專利名稱：攝像機的慢快門速度控制裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種攝像機的慢快門速度控制裝置及方法(Apparatus and method for controlling slow shutter speed of camera),尤其是,禾丨J用電荷華禹合裝置(CCD)或 者互補金屬氧化物半導體(CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor)等成像元 件來拍攝動影像的攝像機的慢快門速度(Slow Shutter Speed)控制裝置及方法。
背景技術：
通常，拍攝動影像的攝像機廣泛使用著電荷耦合裝置(CCD)或者互補金屬氧化物 半導體(CMOS)等成像元件(Photographing Device)，例如，上述攝像機在拍攝高亮度級 的被拍攝物體時，為減少投射在上述成像元件上的光亮，或者自動減少光圈(IRIS)的打開 量，或者自動減少用于放大上述成像元件的輸出信號的模擬增益(Gain)值。另外，上述攝像機在自動減少上述光圈打開量和模擬增益值的狀態(tài)下，仍然無法 拍攝適度亮度級的被拍攝物體時，為減少被上述成像元件的各像素(Pixel)充電的電荷 (Charge)量，將把上述成像元件的快門速度(Shutter Speed)調節(jié)成短(Short)快門速度。同時，上述攝像機在拍攝低亮度級的被拍攝物體時，為增加投射在上述成像元件 上的光亮，或者自動增加光圈(IRIS)的打開量，或者自動增加用于放大上述成像元件的輸 出信號的模擬增益(Gain)值。而且，上述攝像機在自動增加上述光圈打開量和模擬增益值的狀態(tài)下，仍然無法 拍攝適度亮度級的被拍攝物體時，為增加被上述成像元件的各像素(Pixel)充電的電荷 (Charge)量，將把上述成像元件的快門速度(Shutter Speed)調節(jié)成長(Long)快門速度， 即慢快門速度(Slow Shutter Speed)。因此，上述攝像機在拍攝高亮度級的被拍攝物體或者低亮度級的被拍攝物體時， 將自動調節(jié)光圈打開量和模擬增益值及快門速度，以便能夠執(zhí)行適度電平(level)的被拍 攝物體的拍攝動作。但是，普通攝像機如果設定用于拍攝上述低亮度級被拍攝物體的低亮度(Low illuminance)拍攝模式的話，例如，將1場周期(field period)的快門速度調節(jié)到2場周 期或者3場周期的慢(Slow)快門速度，如圖1所示，當瞬間執(zhí)行從1場周期的快門速度向 2場周期的快門速度的轉換動作時，會出現(xiàn)所拍攝影像不自然的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明正是為解決上述問題而研發(fā)出來的，目的在于提供一種拍攝動影像的攝像 機在利用電荷耦合裝置(CCD)或者互補金屬氧化物半導體(CMOS)等成像元件，拍攝低亮度 (Low Luminance)被拍攝物體時，將自動設定慢快門速度(Slow Shutter Speed)控制模式， 可變輸出成像元件的復位脈沖(Reset Pulse)，執(zhí)行從當前的快門速度向目標慢快門速度 的線性(Linear)轉換的攝像機的慢快門速度控制裝置及方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的攝像機的慢快門速度控制方法包括以下兩個步驟第1步驟。當拍攝低亮度被拍攝物體時，自動設定慢快門速度控制模式；第2步驟。執(zhí)行從當 前的快門速度向目標慢快門速度的線性(Linear)轉換。本發(fā)明的攝像機的慢快門速度控制方法，其中，上述第2步驟還包括兩個步驟如 果設定上述慢快門速度控制模式的話，則計算當前的快門速度和目標慢快門速度間的差 值；在計算與上述差值相應的成像元件的充電復位脈沖個數(shù)之后，按比該計算的個數(shù)小1 個的個數(shù)輸出充電復位脈沖。本發(fā)明的攝像機的慢快門速度控制方法，其中，上述成像元件的充電復位脈沖個 數(shù)是比照當前的快門速度和目標慢快門速度間的差值的。一種攝像機的慢快門速度控制裝置，包括以下三個組成部分驅動裝置，用于驅動 成像元件；檢測裝置，用于檢測低亮度被拍攝物體拍攝狀態(tài)；控制裝置。當拍攝上述低亮度 被拍攝物體時，在自動設定慢快門速度控制模式之后，為執(zhí)行從當前的快門速度向目標慢 快門速度的線性(Linear)轉換，而控制上述驅動裝置。本發(fā)明的攝像機的慢快門速度控制裝置，其中，上述控制裝置如果設定上述慢快 門速度控制模式的話，則計算當前的快門速度和目標慢快門速度間的差值，算出與上述差 值相應的成像元件的充電復位脈沖個數(shù)，然后為按比該計算的個數(shù)小1個的個數(shù)輸出充電 復位脈沖，而控制上述驅動裝置。本發(fā)明的攝像機的慢快門速度控制裝置，其中，上述成像元件的充電復位脈沖個 數(shù)是比照當前的快門速度和目標慢快門速度間的差值的。在本發(fā)明的攝像機的慢快門速度控制裝置及方法中，拍攝動影像的攝像機在利用 電荷耦合裝置(CCD)或者互補金屬氧化物半導體(CMOS)等成像元件，拍攝低亮度被拍攝物 體時，自動設定慢快門速度控制模式，可變輸出成像元件的復位脈沖，執(zhí)行從當前的快門速 度向目標慢快門速度的線性(Linear)轉換，從而即使執(zhí)行慢快門速度控制動作，也能夠自 然地拍攝動影像。


圖1是普通攝像機的慢快門速度控制過程實施例示意圖；圖2是本發(fā)明適用的攝像機構成示意圖；圖3是本發(fā)明的攝像機的慢快門速度控制方法操作流程圖；圖4是本發(fā)明的攝像機的慢快門速度控制過程實施例示意圖。附圖中主要部分的符號說明10變焦鏡頭11焦距鏡頭
12光圈13成像元件
14模擬前端15數(shù)字信號處理部
16驅動器17定時時鐘發(fā)生器
18低亮度檢測部19存儲器
20微型計算機
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的攝像機的慢快門速度控制裝置及方法進行詳細說明。
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首先，本發(fā)明的慢快門速度控制裝置及方法適用于配置有廣泛應用于動影像拍攝 的電荷耦合裝置(CCD)或者互補金屬氧化物半導體(CMOS)等成像元件的監(jiān)控用攝像機 (Monitoring Camera)之類的各種類型攝像機。圖2是本發(fā)明適用的攝像機構成示意圖。例如，上述攝像機包括以下幾個組成部 分變焦鏡頭10、焦距鏡頭11、光圈12、成像元件13、模擬前端(AFE =Analog Front End) 14、 數(shù)字信號處理部(DSP) 15、驅動器16、定時時鐘發(fā)生器17、低亮度檢測部18、存儲器19、微型 計算機20等。同時，上述微型計算機20將通過控制上述定時時鐘(Timing Clock)發(fā)生器17，產(chǎn) 生規(guī)定頻率的定時時鐘(Timing Cluck)，而上述驅動器16將利用上述定時時鐘，控制經(jīng)上 述成像元件13的像素(Pixel)充電的電荷(Charge)的輸出定時。而且，上述模擬前端(front end) 14將執(zhí)行把從上述成像元件13輸出的模擬信號 放大到規(guī)定電平的自動增益控制(AGC:Auto Gain Control)工作，以及將放大到上述規(guī)定 電平的模擬信號轉換成數(shù)字信號的A/D轉換動作。上述數(shù)字信號處理部15將對從上述模擬前端轉換輸出的數(shù)字信號，利用數(shù)字增 益(Digital Gain)值進行放大，然后執(zhí)行自動白平衡(AffB =Auto White Balance)之類的 數(shù)字信號處理動作。同時，上述低亮度檢測部18將對經(jīng)上述數(shù)字信號處理部15進行信號處理的視 頻數(shù)據(jù)進行分析，檢測是低亮度拍攝狀態(tài)與否，例如，如果在因拍攝低亮度級的被拍攝物 體，而增加光圈打開量，并增加模擬增益值的狀態(tài)下，被拍攝物體拍攝影像的平均亮度 仍然未達到事先設定的標準值以上的話，則將檢測為需要快門速度調整的低亮度(Low Luminance)拍攝狀態(tài)。而且，上述微型計算機20如果按照從上述低亮度檢測部18輸出的檢測信號，識別 為低亮度拍攝狀態(tài)的話，則自動設定慢快門速度(Slow Shutter Speed)控制模式，同時執(zhí) 行從當前的快門速度向目標慢快門速度的線性(Linear)轉換過程。圖3是本發(fā)明的攝像機的慢快門速度控制方法操作流程圖。微型計算機20如果 按照用戶申請來設定慢快門速度控制模式，或者按照從上述低亮度檢測部18輸出的檢測 信號來識別為低亮度被拍攝物體拍攝狀態(tài)的話，則將自動設定慢快門速度控制模式(SlO)。另外，上述微型計算機20在確認當前快門速度(Sll)的同時，將計算與目標慢快 門速度的差值(S12)，例如，在當前的快門速度是1場周期的快門速度，而目標慢快門速度 為2場周期的快門速度時，則將按1場計算當前的快門速度和目標慢快門速度間的差值。而且，將計算與上述1場相應的成像元件的最大復位脈沖個數(shù)(S13)，例如，如圖4 所示，假設與對上述成像元件13在1場之間被充電的電荷逐漸進行信號處理所需的分辨率 (Resolution)相對應的成像元件的最大復位脈沖個數(shù)為5個，則上述微型計算機20通過操 作控制上述驅動器16，在從1場周期的快門速度向2場周期的快門速度轉換的第1個過程 中，輸出4個復位脈沖。S卩，在從1場周期的快門速度向2場周期的快門速度轉換的第1個過程中，輸出4 個復位脈沖，繼而在偶數(shù)(even)場的剩余1/5和奇數(shù)(odd)場期間輸出充電的電荷，以此 輸出1.2場周期的快門速度。而且，在第2個過程中，輸出3個復位脈沖，繼而在偶數(shù)(even)場的剩余2/5和下個奇數(shù)(odd)場期間輸出充電的電荷，以此輸出1.4場周期的快門速度。在第3個過程中， 輸出2個復位脈沖，繼而在偶數(shù)(even)場的剩余3/5和下個奇數(shù)(odd)場期間輸出充電的 電荷，以此輸出1. 6場周期的快門速度。另外，在第4個過程中，輸出1個復位脈沖，繼而在偶數(shù)(even)場的剩余4/5和下 個奇數(shù)(odd)場期間輸出充電的電荷，以此輸出1. 8場周期的快門速度。在第5個過程中 不輸出復位脈沖，從而輸出全部偶數(shù)(even)場和下個奇數(shù)(odd)場期間充電的電荷，執(zhí)行 達到2.0場周期的快門速度的線性(Linear)慢快門速度動作(S15)。而且，在執(zhí)行上述過程期間，將識別是否達到目標慢快門速度，例如，當尚未達 到目標慢快門速度時(S16)，如上所述，一邊將加載在成像元件的復位脈沖個數(shù)減少1個 (S17)，一邊執(zhí)行線性慢快門速度動作。同時，上述微型計算機20如果達到目標慢快門速度的話，則不再將復位脈沖進一 步輸出到上述成像元件上，同時將解除慢快門速度控制模式(S18)，因而即使執(zhí)行慢快門速 度控制動作，也能夠自然地拍攝動影像。如上所述的本發(fā)明優(yōu)選實施例是出于例示目的而提出來的，相關工作人員完全可 以在下面權利要求項所記載的本發(fā)明技術思想及其技術范圍內，對其他各種實施例進行改 良、變更、替代或者附加等。
權利要求
一種攝像機的慢快門速度控制方法，其特征在于包括以下兩個步驟第1步驟，當拍攝低亮度被拍攝物體時，自動設定慢快門速度控制模式；第2步驟，執(zhí)行從當前的快門速度向目標慢快門速度的線性(Linear)轉換。
2.如權利要求1所述的攝像機的慢快門速度控制方法，其特征在于上述第2步驟包 括如下兩個步驟如果設定上述慢快門速度控制模式的話，計算當前的快門速度和目標慢快門速度間的差值；在計算與上述差值相應的成像元件的充電復位脈沖個數(shù)之后，按比該計算的個數(shù)小1 個的個數(shù)輸出充電復位脈沖。
3.如權利要求2所述的攝像機的慢快門速度控制方法，其特征在于上述成像元件的 充電復位脈沖個數(shù)是對照當前的快門速度和目標慢快門速度間的差值。
4.一種攝像機的慢快門速度控制裝置，其特征在于包括以下三個組成部分 驅動裝置，用于驅動成像元件；檢測裝置，用于檢測低亮度被拍攝物體拍攝狀態(tài)；控制裝置，當拍攝上述低亮度被拍攝物體時，在自動設定慢快門速度控制模式之后，為 執(zhí)行從當前的快門速度向目標慢快門速度的線性(Linear)轉換，而控制上述驅動裝置。
5.如權利要求4所述的攝像機的慢快門速度控制裝置.其特征在于上述控制裝置 如果設定上述慢快門速度控制模式的話，則計算當前的快門速度和目標慢快門速度間的差 值，算出與上述差值相應的成像元件的充電復位脈沖個數(shù)，然后為按比該計算的個數(shù)小1 個的個數(shù)輸出充電復位脈沖，而控制上述驅動裝置。
6.如權利要求5所述的攝像機的慢快門速度控制裝置，其特征在于上述成像元件的 充電復位脈沖個數(shù)是比照當前的快門速度和目標慢快門速度間的差值。 全文摘要
本發(fā)明公開了一種攝像機的慢快門速度控制裝置及方法，其中，拍攝動影像的攝像機在利用電荷耦合裝置(CCD)或者互補金屬氧化物半導體(CMOS)等成像元件，拍攝低亮度(Low Luminance)被拍攝物體時，將自動設定慢快門速度(Slow Shutter Speed)控制模式，可變輸出成像元件的復位脈沖(Reset Pulse)，執(zhí)行從當前的快門速度向目標慢快門速度的線性(Linear)轉換，從而即使執(zhí)行慢快門速度控制動作，也能夠自然地拍攝動影像。
文檔編號H04N5/238GK101873438SQ20091005000
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權日2009年4月24日
發(fā)明者金萬盛, 閔喆 申請人:上海樂金廣電電子有限公司