控制設(shè)備、攝像設(shè)備和控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種控制設(shè)備、攝像設(shè)備和控制方法。該控制設(shè)備包括：第一角度計算部，用于基于加速度檢測器所檢測到的加速度來計算第一角度；分析部，用于基于加速度和角速度檢測器所檢測到的角速度至少之一來分析振動狀態(tài)；第二角度計算部，用于基于角速度、第一角度和振動狀態(tài)來計算第二角度；以及校正部，用于基于第二角度來進(jìn)行傾斜校正。
【專利說明】
控制設(shè)備、攝像設(shè)備和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及能夠進(jìn)行高度精確的傾斜校正的攝像設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 以前，提出了如下攝像設(shè)備，該攝像設(shè)備能夠通過使用加速度計等來檢測攝像設(shè) 備的傾斜角度并自動校正攝像設(shè)備的傾斜，以供在拍攝圖像方面經(jīng)驗不足的用戶拍攝與攝 像設(shè)備的重力方向垂直的水平圖像。日本特開平7-95466公開了用于檢測攝像設(shè)備的傾斜 并進(jìn)行傾斜校正以校正繞光軸的相對于與重力方向垂直的攝像元件的水平面的傾斜的攝 像設(shè)備。
[0003] 在如日本特開平7-95466中所公開的進(jìn)行傾斜校正的傾斜校正設(shè)備中，如果在手 抖動小的情況下在來自加速度計的輸出信號中重力加速度的影響占主導(dǎo)，則可以進(jìn)行高度 精確的傾斜校正。然而，如果手抖動大，則抖動所產(chǎn)生的加速度被相加至要從加速度計輸出 的重力加速度。因此，在抖動所引起的加速度被相加至重力加速度的狀態(tài)下通過使用加速 度計的輸出信號來進(jìn)行傾斜校正的情況下，進(jìn)行校正以使傾斜成為與目標(biāo)傾斜不同的傾 斜，因此得到并非用戶所預(yù)期的圖像。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明提供即使在大幅振動的狀態(tài)下也能夠進(jìn)行高度精確的傾斜校正的控制設(shè) 備、攝像設(shè)備和控制方法。
[0005] 作為本發(fā)明的一方面的控制設(shè)備包括:第一角度計算部，用于基于加速度檢測器 所檢測到的加速度來計算第一角度;分析部，用于基于所述加速度以及角速度檢測器所檢 測到的角速度至少之一來分析振動狀態(tài);第二角度計算部，用于基于所述角速度、所述第一 角度和所述振動狀態(tài)來計算第二角度；以及校正部，用于基于所述第二角度來進(jìn)行傾斜校 正。
[0006] 作為本發(fā)明的另一方面的攝像設(shè)備包括:攝像元件，用于對經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)所形成 的光學(xué)圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以輸出圖像信號；加速度檢測器，用于檢測加速度；角速度檢測 器，用于檢測角速度;第一角度計算部，用于基于所述加速度來計算第一角度;分析部，用于 基于所述加速度和所述角速度至少之一來分析振動狀態(tài);第二角度計算部，用于基于所述 角速度、所述第一角度和所述振動狀態(tài)來計算第二角度；以及校正部，用于基于所述第二角 度來進(jìn)行傾斜校正。
[0007] 作為本發(fā)明的又一方面的控制方法包括以下步驟:基于加速度檢測器所檢測到的 加速度來計算第一角度;基于所述加速度以及角速度檢測器所檢測到的角速度至少之一來 分析振動狀態(tài);基于所述角速度、所述第一角度和所述振動狀態(tài)來計算第二角度；以及基于 所述第二角度來進(jìn)行傾斜校正。
[0008] 通過以下參考附圖對典型實施例的說明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。
【附圖說明】
[0009] 圖1是各實施例中的攝像設(shè)備的振動方向的說明圖。
[0010] 圖2是實施例1中的攝像設(shè)備的框圖。
[0011] 圖3是實施例1中的圖像剪切處理的說明圖。
[0012] 圖4是實施例1中的攝像設(shè)備的角度波形的說明圖。
[0013]圖5是實施例1中的控制器(傾斜校正設(shè)備)的框圖。
[0014]圖6是例示實施例1中的攝像設(shè)備所進(jìn)行的傾斜校正處理的流程圖。
[0015]圖7是實施例1中的攝像設(shè)備的框圖。
[0016] 圖8是實施例2中的攝像設(shè)備的框圖。
[0017] 圖9是實施例2中的攝像設(shè)備的角度波形的說明圖。
[0018] 圖10是實施例2中的攝像設(shè)備的角度波形的說明圖。
[0019] 圖11A~11D是用于限制實施例2中的攝像設(shè)備的可移動范圍的控制的說明圖。
[0020] 圖12是實施例2中的攝像設(shè)備的角速度波形的說明圖。
[0021]圖13是實施例2中的攝像設(shè)備的角度波形的說明圖。
[0022 ]圖14是實施例2中的攝像設(shè)備的框圖。
【具體實施方式】
[0023] 以下將參考附圖來說明本發(fā)明的典型實施例。
[0024] 實施例1
[0025] 首先，將說明本發(fā)明的實施例1中的攝像設(shè)備101(照相機(jī))的振動方向。圖1是攝像 設(shè)備101的振動方向的說明圖。本實施例中的攝像設(shè)備1〇1(傾斜校正設(shè)備)具有傾斜校正功 能，并且能夠相對于光軸102對分別如箭頭103p、103y和103r所示的俯仰方向（俯仰角度或 傾斜角度）、橫擺方向（橫擺角度或傾斜角度)和側(cè)傾方向（側(cè)傾角度或水平角度)上的傾斜 進(jìn)行校正。攝像設(shè)備101包括角速度檢測器(角速度計214)和加速度檢測器(加速度計213)。 角速度計214檢測（繞俯仰軸、橫擺軸和側(cè)傾軸各自的）箭頭103p、103y和103r各自的角速 度。加速度計213檢測分別如箭頭104x、104y和104z所示的X軸、y軸和z軸方向中的各方向上 的加速度。
[0026] 接著，參考圖2,將說明攝像設(shè)備101的結(jié)構(gòu)。圖2是攝像設(shè)備101的框圖。在圖2中， 變焦部201包括用于改變倍率（即，進(jìn)行變焦）的變焦透鏡和用于檢測變焦位置的變焦位置 檢測器。光圈/快門部202驅(qū)動光圈/快門。調(diào)焦部203包括進(jìn)行調(diào)焦的透鏡。變焦部201、光 圈/快門部202和調(diào)焦部203構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)(攝像光學(xué)系統(tǒng)）。攝像部204(攝像裝置)包括諸如 CCD和CMOS等的攝像元件（圖像傳感器），并且接收經(jīng)由構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)的各透鏡部入射的光， 以將依賴于光量的電荷信息作為模擬圖像數(shù)據(jù)輸出至信號處理部205(信號處理器）。換句 話說，攝像部204對經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)形成的光學(xué)圖像(被攝體圖像)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以輸出圖像 信號（圖像數(shù)據(jù)）。
[0027]信號處理部205將從攝像部204輸出的電氣信號（模擬圖像數(shù)據(jù))轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像 數(shù)據(jù)。圖像處理部206(圖像處理器)根據(jù)用途對從信號處理部205輸出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行 諸如失真校正、白平衡調(diào)整和顏色插值處理等的處理。
[0028] 顯示部209(顯示裝置)例如是小尺寸液晶顯示設(shè)備(IXD)，并且顯示從圖像處理部 206輸出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。格式轉(zhuǎn)換部207(格式轉(zhuǎn)換器)將從圖像處理部206輸出的數(shù)字圖 像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成諸如JPEG等的記錄格式以將該數(shù)字圖像數(shù)據(jù)輸出至圖像記錄部208(圖像記 錄器）。圖像記錄部208將經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換部207轉(zhuǎn)換后的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)記錄在諸如非易失性 存儲器等的記錄介質(zhì)中。
[0029] 加速度計213(3軸加速度計)檢測并輸出相對于分別如圖1中的箭頭104x、104y和 104z所示的X軸、y軸和z軸中的各軸的加速度。角速度計214(3軸角速度計)檢測并輸出繞分 別如圖1中的箭頭103p、103y和103r所示的俯仰軸、橫擺軸和側(cè)傾軸的角速度。電源210根據(jù) 用途向攝像設(shè)備101中的各個部分供給電力。外部輸入輸出端子211輸入和輸出從外部設(shè)備 接收到的或發(fā)送至外部設(shè)備的通信信號或圖像信號（圖像數(shù)據(jù)）。操作部212是用于操作攝 像設(shè)備101的構(gòu)件?？刂破?15(控制設(shè)備)控制攝像設(shè)備101的整個系統(tǒng)?？刂破?15包括角 度計算部216(第一角度計算部）、水平角度計算部217(第二角度計算部）、傾斜角度計算部 218(第二角度計算部)和圖像剪切設(shè)置部219(圖像剪裁部或設(shè)置部）。
[0030] 接著，參考圖3,將說明針對各幀根據(jù)校正量來剪切圖像的一部分以校正圖像的電 子圖像穩(wěn)定控制。圖3是本實施例中的圖像剪切處理的說明圖，并且例示由控制器215(圖像 剪切設(shè)置部219)和圖像處理部206所進(jìn)行的電子圖像穩(wěn)定控制所校正后的圖像。在本實施 例中，圖像剪切設(shè)置部219基于攝像設(shè)備101的側(cè)傾方向上的角度的計算結(jié)果來計算以使得 剪切后的圖像維持與重力方向垂直的水平方向的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)動校正的校正量(傾斜校正 量)。
[0031] 在圖3中，附圖標(biāo)記301表示輸入至圖像處理部206的拍攝圖像。附圖標(biāo)記302表示 通過基于傾斜校正量進(jìn)行轉(zhuǎn)動處理所獲得的轉(zhuǎn)動圖像。附圖標(biāo)記303表示通過進(jìn)行電子圖 像穩(wěn)定校正來基于轉(zhuǎn)動圖像302剪切與拍攝圖像301具有相同方面的內(nèi)接部分所獲得的輸 出圖像?？刂破?15針對運動圖像的各幀進(jìn)行輸出圖像303的剪切處理，因此可以利用電子 圖像穩(wěn)定校正來進(jìn)行水平方向上的傾斜校正。在進(jìn)行傾斜方向上的轉(zhuǎn)動校正時，控制器215 基于傾斜角度的計算結(jié)果和依賴于變焦位置信息的焦距信息來計算要用于校正傾斜角度 的圖像移位量，以根據(jù)該圖像移位量進(jìn)行圖像剪切處理?？刂破?15針對運動圖像的各幀進(jìn) 行剪切處理，因此可以利用電子圖像穩(wěn)定校正來進(jìn)行傾斜方向上的傾斜校正。
[0032]接著，將說明控制器215所進(jìn)行的傾斜校正控制。在經(jīng)由操作部212給出用于啟用 傾斜校正功能的指示的情況下，控制器215指示開始進(jìn)行傾斜校正處理。傾斜校正處理持續(xù) 進(jìn)行，直到經(jīng)由操作部212給出用于關(guān)閉傾斜校正功能的指示為止?？刂破?15基于加速度 計213的輸出信號和角速度計214的輸出信號來計算攝像設(shè)備101的傾斜角度（即，作為傾斜 角度的俯仰角度和橫擺角度以及作為水平角度的側(cè)傾角度）。然后，圖像處理部206基于控 制器215(圖像剪切設(shè)置部219)所設(shè)置的校正量(傾斜校正量)來進(jìn)行圖像剪切，從而進(jìn)行傾 斜校正。
[0033]將加速度計213的輸出信號輸入至控制器215的角度計算部216。角度計算部216基 于加速度計213的輸出信號來計算攝像設(shè)備101的傾斜角度。在加速度計213中，加速度傳感 器被設(shè)置成使得加速度傳感器的測量軸的X軸面向攝像元件的水平方向、該測量軸的Y軸面 向攝像元件的垂直方向并且攝像設(shè)備101的光軸方向面向Z軸。角度計算部216基于針對各 軸的加速度的輸出信號的關(guān)系來計算攝像設(shè)備101在分別如箭頭103p、103y和103r所示的 俯仰方向、橫擺方向和側(cè)傾方向上的傾斜角度(作為俯仰角度、橫擺角度和側(cè)傾角度的絕對 角度）。
[0034] 圖像處理部206能夠基于角度計算部216所計算出的攝像設(shè)備101的絕對角度來進(jìn) 行傾斜校正。僅在攝像設(shè)備101處于靜止?fàn)顟B(tài)狀態(tài)下加速度不受外部影響的情況下（即，對 于加速度計213所檢測到的加速度，重力加速度占主導(dǎo)），才能精確地計算傾斜角度。例如， 在用戶手持?jǐn)z像設(shè)備101行走的同時拍攝圖像、用戶將攝像設(shè)備101固定并安裝至該用戶的 身體的一部分的狀態(tài)下拍攝圖像或者用戶將攝像設(shè)備101安裝至諸如車輛和摩托車等的機(jī) 器的狀態(tài)下拍攝圖像的情況下，除重力加速度以外的加速度(振動加速度）的影響較大。在 抖動(振動)較大的條件下拍攝圖像的情況下，不能忽略振動加速度的影響，因此，反而可能 由于傾斜角度的錯誤計算而使得圖像模糊惡化。
[0035] 另一方面，可能存在通過使用角速度計214來檢測傾斜角度的方法。然而，由于低 頻噪聲或溫度變化，因而主要用在角速度計214中的陀螺儀傳感器的輸出偏移的變動較大。 因此，難以通過原樣使用角速度計214的輸出信號來進(jìn)行積分處理以進(jìn)行角度計算。在角速 度計214用在振動校正設(shè)備中的情況下，由于在HPF截去低頻噪聲以進(jìn)行對高頻分量的角度 抖動進(jìn)行校正的振動校正的狀態(tài)下低頻分量被截去，因而無法進(jìn)行傾斜校正。
[0036] 圖4是攝像設(shè)備101的角度波形（角度信號）的說明圖，并且例示攝像設(shè)備101的實 際側(cè)傾角度以及角度計算部216基于加速度計213的輸出信號所計算出的側(cè)傾角度在一定 振動狀態(tài)下的時序數(shù)據(jù)。在圖4中，波形401(虛線）表示角度計算部216所計算出的側(cè)傾角 度，并且波形402(實線)表示攝像設(shè)備101的實際側(cè)傾角度。時間段403表示攝像設(shè)備101的 振動小的狀態(tài)、即例如用戶牢固地保持?jǐn)z像設(shè)備101以使得沒有產(chǎn)生手抖動的狀態(tài)。時間段 404表示攝像設(shè)備101的振動大的狀態(tài)、即例如用戶在行走的同時拍攝圖像的狀態(tài)。
[0037]在時間段403期間，波形401和波形402的差異不大（2個波形彼此相似），因此角度 計算部216可以相對精確地計算攝像設(shè)備101的絕對角度。另一方面，在時間段404期間，波 形401和波形402之間的差異大(2個波形彼此非常不同），因此難以精確地計算攝像設(shè)備101 的絕對角度。換句話說，針對振動相對小的狀態(tài)(時間段403 )，對于加速度計213而言重力加 速度占主導(dǎo)，因此可以精確地計算角度。另一方面，針對振動大的狀態(tài)(時間段404)，除重力 加速度以外，加速度計213的輸出信號還包括振動加速度，因此錯誤計算角度的可能性高。 在本實施例中，控制器215基于根據(jù)加速度計213所檢測到的包含振動噪聲的加速度所計算 出的角度和角速度計214所檢測到的包含低頻噪聲的角速度，來計算傾斜校正所用的絕對 角度。
[0038] 接著，參考圖5,將說明基于加速度計213所檢測到的角度和角速度計214所檢測到 的角速度、使用卡爾曼(Kalman)濾波器根據(jù)攝像設(shè)備101的振動條件來計算絕對角度的方 法。圖5是控制器215(傾斜校正設(shè)備）的框圖，并且詳細(xì)地例示水平角度計算部217的內(nèi)部。 如圖5所示，水平角度計算部217包括振動狀態(tài)分析部501 (分析部）、卡爾曼增益改變部502 (增益改變器)和卡爾曼濾波器503。
[0039] 角度計算部216基于加速度計213所檢測到的加速度(加速度信息）來計算側(cè)傾角 度。將角度計算部216所計算出的側(cè)傾角度和角速度計214所檢測到的側(cè)傾角速度輸入至卡 爾曼濾波器503。
[0040] 接著，將說明通過使用卡爾曼濾波器503來計算絕對角度的方法。在本實施例中， 利用1=[3]^16 671'〇1^38]1'(3即16:絕對角度，671'〇13138:角速度計214的偏移偏差分量)來 表示狀態(tài)變量，并且利用dt來表示卡爾曼濾波器503所進(jìn)行的計算的采樣周期。輸出y表示 從角度計算部216輸出的絕對角度(側(cè)傾角度），并且輸入u表示從角速度計214輸出的角速 度(側(cè)傾角速度）。在這種情況下，滿足以下表達(dá)式(1)和(2)所表示的狀態(tài)方程。
[0045] C=[l 0],D=[0]---(1)
[0046] E[w(t) ] = 0 ,E[w(t)wT(x) ] = Q5(t-x)
[0047] E[v(t) ] = 0 ,E[v(t)vT(x) ] = R5(t-x)··· (2)
[0048] 在表達(dá)式（1)和(2)中，符號Wk是系統(tǒng)噪聲（角速度計214的噪聲），符號 Vk是觀察噪 聲(在通過使用加速度計213計算角度期間所生成的主要由振動加速度所引起的噪聲）。
[0049] 根據(jù)表達(dá)式（1)和（2)，如以下表達(dá)式(3)~（7)所示，可以獲得卡爾曼增益gk和狀 態(tài)估計值X~k。
[0050] (預(yù)先預(yù)測步驟）
[0051]
[0052]
[0053]
[0054]
[0055]
[0056]
[0057]在本實施例中，按如下方式來設(shè)置系統(tǒng)噪聲的方差Q = 〇w2和觀察噪聲的方差R = σν2。基于作為施加至輸入端子的系統(tǒng)噪聲的角速度計214的傳感器噪聲來設(shè)置系統(tǒng)噪聲的 方差Q的值(設(shè)置值）?；谂c作為輸出信號的角度計算部216的輸出相對應(yīng)的角度中所包含 的噪聲(振動加速度對加速度計213的影響所引起的噪聲)來設(shè)置觀察噪聲的方差R。
[0058]卡爾曼增益gk根據(jù)方差Q和R而改變。方差Q依賴于角速度計214的輸出噪聲，因此 被設(shè)置為不依賴于特定條件改變的恒定值。另一方面，方差R受加速度計213所接收到的振 動加速度的噪聲的影響，因此根據(jù)攝像設(shè)備101的振動條件而改變。在通過牢固地保持?jǐn)z像 設(shè)備101來拍攝圖像或者在將攝像設(shè)備101固定于三腳架的狀態(tài)下確定攝像條件的情況下， 基本上不產(chǎn)生振動加速度，因此優(yōu)選將方差R設(shè)置得較小。另一方面，在用戶手持?jǐn)z像設(shè)備 101行走的同時拍攝圖像、用戶將攝像設(shè)備101固定并安裝至該用戶的身體的一部分的狀態(tài) 下拍攝圖像或者用戶將攝像設(shè)備101安裝至諸如車輛和摩托車等的機(jī)器的狀態(tài)下拍攝圖像 的情況下，振動加速度較大，因此優(yōu)選將方差R設(shè)置得較大。然而，由于振動所引起的加速度 在各種情況下有所不同，因此難以在保持卡爾曼增益gk為恒定值的情況下與振動條件無關(guān) 地計算絕對角度。
[0059] 如果可以根據(jù)振動條件來設(shè)置卡爾曼增益gk，則可以根據(jù)具有簡單結(jié)構(gòu)的攝像設(shè) 備101的振動條件來計算最佳絕對角度。因此，將加速度計213的輸出和角速度計214的輸出 輸入至振動狀態(tài)分析部501，并且基于各傳感器的信息來檢測攝像設(shè)備101的振動狀態(tài)?？?爾曼增益改變部502根據(jù)所檢測到的振動狀態(tài)來改變針對各振動狀態(tài)的卡爾曼增益g k，并 且將改變后的卡爾曼增益gk反映至卡爾曼濾波器503。因而，可以進(jìn)行最佳絕對角度的計 算。
[0060] 接著，將說明振動狀態(tài)分析部501所進(jìn)行的振動狀態(tài)的分析。首先，將說明使用加 速度計213的輸出信號來分析振動狀態(tài)的方法。根據(jù)從加速度計213輸出的除重力加速度以 外的振動加速度來確定添加至角度計算部216的輸出信號的振動噪聲。因此，攝像設(shè)備101 從自加速度計213的輸出信號中檢測所接收到的重力以外的加速度，從而計算振動狀態(tài)。
[0061] 以下，將說明基于加速度計213的輸出信號來判斷重力以外的加速度的影響的方 法。在攝像設(shè)備101處于靜止?fàn)顟B(tài)并且不受來自外部設(shè)備的加速度的影響的情況下，加速度 計213所檢測到的加速度僅是重力加速度1G( = 9.8m/s2)。加速度計213具有X軸、Y軸和Z軸 彼此正交的關(guān)系，并且加速度計213是能夠針對各軸檢測加速度的3軸加速度傳感器。如果 加速度計213沒有接收到重力加速度以外的加速度，則通過將針對3個軸所檢測到的加速度 進(jìn)行合成所獲得的加速度是重力加速度。
[0062] 在合成加速度是σ、Χ軸的加速度是σχ、Υ軸的加速度是并且z軸的加速度是σζ的 情況下，在攝像設(shè)備101沒有接收到重力加速度以外的加速度的狀況下利用以下表達(dá)式(8) 來表不合成加速度 0。
[0063]
[0064] 另一方面，在攝像設(shè)備101受到重力加速度以外的加速度的影響的情況下，合成加 速度σ不等于重力加速度。因此，可以提取作為添加至攝像設(shè)備101的除重力加速度以外的 加速度分量的振動加速度β(即，抖動加速度），來作為通過從合成加速度減去重力加速度所 獲得的分量(振動加速度β =合成加速度σ_重力加速度）。在本實施例中，可以利用如下的方 法來檢測振動狀態(tài)，其中該方法用于將一定時間范圍內(nèi)振動加速度β的絕對值超過預(yù)定閾 值(預(yù)定值)的次數(shù)與預(yù)定閾值(預(yù)定次數(shù))進(jìn)行比較，然后在該次數(shù)不大于預(yù)定閾值的情況 下判斷為振動狀態(tài)是小幅振動狀態(tài)，并且在該次數(shù)大于預(yù)定閾值的情況下判斷為振動狀態(tài) 是大幅振動狀態(tài)。可選地，可以利用如下的方法來檢測振動狀態(tài)，其中該方法用于將移動平 均或LPF等基于振動加速度邱勺信號的絕對值所生成的信號與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，然后在信 號不大于預(yù)定閾值的情況下判斷為振動狀態(tài)是小幅振動狀態(tài)，并且在信號大于預(yù)定閾值的 情況下判斷為振動狀態(tài)是大幅振動狀態(tài)。
[0065] 接著，將說明通過使用角速度計214的輸出信號來分析振動狀態(tài)的方法。在水平角 度計算部217中的振動狀態(tài)分析部501所進(jìn)行的振動狀態(tài)的檢測期間，將從角速度計214輸 出的側(cè)傾角速度輸入。側(cè)傾角速度包含作為角速度計214的噪聲的低頻分量噪聲。因此，在 側(cè)傾角速度通過HPF之后對側(cè)傾角速度進(jìn)行絕對值轉(zhuǎn)換。然后，可以利用如下的方法來檢測 振動狀態(tài)，其中該方法用于將預(yù)定時間內(nèi)進(jìn)行了絕對值轉(zhuǎn)換之后的側(cè)傾角速度超過預(yù)定閾 值(預(yù)定值)的次數(shù)與預(yù)定閾值(預(yù)定次數(shù))進(jìn)行比較，在該次數(shù)不大于預(yù)定閾值的情況下判 斷為振動狀態(tài)是小幅振動狀態(tài)，并且在該次數(shù)大于預(yù)定閾值的情況下判斷為振動狀態(tài)是大 幅振動狀態(tài)?？蛇x地，可以利用如下的方法來檢測振動狀態(tài)，其中該方法用于將移動平均或 LPF等基于進(jìn)行了絕對值轉(zhuǎn)換之后的側(cè)傾角速度的信號所生成的信號與預(yù)定閾值進(jìn)行比 較，然后在信號不大于預(yù)定閾值的情況下判斷為振動狀態(tài)是小幅振動狀態(tài)，并且在信號大 于預(yù)定閾值的情況下判斷為振動狀態(tài)是大幅振動狀態(tài)。
[0066] 如上所述，針對角度計算部216所計算出的側(cè)傾角度，通過使用從角速度計214輸 出的側(cè)傾角速度來檢測振動狀態(tài)。在傾斜角度計算部218所進(jìn)行的傾斜方向上的檢測期間， 在傾斜方向是俯仰方向（俯仰角度)的情況下通過使用來自角速度計214的俯仰角速度來檢 測振動狀態(tài)，另一方面，在傾斜方向是橫擺方向（橫擺角度）的情況下通過使用來自角速度 計214的橫擺角速度來檢測振動狀態(tài)?？蛇x地，可以通過使用俯仰角速度、橫擺角速度和側(cè) 傾角速度的相加值來檢測振動狀態(tài)。
[0067] 通過使用以上方法，振動狀態(tài)分析部501可以通過使用加速度計213和角速度計 214的輸出信號中的任意輸出信號來檢測振動狀態(tài)。在使用了利用加速度計213的輸出信號 的振動狀態(tài)和利用角速度計214的輸出信號的振動狀態(tài)這2個振動狀態(tài)的情況下，可以以更 高的精度來檢測振動狀態(tài)。換句話說，在基于加速度計213或角速度計214的輸出信號中的 一個輸出信號判斷為振動較大的情況下可以將振動狀態(tài)判斷為大幅振動狀態(tài)，并且在判斷 為2個振動均較小的情況下可以將振動狀態(tài)判斷為小幅振動狀態(tài)。
[0068]將振動狀態(tài)分析部501所檢測到的振動狀態(tài)輸入至卡爾曼增益改變部502,并且選 擇先前根據(jù)振動狀態(tài)進(jìn)行了參數(shù)化的卡爾曼增益。將所選擇的卡爾曼增益輸入至卡爾曼濾 波器503以設(shè)置卡爾曼濾波器503中的卡爾曼增益，從而根據(jù)振動狀態(tài)來計算絕對角度，然 后將絕對角度發(fā)送至圖像剪切設(shè)置部219。因而，水平角度計算部217可以計算側(cè)傾絕對角 度。此外，針對傾斜角度計算部218,可以基于從角度計算部216輸出的俯仰角度或橫擺角度 以及角速度計214的輸出信號的俯仰角速度或橫擺角速度，與參考圖5所述的方法類似地進(jìn) 行計算。
[0069]接著，參考圖6,將說明本實施例中的攝像設(shè)備101的傾斜校正處理。圖6是例示攝 像設(shè)備101的傾斜校正處理的流程圖。圖6所示的流程在攝像設(shè)備101的電源接通并且經(jīng)由 操作部212給出用于啟用傾斜校正功能的指示的情況下開始，并且該流程以預(yù)定采樣周期 進(jìn)行重復(fù)。圖6中的各步驟主要由控制器215來進(jìn)行。
[0070] 首先，在步驟S601中，控制器215接收來自角速度計214的輸出信號（即，角速度計 214所檢測到的角速度）。然后，在步驟S602中，控制器215接收來自加速度計213的輸出信號 (即，加速度計213所檢測到的加速度）。接著，在步驟S603中，角度計算部216基于加速度計 213的3軸加速度的輸出值來計算側(cè)傾角度、俯仰角度和橫擺角度。
[0071] 接著，在步驟S604中，水平角度計算部217將角度計算部216所計算出的側(cè)傾角度 設(shè)置為第一水平角度。然后，在步驟S605中，傾斜角度計算部218基于角度計算部216所計算 出的側(cè)傾角度來判斷是將俯仰角度還是橫擺角度設(shè)置為第一傾斜角度。作為判斷結(jié)果，傾 斜角度計算部218將俯仰角度和橫擺角度其中之一設(shè)置為第一傾斜角度。例如，在側(cè)傾角度 處于預(yù)定角度范圍內(nèi)（例如，以攝像設(shè)備101的正位置為基準(zhǔn)±45度以內(nèi)的角度、135~180 度的角度或-135~-180度的角度）的情況下，將俯仰角度設(shè)置為第一傾斜角度。另一方面， 在側(cè)傾角度處于預(yù)定角度范圍以外的情況下，將橫擺角度設(shè)置為第一傾斜角度。
[0072]接著，在步驟S606中，振動狀態(tài)分析部501進(jìn)行振動分析以判斷攝像設(shè)備101是處 于大幅振動狀態(tài)還是處于小幅振動狀態(tài)。然后，在步驟S607中，傾斜角度計算部218判斷步 驟S605中計算出的第一傾斜角度是否處于預(yù)定范圍內(nèi)（例如，以攝像設(shè)備101的正位置為基 準(zhǔn)，±30度以內(nèi)）。在第一傾斜角度處于預(yù)定范圍內(nèi)的情況下，流程進(jìn)入步驟S608。另一方 面，在第一傾斜角度處于預(yù)定范圍以外的情況下，流程進(jìn)入步驟S613。
[0073] 在步驟S608中，控制器215使計數(shù)器A遞增。然后，在步驟S609中，控制器215判斷計 數(shù)器A是否大于閾值B(預(yù)定閾值）。在計數(shù)器A大于閾值B的情況下，流程進(jìn)入步驟S610。然 后，在步驟S610中，控制器215將計數(shù)器A設(shè)置為閾值B，并且流程進(jìn)入步驟S611。另一方面， 在步驟S609中計數(shù)器A不大于閾值B的情況下，流程進(jìn)入步驟S611并且進(jìn)行處理以使得計數(shù) 器A不大于閾值B。
[0074] 在步驟S611中，控制器215 (振動狀態(tài)分析部501)基于步驟S606中所判斷出的振動 狀態(tài)來判斷振動狀態(tài)是否是小幅振動狀態(tài)。例如，控制器215在振動比預(yù)定量小的情況下判 斷為振動狀態(tài)是小幅振動狀態(tài)，并且在振動不小于預(yù)定量的情況下判斷為振動狀態(tài)是大幅 振動狀態(tài)。在振動狀態(tài)是小幅振動狀態(tài)的情況下，流程進(jìn)入步驟S612。在步驟S612中，卡爾 曼增益改變部502將Ga設(shè)置為卡爾曼增益，并且流程進(jìn)入步驟S617。在本實施例中，卡爾曼 增益Ga被設(shè)置成使得觀察噪聲的方差R減小。這是由于在振動狀態(tài)是小幅振動狀態(tài)的情況 下，加速度計213的輸出的振動噪聲小并且可以根據(jù)加速度計213的輸出來精確地計算水平 角度。
[0075]另一方面，在步驟S611中判斷為振動狀態(tài)不是小幅振動狀態(tài)的情況下，流程進(jìn)入 步驟S616。在步驟S616中，卡爾曼增益改變部502將Gb設(shè)置為卡爾曼增益，并且流程進(jìn)入步 驟S617。將卡爾曼增益Gb設(shè)置為大幅振動狀態(tài)下的卡爾曼增益?？柭鲆鍳b被設(shè)置成使 得觀察噪聲的方差R增大。在振動狀態(tài)是大幅振動狀態(tài)的情況下，加速度計213的輸出的振 動噪聲大，因此難以精確地計算水平角度。因此，利用角速度計214的輸出所進(jìn)行的校正要 使用的權(quán)重增大，因此可以通過使用卡爾曼濾波器503來計算可靠性高的角度(絕對角度）。 如上所述，通過根據(jù)振動狀態(tài)來設(shè)置卡爾曼增益，卡爾曼濾波器503所計算出的絕對角度是 可靠性高的角度。
[0076]另一方面，在步驟S607中第一傾斜角度處于預(yù)定范圍以外的情況下，在步驟S613 中控制器215使計數(shù)器A遞減，并且流程進(jìn)入步驟S614。在步驟S614中，控制器215判斷計數(shù) 器A是否小于0。在計數(shù)器A小于0的情況下，在步驟S615中控制器215將計數(shù)器A設(shè)置為0,并 且流程進(jìn)入步驟S616。另一方面，在步驟S614中計數(shù)器A大于或等于0的情況下，流程進(jìn)入步 驟S616,并且進(jìn)行處理以使得計數(shù)器A不是小于0的值。然后，在步驟S616中，卡爾曼增益改 變部502將Gb設(shè)置為卡爾曼增益并且流程進(jìn)入步驟S617?？柭鲆鍳b被設(shè)置成使得觀察 噪聲的方差R增大。在傾斜角度較大的情況下，水平傾斜角度的計算過程中的誤差增大并且 難以精確地進(jìn)行水平校正(水平角度的校正），因此進(jìn)行這種處理。
[0077] 接著，在步驟S617中，控制器215(角度計算部216和水平角度計算部217)將步驟 S604中所計算出的第一水平角度乘以計數(shù)器A，并且除以閾值B。因此，將A/B的值設(shè)置在0~ 1之間，并且在第一傾斜角度處于預(yù)定范圍內(nèi)的情況下Α/Β的值為1，并且將第一水平角度自 身的值設(shè)置為用于計算第一水平角度的目標(biāo)值。在預(yù)定時間內(nèi)將第一傾斜角度設(shè)置在預(yù)定 范圍以外的情況下，Α/Β的值為0并且將用于計算第一水平角度的目標(biāo)值設(shè)置為0。在傾斜角 度的切換期間，步驟S607~S617中針對計數(shù)器Α的計算處理將Α/Β的值設(shè)置在0~1之間，因 此切換可以平滑地相連接。因此，可以在從傾斜角度以預(yù)定值切換的瞬間起的預(yù)定時間內(nèi) 將用于計算第一水平角度的目標(biāo)值連接至第一水平角度或0。在傾斜角度較大并且在步驟 S607~S617中難以精確地進(jìn)行水平校正（水平角度的校正）的情況下，角速度計214的輸出 的權(quán)重增大以計算角度，結(jié)果，可以減少大的傾斜角度中所包含的輸出誤差。
[0078] 接著，在步驟S618中，控制器215(水平角度計算部217)通過使用卡爾曼濾波器503 來計算第二水平角度。基于角度計算部216在步驟S617中所計算出的用于計算第一水平角 度的目標(biāo)值、步驟S601中所獲得的作為來自角速度計214的輸出信號的角速度以及所設(shè)置 的卡爾曼增益，來計算第二水平角度。
[0079]接著，在步驟S619中，控制器215(水平角度計算部217)判斷第一水平角度是否處 于預(yù)定范圍內(nèi)（例如，處于±30度以內(nèi)）。在第一水平角度處于預(yù)定范圍內(nèi)的情況下，流程進(jìn) 入步驟S620。另一方面，在第一水平角度處于預(yù)定范圍以外的情況下，流程進(jìn)入步驟S625。 [0080] 在步驟S620中，控制器215使計數(shù)器C遞增，然后流程進(jìn)入步驟S621。接著，在步驟 S621中，控制器215判斷計數(shù)器C是否大于閾值D(預(yù)定閾值）。在計數(shù)器C大于閾值D的情況 下，在步驟S622中控制器215將計數(shù)器C設(shè)置為閾值D，然后流程進(jìn)入步驟S623。另一方面，在 步驟S621中計數(shù)器C不大于閾值D的情況下，流程進(jìn)入步驟S623并且進(jìn)行處理以使得計數(shù)器 C不是大于閾值D的值。
[0081 ] 在步驟S623中，控制器215(振動狀態(tài)分析部501)基于步驟S606中所判斷出的振動 狀態(tài)的結(jié)果來判斷振動狀態(tài)是否是小幅振動狀態(tài)。在判斷為振動狀態(tài)是小幅振動狀態(tài)的情 況下，流程進(jìn)入步驟S624。在步驟S624中，卡爾曼增益改變部502將Ga設(shè)置為卡爾曼增益，然 后流程進(jìn)入步驟S629。另一方面，在步驟S623中判斷為振動狀態(tài)不是小幅振動狀態(tài)的情況 下，在步驟S628中卡爾曼增益改變部502將Gb設(shè)置為卡爾曼增益，然后流程進(jìn)入步驟S629。 卡爾曼增益根據(jù)振動狀態(tài)的變化所產(chǎn)生的效果與步驟S612和S616所述的效果相同，因此可 以進(jìn)行根據(jù)振動狀態(tài)的絕對角度的適當(dāng)計算。
[0082]另一方面，在步驟S619中第一水平角度處于預(yù)定范圍以外的情況下，在步驟S625 中控制器215使計數(shù)器C遞減，然后流程進(jìn)入步驟S626。在步驟S626中，控制器215判斷計數(shù) 器C是否小于0。在計數(shù)器C小于0的情況下，在步驟S627中控制器215將計數(shù)器C設(shè)置為0,然 后流程進(jìn)入步驟S628。另一方面，在步驟S626中計數(shù)器C大于或等于0的情況下，流程進(jìn)入步 驟S628并且進(jìn)行處理以使得計數(shù)器C不是小于0的值。然后，在步驟S628中，卡爾曼增益改變 部502將Gb設(shè)置為卡爾曼增益并且流程進(jìn)入步驟S629。結(jié)果，類似于步驟S616所述的效果， 在難以精確地計算傾斜角度的情況下可以減少由于傾斜角度的錯誤計算而引起的控制能 力的劣化。
[0083] 在步驟S629中，控制器215(角度計算部216和傾斜角度計算部218)將步驟S605中 所計算出的第一傾斜角度乘以計數(shù)器C，并且除以閾值D。因此，將C/D的值設(shè)置在0~1之間， 并且在第一水平角度處于預(yù)定范圍內(nèi)的情況下C/D的值為1，并且將第一傾斜角度自身的值 設(shè)置為用于計算第一傾斜角度的目標(biāo)值。在預(yù)定時間內(nèi)將第一水平角度設(shè)置在預(yù)定范圍以 外的情況下，C/D的值為0并且將用于計算第一傾斜角度的目標(biāo)值設(shè)置為0。在水平角度的切 換期間，步驟S619~S627中針對計數(shù)器C的計算處理將C/D的值設(shè)置在0~1之間，因此切換 可以平滑地相連接。因此可以在從水平角度以預(yù)定值切換的瞬間起的預(yù)定時間內(nèi)將用于計 算第一傾斜角度的目標(biāo)值連接至第一傾斜角度或〇。在水平角度具有難以在步驟S619~ S629中精確地進(jìn)行傾斜校正(傾斜角度的校正）的值的情況下，角速度計214的輸出的權(quán)重 增大以計算角度，結(jié)果，可以減少大的傾斜角度中所包含的輸出誤差。
[0084] 接著，在步驟S630中，控制器215(傾斜角度計算部218)通過使用卡爾曼濾波器503 來計算第二傾斜角度?；诓襟ES629中角度計算部216所計算出的用于計算第一傾斜角度 的目標(biāo)值、步驟S601中所獲得的作為來自角速度計214的輸出信號的角速度以及所設(shè)置的 卡爾曼增益，來計算第二傾斜角度。
[0085] 接著，在步驟S631中，圖像剪切設(shè)置部219設(shè)置圖像剪切區(qū)域以基于步驟S618中所 計算出的第二水平角度和步驟S630中所計算出的第二傾斜角度來校正角度。然后，圖像處 理部206根據(jù)圖像剪切設(shè)置部219所設(shè)置的圖像剪切區(qū)域來剪切圖像以進(jìn)行角度校正。因 而，圖6所示的校正例程結(jié)束。基于所計算出的第一水平角度和第二傾斜角度以預(yù)定的采樣 周期進(jìn)行角度校正處理。
[0086] 如上所述，根據(jù)攝像設(shè)備101的角度針對運動圖像的各幀對拍攝圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)動處 理以進(jìn)行剪切處理。因此，與振動狀態(tài)無關(guān)地，可以以高精度來進(jìn)行寬頻帶中的相對于與攝 像元件的重力方向垂直的平面的傾斜校正。此外，在拍攝靜止圖像而不是拍攝運動圖像的 情況下，可以通過在拍攝靜止圖像期間計算攝像設(shè)備101的絕對角度以基于所獲得的絕對 角度進(jìn)行拍攝圖像的轉(zhuǎn)動處理，來進(jìn)行傾斜校正。
[0087] 可選地，可以通過使用基于所計算出的絕對角度使光學(xué)透鏡或攝像元件移位的光 學(xué)校正方法來進(jìn)行傾斜校正。此外，可以利用攝像元件繞光軸的轉(zhuǎn)動動作來進(jìn)行校正，或可 選地，可以通過基于絕對角度使包括彼此一體化的光學(xué)透鏡和攝像元件的主體(鏡筒)轉(zhuǎn)動 來進(jìn)行校正。通過使用任意方法，可以在寬頻帶中以高精度來校正相對于與攝像元件的重 力方向垂直的平面的傾斜。然而，在要進(jìn)行光學(xué)校正的情況下，無法僅通過相對于傾斜方向 的校正來進(jìn)行相對于水平方向的校正。在要利用攝像元件繞光軸的轉(zhuǎn)動動作來進(jìn)行校正的 情況下，無法僅通過相對于水平方向的校正來進(jìn)行相對于傾斜方向的校正。
[0088]接著，參考圖7,將說明本實施例中利用機(jī)械驅(qū)動所進(jìn)行的傾斜校正處理。圖7是攝 像元件l〇la的框圖，并且例示包括用于進(jìn)行透鏡(光學(xué)移位透鏡）的移位驅(qū)動的機(jī)構(gòu)和用于 進(jìn)行攝像元件的轉(zhuǎn)動驅(qū)動的機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。
[0089]水平角度計算部217和傾斜角度計算部218基于加速度計213和角速度計214的輸 出信號來計算水平校正角度和傾斜校正角度。處理與參考圖2所述的方法相同。如圖7所示， 將傾斜角度計算部218的輸出信號輸入至校正透鏡驅(qū)動器701(驅(qū)動部）。校正透鏡驅(qū)動器 701基于從變焦部201所獲得的變焦位置信息所計算出的焦距和透鏡靈敏度來放大傾斜角 度計算部218的輸出信號，以設(shè)置移位透鏡目標(biāo)值。這是因為，需要針對透鏡的光學(xué)信息的 變化所引起的移位透鏡的振動校正行程來校正攝像設(shè)備l〇la的圖像面上的振動校正靈敏 度的變化。校正透鏡驅(qū)動器701進(jìn)行移位透鏡部703(校正透鏡）的移位驅(qū)動，即根據(jù)移位透 鏡目標(biāo)值在與光軸102正交的方向上移動移位透鏡部703來進(jìn)行傾斜角度校正。
[0090] 將來自水平角度計算部217的輸出信號輸入至攝像元件轉(zhuǎn)動驅(qū)動器702。攝像元件 轉(zhuǎn)動驅(qū)動器702(驅(qū)動部)根據(jù)從水平角度計算部217所獲得的轉(zhuǎn)動目標(biāo)值來驅(qū)動攝像元件 轉(zhuǎn)動器704,以進(jìn)行水平角度校正。通過上述的方法，可以進(jìn)行利用機(jī)械驅(qū)動所進(jìn)行的傾斜 校正。在本實施例中，驅(qū)動器可以被配置為對通過使移位透鏡部703與攝像部204(攝像元 件)一體化所構(gòu)成的主體進(jìn)行驅(qū)動。
[0091] 實施例2
[0092] 接著，將說明本發(fā)明的實施例2中的攝像設(shè)備。在實施例1中，說明了通過根據(jù)振動 狀態(tài)來計算絕對角度以進(jìn)行傾斜校正的方法。然而，實際上，在許多情況下可以進(jìn)行傾斜校 正的范圍（可移動范圍）可能是有限的。例如，在通過圖像剪切進(jìn)行電子圖像模糊校正的情 況下，可以進(jìn)行傾斜校正的范圍是有限的，這取決于預(yù)先確定的要剪切的圖像的比例。此 外，針對使用機(jī)械機(jī)構(gòu)的角度校正，可以校正的范圍是有限的，這取決于機(jī)械機(jī)構(gòu)的最大可 驅(qū)動量。
[0093]在通過使用實施例1中所計算出的絕對角度來進(jìn)行傾斜校正期間校正量超過可移 動范圍的情況下，將校正角度固定為最大校正角度，因此高頻分量的振動校正是無效的且 圖像模糊所引起的圖像中的干擾可能是顯著的。因此，在本實施例中，將說明能夠在有限的 可移動范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行傾斜校正和振動校正(針對高頻率的角度校正)的方法。
[0094]圖8是本實施例中的攝像設(shè)備101b(傾斜校正設(shè)備）的框圖，并且利用相同的附圖 標(biāo)記來表示與參考圖5所述的實施例1中的攝像設(shè)備101相同的部分。本實施例中的攝像設(shè) 備l〇lb將從角速度計214的輸出信號截去低頻分量之后通過積分所計算出的低頻去除角度 與通過使用卡爾曼濾波器503所計算出的絕對角度進(jìn)行合成，以在傾斜校正的可移動范圍 內(nèi)進(jìn)行傾斜校正和振動校正。在這方面，本實施例中的攝像設(shè)備10 lb與實施例1中的攝像設(shè) 備101的不同在于：將通過使用卡爾曼濾波器503所計算出的角度輸入至圖像剪切設(shè)置部 219并且對拍攝圖像進(jìn)行伴隨轉(zhuǎn)動的剪切處理以進(jìn)行傾斜校正。
[0095]將來自角速度計214的輸出信號輸入至HPF 801 (高通濾波器）。在截去該信號中所 包含的DC分量之后將該信號輸入至可移動范圍限制部810(可移動范圍限制器），并且對施 加了HPF的角速度(從HPF 801輸出的角速度)進(jìn)行信號處理以使得低頻去除角度處于所設(shè) 置的可移動范圍內(nèi)。以下將說明可移動范圍限制部810所進(jìn)行的處理。積分部802(積分器） 對作為來自可移動范圍限制部810的輸出信號的角速度進(jìn)行積分處理，從而計算低頻去除 振動校正角度。將從卡爾曼濾波器503輸出的絕對角度和來自積分部802的輸出信號輸入至 減法器804。減法器804從自卡爾曼濾波器503獲得的絕對角度中減去低頻去除振動校正角 度。
[0096]圖9是攝像設(shè)備101b的角度波形的說明圖。在圖9中，附圖標(biāo)記901表示從卡爾曼濾 波器503輸出的絕對角度，附圖標(biāo)記902表不從積分部802輸出的低頻去除振動校正角度，并 且附圖標(biāo)記903表示減法器804的輸出。
[0097]將減法器804的輸出輸入至±45度轉(zhuǎn)換部803( ±45度轉(zhuǎn)換器）?！?5度轉(zhuǎn)換部803 將來自減法器804的角度值為±180度的輸入信號轉(zhuǎn)換成±45度的角度值。在本實施例中， 攝像設(shè)備l〇lb相對于攝像元件位于與重力方向垂直的方向上的位置的傾斜是0度（即，正位 置）。在所減去的角度大于+45度且小于或等于+135度的情況下，±45度轉(zhuǎn)換部803從攝像設(shè) 備l〇lb的角度中減去90度。在絕對角度大于+135度且小于或等于+180度的情況下，±45度 轉(zhuǎn)換部803從攝像設(shè)備101b的角度中減去180度。在絕對角度小于或等于-45度且大于-135 度的情況下，±45度轉(zhuǎn)換部803向攝像設(shè)備101b的角度加90度。在絕對角度小于或等于-135 度且大于-180度的情況下，±45度轉(zhuǎn)換部803向攝像設(shè)備101b的角度加180度。通過這種處 理，將攝像設(shè)備l〇lb的角度轉(zhuǎn)換成以0度、90度、-90度或180度為中心的±45度范圍內(nèi)的角 度。
[0098]這是用以確定用于進(jìn)行傾斜校正的基準(zhǔn)位置的處理。基準(zhǔn)位置根據(jù)攝像設(shè)備101b 是保持在水平位置(正位置)還是垂直位置而有所不同。在將攝像設(shè)備l〇lb保持在水平位置 的情況下，將攝像元件的水平方向軸垂直于重力方向的位置設(shè)置為基準(zhǔn)位置并且將其角度 設(shè)置為基準(zhǔn)角度(0度），因此進(jìn)行傾斜校正以相對于基準(zhǔn)角度保持水平。另一方面，在將攝 像設(shè)備101b保持在垂直位置的情況下，將攝像元件的垂直方向與重力方向垂直的位置設(shè)置 為基準(zhǔn)位置，因此將從攝像設(shè)備101b的正位置各自轉(zhuǎn)動±90度的位置設(shè)置為基準(zhǔn)角度(0 度）以進(jìn)行傾斜校正。
[0099]將±45度轉(zhuǎn)換部803的輸出信號輸入至可變增益808。將可變增益808的增益設(shè)置 在0~1之間，包括0和1，并且將可變增益808的輸出信號和積分部802的輸出信號輸入至加 法部809(加法器），從而將通過乘以增益所獲得的信號（即，通過將輸出903乘以增益所獲得 的信號)加至低頻去除振動校正角度902。
[0100]在可變增益808的增益是1的情況下，加法部809的輸出與通過對作為卡爾曼濾波 器503的輸出的絕對角度進(jìn)行±45度轉(zhuǎn)換所獲得的值相同。另一方面，在可變增益808的增 益是〇的情況下，加法部809的輸出與作為積分部802的輸出的低頻去除振動校正角度902具 有相同的值。在可變增益808的增益處于0~1之間的情況下，絕對角度和低頻去除振動校正 角度的合成比率根據(jù)增益而改變。將作為加法部809的輸出的校正角度輸入至圖像剪切設(shè) 置部219,并且基于校正角度通過圖像剪切來進(jìn)行傾斜校正。
[0101]接著，將說明用于設(shè)置可變增益808的增益的方法。同樣將±45度轉(zhuǎn)換部803的輸 出輸入至絕對值轉(zhuǎn)換部805(絕對值轉(zhuǎn)換器），并且將該輸出轉(zhuǎn)換成絕對值。將絕對值轉(zhuǎn)換部 805的輸出輸入至增益表806。例如，在轉(zhuǎn)換絕對值之后獲得的角度處于預(yù)定的第一角度閾 值以內(nèi)的情況下，增益表806將增益設(shè)置為1。另一方面，在轉(zhuǎn)換絕對值之后獲得的角度為預(yù) 定的第二角度閾值以上的情況下，增益表806將增益設(shè)置為0。在轉(zhuǎn)換絕對值之后的角度處 于預(yù)定的第一角度閾值和預(yù)定的第二角度閾值之間的情況下，增益表806在0~1之間對增 益進(jìn)行線性插值。在本實施例中，盡管表是通過使用2個點來創(chuàng)建的并且對這2點之間的區(qū) 域進(jìn)行線性插值，但表也可以通過使用3個以上的點來創(chuàng)建。
[0102]在圖9中，在減法器804的輸出903處于被設(shè)置為第一角度閾值的范圍904以內(nèi)的情 況下，將增益設(shè)置為1。另一方面，在輸出903處于范圍904以外的情況下，增益從1起下降，并 且在預(yù)定的第二角度閾值以上將增益設(shè)置為0。
[0103] 增益表806同樣輸入振動狀態(tài)分析部501的輸出，并且增益表806根據(jù)振動狀態(tài)而 改變。例如，改變增益表806的預(yù)定的第一角度閾值以使得滿足如下關(guān)系："小幅振動狀態(tài)下 所設(shè)置的值"〉"中間振動狀態(tài)下所設(shè)置的值"〉"大幅振動狀態(tài)下所設(shè)置的值"。結(jié)果，由于圖 像模糊因振動小的情況下的抖動而不顯著，因此通過在可移動范圍內(nèi)使用盡可能寬的范圍 來進(jìn)行傾斜校正以向傾斜校正的校正效果賦予優(yōu)先級。另一方面，在振動大的情況下，如果 針對低頻中的傾斜校正使用了可移動范圍內(nèi)的較寬的范圍，則存在高頻中的傾斜校正的范 圍超過可移動范圍并且產(chǎn)生無法校正的圖像模糊的可能性。因此，通過限制傾斜校正，可以 獲得振動校正的效果。
[0104] 將從增益表806輸出的增益輸入至增益改變部807(增益改變器）。增益改變部807 同時輸入從角度計算部216輸出的傾斜角度。在傾斜角度處于預(yù)定范圍內(nèi)（例如，-30度~+ 30度）的情況下，增益改變部807判斷為角度計算部216所計算出的水平角度是可靠性高的 信號，并且將作為增益表806自身的輸出的增益直接輸出至可變增益808。另一方面，在傾斜 角度處于預(yù)定范圍以外的情況下，增益改變部807判斷為角度計算部216所計算出的水平角 度是可靠性低的信號，并且作為增益表806的輸出的增益被設(shè)置為在預(yù)定時間段內(nèi)逐漸改 變?yōu)?。在將傾斜角度改變?yōu)樘幱陬A(yù)定范圍內(nèi)的情況下，增益改變部807將增益重置為在預(yù) 定時間段內(nèi)逐漸改變?yōu)樽鳛樵鲆姹?06的輸出的增益值。如上所述，在傾斜角度處于預(yù)定范 圍以外的情況下，通過使用作為積分部802的輸出的低頻去除振動校正角度信號來進(jìn)行角 度校正以避免由于水平角度的錯誤計算而引起傾斜校正的錯誤計算。結(jié)果，可以在減少由 于傾斜校正的錯誤操作而引起的控制問題的同時進(jìn)行傾斜校正。
[0105] 圖10是攝像設(shè)備l〇lb的角度波形的說明圖，并且例示作為加法部809的輸出的校 正角度的波形的示例。附圖標(biāo)記1001表示加法部809的輸出，并且附圖標(biāo)記1002表示傾斜校 正的可移動范圍。
[0106] 計算加法部809的輸出1001以使其盡可能處于可移動范圍1002以內(nèi)，并且在圖9的 范圍904內(nèi)將可變增益設(shè)置為1，因此加法部809的輸出1001和絕對角度901彼此一致。另一 方面，在圖9的范圍904以外將可變增益設(shè)置為小于1的值。因此，圖9中的絕對角度901與低 頻去除振動校正角度901的合成比率根據(jù)可變增益而改變，并且最終可以獲得以使得位于 可移動范圍1002以內(nèi)的方式所計算出的校正角度(輸出1001)。
[0107]根據(jù)本實施例的方法，可以在有限的可移動范圍內(nèi)計算傾斜校正的校正角度。因 此，即使在攝像設(shè)備l〇lb的絕對角度超過可移動范圍的情況下，也不會由于手抖動而損害 高頻分量的振動校正控制的性能。此外，即使在攝像設(shè)備l〇lb的絕對角度超過可移動范圍 的情況下，也可以以接近于可移動范圍的角度來有效地進(jìn)行傾斜校正。
[0108] 接著，將說明可移動范圍限制部810。可移動范圍限制部810輸入HPF 801的輸出， 并且進(jìn)行信號處理以使得施加了HPF的角速度(從HPF 801輸出的角速度)處于預(yù)定的可移 動范圍內(nèi)，并且將處理后的信號輸出至積分部802。除HPF 801的輸出以外，可移動范圍限制 部810還輸入作為積分部802的輸出的低頻去除振動校正角度和±45度轉(zhuǎn)換部803的輸出。
[0109] 在作為±45度轉(zhuǎn)換部803的輸出的絕對角度901超過范圍1002的情況下，通過使用 作為積分部802的輸出的低頻去除振動校正角度來進(jìn)行角度校正，并且需要將低頻去除振 動校正角度控制在范圍1002以內(nèi)。因此，可移動范圍限制部810限制來自HPF 801的輸出以 使得低頻去除振動校正角度處于范圍1002以內(nèi)。
[0110] 圖11A~11D是用于限制攝像設(shè)備101b的可移動范圍的控制的說明圖，并且例示可 移動范圍限制部810和積分部802所處理的信號的時序數(shù)據(jù)。圖11A中的附圖標(biāo)記1101表示 施加了HPF的角速度(從HPF 801輸出的角速度）。圖11B中的附圖標(biāo)記1103表示作為通過對 施加了 HPF的角速度1101進(jìn)行積分所獲得的角度的信號。如果可移動范圍不受限制，則校正 角度可以是信號1103。
[0111]然而，實際上，可移動范圍是有限的，并且如果將圖像穩(wěn)定的可移動范圍限制在圖 11B中的角度A2和B2之間，則在信號1103超過（角度A2和B2之間的）可移動范圍的時間段內(nèi) 無法進(jìn)行振動校正。因此，在信號要超過可移動范圍的情況下，通過使用從積分部802輸出 的角度（的控制周期的先前采樣值)來進(jìn)行信號處理以減去施加了 HPF的角速度1101，從而 對通過減法處理所獲得的角速度進(jìn)行積分。結(jié)果，可以在作為圖像穩(wěn)定的可移動范圍的圖 11B的角度A2和B2之間計算校正角度。
[0112] 通過使用圖11C和11D所示的表來計算減去角速度的量。在圖11C中，橫軸表示目標(biāo) 角度，并且縱軸表示增益α。在校正角度小于或等于A1的情況下，增益α為1。另一方面，在校 正角度大于或等于Α2的情況下，增益α為0。在校正角度處于Α1和Α2之間的情況下，增益α表 示通過線性插值所獲得的Α1和Α2之間的值。同樣針對圖11D，利用相同的方法來獲得增益β。 在圖11D中，橫軸表示校正角度，并且縱軸表示增益β。在校正角度（目標(biāo)角度)大于或等于Β1 的情況下，增益β為1。另一方面，在校正角度小于或等于Β2的情況下，增益β為0。在校正角度 處于Β1和Β2之間的情況下，增益β表示通過線性插值所獲得的Β1和Β2之間的值。通過使用如 上所述而獲得的增益α和β來計算用于限制角速度的增益。
[0113] 通過以下的表達(dá)式(9)和（10)來計算從可移動范圍限制部810輸出的可移動范圍 限制角速度（用于限制可移動范圍的角速度），并且要相乘的增益根據(jù)角速度的符號而變 化。
[0114] 沿正方向的角速度:可移動范圍限制角速度=角速度Χα···(9)
[0115] 沿負(fù)方向的角速度:可移動范圍限制角速度=角速度Χβ···(10)
[0116] 在作為HPF 801的輸出的施加了HPF的角速度1101的符號為正的情況下，將角速度 乘以增益α。另一方面，在施加了HPF的角速度1101的符號為負(fù)的情況下，將角速度乘以增益 β〇
[0117] 圖11Α中的附圖標(biāo)記1102表示從可移動范圍限制部810輸出的可移動范圍限制角 速度（用于限制可移動范圍的角速度）。圖11Β中的附圖標(biāo)記1104表示作為通過對可移動范 圍限制角速度1102進(jìn)行積分所獲得的角度的信號，并且在可移動范圍內(nèi)（即，角度Α2和Β2之 間)計算校正角度。通過使用上述的方法，可以進(jìn)行振動校正控制以使得角度包括在有限的 可移動范圍內(nèi)。
[0118] 可移動范圍限制部810輸入±45度轉(zhuǎn)換部803的輸出以及積分部802的輸出值。在 ±45度轉(zhuǎn)換部803的輸出大于或等于正的可移動范圍（例如，+5度)且小于或等于預(yù)定閾值Ρ (例如+20度）的情況下，優(yōu)選以使得低頻去除振動校正角度不容易向正向側(cè)轉(zhuǎn)移的方式來 限制低頻去除振動校正角度。因此，將作為圖11Β中的閾值的角度Β1和Β2改變?yōu)榇笥谡Ｖ?的值。在±45度轉(zhuǎn)換部803的輸出小于或等于負(fù)的可移動范圍（例如，-5度)且大于或等于預(yù) 定閾值Μ(例如-20度)的情況下，優(yōu)選以使得低頻去除振動校正角度不容易向負(fù)向側(cè)轉(zhuǎn)移的 方式來限制低頻去除振動校正角度。因此，將作為閾值的角度Α1和Α2改變?yōu)樾∮谡Ｖ档?值。在±45度轉(zhuǎn)換部803的輸出處于可移動范圍（±5度）以內(nèi)且大于閾值Ρ或者小于閾值Μ的 情況下，將作為閾值的角度Al、Α2、B1和Β2設(shè)置為正常值。
[0119] 接著，參考圖12和13,將說明基于絕對角度來限制低頻去除振動校正角度的可移 動范圍的處理的效果。圖12是攝像設(shè)備101b的角速度波形的說明圖。在圖12中，附圖標(biāo)記 1201表示攝像設(shè)備10lb的角速度。附圖標(biāo)記1202表示作為HPF 801的輸出的施加了HPF的角 速度。附圖標(biāo)記1203表示作為可移動范圍限制部810的輸出的可移動范圍限制角速度。在時 間段1204內(nèi)，攝像設(shè)備101 b的角速度發(fā)生大幅改變。圖13是攝像設(shè)備101 b的角度波形的說 明圖。在圖13中，附圖標(biāo)記1301表示攝像設(shè)備10lb的角度。附圖標(biāo)記1302表示通過對作為 HPF 801的輸出的施加了HPF的角速度1202自身進(jìn)行積分處理所獲得的信號。附圖標(biāo)記1303 表示通過對可移動范圍限制角速度1203進(jìn)行積分處理所獲得的信號。
[0120]由于在時間段1204內(nèi)改變攝像設(shè)備101b的角度的操作的影響，因而攝像設(shè)備101b 的角度在時間段1204之前和之后發(fā)生大幅改變。作為積分部802的輸出的校正角度是用于 校正相對高的頻率分量的角度的振動校正控制信號，因此優(yōu)選該校正角度被控制為盡可能 地接近中心。然而，在可移動范圍不受限制的情況下所獲得的信號1302是在時間段1304內(nèi) 作為符號與攝像設(shè)備l〇lb的角度1301反向的角度而輸出的。這是由HPF 801所引起的。在產(chǎn) 生大幅振動的情況下，振幅大的低頻分量也發(fā)生衰減，并且由于大幅角度變化結(jié)束時的影 響而產(chǎn)生與實際角度方向相反的方向上的信號（回擺(swing-back))。然后，盡管該信號緩 慢地收斂于0,但在基于該信號進(jìn)行校正的情況下，由于校正量是基于與攝像設(shè)備l〇lb的實 際振動相反的方向的信號來計算的，因此也難以進(jìn)行高度精確的校正。如上所述，如果計算 出振動校正角度不是如時間段1304那樣是中心附近而是具有符號與角度1301(絕對角度） 的符號相反的方向，則在將信號1302(振動校正角度)與傾斜校正角度進(jìn)行合成的情況下存 在時間段1304內(nèi)的角度的變化出現(xiàn)在合成角度中的可能性。在這種情況下，無法精確地進(jìn) 行校正，與此相對，由于回擺而產(chǎn)生圖像模糊。
[0121]在產(chǎn)生大幅角度變化且±45度轉(zhuǎn)換部803的輸出處于預(yù)定范圍內(nèi)的情況下，可移 動范圍限制部810改變角度閾值（角度A1、A2、B1和B2)。在絕對角度和低頻去除振動校正角 度之差位于預(yù)定范圍內(nèi)的正向側(cè)的情況下，角度閾值(角度B1和B2)被設(shè)置為增大以使得低 頻去除振動校正角度不容易向負(fù)向側(cè)變化。另一方面，在絕對角度和低頻去除振動校正角 度之差位于預(yù)定范圍內(nèi)的負(fù)向側(cè)的情況下，角度閾值(角度A1和B1)被設(shè)置為減小以使得低 頻去除振動校正角度不容易向正向側(cè)變化。因此，可以在中心的附近或者如信號1303那樣 在與絕對角度的符號相同的方向上獲得受可移動范圍限制的校正角度。因此，即使在合成 了絕對角度和低頻去除振動校正角度并且傾斜角度超過可移動范圍的情況下，也可以通過 進(jìn)行校正以使得在可移動范圍附近利用校正角度來實現(xiàn)傾斜校正效果，來適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行傾斜 校正和振動校正。
[0122] 在本實施例中，作為用于改變角度A1、A2、B1和B2(閾值）的可移動范圍限制部810 的輸入信號，使用了通過從卡爾曼濾波器503的輸出（絕對角度)減去積分部802的輸出（低 頻去除振動校正角度)并且然后通過進(jìn)行±45度轉(zhuǎn)換所獲得的信號。然而，本實施例不限于 此并且可以原樣使用來自卡爾曼濾波器503的信號，或者可選地，可以使用通過使用LPF等 從來自卡爾曼濾波器503的信號中截去高頻分量所獲得的信號。
[0123] 如上所述，本實施例中的攝像設(shè)備101b基于絕對角度來計算通過限制可移動范圍 所獲得的低頻去除振動校正角度，并且將絕對角度與低頻去除振動校正角度進(jìn)行合成來進(jìn) 行傾斜校正。因而，即使在絕對角度超過可移動范圍的情況下，也可以在校正高頻率的手抖 動分量的同時在可移動范圍附近進(jìn)行傾斜校正以盡可能地實現(xiàn)校正效果。因此，可以適當(dāng) 地進(jìn)行傾斜校正和振動校正。
[0124] 在圖8所示的攝像設(shè)備101b的控制塊中，基于通過從作為來自卡爾曼濾波器503的 輸出的絕對角度中減去作為積分部802的輸出的低頻去除振動校正角度所獲得的信號，來 設(shè)置可變增益。然后，基于絕對角度、低頻去除振動校正角度和可變增益來計算校正角度。 然而，本實施例不限于此，相反，可以基于作為來自卡爾曼濾波器503的輸出的絕對角度來 設(shè)置可變增益以計算校正角度。
[0125] 參考圖14,將說明基于絕對角度設(shè)置可變增益以基于絕對角度、低頻去除振動校 正角度和可變增益來計算校正角度的方法。圖14是本實施例中的攝像設(shè)備101c的框圖，并 且利用相同的附圖標(biāo)記來表示與參考圖8所述的攝像設(shè)備101b相同的部分。
[0126] 在圖14的控制塊中，代替根據(jù)作為卡爾曼濾波器503的輸出的絕對角度和作為積 分部802的輸出的低頻去除振動校正角度之間的差值來計算可變增益，根據(jù)來自卡爾曼濾 波器503的輸出的絕對角度來計算可變增益。將來自卡爾曼濾波器503的輸出的絕對角度輸 入至LPF 1401以截去信號中的高頻分量，然后將該絕對角度輸入至±45度轉(zhuǎn)換部803。因 而，類似于通過使用圖8所示的±45度轉(zhuǎn)換部803、絕對值轉(zhuǎn)換部805、增益表806和增益改變 部807所進(jìn)行的方法，來計算可變增益。
[0127] 同樣將卡爾曼濾波器503的輸出輸入至±45度轉(zhuǎn)換部1402( ±45度轉(zhuǎn)換器），并且 類似于±45度轉(zhuǎn)換部803，將卡爾曼濾波器503的輸出轉(zhuǎn)換成± 180度和± 45度之間的信號。 將±45度轉(zhuǎn)換部1402的輸出輸入至可變增益1403以將該輸出乘以增益改變部807所計算出 的可變增益。將作為積分部802的輸出的低頻去除振動校正角度輸入至可變增益1404,并且 將該角度乘以通過從1減去增益改變部807所計算出的可變增益所獲得的值。將可變增益 1403和可變增益1404輸入至加法部405(加法器），并且基于可變增益所設(shè)置的合成比率來 合成絕對角度與低頻去除振動校正角度以計算校正角度。然后，圖像剪切設(shè)置部219基于校 正角度來進(jìn)行圖像剪切以進(jìn)行傾斜校正。
[0128] 攝像設(shè)備101c可以與參考圖8所述的攝像設(shè)備101b類似地計算校正角度，并且可 以在有限的可移動范圍內(nèi)計算傾斜校正的校正角度。因此，即使在攝像設(shè)備l〇lc的絕對角 度超過可移動范圍的情況下，也不會由于手抖動而損害高頻分量的振動校正控制的性能。 此外，即使在攝像設(shè)備l〇lc的絕對角度超過可移動范圍的情況下，也可以以接近于可移動 范圍的角度來有效地進(jìn)行傾斜校正。
[0129] 如上所述，在各實施例中，控制設(shè)備(控制器215)包括第一角度計算部（角度計算 部216)、分析部(振動狀態(tài)分析部501 )、第二角度計算部(水平角度計算部217或傾斜角度計 算部218)和校正部。第一角度計算部基于加速度檢測器(加速度計213)所檢測到的加速度 來計算第一角度(第一水平角度或第一傾斜角度）。分析部基于加速度和角速度檢測器(角 速度計214)所檢測到的角速度至少之一來分析振動狀態(tài)。第二角度計算部基于角速度、第 一角度和振動狀態(tài)來計算第二角度(第二水平角度或第二傾斜角度）。校正部（圖像剪切設(shè) 置部219、圖像處理部206、校正透鏡驅(qū)動器701或攝像元件轉(zhuǎn)動驅(qū)動器702)基于第二角度進(jìn) 行傾斜校正。至少一個處理器或電路被配置為執(zhí)行至少一個部的功能。
[0130] 優(yōu)選地，第二角度計算部根據(jù)振動狀態(tài)來改變角速度和第一角度之間的相對權(quán)重 以計算第二角度。更優(yōu)選地，第二角度計算部在振動狀態(tài)表示振動大于(或不小于)預(yù)定量 的情況下增大角速度的權(quán)重（S611、S616、S623和S628)。另一方面，第二角度計算部在振動 狀態(tài)表示振動小于預(yù)定量的情況下增大第一角度的權(quán)重(S611、S612、S623和S624)。
[0131] 優(yōu)選地，第一角度計算部計算傾斜角度作為第一角度(第一傾斜角度）。然后，第二 角度計算部基于傾斜角度來計算水平角度作為第二角度(第二水平角度）。優(yōu)選地，第一角 度計算部計算水平角度作為第一角度(第一水平角度）。然后，第二角度計算部基于水平角 度來計算傾斜角度作為第二角度(第二傾斜角度）。
[0132] 優(yōu)選地，第二角度計算部通過使用能夠改變卡爾曼增益的卡爾曼濾波器503來計 算第二角度。優(yōu)選地，校正部包括用于基于第二角度來設(shè)置圖像的傾斜校正量(被攝體圖像 的移位量或轉(zhuǎn)動校正量)的設(shè)置部（圖像剪切設(shè)置部219)。更優(yōu)選地，校正部包括基于傾斜 校正量來剪切圖像以進(jìn)行傾斜校正的圖像處理部206。優(yōu)選地，校正部包括用于基于第二角 度來驅(qū)動攝像元件(攝像部204)、透鏡(移位透鏡部703)以及包括彼此一體化的透鏡和攝像 元件的主體中的至少一個的驅(qū)動器(校正透鏡驅(qū)動器701或攝像元件轉(zhuǎn)動驅(qū)動器702)。
[0133] 優(yōu)選地，控制設(shè)備包括第三角度計算部(HPF 801、可移動范圍限制部810和積分部 802)和校正角度計算部(增益表806、增益改變部807、可變增益808和加法部809或1405)。第 三角度計算部從角速度檢測器所檢測到的角速度中去除低頻分量以計算第三角度。校正角 度計算部基于第二角度和第三角度來計算校正角度。校正部基于校正角度來進(jìn)行傾斜校 正。更優(yōu)選地，校正角度計算部包括增益改變部807,其中增益改變部807基于通過從第二角 度中減去第三角度所獲得的信號或者基于第二角度來改變增益。然后，校正角度計算部基 于第二角度、第三角度和增益來計算校正角度。更優(yōu)選地，增益改變部基于第一角度(第一 傾斜角度或第一水平角度)來改變增益。優(yōu)選地，第三角度計算部包括基于第二角度來限制 第三角度的范圍的限制部(可移動范圍限制部810)。優(yōu)選地，控制設(shè)備包括用于基于校正角 度來設(shè)置圖像的傾斜校正量的設(shè)置部(圖像剪切設(shè)置部219)。
[0134] 優(yōu)選地，校正角度計算部包括用于基于作為第二角度的傾斜角度來改變增益的增 益改變部，并且基于傾斜角度、第三角度和增益來計算水平校正角度作為校正角度。優(yōu)選 地，校正角度計算部包括用于基于作為第二角度的水平角度來改變增益的增益改變部，并 且校正角度計算部基于水平角度、第三角度和增益來計算傾斜校正角度作為校正角度。
[0135] 其它實施例
[0136] 本發(fā)明的實施例還可以通過如下的方法來實現(xiàn)，即，通過網(wǎng)絡(luò)或者各種存儲介質(zhì) 將執(zhí)行上述實施例的功能的軟件(程序)提供給系統(tǒng)或裝置，該系統(tǒng)或裝置的計算機(jī)或是中 央處理單元(CPU)、微處理單元(MPU)讀出并執(zhí)行程序的方法。
[0137] 各實施例中的攝像設(shè)備即使在大幅振動條件下也能夠在寬頻帶中計算攝像設(shè)備 的絕對角度，從而基于所獲得的絕對角度進(jìn)行傾斜校正。因此，各實施例的攝像設(shè)備能夠在 攝像設(shè)備的任何振動條件下在寬頻帶中高精度地校正相對于與攝像設(shè)備的重力方向垂直 的平面的傾斜。結(jié)果，根據(jù)各實施例，可以提供即使在大幅振動狀態(tài)下也能夠進(jìn)行高度精確 的傾斜校正的控制設(shè)備、攝像設(shè)備和控制方法。
[0138] 盡管已經(jīng)參考典型實施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開的 典型實施例。所附權(quán)利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結(jié)構(gòu)和功 能。
[0139] 例如，除數(shù)字單鏡頭反光照相機(jī)、數(shù)字袖珍照相機(jī)或攝像機(jī)中所設(shè)置的傾斜校正 設(shè)備以外，各實施例還可以適用于諸如監(jiān)視攝像機(jī)、Web照相機(jī)、手機(jī)等的攝像設(shè)備。
【主權(quán)項】
1. 一種控制設(shè)備，包括： 第一角度計算部，用于基于加速度檢測器所檢測到的加速度來計算第一角度； 分析部，用于基于所述加速度以及角速度檢測器所檢測到的角速度至少之一來分析振 動狀態(tài)； 第二角度計算部，用于基于所述角速度、所述第一角度和所述振動狀態(tài)來計算第二角 度；以及 校正部，用于基于所述第二角度來進(jìn)行傾斜校正。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述第二角度計算部根據(jù)所述振動狀 態(tài)來改變所述角速度和所述第一角度之間的相對權(quán)重以計算所述第二角度。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制設(shè)備，其特征在于， 在所述振動狀態(tài)表示振動大于預(yù)定量的情況下，所述第二角度計算部增大所述角速度 的權(quán)重，以及 在所述振動狀態(tài)表示振動小于所述預(yù)定量的情況下，所述第二角度計算部增大所述第 一角度的權(quán)重。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其特征在于， 所述第一角度計算部計算傾斜角度作為所述第一角度，以及 所述第二角度計算部基于所述傾斜角度來計算水平角度作為所述第二角度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其特征在于， 所述第一角度計算部計算水平角度作為所述第一角度，以及 所述第二角度計算部基于所述水平角度來計算傾斜角度作為所述第二角度。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述第二角度計算部通過使用能夠改 變卡爾曼增益的卡爾曼濾波器來計算所述第二角度。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述校正部包括設(shè)置部，所述設(shè)置部 用于基于所述第二角度來設(shè)置圖像的傾斜校正量。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述校正部還包括圖像處理部，所述 圖像處理部用于基于所述傾斜校正量來剪切圖像以進(jìn)行所述傾斜校正。9. 根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述校正部包括驅(qū)動部， 所述驅(qū)動部用于基于所述第二角度來驅(qū)動攝像元件、透鏡以及包含彼此一體化的所述透鏡 和所述攝像元件的主體至少之一。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中，還包括： 第三角度計算部，用于從所述角速度檢測器所檢測到的角速度中去除低頻分量以計算 第三角度；以及 校正角度計算部，用于基于所述第二角度和所述第三角度來計算校正角度， 其特征在于，所述校正部基于所述校正角度來進(jìn)行所述傾斜校正。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制設(shè)備，其特征在于， 所述校正角度計算部包括增益改變部，所述增益改變部用于基于通過從所述第二角度 中減去所述第三角度所獲得的信號來改變增益，以及 所述校正角度計算部基于所述第二角度、所述第三角度和所述增益來計算所述校正角 度。12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制設(shè)備，其特征在于， 所述校正角度計算部包括增益改變部，所述增益改變部用于基于所述第二角度來改變 增益，以及 所述校正角度計算部基于所述第二角度、所述第三角度和所述增益來計算所述校正角 度。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述增益改變部基于所述第一角度 來改變所述增益。14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述第三角度計算部包括限制部， 所述限制部用于基于所述第二角度來限制所述第三角度的范圍。15. 根據(jù)權(quán)利要求10~14中任一項所述的控制設(shè)備，其特征在于，還包括設(shè)置部，所述 設(shè)置部用于基于所述校正角度來設(shè)置圖像的傾斜校正量。16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制設(shè)備，其特征在于， 所述校正角度計算部包括增益改變部，所述增益改變部用于基于作為所述第二角度的 傾斜角度來改變增益，以及 所述校正角度計算部基于所述傾斜角度、所述第三角度和所述增益來計算水平校正角 度作為所述校正角度。17. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制設(shè)備，其特征在于， 所述校正角度計算部包括增益改變部，所述增益改變部用于基于作為所述第二角度的 水平角度來改變增益，以及 所述校正角度計算部基于所述水平角度、所述第三角度和所述增益來計算傾斜校正角 度作為所述校正角度。18. 一種攝像設(shè)備，包括： 攝像元件，用于對經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)所形成的光學(xué)圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以輸出圖像信號； 加速度檢測器，用于檢測加速度； 角速度檢測器，用于檢測角速度； 第一角度計算部，用于基于所述加速度來計算第一角度； 分析部，用于基于所述加速度和所述角速度至少之一來分析振動狀態(tài)； 第二角度計算部，用于基于所述角速度、所述第一角度和所述振動狀態(tài)來計算第二角 度；以及 校正部，用于基于所述第二角度來進(jìn)行傾斜校正。19. 一種控制方法，包括以下步驟： 基于加速度檢測器所檢測到的加速度來計算第一角度； 基于所述加速度以及角速度檢測器所檢測到的角速度至少之一來分析振動狀態(tài)； 基于所述角速度、所述第一角度和所述振動狀態(tài)來計算第二角度；以及 基于所述第二角度來進(jìn)行傾斜校正。
【文檔編號】H04N5/232GK105933594SQ201610109209
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月26日
【發(fā)明人】若松伸茂
【申請人】佳能株式會社