用于獲取由閃光燈照明的圖像集合的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于獲得由閃光燈照明的圖像序列的方法和裝置。具體地，但不排他性地，本發(fā)明涉及用于對裝備有卷簾快門的相機中的閃光燈進行控制的方法和設備。
【背景技術】
[0002]基于數(shù)字圖像傳感器的成像設備通過捕獲光學圖像并將其轉(zhuǎn)換成電子信號的方式進行操作。這種設備能夠捕獲靜止圖像和/或由圖像序列(通常稱為幀)組成的視頻。數(shù)字圖像傳感器通常包括布置成包括行和列的陣列的光敏單元(通常稱為圖素(photosite))。用于成像設備中的光敏單元通?；谀軌?qū)⒐庾愚D(zhuǎn)換成電子的半導體技術，比如電荷耦合器件(CXD)或互補型金屬氧化物技術(CMOS)。這種成像傳感器設備在從專業(yè)影像工作室相機到消費性設備(包括專用成像設備(比如攝像機)以及具有內(nèi)置成像功能的個人電子設備(比如移動電話、智能電話、個人數(shù)字助理(PDA)和便攜式計算機(包括平板計算機、膝上計算機、筆記本計算機等)))的范圍內(nèi)都有著廣泛的應用。
[0003]基于C⑶技術的成像設備通常采用全局快門技術，其中將整個光敏單元陣列同時曝光，以捕獲圖像數(shù)據(jù)的幀。另一方面，基于CMOS技術的成像器通常采用“卷簾快門(rolling shutter)”技術來捕獲幀。在這種所謂的“卷簾快門”技術中，傳感器陣列的掃描行(例如排或列)每個都在不同的時刻曝光，并逐行地接連(例如，從傳感器陣列的頂排向傳感器陣列的底行排)執(zhí)行從光敏單元的讀取。從光敏單元行的讀取之后被合并在一起，以形成單個圖像。
[0004]當要成像的對象相對于成像設備是固定的或相對于所有行的處理時間緩慢移動時，卷簾快門對圖像質(zhì)量并沒有顯著的影響。如果光照條件相對于處理時間是恒定的，則卷簾快門對圖像質(zhì)量同樣沒有顯著的影響。然而，在對象快速移動和/或光照條件在獲取整個圖像期間改變的場景中，對所獲得的圖像的質(zhì)量可能是非常不利的。
[0005]在圖像捕獲過程中，閃光燈通常用來通過在捕獲場景的幀時使用可見光的突發(fā)或脈沖對場景進行照明來改善圖像質(zhì)量。然而，在裝備有卷簾快門的成像設備中，由于逐行處理技術，閃光燈可能對圖像質(zhì)量有不利的影響。確實，由于閃光燈的持續(xù)時間(通常是幾十到幾百μ s的量級)與幀處理時間(通常是幾十ms的量級)相比很短，所以傳感器的不同行會以相當不同的方式被曝光。這一曝光差別導致諸如部分照明(這將損害所獲得的圖像質(zhì)量)的效果以及圖像失真(比如扭曲效果)。在對快速移動的對象進行幀捕獲的情況中，對圖像質(zhì)量的損害會進一步加重，導致圖像偽像，諸如扭曲效果。
[0006]考慮到上述問題，設計了本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種使用電子成像設備和用來對場景進行照明的閃光燈單元獲得場景的圖像序列的方法，其中成像設備具有布置成陣列的多個光敏單元，以形成幀區(qū)域，幀區(qū)域由多個幀子區(qū)域組成，每個幀子區(qū)域?qū)诠饷魡卧淖蛹饷魡卧拿總€子集具有曝光持續(xù)時間，其中至少一些所述幀子區(qū)域的曝光持續(xù)時間發(fā)生于幀區(qū)域的總曝光時間期間的不同時刻，所述方法包括:
[0008]觸發(fā)閃光燈單元，以按照根據(jù)光敏單元的子集的所述曝光持續(xù)時間和閃光事件的持續(xù)時間而設定的閃光事件延遲對要成像的場景進行照明；
[0009]獲取場景的幀集合，其中逐幀地對閃光事件在幀內(nèi)發(fā)生的時刻進行時間移位；以及
[0010]構(gòu)建圖像序列，每個圖像從所獲取的幀的幀子區(qū)域構(gòu)建。
[0011]按照這種方式對閃光燈照明進行控制有助于消除行內(nèi)失真的問題，從而改善圖像質(zhì)量。光敏單元可以是圖素。
[0012]在一種實施例中，閃光事件延遲大于或等于光敏單元的子集的曝光持續(xù)時間和閃光事件的持續(xù)時間之和。
[0013]在一種具體的實施例中，閃光事件延遲等于光敏單元的子集的曝光持續(xù)時間和閃光事件的持續(xù)時間之和。
[0014]優(yōu)選地，每個幀子區(qū)域?qū)陉嚵械墓饷魡卧?，以及對陣列的曝光是逐行連續(xù)執(zhí)行的。一行對應于一排光敏單元或一列光敏單元
[0015]在一種實施例中，對閃光事件進行定時，使得在幀捕獲期間，光敏單元的每個子集由一個閃光事件照明。
[0016]在一種實施例中，對閃光事件進行定時，使得每個幀進行由至少一個閃光事件照明。
[0017]在一種實施例中，通過對由相同閃光事件照明的連續(xù)幀的幀子區(qū)域進行重新組裝以形成重構(gòu)圖像，來形成圖像序列中的每個圖像。重構(gòu)圖像從而可以包括不同捕獲幀的幀子區(qū)域。
[0018]在一種實施例中，所述方法包括識別在兩個連續(xù)幀之間共享相同閃光事件的幀子區(qū)域，以及向所述子區(qū)域應用加權(quán)照明強度以形成重構(gòu)圖像。
[0019]在一種實施例中，閃光事件的持續(xù)時間被確定為幀子區(qū)域的曝光持續(xù)時間的一部分，使得
[0020]曝光時間=η X閃光持續(xù)時間，
[0021]其中η是大于O的整數(shù)。
[0022]在一種實施例中，閃光事件持續(xù)時間在各幀之間有所改變，以及閃光延遲也在各幀之間相應調(diào)整。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種電子成像設備，其具有布置成陣列的多個光敏單元，以形成幀區(qū)域，幀區(qū)域由多個幀子區(qū)域組成，每個幀子區(qū)域?qū)诠饷魡卧淖蛹鲈O備包括:
[0024]陣列控制器，被配置為在曝光持續(xù)時間期間對每個所述幀子區(qū)域進行曝光，其中對至少一些所述幀子區(qū)域的曝光發(fā)生于幀區(qū)域的總曝光時間期間的不同時刻；
[0025]閃光燈單元，用于在閃光持續(xù)時間期間對要成像的場景進行照明；
[0026]觸發(fā)器，用于觸發(fā)閃光燈單元，以按照根據(jù)幀子區(qū)域的所述曝光持續(xù)時間和閃光燈持續(xù)時間而確定的閃光事件延遲對要成像的場景進行照明；
[0027]圖像數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取場景的幀集合，其中閃光事件在幀內(nèi)發(fā)生的時刻逐幀地進行時間移位；以及
[0028]圖像重構(gòu)單元，用于從所獲取的幀的幀子區(qū)域構(gòu)建圖像序列。
[0029]在一種實施例中，閃光事件延遲大于或等于幀子區(qū)域的曝光持續(xù)時間和閃光事件的持續(xù)時間之和。優(yōu)選地，閃光事件延遲等于幀子區(qū)域的曝光持續(xù)時間和閃光事件的持續(xù)時間之和。
[0030]在一種實施例中，對閃光事件定時，使得在幀捕獲期間，對光敏單元的對應于幀子區(qū)域的每個子集只進行一次閃光。
[0031]在一種實施例中，通過對由相同閃光事件照明的連續(xù)幀的幀子區(qū)域進行重新組裝以形成重構(gòu)圖像，來形成圖像序列中的每個圖像。
[0032]在一種實施例中，圖像重構(gòu)單元被配置為識別在兩個連續(xù)幀之間共享相同閃光事件的子區(qū)域，以及向所述幀子區(qū)域應用加權(quán)照明強度以形成重構(gòu)圖像。
[0033]在一種實施例中，所述設備包括用來同步陣列控制器和觸發(fā)器的操作的時鐘。
[0034]本發(fā)明的又一方面涉及用于控制閃光燈單元以使得在幀獲取期間幀的每個掃描行只由一個閃光事件照明的方法或設備。優(yōu)選地，閃光事件延遲大于或等于光敏單元的子集的曝光持續(xù)時間與閃光事件的持續(xù)時間之和?？梢詫﹂W光事件定時，使得在每幀中發(fā)生至少一個閃光事件。
[0035]本發(fā)明的又一方面提供了一種用于電子成像設備的閃光燈控制設備，電子成像設備具有布置成陣列的多個光敏單元，以形成幀區(qū)域，幀區(qū)域由多個幀子區(qū)域組成，每個幀子區(qū)域?qū)诠饷魡卧淖蛹⑶以谄毓獬掷m(xù)時間期間被曝光，其中至少一些所述幀子區(qū)域的曝光發(fā)生于幀區(qū)域的總曝光時間期間的不同時刻，所述閃光控制設備包括觸發(fā)器，觸發(fā)器用于觸發(fā)閃光燈單元，以在多個閃光事件處對被成像的場景進行照明，設定連續(xù)閃光事件之間的時間間隔，以逐幀地將閃光事件相對于幀的開始的發(fā)生時刻進行時間移位，時間間隔大于或等于光敏單元的子集的曝光持續(xù)時間和閃光事件的持續(xù)時間之和。
[0036]本發(fā)明的又一方面提供了一種用于控制電子成像設備的閃光燈單元的方法，電子成像設備具有布置成陣列的多個光敏單元，以形成幀區(qū)域，幀區(qū)域由多個幀子區(qū)域組成，每個幀子區(qū)域?qū)诠饷魡卧淖蛹⑶以谄毓獬掷m(xù)時間期間被曝光，其中至少一些所述幀子區(qū)域的曝光發(fā)生于幀區(qū)域的總曝光時間期間的不同時刻，所述方法包括觸發(fā)閃光燈單元，以在多個閃光事件處對被成像的場景進行照明，其中設定連續(xù)閃光事件之間的時間間隔，使得逐幀地將閃光事件相對于幀的