[发明专利]考虑到相机和场景运动的相机曝光优化技术

说明书

背景技术

本发明涉及数码相机和其它电子视频获取设备的自动曝光控制，更具体地涉及在其中计算和利用最佳曝光参数用以捕捉静止图像或连续的一系列图像的数据。这里所引用的所有专利、专利申请、文章、其它出版物和事物都通过引用而全部结合于此，以用于所有目的。

电子相机将场景成像到诸如电荷耦合器件(CCD)、互补硅上金属(CMOS，complimentary metal-on-silicon)设备或其它类型的光传感器之类的二维传感器上。这些设备包括排列在小型的二维表面上的大量光电探测器(一般而言是2、3、4百万个或更多)，这些光电探测器各自生成与撞击元件的光或其它光辐射(包括与可见光波长相邻的光谱的红外线和紫外线区域)的强度成正比的信号。一般以光栅模式扫描这些形成图像像素的元件以生成连续的数据流，该连续的数据流表示在传感器元件被扫描时接连撞击传感器元件的辐射的强度。色彩数据通常通过使用交替地分布在传感器上的、对各个不同色彩分量(例如，红、绿和蓝)敏感的光电探测器来获得。

该电子相机的通常形式是以静止相片“快照”或者以形成动画的一系列帧的形式来记录大量图像帧的数据的小型手持式数码相机。在存储到诸如盒式磁带或闪存卡之类的可移动非易失性存储器上之前，通常对相机内的各个帧的数据执行相当大量的图像处理。经过处理的数据一般作为分辨率降低了的图像显示在相机外部的液晶显示(LCD)设备上。为了减小各个图像帧的数据所占据的存储容量，通常在存储到非易失性存储器中之前对经过处理的数据进行压缩。

通常对图像传感器所获得的数据进行处理，以补偿相机的瑕疵并且一般地提高从数据可获得的图像的质量。对传感器的任何有缺陷的像素光电探测器元件的校正是一个处理功能。另一个是白平衡校正，其中，对原色的不同像素的相对幅度进行设置以呈现白色。这种处理还包括对各个像素数据进行去马赛克，以对来自传感器中的空间分立的单色像素探测器的数据进行叠加，从而提供图像数据中的叠加后的多色像素。于是，这种去马赛克使得需要对数据进行处理以增强并平滑图像的边缘。通常还在相机内执行对相机光学系统在图像上的噪声和变差以及对传感器光电探测器之间的变差的图像数据补偿。其它处理通常包括伽玛校正、对比度扩展(contrast stretching)、色度过滤等中的一个或多个。

电子相机几乎还总是包括自动曝光控制能力，这种能力对曝光时间、其光圈开口的大小和传感器的模拟电子增益进行设置，以使得图像或连续的一系列图像的发光(luminescence)处于基于所使用的传感器的校准和用户偏好的特定水平。这些曝光参数是在拍摄图像之前计算的，然后用于在图像数据的获取期间对相机进行控制。对于具有特定照度水平的场景，为了获得在特定发光范围内的数据，通过增加光圈的大小或传感器的增益或者两者来减少曝光时间。增大的光圈使得得到具有减小了的景深(depthof field)和增大了的光学模糊(optical blur)的图像，并且增大增益导致增加了图像内的噪声。相反，当曝光时间可以增加时，例如当场景被照得明亮时，光圈和/或增益减小，这使得得到具有较大景深和/或减小了的噪声的图像。除了调节模拟增益之外，通常还可以或者取而代之在已经捕捉到数据之后对图像的数字增益进行调节。

在曝光期间用户通常很难在没有引入一定程度的振动或抖动的情况下用手把持相机，尤其当相机很小且很轻时。结果，取决于曝光时间，所捕捉的图像可能具有一定程度的总运动模糊，时间越长图像中的运动模糊就越大。另外，完全或部分移动的场景的长曝光还可能导致所捕捉的图像中的运动模糊。例如，在场景中快速移动的物体可能在图像中呈现模糊。现有相机的自动曝光处理在计算用于捕捉场景图像的曝光参数时，没有考虑相机的运动或场景的运动。

发明内容

根据本发明，在捕捉图像数据之前，对运动进行检测，并且基于场景相对于相机内的图像帧的运动量而将曝光参数设置为增强所捕捉的图像的水平。由相机振动或者场景内的局部运动或者两者导致的图像模糊可以通过调节曝光参数来最小化或者甚至防止。反过来，在捕捉图像数据之前几乎没有检测到运动或者没有检测到运动的情况下，可以设置曝光参数以优化图像的其它方面，例如增加曝光时间以使得可以增大景深和/或降低噪声水平。