攝影裝置的振動補償方法

2023-07-02 18:14:31

專利名稱：攝影裝置的振動補償方法
技術領域：
本發明涉及攝影裝置，尤其是涉及攝影裝置攝影時的振動補償方法。
技術背景數字相機、數字攝錄像機或任何數字攝影裝置使用任何感應器如光電耦合元件(CCD)、互補式金屬氧化半導體(CMOS)、紅外線感應器、紫外線 感應器或雷射感應器等取得光線強度、熱強度、紫外線強度或雷射線強度， 接著使用影像處理程序運算從光電耦合元件、互補式金屬氧化半導體或上 述感應器等取得的數據，以獲得靜態的相片或動態影片。數字影像儲存在 動態隨機存取內存(DRAM)、同步動態存取內存(SRAM)或其他電子內存 內。數字攝影裝置的震動是因為攝影者手的顫抖與移動或數字攝影裝置 的移動，同時上述感應器等攝取影像所引起的。數字攝影裝置受到震動的 影響時會產生模糊的相片或影片，攝影者會因此得到模糊不清的相片或影 片。 一個穩固的三腳架能保證相片或影片的清晰度。但是當攝影者的手邊 沒有三腳架時，必須使設有影像穩定功能的數字攝影裝置減少震動，才能 拍出清晰的相片或影片。有各種使數字相機攝取穩定影像的技術，例如臺灣公開專利第 200729938號揭示的數字影像擷取裝置及防手震方法(DIGITAL IMAGE CAPTURE DEVICE AND METHOD OF ANTI-SHAKE);臺灣公開專利第 200726205號揭示的鏡頭防手震結構及應用其的數字相機鏡頭(LENS VIBRATION REDUCTION STRUCTURE AND DIGITAL CAMERA LENS THEREWITH);臺灣公開專利第200638153號揭示的具防手震裝置的照相 裝置(CAMERA WITH ANTI-SHAKING DEVICE);美國專利第7,161,621 號揭示的具有減震用的位置感知器的影像攝取裝置(Image-capturing device with position detector for vibration reduction);美國專禾U第7,164,5315號揭示的影像穩定裝置(Image stabilization apparatus)及美國專利第 7,209,299號揭示的減震變焦鏡頭系統(Vibration reduction zoom lens system)等。
影像穩定技術被使用在相機與鏡頭。傳統的影像穩定相機裝置是使用 小型迴轉儀來抵消震動來產生清晰相片。這是一種減少相機與鏡頭震動的 機械方法。這種方法的費用高。該迴轉儀的體積佔據相機的有限空間。該 種相機照出來的相片有時候還是不夠清晰無法滿足要求較高的使用者。

發明內容
本發明的目的是為了以數字影像處理方法取代己知的減震結構，使數 字攝影裝置攝取清晰的相片或影片或使移動裝置達到減震效果，而提出本 發明一種攝影裝置的振動補償方法。
本發明在提供一種攝影裝置的振動補償方法，使數字攝影裝置不需配 置減震結構而能降低製造成本。
本發明在提供一種攝影裝置的振動補償方法，使數字攝影裝置減少配 置減震結構所需的空間，且能攝取較穩定的影像。
為達成所述目的，本發明提供一種攝影裝置的振動補償方法，包括如
下步驟
依序計算一基準場中的每一第一像素區塊與一參考場中與該第一像 素區塊相對應的一第二像素區塊及一比對區域的其他附近像素區塊之間 的差異值；
依據該差異值是否小於一預設值，選擇使該第一像素區塊與該第二像 素區塊交錯組成一影像區塊、使該第一像素區塊與該其他附近像素區塊交 錯組成一影像區塊及使該第一像素區塊與一複製的該第一像素區塊交錯 組成一影像區塊，交錯處理模式中的一種交錯處理模式組合影像；其中該 第一像素區塊與該第二像素區塊被攝取的時間不同。
本發明使數字攝影裝置不需配置減震結構而能降低製造成本，並使數 字攝影裝置減少配置減震結構所需的空間，且能攝取較穩定的影像。


圖1A為將拍攝的影像分成基準場及參考場的示意圖。 圖1B為將拍攝的影像分成基準場及參考場的另一示意圖。 圖2為實施本發明的功能性結構方塊圖。 圖3為實施本發明的流程圖。
具體實施例方式
本發明的其他目的、功效，請參閱附圖及實施例，詳細說明如下。
請參閱圖1A、 1B所示。 一般可利用數字攝影裝置的光電耦合元件、 互補式金屬氧化半導體或上述感應器等攝取影像10。這些數字影像像素被 定義為(W,H)，其中W為輸出數字影像像素寬度，H為輸出數字影像像素 高度，可由上至下區分成O、 1、 2、 3、 4、 5...H-1等條狀像素。數字攝影 裝置攝取影像10時，可由上至下連續式的依序攝取0、 1、 2、 3、 4、 5...H-1
等條狀像素的影像數據。
本發明為間隔式的先依序攝取O、 2、 4...H-1或H-2等條狀像素的影 像數據組成偶數場(Even field),或定為基準場100，約60分的1秒或大於 或小於60分的l秒的後再間隔式的依序攝取l、 3、 5...H-1或H-2等條狀 像素的影像組成奇數場(Oddfidd)，或定為參考場IOI，再交錯基準場IOO 及參考場101組成影像10，如圖1A所示。或間隔式的先依序攝取l、 3、 5...H-1或H-2等條狀塊的影像組成奇數場(0ddfidd)，或定為基準場100'， 約60分的1秒或大於或小於60分的1秒的後再間隔式的依序攝取0、 2、 4...H-1或H-2等條狀塊的影像數據組成偶數場(Evenfidd)，或定為參考場 101'，再交錯基準場及參考場組成影像，如圖1B所示。
可將基準場ioo、 ioo'及參考場ioi、 ior分別分成多個相對應位置、
大小的像素區塊102、 103、 102，、 103'及於參考場101、 IOI，內設定比對 區域104、 104，。像素區塊102、 103、 102，、 103'為相同大小的區塊，且 像素區塊103、 103，被包含於或等於比對區域104、 104'，像素區塊103、 103，在參考場的起始位置不一定與像素區塊102、 102，在基準場的起始位 置相同。
像素區塊102、 103大小範圍可定義為(Bw,Bh)， Bw為像素區塊寬度， Bh為區塊像素高度。Bw與Bh在一區塊內可為任意組合，並且Bw當W，
7Bh芸H。像素區塊102、 103可分別有不同的像素塊，如64X64像素塊、 128X64像素塊。比對區域104在參考場101內。比對區域104可定義為 (Rw，Rh)， Rw為比對區域的像素寬度，Rh為比對區域的像素高度。Rw與 Rh在一比對區域內可為任意組合，並且Bw^Rw^W， BhSRh^H。比 對區域104可分別有不同像素塊，如128X128像素塊、256X128像素塊。 兩相對應像素區塊102、 103被攝取的時間相差約60分的1秒或大於或小 於60分的1秒；若兩像素區塊102、 103之間的絕對差異值小於一預設值， 即可使兩像素區塊102、 103交錯組合成一清晰的影像區塊；絕對差異值 (Sum of absolute dfference,SAD)或平方差異銜Sum of squared difference, SSD)用以計算不同像素塊之間的差異，絕對差異值及平方差異值可稱為差 異值。若差異值不小於該預設值時，可進一步在比對區域104範圍內分別 計算與像素區塊103相鄰或附近的其他相同大小的其他附近像素區塊與像 素區塊102之間的差異值，若某一差異值小於該預設值，即可使像素區塊 102與該某一其他附近像素區塊交錯組合成一影像區塊；若所有的差異值 均不小於該預設值時，表示該像素區塊102無法與參考場101的像素區塊 交錯組合成一影像區塊，故只好將兩相同的像素區塊102交錯組合成一影 像區塊。
經由上述由基準場100，例如偶數場或奇數場由左至右，由上至下計 算每一像素區塊，例如像素區塊102，與參考場101，例如奇數場或偶數 場相對應的像素區塊，例如像素區塊103之間的差異值，再經由上述交錯 處理模式即可補償攝影裝置在拍攝影像100時的震動的因素，而獲得清晰 的影像。
請參閱圖2所示。本發明攝影裝置的振動補償方法中組成一影像區塊 的一具體實施例，包括如下步驟
由一輸入模塊ll (Input module)傳輸一基準場的像素區塊至一第一 數據傳輸管(First Data pipe) 13，接著傳輸一參考場的像素區塊至一第二 數據傳輸管(Second Data pipe) 14;
由一選擇控制模塊(Fetch control module) 12控制第一數據傳輸管13 及第二數據傳輸管14，依序使基準場中的一第一像素區塊(Block of pixels) 及參考場中的一對應於第一像素區塊的一第二像素區塊分別傳輸至一差
8異模塊(Sum of difference module, SDM) 15例如一絕對差異模塊(Sum of absolute difference module, SADM)、 一交錯模塊16及一複製交錯模塊 17;其中的絕對差異模塊也可用平方差異模塊(Sum of square difference module, SSDM)等其他的差異模塊取代；
由差異模塊15計算第一像素區塊與第二像素區塊之間的差異值(S); 該差異值(S)可為絕對差異值或平方差異值等差異值。
由一比較器(Comparator) 18比較該差異值(S)與一預設值(A);若S 小於A，則輸出第一信息，並停止比較；若S不小於A，則輸出第二信息， 表示第一像素區塊及參考場的一比對區域內的其他附近像素區塊之間需 要進一步對比，進而選擇控制模塊12檢測得知比較器18輸出第二信息時， 即控制第二數據傳輸管14依序傳輸在該比對區域內的一其他附近像素區 塊至絕對差異模塊15、交錯模塊16及複製交錯模塊17，接著由差異模塊 15依序計算該第一像素區塊與該其他附近像素區塊之間的差異值(S1)，接 著由比較器18依序比較S1與A，若S1小於A則輸出第一信息，並停止 比較；若所有的Sl均不小於A，則輸出第三信息，表示第一像素區塊及 該其他附近像素區塊時己經無法對比，並且無法通過交錯的該第一像素區 塊及該其他附近像素區塊獲得補償；
由一多功處理器(MUX) 19檢測得知比較器18輸出第一信息時，即 控制交錯模塊16輸出的第一像素區塊交錯第二像素區塊的影像區塊、或 第一像素區塊交錯該其他附近像素區塊的影像區塊，經由一先進先出緩衝 器(FIFO) 21傳送至一輸出模塊(Output module) 22;若多功處理器19 檢測得知比較器18輸出的第三信息時，即控制複製交錯模塊17輸出的兩 第一像素區塊交錯的影像區塊經由該先進先出緩衝器21傳送至輸出模塊 22。
複製交錯模塊17是先複製一該第一像素區塊，再交錯該兩第一像素 區塊形成一影像區塊。複製交錯模塊17也可包括交錯模塊16，利用交錯 模塊16交錯該兩第一像素區塊形成一影像區塊。
本實施例的基準場與參考場可分別為偶數場與奇數場、或分別為奇數 場與偶數場。
請參閱圖2、 3所示。本發明攝影裝置的振動補償方法的實施例，包
9括如下步驟-
由一絕對差異模塊15計算一基準場的第一像素區塊與一參考場相對 應的第二像素區塊的一第一差異值(S) (31):
由一比較器18比較該第一差異值(S)與一預設值(A) (32);
若S小於A，則由一交錯模塊16交錯第一像素區塊與第二像素區塊 組成一影像區塊後傳至一輸出模塊22 (33);
若S不小於A，則由差異模塊15依序計算第一像素區塊與參考場中 包含該第二像素區塊的一比對區域內的一其他附近像素區塊的第二差異 值(S1) (34);
由比較器18比較該第二差異值(S1)與該預設值(A) (35);
若Sl不小於A，則判斷是否完成第一像素區塊與比對區域內的所有 其他附近像素區塊之間的Sl的計算(36)，若未完成，則繼續上述第一 像素區塊與該其他附近像素區塊之間的Sl的計算及與A的比較步驟，若 完成且所有Sl均不小於A，則由複製模交錯組17複製該第一像素區塊並 交錯兩第一像素區塊組成一影像區域後傳送至輸出模塊22(37);
若Sl小於A，則由交錯模塊16交錯第一像素區塊與該其他附近像素 區塊組成一影像區塊後傳送至輸出模塊22 (38);
由選擇控制模塊12判斷是否完成基準場內所有像素區塊的組合(39);
若未完成基準場的所要像素區塊的組合，則進入上述由絕對差異模塊 15計算下一第一像素區塊與在對比區域內下一第二像素區塊的另一第一 差異值的步驟(31);
若已完成基準場的所要像素區塊的組合，則停止作業(40)。
本實施例的基準場與參考場可分別為偶數場與奇數場、或分別為奇數 場與偶數場。
本發明經由依序計算一基準場中的的每一第一像素區塊與一參考場 中與該第一像素區塊相對應的第二像素區塊及一比對區域內的其他附近 像素區塊之間的差異值；並依據該差異值是否小於一預設值，選擇使該第 一像素區塊與該第二像素區塊交錯組成一影像區塊、使該第一像素區塊與 該其他附近像素區塊交錯組成一影像區塊及使該第一像素區塊與一複製 的該第-一像素區塊交錯組成一影像區塊等交錯處理模式中的一種交錯處理模式組合影像，即可補償攝影裝置在拍攝影像時的震動的因素，而獲得 清晰的影像。
以上所記載，僅為利用本發明技術內容的實施例，任何熟悉本項技藝 者運用本發明所為之修飾、變化，皆屬本發明主張的權利要求範圍，而不 限於實施例所揭示的內容。
權利要求
1、一種攝影裝置的振動補償方法，包括如下步驟依序計算一基準場中的每一第一像素區塊與一參考場中與該第一像素區塊相對應的一第二像素區塊及一比對區域的其他附近像素區塊之間的差異值；依據該差異值是否小於一預設值，選擇使該第一像素區塊與該第二像素區塊交錯組成一影像區塊、使該第一像素區塊與該其他附近像素區塊交錯組成一影像區塊及使該第一像素區塊與一複製的該第一像素區塊交錯組成一影像區塊，交錯處理模式中的一種交錯處理模式組合影像；其中該第一像素區塊與該第二像素區塊被攝取的時間不同。
2、 如權利要求1所述的攝影裝置的振動補償方法，其特徵在於，該 依序計算的方式為配合該選擇交錯處理模式，包括如下步驟依序計算該基準場的該第一像素區塊與該參考場相對應的該第二像 素區塊之間的一第一差異值比較該第一差異值與該預設值；若該第一差異值小於該預設值，則交 錯該第一像素區塊與該第二像素區塊組成一影像區塊後傳送至一輸出模 塊；若該第一差異值不小於該預設值，則依序計算該第一像素區塊與對應 於該第二像素區塊的一比對區域內的該其他附近像素區塊的第二差異值， 接著比較該第二差異值與該預設值；若該第二差異值不小於該預設值，則 判斷是否完成該第一像素區塊與所有該其他附近像素區塊之間的該第二 差異值的計算，若未完成，則繼續該第一像素區塊與該比對區域內的該其 他附近像素區塊之間的該第二差異值的計算及與該預設值的比較步驟，若 已完成且所有該第二差異值均不小於該預設值，則複製該第一像素區塊接 著交錯兩該第一像素區塊組成一影像區域後傳送至該輸出模塊；若該第二 差異值小於該預設值，則交錯該第一像素區塊與該其他附近像素區塊組成 一影像區塊後傳送至該輸出模塊；判斷是否完成該基準場的所有像素區塊的組合；若未完成該基準場的 所要像素區塊的組合，則繼續上述步驟直到完成該基準場的所要像素區塊 的組合作業。
3、 如權利要求2所述的攝影裝置的振動補償方法，其特徵在於，所 述差異值的大小是通過一差異模塊執行計算獲得。
4、 如權利要求3所述的攝影裝置的振動補償方法，其特徵在於，所述差異值與該預設值的比較是通過一比較器執行比較。
5、 如權利要求4所述的攝影裝置的振動補償方法，其特徵在於，若 該第一差異值小於該預設值，則通過一交錯模塊交錯該第一像素區塊與該 第二像素區塊組成該影像區塊；若該第二差異值小於該預設值，則通過該 交錯模塊交錯該第一像素區塊與該其他附近像素區塊組成該影像區塊。
6、 如權利要求5所述的攝影裝置的振動補償方法，其特徵在於，復 制該第一像素區塊接著交錯兩該第一像素區塊組成一影像區域的作業是 由一複製模交錯組執行完成。
7、 如權利要求6所述的攝影裝置的振動補償方法，其特徵在於，該 第一像素區塊是通過一選擇控制模塊控制一第一數據傳輸管由一輸出模 塊傳輸至該差異模塊、該交錯模塊及該複製交錯模塊；該第二像素區塊及 該其他附近像素區塊是通過該選擇控制模塊控制一第二數據傳輸管由該 輸出模塊傳輸至該差異模塊、該交錯模塊及該複製交錯模塊。
8、 如權利要求7所述的攝影裝置的振動補償方法，其特徵在於，若 該第一差異值小於該預設值時該比較器輸出一第一信息；若該第二差異值小於該預設值時該比較器輸出一第一信息；若該第一差異值不小於該預設 值時該比較器輸出一第二信息；若該第二差異值不小於該預設值時該比較 器輸出一第二信息；若所有該第二差異值均不小於該預設值時該比較器輸 出一第三信息； 一多功處理器檢測得知該比較器輸出該第一信息時，即控 制該交錯模塊輸出的該影像區塊經由一先進先出緩衝器傳送至該輸出模 塊；該選擇控制模塊檢測得知該比較器輸出該第二信息時，即控制該第二 數據傳輸管由該輸出模塊分別傳輸該其他附近像素區塊至該差異模塊、該 交錯模塊及該複製交錯模塊；若該多功處理器檢測得知該比較器輸出該第 三信息時，即控制該複製交錯模塊輸出的該影像區塊經由該先進先出緩衝 器傳送至該輸出模塊。
9、 如權利要求8所述的攝影裝置的振動補償方法，其特徵在於，該 基準場與該參考場可分別為一偶數場與一奇數場。
10、 如權利要求8所述的攝影裝置的振動補償方法，其特徵在於，該 基準場與該參考場可分別為一奇數場與一偶數場。
11、 如權利要求8所述的攝影裝置的振動補償方法，其特徵在於，該 差異模塊為絕對差異模塊或平方差異模塊中之一。
12、 如權利要求8所述的攝影裝置的振動補償方法，其特徵在於，該差異值為絕對差異值或平方差異值中之一。
全文摘要
一種攝影裝置的振動補償方法，包括依序計算一基準場中的每一第一像素區塊與一參考場中與該第一像素區塊相對應的一第二像素區塊及一比對區域內的其他附近像素區塊之間的差異值；並依據該差異值是否小於一預設值，選擇使該第一像素區塊與該第二像素區塊或與該其他附近像素區塊或與一複製的該第一像素區塊交錯組成一影像區塊等三種交錯處理模式中的一種交錯處理模式組合影像，即可補償攝影裝置在拍攝影像時的震動的因素，而獲得清晰的影像。
文檔編號H04N5/232GK101674408SQ20081014913
公開日2010年3月17日 申請日期2008年9月12日 優先權日2008年9月12日
發明者楊朝雨, 莊 高 申請人:高 莊;楊朝雨