相關(guān)申請(qǐng)案

本申請(qǐng)案主張2014年10月31日申請(qǐng)且名稱為“具有圖像穩(wěn)定的陣列相機(jī)(arraycamerawithimagestabilization)”的第62/073,856號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案和2015年9月8日申請(qǐng)且名稱為“用于薄相機(jī)的光學(xué)圖像穩(wěn)定(opticalimagestabilizationforthincameras)”的第14/848,127號(hào)美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)案，所述專利申請(qǐng)案的揭示內(nèi)容以全文引用的方式并入本文中。

本申請(qǐng)涉及2015年6月18日申請(qǐng)且名稱為“能夠捕獲全寬視野圖像的無(wú)視差薄多相機(jī)系統(tǒng)(parallaxfreethinmulti-camerasystemcapableofcaptturingfullwidefieldofviewimages)”的第14/743,818號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案、2015年1月30日申請(qǐng)且名稱為“使用無(wú)視差偽影的折疊式光學(xué)件的多相機(jī)系統(tǒng)(parallaxfreethinmulti-camerasystemusingfoldedopticsfreefromparralaxartifacts)”的第14/611045號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案和2007年1月12日申請(qǐng)且名稱為“全景成像技術(shù)(panoramicimagingtechniques)”的第11/623,050號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案，所有專利申請(qǐng)案以全文引用的方式并入本文中。

本發(fā)明涉及與薄成像技術(shù)系統(tǒng)或其它類似成像技術(shù)一起使用的光學(xué)圖像穩(wěn)定的成像系統(tǒng)和方法。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及實(shí)現(xiàn)呈薄外觀尺寸的低構(gòu)型成像系統(tǒng)(例如，移動(dòng)電話)的圖像穩(wěn)定同時(shí)維持或改善圖像質(zhì)量和/或分辨率的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

例如移動(dòng)電話和平板計(jì)算裝置等許多移動(dòng)裝置包含可由用戶操作以捕獲靜態(tài)和/或視頻圖像的相機(jī)。因?yàn)樵S多此些移動(dòng)裝置常常經(jīng)設(shè)計(jì)為相對(duì)小和/或薄，所以將待用于其中的相機(jī)或成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)為盡可能薄以便維持裝置的低構(gòu)型可以是重要的。

使相機(jī)薄的一個(gè)方法是減小其焦距，借此擴(kuò)寬視野。然而，寬視野相機(jī)可能在一些應(yīng)用中具有缺點(diǎn)，這是因?yàn)閷?duì)象空間中的特定對(duì)象的分辨率隨著相機(jī)的視野增大而減小。

用于制作薄相機(jī)(其相比于傳統(tǒng)寬視野相機(jī)增大透鏡的有效分辨率和像素計(jì)數(shù))的另一方法是使用折疊式光學(xué)件以通過(guò)添加具有狹窄視野透鏡的更多相機(jī)來(lái)維持薄外觀尺寸。具有多個(gè)相機(jī)的此系統(tǒng)可被視為陣列相機(jī)。來(lái)自陣列相機(jī)中的個(gè)別相機(jī)中的每一者的圖像可合并或組合到一起以形成合成圖像。

在這些系統(tǒng)中，陣列相機(jī)中的個(gè)別相機(jī)之間的對(duì)準(zhǔn)需要系統(tǒng)中的組件的物理位置的緊密容差。將光學(xué)圖像穩(wěn)定性(ois)方法添加到陣列相機(jī)系統(tǒng)或其它類型的相機(jī)系統(tǒng)可能增大維持這些容差的難度。ois特別有益，這是因?yàn)樵S多相機(jī)系統(tǒng)在圖像捕獲期間經(jīng)歷不穩(wěn)定或抖動(dòng)。此對(duì)于上文所論述的薄手持型裝置尤其適用。本文中所描述的方法和系統(tǒng)展示一個(gè)人可如何對(duì)于呈薄外觀尺寸的可用于先前提及的裝置中的陣列相機(jī)系統(tǒng)或其它相機(jī)系統(tǒng)實(shí)施ois，同時(shí)仍維持所需用于一些相機(jī)系統(tǒng)的緊密位置容差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和裝置各自具有若干創(chuàng)新方面，其中沒(méi)有單個(gè)方面單獨(dú)負(fù)責(zé)本文所揭示的合乎需要的屬性。

在一個(gè)方面中，一種用于相機(jī)系統(tǒng)的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)包含：穩(wěn)定平臺(tái)，其經(jīng)配置以支撐相機(jī)系統(tǒng)；相機(jī)外殼；支軸，其以旋轉(zhuǎn)方式且以樞轉(zhuǎn)方式將所述穩(wěn)定平臺(tái)連接到所述相機(jī)外殼，所述支軸經(jīng)配置使得所述穩(wěn)定平臺(tái)可在俯仰方向、橫搖方向和偏航方向中的至少一者上相對(duì)于所述相機(jī)外殼傾斜并旋轉(zhuǎn)；至少一個(gè)陀螺儀，其剛性地連接到所述穩(wěn)定平臺(tái)以隨所述穩(wěn)定平臺(tái)移動(dòng)；以及至少一個(gè)致動(dòng)器，其耦合到所述穩(wěn)定平臺(tái)且經(jīng)配置以引起所述穩(wěn)定平臺(tái)在所述俯仰方向、所述橫搖方向和所述偏航方向中的至少一者上的傾斜或旋轉(zhuǎn)。

所述系統(tǒng)還可包含與所述至少一個(gè)陀螺儀和所述致動(dòng)器進(jìn)行電子通信的處理器，所述處理器經(jīng)配置以執(zhí)行包含以下各者的操作：從所述至少一個(gè)陀螺儀接收運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；基于分析所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)而確定所述相機(jī)系統(tǒng)正經(jīng)歷抖動(dòng)；產(chǎn)生用于所述至少一個(gè)致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)指令，所述運(yùn)動(dòng)指令經(jīng)配置以補(bǔ)償所述抖動(dòng)的頻率和幅度中的一者或兩者；以及將所述運(yùn)動(dòng)指令提供到所述致動(dòng)器。在一些實(shí)施例中，所述穩(wěn)定平臺(tái)經(jīng)配置以便不大體上阻擋所述相機(jī)系統(tǒng)的視野。在一些實(shí)施例中，所述穩(wěn)定平臺(tái)可以是大體上平坦的板。

在另一方面中，一種用于陣列相機(jī)的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)包含：陣列相機(jī)，其具有虛擬光軸，所述陣列相機(jī)包含至少兩個(gè)相機(jī)，所述至少兩個(gè)相機(jī)中的每一者經(jīng)配置以捕獲場(chǎng)景的目標(biāo)圖像的多個(gè)部分中的一者；支撐結(jié)構(gòu)，其支撐所述陣列相機(jī)；樞轉(zhuǎn)部件，其剛性地連接到所述支撐結(jié)構(gòu)，所述樞轉(zhuǎn)部件經(jīng)配置以圍繞所述樞轉(zhuǎn)部件的中心在偏航方向、俯仰方向和橫搖方向上樞轉(zhuǎn)，所述樞轉(zhuǎn)部件的所述中心與所述陣列相機(jī)的所述虛擬光軸對(duì)準(zhǔn)；以及致動(dòng)器，其耦合到所述支撐結(jié)構(gòu)，所述致動(dòng)器經(jīng)配置以接收運(yùn)動(dòng)指令并響應(yīng)于所述所接收運(yùn)動(dòng)指令而圍繞所述樞轉(zhuǎn)部件的所述中心在所述偏航方向、所述俯仰方向和所述橫搖方向上旋轉(zhuǎn)所述支撐結(jié)構(gòu)。

所述系統(tǒng)還可包含：至少一個(gè)陀螺儀，所述陀螺儀經(jīng)配置以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)指示所述至少一個(gè)陀螺儀的運(yùn)動(dòng)；以及處理器，其與所述至少一個(gè)陀螺儀和所述致動(dòng)器進(jìn)行電子通信，所述處理器經(jīng)配置以執(zhí)行包括以下各者的操作：從所述至少一個(gè)陀螺儀接收運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；基于分析所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)而確定所述陣列相機(jī)正經(jīng)歷抖動(dòng)；產(chǎn)生用于所述致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)指令，所述運(yùn)動(dòng)指令經(jīng)配置以補(bǔ)償所述抖動(dòng)的頻率和幅度中的一者或兩者；以及將所述運(yùn)動(dòng)指令提供到所述致動(dòng)器。所述樞轉(zhuǎn)部件可安置于所述支撐結(jié)構(gòu)的頂部表面或底部表面上。所述至少一個(gè)陀螺儀可定位于所述支撐結(jié)構(gòu)的角上。所述至少一個(gè)陀螺儀可定位于所述相機(jī)系統(tǒng)的盲點(diǎn)中。所述至少一個(gè)陀螺儀可包含第一、第二和第三陀螺儀。舉例來(lái)說(shuō)，所述系統(tǒng)可包含所述支撐結(jié)構(gòu)的第一角中的第一陀螺儀、所述支撐結(jié)構(gòu)的第二角中的第二陀螺儀和所述支撐結(jié)構(gòu)的第三角中的第三陀螺儀。

所述系統(tǒng)還可包含外殼，所述外殼包含：內(nèi)部空腔，所述支撐結(jié)構(gòu)和所述陣列相機(jī)安置于所述內(nèi)部空腔內(nèi)，以及孔徑，其經(jīng)定位以允許表示所述目標(biāo)圖像的光穿過(guò)所述孔徑且到所述外殼的所述內(nèi)部空腔中并到達(dá)所述至少兩個(gè)相機(jī)中的每一者；且其中述致動(dòng)器進(jìn)一步耦合到所述外殼且經(jīng)進(jìn)一步配置以相對(duì)于所述外殼在所述偏航方向、所述俯仰方向和所述橫搖方向上樞轉(zhuǎn)所述支撐結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，所述陣列相機(jī)的所述至少兩個(gè)相機(jī)中的每一者包含：圖像傳感器；透鏡組合件，其包括至少一個(gè)透鏡，所述透鏡組合件具有投影中心，所述透鏡組合件經(jīng)定位以將光聚焦于所述圖像傳感器上；以及鏡，其經(jīng)定位以將光反射到所述透鏡組合件，所述鏡進(jìn)一步定位于鏡平面上，所述鏡平面定位于在所述投影中心與虛擬投影中心之間延伸的線段的中點(diǎn)處，且與所述線段正交。所述陣列相機(jī)還可包含具有經(jīng)配置以將所述光分離成所述多個(gè)部分的多個(gè)主要光重導(dǎo)向表面的中心反射性元件，所述至少兩個(gè)相機(jī)中的每一者的所述鏡形成所述主要光重導(dǎo)向表面中的一者。在一些實(shí)施例中，所述至少兩個(gè)相機(jī)中的每一者進(jìn)一步包含經(jīng)定位以將光從所述透鏡組合件導(dǎo)向到所述圖像傳感器上的次要光重導(dǎo)向表面，且其中所述至少兩個(gè)相機(jī)中的每一者的所述圖像傳感器安置于所述板的上部表面上，且與所述板的所述上部表面大體上平行而定位。

在另一方面中，一種用于相機(jī)系統(tǒng)的圖像穩(wěn)定的方法包含：在處理器處接收運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)由與所述處理器進(jìn)行電子通信的至少一個(gè)陀螺儀產(chǎn)生；借由處理器分析所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)以確定相機(jī)系統(tǒng)正經(jīng)歷抖動(dòng)；產(chǎn)生用于致動(dòng)器的指令以補(bǔ)償所述抖動(dòng)的頻率和幅度中的一者或兩者；將所述運(yùn)動(dòng)指令提供到所述致動(dòng)器；以及響應(yīng)于所述所提供指令而借由所述致動(dòng)器移動(dòng)支撐所述相機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定平臺(tái)。在一些實(shí)施例中，所述方法可包含在反饋環(huán)路中重復(fù)所述步驟。在一些實(shí)施例中，所述方法還可包含：在所述處理器處接收?qǐng)D像運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，所述圖像運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)包括由所述相機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)；以及借由所述處理器分析所述圖像運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)以確定相機(jī)系統(tǒng)正經(jīng)歷抖動(dòng)。

在一些實(shí)施例中，移動(dòng)所述穩(wěn)定平臺(tái)包含在剛性地附接到所述穩(wěn)定平臺(tái)的支軸的中心點(diǎn)周圍在俯仰方向、所述偏航方向和所述橫搖方向上樞轉(zhuǎn)所述穩(wěn)定平臺(tái)，所述中心點(diǎn)與所述相機(jī)系統(tǒng)的光軸對(duì)準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，所述致動(dòng)器包含經(jīng)配置以在所述俯仰方向上樞轉(zhuǎn)所述穩(wěn)定平臺(tái)的第一線性致動(dòng)器、經(jīng)配置以在所述偏航方向上樞轉(zhuǎn)所述穩(wěn)定平臺(tái)的第二線性致動(dòng)器、和經(jīng)配置以在所述橫搖方向上樞轉(zhuǎn)所述穩(wěn)定平臺(tái)的第三線性致動(dòng)器。

附圖說(shuō)明

將在下文中結(jié)合附圖來(lái)描述所揭示方面，提供附圖是為了說(shuō)明而不是限制所揭示方面，且其中相同符號(hào)表示相同元件。

圖1說(shuō)明經(jīng)配置用于在偏航、俯仰和橫搖方向上圍繞支軸旋轉(zhuǎn)相機(jī)系統(tǒng)的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)的實(shí)施方案的簡(jiǎn)化視圖的實(shí)例。

圖2和3分別展示經(jīng)配置用于與相機(jī)陣列系統(tǒng)一起使用的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)的實(shí)施方案的實(shí)例的俯視圖和側(cè)視圖。

圖4展示經(jīng)配置用于與折疊式光學(xué)陣列相機(jī)一起使用的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)的另一實(shí)施方案的實(shí)例，其中圖像傳感器經(jīng)定位以與穩(wěn)定平臺(tái)平行。

圖5是說(shuō)明包含相機(jī)系統(tǒng)且實(shí)施圖像穩(wěn)定方法和系統(tǒng)的裝置的實(shí)施方案的實(shí)例的框圖。

圖6是說(shuō)明用于借由圖像穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定相機(jī)系統(tǒng)的方法的實(shí)施方案的實(shí)例的流程圖。

具體實(shí)施方式

本文中所揭示的實(shí)施方案提供用于穩(wěn)定使用相機(jī)系統(tǒng)所捕獲的圖像的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。在以下描述中，給出具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)實(shí)例的透徹理解。然而，可以在無(wú)這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐實(shí)例。

許多裝置包含用于捕獲靜止和/或視頻圖像的相機(jī)系統(tǒng)，例如，蜂窩電話、個(gè)人平板電腦或數(shù)碼相機(jī)。借由這些裝置中的一者捕獲圖像的用戶將通常保持住裝置并將其瞄向目標(biāo)圖像。然而，保持住裝置的用戶可能不能夠在圖像捕獲期間完全穩(wěn)定相機(jī)系統(tǒng)。因此，圖像或視頻可能由于用戶的不穩(wěn)定而展現(xiàn)不佳的質(zhì)量。此不穩(wěn)定在本文中被稱作抖動(dòng)，且包含具有高時(shí)間頻率的裝置(包含相機(jī)系統(tǒng))相對(duì)于所捕獲圖像的集成/曝光時(shí)間的運(yùn)動(dòng)。抖動(dòng)可區(qū)別于在集成/曝光時(shí)間期間相對(duì)于集成時(shí)間具有更低頻率和/或相對(duì)恒定速率的其它類型的運(yùn)動(dòng)。在一些情況下，抖動(dòng)可包含集成/曝光時(shí)間期間的相對(duì)正弦運(yùn)動(dòng)。應(yīng)注意，抖動(dòng)還可由除用戶的手的不穩(wěn)定以外的因素引起。舉例來(lái)說(shuō)，安裝到移動(dòng)的結(jié)構(gòu)(例如，汽車或自行車)的相機(jī)可能由于結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)而展現(xiàn)抖動(dòng)。本文中所揭示的系統(tǒng)和方法可用以不論抖動(dòng)的來(lái)源而減少抖動(dòng)對(duì)于所捕獲圖像的影響。

圖1展示用于通過(guò)在俯仰、橫搖和偏航方向上圍繞支軸140旋轉(zhuǎn)和/或傾斜相機(jī)系統(tǒng)110來(lái)穩(wěn)定相機(jī)系統(tǒng)110的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)100的實(shí)施方案的簡(jiǎn)化視圖。圖像穩(wěn)定系統(tǒng)100可用以通過(guò)移動(dòng)相機(jī)系統(tǒng)110以抵消或補(bǔ)償在圖像捕獲期間所經(jīng)歷的抖動(dòng)來(lái)穩(wěn)定相機(jī)系統(tǒng)110。在所展示簡(jiǎn)化實(shí)施方案中，圖像穩(wěn)定系統(tǒng)100包含相機(jī)外殼120、穩(wěn)定平臺(tái)130、支軸140、致動(dòng)器150和陀螺儀160。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可根據(jù)本文中所描述的原理而重復(fù)、省略和/或修改在圖1中僅示意性地表示的這些組件，以在多種情形中實(shí)踐圖像穩(wěn)定系統(tǒng)100。

圖像穩(wěn)定系統(tǒng)100經(jīng)配置以支撐并穩(wěn)定相機(jī)系統(tǒng)110。在圖1中，相機(jī)系統(tǒng)110可以是任何類型的圖像捕獲系統(tǒng)，包含電影攝影機(jī)或數(shù)碼相機(jī)，包含單個(gè)或多個(gè)透鏡、傳感器或其它元件。具體地說(shuō)，圖像穩(wěn)定系統(tǒng)100可有益于用于薄相機(jī)系統(tǒng)(例如寬視野相機(jī)、折疊式光學(xué)相機(jī)系統(tǒng)或陣列相機(jī)系統(tǒng))；需要其組件之間的緊密位置容差的相機(jī)系統(tǒng)(例如無(wú)視差折疊式光學(xué)相機(jī)系統(tǒng)或陣列相機(jī)系統(tǒng))；或出于高分辨率性能所設(shè)計(jì)的任何其它類型的成像系統(tǒng)中。當(dāng)解釋在本文中呈現(xiàn)的用于圖像穩(wěn)定的方法和系統(tǒng)時(shí)，因?yàn)閷?duì)于那些系統(tǒng)中的緊密容差的特別高要求，覆蓋無(wú)視差類別的陣列相機(jī)是重要的。在2015年6月18日申請(qǐng)且名稱為“能夠捕獲全寬視野圖像的無(wú)視差薄多相機(jī)系統(tǒng)(parallaxfreethinmulti-camerasystemcapableofcaptturingfullwidefieldofviewimages)”的第14/743,818號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案和2015年1月30日申請(qǐng)且名稱為“使用無(wú)視差偽影的折疊式光學(xué)件的多相機(jī)系統(tǒng)(multi-camerasystemusingfoldedopticsfreefromparralaxartifacts)”的第14/611045號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中描述無(wú)視差陣列相機(jī)的特定實(shí)施方案的額外一般信息，所述專利申請(qǐng)案都以全文引用的方式并入本文中。將在下文中更詳細(xì)地描述經(jīng)配置用于與這些類型的相機(jī)一起使用的光學(xué)圖像穩(wěn)定系統(tǒng)的特定實(shí)例。

圖像穩(wěn)定系統(tǒng)100包含經(jīng)配置以支撐相機(jī)系統(tǒng)110的穩(wěn)定平臺(tái)130。穩(wěn)定平臺(tái)130充當(dāng)相機(jī)系統(tǒng)110可安裝到上的穩(wěn)定和固定基礎(chǔ)。在一些實(shí)施方案中，相機(jī)系統(tǒng)110包括附接到穩(wěn)定平臺(tái)130的單個(gè)組合件，而在其它實(shí)施方案中，相機(jī)系統(tǒng)110包含個(gè)別地在指定布置中附接到穩(wěn)定平臺(tái)的單獨(dú)個(gè)別組件(例如，透鏡、傳感器、光折疊表面等)。

雖然術(shù)語(yǔ)“平臺(tái)”用以描述穩(wěn)定平臺(tái)130，但是此不既定限制穩(wěn)定平臺(tái)130的形狀。舉例來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定平臺(tái)130可以是大體上平坦的正方形或圓形板，其經(jīng)配置以在固定定向上支撐相機(jī)系統(tǒng)110。然而，在一些實(shí)施方案中，穩(wěn)定平臺(tái)130不必包含均勻地平面的表面。也就是說(shuō)，穩(wěn)定平臺(tái)130可經(jīng)配置以在不同平面中支撐相機(jī)系統(tǒng)110的不同組件。穩(wěn)定平臺(tái)130可用整體構(gòu)造或多件式構(gòu)造形成。在由多件式構(gòu)造制成的穩(wěn)定平臺(tái)130的實(shí)施方案中，多個(gè)片件可剛性地附著到彼此以使得穩(wěn)定平臺(tái)130的全部作為單個(gè)片件移動(dòng)。穩(wěn)定還可形成為用于支撐相機(jī)系統(tǒng)110的互連部件的框架。此可有益于最小化穩(wěn)定平臺(tái)130的重量，同時(shí)維持強(qiáng)度和剛度。在一些實(shí)施方案中，穩(wěn)定平臺(tái)130經(jīng)配置成在平行于相機(jī)系統(tǒng)110的光軸111的方向上大體上薄，雖然情況不必始終如此。薄的穩(wěn)定平臺(tái)130可在相機(jī)系統(tǒng)110和圖像穩(wěn)定系統(tǒng)100并入到薄便攜式裝置(如蜂窩電話或平板電腦)中的應(yīng)用中有益。

如上文所描述，相機(jī)系統(tǒng)110或其組件中的每一者剛性地附接到穩(wěn)定平臺(tái)130，使得組件中的每一者相對(duì)于其它組件中的每一者的定位不隨著穩(wěn)定平臺(tái)130旋轉(zhuǎn)和/或傾斜而改變。也就是說(shuō)，相機(jī)系統(tǒng)110或其個(gè)別組件在附接到穩(wěn)定平臺(tái)130時(shí)經(jīng)歷如由穩(wěn)定平臺(tái)130經(jīng)歷相同的旋轉(zhuǎn)和/或傾斜。因此，對(duì)于多分量相機(jī)系統(tǒng)(例如，無(wú)視差陣列相機(jī)系統(tǒng))，通過(guò)傾斜或旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定平臺(tái)130來(lái)移動(dòng)相機(jī)系統(tǒng)110將不影響陣列相機(jī)的無(wú)視差配置。穩(wěn)定平臺(tái)130支撐那相機(jī)系統(tǒng)110以使得相機(jī)系統(tǒng)110的個(gè)別組件之間的任何所需位置容差在穩(wěn)定平臺(tái)130和相機(jī)系統(tǒng)110的運(yùn)動(dòng)期間保持固定。

在一些實(shí)施方案中，相機(jī)系統(tǒng)110附接到穩(wěn)定平臺(tái)，以使得相機(jī)系統(tǒng)110的光軸111和視野(fov)113大體上指向遠(yuǎn)離穩(wěn)定平臺(tái)130的相機(jī)系統(tǒng)110附接到其上的表面。

穩(wěn)定平臺(tái)130可經(jīng)由支軸140以樞轉(zhuǎn)方式附接到相機(jī)外殼120，使得可在俯仰101、橫搖102和偏航103方向中的每一者上相對(duì)于相機(jī)外殼120經(jīng)由一系列運(yùn)動(dòng)移動(dòng)穩(wěn)定平臺(tái)130。如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“俯仰”、“橫搖”和“偏航”用以定義穩(wěn)定平臺(tái)130(附接到其的和相機(jī)系統(tǒng)110)相對(duì)于相機(jī)外殼120的運(yùn)動(dòng)。舉例來(lái)說(shuō)，俯仰101定義穩(wěn)定平臺(tái)130在第一平面中的傾斜角度；橫搖102定義穩(wěn)定平臺(tái)130在與第一平面正交的第二平面中的傾斜角度；且橫搖102測(cè)量穩(wěn)定平臺(tái)130相對(duì)于相機(jī)外殼120的角度旋轉(zhuǎn)。俯仰、橫搖和偏航的這些定義僅僅借助于實(shí)例提供，且并不既定是限制性的。相機(jī)系統(tǒng)110和穩(wěn)定平臺(tái)130在俯仰方向、橫搖方向和偏航方向上的移動(dòng)表示穩(wěn)定平臺(tái)130在任何方向上任意傾斜和/或旋轉(zhuǎn)以調(diào)整相機(jī)系統(tǒng)110的凝視。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，圖像穩(wěn)定系統(tǒng)100允許穩(wěn)定平臺(tái)130在所有方向上的自由傾斜和/或旋轉(zhuǎn)，僅受系統(tǒng)的機(jī)械或物理約束限制。在一些實(shí)施方案中，穩(wěn)定平臺(tái)130可經(jīng)配置以在俯仰方向、橫搖方向和偏航方向中的每一者上傾斜或旋轉(zhuǎn)至少15°。在一些實(shí)施方案中，穩(wěn)定平臺(tái)130可經(jīng)配置以在俯仰方向、橫搖方向和偏航方向中的每一者上傾斜或旋轉(zhuǎn)至少5°。在一些實(shí)施方案中，穩(wěn)定平臺(tái)130可經(jīng)配置以在俯仰方向、橫搖方向和偏航方向中的每一者上傾斜或旋轉(zhuǎn)至少2°。

穩(wěn)定平臺(tái)130可經(jīng)配置以允許穩(wěn)定平臺(tái)130(和相機(jī)系統(tǒng)110)與相機(jī)外殼120之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以便補(bǔ)償或糾正在圖像捕獲期間所經(jīng)歷的抖動(dòng)。舉例來(lái)說(shuō)，如果抖動(dòng)致使相機(jī)系統(tǒng)110的光軸111向上傾斜，那么穩(wěn)定平臺(tái)130可向下旋轉(zhuǎn)以糾正向上傾斜。類似地，如果抖動(dòng)致使相機(jī)系統(tǒng)110在光軸111周圍旋轉(zhuǎn)，那么可逆旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定平臺(tái)130以抵消抖動(dòng)。將在下文中參考圖6描述用于檢測(cè)和抵消抖動(dòng)的實(shí)例過(guò)程。

可借由支軸140實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定平臺(tái)130相對(duì)于相機(jī)外殼120的運(yùn)動(dòng)。最簡(jiǎn)單地說(shuō)，支軸140提供穩(wěn)定平臺(tái)130可圍繞傾斜或旋轉(zhuǎn)的支軸點(diǎn)141。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，若干不同結(jié)構(gòu)可用作支軸140。舉例來(lái)說(shuō)，如圖1中所說(shuō)明，支軸140可以是在其基礎(chǔ)處附接到相機(jī)外殼120的尖結(jié)構(gòu)，且穩(wěn)定平臺(tái)130可在定位于尖結(jié)構(gòu)的頂部處的支軸點(diǎn)141周圍傾斜或旋轉(zhuǎn)。此結(jié)構(gòu)還可顛倒，其中支軸140的基礎(chǔ)附接到穩(wěn)定平臺(tái)130和支軸點(diǎn)141，同時(shí)擱置在相機(jī)外殼120上。因此可見(jiàn)，通過(guò)調(diào)整支軸140的大小、形狀和附接，可使支軸點(diǎn)141的位置變化。應(yīng)注意，支軸點(diǎn)141可收納到對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)中以維持對(duì)準(zhǔn)。舉例來(lái)說(shuō)，在圖1中所展示的實(shí)施方案中，穩(wěn)定平臺(tái)130可包含經(jīng)配置以收納支軸點(diǎn)141的凹槽或壓痕。此可允許穩(wěn)定平臺(tái)130在支軸點(diǎn)141上保持居中。

在另一實(shí)施方案中，支軸140可以是定位于穩(wěn)定平臺(tái)130與相機(jī)外殼120之間的滾珠軸承。應(yīng)了解，滾珠軸承的支軸點(diǎn)是滾珠的中心。在使用滾珠軸承的實(shí)施方案中，穩(wěn)定平臺(tái)130或相機(jī)外殼120中的一者或兩者可包含經(jīng)配置以收納滾珠軸承的凹槽。在一些實(shí)施方案中，支軸140可以是附接到穩(wěn)定平臺(tái)130和相機(jī)外殼120兩者的多方向接合件。在其它實(shí)施方案中，支軸140可不包含物理結(jié)構(gòu)。舉例來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定平臺(tái)130可附接到相機(jī)外殼120或由多個(gè)致動(dòng)器150附接，且致動(dòng)器150可經(jīng)配置以致使穩(wěn)定平臺(tái)在空間上在支軸點(diǎn)141周圍樞轉(zhuǎn)，即使支軸點(diǎn)141不包含任何物理結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施方案中，支軸點(diǎn)141與相機(jī)系統(tǒng)110的光軸111對(duì)準(zhǔn)。此定位允許相機(jī)系統(tǒng)110出于圖像穩(wěn)定而在其光軸111周圍旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，支軸點(diǎn)141還可對(duì)準(zhǔn)以符合相機(jī)系統(tǒng)110的投影中心或光瞳，但在一些實(shí)施方案中，不要求光軸111和/或相機(jī)系統(tǒng)110的光瞳與支軸點(diǎn)141的對(duì)準(zhǔn)。

圖像穩(wěn)定系統(tǒng)100還可包含一或多個(gè)陀螺儀160。一或多個(gè)陀螺儀160可以是機(jī)械陀螺儀、電子裝置、微芯片封裝微機(jī)電系統(tǒng)(mems)陀螺儀裝置、固態(tài)環(huán)形激光器、光纖陀螺儀或極靈敏量子陀螺儀。陀螺儀160可安置于穩(wěn)定平臺(tái)130上以測(cè)量穩(wěn)定平臺(tái)130和安裝于其上的相機(jī)系統(tǒng)110的定向和移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，額外陀螺儀160可直接安裝到相機(jī)外殼120且經(jīng)配置以測(cè)量相機(jī)外殼120的定向和移動(dòng)。如下文將更詳細(xì)地論述，陀螺儀160可經(jīng)配置以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，可分析運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)以檢測(cè)抖動(dòng)并產(chǎn)生校正抖動(dòng)的指令。

圖像穩(wěn)定系統(tǒng)100還可包含一或多個(gè)致動(dòng)器150。在一些實(shí)施方案中一或多個(gè)致動(dòng)器150可耦合于穩(wěn)定平臺(tái)130與相機(jī)外殼120之間。致動(dòng)器150經(jīng)配置以控制穩(wěn)定平臺(tái)130和相機(jī)系統(tǒng)110的旋轉(zhuǎn)和/或傾斜。在一些實(shí)施方案中，使用三個(gè)致動(dòng)器150，其中每一致動(dòng)器150經(jīng)配置以控制穩(wěn)定平臺(tái)130的俯仰、橫搖和偏航中的一者。

在一些實(shí)施方案中，致動(dòng)器150直接作用于穩(wěn)定平臺(tái)130。舉例來(lái)說(shuō)，第一致動(dòng)器150可以是安置于穩(wěn)定平臺(tái)130與相機(jī)外殼120之間的線性致動(dòng)器，且第二致動(dòng)器150可以是也安置于穩(wěn)定平臺(tái)130與相機(jī)外殼120之間的線性致動(dòng)器。第一和第二致動(dòng)器150可經(jīng)定位以使得在第一致動(dòng)器與支軸140之間延伸的第一線與在第二致動(dòng)器與支軸140之間延伸的第二線正交。因此，第一致動(dòng)器150可控制俯仰方向上的傾斜，且第二致動(dòng)器150可控制偏航方向上的傾斜。第三致動(dòng)器150也可以是安置于穩(wěn)定平臺(tái)130與相機(jī)外殼120之間的線性致動(dòng)器。第三致動(dòng)器150可沿著垂直于光軸111的半徑定位且對(duì)準(zhǔn)，其方式為其可致使相機(jī)系統(tǒng)在其光軸111周圍旋轉(zhuǎn)。因此，第三致動(dòng)器150可控制穩(wěn)定平臺(tái)130在橫搖方向上的旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，致動(dòng)器150可作用于支軸140，而非直接作用于穩(wěn)定平臺(tái)130。舉例來(lái)說(shuō)，在一些實(shí)施方案中，支軸140可以是滾珠軸承，且三個(gè)致動(dòng)器150中的每一者可以是抵著滾珠軸承的表面按壓的滾輪。在一些配置中，控制俯仰和偏航旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)致動(dòng)器可經(jīng)定向，使得兩個(gè)旋轉(zhuǎn)滾輪中的每一者的旋轉(zhuǎn)軸大體上指向與另一者的旋轉(zhuǎn)軸正交的方向，且每一旋轉(zhuǎn)軸可定位于與另一者的平面平行的單獨(dú)平面中，其中這些單獨(dú)平面與相機(jī)系統(tǒng)的光軸111大體上正交。第三旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器可使其旋轉(zhuǎn)軸大體上指向光軸111的方向?？墒褂闷渌贾玫娜齻€(gè)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，使得旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器中的每一者的軸線的旋轉(zhuǎn)可大體上在不同方向上指向彼此，且所述致動(dòng)器經(jīng)布置使得可有可能有效地旋轉(zhuǎn)相機(jī)系統(tǒng)110或穩(wěn)定平臺(tái)130，其方式為相機(jī)系統(tǒng)110的光軸可在俯仰和橫搖方向上傾斜且相機(jī)系統(tǒng)110的光軸111在橫搖旋轉(zhuǎn)方向上大體上旋轉(zhuǎn)。因此，可借由控制滾輪致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)以允許在俯仰方向、偏航方向和橫搖方向上的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)相機(jī)系統(tǒng)110的移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，可在此布置中抵著滾珠軸承的表面按壓一或多個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置，在此布置中每一滾輪旋轉(zhuǎn)軸可沿著與滾輪旋轉(zhuǎn)軸正交的軸線旋轉(zhuǎn)，其方式使得能夠在俯仰方向、偏航方向和旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)光軸111。

在一些實(shí)施方案中，致動(dòng)器150中的一或多者可作用于相機(jī)外殼120。舉例來(lái)說(shuō)，線性致動(dòng)器150可作用于相機(jī)外殼120以致使相機(jī)外殼120、穩(wěn)定平臺(tái)130和相機(jī)系統(tǒng)110在相機(jī)外殼120的軸線周圍一起旋轉(zhuǎn)。這種配置可在在相機(jī)外殼120與穩(wěn)定平臺(tái)130之間延伸的一或多個(gè)致動(dòng)器150限制穩(wěn)定平臺(tái)相對(duì)于相機(jī)外殼120旋轉(zhuǎn)的能力時(shí)有益。

在一些實(shí)施方案中，可使用多于或少于三個(gè)致動(dòng)器150。在一些實(shí)施方案中，一些致動(dòng)器可直接作用于穩(wěn)定平臺(tái)130，且其它致動(dòng)器可同時(shí)作用于支軸140。

在一些實(shí)施方案中，陀螺儀160和致動(dòng)器150定位于相機(jī)系統(tǒng)110的盲點(diǎn)內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，陀螺儀160和致動(dòng)器150中的一些定位于相機(jī)系統(tǒng)110的fov113內(nèi)，且可從所捕獲圖像裁剪出或以數(shù)字方式去除陀螺儀160和致動(dòng)器150。

如將更詳細(xì)地論述，包含相機(jī)系統(tǒng)110、陀螺儀160和致動(dòng)器150的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)100可電連接到圖像處理模塊。圖像處理模塊可包含經(jīng)配置有用以對(duì)所接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)執(zhí)行各種處理操作的指令的圖像處理器。

用于八相機(jī)、無(wú)視差陣列相機(jī)系統(tǒng)的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)的實(shí)例

圖2和3分別說(shuō)明經(jīng)配置用于與八相機(jī)、無(wú)視差陣列相機(jī)系統(tǒng)1000一起使用的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)200的實(shí)施方案的實(shí)例的俯視圖和側(cè)視圖。在名稱為“能夠捕獲全寬視野圖像的無(wú)視差薄多相機(jī)系統(tǒng)(parallaxfreethinmulti-camerasystemcapableofcaptturingfullwidefieldofviewimages)”的第14/743,818號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中詳細(xì)地描述八相機(jī)、無(wú)視差陣列相機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施方案，所述專利申請(qǐng)案在先前以引用的方式并入本文中。

參考圖2，陣列相機(jī)系統(tǒng)1000包含一起用以形成虛擬寬視野相機(jī)的相機(jī)1114a到1114d到1114d(“第一相機(jī)”)的第一集合(或環(huán))和第二相機(jī)1116a到1116d(“第二相機(jī)”)的第二集合(或環(huán))。在此實(shí)例中，第一相機(jī)1114a到1114d包含四個(gè)相機(jī)且第二相機(jī)1116a到1116d包含四個(gè)相機(jī)。圖3出于清楚起見(jiàn)而僅展示來(lái)自第一相機(jī)1114a到1114d和第二相機(jī)1116a到1116d中的每一者的兩個(gè)相機(jī)。陣列相機(jī)系統(tǒng)1000包含將光重導(dǎo)向到第一相機(jī)1114a到1114d的四個(gè)光反射性組件1124a到1124d(為了易于參考統(tǒng)稱為“第一鏡1124a到1124d”，雖然在一些實(shí)施例中反射性組件可以是除鏡以外的反射性表面)，第一鏡1124a到1124d中的每一者對(duì)應(yīng)于第一相機(jī)1114a到1114d中的一者，且將光重導(dǎo)向到第一相機(jī)1114a到1114d中的其對(duì)應(yīng)一者。此外，陣列相機(jī)系統(tǒng)1000包含將光重導(dǎo)向到第二相機(jī)1116a到1116d的四個(gè)光重導(dǎo)向反射性組件1126a到1126d(為了易于參考統(tǒng)稱為“第二鏡1126a到1126d”，雖然在一些實(shí)施例中反射性組件可以是除鏡以外的反射性表面)，第二鏡1126a到1126d中的每一者對(duì)應(yīng)于第二相機(jī)1116a到1116d中的一者。舉例來(lái)說(shuō)，第一反射鏡1124a對(duì)應(yīng)于第一相機(jī)1114a，且第二反射鏡1126a對(duì)應(yīng)于第二相機(jī)1116a。第一鏡1124a到1124d和第二鏡1126a到1126d反射入射光朝向?qū)?yīng)第一相機(jī)1114a到1114d和第二相機(jī)1116a到1116d中的每一者的入射光瞳。出于清楚起見(jiàn)，僅在圖3中展示來(lái)自第一與第二相機(jī)的每一集合中的兩個(gè)鏡。由第一相機(jī)1114a到1114d和第二相機(jī)1116a到1116d接收的光可產(chǎn)生覆蓋寬視野場(chǎng)景的多個(gè)圖像，且多個(gè)圖像可用以形成單個(gè)“馬賽克”圖像。雖然依據(jù)鏡來(lái)描述，但光重導(dǎo)向反射鏡組件可以致使相機(jī)接收入射光的任何方式來(lái)反射、折射或重導(dǎo)向光。在所展示實(shí)施方案中，第一鏡1124a到1124d和第二鏡1126a到1126d形成中心光反射結(jié)構(gòu)1160。

第一鏡1124a到1124d和第二鏡1126a到1126d沿著第一相機(jī)1114a到1114d和第二相機(jī)1116a到1116d中的每一者反射光，使得對(duì)應(yīng)第一相機(jī)1114a到1114d和第二相機(jī)1116a到1116d中的每一者根據(jù)每一相機(jī)的視野而捕獲包括目標(biāo)圖像的一部分的局部圖像。每一相機(jī)的視野可共享重疊區(qū)。第一相機(jī)1114a到1114d和第二相機(jī)1116a到1116d中的每一者的目標(biāo)圖像的所捕獲部分可共享相對(duì)于重疊區(qū)相同或類似的內(nèi)容(例如，反射光)。因?yàn)橹丿B區(qū)共享相同或類似的內(nèi)容，使用此內(nèi)容可由圖像拼接模塊用以輸出合成目標(biāo)圖像。

為了輸出單個(gè)目標(biāo)圖像，圖像拼接模塊可對(duì)圖像處理器進(jìn)行配置以組合多個(gè)局部圖像來(lái)產(chǎn)生高分辨率目標(biāo)圖像。目標(biāo)圖像產(chǎn)生可通過(guò)已知圖像拼接技術(shù)而進(jìn)行。可在2007年1月12日申請(qǐng)的名稱為“全景成像技術(shù)(panoramicimagingtechniques)”的第11/623,050號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中發(fā)現(xiàn)圖像拼接的實(shí)例，所述美國(guó)專利申請(qǐng)案以引用的方式并入本文中。

通過(guò)謹(jǐn)慎地定位第一相機(jī)1114a到1114d和第二相機(jī)1116a到1116d和第一鏡1124a到1124d和第二鏡1126a到1126d中的每一者，可對(duì)陣列相機(jī)系統(tǒng)1000進(jìn)行進(jìn)一步配置以產(chǎn)生大體上無(wú)視差偽影的合成圖像。此可通過(guò)定位第一相機(jī)1114a到1114d和第二相機(jī)1116a到1116d和第一鏡1124a到1124d和第二鏡1126a到1126d中的每一者以便從共同視角具有單個(gè)虛擬視野來(lái)得以實(shí)現(xiàn)。單個(gè)虛擬視野表現(xiàn)為好像第一相機(jī)1114a到1114d和第二相機(jī)1116a到1116d中的每一者從單個(gè)原點(diǎn)(在本文中有時(shí)被稱作虛擬投影中心)捕獲場(chǎng)景，不管第一相機(jī)1114a到1114d和第二相機(jī)1116a到1116d的實(shí)際物理位置定位于遠(yuǎn)離單個(gè)原點(diǎn)的各種點(diǎn)處。一般來(lái)說(shuō)，在無(wú)視差陣列相機(jī)中，陣列中的每一個(gè)別相機(jī)表現(xiàn)為捕獲目標(biāo)圖像的其部分，好像個(gè)別相機(jī)定位于虛擬投影中心處。無(wú)視差陣列相機(jī)還可描述為具有從其虛擬投影中心延伸的虛擬光軸。虛擬投影中心表示由陣列形成的虛擬相機(jī)的光瞳位置密切虛擬光軸表示虛擬相機(jī)的光軸且從虛擬投影中心延伸到陣列相機(jī)的視野中。在第14/743,818號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案中描述關(guān)于定位相機(jī)和對(duì)準(zhǔn)其各別光軸以具有單個(gè)虛擬視野并產(chǎn)生大體上無(wú)視差設(shè)計(jì)的其它細(xì)節(jié)。出于本申請(qǐng)案的目的，理解各種第一相機(jī)1114a到1114d與第二相機(jī)1116a到1116d和第一鏡1124a到1124d與第二鏡1126a到1126d之間的位置誤差容差必須是小的以產(chǎn)生無(wú)視差偽影的合成圖像是足夠的。

在本文中，當(dāng)使用術(shù)語(yǔ)“無(wú)視差”、“無(wú)視差偽影”、“有效地或大體上無(wú)視差”或“有效地或大體上無(wú)視差偽影”時(shí)，應(yīng)理解，物理現(xiàn)實(shí)可使隨時(shí)間推移將物理物品保持在相同位置中或甚至在不使用容差的情況下具有恰好相同于經(jīng)設(shè)計(jì)的特性困難或幾乎不可能的?，F(xiàn)實(shí)是事物可隨著時(shí)間和或環(huán)境條件而改變形狀、大小、位置、與可能的其它目標(biāo)的相對(duì)位置。由此，難以在不假定或提供容差要求的情況下，將物品或事物談?wù)摓槔硐牖虿蛔兊?。在本文中，例如有效地?zé)o視差等術(shù)語(yǔ)將意味著且被使用來(lái)表示大多數(shù)物理物品將需要具有對(duì)即使事物不是理想的且可能隨時(shí)間而改變也滿足組合件或物品的既定目的程度的容差的現(xiàn)實(shí)。應(yīng)使用具有或不具有相關(guān)措辭的術(shù)語(yǔ)“無(wú)視差”、“無(wú)視差偽影”、“有效地?zé)o視差”或“有效地?zé)o視差偽影”來(lái)意味有可能可確定顯示容差要求，使得滿足系統(tǒng)、系統(tǒng)或物品的既定要求或目的。

在理解與陣列相機(jī)系統(tǒng)1000或包含比可或可不經(jīng)配置以無(wú)視差偽影的八個(gè)個(gè)別相機(jī)更多或更少的其它類似折疊式光學(xué)或陣列相機(jī)設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的緊密容差要求之后，本文中所描述的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)和技術(shù)的一些益處變得顯而易見(jiàn)。首先，因?yàn)樗袀€(gè)別組件(換句話說(shuō)，第一相機(jī)1114a到1114d和第二相機(jī)1116a到1116d和其對(duì)應(yīng)第一鏡1124a到1124d和第二鏡1126a到1126d)全部剛性地附接到穩(wěn)定平臺(tái)230，所以組件全部一起移動(dòng)且組件之間的容差不受影響。此與可涉及單獨(dú)地移動(dòng)特定傳感器、透鏡或光重導(dǎo)向表面以穩(wěn)定圖像的其它圖像穩(wěn)定技術(shù)的形成對(duì)比。其次，因?yàn)殛嚵邢鄼C(jī)系統(tǒng)1000使用第一鏡1124a到1124d和第二鏡1126a到1126d以折疊光朝向第一相機(jī)1114a到1114d和第二相機(jī)1116a到1116d，所以陣列相機(jī)系統(tǒng)1000相對(duì)薄且合適用于裝置(如蜂窩電話或平板電腦)中。本文中所描述的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)還可經(jīng)設(shè)計(jì)為相對(duì)薄且因此合適用于類似應(yīng)用中。

返回到圖2和3，現(xiàn)在更詳細(xì)地描述用來(lái)與陣列相機(jī)系統(tǒng)1000一起使用的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)200。如所展示，陣列相機(jī)系統(tǒng)1000的組件(例如，第一相機(jī)1114a到1114d和第二相機(jī)1116a到1116d和其對(duì)應(yīng)第一鏡1124a到1124d和第二鏡1126a到1126d)中的每一者可全部剛性地附接到穩(wěn)定平臺(tái)230。陣列相機(jī)系統(tǒng)1000的組件的布置相對(duì)于彼此固定，以使得維持所需用于陣列相機(jī)系統(tǒng)1000的所述組件的布置和對(duì)準(zhǔn)的緊密容差，即使圖像穩(wěn)定系統(tǒng)200運(yùn)動(dòng)的情況下也如此。如圖2中所見(jiàn)，所說(shuō)明穩(wěn)定平臺(tái)230為在形狀上是大體上圓形的，雖然其它形狀是可能的。如圖3中所示，陣列相機(jī)系統(tǒng)1000的各種組件可相對(duì)于穩(wěn)定平臺(tái)230安裝在不同高度處。舉例來(lái)說(shuō)，第一相機(jī)1114a和1114c可安裝于穩(wěn)定平臺(tái)230的表面上方，而第二相機(jī)1116a和1116c可使其結(jié)構(gòu)中的至少一些至少部分地安裝于穩(wěn)定平臺(tái)230的表面下方。在一些實(shí)施方案中，此通過(guò)將陣列相機(jī)系統(tǒng)1000的組件安裝于安裝到穩(wěn)定平臺(tái)230上或形成于穩(wěn)定平臺(tái)230中的凹槽或孔洞上來(lái)得以實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施方案中，穩(wěn)定平臺(tái)230可由經(jīng)特定設(shè)計(jì)以將陣列相機(jī)系統(tǒng)1000的組件固定于正確位置中的形狀形成，包含經(jīng)配置以為組件中的每一者提供正確高度的特征。

穩(wěn)定平臺(tái)230可經(jīng)由支軸240以樞轉(zhuǎn)方式和/或以旋轉(zhuǎn)方式耦合到相機(jī)外殼220。支軸240經(jīng)配置以允許穩(wěn)定平臺(tái)230相對(duì)于相機(jī)外殼220在俯仰方向、橫搖方向和偏航方向中的每一者上自由地傾斜和/或樞轉(zhuǎn)。支軸240可包含收納到附接到穩(wěn)定平臺(tái)230的對(duì)應(yīng)凹槽242中的附接到相機(jī)外殼220的尖結(jié)構(gòu)。支軸240可包含支軸點(diǎn)241，穩(wěn)定平臺(tái)230在支軸點(diǎn)241周圍傾斜和/或旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，支軸點(diǎn)241經(jīng)定位以符合陣列相機(jī)系統(tǒng)1000的虛擬投影中心。穩(wěn)定平臺(tái)230可包含一或多個(gè)間隔件243，所述間隔件243經(jīng)配置以正確地定位穩(wěn)定平臺(tái)230以使得其圍繞陣列相機(jī)系統(tǒng)1000的虛擬投影中心旋轉(zhuǎn)或傾斜。

一或多個(gè)陀螺儀260a、260b可附接到穩(wěn)定平臺(tái)230。陀螺儀260a、260b可經(jīng)配置以提供關(guān)于穩(wěn)定平臺(tái)230的位置和/或移動(dòng)數(shù)據(jù)?？煞治龃藬?shù)據(jù)以確定穩(wěn)定平臺(tái)230(和附接到其的陣列相機(jī)系統(tǒng)1000)是否正經(jīng)歷抖動(dòng)，并產(chǎn)生補(bǔ)償或抵消所檢測(cè)到的抖動(dòng)的致動(dòng)器指令。

圖像穩(wěn)定系統(tǒng)200可包含經(jīng)配置以傾斜或旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定平臺(tái)230的一或多個(gè)致動(dòng)器250a、250b、250c、250d。致動(dòng)器中的一些可以是經(jīng)配置以在相機(jī)外殼220與穩(wěn)定平臺(tái)230之間延伸以控制穩(wěn)定平臺(tái)的傾斜的線性致動(dòng)器，例如，致動(dòng)器250a、250b。如圖3中最好地所見(jiàn)，致動(dòng)器250a在相機(jī)外殼220的上部表面220c與穩(wěn)定平臺(tái)230之間延伸。然而，致動(dòng)器還可定位于相機(jī)外殼220的下部表面220a與穩(wěn)定平臺(tái)230的側(cè)表面220b之間。致動(dòng)器250c是經(jīng)配置以作用于從相機(jī)外殼220延伸的臂的線性致動(dòng)器。因此，致動(dòng)器250c可用以旋轉(zhuǎn)相機(jī)外殼220的全部，借此旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定平臺(tái)230和陣列相機(jī)系統(tǒng)1000。致動(dòng)器250d是經(jīng)配置以相對(duì)于相機(jī)外殼220旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定平臺(tái)230的線性致動(dòng)器。在各種實(shí)施方案中，可省略這些致動(dòng)器中的一些。

圖像穩(wěn)定系統(tǒng)200可連接到處理器，所述處理器經(jīng)配置以分析來(lái)自陀螺儀260a、260b的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)并產(chǎn)生致動(dòng)器指令以穩(wěn)定穩(wěn)定平臺(tái)且校正或補(bǔ)償所檢測(cè)到的抖動(dòng)。

圖4說(shuō)明經(jīng)配置用于與折疊式光學(xué)陣列相機(jī)2000一起使用的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)400的實(shí)施方案的另一實(shí)例，其中傳感器2111、2121經(jīng)定位以便與穩(wěn)定平臺(tái)430平行。如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“折疊式”意圖在廣義上用以表征一種類型的成像系統(tǒng)，其中進(jìn)入成像系統(tǒng)的光在最終照亮成像系統(tǒng)中的傳感器之前被重導(dǎo)向至少一次。換句話說(shuō)，在其進(jìn)入成像系統(tǒng)時(shí)在一個(gè)方向上傳播的光經(jīng)重導(dǎo)向或“折疊”至少一次，以在其入射于傳感器上之前在不同方向上傳播。

折疊式光學(xué)陣列相機(jī)2000包含第一相機(jī)2110和第二相機(jī)2120。第一相機(jī)2110和第二相機(jī)2120中的每一者包含圖像傳感器、透鏡系統(tǒng)和數(shù)個(gè)對(duì)應(yīng)光折疊表面。舉例來(lái)說(shuō)，第一相機(jī)2110包含傳感器2111、主要光折疊表面2113、次要光折疊表面2115和透鏡組合件2117。第一相機(jī)2110經(jīng)布置以產(chǎn)生視野(fov)2119，如所展示。類似地，第二相機(jī)2120包含圖像傳感器2121、主要光折疊表面2123、次要光折疊表面2125和透鏡組合件2127。第二相機(jī)2120經(jīng)布置以產(chǎn)生fov2129，如所展示。折疊式光學(xué)陣列相機(jī)2000具有包含分別屬于第一相機(jī)2110的fov2119和第二相機(jī)2120的fov2129的總fov。在一些實(shí)施方案中，折疊式光學(xué)陣列相機(jī)2000的fov可包含第一相機(jī)2110的fov2119與第二相機(jī)2120的fov2129之間的重疊2107。

傳感器2111、2121可在某些實(shí)施方案中各自包括電荷耦合裝置(ccd)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器(例如，互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos))、或接收光且響應(yīng)于所接收?qǐng)D像而產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的任何其它圖像傳感裝置。傳感器2111、2121可經(jīng)配置以產(chǎn)生單個(gè)圖像的圖像數(shù)據(jù)，和/或可經(jīng)配置以產(chǎn)生多個(gè)圖像的圖像數(shù)據(jù)(例如，捕獲視頻數(shù)據(jù)或一系列單個(gè)圖像)。傳感器2111、2121可以是個(gè)別傳感器，或各自可表示大量傳感器，例如，傳感器的3×1陣列。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可在所揭示實(shí)施方案中使用任何合適的傳感器或傳感器的陣列。

在一些實(shí)施方案中，折疊式光學(xué)陣列相機(jī)2000的組件安置于穩(wěn)定平臺(tái)430上。舉例來(lái)說(shuō)，中心反射棱鏡2103可安置于穩(wěn)定平臺(tái)430上。中心反射棱鏡2103可包含主要第一相機(jī)2110和第二相機(jī)2120中的每一者的光折疊表面2113、2123。在一些實(shí)施方案中，中心反射棱鏡2103經(jīng)配置以重導(dǎo)向表示從大體上垂直的方向到大體上水平的方向上進(jìn)入折疊式光學(xué)陣列相機(jī)2000的目標(biāo)圖像的光，水平方向大體上與穩(wěn)定平臺(tái)430平行。

鏡頭組合件2117、2127還安置于穩(wěn)定平臺(tái)430上且經(jīng)定位以使得反射中心反射棱鏡2103的主要光折疊表面2113、2123的光穿過(guò)鏡頭組合件?？稍谥行姆瓷淅忡R2103與傳感器2111、2121之間設(shè)置一或多個(gè)鏡頭組合件2117、2127。鏡頭組合件2117、2127可用以聚焦被引向每一傳感器2111、2121的目標(biāo)圖像的部分。

在一些實(shí)施方案中，每一透鏡組合件包括一或多個(gè)透鏡，和用于使透鏡在多個(gè)不同透鏡位置當(dāng)中移動(dòng)穿過(guò)外殼的致動(dòng)器。致動(dòng)器可以(例如)是音圈電動(dòng)機(jī)(vcm)、微機(jī)電系統(tǒng)(mems)或形狀記憶合金(sma)。透鏡組合件可進(jìn)一步包括用于控制致動(dòng)器的透鏡驅(qū)動(dòng)器。在一些實(shí)施方案中，可通過(guò)改變透鏡組合件2117、2127與每一相機(jī)的對(duì)應(yīng)傳感器2111、2121之間的焦距來(lái)傳統(tǒng)自動(dòng)聚焦技術(shù)。在一些實(shí)施方案中，這可通過(guò)移動(dòng)鏡筒來(lái)完成。

次要光折疊表面2115、2125安裝到穩(wěn)定平臺(tái)430且經(jīng)定位以便將來(lái)自鏡頭組合件2117、2127的光重導(dǎo)向到也安裝于穩(wěn)定平臺(tái)430上的傳感器2111、2121上。次要光折疊表面2115、2125可允許傳感器2111、2121安裝于穩(wěn)定平臺(tái)430上且經(jīng)定向以便大體上平行于穩(wěn)定平臺(tái)430的表面。在其它實(shí)施方案中，可省略次要光折疊表面2114、2125，且傳感器2111、2121可經(jīng)定向以便直接接收離開(kāi)鏡頭組合件2117、2127的光。

在一些實(shí)施方案中，折疊式光學(xué)陣列相機(jī)2000可包含額外特征。舉例來(lái)說(shuō)，在一些實(shí)施方案中，每一傳感器2111、2121的fov2119、2129可由與那個(gè)傳感器相關(guān)聯(lián)的中心反射棱鏡2103的主要光折疊表面2113、2125轉(zhuǎn)向到對(duì)象空間中?？墒褂脵C(jī)械法以傾斜鏡和/或在折疊式光學(xué)陣列相機(jī)2000中移動(dòng)棱鏡，以使得可將第一相機(jī)2110和第二相機(jī)2120中的每一者的fov轉(zhuǎn)向到對(duì)象視野上的不同位置。這可(例如)用以實(shí)施高動(dòng)態(tài)范圍相機(jī)，以增大相機(jī)系統(tǒng)的分辨率，或?qū)嵤┤庀鄼C(jī)系統(tǒng)。在一些實(shí)施方案中，主要表面2113、2123和次要表面2115、2125可包含反射性和/或折射性元件。舉例來(lái)說(shuō)，在一些實(shí)施方案中，主要光折疊表面可以是反射性的，而次要光折疊表面可以是折射性的，且反之亦然。

在包含2013年3月15日申請(qǐng)且名稱為“使用折疊式光學(xué)件的多相機(jī)系統(tǒng)(multi-camerasystemusingfoldedoptics)”的第2014/0111650號(hào)美國(guó)申請(qǐng)公開(kāi)案中揭示折疊式光學(xué)配置的陣列相機(jī)的一些實(shí)施方案，所述申請(qǐng)公開(kāi)案的揭示內(nèi)容借此以引用的方式并入。

如圖4中進(jìn)一步所見(jiàn)，圖像穩(wěn)定系統(tǒng)400還包含支軸，其被構(gòu)造成安置于穩(wěn)定平臺(tái)430與相機(jī)外殼420之間的滾珠軸承440。滾珠軸承440允許穩(wěn)定平臺(tái)430(和附接到其的折疊式光學(xué)陣列相機(jī)2000)相對(duì)于相機(jī)外殼420傾斜和/或旋轉(zhuǎn)。此允許圖像穩(wěn)定系統(tǒng)400實(shí)施本文中所描述的圖像穩(wěn)定技術(shù)以補(bǔ)償在圖像捕獲期間所經(jīng)歷的抖動(dòng)。尤其，穩(wěn)定平臺(tái)430在滾珠軸承440的中心點(diǎn)441周圍傾斜或旋轉(zhuǎn)。此外，穩(wěn)定平臺(tái)430和相機(jī)外殼420中的一者或兩者可分別包含在大小和形狀方面經(jīng)配置以收納滾珠軸承440的一部分的凹入式部分431、421。凹入式部分431、421可固定滾珠軸承就位。圖像穩(wěn)定系統(tǒng)400還可包含致動(dòng)器和陀螺儀(圖4中未展示)。

如圖4中所說(shuō)明，折疊式光學(xué)陣列相機(jī)2000和圖像穩(wěn)定系統(tǒng)400具有總高度h。在一些實(shí)施方案中，總高度h可大約是6.0mm或更小。在其它實(shí)施方案中，總高度h可大約是4.0mm或更小。雖然未在圖4中說(shuō)明，但是折疊式光學(xué)陣列相機(jī)2000和圖像穩(wěn)定系統(tǒng)400全部可設(shè)置于具有約6.0mm或更小或約4.0mm或更小的對(duì)應(yīng)內(nèi)部高度的裝置外殼中。

圖5是說(shuō)明包含相機(jī)系統(tǒng)110和圖像穩(wěn)定組件(例如上文參考圖1所描述的組件和圖像穩(wěn)定系統(tǒng)100)的裝置500的一個(gè)實(shí)施方案的框圖。裝置500包含安置于外殼501內(nèi)的裝置處理器503、顯示器505、存儲(chǔ)裝置507和成像模塊510。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，圖5中所表示的實(shí)施方案僅僅作為實(shí)例提供，且其它組件、和其布置是可能的，且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，裝置500可包含圖5中未展示的額外組件或模塊。舉例來(lái)說(shuō)，裝置500可包含一或多個(gè)一或多個(gè)按鈕或開(kāi)關(guān)，或內(nèi)部組件或模塊，例如電池。

一般來(lái)說(shuō)，裝置500可以是蜂窩電話、數(shù)碼相機(jī)、平板電腦、個(gè)人數(shù)字助理、手提電腦等。一般來(lái)說(shuō)，相機(jī)系統(tǒng)110可以是任何類型的成像系統(tǒng)，尤其是任何類型的薄成像系統(tǒng)。如本文中所描述的圖像穩(wěn)定方法可有利地部署于減小的厚度和穩(wěn)定成像系統(tǒng)合乎需要的任何裝置500中。

多個(gè)應(yīng)用可在裝置500上對(duì)用戶可用。這些應(yīng)用可包含傳統(tǒng)攝影和/或食品應(yīng)用、高動(dòng)態(tài)范圍成像、全景照片和視頻應(yīng)用和/或立體成像應(yīng)用，例如經(jīng)配置以捕獲3d圖像或3d視頻的成像應(yīng)用。

裝置500包含經(jīng)配置以捕獲、處理并儲(chǔ)存圖像的成像模塊510。此外，成像模塊510可經(jīng)配置以實(shí)施如下文將更完全地描述的圖像穩(wěn)定技術(shù)。在一些實(shí)施方案中，成像模塊510獨(dú)立于裝置500制造，且經(jīng)配置有標(biāo)準(zhǔn)i/o接口以便易于可在多個(gè)不同裝置內(nèi)使用。在其它實(shí)施方案中，成像模塊510可制造為裝置500的整體部分。舉例來(lái)說(shuō)，成像模塊510可形成裝置500的主板的一部分。

在一些實(shí)施方案中，成像模塊510可包含一或多個(gè)子模塊。舉例來(lái)說(shuō)，在圖5的實(shí)施方案中，成像模塊510包含穩(wěn)定模塊520和圖像處理模塊550。穩(wěn)定模塊520包含用于穩(wěn)定相機(jī)系統(tǒng)110的機(jī)械組件，且圖像處理模塊550包含用于控制機(jī)械穩(wěn)定組件且用于處理所捕獲圖像的電子組件?，F(xiàn)將更詳細(xì)地描述這些模塊中的每一者，從穩(wěn)定模塊520開(kāi)始。然而，應(yīng)再次注意，雖然這些模塊在圖5中被描繪為單獨(dú)的，但是在一些實(shí)施方案中，這些單獨(dú)模塊可制造為單個(gè)模塊或?yàn)檠b置500的整體部分。

如圖5的實(shí)施方案中所展示，穩(wěn)定模塊520包含上文參考圖1所描述的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)100的組件。這些組件包含相機(jī)系統(tǒng)110、穩(wěn)定平臺(tái)130、支軸140、一或多個(gè)致動(dòng)器150和一或多個(gè)陀螺儀160。一般來(lái)說(shuō)，借由裝置500捕獲圖像的用戶將裝置500拿在他或她的手中，并將相機(jī)系統(tǒng)110瞄向所要圖像場(chǎng)景。然而，用手拿著裝置500的用戶可能不能夠完全穩(wěn)定裝置500。因此，由相機(jī)系統(tǒng)110捕獲的圖像和視頻可能由于用戶的不穩(wěn)定和所得抖動(dòng)而展現(xiàn)不佳的質(zhì)量。應(yīng)再次注意，抖動(dòng)可由除用戶的手的不穩(wěn)定以外的因素引起。舉例來(lái)說(shuō)，安裝到移動(dòng)的結(jié)構(gòu)(例如，汽車或自行車)的相機(jī)可能由于所述結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)而展現(xiàn)抖動(dòng)。本文中所揭示的系統(tǒng)和方法減輕抖動(dòng)對(duì)于所捕獲圖像的影響，不論抖動(dòng)的來(lái)源。

包含相機(jī)系統(tǒng)110、陀螺儀160和致動(dòng)器150的穩(wěn)定模塊520可電連接到圖像處理模塊550。圖像處理模塊550可包含經(jīng)配置以對(duì)所接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)執(zhí)行各種處理操作以便輸出高質(zhì)量圖像的圖像處理器553。圖像處理器553還可經(jīng)配置以從一或多個(gè)陀螺儀160接收定向數(shù)據(jù)并計(jì)算用于一或多個(gè)致動(dòng)器150的運(yùn)動(dòng)指令以在檢測(cè)到抖動(dòng)時(shí)穩(wěn)定相機(jī)系統(tǒng)110。

圖像處理器553可以是通用處理單元或?qū)ｉT設(shè)計(jì)用于成像應(yīng)用的處理器。圖像處理操作的實(shí)例包含裁剪、縮放(例如，縮放到不同分辨率)、圖像拼接、圖像格式轉(zhuǎn)換、顏色插值、顏色處理、圖像過(guò)濾(例如，空間圖像過(guò)濾)、透鏡偽影或缺陷校正、圖像穩(wěn)定等。在一些實(shí)施方案中，圖像處理器553可包括多個(gè)處理器。某些實(shí)施方案可具有專用于每一圖像傳感器的處理器。圖像處理器553可以是一或多個(gè)專用圖像信號(hào)處理器(isp)或處理器的軟件實(shí)施方案。在一些實(shí)施方案中，不存在專用圖像處理器553，且在裝置處理器503上執(zhí)行本文中所描述的操作。

如所展示，圖像處理器553連接到存儲(chǔ)器560和工作存儲(chǔ)器555。在圖5的所說(shuō)明實(shí)施方案中，存儲(chǔ)器560存儲(chǔ)捕獲控制模塊561、圖像拼接模塊562、操作系統(tǒng)模塊563和穩(wěn)定控制模塊564。這些模塊包含對(duì)圖像處理器553或裝置處理器503進(jìn)行配置以執(zhí)行各種圖像處理和裝置管理任務(wù)的指令。工作存儲(chǔ)器555可由圖像處理器553使用以存儲(chǔ)含于存儲(chǔ)器560的模塊中的處理器指令的工作集合。替代地，工作存儲(chǔ)器555也可以由圖像處理器553使用以存儲(chǔ)在裝置500的操作期間產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

在一些實(shí)施方案中，捕獲控制模塊561可包含指令，所述指令對(duì)圖像處理器553進(jìn)行配置以調(diào)用穩(wěn)定控制模塊564以分析圖像數(shù)據(jù)和/或陀螺儀數(shù)據(jù)、確定圖像穩(wěn)定參數(shù)、并產(chǎn)生致動(dòng)器指令以根據(jù)圖像穩(wěn)定參數(shù)來(lái)定位(或再定位)穩(wěn)定平臺(tái)130和相機(jī)系統(tǒng)110。舉例來(lái)說(shuō)，定位于穩(wěn)定平臺(tái)130上的陀螺儀160可將定向或定位數(shù)據(jù)提供到穩(wěn)定控制模塊564，且穩(wěn)定控制模塊564可分析定向數(shù)據(jù)以確定抖動(dòng)是否存在，且如果抖動(dòng)存在，那么確定抖動(dòng)的頻率和/或幅度分量。穩(wěn)定控制模塊564可接著將指令提供到耦合到穩(wěn)定平臺(tái)130的一或多個(gè)致動(dòng)器150以補(bǔ)償所確定抖動(dòng)分量。在一些實(shí)施方案中，致動(dòng)器指令可(例如)基于具有用以最小化由于手抖動(dòng)發(fā)生的某些已知頻率的系數(shù)的查找表而補(bǔ)償抖動(dòng)的頻率和幅度。

在一些實(shí)施方案中，穩(wěn)定控制模塊564比較來(lái)自安裝于穩(wěn)定平臺(tái)上的陀螺儀160的定向數(shù)據(jù)與來(lái)自直接安裝于外殼501上的陀螺儀的定向數(shù)據(jù)，以確定抖動(dòng)是否存在且計(jì)算并將指令提供到一或多個(gè)致動(dòng)器150。在一些實(shí)施方案中，穩(wěn)定控制模塊564比較來(lái)自所連續(xù)地捕獲的圖像的數(shù)據(jù)，以確定相機(jī)系統(tǒng)110是否正經(jīng)歷抖動(dòng)且產(chǎn)生致動(dòng)器指令以補(bǔ)償抖動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，穩(wěn)定控制模塊564可執(zhí)行分析陀螺儀運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、向致動(dòng)器150提供指令、在致動(dòng)器移動(dòng)板時(shí)分析陀螺儀運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和修改致動(dòng)器指令以便在圖像捕獲期間最小化陀螺儀的運(yùn)動(dòng)的反饋環(huán)路。此反饋環(huán)路可補(bǔ)償致動(dòng)器150中的滯后。

捕獲控制模塊561可進(jìn)一步包含控制裝置500的總體圖像捕獲功能的指令。舉例來(lái)說(shuō)，捕獲控制模塊561可包含指令，其調(diào)用子程序以對(duì)圖像處理器553進(jìn)行配置以使用相機(jī)系統(tǒng)110捕獲目標(biāo)圖像場(chǎng)景的原始圖像數(shù)據(jù)。如果相機(jī)系統(tǒng)110是陣列相機(jī)系統(tǒng)，那么捕獲控制模塊561可接著調(diào)用圖像拼接模塊562以對(duì)由陣列相機(jī)的個(gè)別相機(jī)中的每一者捕獲的局部圖像執(zhí)行拼接技術(shù)，并將經(jīng)拼接并裁剪的目標(biāo)圖像輸出到圖像處理器553。捕獲控制模塊561還可調(diào)用圖像拼接模塊562以對(duì)原始圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行拼接操作以便將待捕獲的場(chǎng)景的預(yù)覽圖像輸出到顯示器505，并按一定時(shí)間間隔或在原始圖像數(shù)據(jù)中的場(chǎng)景改變時(shí)更新預(yù)覽圖像。

圖像拼接模塊562可包括配置圖像處理器553以對(duì)所捕獲圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行拼接和裁剪技術(shù)的指令。例如，陣列相機(jī)的傳感器中的每一者可根據(jù)每一傳感器的視野而捕獲包括目標(biāo)圖像的一部分的局部圖像。視野可共享重疊區(qū)域，如上文所描述。為了輸出單個(gè)目標(biāo)圖像，圖像拼接模塊562可對(duì)圖像處理器553進(jìn)行配置以組合多個(gè)局部圖像來(lái)產(chǎn)生高分辨率目標(biāo)圖像。目標(biāo)圖像產(chǎn)生可通過(guò)已知圖像拼接技術(shù)而進(jìn)行?？稍诿Q為“全景成像技術(shù)(panoramicimagingtechniques)”的第8,331,725號(hào)美國(guó)專利案中發(fā)現(xiàn)圖像拼接的實(shí)例，所述美國(guó)專利案已在先前以引用的方式并入。

舉例來(lái)說(shuō)，圖像拼接模塊562可包含用以針對(duì)匹配特征來(lái)比較沿著局部圖像的邊緣的重疊區(qū)域以便確定所述局部圖像相對(duì)于彼此的旋轉(zhuǎn)和對(duì)準(zhǔn)的指令。由于每一傳感器的視野的局部圖像和/或形狀的旋轉(zhuǎn)，組合的圖像可形成不規(guī)則形狀。因此，在對(duì)準(zhǔn)且組合局部圖像之后，圖像拼接模塊562可調(diào)用子例程，所述子例程對(duì)圖像處理器553進(jìn)行配置以將經(jīng)組合圖像裁剪成所需形狀和高寬比，例如4:3矩形或1:1正方形?？蓪⒔?jīng)裁剪圖像發(fā)送到裝置處理器503，以用于在顯示器505上顯示或用于保存在存儲(chǔ)裝置507中。

操作系統(tǒng)模塊563對(duì)圖像處理器553進(jìn)行配置以管理裝置500的工作存儲(chǔ)器555和處理資源。舉例來(lái)說(shuō)，操作系統(tǒng)模塊563可包含用以管理例如相機(jī)系統(tǒng)110等硬件資源的裝置驅(qū)動(dòng)器。因此，在一些實(shí)施方案中，含于上文所討論的圖像處理模塊中指令可不直接與這些硬件資源交互，而是替代地通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)子例程或位于操作系統(tǒng)組件563中的api進(jìn)行交互。操作系統(tǒng)模塊563內(nèi)的指令隨后可直接與這些硬件組件交互。操作系統(tǒng)模塊563可進(jìn)一步對(duì)圖像處理器553進(jìn)行配置以與裝置處理器503共享信息。

在一些實(shí)施方案中，裝置500可并入有上文所描述的特征中的一些或全部以產(chǎn)生經(jīng)穩(wěn)定圖像。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可在不背離本發(fā)明的范圍的情況下修改并變化在上方參考圖5中所展示的實(shí)例實(shí)施方案所揭示的原理。

圖6是說(shuō)明用于借由圖像穩(wěn)定系統(tǒng)100穩(wěn)定相機(jī)系統(tǒng)110的方法600的實(shí)施方案的流程圖。在圖1中展示未在圖6中展示的此章節(jié)中的所描述的參考數(shù)字，雖然所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解方法600可與本文中所描述的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)中的任一者一起使用。

方法600開(kāi)始于框605處，其中在處理器處從一或多個(gè)陀螺儀160接收運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方案中，一或多個(gè)陀螺儀160定位于穩(wěn)定平臺(tái)130上且穩(wěn)定平臺(tái)130還支撐相機(jī)系統(tǒng)110。因此，一或多個(gè)陀螺儀160產(chǎn)生關(guān)于相機(jī)系統(tǒng)110的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

在框610處，處理器分析運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)以確定相機(jī)系統(tǒng)110是否正經(jīng)歷抖動(dòng)。如果檢測(cè)到抖動(dòng)，那么在框615處，處理器響應(yīng)于經(jīng)分析運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)而產(chǎn)生致動(dòng)器指令。致動(dòng)器指令經(jīng)配置以抵消所檢測(cè)抖動(dòng)，從而有效地(大體上)穩(wěn)定相機(jī)系統(tǒng)110。

在框620處，將致動(dòng)器指令從處理器提供到一或多個(gè)致動(dòng)器150。在框625處，一或多個(gè)激活器響應(yīng)于所提供致動(dòng)器指令而移動(dòng)穩(wěn)定平臺(tái)130(并因此移動(dòng)附接到穩(wěn)定平臺(tái)130的相機(jī)系統(tǒng)110)。

提供框630以說(shuō)明方法600步驟可作為反饋環(huán)路的部分執(zhí)行。舉例來(lái)說(shuō)，可不斷地重復(fù)方法600步驟，且可不斷地調(diào)整相機(jī)系統(tǒng)110的定位以實(shí)時(shí)糾正檢測(cè)到的抖動(dòng)。

實(shí)施系統(tǒng)和術(shù)語(yǔ)

本文中所揭示的實(shí)施方案提供用于穩(wěn)定相機(jī)系統(tǒng)(包含經(jīng)配置以無(wú)視差和傾斜偽影的陣列相機(jī)系統(tǒng))的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以硬件、軟件、固件或其任何組合實(shí)施這些實(shí)施方案。

在一些實(shí)施方案中，可在無(wú)線通信裝置中利用上文所論述的電路、過(guò)程和系統(tǒng)。無(wú)線通信裝置可以是用來(lái)與其它電子裝置無(wú)線通信的一種電子裝置。無(wú)線通信裝置的實(shí)例包含蜂窩電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理(pda)、電子讀取器、游戲系統(tǒng)、音樂(lè)播放器、上網(wǎng)本、無(wú)線調(diào)制解調(diào)器、手提電腦、平板裝置等。

無(wú)線通信裝置可包含：一或多個(gè)圖像傳感器；兩個(gè)或兩個(gè)以上圖像信號(hào)處理器；一個(gè)存儲(chǔ)器，其包含用于實(shí)施上文所論述的過(guò)程的指令或模塊。裝置還可具有數(shù)據(jù)、從存儲(chǔ)器加載指令和/或數(shù)據(jù)的處理器、一或多個(gè)通信接口、一或多個(gè)輸入裝置、一或多個(gè)輸出裝置(例如，顯示裝置)和電源/接口。無(wú)線通信裝置可另外包含發(fā)射器和接收器。發(fā)射器和接收器可共同被稱作收發(fā)器。收發(fā)器可耦合到一或多個(gè)天線以用于發(fā)射和/或接收無(wú)線信號(hào)。

無(wú)線通信裝置可以無(wú)線方式連接到另一電子裝置(例如，基站)。無(wú)線通信裝置可替代地被稱作移動(dòng)裝置、移動(dòng)臺(tái)、訂戶臺(tái)、用戶設(shè)備(ue)、遠(yuǎn)程站、接入終端、移動(dòng)終端、終端、用戶終端、訂戶單元等。通信裝置的實(shí)例包含手提或桌上型計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、智能電話、無(wú)線調(diào)制解調(diào)器、電子書閱讀器、平板裝置、游戲系統(tǒng)等。無(wú)線通信裝置可根據(jù)例如第三代合作伙伴計(jì)劃(3gpp)等一或多個(gè)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)而操作。因此，一般術(shù)語(yǔ)“無(wú)線通信裝置”可包含根據(jù)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)以變化的命名法來(lái)描述的無(wú)線通信裝置(例如，接入終端、用戶設(shè)備(ue)、遠(yuǎn)程終端等)。

可將本文中所描述的功能作為一或多個(gè)指令而存儲(chǔ)在處理器可讀或計(jì)算機(jī)可讀媒體上。術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)可讀媒體”是指可由計(jì)算機(jī)或處理器存取的任何可用媒體。借助于實(shí)例而非限制，此類媒體可包括ram、rom、eeprom、快閃存儲(chǔ)器、cd-rom或其它光盤存儲(chǔ)裝置、磁盤存儲(chǔ)裝置或其它磁性存儲(chǔ)裝置或可用來(lái)存儲(chǔ)呈指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式的所要程序代碼并且可由計(jì)算機(jī)存取的任何其它媒體。如本文中所使用的磁盤和光盤包含壓縮光盤(cd)、激光光盤、光學(xué)光盤、數(shù)字多功能光盤(dvd)、軟磁盤和光盤，其中磁盤通常以磁性方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)，而光盤使用激光以光學(xué)方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)。應(yīng)注意，計(jì)算機(jī)可讀媒體可以是有形且非暫時(shí)性的。術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品”是指計(jì)算裝置或處理器，其與可由計(jì)算裝置或處理器執(zhí)行、處理或計(jì)算的代碼或指令(例如，“程序”)結(jié)合。如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)“代碼”可指可由計(jì)算裝置或處理器執(zhí)行的軟件、指令、代碼或數(shù)據(jù)。

本文中所揭示的方法包括用于達(dá)成所描述的方法的一或多個(gè)步驟或動(dòng)作。在不偏離權(quán)利要求書的范圍的情況下，方法步驟和/或動(dòng)作可彼此互換。換句話說(shuō)，除非正描述的方法的適當(dāng)操作需要步驟或動(dòng)作的特定次序，否則，在不脫離權(quán)利要求書的范圍的情況下，可修改特定步驟和/或動(dòng)作的次序和/或使用。

應(yīng)注意，如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)“耦合”、“正耦合”、“經(jīng)耦合”或詞語(yǔ)耦合的其它變化可指示間接連接或者直接連接。舉例來(lái)說(shuō)，如果第一組件“耦合”到第二組件，那么第一組件可間接連接到第二組件或者直接連接到第二組件。如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“多個(gè)”指示兩個(gè)或兩個(gè)以上。舉例來(lái)說(shuō)，多個(gè)組件指示兩個(gè)或兩個(gè)以上組件。

術(shù)語(yǔ)“確定”涵蓋廣泛多種動(dòng)作，且因此“確定”可包含計(jì)算、運(yùn)算、處理、導(dǎo)出、調(diào)查、查找(例如，在表、數(shù)據(jù)庫(kù)或另一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中查找)、查明等。并且，“確定”可包含接收(例如，接收信息)、存取(例如，在存儲(chǔ)器中存取數(shù)據(jù))等等。并且，“確定”可包含解析、選擇、挑選、建立等等。

除非以其它方式明確地指定，否則短語(yǔ)“基于”不意味“僅基于”。換句話說(shuō)，短語(yǔ)“基于”描述“僅基于”和“至少基于”兩者。

在以下描述中，給出特定細(xì)節(jié)以提供對(duì)實(shí)例的透徹理解。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐所述實(shí)例。舉例來(lái)說(shuō)，可在框圖中展示電組件/裝置，以免用不必要的細(xì)節(jié)混淆所述實(shí)例。在其它實(shí)例中，可詳細(xì)展示此些組件、其它結(jié)構(gòu)和技術(shù)以進(jìn)一步解釋實(shí)例。

本文中包含數(shù)個(gè)標(biāo)題，是為了參考和輔助定位各個(gè)部分。這些標(biāo)題不既定限制關(guān)于其描述的概念的范圍。此些概念可在整個(gè)說(shuō)明書中都適用。

還應(yīng)注意，可將實(shí)例描述成過(guò)程，所述過(guò)程被描繪成流程圖、流圖、有限狀態(tài)圖、結(jié)構(gòu)圖或框圖。雖然流程圖可將操作描述成循序過(guò)程，但是可并行或同時(shí)執(zhí)行許多操作，且過(guò)程可重復(fù)。另外，可重新布置操作的順序。過(guò)程在其操作完成時(shí)終止。過(guò)程可對(duì)應(yīng)于方法、功能、程序、子例程、子程序等。當(dāng)過(guò)程對(duì)應(yīng)于軟件功能時(shí)，過(guò)程的終止對(duì)應(yīng)于功能返回到調(diào)用功能或主功能。

提供對(duì)所揭示實(shí)施方案的前述描述以使得所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制作或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施方案的各種修改對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于顯而易見(jiàn)，且本文中所定義的一般原理可應(yīng)用于其它實(shí)施方案而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。因此，本發(fā)明不既定限于本文中所展示的實(shí)施方案，而是應(yīng)被賦予與本文中所揭示的原理和新穎特征相一致的最廣范圍。