專利名稱：抖動測定系統(tǒng)及抖動測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測定數(shù)碼相機(jī)等的攝影機(jī)或其他光學(xué)設(shè)備的抖動 的抖動測定系統(tǒng)及抖動測定方法。
背景技術(shù)：
過去，數(shù)碼相機(jī)所具備的手抖動校正裝置，通過對由陀螺儀傳感 器檢測出的加速度進(jìn)行積分來求出抖動量，使透鏡或頂角棱鏡、攝像 元件等移位以抵消該抖動量。
作為這種手抖校正裝置的一例，在專利文獻(xiàn)1所公開的發(fā)明中具
備檢測手抖的頂角傳感器43、 44(陀螺儀傳感器等)、使光軸變化而可 變形的可變頂角棱鏡41、使該可變頂角棱鏡41變形的促動器48、 49、 向該促動器施加驅(qū)動電壓的控制電路等，按照由上述頂角傳感器43、 44檢測出的信號，通過上述促動器48、 49使可變頂角棱鏡41變形而
使光軸變化。
而且，在該專利文獻(xiàn)1公開了如下發(fā)明具備用于檢測光軸變化 角度的受光單元8(二維位置傳感器)或檢測頂角傳感器43、44的輸出信 號的電路等，根據(jù)上述驅(qū)動電壓和光軸變化角度的關(guān)系、頂角檢測傳 感器輸出和光軸變化角度的關(guān)系等來評價手抖校正裝置的性能。
于是，可考慮利用該發(fā)明評價在市場出售的數(shù)碼相機(jī)的手抖，但 是，如果在這種情況下，需要將用于檢測上述光軸變化角度的單元附 加在數(shù)碼相機(jī)本身或者連接到數(shù)碼相機(jī)，難以適用于任意數(shù)碼相機(jī)的 手抖測定，且不現(xiàn)實。
5而且，在上述情況下，由陀螺儀傳感器的安裝方向限制可檢測的 手抖方向，而且難以觀測手抖方向及手抖量的時序列變化。
然而， 一般用靜物相機(jī)拍攝被攝體時所產(chǎn)生的手抖有以下3種
成為繞擺動(pan)軸(垂直軸)的旋轉(zhuǎn)運動的手抖、成為繞俯仰(pitch)軸(水 平軸)的旋轉(zhuǎn)運動的手抖、成為繞翻滾(roll)軸(與擺動軸和俯仰軸雙方垂 直的軸)的旋轉(zhuǎn)運動的手抖。另外，上述俯仰(pitch)軸還有被稱為傾斜 (tilt)軸的情況。
這3種手抖根據(jù)快門按鈕的位置、相機(jī)的形狀、使用者的男女差 異、使用者是專業(yè)人員或是非專業(yè)人員等各種條件而不同。
用一般的市場出售的數(shù)碼相機(jī)的手抖校正功能僅檢測繞俯仰軸和 擺動軸這2軸的抖動量進(jìn)行校正，對繞翻滾軸(光軸)的手抖未進(jìn)行檢測 和校正(例如，參照專利文獻(xiàn)1的圖9)。
這是因為，為了檢測繞翻滾軸的手抖，需要向數(shù)碼相機(jī)的厚度方 向安裝陀螺儀傳感器，這成為阻礙數(shù)碼相機(jī)的小型化及低成本化的原
因之一。
從而，即使對過去的數(shù)碼相機(jī)連接專利文獻(xiàn)1的檢測光軸變化角 度的單元，也僅獲得繞俯仰軸和擺動軸這2軸的光軸變化角度，難以 檢測實際手抖現(xiàn)象的3軸旋轉(zhuǎn)運動。
而且，作為其他相關(guān)技術(shù)，例如有專利文獻(xiàn)2所記載的抖動校正 測定裝置。在該現(xiàn)有技術(shù)中，使從光源101投射的激光L通過具有抖 動校正功能的光學(xué)系統(tǒng)103之后投影到標(biāo)尺106，通過測定被投影的像 在標(biāo)尺上的移動量，評價上述抖動校正功能的性能。
在這現(xiàn)有技術(shù)中，所獲得的僅是投影到上述標(biāo)尺106的單一的點
6或者二維平面上的直線軌跡，無法檢測對應(yīng)于實際手抖現(xiàn)象的3軸旋 轉(zhuǎn)運動或抖動方向及抖動量的時序列變化。
而且，作為其他相關(guān)技術(shù)，例如在專利文獻(xiàn)3所記載的相機(jī)擺動 校正方法及圖像監(jiān)視系統(tǒng)中，將由監(jiān)視相機(jī)拍攝的圖像中的2幀的一 個作為基準(zhǔn)圖像，將另一個作為處理圖像，使用由上述基準(zhǔn)圖像作成 的模板圖案進(jìn)行上述處理圖像的圖案匹配，利用由相機(jī)擺動造成的圖 像偏移的規(guī)則性選擇特定的匹配區(qū)域，根據(jù)其移動矢量算出相機(jī)擺動 量來校正圖像偏移。
然而，在這現(xiàn)有技術(shù)中，將由監(jiān)視相機(jī)拍攝的單一的任意圖像作 為基準(zhǔn)圖像，使用由該基準(zhǔn)圖像作成的模板圖案進(jìn)行上述處理圖像的 圖案匹配，通過這種構(gòu)成獲得的相機(jī)擺動量僅是二維平面上的直線軌 跡，與其他專利文獻(xiàn)所記載的發(fā)明同樣地，無法檢測對應(yīng)于靜物相機(jī) 的手抖現(xiàn)象的3軸旋轉(zhuǎn)運動或抖動方向及抖動量的時序列變化。
專利文獻(xiàn)l: JP特許第3143527號公報 專利文獻(xiàn)2: JP特開2002-195815號公報 專利文獻(xiàn)3: JP特開平10-23322號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的情況而提出的，其課題在于提供 一種對任意的攝影機(jī)不需要附加裝置便可檢測出攝影機(jī)的抖動的變 化，而且能檢測出繞攝影機(jī)的3軸的抖動的抖動測定系統(tǒng)及抖動測定 方法。
用于解決上述課題的技術(shù)手段，其特征在于，具備顯示單元， 依次顯示能夠區(qū)別的多種測試圖案；第1存儲單元，將顯示的上述多 種測試圖案分別作為模板存儲；第2存儲單元，存儲合成圖像，該合
7成圖像是用攝影機(jī)對依次顯示的上述多種測試圖案內(nèi)的2個以上的測 試圖案進(jìn)行靜像拍攝而形成；和圖案識別單元，從上述第1存儲單元 呼出上述多種模板，并且從上述第2存儲單元呼出上述合成圖像，對 于呼出的每個上述模板，使該模板相對于上述合成圖像重合的同時移 動，根據(jù)上述合成圖像識別與上述各模板一致的圖像，將通過上述圖 案識別單元得到的上述各模板的移動方向及移動量作為上述靜像拍攝
時的上述攝影機(jī)的抖動方向及抖動量，而獲得至少2個以上的該抖動
方向及抖動量。
另外，上述"能夠區(qū)別的多種測試圖案"是在多個測試圖案內(nèi)可 以將任意的測試圖案與其他測試圖案區(qū)別的構(gòu)成即可。
因此，該"能夠區(qū)別的多種測試圖案"包括使任意的測試圖案與 其他測試圖案相比在顏色、形狀、位置、角度、花紋、這些的組合等 方面不同的構(gòu)成。
艮p，上述多種測試圖案即使假設(shè)圖形輪廓本身為相同類型，若其 顏色、形狀、位置、角度、花紋、這些的組合等不同，則圖案的功能 可以同樣地使用(作為不同的圖案使用)。
而且，上述攝影機(jī)只要能記錄靜像即可，該攝影機(jī)包括通常的靜 物相機(jī)或數(shù)碼相機(jī)等。
另外，該攝影機(jī)中包括通常的數(shù)碼攝像機(jī)。s卩，在數(shù)碼攝像機(jī)中，
1幀的圖像為靜像。
而且，上述模板是指上述各測試圖案的圖像數(shù)據(jù)被存儲在上述第 l存儲單元的狀態(tài)。
此外，上述圖案識別單元包括例如進(jìn)行圖案匹配處理或模板匹配
8處理等的公知的圖像處理的構(gòu)成。
根據(jù)上述技術(shù)手段，用攝影機(jī)對依次顯示的測試圖案內(nèi)2個以上 的測試圖案進(jìn)行靜像拍攝而形成的1個攝影圖像，成為將攝影機(jī)的抖 動作為多種測試圖案的變化信息寫入的合成圖像。
若根據(jù)該合成圖像圖案識別與各模板一致的圖像，則可檢測出該 圖案識別時的各模板的移動方向及移動量。即，可檢測出依次顯示的 各測試圖案在合成圖像上朝哪個方向移動了多少。
按每個模板檢測出的移動方向及移動量與上述靜像拍攝時的攝影 機(jī)的抖動方向及抖動量相對應(yīng)。
若至少獲得2個以上的上述移動方向及移動量，則可知攝影機(jī)的 抖動方向及抖動量怎樣變化。
而且，在進(jìn)一步的技術(shù)手段中，其特征在于，上述多種測試圖案 分別是具有在測試圖案之間實質(zhì)上互不重合的部分的圖形。
此處，"上述多種測試圖案分別具有在測試圖案之間實質(zhì)上互不 重合的部分"的構(gòu)成也可設(shè)為使上述多種測試圖案內(nèi)的任意的測試圖 案和其他測試圖案在一部分重合，而在其他部分不重合的方式，但是， 更優(yōu)選設(shè)為使上述多種測試圖案內(nèi)的任意的測試圖案和其他測試圖案 完全不重合的方式。
另外，換言而之，"互不重合"可表達(dá)為"相互垂直"或者"互 不干涉"。
根據(jù)上述技術(shù)手段，可更加容易地進(jìn)行根據(jù)合成圖像圖案識別與 各模板一致的圖像的處理。艮P，在多種測試圖案內(nèi)，任意的測試圖案和其他測試圖案具有至 少不重合的一部分。因此，在根據(jù)合成圖像圖案識別與對應(yīng)于上述任 意的測試圖案的模板一致的圖像時，可防止錯誤識別上述其他測試圖 案的情況。
而且，在進(jìn)一步的技術(shù)手段中，其特征在于，上述移動方向包括 上述合成圖像的平面上的垂直方向、水平方向、旋轉(zhuǎn)方向，上述移動 量在每個上述方向上進(jìn)行檢測。
根據(jù)該技術(shù)手段，分別與垂直方向、水平方向和旋轉(zhuǎn)方向?qū)?yīng)而 檢測上述移動量。
而且，在進(jìn)一步的技術(shù)手段中，其特征在于，將上述垂直方向的 移動量、上述水平方向的移動量、上述旋轉(zhuǎn)方向的移動量分別換算成 繞上述攝影機(jī)的俯仰軸的抖動量、繞擺動軸的抖動量、繞翻滾軸的抖
根據(jù)該技術(shù)手段分別檢測出繞攝影機(jī)的3軸(俯仰軸、擺動軸、翻 滾軸)的抖動量。即，可知攝影機(jī)實際上朝哪個旋轉(zhuǎn)方向抖動的情況。
而且，在進(jìn)一步的技術(shù)手段中，其特征在于，按照上述測試圖案 的顯示順序排列上述3個抖動量，求出抖動軌跡。
根據(jù)該技術(shù)手段，上述3個旋轉(zhuǎn)角按時序列順序排列而求出抖動 軌跡。由此可知攝影機(jī)的抖動在時序列上以怎樣的軌跡變化。
而且，在進(jìn)一步的技術(shù)手段中，其特征在于，上述各測試圖案為 平面顯示的2個以上的圖形。
10此處，作為上述"2以上的圖形"的優(yōu)選具體例為2個點狀圖形、 3個點狀圖形、4個以上的點狀圖像等多個點狀圖形。
而且，作為該構(gòu)成的其他例也可以為將線、3角形、多邊形等圖 形多個配設(shè)的構(gòu)成。
根據(jù)上述技術(shù)手段，可以更加容易地進(jìn)行根據(jù)合成圖像圖案識別 各測試圖案的處理。尤其，容易檢測在各測試圖案中的旋轉(zhuǎn)方向的移
而且，在其他技術(shù)手段中，其特征在于，按照上述測試圖案的顯 示順序排列上述移動方向及上述移動量，而求出攝影機(jī)的抖動軌跡。
根據(jù)該技術(shù)手段，通過將各模板的移動方向及移動量直接按照模 板顯示順序排列的簡單的處理，可表現(xiàn)對應(yīng)于攝影機(jī)的抖動而時序列 變化的抖動軌跡。
而且，在其他技術(shù)手段中，其特征在于，具備第1存儲單元， 將能夠區(qū)別的多種測試圖案分別作為模板存儲；第2存儲單元，存儲
合成圖像，該合成圖像是用攝影機(jī)對依次顯示的上述多種測試圖案內(nèi)
的2個以上的測試圖案進(jìn)行靜像拍攝而形成；和圖案識別單元，從上
述第1存儲單元呼出上述多種模板，并且從上述第2存儲單元呼出上
述合成圖像，對呼出的每個上述模板，使該模板相對于上述合成圖像 重合的同時移動，根據(jù)上述合成圖像識別與上述各模板一致的圖像， 將通過上述圖案識別單元得到的上述各模板的移動方向及移動量作為
上述攝影機(jī)的抖動方向及抖動量，獲得至少2個以上的該抖動方向及
抖動量。
而且，在其他技術(shù)手段的抖動測定方法中，包括以下步驟顯示 單元依次顯示能夠區(qū)別的多種測試圖案；第1存儲單元將顯示的上述
11多種測試圖案分別作為模板存儲；第2存儲單元存儲合成圖像，該合 成圖像是用攝影機(jī)對上述測試圖案內(nèi)的2個以上的測試圖案進(jìn)行靜像 拍攝而形成；以及圖案識別單元從上述第1存儲單元呼出上述多種模 板，并且從上述第2存儲單元呼出上述合成圖像，對呼出的每個上述 模板，使該模板相對于上述合成圖像重合的同時移動，根據(jù)上述合成 圖像識別與上述模板一致的圖像，將通過上述圖案識別單元得到的上 述各模板的移動方向及移動量作為上述攝影機(jī)的抖動方向及抖動量， 獲得至少2個以上的該抖動方向及抖動量。
發(fā)明效果
本發(fā)明如上構(gòu)成，所以其具有以下所記載的作用效果。
根據(jù)本發(fā)明，攝影機(jī)不需要特別的附加裝置，在實際攝影環(huán)境下， 不論攝影機(jī)或使用者的差異，可容易地檢測出任意的攝影機(jī)的抖動。
而且，可根據(jù)多個移動方向及移動量數(shù)據(jù)檢測攝影機(jī)的抖動變化。
另外，若在各模板的每個移動方向檢測移動量，以便對應(yīng)于攝影 機(jī)的3軸抖動方向，則可知攝影機(jī)的3軸周圍的抖動時序列地怎樣變 化。
而且，通過多個測試圖案的顯示間隔的設(shè)定，能夠容易地使測定 分解能力可變。即，例如若使測試圖案的顯示間隔狹小，則在攝影機(jī) 的快門速度(快門開放時間)內(nèi)檢測出的每個移動方向的移動量的數(shù)據(jù) 數(shù)變多，提高測定分解能力。在使測試圖案的顯示間隔寬時，與此相 反測定分解能力下降。
進(jìn)而，對多個攝影機(jī)進(jìn)行手抖程度、或手抖校正性能的比較、或 掌握根據(jù)攝影機(jī)形狀的不同的手抖傾向，或者可以掌握通過使用者的 個人差異的手抖傾向，而且，反饋如上述的手抖的評價，可以對快門按鈕的位置或形狀的研究、攝影機(jī)本體的形狀的研究、手抖校正裝置 的功能或結(jié)構(gòu)的研究等更強(qiáng)于手抖的攝影機(jī)的開發(fā)有益。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的抖動測定系統(tǒng)的一例的框圖。
圖2是表示在該抖動測定系統(tǒng)中，用靜像攝影機(jī)對依次顯示的測 試圖案進(jìn)行拍攝并構(gòu)成合成圖像的概念的說明圖。
圖3是表示在該抖動測定系統(tǒng)中，根據(jù)拍攝的合成圖像圖案識別 各測試圖案的概念的說明圖。
圖4是表示在該抖動測定系統(tǒng)中，將每個移動方向成分的移動量 換算成靜像攝影機(jī)的旋轉(zhuǎn)角的概念的說明圖。
圖5是表示該抖動測定系統(tǒng)的順序的流程圖。
圖6是表示具體實施本發(fā)明所涉及的抖動測定系統(tǒng)的實驗例的說明圖。
圖7是表示由該抖動測定系統(tǒng)實驗性地求出檢測精度的結(jié)果的說明圖。
圖8是表示由該抖動測定系統(tǒng)求出抖動軌跡的結(jié)果的說明圖。 圖9是表示關(guān)于通過該抖動測定系統(tǒng)檢測出的數(shù)據(jù)中被驗者的差 異和抖動量的關(guān)系的表，上表表示將攝影機(jī)的手抖校正功能設(shè)為OFF 時的數(shù)據(jù)，下表表示將攝影機(jī)的手抖校正功能設(shè)為ON時的數(shù)據(jù)。
圖10是表示關(guān)于通過該抖動測定系統(tǒng)檢測出的數(shù)據(jù)中被驗者的 差異和抖動軌跡長度的關(guān)系的表，上表表示將攝影機(jī)的手抖校正功能 設(shè)為OFF時的數(shù)據(jù)，下表表示將攝影機(jī)的手抖校正功能設(shè)為ON時的 數(shù)據(jù)。
圖11是表示關(guān)于通過該抖動測定系統(tǒng)檢測出的數(shù)據(jù)中攝影機(jī)的 機(jī)型差異和抖動量的關(guān)系的表，上表表示將攝影機(jī)的手抖校正功能設(shè) 為OFF時的數(shù)據(jù)，下表表示將攝影機(jī)的手抖校正功能設(shè)為ON時的數(shù) 據(jù)。
圖12是表示關(guān)于通過該抖動測定系統(tǒng)檢測出的數(shù)據(jù)中攝影機(jī)的 機(jī)型錯誤和抖動軌跡長度的關(guān)系的表，上表表示將攝影機(jī)的手抖校正功能設(shè)為OFF時的數(shù)據(jù)，下表表示將攝影機(jī)的手抖校正功能設(shè)為ON
時的數(shù)據(jù)。
標(biāo)號說明
1- 抖動測定系統(tǒng)
2- 攝影機(jī)
io-測試圖案顯示部(顯示單元)
20- 運算處理部
21- 圖像存儲器(第2存儲單元)
22- 圖像存儲器(第1存儲單元)
23- 圖案識別處理部(圖案識別單元) Pl Pn、 Px-測試圖案
a、 a'-基準(zhǔn)框
b、 b'-點狀圖形 c-被攝體
d、 d'-合成圖像
具體實施例方式
以下，根據(jù)圖面說明本發(fā)明的實施方式。
圖1是表示本發(fā)明所涉及的抖動測定系統(tǒng)的一例的框圖。
該抖動測定系統(tǒng)1具備測試圖案顯示部IO(顯示單元)，依次顯
示種類不同的多個測試圖案Pl Pn;和運算處理部20，從通過用攝影 機(jī)2靜像拍攝這些測試圖案Pl Pn內(nèi)的2個以上的測試圖案而形成的 合成圖像d(參照圖2及圖3)中，圖案識別出與上述測試圖案Pl Pn分 別一致的圖像，并且在該圖案識別時檢測各測試圖案的每個移動方向 的相對移動量。
測試圖案顯示部10包括具備CPU、存儲裝置、輸入輸出裝置等的一般的計算機(jī)ll;用于使該計算機(jī)11發(fā)揮功能的程序；用于顯示 該計算機(jī)11的處理結(jié)果的顯示裝置12等。
計算機(jī)11將由測試圖案生成器11a生成的測試圖案Pl Pn與其 順序數(shù)據(jù)一起存儲到圖像存儲器llb，而且，將存儲到該圖像存儲器 11b的測試圖案Pl Pn經(jīng)由視頻圖像適配器llc(所謂視頻卡等)依次輸出。
測試圖案生成器lla是例如生成圖3所示的測試圖案Pl Pn的程序。
該測試圖案生成器lla也可以設(shè)為根據(jù)計算式求出上述多個點狀 圖形b的位置并依次生成且輸出測試圖案Pl Pn的程序，或設(shè)為將預(yù) 先人為作成且存儲的測試圖案Pl Pn依次輸出的程序。
測試圖案Pl Pn是在平面上顯示的2個以上的圖形，根據(jù)圖3 所示的優(yōu)選一例，由顯示在后述的顯示裝置12的畫面中央側(cè)的大致正 方形狀的基準(zhǔn)框a、和分散顯示在該顯示裝置12的畫面中的上述基準(zhǔn) 框a內(nèi)的多個點狀圖形b構(gòu)成。
在測試圖案Pl Pn中，任意的測試圖案中的各點狀圖形b的坐標(biāo) 被決定為與其他測試圖案中的多個點狀圖形b不重合(換言而之，使之 成為不同的坐標(biāo)位置)。
而且，顯示裝置12根據(jù)圖示例是計算機(jī)用顯示裝置，在畫面上依 次顯示經(jīng)由視頻圖像適配器11c輸出的測試圖案Pl Pn。
因為切換測試圖案Pl Pn的速度比攝影機(jī)2的快門速度(快門開 放時間)快，所以，測試圖案Pl Pn內(nèi)的至少2個以上的測試圖案由攝 影機(jī)2靜像拍攝。根據(jù)本實施方式的優(yōu)選一例，將測試圖案Pl Pn的各自作成1 幀的動態(tài)圖像，使該動態(tài)圖像顯示在顯示裝置12。從而，測試圖案P1
Pn的切換速度成為由上述動態(tài)圖像的幀頻(例如60fps)決定的速度(例 如1/60秒)。
測試圖案Pl Pn的數(shù)至少比在攝影機(jī)2的最大快門速度(最大快 門開放時間)中可顯示的個數(shù)多。
更優(yōu)選的是，將這些測試圖案Pl Pn顯示為無限環(huán)狀，以便測試 圖案Pl Pn的顯示不會在攝影機(jī)2的快門開放時間內(nèi)結(jié)束。
另外，作為其他例，也可以是個數(shù)少于比上述可顯示的個數(shù)的測 試圖案Pl Pn顯示成無限環(huán)狀。
因此，在顯示裝置12中高速地切換顯示的圖像，在視覺上作為多 個測試圖案Pl Pn的基準(zhǔn)框a及點狀圖形b被合成放映的1個被攝體 c(參照圖2)被識別。
而且，攝影機(jī)2是具有手抖校正功能的通常的市場出售的數(shù)碼相機(jī)。
由該攝影機(jī)2拍攝上述被攝體c的圖像，在該攝影機(jī)2的快門速 度(快門開放時間)內(nèi)成為拍攝測試圖案Pl Pn內(nèi)的任意2個以上的合 成圖像d(參照圖2及圖3)。
在由上述攝影機(jī)2進(jìn)行拍攝時，若用被驗者的手保持?jǐn)z影機(jī)2， 通常如圖2所示，產(chǎn)生成為繞擺動(pan)軸(垂直軸)的旋轉(zhuǎn)運動的手抖、 成為繞俯仰(pitch、也稱為tilt)軸(水平軸)的旋轉(zhuǎn)運動的手抖、繞翻滾(ro11) 軸(與擺動軸和俯仰軸雙方垂直的軸)的旋轉(zhuǎn)運動的手抖的3種手抖。從而，上述合成圖像d中，測試圖案Pl Pn內(nèi)的被拍攝的測試圖
案中的基準(zhǔn)框a及點狀圖形b，因繞攝影機(jī)2的3軸的手抖而朝垂直方 向、水平方向、旋轉(zhuǎn)方向微動，作為圖2所示的基準(zhǔn)框a'及點狀圖形 b'被復(fù)制。
而且，運算處理部20與測試圖案顯示部IO大致類似地包括具 備CPU、存儲裝置、輸出輸入裝置等的一般的計算機(jī)；和用于使該計 算機(jī)發(fā)揮功能的程序。
該運算處理部20具備圖像存儲器21(第2存儲單元)，存儲由攝 影機(jī)2拍攝的合成圖像d;圖像存儲器22(第1存儲單元)，將從測試圖 案顯示部10傳送的測試圖案Pl Pn的副本與其顯示順序的信息一起 作為后述的模板存儲；圖案識別處理部23(圖案識別單元)，關(guān)于存儲在 圖像存儲器21的合成圖像d進(jìn)行圖案識別等處理；3軸旋轉(zhuǎn)角算出部 24，將該圖案識別處理部23的處理結(jié)果變換成攝影機(jī)2的3軸旋轉(zhuǎn)角； 以及抖動軌跡計算部25，通過按測試圖案Pl Pn的顯示順序排列上述 3軸旋轉(zhuǎn)角而求出抖動軌跡。
圖案識別處理部23是用于進(jìn)行稱為所謂圖案匹配處理或模板匹 配處理等的公知的圖像處理的程序。
而且，3軸旋轉(zhuǎn)角算出部24是用于將由圖案識別處理部23求出 的每個垂直、水平方向、旋轉(zhuǎn)方向的各測試圖案的移動量變換成攝影 機(jī)2的3軸周圍的旋轉(zhuǎn)角的程序。
而且，抖動軌跡計算部25是用于按照上述靜像拍攝時的時序列順 序排列上述3種旋轉(zhuǎn)角而求出抖動軌跡的程序。
關(guān)于這些程序下的處理，根據(jù)圖5所示的流程圖(參照圖5)在以下
17進(jìn)行詳述。
圖5的流程圖表示運算處理部20處理合成圖像d的順序。
首先，在圖中根據(jù)步驟l，運算處理部20將從攝影機(jī)2傳送的合
成圖像d存儲在圖像存儲器21。
接著，在步驟2中，根據(jù)存儲在圖像存儲器21的合成圖像d的大 小調(diào)整用于圖案識另lj的模板的大小。
此處，所謂模板是從測試圖案顯示部10向運算處理部20的圖像 存儲器22傳送的測試圖案Pl Pn的副本。而且，該模板在圖案識別 時朝合成圖像d的平面上的垂直方向、水平方向、旋轉(zhuǎn)方向每次移動 規(guī)定大小。
該模板的大小的調(diào)整，例如只要使存儲在圖像存儲器22的測試圖 案Pl Pn的基準(zhǔn)框a的大小和存儲在圖像存儲器21的合成圖像d中 的基準(zhǔn)框a'的大小一致即可。
而且，在步驟3中，計算與測試圖案Pl Pn中的l個對應(yīng)的模板 中的基準(zhǔn)框a及點狀圖形b、和合成圖像d中的基準(zhǔn)框a'及點狀圖形b' 的一致度。該一致度是在使上述模板和合成圖像d重合時數(shù)值表示圖 形之間一致的程度。
另夕卜，在該步驟3最初使用的模板，例如在測試圖案Pl Pn中取 順序為前頭的即可，但也可取其他任意的模板。
接著，在步驟4a中，對上述l個模板判斷是否達(dá)到了預(yù)定的水平 移動量，在達(dá)到的情況下將處理轉(zhuǎn)移到下一個步驟5a，否則將處理轉(zhuǎn) 移到步驟4b。在步驟4b中，將上述模板僅水平移動一定大小幅度(步長)，并 將處理返回到上述步驟3。
在步驟5a中，對上述一個模板判斷是否達(dá)到了預(yù)定的垂直移動 量，在達(dá)到的情況下將處理轉(zhuǎn)移到下一個步驟6a，否則將處理轉(zhuǎn)移到 步驟5b。
在步驟5b中，將上述模板僅垂直移動一定步長，并將處理返回到 上述步驟3。
在步驟6a中，對上述一個模板判斷是否達(dá)到了預(yù)定的旋轉(zhuǎn)移動 量，在達(dá)到的情況下將處理轉(zhuǎn)移到下一個步驟7a，否則將處理轉(zhuǎn)移到 步驟6b。
上述旋轉(zhuǎn)移動時，可使其中心例如為構(gòu)成各測試圖案的基準(zhǔn)框a 的中心。
在步驟6b中，使上述模僅旋轉(zhuǎn)移動一定大小角度，并將處理返回 到上述步驟3。
艮P，根據(jù)上述步驟4a 6b，使與測試圖案Pl Pn中1個對應(yīng)的 模板向水平、垂直、旋轉(zhuǎn)方向分別以一定的大小移動或者旋轉(zhuǎn)，并且 隨時計算該模板中的圖形和合成圖像d中的圖形的一致度。
接著，在步驟7a中，對于至預(yù)定的移動量、旋轉(zhuǎn)量為止而對應(yīng)計 算的一系列一致度，判斷成為最大的值是否為基準(zhǔn)值以上，在判斷為 基準(zhǔn)值以上時將處理轉(zhuǎn)移到下一個步驟8，否則將處理轉(zhuǎn)移到步驟7b。
在步驟7b中， 一致度的最大值比基準(zhǔn)值小，從而判斷該模板中的圖形不包含在合成圖像d中，將該模板更換成其他模板(S卩，測試圖案 Pl Pn中的還未用于圖案識別的模板)，并將處理返回到上述步驟2。
而且，在步驟8中，對于在上述步驟7a中一致度的最大值判斷為 基準(zhǔn)值以上的模板，讀取該一致度成為最大時的每個移動方向的移動 量，將處理轉(zhuǎn)移到下一個步驟9。
更詳細(xì)地說，在該步驟8中，在每個模板的移動方向(水平、垂直、 旋轉(zhuǎn)方向)，對于上述一致度成為最大的時刻的模板檢測相對于移動之 前的時刻的該模板的位置的相對移動量。
在步驟9中，根據(jù)圖4所示的計算式，將在上述步驟8中讀取的 水平移動量、垂直移動量、旋轉(zhuǎn)量分別換算成繞攝影機(jī)2的3軸的旋 轉(zhuǎn)角。
更詳細(xì)地說，圖4所示的水平移動量a除以從顯示裝置12到攝影 機(jī)2的距離L的數(shù)值，用以距離L為底邊以水平移動量a為垂線的正 切函數(shù)tan9pan表示。此處，e為微小量，所以epan"tanepan，從而繞 攝影機(jī)2的擺動軸的旋轉(zhuǎn)角6 ，大致為a/L。
同樣地，垂直移動量b除以上述距離L的數(shù)值為正切函數(shù)tan9 pitch,所以繞攝影機(jī)2的俯仰軸的旋轉(zhuǎn)角0 pi她大致為b/L。
而且，繞攝影機(jī)2的翻滾軸的旋轉(zhuǎn)角、。n仍然使用在上述步驟8 中所讀取的旋轉(zhuǎn)角。
另夕卜，作為其他例，也能夠從tane，的反函數(shù)、tan9pitch的反函 數(shù)分別求出9，和epitch。
根據(jù)上述步驟9，通過上述距離L的調(diào)整，根據(jù)因保持?jǐn)z影機(jī)2的被驗者或攝影機(jī)2的機(jī)型等引起的抖動量的大小，可適當(dāng)?shù)卦O(shè)定e
pan、 pitch
及9r。u的測定靈敏度。
艮P，例如，上述抖動量比較小時，通過攝影機(jī)2的變焦功能大致 一定地保持合成圖像d上的基準(zhǔn)框a'及點狀圖形b'的大小，若使攝影機(jī) 2從顯示裝置12遠(yuǎn)離而增大距離L(望遠(yuǎn)攝影狀態(tài))，則攝影機(jī)2的抖動 在合成圖像d上反映得比較大，所以可提高測定靈敏度。
而且，例如，上述抖動量比較大時，通過攝影機(jī)2的變焦功能大 致一定地保持合成圖像d上的基準(zhǔn)框a'及點狀圖形b'的大小，若使攝影 機(jī)2靠近顯示裝置12而縮短距離L，則攝影機(jī)2的抖動在合成圖像d 上反映得比較小，所以可降低測定靈敏度。
接著，在步驟10中，對于與測試圖案Pl Pn對應(yīng)的所有的模板 判斷是否進(jìn)行了上述步驟7a(—致度的最大值是否為基準(zhǔn)值以上的判 斷)，若對所有的模板進(jìn)行完了，則將處理進(jìn)行到下一個步驟11，否則 將處理轉(zhuǎn)移到步驟7b。
在步驟11中，通過按照由攝影機(jī)2靜像拍攝時的時序列順序排列 epan、 epitch、 e鋪這3個旋轉(zhuǎn)角，從而求出攝影機(jī)2的抖動軌跡，結(jié) 束根據(jù)運算處理部20的處理。
更具體地說，每個測試圖案Pl Pn的epan、epiteh、 9r。u這3個
旋轉(zhuǎn)角按照由測試圖案顯示部10上的測試圖案的顯示順序(靜像拍攝 時的時序列順序)，例如在圖8所示的三維圖形上標(biāo)繪，該三維圖形輸 出到未圖示的顯示器或打印機(jī)等。從而，攝影機(jī)2的抖動軌跡作為上 述三維圖形上的點的軌跡而表現(xiàn)。
接著，對使用上述的抖動測定系統(tǒng)的實驗例進(jìn)行說明。
21圖6中，使通過分散多個點狀圖形構(gòu)成的1個測試圖案Px每次 旋轉(zhuǎn)10度，從而作成合計9個測試圖案，作成使這9個測試圖案分別 為1幀的動態(tài)圖像，以幀頻60fps將該動態(tài)圖像顯示在顯示裝置12, 由將快門速度(快門開放時間)大約設(shè)定為1/10秒的攝影機(jī)2拍攝該顯 示的測試圖案，從而獲得合成圖像d'。因此，在合成圖像d'中上述9 個測試圖案內(nèi)的6 7個被復(fù)制。
另外，在圖6所示的一例中，使得在攝影機(jī)2不產(chǎn)生抖動而表示 三腳固定該攝影機(jī)2時的合成圖像d'。
接著在圖7中表示，在圖6所示的抖動測定系統(tǒng)中使顯示裝置12 上的9個測試圖案朝垂直、水平、旋轉(zhuǎn)方向移動預(yù)定量并且由三腳固 定的攝影機(jī)2拍攝該顯示圖像的結(jié)果。即，進(jìn)行與在攝影機(jī)2產(chǎn)生抖 動的現(xiàn)象同等的模擬。
在圖7中，符號d'是由攝影機(jī)2所拍攝的合成圖像。
而且，該圖中，符號T是表示9個測試圖案內(nèi)通過圖案識別而一 致度的最大值成為基準(zhǔn)以上的測試圖案的圖像。
該圖中，符號Td'是重合兩者的圖像。
如該圖中的表所示，根據(jù)本實驗可確認(rèn)相對于垂直及水平方向的 移動為土O.l pixel (像素)、相對于旋轉(zhuǎn)方向的移動為士0.01度的精度。
而且，在圖8中表示使用圖6所示的抖動測定系統(tǒng)，實際由被驗 者用手保持?jǐn)z影機(jī)2并檢測手抖量及手抖軌跡的結(jié)果。
圖8中的三維圖形是作為與繞攝影機(jī)2的3軸(擺動軸、俯仰軸、 翻滾軸)的旋轉(zhuǎn)角直交的3個坐標(biāo)，并在這些坐標(biāo)上按時序列順序標(biāo)繪繞各軸的旋轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)的圖表。從而，由該圖形可知繞攝影機(jī)2的3軸 的抖動怎樣時序列變化。
而且，圖9表示關(guān)于通過圖6所示的抖動測定系統(tǒng)測定的數(shù)據(jù)中
被驗者的差異和手抖量的關(guān)系，上表表示使攝影機(jī)2的手抖校正功能 設(shè)為OFF時的數(shù)據(jù)，下表表示使攝影機(jī)2的手抖校正功能設(shè)為ON時 的數(shù)據(jù)。
通過圖9中的上下表的比較可知，通過攝影機(jī)2的手抖校正功能， 關(guān)于俯仰(tilt)、擺動軸減輕了 1/3 1/2左右的手抖量，而與之相對，關(guān) 于翻滾軸幾乎沒有手抖量的減輕效果。
而且，圖10表示關(guān)于通過圖6所示的抖動測定系統(tǒng)測定的數(shù)據(jù)中 被驗者的差異和手抖量的關(guān)系，上表表示使攝影機(jī)的手抖校正功能設(shè) 為OFF時的數(shù)據(jù)，下表表示使攝影機(jī)的手抖校正功能設(shè)為ON時的數(shù) 據(jù)。
從該圖10中的上下表的比較也可知，通過攝影機(jī)2的手抖校正功 能，關(guān)于俯仰(tilt)、擺動軸手抖軌跡的長度縮短，而與之相對，關(guān)于翻 滾軸幾乎沒有縮短手抖軌跡的長度的效果。
圖9及圖10所示的上下表的比較結(jié)果是由于攝影機(jī)2為一般在市 場出售的數(shù)碼相機(jī)，不具有校正繞翻滾軸的手抖的功能。
而且，圖11和圖12分別表示關(guān)于通過圖6所示的抖動測定系統(tǒng) 檢測的數(shù)據(jù)，對攝影機(jī)2的機(jī)型的差異和抖動量的關(guān)系(圖11)、和攝影 機(jī)2的機(jī)型的差異和手抖軌跡的長度的關(guān)系(圖12)分別表示手抖校正 OFF的情況(上表)和手抖校正ON的情況(下表)。
由這些圖11及圖12中的表可知，根據(jù)攝影機(jī)2的機(jī)型的不同，
23在手抖校正能力上產(chǎn)生差異。
另外，根據(jù)上述構(gòu)成，攝影機(jī)2為一般在市場出售的具有手抖校 正功能的數(shù)碼相機(jī)，但作為該攝影機(jī)2的其他例也可以是不具備手抖 校正功能的數(shù)碼相機(jī)，也可以通過攝像機(jī)使用靜像拍攝功能。而且， 也可以將由攝像機(jī)動畫攝影的圖像的1幀(靜像)作為上述合成圖像 d(或者d')使用。
而且，測試圖案顯示部IO不限于上述的方式，例如，也可以使多 個LED閃爍且依次顯示上述測試圖案Pl Pn。根據(jù)這構(gòu)成， 一般LED 的響應(yīng)速度比液晶顯示器快，所以可以使測試圖案Pl Pn的切換速度 更加高速化，且提高測定分解能力。
而且，通過機(jī)械單元使上述測試圖案Pl Pn移動或旋轉(zhuǎn)，從而可 在外觀上高速切換這些測試圖案Pl Pn。
此外，上述測試圖案P1不限于在平面上顯示，也可為朝深度方向 擴(kuò)大的圖案(用空間配置的LED等平面形成圖案)。
而且，根據(jù)上述實施方式，設(shè)為由運算處理部20求出繞攝影機(jī)2 的3軸的旋轉(zhuǎn)角的構(gòu)成，但作為更簡化的構(gòu)成也可以省略3軸旋轉(zhuǎn)角 算出部24，而通過將在圖案識別處理部23的圖案識別時檢測出的各模 板的移動方向及移動量直接用作與攝影機(jī)2的抖動對應(yīng)的值并時序列 順序排列，求出抖動軌跡。
此外，根據(jù)上述實施方式，通過設(shè)為具有多個測試圖案Pl Pn 互不重合的部分的不同的圖形，從而從合成圖像d容易識別抖動移動 后的各測試圖案，但是作為其他例也可將測試圖案Pl Pn分別設(shè)為不 同顏色的圖形，根據(jù)該顏色信息從合成圖像d識別抖動移動后的各測 試圖案。而且，上述實施方式表示使用不同的計算機(jī)構(gòu)成測試圖案顯示部 10和運算處理部20的一例，但也可以使用同一的計算機(jī)或3個以上的 計算機(jī)而構(gòu)成這些測試圖案顯示部10。
另外，上述測試圖案生成器lla、圖案識別處理部23、 3軸旋轉(zhuǎn) 角算出部24、及抖動軌跡計算部25的一部分或全部可為作為程序而被 記錄的計算機(jī)可讀取的記錄介質(zhì)。
而且，本發(fā)明的抖動測定系統(tǒng)及抖動測定方法，根據(jù)上述實施方 式是關(guān)于攝影機(jī)2的手抖測定的發(fā)明，但不僅僅是攝影機(jī)2的手抖測 定，其原理也可以應(yīng)用于以通常的攝影機(jī)的動畫攝影或靜像連拍攝影 等中的攝像幀頻過快而不能觀測(趕不上)的各種抖動測量、圖像分析。
權(quán)利要求
1.一種抖動測定系統(tǒng)，其特征在于，具備顯示單元，依次顯示能夠區(qū)別的多種測試圖案；第1存儲單元，將顯示的上述多種測試圖案分別作為模板存儲；第2存儲單元，存儲合成圖像，該合成圖像是用攝影機(jī)對依次顯示的上述多種測試圖案內(nèi)的2個以上的測試圖案進(jìn)行靜像拍攝而形成；和圖案識別單元，從上述第1存儲單元呼出上述多種模板，并且從上述第2存儲單元呼出上述合成圖像，對于呼出的每個上述模板，使該模板相對于上述合成圖像重合的同時移動，根據(jù)上述合成圖像識別與上述各模板一致的圖像，將通過上述圖案識別單元得到的上述各模板的移動方向及移動量作為上述靜像拍攝時的上述攝影機(jī)的抖動方向及抖動量，而獲得至少2個以上的該抖動方向及抖動量。
2. 如權(quán)利要求l所述的抖動測定系統(tǒng)，其特征在于， 上述多種測試圖案分別是具有在測試圖案之間實質(zhì)上互不重合的部分的圖形。
3. 如權(quán)利要求2所述的抖動測定系統(tǒng)，其特征在于， 上述移動方向包括上述合成圖像的平面上的垂直方向、水平方向、旋轉(zhuǎn)方向，上述移動量在每個上述方向上進(jìn)行檢測。
4. 如權(quán)利要求3所述的抖動測定系統(tǒng)，其特征在于， 將上述垂直方向的移動量、上述水平方向的移動量、上述旋轉(zhuǎn)方向的移動量分別換算成繞上述攝影機(jī)的俯仰軸的抖動量、繞擺動軸的 抖動量、繞翻滾軸的抖動量。
5. 如權(quán)利要求4所述的抖動測定系統(tǒng)，其特征在于， 按照上述測試圖案的顯示順序排列上述3個抖動量，求出抖動軌跡。
6. 如權(quán)利要求5所述的抖動測定系統(tǒng)，其特征在于，上述各測試圖案為平面顯示的2個以上的圖形。
7. 如權(quán)利要求1所述的抖動測定系統(tǒng)，其特征在于，按照上述測試圖案的顯示順序排列上述移動方向及上述移動量， 而求出攝影機(jī)的抖動軌跡。
8. 如權(quán)利要求1所述的抖動測定系統(tǒng)，其特征在于， 上述移動方向包括上述合成圖像的平面上的垂直方向、水平方向、旋轉(zhuǎn)方向，上述移動量在每個上述方向上進(jìn)行檢測。
9. 如權(quán)利要求l所述的抖動測定系統(tǒng)，其特征在于， 上述移動方向包括上述合成圖像的平面上的垂直方向、水平方向、旋轉(zhuǎn)方向，在每個上述方向上檢測上述移動量，將上述垂直方向的移動量、 上述水平方向的移動量、上述旋轉(zhuǎn)方向的移動量分別換算成繞上述攝 影機(jī)的俯仰軸的抖動量、繞擺動軸的抖動量、繞翻滾軸的抖動量。
10. 如權(quán)利要求l所述的抖動測定系統(tǒng)，其特征在于， 上述各測試圖案為平面顯示的2個以上的圖形。
11. 一種抖動測定系統(tǒng)，其特征在于，具備第1存儲單元，將能夠區(qū)別的多種測試圖案分別作為模板存儲；第2存儲單元，存儲合成圖像，該合成圖像是用攝影機(jī)對依次顯示的上述多種測試圖案內(nèi)的2個以上的測試圖案進(jìn)行靜像拍攝而形成; 和圖案識別單元，從上述第1存儲單元呼出上述多種模板，并且從 上述第2存儲單元呼出上述合成圖像，對呼出的每個上述模板，使該 模板相對于上述合成圖像重合的同時移動，根據(jù)上述合成圖像識別與 上述各模板一致的圖像，將通過上述圖案識別單元得到的上述各模板的移動方向及移動量作為上述攝影機(jī)的抖動方向及抖動量，獲得至少2個以上的該抖動方向及抖動量。
12. —種抖動測定方法，其特征在于，包括以下步驟顯示單元依次顯示能夠區(qū)別的多種測試圖案； 第1存儲單元將顯示的上述多種測試圖案分別作為模板存儲； 第2存儲單元存儲合成圖像，該合成圖像是用攝影機(jī)對上述測試圖案內(nèi)的2個以上的測試圖案進(jìn)行靜像拍攝而形成；以及圖案識別單元從上述第1存儲單元呼出上述多種模板，并且從上述第2存儲單元呼出上述合成圖像，對呼出的每個上述模板，使該模板相對于上述合成圖像重合的同時移動，根據(jù)上述合成圖像識別與上述模板一致的圖像，將通過上述圖案識別單元得到的上述各模板的移動方向及移動量作為上述攝影機(jī)的抖動方向及抖動量，獲得至少2個以上的該抖動方向及抖動量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種抖動測定系統(tǒng)及抖動測定方法，對任意的攝影機(jī)不需要附加裝置便可檢測攝影機(jī)的抖動的時序列變化，進(jìn)一步可以檢測繞攝影機(jī)的3軸的抖動。依次顯示種類不同的多個測試圖案(P1～Pn)，從用攝影機(jī)(2)對這些測試圖案(P1～Pn)內(nèi)的2個以上的測試圖案進(jìn)行靜像拍攝而形成的合成圖像(d)中，圖案識別與對應(yīng)于上述各測試圖案的模板一致的圖像，將該圖案識別時的各模板的移動方向及移動量作為上述攝影機(jī)(2)的抖動方向及抖動量。
文檔編號H04N5/232GK101601276SQ200780047538
公開日2009年12月9日 申請日期2007年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者政木康生, 西一樹, 追田真也 申請人:國立大學(xué)法人電氣通信大學(xué);船井電機(jī)株式會社