[发明专利]一种摄像机防抖装置及防抖方法

说明书

技术领域

本发明属于成像技术领域，尤其涉及一种摄像机防抖装置及防抖方法。

背景技术

视频监控是安全防范系统的重要组成部分，视频监控以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控的普及化趋势越来越明显。在视频监控系统中，前端设备如摄像机的防抖是很重要的一个环节，如果摄像机防抖功能不完善，将直接导致视频图像模糊，影响视频监控效果。

在摄像机防抖方面，目前常用三种方式，分别为镜头防抖、成像器件防抖和数码防抖。其中镜头防抖就是在镜头中设置专门的防抖补偿镜组，根据摄像机的抖动方向和程度，补偿镜组相应调整位置和角度，使光路保持稳定；成像器件防抖是在感知摄像机抖动后，改变成像器件的位置或角度来保持成像的稳定；数码防抖就是根据摄像机抖动的情况，在数据取样和图像合成时通过软件计算的方式来弥补抖动所带来的影响。

例如Sensor shift防抖摄像机就采用成像器件防抖，其防抖部件包括镜头、可移动的成像器件(Sensor)、位置传感器、伺服机构和控制器MCU，位置传感器测量到摄像机的线加速度和角加速度，控制器根据位置传感器测量得到的线加速度和角加速度计算出抖动方向、速度和移动距离，然后控制驱动伺服机构运动，从而带动成像器件移动来消除抖动带来的影响，以最大可能的保证成像画面不抖动或抖动的程度在主观上能够接受。可见，成像器件曝光时，防抖部件能够感知摄像机抖动并伺服移动成像器件，以消除摄像机抖动造成的图像抖动，成像器件移动的速度越快、细分步越小、位置越精确，得到的图像防抖效果就越好。

然而由于抖动的随机性，对伺服机构的精度和速度要求非常高。假如成像器件曝光期间，不能实时精确伺服，就容易造成图像模糊或者扭曲。抖动持续时间越长，伺服机构需持续移动的时间就越长，对伺服系统的可靠性要求也越高。

特别的，成像器件采用rolling shut快门方式的摄像机，一帧图像曝光时间长，导致伺服系统需要在整个帧间隔时间内持续工作。不工作的时间短，伺服系统受到振动随机噪声干扰的概率就高，图像模糊的可能性也高。

发明内容

本发明的目的是提供一种摄像机防抖装置及防抖方法，以降低伺服机构持续移动的时间和行程，提高视频图像的清晰度。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种摄像机防抖装置，应用于摄像机，该摄像机防抖装置包括位置传感器、控制器、伺服机构、成像器件和抽帧器件，所述伺服机构受控制器控制驱动所述成像器件移动，其中：

所述成像器件为高帧率成像器件；

所述位置传感器测量摄像机抖动造成的线加速度和角加速度，并将测得的线加速度和角加速度发送给控制器；

所述控制器接收位置传感器测量的线加速度和角加速度，换算出抖动造成的移动距离和角度，然后与成像器件能够移动的最大距离和最大角度进行比较，预丢弃在抖动造成的移动距离和角度超出成像器件能够移动的最大距离和最大角度时的图像帧，然后在不影响视频主观感受的前提下，根据预设的策略主动预丢弃超过设定帧数的图像帧，控制伺服机构在预丢弃图像帧的成帧期间内停止动作，并输出控制信号控制抽帧器件丢弃预丢弃的图像帧；

所述抽帧器件根据控制器输入的控制信号，从成像器件输出的图像帧中丢弃预丢弃的图像帧，输出保留的图像帧。

进一步地，所述抽帧器件在从成像器件输出的图像帧中丢弃预丢弃的图像帧时，执行以下操作：

丢弃在抖动造成的移动距离和角度超出成像器件能够移动的最大距离和最大角度时成像器件采集的图像帧，被丢弃的图像帧位置采用其前一帧未被丢弃的图像帧来替代；

再根据预设的策略主动丢弃超过设定帧数的图像帧，输出保留的图像帧。

在被丢弃的图像帧位置上用前一帧正常的图像帧来替代填补，可以防止图像黑屏，上述步骤输出的图像帧具有更好的连续性。

进一步地，所述预设的策略为隔帧丢弃，每隔一帧丢弃一帧图像帧。当成像器材为的帧率为50帧/s时，输出为标准帧数25帧/s。

进一步第，所述摄像机防抖装置还设置有防抖框，所述防抖框设置在摄像机的镜头与所述成像器件之间，所述防抖框的一面与镜头固定连接，另一面对着成像器件，成像器件在其范围内可移动。

所述防抖框的内宽和内高分别为W和H，所述成像器件的宽和高为w和h，则成像器件上下可移动的最大距离D_h、左右移动的最大距离D_w分别为：

D_h＝(H-h)/2