[发明专利]用于获取由闪光灯照明的图像集合的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于获得由闪光灯照明的图像序列的方法和装置。具体地，但不排他性地，本发明涉及用于对装备有卷帘快门的相机中的闪光灯进行控制的方法和设备。

背景技术

基于数字图像传感器的成像设备通过捕获光学图像并将其转换成电子信号的方式进行操作。这种设备能够捕获静止图像和/或由图像序列(通常称为帧)组成的视频。数字图像传感器通常包括布置成包括行和列的阵列的光敏单元(通常称为图素(photosite))。用于成像设备中的光敏单元通常基于能够将光子转换成电子的半导体技术，比如电荷耦合器件(CCD)或互补型金属氧化物技术(CMOS)。这种成像传感器设备在从专业影像工作室相机到消费性设备(包括专用成像设备(比如摄像机)以及具有内置成像功能的个人电子设备(比如移动电话、智能电话、个人数字助理(PDA)和便携式计算机(包括平板计算机、膝上计算机、笔记本计算机等)))的范围内都有着广泛的应用。

基于CCD技术的成像设备通常采用全局快门技术，其中将整个光敏单元阵列同时曝光，以捕获图像数据的帧。另一方面，基于CMOS技术的成像器通常采用“卷帘快门(rolling shutter)”技术来捕获帧。在这种所谓的“卷帘快门”技术中，传感器阵列的扫描行(例如排或列)每个都在不同的时刻曝光，并逐行地接连(例如，从传感器阵列的顶排向传感器阵列的底行排)执行从光敏单元的读取。从光敏单元行的读取之后被合并在一起，以形成单个图像。

当要成像的对象相对于成像设备是固定的或相对于所有行的处理时间缓慢移动时，卷帘快门对图像质量并没有显著的影响。如果光照条件相对于处理时间是恒定的，则卷帘快门对图像质量同样没有显著的影响。然而，在对象快速移动和/或光照条件在获取整个图像期间改变的场景中，对所获得的图像的质量可能是非常不利的。

在图像捕获过程中，闪光灯通常用来通过在捕获场景的帧时使用可见光的突发或脉冲对场景进行照明来改善图像质量。然而，在装备有卷帘快门的成像设备中，由于逐行处理技术，闪光灯可能对图像质量有不利的影响。确实，由于闪光灯的持续时间(通常是几十到几百μs的量级)与帧处理时间(通常是几十ms的量级)相比很短，所以传感器的不同行会以相当不同的方式被曝光。这一曝光差别导致诸如部分照明(这将损害所获得的图像质量)的效果以及图像失真(比如扭曲效果)。在对快速移动的对象进行帧捕获的情况中，对图像质量的损害会进一步加重，导致图像伪像，诸如扭曲效果。

考虑到上述问题，设计了本发明。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种使用电子成像设备和用来对场景进行照明的闪光灯单元获得场景的图像序列的方法，其中成像设备具有布置成阵列的多个光敏单元，以形成帧区域，帧区域由多个帧子区域组成，每个帧子区域对应于光敏单元的子集，光敏单元的每个子集具有曝光持续时间，其中至少一些所述帧子区域的曝光持续时间发生于帧区域的总曝光时间期间的不同时刻，所述方法包括：

触发闪光灯单元，以按照根据光敏单元的子集的所述曝光持续时间和闪光事件的持续时间而设定的闪光事件延迟对要成像的场景进行照明；

获取场景的帧集合，其中逐帧地对闪光事件在帧内发生的时刻进行时间移位；以及

构建图像序列，每个图像从所获取的帧的帧子区域构建。

按照这种方式对闪光灯照明进行控制有助于消除行内失真的问题，从而改善图像质量。光敏单元可以是图素。

在一种实施例中，闪光事件延迟大于或等于光敏单元的子集的曝光持续时间和闪光事件的持续时间之和。

在一种具体的实施例中，闪光事件延迟等于光敏单元的子集的曝光持续时间和闪光事件的持续时间之和。

优选地，每个帧子区域对应于阵列的光敏单元行，以及对阵列的曝光是逐行连续执行的。一行对应于一排光敏单元或一列光敏单元

在一种实施例中，对闪光事件进行定时，使得在帧捕获期间，光敏单元的每个子集由一个闪光事件照明。

在一种实施例中，对闪光事件进行定时，使得每个帧进行由至少一个闪光事件照明。

在一种实施例中，通过对由相同闪光事件照明的连续帧的帧子区域进行重新组装以形成重构图像，来形成图像序列中的每个图像。重构图像从而可以包括不同捕获帧的帧子区域。

在一种实施例中，所述方法包括识别在两个连续帧之间共享相同闪光事件的帧子区域，以及向所述子区域应用加权照明强度以形成重构图像。

在一种实施例中，闪光事件的持续时间被确定为帧子区域的曝光持续时间的一部分，使得