達圖像或合成圖像。它也顯示各種拍攝信息，諸如照相機模式、光圈值、快門速度以及例如用於再現所捕獲圖像的其它各種信息。
[0040]以五種不同方式操作垂直和水平確定開關SW8:垂直或水平向上或向下傾斜或按壓。
[0041]成像設備I包括SD卡/電池蓋2，以包含SD卡和電池。
[0042]圖3是成像設備I的控制系統的框圖。在下文中，僅對用於根據一個實施例的圖像處理的必要的元件進行描述，而省略一般的數位照相機的元件的描述。
[0043]成像設備I的各種操作是由數位訊號處理集成電路所組成的成像程序和處理器104控制的。
[0044]處理器104包括用於光學系統7的第一 CXD信號處理塊1041、用於測距系統5的第二 CCD信號處理塊1042、CPU塊1043、本地SRAM 1044、JPEG編解碼塊1047、調整大小編解碼塊1048、TV信號顯示塊1049以及存儲卡控制器塊10410。通過總線連接這些元件。
[0045]CPU塊1043用於在來自光學系統7的圖像傳感器101和測距系統5的圖像傳感器52的輸出數據上設置白平衡和Y並且控制成像設備I的元件。
[0046]本地SRAM 1044是在其中暫時存儲控制數據的存儲器。
[0047]作為數字變焦元件，調整大小編解碼塊1048剪裁來自圖像傳感器101的輸出數據或調整其大小，以創建數字變焦圖像。
[0048]TV信號顯示塊1049將圖像數據轉換為用於在IXDlO或作為TV的外部顯示器上顯示的視頻信號。
[0049]在處理器104的外面設置有作為幀存儲器以存儲RAW-RGB數據、YUV圖像數據和JPEG圖像數據的SDRAM103，RAM107，包含控制程序的R0M108，並且通過總線連接它們。SDRAM103是幀存儲器。
[0050]在R0M108中的控制程序包括使處理器104執行圖像處理的圖像處理程序20。
[0051]作為存儲器的R0M108包含變焦鏡頭數據21，該變焦鏡頭數據21指示變焦鏡頭位置和最小物距之間的關係，例如如圖4中所示。變焦鏡頭數據21可以是代表變焦鏡頭和最小物距之間關係的公式的參數。
[0052]ROM 108還包含對焦鏡頭數據22，該對焦鏡頭數據22指示對焦鏡頭位置和對象距離之間的關係。該數據可以是公式的參數。
[0053]在成像設備I中，參照在ROM 108中的變焦鏡頭數據21和對焦鏡頭數據22，處理器104執行圖像處理程序20。圖像處理程序20實現距離獲取元件、圖像處理器和比較器的功能。
[0054]處理器104是通過總線與CPU塊1043連接的計算機，並且CPU塊1043通過圖像處理程序20對圖像數據執行下文的圖像處理。
[0055]經由存儲卡節閥191從存儲卡192將圖像處理程序20讀入ROM 108。可選地，可以通過未示出的網絡將其下載到ROM 108上。
[0056]IXD驅動器117也具有將來自TV信號顯示塊1049的視頻信號轉換為用於在IXD10上顯示的信號的功能。
[0057]在IXD 10上，用戶可以在拍攝之前監控對象，檢查捕獲的圖像，並觀察在存儲卡192中存儲的圖像數據。
[0058]光學系統7包括作為光學變焦元件的具有變焦鏡頭71a和變焦馬達71b的變焦系統，具有對焦鏡頭72a和對焦馬達72b的對焦系統，具有光圈73a和光圈馬達73b的光圈單元，具有機械快門74a和馬達74b的機械快門單元，馬達驅動器75以及作為CXD的圖像傳感器101。
[0059]作為驅動的變焦馬達71b和對焦馬達72b是步進馬達，以用作從馬達的旋轉角度檢測鏡頭位置的位置檢測器。可選地，它們可以是具有傳動軸包括獲取馬達旋轉角度的編碼器的DC馬達。
[0060]測距系統5包括單焦點的深焦鏡頭51和圖像傳感器52。
[0061]接著，描述使用來自測距系統5的圖像數據的自動聚焦。在按下快門按鈕SWl時，數字RGB圖像數據被捕獲至第二 CXD信號處理塊1042以計算指示在部分畫面的對焦水平的AF評估值和指示曝光水平的AE評估值。AF評估值被發送到CPU塊1043，並且還作為特徵數據被用於自動對焦處理。
[0062]對焦對象的邊緣部分是清晰且清楚的，使得其圖像數據包含空間頻率的最高頻率組分。例如，在爬坡自動對焦中，AF評估值被設定為諸如與變化量相關的導數值的表示高頻組分程度的值。
[0063]在自動對焦中，對焦鏡頭72a的位置被設定為對焦位置，在對焦鏡頭72a的該位置需要具有最大AF評估值的圖像數據。在爬坡AF中，對焦位置可以通過檢測AF評估值的峰值來確定。在一定的時間或位置獲取AF評估值，而同時移動對焦鏡頭72a以從獲取的值中確定對焦狀態或對焦位置。
[0064]對焦鏡頭72a的驅動量由馬達驅動器75根據單個VD信號設置，並且當對焦馬達72b例如是脈衝馬達時，它等於驅動脈衝的數量。
[0065]對焦鏡頭72a由一定數量的驅動脈衝按照VD信號的脈衝的下降沿以一定的脈衝率進行驅動。馬達驅動器75同步於VD信號(即，幀周期)來驅動對焦鏡頭72a。
[0066]接著，對成像設備I的數字變焦進行描述。圖5是數字變焦的概念圖。在圖中，對在數字變焦之前預處理圖像數據31的外圍在保持中心C的情況下進行裁切，以生成數字變焦後的處理後的圖像數據32。
[0067]在數字變焦中，例如，在28mm的35mm等效視角下，移除圖像數據的外圍使得每側都被減小到一半。現在，圖像數據的視角是56mm(28*2)。然後，通過將裁切數據的每側擴大至處理前的圖像數據31的每側，創建了擴大兩倍的處理後的圖像數據32。
[0068]第一實施例
[0069]接著，描述圖像處理方法的第一實施例。值得注意的是，在下文中，光學變焦的視角被設定為35mm等效值。
[0070]第一實施例描述了用戶向遠攝端或在增加最小物距的方向變焦對象的示例。在第一實施例中，在長於對象距離的最小物距下，即使光學變焦位置尚未到達遠攝端，光學變焦也切換到數字變焦。
[0071]參照圖6，對成像設備I的在光學變焦和數字變焦之間的切換進行描述。
[0072]在步驟SlOl中，CPU塊1043從子CPU 109獲取信息以確定用戶是否朝遠攝操作變焦杆SW3。當用戶停止操作變焦杆SW3(在步驟SlOl中為是)時，CPU塊1043在步驟S102中經由馬達驅動器75指令變焦馬達71b停止光學變焦，並且在步驟S103中指令調整大小編解碼塊1048停止數字變焦。然後，它結束操作。
[0073]當用戶正在操作變焦杆SW3(在步驟SlOl中為否)時，CPU塊1043在步驟S104中從變焦馬達71b的旋轉角度或者編碼器的計數中獲取當前的變焦鏡頭位置，並且計算在當前變焦鏡頭位置的焦距。
[0074]在步驟S105中，CPU塊1043從ROM 108中獲取對應於所計算的焦距的最小物距。
[0075]在步驟S106中，CPU塊1043獲取當前變焦鏡頭位置以及對焦鏡頭位置以計算對象距離。如果對焦鏡頭72a是在執行顫動的位置，那麼對焦鏡頭72a可以被確定為是在對焦位置。顫動是指對焦鏡頭72a沿光軸向對焦位置逐漸振動的操作。
[0076]對象距離可以通過由顫動設定的AF評估值的峰值從視角和鏡頭位置來確定。
[0077]在步驟S107中，CPU塊1043將在步驟S105獲取的最小物距和在步驟S106獲取的對象距離進行比較。當對象距離大於最小物距時，在步驟S108中，CPU塊1043確定光學變焦是可行的，並允許變焦馬達71b以微小的量來執行光學變焦。然後，CPU塊1043返回至步驟SlOl。
[0078]同時，當對象距離已經達到最小物距時，在步驟S109中，CPU塊1043指令變焦馬達71b停止光學變焦，並且指令調整大小編解碼塊1048開始數字變焦。
[0079]在步驟SllO中，CPU塊1043確定數字變焦是否已達到最大可允許放大倍數或數字變焦極限。在步驟SllO中為否時，它在步驟Slll中指令調整大小編解碼塊1048以微小放大倍數放大數字變焦。然後，CPU塊1043返回至S101。
[0080]在步驟SllO中為是時，CPU塊1043在步驟SI 12中指令調整大小編解碼塊1048完成數字變焦，從而結束該操作。
[0081]圖7示出了作為示例的朝遠攝端的在光學變焦和數字變焦之間切換的順序。在圖7中，成像設備I默認被設定在光學變焦和數字變焦中的最大廣角(等效於28_)。此外，它被設定在53cm的對象距離，即，來自變焦鏡頭數據21，當對象距離匹配最小物距時對焦是可行的直到等效於85cm的視角。
[0082]在成像設備I和對象之間的這樣的位置關係中，成像設備I執行直至85mm的35mm等效焦距的光學變焦(步驟SlOl，S104到S108)。
[0083]如果用戶在85毫米的焦距後繼續變焦，則成像設備I將其切換到數字變焦(步驟S109至S111)，以放大圖像數據的外觀。
[0084]圖8示出了朝向遠攝端的在光學變焦和數字變焦切換的順序的另一個示例。默認成像設備I已經結束在圖7的操作，光學變焦定位在85毫米的35mm等效焦距，並且數字變焦已經達到最大可允許放大倍數。對象距離最初是53釐米。
[0085]然後，例如由於對象的改變，對象距離改變至143釐米或以上。如果用戶開始朝向遠攝的變焦，CPU塊1043參照變焦鏡頭數據21確定光學變焦是可行的，並且指令變焦馬達71b操作(在步驟S101，S104到S108)。因此，對象被進一步放大。
[0086]如上所述，成像設備包括光學系統，包括變焦鏡頭71a和對焦鏡頭72a ;變焦馬達71b和對焦馬達72b，用於驅動變焦鏡頭71a和對焦鏡頭72a ;圖像傳感器101，用於將經光學系統形成的對象的光學圖像轉換成電子信號並將該信號作為圖像信號輸出；圖像處理器104，用於根據該圖像信號生成對象的圖像數據；調整大小編解碼塊10148，用於以圖像數據為基礎執行數字變焦；以及位置檢測器，用於檢測變焦鏡頭71a的位置。
[0087]因此，即使變焦鏡頭71a的位置尚未到達遠攝端，作為數字變焦元件的調整大小編解碼塊1048也執行數字變焦。也就是說，當例如變焦鏡頭71a繼續變焦並且最小物距變得長於對象距離時，即使在遠攝端之前，成像設備I也執行數字變焦以放大圖像數據。
[0088]另外，即使當變焦鏡頭71a尚未到達遠攝端時，成像設備I也可以從任意35mm等效焦距執行數字變焦，並且可以根據攝影場景最佳地放大圖像數據。
[0089]此外，根據變焦鏡頭位置在ROM 108中存儲最小物距。處理器104具有獲取至對焦對象的距離、驅動變焦鏡頭執行光學變焦、並且比較最小物距與對象距離以及確定對象距離是否已達到最小物距的功能。
[0090]另外，在接收到執行光學遠攝變焦的指令時，當對象距離已經達到最小物距時調整大小編解碼塊1048執行數字變焦。成像設備I用於根據變焦鏡頭的位置通過比較最小物距和對象距離來切換光學變焦至數字變焦。因此，用戶可以平滑地使用變焦功能而不用知道光學變焦的最小物距。
[0091]另外，圖像數據可以是在靜態圖像拍攝期間的預覽圖像或在視頻拍攝期間的視頻圖像。該圖像處理方法適用於靜態圖像和視頻圖像。
[0092]第二實施例
[0093]接下來，對圖像處理方法的第二實施例進行描述。第二個實施例描述了用戶正在向廣角變焦的變焦操作，其中最小物距被減小。
[0094]圖9是用於在圖像處理方法中在至廣角的光學變焦和數字變焦之間切換的流程圖。在此切換中，首先減少數字變焦的放大倍數，然後取消數字變焦，並且變焦鏡頭71a被向廣角端移動。
[0095]在步驟S201中，CPU塊1043從來自子CPU 109的數據中確定用戶是否操縱變焦杆SW3。當用戶操作停止(在步驟S201為是)時，在步驟S202中，CPU塊1043經由馬達驅動器75指令變焦馬達71b停止光學變焦。此外，在步驟S203中，它指令調整大小編解碼塊1048停止數字變焦,從而結束操作。
[0096]在步驟S204中，在用戶正在朝向廣角操作變焦杆SW3(在步驟S201為否)的同時，CPU塊1043確定朝向廣角端的圖像數據的放大倍數是否被降低了，以及數字變焦是否被取消了。
[0097]如果數字變焦沒有被取消(在步驟S204中為否)，則CPU塊1043指令調整大小編解碼塊1048以微小的速率減少數字變焦。然後，它返回到步驟S201。
[0098]同時，如果數字變焦被取消了，則在步驟S206中，CPU塊1043指令調整大小編解碼塊1048停止數字變焦。
[0099]在步驟S207中，CPU塊1043從變焦馬達71b的旋轉角度中確定光學變焦位置是否已經到達廣角端。當它沒有到達廣角端(在步驟S207中為否)時，在步驟S208中，CPU塊1043指令變焦馬達71b以微小的量移動變焦鏡頭71a，然後返回到步驟S201。
[0100]當它已經到達了廣角端(在步驟S207中為是)，則在步驟S209中，CPU塊1043指令變焦馬達71b停止變焦鏡頭71a，從而結束操作。
[0101]圖10示出了朝向廣角端在光學變焦和數字變焦之間切換的順序的示例。默認成像設備I已經結束在圖7中的操作，光學變焦被定位在85mm的35mm等效焦距，並且數字變焦已經達到最大可允許放大倍數。對象距離最初是53釐米。
[0102]當用戶朝向廣角操作變焦杆SW3時，CPU塊1043指令調整大小編解碼塊1048降低數字變焦的放大倍數以及取消數字變焦(步驟S201到S206)。
[0103]當停止數字變焦但用戶繼續朝廣角變焦時，CPU塊1043操作變焦馬達71b向廣角端移動變焦鏡頭71a (步驟S207至S209)。
[0104]圖11是朝向廣角在光學變焦和數字變焦之間切換的另一個示例。在此切換中，變焦鏡頭71a被向廣角端移動，然後數字變焦的放大倍數被降低，並且數字變焦被取消。
[0105]在步驟S301中，CPU塊1043從來自子CPU 109的數據中確定用戶是否正在朝向廣角操縱變焦杆SW3。當用戶操作已經停止(在步驟S301為是)時，CPU塊1043在步驟S302中經由馬達驅動器75指令變焦馬達71b停止光學變焦，並且在步驟S303中指令調整大小編解碼塊1048停止數字變焦,從而結束操作。
[0106]在步驟S304中，在用戶正在操作變焦杆SW3(在步驟S301為否)的同時，CPU塊1043從變焦馬達71b的旋轉角度確定變焦鏡頭位置是否已經到達廣角端。
[0107]當變焦鏡頭71a已經到達廣角端(在步驟S304中為否)，在步驟S305中，CPU塊1043指令變焦馬達71b以微小的量移動變焦鏡頭71a。然後，CPU塊1043返回至步驟S301。
[0108]當變焦鏡頭71a已經到達廣角端(在步驟S305中為是)，在步驟S306中，CPU塊1043指令變焦馬達71b停止光學變焦。
[0109]在步驟S307中，CPU塊1043確定向廣角的數字變焦的放大倍數是否被降低或消除。數字變焦未被取消(在步驟S307中為否)時，CPU塊1043在步驟S308中指令調整大小編解碼塊1048以微小的速率降低數字變焦，並返回到步驟S301。
[0110]數字變焦被取消(步驟S307中為是)時，在步驟S309中，CPU塊1043指令調整大小編解碼塊048停止數字變焦。
[0111]圖12示出了朝向廣角在光學變焦和數字變焦之間切換的順序的另一個示例。在圖中，默認成像設備I已經結束在圖7中的操作，光學變焦被定位在85mm的35mm等效焦距，並且數字變焦已經達到最大可允許放大倍數。對象距離最初是53釐米。
[0112]如果由於對象的改變，對象距離被改變至143釐米或以上，並且用戶朝向廣角端操作變焦杆SW3，則CPU塊1043以對象距離和最小物距之間的關係為基礎，指令變焦馬達71b首先向廣角移動變焦鏡頭71a (步驟S301到S306)。
[0113]如果在向廣角端移動變焦鏡頭71a之後用戶繼續向廣角變焦，則CPU塊1043降低數字變焦放大倍數並且改變視角，直至數字變焦被取消(步驟S307到S309)。
[0114]上述順序也適用於對象距離被改變減小的時候。
[0115]第二實施例已經描述了當光學變焦和數字變焦都位於遠攝時，由變焦杆SW3的操縱發出執行向廣角的光學變焦的指令的示例。根據成像設備1，調整大小編解碼塊1048執行朝向廣角的數字變焦，並且變焦馬達71b執行朝向廣角的光學變焦。因此，在圖像數據的解析度降低之前，成像設備I可以通過降低或取消數字變焦來生成變焦中的高質量圖像數據。
[0116]此外，在變焦馬達71b朝著廣角移動變焦鏡頭71a之後，調整大小編解碼器1048執行朝著廣角的數字變焦。因此，在光學變焦被設定為廣角之後，成像設備I可以通過取消數字變焦來生成變焦中的高質量圖像數據。
[0117]第三實施例
[0118]現在對圖像處理方法的第三實施例進行說明。第三實施例描述了既使用光學變焦也使用數字變焦，以根據對象距離和最小物距來減少視角的變化並且改變變焦狀態的示例。這旨在防止用戶在顯示器上觀看圖像數據的同時注意到視角的變化。圖13是用於為了減少視角改變而既執行光學變焦也執行數字變焦的流程圖。
[0119]在步驟S401中，CPU塊1043指令變焦馬達71b或者朝著遠攝或者朝著廣角以微小的量來移動變焦鏡頭71a。
[0120]在步驟S402中，CPU塊1043從變焦馬達部71b的旋轉角度和編碼器的計數中獲取變焦鏡頭數據21和變焦鏡頭71a的當前位置，以找到在當前變焦鏡頭位置的焦距。
[0121]在步驟S403中，CPU塊1043指令調整大小編解碼塊1048來執行數字變焦，以減少由於光學變焦的焦距或視角的變化。
[0122]在步驟S404中，CPU塊1043確定數字變焦是否可以被進一步減少或增加。當數字變焦是可行的(在步驟S404為是)時，CPU塊1043返回到步驟S401。當數字變焦是不可行的(步驟S404為否)時，在步驟S405中，CPU塊1043指令變焦馬達71b停止光學變焦,從而結束操作。
[0123]圖14示出了用來減少視角變化的光學變焦和數字變焦的順序的示例。默認成像設備I已經結束在圖7的操作，光學變焦定位在85毫米的35mm等效焦距，並且數字變焦已經達到3.0x的最大可允許放大倍數。對象距離最初是53釐米。
[0124]如果由於對象的改變，對象距離改變至143釐米或以上，並且一定長度的時間已經過去而沒有用戶的操縱，則CPU塊1043指令變焦馬達71b朝向遠攝驅動變焦鏡頭71a，並在同一時間指令調整大小編解碼塊1048減少數字變焦的放大倍數或取消它(步驟S401至S404)。
[0125]這裡，雖然朝向遠攝移動光學變焦會縮小視場而減小數字變焦的放大倍數會拓寬視場，但是CPU塊1043協調光學變焦和數字變焦以減少視場的改變，從而不讓用戶在觀看IXD 10時意識到改變。
[0126]在上面的操作之前，35mm等效焦距是85mm並且數字變焦是3.0x,使得表觀視角為255mm。為了防止表觀視角的改變，當光學變焦是在255mm且取消數字變焦時，成像設備I
停止操作。
[0127]圖15示出了用來減少視角變化的光學變焦和數字變焦的順序的另一個示例。默認光學變焦是300mm的35毫米等效焦距並且不使用數字變焦。對象距離為143cm。
[0128]然後，當用戶從默認位置向更靠近對象移動成像設備I時，CPU塊1043操作變焦馬達71b朝向廣角移動變焦鏡頭71a，使得對象距離和最小物距彼此一致。同時，CPU塊1043指令調整大小編解碼塊1048同步於光學變焦的變化來執行數字變焦(步驟S401至S404)。
[0129]CPU塊1043通過向廣角移動光學變焦拓寬了視場，並允許調整大小編解碼塊1048增加數字變焦的放大倍數。由此，它可以抵消視場的變化。
[0130]它繼續保持視角的上面的操作，直到對象距離達到最小物距。
[0131]如上所述，如果由處理器104獲取的對象距離有改變，則成像設備I被配置為既執行光學變焦也執行數字變焦，以防止在LCD 10上圖像數據的視角的改變。成像設備I可以防止在顯示器上表觀視角的改變，並按照對象距離最佳地保持光學變焦和數字變焦的水平。
[0132]在接收到用於光學遠攝變焦的指令時，隨著對象距離的增加，變焦馬達71b執行光學變焦，直到對象距離達到最小物距。
[0133]第四實施例
[0134]現在，對圖像處理方法的第四實施例進行描述。第四實施例描述了光學變焦和數字變焦可以被單獨地以及以任意比率執行的手動操作模式的示例。圖16示出了這種手動操作模式的順序的示例。
[0135]在單獨地執行光學變焦和數字變焦的本實施例中，變焦杆SW3被分配於光學變焦而垂直和水平確定開關S8被分配於數字變焦。
[0136]在第四個實施例中，默認成像設備I處於光學變焦(28mm的35mm等效焦距)和數字變焦(無變焦)中的最廣角。通過用戶操縱變焦杆SW3，CPU塊1043驅動變焦馬達71b來執行光學遠攝變焦。
[0137]然後，通過用戶停止操作變焦杆SW3並且開始操作垂直和水平確定開關S8，CPU塊1043指令調整大小編解碼塊1048執行數字變焦，即使光學變焦尚未達到遠攝端(在圖16中的85mm)。
[0138]如上所述，成像設備I包括可獨立操作的作為光學變焦驅動器的變焦杆SW3以及作為數字變焦操作器的垂直和水平確定開關S8。當通過操縱變焦杆SW3指令執行光學變焦時，作為驅動器的變焦馬達71b移動變焦鏡頭71a以執行光學變焦。另外，當通過操縱垂直和水平確定開關S8指令執行數字變焦時，調整大小編解碼塊1048執行數字變焦。
[0139]因此，同時具有光學變焦功能和數字變焦功能的成像設備I可以根據用戶的操縱，從任意焦距獨立於光學變焦地執行數字變焦，即使變焦鏡頭位置尚未到達遠攝端。
[0140]雖然本發明已經以示例性實施例的方式進行了描述，但其並不限於此。應當理解的是，本領域技術人員可以在所描述的實施例中進行變化或修改，而不脫離由下面的權利要求所定義的本發明的範圍。
【權利要求】
1.一種成像設備，包括: 光學系統，包括變焦鏡頭和對焦鏡頭； 驅動器，用於驅動變焦鏡頭和對焦鏡頭； 圖像傳感器，用於將經由光學系統形成的對象的光學圖像轉換成電子信號，並且將所述信號作為圖像信號輸出； 圖像處理器，用於根據圖像信號生成對象的圖像數據； 數字變焦元件，用於以圖像數據為基礎執行數字變焦；以及 位置檢測器，用於檢測變焦鏡頭的位置，其中 即使當變焦鏡頭位置尚未到達遠攝端時，數字變焦元件也用於執行數字變焦。
2.根據權利要求1所述的成像設備，還包括: 存儲器，在其中按照變焦鏡頭位置存儲最小物距； 距離獲取元件，用於獲取至對焦對象的距離； 光學變焦驅動器，用於驅動變焦鏡頭執行光學變焦；以及比較器，用於比較最小物距與對象距離並確定對象距離是否已達到最小物距，其中數字變焦元件用於當光學變焦驅動器發出執行朝向遠攝端的光學變焦的指令時以及當對象距離已經達到最小物距時，執行數字變焦。
3.根據權利要求1或2所述的成像設備，其中 當執行光學變焦和數字變焦之後光學變焦驅動器發出執行朝向廣角端的光學變焦的指令時，首先數字變焦元件執行朝向廣角端的數字變焦，並且然後驅動器驅動變焦鏡頭執行朝向廣角端的光學變焦。
4.根據權利要求1或2所述的成像設備，其中 當執行光學變焦和數字變焦之後光學變焦驅動器發出執行朝向廣角端的光學變焦的指令時，首先驅動器驅動變焦鏡頭執行朝向廣角端的光學變焦，並且然後，數字變焦元件執行朝向廣角端的數字變焦。
5.根據權利要求2至4中任一項所述的成像設備，還包括 顯示器，用於顯示圖像數據，其中 當距離獲取元件獲取的對象距離有改變時，驅動器和數字變焦元件分別用於執行光學變焦和數字變焦，以使在顯示器上顯示的圖像數據中視角不改變。
6.根據權利要求2至4中任一項所述的成像設備，其中 當由距離獲取元件獲取的對象距離已經增加時，在接收到來自光學變焦驅動器的驅動變焦鏡頭執行朝向遠攝端的光學變焦的指令時，驅動器用於驅動變焦鏡頭執行光學變焦直到對象距離達到最小物距。
7.根據權利要求2至6中任一項所述的成像設備，還包括 數字變焦操作器，獨立於光學變焦驅動器操作，以指令數字變焦元件執行數字變焦，其中: 在接收到來自光學變焦驅動器的指令時，驅動器用於驅動變焦鏡頭以執行光學變焦；並且 在接收到來自數字變焦操作器的指令時，數字變焦元件執行數字變焦。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的成像設備，其中 圖像數據是在靜態圖像拍攝中的預覽圖像或在視頻拍攝中的視頻圖像。
9.一種圖像處理方法，包括以下步驟: 驅動變焦鏡頭和對焦鏡頭以形成對象的光學圖像； 將光學圖像轉換成電子信號，並且將所述信號作為圖像信號輸出； 根據圖像信號生成對象的圖像數據； 以圖像數據為基礎執行數字變焦； 檢測變焦鏡頭的位置；以及 即使在變焦鏡頭位置尚未到達遠攝端時也執行數字變焦。
10.根據權利要求9所述的圖像處理方法，還包括步驟: 在接收到執行朝向遠攝端的光學變焦的指令時，確定對象距離是否已經達到最小物距，並且當對象距離已經達到最小物距時，執行數字變焦。
【文檔編號】H04N5/225GK104170366SQ201380014458
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年3月15日 優先權日:2012年3月16日
【發明者】山本勝也 申請人:株式會社理光