成像設(shè)備和圖像處理方法
【專利摘要】一種成像設(shè)備，包括：光學(xué)系統(tǒng)，包括變焦鏡頭和對焦鏡頭；驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)變焦鏡頭和對焦鏡頭；圖像傳感器，用于將經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)形成的對象的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電子信號，并且將所述信號作為圖像信號輸出；圖像處理器，用于根據(jù)圖像信號生成對象的圖像數(shù)據(jù)；數(shù)字變焦元件，用于以圖像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)執(zhí)行數(shù)字變焦；以及位置檢測器，用于檢測變焦鏡頭的位置，其中即使當(dāng)變焦鏡頭位置尚未到達(dá)遠(yuǎn)攝端時(shí)，數(shù)字變焦元件也用于執(zhí)行數(shù)字變焦。
【專利說明】成像設(shè)備和圖像處理方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請是基于并主張于2011年3月16日提交的日本專利申請N0.2012-59804的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用包含于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種成像設(shè)備，它包括通過變焦鏡頭的光學(xué)變焦功能和通過圖像處理的數(shù)碼變焦功能。

【背景技術(shù)】
[0004]目前，諸如具有簡單視頻拍攝的小型數(shù)碼靜態(tài)攝像頭的成像設(shè)備是很普及的。
[0005]此外，具有在視頻拍攝期間光學(xué)變焦或者既執(zhí)行光學(xué)變焦也執(zhí)行數(shù)碼變焦的成像設(shè)備一直在增加。該類成像設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)通常具有廣角的數(shù)厘米的最小物距和遠(yuǎn)攝的數(shù)十厘米的最小物距。
[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(chǎn)品是可用的。
[0007]如果用戶開始以某視角在遠(yuǎn)離最小物距的某距離上拍攝對象，并且在短于最小物距的視角朝向遠(yuǎn)攝變焦對象，那么所捕獲的圖像將是全模糊并且失焦的。
[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(shè)備，該成像設(shè)備在屏幕上顯示最小物距并通知用戶例如從最小物距到遠(yuǎn)攝的變焦是不可行的。但是，它不能滿足對于變焦對象使其對焦而不模糊的用戶期望。
[0009]對于另一個(gè)示例，日本專利申請N0.H03-15808公開了一種成像設(shè)備，該成像設(shè)備當(dāng)對象與設(shè)備之間的距離達(dá)到最小物距時(shí)停止光學(xué)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(shí)，近年來在數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)中結(jié)合的圖像傳感器的像素?cái)?shù)量已經(jīng)增大到大于高清晰度播放的像素?cái)?shù)量。因此，在視頻拍攝期間通過修整使用虛擬變焦或數(shù)字變焦不太可能由于分辨率不足而降低圖像的視覺質(zhì)量。
[0011]因此，不論光學(xué)變焦是否到達(dá)遠(yuǎn)攝端，從某一焦距既使用數(shù)字變焦也使用光學(xué)變焦都可以提高用戶的便利性，因?yàn)樗軌虬凑张臄z情況生成變焦圖像。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是提供一種具有光學(xué)變焦和數(shù)字變焦的成像設(shè)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(dá)到遠(yuǎn)攝端時(shí)，也執(zhí)行數(shù)字變焦。
[0013]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種成像設(shè)備，包括:光學(xué)系統(tǒng)，包括變焦鏡頭和對焦鏡頭；驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)變焦鏡頭和對焦鏡頭；圖像傳感器，用于將經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)形成的被攝體的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電子信號，并且將所述信號作為圖像信號輸出；圖像處理器，用于根據(jù)圖像信號生成被攝體的圖像數(shù)據(jù)；數(shù)字變焦元件，用于以圖像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)執(zhí)行數(shù)字變焦；以及位置檢測器，用于檢測變焦鏡頭的位置，其中即使當(dāng)變焦鏡頭位置尚未到達(dá)遠(yuǎn)攝端時(shí)，數(shù)字變焦元件也用于執(zhí)行數(shù)字變焦。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]參照附圖從下文的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的特征、實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯:
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的成像設(shè)備的前側(cè)的透視圖；
[0016]圖2是圖1中成像設(shè)備的后側(cè)的透視圖；
[0017]圖3是成像設(shè)備的控制系統(tǒng)的框圖；
[0018]圖4示出了變焦鏡頭位置和最小物距之間的關(guān)系的具體數(shù)據(jù)的一個(gè)示例；
[0019]圖5是成像設(shè)備的數(shù)字變焦處理的概念圖；
[0020]圖6是在成像設(shè)備中朝向遠(yuǎn)攝的光學(xué)變焦和數(shù)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(yuǎn)攝的在光學(xué)變焦和數(shù)字變焦之間切換的順序；
[0022]圖8示出了朝向遠(yuǎn)攝的在光學(xué)變焦和數(shù)字變焦之間切換的順序的另一個(gè)示例；
[0023]圖9是用于朝向廣角的在光學(xué)變焦和數(shù)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(xué)變焦和數(shù)字變焦之間切換的順序；
[0025]圖11是朝向廣角的在光學(xué)變焦和數(shù)字變焦之間切換的另一個(gè)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(xué)變焦和數(shù)字變焦之間切換的另一個(gè)示例；
[0027]圖13是用于為了減少視角改變而既執(zhí)行光學(xué)變焦也執(zhí)行數(shù)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(zhí)行光學(xué)變焦也執(zhí)行數(shù)字變焦的順序；
[0029]圖15示出了為了減少視角改變而既執(zhí)行光學(xué)變焦也執(zhí)行數(shù)字變焦的另一個(gè)示例；
[0030]圖16示出了作為示例的以任意比率單獨(dú)地執(zhí)行光學(xué)變焦和數(shù)字變焦的順序。

【具體實(shí)施方式】
[0031]在下文中，將參照附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像設(shè)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(biāo)記表示相同或相似的部件。通過根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像處理方法，成像設(shè)備執(zhí)行圖像處理。
[0032]在下文中，最小物距是指對成像設(shè)備允許用戶使用的距離，并且不同于結(jié)合于此的鏡頭性能的距離。然而，用戶可以使用的最小物距可等于鏡頭的最小物距。
[0033]圖1是作為成像設(shè)備示例的數(shù)字照相機(jī)的前側(cè)的透視圖。成像設(shè)備I包括:照相機(jī)主體，在其頂面上設(shè)置有快門按鈕SW1、模式撥盤SW2、變焦桿SW3，和電源開關(guān)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(guān)。當(dāng)半按時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)對焦，而當(dāng)全按時(shí)，拍攝圖像。
[0035]在前面設(shè)置有頻閃單元3、測距系統(tǒng)5、光學(xué)系統(tǒng)或者鏡頭鏡筒單元7，以及輔助LED 8。
[0036]測距系統(tǒng)5是單焦點(diǎn)泛焦鏡頭，并具有與光學(xué)系統(tǒng)7的最廣視角相同的視角。它不必驅(qū)動(dòng)用于對焦的鏡頭，使得它可以快速地捕獲圖像區(qū)域。
[0037]光學(xué)系統(tǒng)7是變焦鏡頭。通過操縱變焦桿SW3作為光學(xué)變焦驅(qū)動(dòng)，變焦馬達(dá)71b操作來移動(dòng)變焦鏡頭71a以改變成像設(shè)備I的視角。
[0038]圖2透視地示出了成像設(shè)備I的背面。設(shè)置有IXD10、菜單開關(guān)SW6、自拍/刪除開關(guān)SW5、顯示開關(guān)SW9、再現(xiàn)開關(guān)SWlO以及垂直和水平確定開關(guān)SW8。
[0039]作為顯示器的IXDlO在拍攝操作中顯示來自光學(xué)系統(tǒng)7或者測距系統(tǒng)5的直達(dá)圖像或合成圖像。它也顯示各種拍攝信息，諸如照相機(jī)模式、光圈值、快門速度以及例如用于再現(xiàn)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(guān)SW8:垂直或水平向上或向下傾斜或按壓。
[0041]成像設(shè)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(shè)備I的控制系統(tǒng)的框圖。在下文中，僅對用于根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖像處理的必要的元件進(jìn)行描述，而省略一般的數(shù)字照相機(jī)的元件的描述。
[0043]成像設(shè)備I的各種操作是由數(shù)字信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包括用于光學(xué)系統(tǒng)7的第一 CXD信號處理塊1041、用于測距系統(tǒng)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(diào)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用于在來自光學(xué)系統(tǒng)7的圖像傳感器101和測距系統(tǒng)5的圖像傳感器52的輸出數(shù)據(jù)上設(shè)置白平衡和Y并且控制成像設(shè)備I的元件。
[0046]本地SRAM 1044是在其中暫時(shí)存儲控制數(shù)據(jù)的存儲器。
[0047]作為數(shù)字變焦元件，調(diào)整大小編解碼塊1048剪裁來自圖像傳感器101的輸出數(shù)據(jù)或調(diào)整其大小，以創(chuàng)建數(shù)字變焦圖像。
[0048]TV信號顯示塊1049將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為用于在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(shè)置有作為幀存儲器以存儲RAW-RGB數(shù)據(jù)、YUV圖像數(shù)據(jù)和JPEG圖像數(shù)據(jù)的SDRAM103，RAM107，包含控制程序的R0M108，并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(zhí)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(shù)據(jù)21，該變焦鏡頭數(shù)據(jù)21指示變焦鏡頭位置和最小物距之間的關(guān)系，例如如圖4中所示。變焦鏡頭數(shù)據(jù)21可以是代表變焦鏡頭和最小物距之間關(guān)系的公式的參數(shù)。
[0052]ROM 108還包含對焦鏡頭數(shù)據(jù)22，該對焦鏡頭數(shù)據(jù)22指示對焦鏡頭位置和對象距離之間的關(guān)系。該數(shù)據(jù)可以是公式的參數(shù)。
[0053]在成像設(shè)備I中，參照在ROM 108中的變焦鏡頭數(shù)據(jù)21和對焦鏡頭數(shù)據(jù)22，處理器104執(zhí)行圖像處理程序20。圖像處理程序20實(shí)現(xiàn)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(jì)算機(jī)，并且CPU塊1043通過圖像處理程序20對圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行下文的圖像處理。
[0055]經(jīng)由存儲卡節(jié)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(wǎng)絡(luò)將其下載到ROM 108上。
[0056]IXD驅(qū)動(dòng)器117也具有將來自TV信號顯示塊1049的視頻信號轉(zhuǎn)換為用于在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(jiān)控對象，檢查捕獲的圖像，并觀察在存儲卡192中存儲的圖像數(shù)據(jù)。
[0058]光學(xué)系統(tǒng)7包括作為光學(xué)變焦元件的具有變焦鏡頭71a和變焦馬達(dá)71b的變焦系統(tǒng)，具有對焦鏡頭72a和對焦馬達(dá)72b的對焦系統(tǒng)，具有光圈73a和光圈馬達(dá)73b的光圈單元，具有機(jī)械快門74a和馬達(dá)74b的機(jī)械快門單元，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器75以及作為CXD的圖像傳感器101。
[0059]作為驅(qū)動(dòng)的變焦馬達(dá)71b和對焦馬達(dá)72b是步進(jìn)馬達(dá)，以用作從馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角度檢測鏡頭位置的位置檢測器?？蛇x地，它們可以是具有傳動(dòng)軸包括獲取馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角度的編碼器的DC馬達(dá)。
[0060]測距系統(tǒng)5包括單焦點(diǎn)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(tǒng)5的圖像數(shù)據(jù)的自動(dòng)聚焦。在按下快門按鈕SWl時(shí)，數(shù)字RGB圖像數(shù)據(jù)被捕獲至第二 CXD信號處理塊1042以計(jì)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(fā)送到CPU塊1043，并且還作為特征數(shù)據(jù)被用于自動(dòng)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(shù)據(jù)包含空間頻率的最高頻率組分。例如，在爬坡自動(dòng)對焦中，AF評估值被設(shè)定為諸如與變化量相關(guān)的導(dǎo)數(shù)值的表示高頻組分程度的值。
[0063]在自動(dòng)對焦中，對焦鏡頭72a的位置被設(shè)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(shù)據(jù)。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(shí)間或位置獲取AF評估值，而同時(shí)移動(dòng)對焦鏡頭72a以從獲取的值中確定對焦?fàn)顟B(tài)或?qū)刮恢谩?br> [0064]對焦鏡頭72a的驅(qū)動(dòng)量由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器75根據(jù)單個(gè)VD信號設(shè)置，并且當(dāng)對焦馬達(dá)72b例如是脈沖馬達(dá)時(shí)，它等于驅(qū)動(dòng)脈沖的數(shù)量。
[0065]對焦鏡頭72a由一定數(shù)量的驅(qū)動(dòng)脈沖按照VD信號的脈沖的下降沿以一定的脈沖率進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器75同步于VD信號(即，幀周期)來驅(qū)動(dòng)對焦鏡頭72a。
[0066]接著，對成像設(shè)備I的數(shù)字變焦進(jìn)行描述。圖5是數(shù)字變焦的概念圖。在圖中，對在數(shù)字變焦之前預(yù)處理圖像數(shù)據(jù)31的外圍在保持中心C的情況下進(jìn)行裁切，以生成數(shù)字變焦后的處理后的圖像數(shù)據(jù)32。
[0067]在數(shù)字變焦中，例如，在28mm的35mm等效視角下，移除圖像數(shù)據(jù)的外圍使得每側(cè)都被減小到一半。現(xiàn)在，圖像數(shù)據(jù)的視角是56mm(28*2)。然后，通過將裁切數(shù)據(jù)的每側(cè)擴(kuò)大至處理前的圖像數(shù)據(jù)31的每側(cè)，創(chuàng)建了擴(kuò)大兩倍的處理后的圖像數(shù)據(jù)32。
[0068]第一實(shí)施例
[0069]接著，描述圖像處理方法的第一實(shí)施例。值得注意的是，在下文中，光學(xué)變焦的視角被設(shè)定為35mm等效值。
[0070]第一實(shí)施例描述了用戶向遠(yuǎn)攝端或在增加最小物距的方向變焦對象的示例。在第一實(shí)施例中，在長于對象距離的最小物距下，即使光學(xué)變焦位置尚未到達(dá)遠(yuǎn)攝端，光學(xué)變焦也切換到數(shù)字變焦。
[0071]參照圖6，對成像設(shè)備I的在光學(xué)變焦和數(shù)字變焦之間的切換進(jìn)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(yuǎn)攝操作變焦桿SW3。當(dāng)用戶停止操作變焦桿SW3(在步驟SlOl中為是)時(shí)，CPU塊1043在步驟S102中經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器75指令變焦馬達(dá)71b停止光學(xué)變焦，并且在步驟S103中指令調(diào)整大小編解碼塊1048停止數(shù)字變焦。然后，它結(jié)束操作。
[0073]當(dāng)用戶正在操作變焦桿SW3(在步驟SlOl中為否)時(shí)，CPU塊1043在步驟S104中從變焦馬達(dá)71b的旋轉(zhuǎn)角度或者編碼器的計(jì)數(shù)中獲取當(dāng)前的變焦鏡頭位置，并且計(jì)算在當(dāng)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(yīng)于所計(jì)算的焦距的最小物距。
[0075]在步驟S106中，CPU塊1043獲取當(dāng)前變焦鏡頭位置以及對焦鏡頭位置以計(jì)算對象距離。如果對焦鏡頭72a是在執(zhí)行顫動(dòng)的位置，那么對焦鏡頭72a可以被確定為是在對焦位置。顫動(dòng)是指對焦鏡頭72a沿光軸向?qū)刮恢弥饾u振動(dòng)的操作。
[0076]對象距離可以通過由顫動(dòng)設(shè)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(jìn)行比較。當(dāng)對象距離大于最小物距時(shí)，在步驟S108中，CPU塊1043確定光學(xué)變焦是可行的，并允許變焦馬達(dá)71b以微小的量來執(zhí)行光學(xué)變焦。然后，CPU塊1043返回至步驟SlOl。
[0078]同時(shí)，當(dāng)對象距離已經(jīng)達(dá)到最小物距時(shí)，在步驟S109中，CPU塊1043指令變焦馬達(dá)71b停止光學(xué)變焦，并且指令調(diào)整大小編解碼塊1048開始數(shù)字變焦。
[0079]在步驟SllO中，CPU塊1043確定數(shù)字變焦是否已達(dá)到最大可允許放大倍數(shù)或數(shù)字變焦極限。在步驟SllO中為否時(shí)，它在步驟Slll中指令調(diào)整大小編解碼塊1048以微小放大倍數(shù)放大數(shù)字變焦。然后，CPU塊1043返回至S101。
[0080]在步驟SllO中為是時(shí)，CPU塊1043在步驟SI 12中指令調(diào)整大小編解碼塊1048完成數(shù)字變焦，從而結(jié)束該操作。
[0081]圖7示出了作為示例的朝遠(yuǎn)攝端的在光學(xué)變焦和數(shù)字變焦之間切換的順序。在圖7中，成像設(shè)備I默認(rèn)被設(shè)定在光學(xué)變焦和數(shù)字變焦中的最大廣角(等效于28_)。此外，它被設(shè)定在53cm的對象距離，即，來自變焦鏡頭數(shù)據(jù)21，當(dāng)對象距離匹配最小物距時(shí)對焦是可行的直到等效于85cm的視角。
[0082]在成像設(shè)備I和對象之間的這樣的位置關(guān)系中，成像設(shè)備I執(zhí)行直至85mm的35mm等效焦距的光學(xué)變焦(步驟SlOl，S104到S108)。
[0083]如果用戶在85毫米的焦距后繼續(xù)變焦，則成像設(shè)備I將其切換到數(shù)字變焦(步驟S109至S111)，以放大圖像數(shù)據(jù)的外觀。
[0084]圖8示出了朝向遠(yuǎn)攝端的在光學(xué)變焦和數(shù)字變焦切換的順序的另一個(gè)示例。默認(rèn)成像設(shè)備I已經(jīng)結(jié)束在圖7的操作，光學(xué)變焦定位在85毫米的35mm等效焦距，并且數(shù)字變焦已經(jīng)達(dá)到最大可允許放大倍數(shù)。對象距離最初是53厘米。
[0085]然后，例如由于對象的改變，對象距離改變至143厘米或以上。如果用戶開始朝向遠(yuǎn)攝的變焦，CPU塊1043參照變焦鏡頭數(shù)據(jù)21確定光學(xué)變焦是可行的，并且指令變焦馬達(dá)71b操作(在步驟S101，S104到S108)。因此，對象被進(jìn)一步放大。
[0086]如上所述，成像設(shè)備包括光學(xué)系統(tǒng)，包括變焦鏡頭71a和對焦鏡頭72a ;變焦馬達(dá)71b和對焦馬達(dá)72b，用于驅(qū)動(dòng)變焦鏡頭71a和對焦鏡頭72a ;圖像傳感器101，用于將經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)形成的對象的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電子信號并將該信號作為圖像信號輸出；圖像處理器104，用于根據(jù)該圖像信號生成對象的圖像數(shù)據(jù)；調(diào)整大小編解碼塊10148，用于以圖像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)執(zhí)行數(shù)字變焦；以及位置檢測器，用于檢測變焦鏡頭71a的位置。
[0087]因此，即使變焦鏡頭71a的位置尚未到達(dá)遠(yuǎn)攝端，作為數(shù)字變焦元件的調(diào)整大小編解碼塊1048也執(zhí)行數(shù)字變焦。也就是說，當(dāng)例如變焦鏡頭71a繼續(xù)變焦并且最小物距變得長于對象距離時(shí)，即使在遠(yuǎn)攝端之前，成像設(shè)備I也執(zhí)行數(shù)字變焦以放大圖像數(shù)據(jù)。
[0088]另外，即使當(dāng)變焦鏡頭71a尚未到達(dá)遠(yuǎn)攝端時(shí)，成像設(shè)備I也可以從任意35mm等效焦距執(zhí)行數(shù)字變焦，并且可以根據(jù)攝影場景最佳地放大圖像數(shù)據(jù)。
[0089]此外，根據(jù)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(qū)動(dòng)變焦鏡頭執(zhí)行光學(xué)變焦、并且比較最小物距與對象距離以及確定對象距離是否已達(dá)到最小物距的功能。
[0090]另外，在接收到執(zhí)行光學(xué)遠(yuǎn)攝變焦的指令時(shí)，當(dāng)對象距離已經(jīng)達(dá)到最小物距時(shí)調(diào)整大小編解碼塊1048執(zhí)行數(shù)字變焦。成像設(shè)備I用于根據(jù)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(xué)變焦至數(shù)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(xué)變焦的最小物距。
[0091]另外，圖像數(shù)據(jù)可以是在靜態(tài)圖像拍攝期間的預(yù)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于靜態(tài)圖像和視頻圖像。
[0092]第二實(shí)施例
[0093]接下來，對圖像處理方法的第二實(shí)施例進(jìn)行描述。第二個(gè)實(shí)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是用于在圖像處理方法中在至廣角的光學(xué)變焦和數(shù)字變焦之間切換的流程圖。在此切換中，首先減少數(shù)字變焦的放大倍數(shù)，然后取消數(shù)字變焦，并且變焦鏡頭71a被向廣角端移動(dòng)。
[0095]在步驟S201中，CPU塊1043從來自子CPU 109的數(shù)據(jù)中確定用戶是否操縱變焦桿SW3。當(dāng)用戶操作停止(在步驟S201為是)時(shí)，在步驟S202中，CPU塊1043經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器75指令變焦馬達(dá)71b停止光學(xué)變焦。此外，在步驟S203中，它指令調(diào)整大小編解碼塊1048停止數(shù)字變焦,從而結(jié)束操作。
[0096]在步驟S204中，在用戶正在朝向廣角操作變焦桿SW3(在步驟S201為否)的同時(shí)，CPU塊1043確定朝向廣角端的圖像數(shù)據(jù)的放大倍數(shù)是否被降低了，以及數(shù)字變焦是否被取消了。
[0097]如果數(shù)字變焦沒有被取消(在步驟S204中為否)，則CPU塊1043指令調(diào)整大小編解碼塊1048以微小的速率減少數(shù)字變焦。然后，它返回到步驟S201。
[0098]同時(shí)，如果數(shù)字變焦被取消了，則在步驟S206中，CPU塊1043指令調(diào)整大小編解碼塊1048停止數(shù)字變焦。
[0099]在步驟S207中，CPU塊1043從變焦馬達(dá)71b的旋轉(zhuǎn)角度中確定光學(xué)變焦位置是否已經(jīng)到達(dá)廣角端。當(dāng)它沒有到達(dá)廣角端(在步驟S207中為否)時(shí)，在步驟S208中，CPU塊1043指令變焦馬達(dá)71b以微小的量移動(dòng)變焦鏡頭71a，然后返回到步驟S201。
[0100]當(dāng)它已經(jīng)到達(dá)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(dá)71b停止變焦鏡頭71a，從而結(jié)束操作。
[0101]圖10示出了朝向廣角端在光學(xué)變焦和數(shù)字變焦之間切換的順序的示例。默認(rèn)成像設(shè)備I已經(jīng)結(jié)束在圖7中的操作，光學(xué)變焦被定位在85mm的35mm等效焦距，并且數(shù)字變焦已經(jīng)達(dá)到最大可允許放大倍數(shù)。對象距離最初是53厘米。
[0102]當(dāng)用戶朝向廣角操作變焦桿SW3時(shí)，CPU塊1043指令調(diào)整大小編解碼塊1048降低數(shù)字變焦的放大倍數(shù)以及取消數(shù)字變焦(步驟S201到S206)。
[0103]當(dāng)停止數(shù)字變焦但用戶繼續(xù)朝廣角變焦時(shí)，CPU塊1043操作變焦馬達(dá)71b向廣角端移動(dòng)變焦鏡頭71a (步驟S207至S209)。
[0104]圖11是朝向廣角在光學(xué)變焦和數(shù)字變焦之間切換的另一個(gè)示例。在此切換中，變焦鏡頭71a被向廣角端移動(dòng)，然后數(shù)字變焦的放大倍數(shù)被降低，并且數(shù)字變焦被取消。
[0105]在步驟S301中，CPU塊1043從來自子CPU 109的數(shù)據(jù)中確定用戶是否正在朝向廣角操縱變焦桿SW3。當(dāng)用戶操作已經(jīng)停止(在步驟S301為是)時(shí)，CPU塊1043在步驟S302中經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器75指令變焦馬達(dá)71b停止光學(xué)變焦，并且在步驟S303中指令調(diào)整大小編解碼塊1048停止數(shù)字變焦,從而結(jié)束操作。
[0106]在步驟S304中，在用戶正在操作變焦桿SW3(在步驟S301為否)的同時(shí)，CPU塊1043從變焦馬達(dá)71b的旋轉(zhuǎn)角度確定變焦鏡頭位置是否已經(jīng)到達(dá)廣角端。
[0107]當(dāng)變焦鏡頭71a已經(jīng)到達(dá)廣角端(在步驟S304中為否)，在步驟S305中，CPU塊1043指令變焦馬達(dá)71b以微小的量移動(dòng)變焦鏡頭71a。然后，CPU塊1043返回至步驟S301。
[0108]當(dāng)變焦鏡頭71a已經(jīng)到達(dá)廣角端(在步驟S305中為是)，在步驟S306中，CPU塊1043指令變焦馬達(dá)71b停止光學(xué)變焦。
[0109]在步驟S307中，CPU塊1043確定向廣角的數(shù)字變焦的放大倍數(shù)是否被降低或消除。數(shù)字變焦未被取消(在步驟S307中為否)時(shí)，CPU塊1043在步驟S308中指令調(diào)整大小編解碼塊1048以微小的速率降低數(shù)字變焦，并返回到步驟S301。
[0110]數(shù)字變焦被取消(步驟S307中為是)時(shí)，在步驟S309中，CPU塊1043指令調(diào)整大小編解碼塊048停止數(shù)字變焦。
[0111]圖12示出了朝向廣角在光學(xué)變焦和數(shù)字變焦之間切換的順序的另一個(gè)示例。在圖中，默認(rèn)成像設(shè)備I已經(jīng)結(jié)束在圖7中的操作，光學(xué)變焦被定位在85mm的35mm等效焦距，并且數(shù)字變焦已經(jīng)達(dá)到最大可允許放大倍數(shù)。對象距離最初是53厘米。
[0112]如果由于對象的改變，對象距離被改變至143厘米或以上，并且用戶朝向廣角端操作變焦桿SW3，則CPU塊1043以對象距離和最小物距之間的關(guān)系為基礎(chǔ)，指令變焦馬達(dá)71b首先向廣角移動(dòng)變焦鏡頭71a (步驟S301到S306)。
[0113]如果在向廣角端移動(dòng)變焦鏡頭71a之后用戶繼續(xù)向廣角變焦，則CPU塊1043降低數(shù)字變焦放大倍數(shù)并且改變視角，直至數(shù)字變焦被取消(步驟S307到S309)。
[0114]上述順序也適用于對象距離被改變減小的時(shí)候。
[0115]第二實(shí)施例已經(jīng)描述了當(dāng)光學(xué)變焦和數(shù)字變焦都位于遠(yuǎn)攝時(shí)，由變焦桿SW3的操縱發(fā)出執(zhí)行向廣角的光學(xué)變焦的指令的示例。根據(jù)成像設(shè)備1，調(diào)整大小編解碼塊1048執(zhí)行朝向廣角的數(shù)字變焦，并且變焦馬達(dá)71b執(zhí)行朝向廣角的光學(xué)變焦。因此，在圖像數(shù)據(jù)的分辨率降低之前，成像設(shè)備I可以通過降低或取消數(shù)字變焦來生成變焦中的高質(zhì)量圖像數(shù)據(jù)。
[0116]此外，在變焦馬達(dá)71b朝著廣角移動(dòng)變焦鏡頭71a之后，調(diào)整大小編解碼器1048執(zhí)行朝著廣角的數(shù)字變焦。因此，在光學(xué)變焦被設(shè)定為廣角之后，成像設(shè)備I可以通過取消數(shù)字變焦來生成變焦中的高質(zhì)量圖像數(shù)據(jù)。
[0117]第三實(shí)施例
[0118]現(xiàn)在對圖像處理方法的第三實(shí)施例進(jìn)行說明。第三實(shí)施例描述了既使用光學(xué)變焦也使用數(shù)字變焦，以根據(jù)對象距離和最小物距來減少視角的變化并且改變變焦?fàn)顟B(tài)的示例。這旨在防止用戶在顯示器上觀看圖像數(shù)據(jù)的同時(shí)注意到視角的變化。圖13是用于為了減少視角改變而既執(zhí)行光學(xué)變焦也執(zhí)行數(shù)字變焦的流程圖。
[0119]在步驟S401中，CPU塊1043指令變焦馬達(dá)71b或者朝著遠(yuǎn)攝或者朝著廣角以微小的量來移動(dòng)變焦鏡頭71a。
[0120]在步驟S402中，CPU塊1043從變焦馬達(dá)部71b的旋轉(zhuǎn)角度和編碼器的計(jì)數(shù)中獲取變焦鏡頭數(shù)據(jù)21和變焦鏡頭71a的當(dāng)前位置，以找到在當(dāng)前變焦鏡頭位置的焦距。
[0121]在步驟S403中，CPU塊1043指令調(diào)整大小編解碼塊1048來執(zhí)行數(shù)字變焦，以減少由于光學(xué)變焦的焦距或視角的變化。
[0122]在步驟S404中，CPU塊1043確定數(shù)字變焦是否可以被進(jìn)一步減少或增加。當(dāng)數(shù)字變焦是可行的(在步驟S404為是)時(shí)，CPU塊1043返回到步驟S401。當(dāng)數(shù)字變焦是不可行的(步驟S404為否)時(shí)，在步驟S405中，CPU塊1043指令變焦馬達(dá)71b停止光學(xué)變焦,從而結(jié)束操作。
[0123]圖14示出了用來減少視角變化的光學(xué)變焦和數(shù)字變焦的順序的示例。默認(rèn)成像設(shè)備I已經(jīng)結(jié)束在圖7的操作，光學(xué)變焦定位在85毫米的35mm等效焦距，并且數(shù)字變焦已經(jīng)達(dá)到3.0x的最大可允許放大倍數(shù)。對象距離最初是53厘米。
[0124]如果由于對象的改變，對象距離改變至143厘米或以上，并且一定長度的時(shí)間已經(jīng)過去而沒有用戶的操縱，則CPU塊1043指令變焦馬達(dá)71b朝向遠(yuǎn)攝驅(qū)動(dòng)變焦鏡頭71a，并在同一時(shí)間指令調(diào)整大小編解碼塊1048減少數(shù)字變焦的放大倍數(shù)或取消它(步驟S401至S404)。
[0125]這里，雖然朝向遠(yuǎn)攝移動(dòng)光學(xué)變焦會縮小視場而減小數(shù)字變焦的放大倍數(shù)會拓寬視場，但是CPU塊1043協(xié)調(diào)光學(xué)變焦和數(shù)字變焦以減少視場的改變，從而不讓用戶在觀看IXD 10時(shí)意識到改變。
[0126]在上面的操作之前，35mm等效焦距是85mm并且數(shù)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(dāng)光學(xué)變焦是在255mm且取消數(shù)字變焦時(shí)，成像設(shè)備I
停止操作。
[0127]圖15示出了用來減少視角變化的光學(xué)變焦和數(shù)字變焦的順序的另一個(gè)示例。默認(rèn)光學(xué)變焦是300mm的35毫米等效焦距并且不使用數(shù)字變焦。對象距離為143cm。
[0128]然后，當(dāng)用戶從默認(rèn)位置向更靠近對象移動(dòng)成像設(shè)備I時(shí)，CPU塊1043操作變焦馬達(dá)71b朝向廣角移動(dòng)變焦鏡頭71a，使得對象距離和最小物距彼此一致。同時(shí)，CPU塊1043指令調(diào)整大小編解碼塊1048同步于光學(xué)變焦的變化來執(zhí)行數(shù)字變焦(步驟S401至S404)。
[0129]CPU塊1043通過向廣角移動(dòng)光學(xué)變焦拓寬了視場，并允許調(diào)整大小編解碼塊1048增加數(shù)字變焦的放大倍數(shù)。由此，它可以抵消視場的變化。
[0130]它繼續(xù)保持視角的上面的操作，直到對象距離達(dá)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(shè)備I被配置為既執(zhí)行光學(xué)變焦也執(zhí)行數(shù)字變焦，以防止在LCD 10上圖像數(shù)據(jù)的視角的改變。成像設(shè)備I可以防止在顯示器上表觀視角的改變，并按照對象距離最佳地保持光學(xué)變焦和數(shù)字變焦的水平。
[0132]在接收到用于光學(xué)遠(yuǎn)攝變焦的指令時(shí)，隨著對象距離的增加，變焦馬達(dá)71b執(zhí)行光學(xué)變焦，直到對象距離達(dá)到最小物距。
[0133]第四實(shí)施例
[0134]現(xiàn)在，對圖像處理方法的第四實(shí)施例進(jìn)行描述。第四實(shí)施例描述了光學(xué)變焦和數(shù)字變焦可以被單獨(dú)地以及以任意比率執(zhí)行的手動(dòng)操作模式的示例。圖16示出了這種手動(dòng)操作模式的順序的示例。
[0135]在單獨(dú)地執(zhí)行光學(xué)變焦和數(shù)字變焦的本實(shí)施例中，變焦桿SW3被分配于光學(xué)變焦而垂直和水平確定開關(guān)S8被分配于數(shù)字變焦。
[0136]在第四個(gè)實(shí)施例中，默認(rèn)成像設(shè)備I處于光學(xué)變焦(28mm的35mm等效焦距)和數(shù)字變焦(無變焦)中的最廣角。通過用戶操縱變焦桿SW3，CPU塊1043驅(qū)動(dòng)變焦馬達(dá)71b來執(zhí)行光學(xué)遠(yuǎn)攝變焦。
[0137]然后，通過用戶停止操作變焦桿SW3并且開始操作垂直和水平確定開關(guān)S8，CPU塊1043指令調(diào)整大小編解碼塊1048執(zhí)行數(shù)字變焦，即使光學(xué)變焦尚未達(dá)到遠(yuǎn)攝端(在圖16中的85mm)。
[0138]如上所述，成像設(shè)備I包括可獨(dú)立操作的作為光學(xué)變焦驅(qū)動(dòng)器的變焦桿SW3以及作為數(shù)字變焦操作器的垂直和水平確定開關(guān)S8。當(dāng)通過操縱變焦桿SW3指令執(zhí)行光學(xué)變焦時(shí)，作為驅(qū)動(dòng)器的變焦馬達(dá)71b移動(dòng)變焦鏡頭71a以執(zhí)行光學(xué)變焦。另外，當(dāng)通過操縱垂直和水平確定開關(guān)S8指令執(zhí)行數(shù)字變焦時(shí)，調(diào)整大小編解碼塊1048執(zhí)行數(shù)字變焦。
[0139]因此，同時(shí)具有光學(xué)變焦功能和數(shù)字變焦功能的成像設(shè)備I可以根據(jù)用戶的操縱，從任意焦距獨(dú)立于光學(xué)變焦地執(zhí)行數(shù)字變焦，即使變焦鏡頭位置尚未到達(dá)遠(yuǎn)攝端。
[0140]雖然本發(fā)明已經(jīng)以示例性實(shí)施例的方式進(jìn)行了描述，但其并不限于此。應(yīng)當(dāng)理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在所描述的實(shí)施例中進(jìn)行變化或修改，而不脫離由下面的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種成像設(shè)備，包括: 光學(xué)系統(tǒng)，包括變焦鏡頭和對焦鏡頭； 驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)變焦鏡頭和對焦鏡頭； 圖像傳感器，用于將經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)形成的對象的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電子信號，并且將所述信號作為圖像信號輸出； 圖像處理器，用于根據(jù)圖像信號生成對象的圖像數(shù)據(jù)； 數(shù)字變焦元件，用于以圖像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)執(zhí)行數(shù)字變焦；以及 位置檢測器，用于檢測變焦鏡頭的位置，其中 即使當(dāng)變焦鏡頭位置尚未到達(dá)遠(yuǎn)攝端時(shí)，數(shù)字變焦元件也用于執(zhí)行數(shù)字變焦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)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，用于獲取至對焦對象的距離； 光學(xué)變焦驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)變焦鏡頭執(zhí)行光學(xué)變焦；以及比較器，用于比較最小物距與對象距離并確定對象距離是否已達(dá)到最小物距，其中數(shù)字變焦元件用于當(dāng)光學(xué)變焦驅(qū)動(dòng)器發(fā)出執(zhí)行朝向遠(yuǎn)攝端的光學(xué)變焦的指令時(shí)以及當(dāng)對象距離已經(jīng)達(dá)到最小物距時(shí)，執(zhí)行數(shù)字變焦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像設(shè)備，其中 當(dāng)執(zhí)行光學(xué)變焦和數(shù)字變焦之后光學(xué)變焦驅(qū)動(dòng)器發(fā)出執(zhí)行朝向廣角端的光學(xué)變焦的指令時(shí)，首先數(shù)字變焦元件執(zhí)行朝向廣角端的數(shù)字變焦，并且然后驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)變焦鏡頭執(zhí)行朝向廣角端的光學(xué)變焦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像設(shè)備，其中 當(dāng)執(zhí)行光學(xué)變焦和數(shù)字變焦之后光學(xué)變焦驅(qū)動(dòng)器發(fā)出執(zhí)行朝向廣角端的光學(xué)變焦的指令時(shí)，首先驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)變焦鏡頭執(zhí)行朝向廣角端的光學(xué)變焦，并且然后，數(shù)字變焦元件執(zhí)行朝向廣角端的數(shù)字變焦。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，還包括 顯示器，用于顯示圖像數(shù)據(jù)，其中 當(dāng)距離獲取元件獲取的對象距離有改變時(shí)，驅(qū)動(dòng)器和數(shù)字變焦元件分別用于執(zhí)行光學(xué)變焦和數(shù)字變焦，以使在顯示器上顯示的圖像數(shù)據(jù)中視角不改變。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其中 當(dāng)由距離獲取元件獲取的對象距離已經(jīng)增加時(shí)，在接收到來自光學(xué)變焦驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)變焦鏡頭執(zhí)行朝向遠(yuǎn)攝端的光學(xué)變焦的指令時(shí)，驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)變焦鏡頭執(zhí)行光學(xué)變焦直到對象距離達(dá)到最小物距。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，還包括 數(shù)字變焦操作器，獨(dú)立于光學(xué)變焦驅(qū)動(dòng)器操作，以指令數(shù)字變焦元件執(zhí)行數(shù)字變焦，其中: 在接收到來自光學(xué)變焦驅(qū)動(dòng)器的指令時(shí)，驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)變焦鏡頭以執(zhí)行光學(xué)變焦；并且 在接收到來自數(shù)字變焦操作器的指令時(shí)，數(shù)字變焦元件執(zhí)行數(shù)字變焦。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其中 圖像數(shù)據(jù)是在靜態(tài)圖像拍攝中的預(yù)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(qū)動(dòng)變焦鏡頭和對焦鏡頭以形成對象的光學(xué)圖像； 將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電子信號，并且將所述信號作為圖像信號輸出； 根據(jù)圖像信號生成對象的圖像數(shù)據(jù)； 以圖像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)執(zhí)行數(shù)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(dá)遠(yuǎn)攝端時(shí)也執(zhí)行數(shù)字變焦。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像處理方法，還包括步驟: 在接收到執(zhí)行朝向遠(yuǎn)攝端的光學(xué)變焦的指令時(shí)，確定對象距離是否已經(jīng)達(dá)到最小物距，并且當(dāng)對象距離已經(jīng)達(dá)到最小物距時(shí)，執(zhí)行數(shù)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(yōu)先權(quán)日:2012年3月16日
【發(fā)明者】山本勝也 申請人:株式會社理光