成像設備及其快門控制方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例涉及成像【技術領域】，公開了一種成像設備及其快門控制方法。其中，該成像設備包括：振動感知單元、分析單元、計算單元以及快門控制單元，其中，所述振動感知單元對所述成像設備的振動狀態(tài)進行感知，獲取所述成像設備的振動信息；所述分析單元對所述振動信息進行頻譜分析，得到所述成像設備振動中的主振動的振動周期和相位信息；所述計算單元根據(jù)所述主振動的振動周期和相位信息計算最優(yōu)曝光時間點；所述最優(yōu)曝光時間點為使得所述主振動在預定的曝光時長內(nèi)總的角位移為最小值的時間點；所述快門控制單元在接收到拍攝指令后，控制所述成像設備的快門在與所述最優(yōu)曝光時間點的偏差值不超過預定范圍的時間內(nèi)開啟。實施本發(fā)明實施例，可以降低對成像質(zhì)量的影響。
【專利說明】成像設備及其快門控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及成像【技術領域】，具體涉及一種成像設備及其快門控制方法。
【背景技術】
[0002]當成像設備(如相機/攝像機)裝載在非靜態(tài)載體上，例如飛行器，汽車或人員手持時，載體均會發(fā)生不同程度的振動，導致拍攝的照片發(fā)生模糊或者扭曲從而影響成像質(zhì)量。而造成這種影響的原因是，成像設備的光軸會由于振動發(fā)生偏轉，在整個曝光過程中，傳感器或者底片上的像發(fā)生了變化(模糊，扭曲)，從而最終影響了成像質(zhì)量。
[0003]為了獲得更好的成像質(zhì)量，成像設備應當盡量避免振動，現(xiàn)有技術中，通常采用如下幾種方案來克服振動對成像質(zhì)量的影響:
[0004]方案1、在成像設備和載體之間安裝緩沖裝置以減小從載體傳遞到成像設備上的振動；
[0005]方案2、將成像設備安裝在一個具有主動補償功能的平臺上，利用平臺的運動來補充載體的振動；
[0006]方案3、減小成像設備的曝光時間，從而降低振動對成像質(zhì)量的影響。
[0007]現(xiàn)有技術中的減振方案都存在著比較大的局限性；方案I的緩沖效果有限，當載體振動幅度較大時，很難起到有效的作用；方案2需要額外的主動補償平臺，其重量大、成本高，同時也不能完全解決振動問題；方案3中曝光時間減小后，攝入的光線強度也會下降，如果通過增大光圈或感光度來提高光線強度，又會導致景深變小或者成像噪點的增大，同樣影響成像質(zhì)量，并且也不能完全克服振動的影響。
[0008]綜上所述，現(xiàn)有技術中的各種減振方案都存在難以克服的缺點，減振效果并不理
本巨
ο

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明實施例所要解決的技術問題是提供一種成像設備及其快門控制方法，用于降低振動對成像設備的成像質(zhì)量的影響。
[0010]本發(fā)明實施例提供一種成像設備,包括:振動感知單元、分析單元、計算單元以及快門控制單元，其中，所述振動感知單元對所述成像設備的振動狀態(tài)進行感知，獲取所述成像設備的振動信息；所述分析單元對所述振動信息進行頻譜分析，得到所述成像設備振動中的主振動的振動周期和相位信息,其中所述主振動包括所述振動中振幅最大的振動；所述計算單元根據(jù)所述主振動的振動周期和相位信息計算最優(yōu)曝光時間點，其中所述最優(yōu)曝光時間點為使得所述主振動在預定的曝光時長內(nèi)總的角位移為最小值的時間點；所述快門控制單元在接收到拍攝指令后，控制所述成像設備的快門在與所述最優(yōu)曝光時間點的偏差值不超過預定范圍的時間內(nèi)開啟。
[0011]優(yōu)選地，所述主振動還包括所述振動中振幅次大的一個或多個振動。
[0012]優(yōu)選地,所述振動感知單元包括慣性測量單元。[0013]優(yōu)選地，所述振動信息包括所述成像設備的光軸角度的振動信息。
[0014]優(yōu)選地，所述預定范圍為O或所述主振動的振動周期的0.05倍。
[0015]相應的，本發(fā)明實施例還提供一種成像設備的快門控制方法，包括:
[0016]對所述成像設備的振動狀態(tài)進行感知，獲取所述成像設備的振動信息；
[0017]對所述振動信息進行頻譜分析，得到所述成像設備振動中的主振動的振動周期和相位信息，其中所述主振動包括所述振動中振幅最大的振動；
[0018]根據(jù)所述主振動的振動周期和相位信息計算最優(yōu)曝光時間點，其中所述最優(yōu)曝光時間點為使得所述主振動在預定的曝光時長內(nèi)總的角位移為最小值的時間點；
[0019]在接收到拍攝指令后，控制所述成像設備的快門在與所述最優(yōu)曝光時間點的偏差值不超過預定范圍的時間內(nèi)開啟。
[0020]優(yōu)選地，所述主振動還包括所述振動中振幅次大的一個或多個振動。
[0021]優(yōu)選地，所述對所述成像設備的振動狀態(tài)進行感知，獲取所述成像設備的振動信息包括:
[0022]利用慣性測量單元對所述成像設備的振動狀態(tài)進行感知，獲取所述成像設備的振
動信息。
[0023]優(yōu)選地，所述對所述成像設備的振動狀態(tài)進行感知，獲取所述成像設備的振動信息包括:
[0024]利用所述慣性測量單元對所述成像設備的振動狀態(tài)進行感知，獲取所述成像設備光軸角度的振動信息。
[0025]優(yōu)選地，所述預定范圍為O或所述主振動的振動周期的0.05倍。
[0026]本發(fā)明實施例中提供的成像設備及其控制方法，通過獲取成像設備自身的振動信息，對自身的振動信息進行頻譜分析得到主振動的振動周期和相位等信息，從而可以計算得到使得主振動在預定曝光時長內(nèi)角位移為最小值的最優(yōu)曝光時間點，成像設備在接收到用戶輸入的拍攝指令后，并不立即開啟快門，而是在上述最優(yōu)曝光時間點附近開啟快門，可使得在曝光時長內(nèi)成像設備的振動幅度較小，從而提高成像設備的成像質(zhì)量。因此本實施例提供的成像設備可以顯著降低振動對成像質(zhì)量的影響，并且具有成本低、體積小、重量輕、適用范圍廣等優(yōu)點，克服了現(xiàn)有技術中各種方案的局限性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種成像設備的結構示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明實施例中角位移和角速度的波形示意圖；
[0030]圖3是本發(fā)明實施例提供的一種成像設備的快門控制方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0032]本發(fā)明實施例中提供了一種成像設備及其快門控制方法，用于降低了振動對成像設備的成像質(zhì)量的影響。以下分別進行詳細說明。
[0033]實施例一:
[0034]本發(fā)明實施例提供一種成像設備，如圖1所示，該成像設備可以包括:振動感知單元101、分析單元102、計算單元103以及快門控制單元104,其中，
[0035]振動感知單元101對上述成像設備的振動狀態(tài)進行感知，獲取上述成像設備的振
動信息。
[0036]分析單元102對上述振動信息進行頻譜分析，得到上述成像設備振動中的主振動的振動周期和相位信息。
[0037]計算單元103根據(jù)上述主振動的振動周期和相位信息計算最優(yōu)曝光時間點，其中上述最優(yōu)曝光時間點為使得上述主振動在預定的曝光時長內(nèi)總的角位移為最小值的時間點。
[0038]快門控制單元104在接收到拍攝指令后，控制上述成像設備的快門在與上述最優(yōu)曝光時間點的偏差值不超過預定范圍的時間內(nèi)開啟。
[0039]本實施例提供的成像設備可以獲取自身的振動信息，對自身的振動信息進行頻譜分析得到主振動的振動周期和相位等信息，從而可以計算得到使得主振動在預定曝光時長內(nèi)角位移為最小值的最優(yōu)曝光時間點，成像設備在接收到用戶輸入的拍攝指令后，可以并不立即開啟快門，而是在上述最優(yōu)曝光時間點附近開啟快門，可使得在曝光時長內(nèi)成像設備的振動幅度較小，從而提高成像設備的成像質(zhì)量。
[0040]本實施例提供的成像設備可以顯著降低振動對成像質(zhì)量的影響，并且具有成本低、體積小、重量輕等優(yōu)點，克服現(xiàn)有技術中各種方案的局限性。
[0041 ] 舉例來說，上述振動感知單元101可以包括慣性測量單元(IMU，Inertialmeasurement unit), IMU可以與成像設備的主體(如殼體)剛性連接,或者固定安裝于成像設備的內(nèi)部，以采集成像設備的振動信息。
[0042]舉例來說，典型的IMU可包含三個單軸的加速度計和三個單軸的陀螺儀，加速度計可檢測成像設備在坐標系統(tǒng)獨立三軸的加速度信號，而陀螺儀可檢測成像設備相對于導航坐標系的角速度信號，獲取成像設備在三維空間中的角速度和加速度等信息，利用IMU采集振動信息的具體方法屬于現(xiàn)有技術，在此不再贅述。
[0043]當然振動感知單元101也可以由其它能夠感知并輸出成像設備振動信息的單元構成，在此不作具體的限制。
[0044]舉例來說，由于對成像質(zhì)量造成直接影響的是成像設備的光軸的偏轉情況，上述振動感知單元101提供的振動信息可以是成像設備的光軸角度的振動信息，當然成像設備其它部分或其它形式的振動信息和上述光軸角度的振動信息是等價的。
[0045]分析單元102可以對成像設備的振動進行頻譜分析，將成像設備的振動分解為多個不同振動的疊加，顯然在上述多個不同振動中，振幅最大的振動對成像設備的影響最大，因此，優(yōu)選地，上述主振動可以包括上述多個不同振動中振幅最大的振動；為了進一步地提高成像質(zhì)量，上述主振動還可以包括上述多個不同振動中振幅次大的一個或多個振動，此時，主振動可為振幅最大的振動和振幅次大的一個或多個振動的疊加。
[0046]頻譜分析是利用傅里葉變換的方法對振動的信號進行分解，并按頻率順序展開，得到其振幅譜與相位譜的信號分析方法，其具體的工作原理屬于現(xiàn)有技術，在此不再贅述。
[0047]一般而言，在拍攝時，曝光時長TO是用戶預先設定好的(例如0.01秒等)，欲使在預定曝光時長TO內(nèi)成像設備的光軸偏轉量最小，實際上即是要使預定曝光時長TO內(nèi)振動總的角位移最小。
[0048]以上述主振動僅包括振幅最大的振動為例，假設該主振動為簡諧振動，其振動位
移公式可為:x(t)=Asin(2 η f*t),相應的角位移公式可為:Θ (t) = π sin(2 π f*t)其中，
x(t)表示振動位移，Θ (t)表示角位移,A表示振幅表示頻率,其周期T=l/f,該振動的角
速度為:《 (t)=2 3i 2f sin (2 f*t+/2)，其角位移波形(實線)和角速度波形(虛線)如圖2
所示，從圖2中可以看出，角速度和角位移之間在相位上相差了 π/2。
[0049]在預定的曝光時長TO內(nèi)，主振動的總的角位移為
【權利要求】
1.一種成像設備，其特征在于，包括:振動感知單元、分析單元、計算單元以及快門控制單元，其中， 所述振動感知單元對所述成像設備的振動狀態(tài)進行感知，獲取所述成像設備的振動信息； 所述分析單元對所述振動信息進行頻譜分析，得到所述成像設備振動中的主振動的振動周期和相位信息，其中所述主振動包括所述振動中振幅最大的振動； 所述計算單元根據(jù)所述主振動的振動周期和相位信息計算最優(yōu)曝光時間點，其中所述最優(yōu)曝光時間點為使得所述主振動在預定的曝光時長內(nèi)總的角位移為最小值的時間點；所述快門控制單元在接收到拍攝指令后，控制所述成像設備的快門在與所述最優(yōu)曝光時間點的偏差值不超過預定范圍的時間內(nèi)開啟。
2.根據(jù)權利要求1所述的成像設備，其特征在于，所述主振動還包括所述振動中振幅次大的一個或多個振動。
3.根據(jù)權利要求1所述的成像設備，其特征在于，所述振動感知單元包括慣性測量單J Li ο
4.根據(jù)權利要求3所述的成像設備，其特征在于，所述振動信息包括所述成像設備的光軸角度的振動信息。
5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的成像設備，其特征在于，所述預定范圍為O或所述主振動的振動周期的0.05倍。
6.一種成像設備的快門控制方法，其特征在于，包括: 對所述成像設備的振動狀態(tài)進行感知，獲取所述成像設備的振動信息； 對所述振動信息進行頻譜分析，得到所述成像設備振動中的主振動的振動周期和相位信息，其中所述主振動包括所述振動中振幅最大的振動； 根據(jù)所述主振動的振動周期和相位信息計算最優(yōu)曝光時間點，其中所述最優(yōu)曝光時間點為使得所述主振動在預定的曝光時長內(nèi)總的角位移為最小值的時間點； 在接收到拍攝指令后，控制所述成像設備的快門在與所述最優(yōu)曝光時間點的偏差值不超過預定范圍的時間內(nèi)開啟。
7.根據(jù)權利要求要求6所述的方法，其特征在于，所述主振動還包括所述振動中振幅次大的一個或多個振動。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述對所述成像設備的振動狀態(tài)進行感知，獲取所述成像設備的振動信息包括: 利用慣性測量單元對所述成像設備的振動狀態(tài)進行感知，獲取所述成像設備的振動信肩、O
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述對所述成像設備的振動狀態(tài)進行感知，獲取所述成像設備的振動信息包括: 利用所述慣性測量單元對所述成像設備的振動狀態(tài)進行感知，獲取所述成像設備光軸角度的振動信息。
10.根據(jù)權利要求6-9任一項所述的方法，其特征在于，所述預定范圍為O或所述主振動的振動周期的0.05倍。
【文檔編號】H04N5/235GK103841336SQ201410123290
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權日:2014年3月28日
【發(fā)明者】陶冶 申請人:深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司