专利名称：拍摄系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种拍摄系统及方法。
背景技术：
为了体现所拍摄照片的运动感，拍摄者在拍摄和后期处理照片的过程中经常使用 径向模糊(Radial Rlur)的技巧。如图1所示，所述径向模糊技巧可以产生一种模拟相机因 縮放或旋转而造成的柔化模糊效果，从而突出拍摄照片的局部和增强拍摄照片的运动感。
获取径向模糊照片的方法通常有两种1、在曝光过程中改变焦距以造成径向模糊 的效果；2、通过影像处理软件对已拍摄好的照片进行径向模糊处理。但是，现有的相机需要 摄影者手动改变焦距来拍摄径向模糊照片，这要求摄影者能够合理地搭配曝光时间和焦距 变动的时间，操作起来具有相当的难度。而通过后期处理的方法来达到径向模糊效果还需 要利用电脑和相关软件，显得十分不便且不具有时效性。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可自动拍摄出具有径向模糊效果的拍摄系统及方法。 —种拍摄系统，其包括用于拍摄影像的拍摄装置及与所述拍摄装置相连接的变焦
控制器。所述拍摄装置设定有最小变焦时间、变焦速度及焦距变化范围。所述变焦控制器
包括时间计算模块，时间比较模块，速度计算模块，焦距比较模块和变焦控制模块。 该时间计算模块用于将拍摄前所设定的感光度值、光圈值和拍摄装置所感测到的
环境亮度值代入曝光量参数方程式计算出适合当前环境亮度的曝光时间。 该时间比较模块用于将所述曝光时间与拍摄装置的最小变焦时间和三倍的所述
最小变焦时间进行比较以确定曝光过程中的变焦时间。 该速度计算模块用于根据所述时间比较模块所确定的变焦时间和拍摄装置在曝 光过程中的焦距变化值计算出拍摄装置在曝光过程中的变焦速度。 该焦距比较模块用于将拍摄装置的当前焦距与拍摄装置的焦距变化范围端值的 差值与所述焦距变化值进行比较以确定曝光过程中的变焦方向。 该变焦控制模块用于根据所确定的变焦速度和变焦方向在曝光过程中改变所述 拍摄装置的焦距进行拍摄。 —种拍摄系统的拍摄方法，该拍摄系统设定有最小变焦时间、焦距变化值及焦距 变化范围，该拍摄方法包括如下步骤
计算曝光时间； 比较所述曝光时间是否大于或等于拍摄装置预设的最小变焦时间； 如果所述曝光时间大于所预设的最小变焦时间，则比较所述曝光时间是否大于或
等于三倍的最小变焦时间； 如果所述曝光时间大于三倍的最小变焦时间，则确定曝光过程中的变焦时间为三 分之一的曝光时间；
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根据所确定的变焦时间和拍摄装置的焦距变化值计算出曝光过程中的变焦速 度； 比较拍摄装置的当前焦距与拍摄装置的焦距变化范围最大值的差值是否大于所 计算出来的焦距变化值。 如果所述焦距变化值小于拍摄装置当前焦距与所述焦距变化范围最大值的差值， 则控制曝光过程中的变焦方向为朝向焦距增大方向； 根据所确定的变焦速度和变焦方向在曝光过程中改变所述拍摄装置的焦距进行 拍摄。 相对于现有技术，本发明所提供的拍摄系统和方法根据所设定的感光值和光圈值 自动搭配合理的曝光时间和变焦时间，以在拍摄曝光的过程中改变拍摄装置的焦距位置来
拍摄出具有径向模糊效果的照片，从而减少通过手动操作来搭配曝光时间和变焦时间所带
来的拍摄难度，并且避免通过后期影像处理所带来的不便。
图1是径向模糊效果的照片示意图。
图2是本发明提供的拍摄系统的硬件架构图。 图3是本发明提供的拍摄方法的流程图。
具体实施例方式
请参阅图2，本发明所提供的拍摄系统2包括一拍摄装置4及与所述拍摄装置4相 连接的变焦控制器6。 所述拍摄装置4包括变焦机构40、成像镜片42及影像感测器44。
所述影像感测器44用于将外界的光线转化为与光线强度相对应的数字信号，其 可以是电荷耦合器件图像传感器(CCD，Charge Coupled Device)或互补金属氧化物半导体 图像传感器(CMOS, Complementary Metal Oxide Semiconductor)。 所述变焦机构40使用变焦马达作为动力源以驱动所述成像镜片42沿拍摄装置4 的光轴移动从而改变所述拍摄装置4的成像焦距。拍摄装置4具有设定的焦距变化范围 F工 F2，所述F2分别为拍摄装置4在变焦过程中的最小焦距值和最大焦距值。在实际 使用中，所述焦距变化范围巳 F2被划分为若干个变焦段，变焦马达驱动成像镜片42走完 一个变焦段所需要的步数定义为所述变焦段的长度L。 为了拍摄出具有径向模糊效果的照片，所述拍摄装置4设定在曝光过程中的焦距 变化值AF为一个变焦段的长度L。如果所述变焦马达的最大变焦速度为F^^，把拍摄出径 向模糊照片至少需要的变焦时间定义为最小变焦时间F^，则所述最小变焦时间Ftmin = L/ F 。 所述变焦控制器6用于控制变焦机构40在曝光过程中连续改变成像镜片42的焦 距从而在影像感测器44上形成径向模糊效果的影像。所述变焦控制器6包括时间计算模 块60、时间比较模块62、速度计算模块64、焦距比较模块66及变焦控制模块68。
所述时间计算模块60用于把拍照前所设定的摄像参数，如光圈值F、感光度值S和 影像感测器44所感测的外界环境亮度值Bv代入曝光量参数方程式计算出适合于当前外界环境的曝光时间T。 所述曝光量参数方程式AV+TV = Bv+Sv是根据正确的曝光条件，即根据成像面上点 的像面照度等于感光面正确曝光需要的曝光量所建立的经验方程，是业界通用的自动曝光 控制的理论基础。 其中，Av = 21og2 (F) ， F是光圈值；TV = log2 (1/T) ， T是曝光时间；SV = log2 (0. 3S)， S是感光度值；BV = log2 (B/0. 3K) ， Bv是外界环境亮度值，B是外界环境平均亮度，K是经验 常数。 所述时间比较模块62用于将所述曝光时间T与拍摄装置4的最小变焦时间Ftmin 和三倍的所述最小变焦时间Ff进行比较。 —般情况下，所述曝光时间T至少需要大于或等于最小变焦时间F^才可以通过 在曝光过程中改变焦距来拍摄具有径向模糊效果的照片。否则，在拍摄装置4还没来得及 走完一个变焦段长度L时曝光已经结束，从而无法拍摄出来具有径向模糊效果的照片。因 此，将所述曝光时间T与拍摄装置4的最小变焦时间F^进行比较。当比较结果为所述曝 光时间T小于最小变焦时间Ftmin时，所述时间比较模块62发出无法拍摄径向模糊照片指 令。 然而，如果想要获得较理想的径向模糊效果照片，曝光时间T应该等于三倍的变 焦时间Ft，因此，所述比较模块62还需要将所计算出来的曝光时间T与三倍的所述最小变 焦时间Ff进行比较。当比较结果为所述曝光时间T大于或等于最小变焦时间Ftmin而小 于三倍的最小变焦时间Ftmin时，所述时间比较模块62将变焦时间Ft确定为最小变焦时间 Ftmin。当所述曝光时间T大于三倍的最小变焦时间Ftmin时，所述时间比较模块62将变焦时 间Ft确定为三分之一的曝光时间T。 所述速度计算模块64根据所述时间比较模块62所确定的变焦时间Ft和拍摄装 置4在曝光过程中的焦距变化值AF计算出拍摄装置4在曝光过程中的变焦速度Fv。
根据变焦速度Fv的物理意义可以得到，Fv二 AF/Ft = L/Ft。当所述曝光时间T大 于或等于最小变焦时间Ftmin而小于三倍的最小变焦时间Ftmin时，所述变焦时间Ft = Ftmin， 所以所述变焦速度Fv = L/Ft = L/Ftmin = Fvmax。当所述曝光时间大于三倍的最小变焦时间 Ftmin时，所述变焦时间Ft = 1/3T，所以所述变焦速度Fv = L/Ft = 3L/T。
所述焦距比较模块66用将拍摄装置4的当前焦距F与拍摄装置4的焦距变化范 围^ F2端值的差值与所述焦距变化值AF进行比较以确定曝光过程中的变焦方向。
所述拍摄装置4设定有焦距变化范围巳 F2。在拍摄过程中，拍摄装置4的焦距 F在所述焦距变化范围巳 F2内选择。在一般情况下，焦距比较模块66将变焦方向默认 为朝向焦距增大方向。但是，当拍摄装置4的当前焦距F比较接近最大焦距值F2，而所述焦 距变化值AF已大于或等于所述最大焦距值&与当前焦距F的差值时，焦距变化范围^ F2内已经没有足够的焦距调整空间可以让拍摄装置4在曝光过程中去增大焦距。在这种情 况下，焦距比较模块66将变焦方向确定为朝向焦距减小方向。 可以理解的是，焦距比较模块66也可以将变焦方向默认为朝向焦距减少方向。而 在所述焦距变化值AF大于或等于当前焦距F与最小焦距F1的差值时将变焦方向确定为 朝向焦距增大方向。 所述变焦控制模块68根据所述速度计算模块64所计算出来的变焦速度和所述焦
6距比较模块66所确定变焦方向在曝光过程中改变拍摄装置4的焦距以拍摄出具有径向模 糊效果的照片。 请参阅图3，为本发明提供的拍摄方法的流程图。 步骤S801，提供一拍摄系统2，其包括一拍摄装置4及与所述拍摄装置4相连接的 变焦控制器6。 所述拍摄装置4包括变焦机构40、成像镜片42及影像感测器44。所述变焦控制 器6包括时间计算模块60、时间比较模块62、速度计算模块64、焦距比较模块66及变焦控 制模块68。 步骤S802，所述时间计算模块60根据所设定的光圈值F、感光度值S和拍摄装置 4所测得的外界环境亮度值Bv代入曝光量参数方程式Av+Tv = Bv+Sv中计算出适合于当前外 界环境的曝光时间T，并将所述曝光时间T传输至时间比较模块62。 步骤S803，所述时间比较模块62将由时间计算模块60计算出来的曝光时间T与 拍摄装置4的最小变焦时间F^进行比较。 步骤S804，如果所述曝光时间T小于拍摄装置4的最小变焦时间Ftmin，则说明在所 述曝光时间T内拍摄装置4无法走完至少一个变焦段的长度L。因此，在该曝光时间T所对 应的外界环境中拍摄装置4无法拍摄出具有径向模糊效果的照片。此时，时间比较模块62 发出无法拍摄径向模糊照片指令。 步骤S805，如果所述曝光时间T大于或等于拍摄装置4的最小变焦时间Ftmin，则所
述时间比较模块62将所述曝光时间T与三倍的最小变焦时间F^相比较。 因为当曝光时间T与变焦时间Ft满足关系T = 3Ft时所拍摄出来的照片具有较
理想的径向模糊效果，所以将曝光时间T与三倍的最小变焦时间F^相比较，以确定变焦时
间Ft是否可以满足条件T = 3Ft。 步骤S806，如果所述曝光时间T小于三倍的最小变焦时间Ftmin，则所述时间比较模 块62将曝光过程中的变焦时间Ft确定为最小变焦时间Ftmin，并将所确定的变焦时间Ft传 输至速度计算模块64。 步骤S807，如果所述曝光时间T大于或等于三倍的最小变焦时间F^，则所述时间 比较模块62将曝光过程中的变焦时间Ft确定为三分之一的曝光时间T，并将所确定的变焦 时间Ft传输至速度计算模块64。 步骤S808，所述速度计算模块64根据所述时间比较模块62所确定的变焦时间Ft 和拍摄装置4在曝光过程中的焦距变化值A F计算出拍摄装置4在曝光过程中的变焦速度 Fv。 根据变焦速度Fv的物理意义可以得到，Fv二 AF/Ft = L/Ft。当所述曝光时间T大 于或等于最小变焦时间Ftmin而小于三倍的最小变焦时间Ftmin时，所述变焦时间Ft = Ftmin， 所以所述变焦速度Fv = L/Ft = L/Ftmin = Fvmax。当所述曝光时间大于三倍的最小变焦时间 Ftmin时，所述变焦时间Ft = 1/3T，所以所述变焦速度Fv = L/Ft = 3L/T。
步骤S809，所述焦距比较模块66将拍摄装置4的当前焦距F与拍摄装置4的焦距 变化范围巳 F2的最大焦距值F2的差值，即|F2-F| ，和所述焦距变化值AF进行比较。
步骤S810，如果所述焦距变化值AF大于或等于|F2_F| ，则所述焦距比较模块66 将曝光过程中的变焦方向确定为朝向焦距减少方向，并将所确定的变焦方向传输至变焦控制模块68。 步骤S811，如果所述焦距变化值AF小于iF厂Fl，则所述焦距比较模块66将曝光 过程中的变焦方向确定为朝向焦距增大方向，并将所确定的变焦方向传输至变焦控制模块 68。 步骤S812，所述变焦控制模块68据所述速度计算模块64所计算的变焦速度Fv和
所述焦距比较模块66所确定的变焦方向在曝光过程中改变拍摄装置4的焦距F。 与现有技术相比，本发明所提供的拍摄系统和方法根据所设定的感光值和光圈值
自动搭配合理的曝光时间和变焦时间，以在拍摄曝光的过程中改变拍摄装置的焦距位置以
拍摄出具有径向模糊效果的照片，从而减少通过手动操作来搭配曝光时间和变焦时间所带
来的拍摄难度，并且避免通过后期影像处理所带来的不便。 最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明 的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
一种拍摄系统，其包括用于拍摄影像的拍摄装置，所述拍摄装置设定有最小变焦时间、变焦速度及焦距变化范围，其特征在于，所述拍摄系统还包括与所述拍摄装置相连接的变焦控制器，所述变焦控制器包括时间计算模块，用于将拍摄前所设定的感光度值、光圈值和拍摄装置所感测到的环境亮度值代入曝光量参数方程式计算出适合当前环境亮度的曝光时间；时间比较模块，用于将所述曝光时间与拍摄装置的最小变焦时间和三倍的所述最小变焦时间进行比较以确定曝光过程中的变焦时间；速度计算模块，用于根据所述时间比较模块所确定的变焦时间和拍摄装置在曝光过程中的焦距变化值计算出拍摄装置在曝光过程中的变焦速度；焦距比较模块，用于将拍摄装置的当前焦距与拍摄装置的焦距变化范围端值的差值与所述焦距变化值进行比较以确定曝光过程中的变焦方向；变焦控制模块，用于根据所确定的变焦速度和变焦方向在曝光过程中改变所述拍摄装置的焦距进行拍摄。
2. 如权利要求1所述的拍摄系统，其特征在于，所述时间计算模块根据曝光量参数方 程式<formula>formula see original document page 2</formula>计算出适合当前环境亮度的曝光时间，其中，<formula>formula see original document page 2</formula>F是光圈值；<formula>formula see original document page 2</formula>T是曝光时间;<formula>formula see original document page 2</formula>S是感光度值；<formula>formula see original document page 2</formula>， Bv是外界环境亮度值，B是外界环境平均亮度，K是经验常数。
3. 如权利要求1所述的拍摄系统，其特征在于，所述拍摄装置包括变焦机构、成像镜片 及影像感测器。
4. 一种拍摄系统的拍摄方法，该拍摄系统设定有最小变焦时间、焦距变化值及焦距变 化范围，该拍摄方法包括如下步骤计算曝光时间；比较所述曝光时间是否大于或等于拍摄装置预设的最小变焦时间； 如果所述曝光时间大于所预设的最小变焦时间，则比较所述曝光时间是否大于或等于三倍的最小变焦时间；如果所述曝光时间大于三倍的最小变焦时间，则确定曝光过程中的变焦时间为三分之一的曝光时间；根据所确定的变焦时间和拍摄装置的焦距变化值计算出曝光过程中的变焦速度； 比较拍摄装置的当前焦距与拍摄装置的焦距变化范围最大值的差值是否大于所计算 出来的焦距变化值。如果所述焦距变化值小于拍摄装置当前焦距与所述焦距变化范围最大值的差值，则控 制曝光过程中的变焦方向为朝向焦距增大方向；根据所确定的变焦速度和变焦方向在曝光过程中改变所述拍摄装置的焦距进行拍摄。
5. 如权利要求4所述的拍摄方法，其特征在于，如果所述曝光时间小于所述最小变焦 时间，则发出无法拍摄径向模糊效果指令。
6. 如权利要求4所述的拍摄方法，其特征在于，如果所述曝光时间大于或等于三倍的 所述最小变焦时间，则所述变焦速度等于三倍的焦距变化值除以曝光时间
7. 如权利要求4所述的拍摄方法，其特征在于，如果所述曝光时间大于或等于所述最 小变焦时间而小于三倍的所述最小变焦时间，所述变焦控制器将曝光过程中的变焦时间确 定为最小变焦时间，所述变焦速度等于焦距变化值除以最小变焦时间。
8. 如权利要求4所述的拍摄方法，其特征在于，如果所述焦距变化值大于或等于拍摄 装置当前焦距与所述焦距变化范围最大值的差值，则控制曝光过程中的变焦方向为朝向焦 距减少方向。
9. 如权利要求4所述的拍摄方法，其特征在于，计算曝光时间所依据的公式为<formula>formula see original document page 3</formula>，其中，<formula>formula see original document page 3</formula>F是光圈值； <formula>formula see original document page 3</formula>， T是曝光时间; <formula>formula see original document page 3</formula>S是感光度值；<formula>formula see original document page 3</formula>， Bv是外界环境亮度值，B是外界环境平均亮度，K是经验常数。
全文摘要
一种拍摄系统，其包括拍摄装置及与拍摄装置相连接的变焦控制器。该变焦控制器包括时间计算模块、时间比较模块、速度计算模块、焦距比较模块及变焦控制模块。该时间计算模块根据预设的感光度值、光圈值和拍摄装置所感测的环境亮度值计算出曝光时间。该时间比较模块将曝光时间与拍摄装置的最小变焦时间和三倍的所述最小变焦时间比较以确定曝光过程中的变焦时间。该速度计算模块用于根据变焦时间和拍摄装置的焦距变化值计算出曝光过程中的变焦速度。该焦距比较模块将拍摄装置的当前焦距与焦距变化范围端值的差值与焦距变化值进行比较以确定曝光过程中的变焦方向。该变焦控制模块根据所述变焦速度和变焦方向在曝光过程中变焦以拍摄径向模糊照片。
文档编号G03B7/093GK101750844SQ20081030635
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月18日 优先权日2008年12月18日
发明者黄博擎 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司