×
20.02.2019
219.016.c0ff

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002365059
Дата охранного документа
20.08.2009
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способам и устройствам для создания изображений. Техническим результатом является устранение искажения в результате движения посредством нескольких последовательных экспозиций. Результат достигается тем, что облучают светочувствительный датчик серией экспозиций, причем при каждой экспозиции одновременно облучают весь светочувствительный датчик, и все экспозиции серий объединяют, чтобы образовать законченное изображение. Предпочтительно экспозиции объединяют, используя корректировку для увеличения резкости. Проблема искажения в результате движения в системе стабилизации изображений решена посредством использования кадрового затвора при облучении для каждой экспозиции серий. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу для создания изображений и, более конкретно, к способу для создания улучшенного изображения посредством нескольких последовательных экспозиций. Экспозиции объединяют, чтобы создать изображение с улучшенными свойствами вследствие общей экспозиции датчика для каждой экспозиции.

Изобретение также относится к устройству, использующему способ.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

На сегодняшний день цифровые камеры могут использовать серии экспозиций для получения достаточного освещения, и указанные экспозиции объединяют при помощи программного обеспечения, основанного на стабилизации изображения. Стабилизация изображения уменьшает эффект трясущихся рук при съемке с относительно длительным временем выдержки. Определенное количество оцифрованных изображений, например 8, выполненных с короткой выдержкой, добавляют в память. Когда изображение добавляют к предыдущему изображению или изображениям, оно смещает положение, чтобы компенсировать движение, вызванное тряской рук. Это приводит к увеличению резкости. Тем не менее, если датчик облучают посредством "строчного" затвора, каждое изображение подвергается искажению в результате движения. Вследствие тряски рук искажение в результате движения случайным образом распределяется и не может быть уменьшено посредством стабилизации изображения. Работа "строчного" затвора, известного из уровня техники, более подробно описана ниже со ссылками на фиг.2А и 2В.

В некоторых современных камерах используют кадровые затворы. При использовании кадрового затвора одновременно весь датчик облучают светом. Тем не менее, такой затвор не используют вместе со стабилизацией изображения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении проблему искажения в результате движения в системе стабилизации изображения решают посредством использования кадрового затвора при облучении для каждой экспозиции серий. Таким образом, не происходит искажения в результате движения, как при использовании "строчного" затвора, и можно работать со стабилизацией изображения для формирования стабилизированного изображения при достаточной общей накопленной выдержке.

Согласно первому аспекту изобретения предусмотрен способ для создания изображения, содержащий следующие этапы:

облучают светочувствительный датчик серией экспозиций,

причем при каждой экспозиции одновременно облучают весь светочувствительный датчик, и все экспозиции в серии объединяют, чтобы создать законченное изображение.

Предпочтительно экспозиции объединяют, используя корректировку для увеличения резкости.

В предпочтительном варианте осуществления способ для каждой экспозиции содержит следующие этапы:

обнуляют все пиксели светочувствительного датчика при закрытом кадровом затворе;

открывают кадровый затвор;

облучают весь светочувствительный датчик светом при заданном времени выдержки;

закрывают кадровый затвор и

считывают значения пикселей.

Соответственно, все пиксели светочувствительного датчика обнуляют одновременно.

Соответственно, значения пикселей считывают в режиме последовательного просмотра данных.

Во втором аспекте изобретение относится к устройству для создания изображения, содержащему оптическую систему для облучения светочувствительного датчика, механический или электронный кадровый затвор, выполненный с возможностью обеспечения одновременного облучения всего светочувствительного датчика.

Согласно изобретению оптическая система выполнена с возможностью облучения светочувствительного датчика серией экспозиций, так чтобы при каждой экспозиции одновременно облучался весь светочувствительный датчик.

Предпочтительно устройство выполнено с возможностью объединения серий экспозиций, используя корректировку для увеличения резкости.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство выполнено с возможностью выполнения следующих этапов для каждой экспозиции:

обнуляют все пиксели светочувствительного датчика при закрытом кадровом затворе;

открывают кадровый затвор;

облучают весь светочувствительный датчик светом при заданном времени выдержки;

закрывают кадровый затвор и

считывают значения пикселей.

Соответственно, устройство выполнено с возможностью одновременного обнуления всех пикселей светочувствительного датчика.

Соответственно, устройство выполнено с возможностью считывания значений пикселей в режиме последовательного просмотра данных.

В одном варианте осуществления датчик является цифровым CMOS-датчиком изображения, а кадровый затвор является механическим затвором.

В другом варианте осуществления кадровый затвор является электронным затвором.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет подробно описано ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи, в которых:

Фиг.1 является схематичным видом основных частей камеры согласно изобретению;

Фиг.2А и 2В являются схематичными видами, иллюстрирующими экспозицию при «строчном» затворе согласно известному уровню техники;

Фиг.3А-3С являются видами, иллюстрирующими искажение в результате движения при различных ситуациях;

Фиг.4 является диаграммой, иллюстрирующей экспозицию восьми последовательных кадров изображения при «строчном» затворе; и

Фиг.5 является диаграммой, иллюстрирующей экспозицию восьми последовательных кадров изображения при кадровом затворе, работающем согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к способу для создания изображений и устройству, использующему способ, например цифровой камере или устройству, включающему в себя цифровую камеру, такому как мобильный телефон и т.д. Как упомянуто во введении, изобретение полезно, когда требуется создать изображение в условиях плохого освещения, используя доступный свет, когда делают несколько экспозиций и объединяют их, предпочтительно используя стабилизацию изображения.

Фиг.1 иллюстрирует основные части камеры согласно изобретению. Камера содержит оптическую систему, включающую объектив 1 и кадровый затвор 2. Оптическая система облучает светом светочувствительный датчик 3, например цифровой CMOS-датчик изображения. Устройство управления, содержащее процессор 4, управляет работой объектива 1 и затвора 2. Затвор 2 может быть механическим затвором, а также датчиком 3 можно управлять электронным образом, чтобы получить заданную выдержку и режим работы. Процессор 4 взаимодействует с датчиком 3 и с памятью 5, в которой могут быть сохранены данные изображений и из которой данные изображений могут быть извлечены. Процессор 4 выполнен с возможностью выполнения необходимых вычислений для обработки изображений.

Объектив 1, затвор 2 и датчик 3 могут иметь обычную конструкцию. Широкий диапазон составных элементов различного качества и выполнения уже существует на рынке. Также уже известны процессоры изображений, различными способами управляющие данными изображений. Эти составные элементы не будут подробно описаны в настоящей заявке. Память 5 может быть рабочей областью памяти, включенной в устройство, или может находиться на отдельной, съемной карте памяти, хранящей рабочие данные, а также законченные изображения. Процессор и память могут быть встроены в конструкцию камеры или находиться вне конструкции или могут использоваться другими функциональными средствами.

Для удобства будет описан общий принцип работы светочувствительного датчика, такого как датчик 3. Датчик содержит некоторое количество светочувствительных элементов изображения, так называемых пикселей, обычно от 1 до 10 мегапикселей (миллион пикселей), распределенных по области датчика. Когда свет падает на пиксель, пиксель производит ток, который интегрируется для получения значения интенсивности света. Как известно из данной области техники, светочувствительный датчик является чувствительным к цвету посредством цветовых фильтров.

Чтобы получить достаточные освещение и цвет на конечном изображении, в быстрой последовательности делают серии экспозиций. Экспозиции делают или с коротким временем выдержки и/или при небольшой апертуре. Короткое время выдержки уменьшает нерезкость, тогда как небольшая апертура увеличивает глубину поля. Каждая экспозиция является резкой и в принципе недодержанной, но все пиксели, облученные светом, дают вклад в значение интенсивности света. Значения света объединяют для получения достаточной освещенности изображения. Значения света предпочтительно объединяют, используя систему стабилизации изображения, таким образом, учитывая движение изображения между экспозициями, и делают корректировку.

Стандартный цифровой CMOS-датчик изображения имеет так называемый "строчный" затвор. "Строчный" затвор (подобный шторно-щелевому затвору в аналоговой камере) не облучает весь датчик изображения одновременно. Принцип работы проиллюстрирован на фиг.2А. Темный прямоугольник представляет датчик изображения. Только определенное количество строк пикселей одновременно облучаются светом (что проиллюстрировано с помощью белой полосы). Область экспонирования перемещается вдоль датчика до тех пор, пока не будет облучено все изображение. Выдержкой управляют при помощи изменения высоты области экспонирования. Время, которое занимает перемещение области экспонирования вдоль всего датчика, называется временем перемещения или периодом экспонирования, и оно зависит от текущей частоты смены кадров.

Из этой иллюстрации можно понять, что время, которое занимает экспонирование всего кадра, больше, чем эффективная выдержка. Кроме того, следует заметить, что область экспонирования перемещается к верхней части датчика после достижения нижней части. Следовательно, датчик некоторое время объединяет свет для двух последовательных кадров одновременно, как проиллюстрировано на фиг.2В. Когда последние строки (внизу) датчика облучены, первые строки (наверху), принадлежащие следующему кадру изображения, также облучены. Затвор скользит от одного кадра к следующему.

Принцип программного обеспечения, на котором основана стабилизация изображения, состоит в добавлении нескольких "резких" экспозиций, при этом создавая корректировку для тряски рук. Каждая короткая экспозиция является довольно резкой благодаря короткому времени выдержки или небольшой апертуре. Тем не менее, любая тряска камеры приводит к искажению изображения. Эффект, называемый искажением в результате движения, проиллюстрирован на фиг.3А-3С. Искажение в результате движения происходит, когда камера или объект двигаются во время экспозиции изображения. Фиг.3А показывает неискаженное изображение; на Фиг.3В камера сдвинута в горизонтальном направлении; и на Фиг.3С камера сдвинута в вертикальном направлении.

Следует заметить, что форма окружностей на фиг.3А-3С не изменяется при изменении времени выдержки. Короткая выдержка только создает резкость границ. Время перемещения (частота смены кадров) влияет на форму, но не на резкость. Максимальная частота смены кадров для стандартного CMOS-датчика с 3 миллионами пикселей составляет 10 кадров в секунду, что равно времени перемещения в 100 мс. Период в 100 мс достаточно велик, если мы учитываем тряску рук. Тряска рук обычно не является движением в точно определенном направлении, но скорее непредсказуемым движением в различных направлениях, распределенных случайным образом.

Даже если кадры отдельных коротких экспозиций являются резкими, они приведут к нерезкому конечному изображению, так как результаты искажения в результате движения в различных направлениях складываются вместе.

Настоящий изобретатель понял, что проблема искажения в результате движения полностью удаляется, если одновременно облучать светом весь датчик изображения. Этого можно достичь, обеспечивая так называемый кадровый затвор. Кадровый затвор может быть механическим устройством или электронной структурой в конструкции пикселей датчика.

Согласно изобретению предлагается использовать механический кадровый затвор (или возможно электронный затвор) при создании отдельных экспозиций и объединении отдельных экспозиций при помощи предпочтительно программной стабилизации изображения. Затвор следует реализовать таким образом, чтобы он мог быстро открываться и закрываться при создании последовательных коротких экспозиций.

Механические затворы в настоящее время используют в некоторых цифровых камерах, имеющих CMOS-датчики. Затвор может механически блокировать попадание света на датчик. Он используется следующим образом:

1) закрывают затвор,

2) датчик обнуляет все пиксели одновременно или, по меньшей мере, до открытия затвора (общее обнуление),

3) затвор открывают,

4) весь датчик облучают светом при заданном времени выдержки,

5) затвор закрывают,

6) значения пикселей считываются в режиме последовательного просмотра данных, например сканируют, начиная с верхней части датчика по направлению к нижней части. Так как это происходит при закрытом затворе, режим работы не влияет на изображение.

Диаграммы на фиг.4 и 5 показывают экспозицию восьми последовательных кадров изображения. Изобретение не ограничивается каким-либо определенным числом экспозиций.

Фиг.4 показывает эффект "строчного" затвора согласно предыдущему уровню техники. Хотя выдержка является достаточно короткой, чтобы избежать размытия изображения отдельных кадров, длительный период экспонирования полного кадра вызывает искажение в результате движения вследствие тряски рук, которое приводит к нерезкому изображению при объединении отдельных изображений.

Фиг.5 показывает эффект от использования кадрового затвора согласно настоящему изобретению. Выдержка равна периоду экспонирования полного кадра. Можно избежать как размытия изображения, так и искажения в результате движения. Любая тряска рук, которая происходит между экспозициями отдельных кадров, может быть компенсирована при сложении изображений. Общие накопленные выдержки датчика равны на двух диаграммах фиг.4 и 5. Эта диаграмма также объясняет, как затвор может быть синхронизирован с периодами кадра камеры.

Основная проблема в настоящей конфигурации программной стабилизации изображения решена. Вследствие искажения в результате движения происходит значительное ухудшение изображения, если стабилизатор изображения использовать без затвора. Вследствие большой выдержки изображение будет размыто, если кадровый затвор использовать без стабилизатора изображения.

Изобретение объединяет силу двух технологий таким образом, что качество изображения получается лучше, чем при использовании только одной из этих технологий.

Обычно при использовании затвора его открывают только один раз, тогда как изобретение предлагает серию открытий и закрытий, синхронизированных с частотой смены кадров камеры.

Посредством настоящего изобретения возможно создание резкого изображения с правильной экспозицией даже в условиях низкого освещения. Изобретение обеспечивает возможность формирования резких изображений, несмотря на продолжительное время выдержки. Объем изобретения ограничен только изложенной ниже формулой изобретения.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 20.
20.08.2013
№216.012.6265

Портативное устройство связи и способ для медийно-расширенных сообщений

Изобретение относится к портативному устройству связи и способу генерации медиа-расширенных сообщений. Технический результат заключается в расширении содержимого обычного текстового сообщения и облегчении создания и передачи медиа-расширенных сообщений. Такой результат достигается за счет того,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490821
Дата охранного документа: 20.08.2013
01.03.2019
№219.016.ce11

Регулирование мощности мобильного устройства для двойственного режима передачи (dtm)

Изобретение относится к технике связи. Технический результат заключается в обеспечении возможности эффективного распределения суммарной выходной мощности. Устройство определяет, является ли активным более чем один временной интервал восходящей линии связи и активен ли DTM. Мощность может...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002419210
Дата охранного документа: 20.05.2011
01.03.2019
№219.016.ce53

Портативные электронные устройства, методы и компьютерные программные продукты для обновления установок частоты

Изобретение относится к приемникам. Техническим результатом является обеспечение приема портативными электронными устройствами коммуникации сигналов цифрового видеоэфира (DVB) с возможностью регулировки частоты DVB. Результат достигается тем, что приемник цифрового видеоэфира DVB выполнен с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002425464
Дата охранного документа: 27.07.2011
01.03.2019
№219.016.cf26

Шарнирное портативное средство радиосвязи с шарниром двойного действия

Изобретение относится к технике связи. Предложено шарнирное портативное средство радиосвязи с шарниром двойного действия, которое содержит верхнюю часть корпуса, нижнюю часть (20) корпуса, два комплекта удлиненных рычагов (30, 50), имеющих первые концы (31, 51) и вторые концы (32, 52) причем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002407206
Дата охранного документа: 20.12.2010
08.03.2019
№219.016.d531

Электронное оборудование для системы беспроводной связи и способ для управления электронным оборудованием для системы беспроводной связи

Изобретение относится к области беспроводной связи. Технический результат заключается в упрощении создания групп и установления беспроводной связи между пользователями группы. Сущность изобретения заключается в том, что в системе беспроводной связи содержит интерфейс (4) ближнего поля для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002414054
Дата охранного документа: 10.03.2011
08.03.2019
№219.016.d53e

Фотокамера и способ, выполняемый в фотокамере

Изобретение относится к средствам захвата изображения. Техническим результатом является обеспечение настройки параметров фотокамеры. Результат достигается тем, что регистрируют данные о первом изображении объекта в тот момент, когда объект освещен светом, излученным источником света, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002428811
Дата охранного документа: 10.09.2011
15.03.2019
№219.016.e0ae

Способ и устройство для попарного соединения по технологии bluetooth

Изобретение относится к технике связи. Предложен способ попарного соединения первого электронного устройства (30) и второго электронного устройства (1) в системе радиосвязи, при котором размещают первое и второе электронные устройства в пространственной близости друг к другу; передают сигнала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002379854
Дата охранного документа: 20.01.2010
15.03.2019
№219.016.e0ec

Портативное устройство связи с улучшенной возможностью специального соединения

Изобретение относится к беспроводным устройствам связи. Техническим результатом является предоставление улучшенного беспроводного соединения портативного устройства с выбранным устройством в группе расположенных поблизости устройств. Результат достигается тем, что устройство 10 снабжено блоком...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002420002
Дата охранного документа: 27.05.2011
04.04.2019
№219.016.fc24

Предохранительный клапан для зарядного устройства аккумуляторной батареи

Заявлено зарядное устройство (10) аккумуляторной батареи, содержащее оболочку (15), заключающую электронные схемы (11) зарядки аккумуляторной батареи, устройство сопряжения (12), подсоединяемое к точке отбора энергии сети электроснабжения, и устройство сопряжения вывода зарядного тока. В стенке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002394328
Дата охранного документа: 10.07.2010
19.04.2019
№219.017.3253

Идентификация медиаданных

Настоящее изобретение относится к устройствам, определяющим объекты, содержащиеся в средствах информации. Техническим результатом является улучшение эффективности вычислительной обработки. Для достижения технического результата устройство идентификации объекта в медиаданных содержит сборщик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002408067
Дата охранного документа: 27.12.2010
Показаны записи 1-1 из 1.
08.03.2019
№219.016.d53e

Фотокамера и способ, выполняемый в фотокамере

Изобретение относится к средствам захвата изображения. Техническим результатом является обеспечение настройки параметров фотокамеры. Результат достигается тем, что регистрируют данные о первом изображении объекта в тот момент, когда объект освещен светом, излученным источником света, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002428811
Дата охранного документа: 10.09.2011
+ добавить свой РИД