成像设备及其快门控制方法
【专利摘要】本发明实施例涉及成像【技术领域】，公开了一种成像设备及其快门控制方法。其中，该成像设备包括：振动感知单元、分析单元、计算单元以及快门控制单元，其中，所述振动感知单元对所述成像设备的振动状态进行感知，获取所述成像设备的振动信息；所述分析单元对所述振动信息进行频谱分析，得到所述成像设备振动中的主振动的振动周期和相位信息；所述计算单元根据所述主振动的振动周期和相位信息计算最优曝光时间点；所述最优曝光时间点为使得所述主振动在预定的曝光时长内总的角位移为最小值的时间点；所述快门控制单元在接收到拍摄指令后，控制所述成像设备的快门在与所述最优曝光时间点的偏差值不超过预定范围的时间内开启。实施本发明实施例，可以降低对成像质量的影响。
【专利说明】成像设备及其快门控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及成像【技术领域】，具体涉及一种成像设备及其快门控制方法。
【背景技术】
[0002]当成像设备(如相机/摄像机)装载在非静态载体上，例如飞行器，汽车或人员手持时，载体均会发生不同程度的振动，导致拍摄的照片发生模糊或者扭曲从而影响成像质量。而造成这种影响的原因是，成像设备的光轴会由于振动发生偏转，在整个曝光过程中，传感器或者底片上的像发生了变化(模糊，扭曲)，从而最终影响了成像质量。
[0003]为了获得更好的成像质量，成像设备应当尽量避免振动，现有技术中，通常采用如下几种方案来克服振动对成像质量的影响:
[0004]方案1、在成像设备和载体之间安装缓冲装置以减小从载体传递到成像设备上的振动；
[0005]方案2、将成像设备安装在一个具有主动补偿功能的平台上，利用平台的运动来补充载体的振动；
[0006]方案3、减小成像设备的曝光时间，从而降低振动对成像质量的影响。
[0007]现有技术中的减振方案都存在着比较大的局限性；方案I的缓冲效果有限，当载体振动幅度较大时，很难起到有效的作用；方案2需要额外的主动补偿平台，其重量大、成本高，同时也不能完全解决振动问题；方案3中曝光时间减小后，摄入的光线强度也会下降，如果通过增大光圈或感光度来提高光线强度，又会导致景深变小或者成像噪点的增大，同样影响成像质量，并且也不能完全克服振动的影响。
[0008]综上所述，现有技术中的各种减振方案都存在难以克服的缺点，减振效果并不理
本巨
ο
【发明内容】
[0009]本发明实施例所要解决的技术问题是提供一种成像设备及其快门控制方法，用于降低振动对成像设备的成像质量的影响。
[0010]本发明实施例提供一种成像设备,包括:振动感知单元、分析单元、计算单元以及快门控制单元，其中，所述振动感知单元对所述成像设备的振动状态进行感知，获取所述成像设备的振动信息；所述分析单元对所述振动信息进行频谱分析，得到所述成像设备振动中的主振动的振动周期和相位信息,其中所述主振动包括所述振动中振幅最大的振动；所述计算单元根据所述主振动的振动周期和相位信息计算最优曝光时间点，其中所述最优曝光时间点为使得所述主振动在预定的曝光时长内总的角位移为最小值的时间点；所述快门控制单元在接收到拍摄指令后，控制所述成像设备的快门在与所述最优曝光时间点的偏差值不超过预定范围的时间内开启。
[0011]优选地，所述主振动还包括所述振动中振幅次大的一个或多个振动。
[0012]优选地,所述振动感知单元包括惯性测量单元。[0013]优选地，所述振动信息包括所述成像设备的光轴角度的振动信息。
[0014]优选地，所述预定范围为O或所述主振动的振动周期的0.05倍。
[0015]相应的，本发明实施例还提供一种成像设备的快门控制方法，包括:
[0016]对所述成像设备的振动状态进行感知，获取所述成像设备的振动信息；
[0017]对所述振动信息进行频谱分析，得到所述成像设备振动中的主振动的振动周期和相位信息，其中所述主振动包括所述振动中振幅最大的振动；
[0018]根据所述主振动的振动周期和相位信息计算最优曝光时间点，其中所述最优曝光时间点为使得所述主振动在预定的曝光时长内总的角位移为最小值的时间点；
[0019]在接收到拍摄指令后，控制所述成像设备的快门在与所述最优曝光时间点的偏差值不超过预定范围的时间内开启。
[0020]优选地，所述主振动还包括所述振动中振幅次大的一个或多个振动。
[0021]优选地，所述对所述成像设备的振动状态进行感知，获取所述成像设备的振动信息包括:
[0022]利用惯性测量单元对所述成像设备的振动状态进行感知，获取所述成像设备的振
动信息。
[0023]优选地，所述对所述成像设备的振动状态进行感知，获取所述成像设备的振动信息包括:
[0024]利用所述惯性测量单元对所述成像设备的振动状态进行感知，获取所述成像设备光轴角度的振动信息。
[0025]优选地，所述预定范围为O或所述主振动的振动周期的0.05倍。
[0026]本发明实施例中提供的成像设备及其控制方法，通过获取成像设备自身的振动信息，对自身的振动信息进行频谱分析得到主振动的振动周期和相位等信息，从而可以计算得到使得主振动在预定曝光时长内角位移为最小值的最优曝光时间点，成像设备在接收到用户输入的拍摄指令后，并不立即开启快门，而是在上述最优曝光时间点附近开启快门，可使得在曝光时长内成像设备的振动幅度较小，从而提高成像设备的成像质量。因此本实施例提供的成像设备可以显著降低振动对成像质量的影响，并且具有成本低、体积小、重量轻、适用范围广等优点，克服了现有技术中各种方案的局限性。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是本发明实施例提供的一种成像设备的结构示意图；
[0029]图2是本发明实施例中角位移和角速度的波形示意图；
[0030]图3是本发明实施例提供的一种成像设备的快门控制方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]本发明实施例中提供了一种成像设备及其快门控制方法，用于降低了振动对成像设备的成像质量的影响。以下分别进行详细说明。
[0033]实施例一:
[0034]本发明实施例提供一种成像设备，如图1所示，该成像设备可以包括:振动感知单元101、分析单元102、计算单元103以及快门控制单元104,其中，
[0035]振动感知单元101对上述成像设备的振动状态进行感知，获取上述成像设备的振
动信息。
[0036]分析单元102对上述振动信息进行频谱分析，得到上述成像设备振动中的主振动的振动周期和相位信息。
[0037]计算单元103根据上述主振动的振动周期和相位信息计算最优曝光时间点，其中上述最优曝光时间点为使得上述主振动在预定的曝光时长内总的角位移为最小值的时间点。
[0038]快门控制单元104在接收到拍摄指令后，控制上述成像设备的快门在与上述最优曝光时间点的偏差值不超过预定范围的时间内开启。
[0039]本实施例提供的成像设备可以获取自身的振动信息，对自身的振动信息进行频谱分析得到主振动的振动周期和相位等信息，从而可以计算得到使得主振动在预定曝光时长内角位移为最小值的最优曝光时间点，成像设备在接收到用户输入的拍摄指令后，可以并不立即开启快门，而是在上述最优曝光时间点附近开启快门，可使得在曝光时长内成像设备的振动幅度较小，从而提高成像设备的成像质量。
[0040]本实施例提供的成像设备可以显著降低振动对成像质量的影响，并且具有成本低、体积小、重量轻等优点，克服现有技术中各种方案的局限性。
[0041 ] 举例来说，上述振动感知单元101可以包括惯性测量单元(IMU，Inertialmeasurement unit), IMU可以与成像设备的主体(如壳体)刚性连接,或者固定安装于成像设备的内部，以采集成像设备的振动信息。
[0042]举例来说，典型的IMU可包含三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪，加速度计可检测成像设备在坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺仪可检测成像设备相对于导航坐标系的角速度信号，获取成像设备在三维空间中的角速度和加速度等信息，利用IMU采集振动信息的具体方法属于现有技术，在此不再赘述。
[0043]当然振动感知单元101也可以由其它能够感知并输出成像设备振动信息的单元构成，在此不作具体的限制。
[0044]举例来说，由于对成像质量造成直接影响的是成像设备的光轴的偏转情况，上述振动感知单元101提供的振动信息可以是成像设备的光轴角度的振动信息，当然成像设备其它部分或其它形式的振动信息和上述光轴角度的振动信息是等价的。
[0045]分析单元102可以对成像设备的振动进行频谱分析，将成像设备的振动分解为多个不同振动的叠加，显然在上述多个不同振动中，振幅最大的振动对成像设备的影响最大，因此，优选地，上述主振动可以包括上述多个不同振动中振幅最大的振动；为了进一步地提高成像质量，上述主振动还可以包括上述多个不同振动中振幅次大的一个或多个振动，此时，主振动可为振幅最大的振动和振幅次大的一个或多个振动的叠加。
[0046]频谱分析是利用傅里叶变换的方法对振动的信号进行分解，并按频率顺序展开，得到其振幅谱与相位谱的信号分析方法，其具体的工作原理属于现有技术，在此不再赘述。
[0047]一般而言，在拍摄时，曝光时长TO是用户预先设定好的(例如0.01秒等)，欲使在预定曝光时长TO内成像设备的光轴偏转量最小，实际上即是要使预定曝光时长TO内振动总的角位移最小。
[0048]以上述主振动仅包括振幅最大的振动为例，假设该主振动为简谐振动，其振动位
移公式可为:x(t)=Asin(2 η f*t),相应的角位移公式可为:Θ (t) = π sin(2 π f*t)其中，
x(t)表示振动位移，Θ (t)表示角位移,A表示振幅表示频率,其周期T=l/f,该振动的角
速度为:《 (t)=2 3i 2f sin (2 f*t+/2)，其角位移波形(实线)和角速度波形(虚线)如图2
所示，从图2中可以看出，角速度和角位移之间在相位上相差了 π/2。
[0049]在预定的曝光时长TO内，主振动的总的角位移为
【权利要求】
1.一种成像设备，其特征在于，包括:振动感知单元、分析单元、计算单元以及快门控制单元，其中， 所述振动感知单元对所述成像设备的振动状态进行感知，获取所述成像设备的振动信息； 所述分析单元对所述振动信息进行频谱分析，得到所述成像设备振动中的主振动的振动周期和相位信息，其中所述主振动包括所述振动中振幅最大的振动； 所述计算单元根据所述主振动的振动周期和相位信息计算最优曝光时间点，其中所述最优曝光时间点为使得所述主振动在预定的曝光时长内总的角位移为最小值的时间点；所述快门控制单元在接收到拍摄指令后，控制所述成像设备的快门在与所述最优曝光时间点的偏差值不超过预定范围的时间内开启。
2.根据权利要求1所述的成像设备，其特征在于，所述主振动还包括所述振动中振幅次大的一个或多个振动。
3.根据权利要求1所述的成像设备，其特征在于，所述振动感知单元包括惯性测量单J Li ο
4.根据权利要求3所述的成像设备，其特征在于，所述振动信息包括所述成像设备的光轴角度的振动信息。
5.根据权利要求1-4任一项所述的成像设备，其特征在于，所述预定范围为O或所述主振动的振动周期的0.05倍。
6.一种成像设备的快门控制方法，其特征在于，包括: 对所述成像设备的振动状态进行感知，获取所述成像设备的振动信息； 对所述振动信息进行频谱分析，得到所述成像设备振动中的主振动的振动周期和相位信息，其中所述主振动包括所述振动中振幅最大的振动； 根据所述主振动的振动周期和相位信息计算最优曝光时间点，其中所述最优曝光时间点为使得所述主振动在预定的曝光时长内总的角位移为最小值的时间点； 在接收到拍摄指令后，控制所述成像设备的快门在与所述最优曝光时间点的偏差值不超过预定范围的时间内开启。
7.根据权利要求要求6所述的方法，其特征在于，所述主振动还包括所述振动中振幅次大的一个或多个振动。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述成像设备的振动状态进行感知，获取所述成像设备的振动信息包括: 利用惯性测量单元对所述成像设备的振动状态进行感知，获取所述成像设备的振动信肩、O
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对所述成像设备的振动状态进行感知，获取所述成像设备的振动信息包括: 利用所述惯性测量单元对所述成像设备的振动状态进行感知，获取所述成像设备光轴角度的振动信息。
10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，所述预定范围为O或所述主振动的振动周期的0.05倍。
【文档编号】H04N5/235GK103841336SQ201410123290
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】陶冶 申请人:深圳市大疆创新科技有限公司