專利名稱：用于攝像機的校準和運行方法以及攝像機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種攝像機以及一種用于攝像機的校準和運行方法。
背景技術：
這樣的攝像機已普遍公知。例如從文獻DE 102005016562A1中已知一種具有圖像穩(wěn)定系統(tǒng)的攝像機，其中，該圖像穩(wěn)定系統(tǒng)包括一運動傳感器，該運動傳感器被構造用于感測攝像機的運動，該圖像穩(wěn)定傳感器還包括一光學過濾器，該過濾器具有可調整的定向，該圖像穩(wěn)定傳感器還包括一邏輯電路，該邏輯電路被構造用于從傳動傳感器接收運動信號并且響應所接收的運動信號引起光學過濾器定向方面的變化。用于校準運動傳感器的校準方法沒有被公開。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的用于攝像機的校準方法、根據(jù)本發(fā)明的用于攝像機的運行方法和根據(jù)本發(fā)明的攝像機相對于現(xiàn)有技術具有的優(yōu)點是，能夠相對簡單并且成本有利地校準運動傳感器，使得總體減少攝像機的制造和裝配成本。此外通過根據(jù)本發(fā)明的校準方法還允許在運動傳感器裝入到攝像機中之后校準運動傳感器，由此消除由裝配引起校準精度損害的危險。這導致顯著地提高運動傳感器的傳感精度，從而提高圖像穩(wěn)定系統(tǒng)的質量并因此提高要達到的攝像機圖像質量。根據(jù)本發(fā)明的校準方法還允許特別是事后由攝像機的使用者進行運動傳感器的校準，使得使用者例如在圖像質量突然變壞的情況下(例如在出現(xiàn)外部干擾或者強烈溫度波動之后)能夠重新校準攝像機。所述優(yōu)點由此獲得為校準運動傳感器而使用由圖像感測模塊接收的圖像信號。在此有利地充分利用，攝像機運動或者攝像機的擺動不只可借助運動傳感器來測量，而且也可由圖像感測模塊來探測，如果尤其拍攝不運動的題材(例如測試圖像)。運動傳感器的校準有利地不僅根據(jù)由運動傳感器探測的運動信號、而且根據(jù)由圖像感測模塊探測的圖像信號來進行，其中，在攝像機的相同運動期間確定運動信號和圖像信號。在此圖像信號優(yōu)選用作參考值。圖像感測模塊尤其包括半導體像素傳感器，例如CCD (電荷耦合器件)或CMOS傳感器。第一和第二方法步驟優(yōu)選至少部分地同時進行。本發(fā)明的有利的構造和擴展構造可以從改進技術方案以及說明書中參考附圖得知。根據(jù)一優(yōu)選擴展構造規(guī)定，在第二方法步驟中激發(fā)攝像機運動，特別是攝像機的擺動，使得不僅由運動傳感器而且由圖像感測模塊可探測一基本相同的參考運動。該擺動運動包括一均勻的轉動運動和/或一轉動加速度。根據(jù)另一優(yōu)選擴展構造規(guī)定，在第二方法步驟中使攝像機的視場運動經(jīng)過測試圖像，其中，為了確定圖像信號利用圖像感測模塊借助測試圖像對攝像機運動進行測量。在此圖像信號的精度以有利的方式顯著地提高，因為可由圖像感測模塊以高的精確性借助尤其是不運動地安置的測試圖像上的參考點來探測攝像機的運動。該測試圖像優(yōu)選包括有規(guī)律的圖案，例如由交叉的線或者由多個小格組成的網(wǎng)屏。根據(jù)另一優(yōu)選擴展構造規(guī)定，在第二方法步驟中，為了確定運動信號借助運動傳感器進行攝像機運動的測量。以有利的方式通過將運動信號與用作參考值的圖像信號相比較求得運動傳感器相對于圖像感測模塊視場的瞬時定向，使得可以對于運動傳感器確定一必要的校準值，該校準值用于補償運動信號和圖像信號。根據(jù)另一優(yōu)選擴展構造規(guī)定，在第二方法步驟中使攝像機擺動，其中，運動傳感器包括一轉速傳感器，并且，為了確定運動信號，借助該轉速傳感器進行攝像機擺動運動的測量。在此優(yōu)選使攝像機相繼地繞著兩個或者三個不同的擺動軸線擺動，使得可以關于所有三個空間方向確定轉速傳感器相對于圖像感測模塊的相對定向。優(yōu)選在確定了攝像機和測試圖像之間的間距的情況下進行校準。根據(jù)另一優(yōu)選擴展構造規(guī)定，第一運動值根據(jù)運動信號確定并且第二運動值根據(jù)圖像信號確定，其中，將第一和第二運動值相互比較并且根據(jù)該比較進行運動傳感器的校準。在此有利地特別是使運動信號和圖像信號歸一化，使得第一和第二運動值可以直接相互比較。本發(fā)明的另一主題是用于攝像機的運行方法，該運行方法包括根據(jù)本發(fā)明的校準方法，其中，攝像機具有促動器，在第四方法步驟中，圖像感測模塊并且特別是圖像感測模塊的透鏡被促動器根據(jù)由運動傳感器探測的外部干擾運動如此驅動，使得所探測到的干擾運動在圖像感測模塊的位置處至少部分地被補償。干擾運動尤其包括干擾加速度或干擾轉速。通過運動傳感器的校準來修正運動傳感器相對于圖像感測模塊的定向，使得在通過運動傳感器來探測在拍攝模式中例如導致影像失真或模糊的攝像機運動和/或加速度時，可精確地控制促動器，以致可以至少部分地補償該運動和/或加速度，使得避免或至少減少影像模糊。在此促動器至少部分地如此控制圖像感測模塊，使得例如半導體傳感器芯片運動和/或圖像感測模塊的透鏡光具相應地改變。本發(fā)明的另一主題是具有一圖像感測模塊和一運動傳感器的攝像機，其中，該圖像感測模塊與該運動傳感器耦合，并且，該攝像機被配置得用于根據(jù)圖像感測模塊的圖像信號并且根據(jù)運動傳感器的運動信號來校準運動傳感器。有利地，根據(jù)本發(fā)明的攝像機允許運動傳感器在裝入到攝像機中的狀態(tài)下校準，使得可以明顯更精確并且更簡單地實施如上面已經(jīng)解釋的那樣的校準方法。因此該攝像機與技術現(xiàn)狀相比可以成本更有利地制造， 同時提高集成在攝像機中的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)的質量。該運動傳感器優(yōu)選包括轉速傳感器和/ 或加速度傳感器。根據(jù)另一優(yōu)選擴展構造規(guī)定，該攝像機具有一控制單元，該控制單元用于根據(jù)第一圖像信號來確定第一運動值并且根據(jù)運動信號來確定第二運動值，其中，該攝像機優(yōu)選具有一比較器，該比較器被構造用于將第一運動值與第二運動值比較。因此以有利的方式可以在所有三個空間方向上確定運動傳感器和圖像感測模塊之間的相對定向，使得能夠精確地校準運動傳感器。根據(jù)另一優(yōu)選擴展構造規(guī)定，該運動傳感器包括一轉速傳感器和/或一加速度傳感器。由此該運動傳感器有利地探測攝像機的均勻的運動和/或加速度。該運動傳感器優(yōu)選包括微機械的加速度傳感器和/或微機械的轉速傳感器。運動信號優(yōu)選包括轉速信號。根據(jù)另一優(yōu)選擴展構造規(guī)定，該攝像機具有與運動傳感器耦合的促動器，該促動器用于根據(jù)由運動傳感器探測的外部干擾運動來改變圖像感測模塊、尤其是圖像感測傳感器的透鏡，使得以有利的方式避免或至少減少影像的模糊。該干擾運動尤其包括干擾加速度或干擾轉速。本發(fā)明的實施例在附圖中示出并且在下面的說明書中詳細解釋。


圖1根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式的攝像機的示意立體圖，以及圖2根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式的校準方法的示意圖。
具體實施例方式在不同的圖中相同的部件總是設置以相同的附圖標記，因此通常也分別只命名或提及一次。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的攝像機1的示意立體圖，該攝像機1包括一圖像感測模塊2。該圖像感測模塊2具有一呈CMOS傳感器形式的半導體像素傳感器和一在CMOS傳感器上方安置的光學透鏡單元2'。該光學透鏡單元2'與促動器5機械式作用連接，該促動器被設置用于促使透鏡單元2'相對于CMOS傳感器運動。該攝像機1還具有多個構造為轉速傳感器3'的運動傳感器3，這些運動傳感器探測攝像機1的運動。在運行模式或者說拍攝模式中，該促動器5用于使透鏡系統(tǒng)5 ‘根據(jù)由至少一個運動傳感器3 探測的外部干擾運動(例如由使用者引起的攝像機意外翻轉或者抖動)而運動，使得至少部分地補償探測到的外部干擾運動。該攝像機1還被構造用于根據(jù)圖像感測模塊2的圖像信號并且根據(jù)運動傳感器3的運動信號來進行運動傳感器3的校準。替換地可考慮，這些運動傳感器3除包括轉速傳感器3'之外還附加包括加速度傳感器和/或這些運動傳感器 3只包括加速度傳感器。這些運動傳感器3可以選擇式地安置在攝像機1或攝像機模塊的內部或者外部。例如可考慮，這些運動傳感器安置在一外部印制電路板上。該攝像機1優(yōu)選集成在移動電話中。該校準方法下面根據(jù)圖2來詳細解釋。在圖2中示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的校準方法的示意圖，其中，在圖2中示出攝像機1，該攝像機1相應于在圖1中描述的攝像機1并且被構造用于進行第一運動值和第二運動值之間的比較，以便校準運動傳感器3的轉速傳感器3'。在此，在攝像機1的擺動運動6期間獲得該第一和第二運動值，其中，第二運動值根據(jù)轉速傳感器3'的運動信號來確定并且第一運動值根據(jù)圖像感測模塊2的圖像信號來確定，圖像感測模塊2的視場在擺動運動6期間被引導經(jīng)過測試圖像4，使得借助測試圖像4上的、在擺動運動6期間在攝像機1的視場中移動的參考點可由圖像感測模塊2確定攝像機1的擺動運動6的量。接著，如此確定的第一運動值用作第二運動值的參考值，使得由第一和第二運動值之間的比較求得轉速傳感器3'與圖像感測傳感器2之間的相對定向，用于校準轉速傳感器3'。為了轉速傳感器3'的有意義的補償，例如需要參考信號的測量精度，該測量精度小于0. 1度每秒。該CMOS傳感器例如具有5百萬像素Q600X 1900像素)的分辨率。當CMOS傳感器精確到3像素時，如果攝像機1和測試圖像4之間的間距為大約1米并且攝像機1在1秒內相對于測試圖像4翻轉30度，則參考信號的精度為大約0. 1度每秒。由此確保足夠的精度。為了校準轉速傳感器3'，攝像機1在攝像機運動6期間的翻轉優(yōu)選繞著兩個不同的翻轉軸線進行，這兩個翻轉軸線平行于測試圖像4的主伸展平面延伸。
權利要求
1.攝像機(1)的校準方法，該攝像機(1)具有一圖像感測模塊( 和一運動傳感器 (3)，其中，在第一方法步驟中由圖像感測模塊( 確定一圖像信號，在第二方法步驟中由運動傳感器C3)確定一運動信號，其特征在于，在第三方法步驟中，根據(jù)所述圖像信號并且根據(jù)所述運動信號進行運動傳感器(3)的校準。
2.根據(jù)權利要求1的校準方法，其特征在于，在第二方法步驟中激發(fā)一攝像機運動 (6)，特別是所述攝像機(1)的擺動。
3.根據(jù)前述權利要求之一的校準方法，其特征在于，在第一方法步驟中使所述攝像機(1)的視場運動經(jīng)過一測試圖像G)，其中，為了確定所述圖像信號，由所述圖像感測模塊(2)求得測試圖像(4)在所述攝像機(1)的視場中的運動。
4.根據(jù)前述權利要求之一的校準方法，其特征在于，在第二方法步驟中，為了確定所述運動信號，借助一構造為轉速傳感器(3')和/或構造為加速度傳感器的運動傳感器(3) 進行攝像機運動(6)的測量。
5.根據(jù)前述權利要求之一的校準方法，其特征在于，在第三方法步驟中，根據(jù)運動信號確定第一運動值并且根據(jù)圖像信號確定第二運動值，其中，將第一和第二運動值相互比較并且根據(jù)該比較進行所述運動傳感器(3)的校準。
6.攝像機(1)的運行方法，該運行方法包括根據(jù)前述權利要求之一的校準方法，其特征在于，該攝像機(1)具有促動器(5)，其中，在第四方法步驟中該促動器( 根據(jù)由所述運動傳感器C3)探測的外部干擾運動使圖像感測模塊O)、尤其是圖像感測模塊O)的透鏡 (2')這樣改變，以致圖像感測模塊O)的位置處的干擾運動至少部分地被補償，其中，該干擾運動尤其包括干擾加速度。
7.攝像機(1)，具有一圖像感測模塊(2)和一運動傳感器(3)，其中，該圖像感測模塊 (2)與該運動傳感器C3)耦合，其特征在于，該攝像機(1)配置得用于根據(jù)圖像感測模塊 (2)的圖像信號并且根據(jù)運動傳感器(3)的運動信號來校準運動傳感器(3)。
8.根據(jù)權利要求7的攝像機(1)，其特征在于，所述攝像機(1)具有一控制單元，該控制單元配置得用于根據(jù)第一圖像信號確定第一運動值并且用于根據(jù)運動信號確定第二運動值，其中，所述攝像機(1)優(yōu)選具有一比較器，該比較器配置得用于將第一運動值與第二運動值比較。
9.根據(jù)權利要求7或8的攝像機(1)，其特征在于，所述運動傳感器C3)包括一轉速傳感器(3')和/或一加速度傳感器。
10.根據(jù)權利要求7至9之一的攝像機(1)，其特征在于，所述攝像機(1)具有與運動傳感器C3)耦合的促動器(5)，該促動器構造得用于根據(jù)由運動傳感器C3)探測的外部干擾運動來改變圖像感測模塊O)，特別是圖像感測傳感器⑵的透鏡(5')，其中，該干擾運動尤其包括干擾加速度。
全文摘要
提出一種攝像機校準方法，該攝像機具有一圖像感測模塊和一運動傳感器，其中，在第一方法步驟中由圖像感測模塊確定圖像信號，在第二方法步驟中由運動傳感器確定運動信號，并且，在第三方法步驟中根據(jù)圖像信號并且根據(jù)運動信號進行運動傳感器的校準。
文檔編號G03B5/00GK102162970SQ20111002634
公開日2011年8月24日 申請日期2011年1月12日 優(yōu)先權日2010年1月12日
發(fā)明者O·科恩 申請人:羅伯特·博世有限公司