[发明专利]具有非均匀图像分辨率的数码相机

说明书

优先权要求

本申请要求2004年5月1日提交的美国专利申请No.60/521,471的优先权，该申请的全部公开内容通过引用结合于此。本申请还要求2004年11月4日提交的序列号为60/522,743的美国专利申请的优先权，该申请因此通过引用全部结合于此。

技术领域

本发明涉及数字成像领域，尤其涉及在给定视场中捕获场景的数码相机。

背景技术

相机是通过将图像或场景光学地投影到焦平面中的感光器件上来将其捕获的装置。胶片相机在一段时间内将置于焦平面上的光敏胶片曝光成投影图像，以便于记录该图像。多年来，静态和动态胶片相机使用了各种胶片尺寸和纵横比。虽然在相机的早期，通常将胶片按尺寸切割，但是目前大多数胶片被设置成胶片带，该胶片带在相机内前进以将未使用部分置于焦平面。相机内的蒙板器件防止来自投影图像的光将蒙板外的胶片曝光。基本上所有的蒙板(和之前的切割胶片)都是矩形或正方形的。

较新的数码相机以与胶片类似的方式使用光电元件的光敏阵列。与胶片一样，该阵列位于焦平面上，并在一段时间内曝光成投影图像以便于捕获该图像。然而，不同于胶片的是该阵列可保持固定。一旦用阵列捕获了图像，它就可存储在计算机存储器中并记录在任何数字介质上。

光电元件阵列一般被制成矩形，其长短边之间的比例通常为3∶4。然而，感兴趣的图像可能并不是3∶4的矩形，且常常根本就不是矩形。传统胶片和数码相机通过仅将帧的一部分用于图像、并基本上将帧(诸如胶片或存储器)的剩余部分浪费在其不感兴趣的部分上，来捕获感兴趣的非矩形图像。

现有的相机一般具有包含超过1百万像素、通常为5百万或以上像素的光电元件。甚至在目前的消费市场上，也难以找到超过1千万像素的静态相机。各个像素可提供单个点的彩色或黑白分辨率，且各个像素常常能表示几百万种色彩之一。因此，在原始格式中，每像素24-位的六百万像素光电元件对每帧捕获图像可能需要18百万字节数据。

一些现有相机可以通过稀释像素或通过合并相邻像素来可编程地改变图像的分辨率。数据压缩技术可用于减小各个帧所需的数据量。例如，对于运动图像，代表运动图像专家组的MPEG是用于以数字压缩格式对音频-视觉信息(例如电影、视频、音乐)编码的标准系列的名称。对于静态图片，JPEG格式是可用的。JPEG压缩了摄影彩色深度的图形，这使图像更小。使用任一这些技术，在加入压缩的同时图像质量变差。

无论如何，JPEG和MPEG类的压缩需要强大的数据处理能力。因此，为便于以期望的分辨率捕获感兴趣的图像，相机需要较大的存储器和用于在该存储器中存储帧数据的大带宽数据传输。或者，当一些(通常是可编程的)分辨率或清晰度的损失是可以接受的时，相机仍需要用于压缩的、在相机最高帧速率持续可用的强大数据处理能力。

需要这样的相机，它能减少所需的存储器和带宽，却仍然能提供感兴趣的图像而不会有非期望的清晰度损失。

发明内容

在一实施方式中，本发明提供了用于隔离表示视场的多个部分的数字数据的系统。该系统包括适于提供对应于视场的至少一个部分的数字表示的传感器元件阵列，以及适于隔离由该阵列提供的数字表示的非均匀分布子集的选择器。缓冲器被提供以保存被隔离的数字表示。本发明可使活动像素在帧中非对称分布，而且活动像素在帧中的分布可以是非连续的和/或可编程的。

在本发明的另一实施方式中，用于隔离表示随时间变化的视场的多个部分的数字数据的系统包括：提供对应于给定时间视场的至少一个部分的多个数字表示的传感器元件阵列，以及用于隔离由阵列提供的给定时间的多个数字表示的非均匀分布子集的选择器，该隔离是根据在可编程查询表中编程的一组值进行的。

在另一实施方式中，本发明提供了一种获取具有非均匀分辨率的数字图像的方法，包括以下步骤：提供具有均匀间隔的光电传感器元件的阵列，曝光该阵列，使该阵列提供均匀间隔光电传感器元件的每一个的数字表示，以及从该阵列的第一区域选出第一区域内传感器元件的数字表示的第一子集，其中该第一子集在第一区域上具有小于最大分辨率的第一平均分辨率。然后选择阵列的第二区域内传感器元件的数字表示的第二子集，该第二子集在第二区域上具有第二平均分辨率。在该配置中，第一平均分辨率不等于第二平均分辨率。