控制設備、光學裝置、攝像裝置及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種控制設備、光學裝置、攝像裝置及控制方法。該控制設備被構(gòu)造為通過控制校正透鏡，使得被攝體被移動至攝影圖像的目標位置，來追蹤被攝體。該控制設備進行反饋控制，使得在攝影圖像中被攝體的位置與被攝體的目標位置之間的差變小。該控制設備檢測攝影條件，并通過基于檢測到的攝影條件改變反饋控制中的控制增益，來改變被攝體的追蹤程度。
【專利說明】
控制設備、光學裝置、攝像裝置及控制方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種控制設備、光學裝置、攝像裝置及控制方法。
【背景技術】
[0002]在諸如數(shù)字照相機的攝像裝置中，諸如曝光決定或聚焦操作的重要攝像工作是全自動的。在安裝有防止由于照相機抖動等而引起的圖像模糊的防振控制設備的攝像裝置中，引起攝影者的攝影錯誤的因素基本都被解決。
[0003]然而，在被攝體正在移動的狀態(tài)下的攝影、或者在焦距變大的長焦狀態(tài)下的攝影，引起了以下問題。在被攝體正在移動并且脫離攝影圖像的情況下，為了通過進行操作來以高精度追蹤連續(xù)移動的被攝體，攝影者需要執(zhí)行特殊技術。當利用包括具有更大焦距的長焦鏡頭的照相機進行攝影時，由于照相機抖動而引起的對圖像模糊的影響增大。因此，難以將主被攝體保持在攝影圖像的中心。即使當攝影者為使被攝體回到攝影圖像內(nèi)部而對攝像裝置進行操作時，攝像裝置也對由于攝影者的有意操作而導致的照相機抖動量進行模糊校正。因此，由于防振控制的影響而難以將被攝體微調(diào)到攝影圖像內(nèi)部或攝影圖像的中心。
[0004]日本特開2010-93362號公報公開了如下攝像裝置，該攝像裝置通過在與光軸交叉的方向上移動部分光學系統(tǒng)，來自動追蹤被攝體。日本特開平H7-226873號公報公開了如下攝像裝置，該攝像裝置從攝影信號中提取目標被攝體以輸出被攝體的重心位置，并使用旋轉(zhuǎn)照相機平臺等來追蹤被攝體，使得在攝影圖像的中心附近輸出被攝體的重心位置。
[0005]在日本特開平H7-226873號公報公開的攝像裝置中，在以使得被攝體的中心位置保持在攝影圖像的特定位置的方式進行被攝體追蹤的情況下，被攝體檢測的延遲或精度可能會對追蹤控制產(chǎn)生影響。除了在被攝體檢測的延遲中浪費的時間之外，攝像裝置還必須進行反饋控制，以將被攝體保持在攝影圖像的特定位置附近。當增大反饋增益以提高被攝體追蹤性能時，根據(jù)攝影條件，攝像裝置可能會振蕩。當減小反饋增益使得不進行振蕩時，被攝體追蹤性能降低，并且容易漏掉攝影圖像中的被攝體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種根據(jù)攝影條件實現(xiàn)良好的被攝體追蹤的裝置。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種控制設備，其使用移動攝影圖像中的被攝體的可移動單元，來追蹤所述被攝體，所述控制設備包括:控制單元，其被構(gòu)造為控制所述可移動單元，使得所述被攝體被移動至所述攝影圖像的目標位置；以及檢測單元，其被構(gòu)造為檢測所述攝影圖像的攝影條件。所述控制單元基于所檢測到的攝影條件，來改變所述被攝體的追蹤程度。
[0008]通過以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的其他特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0009]圖1是示意性地例示根據(jù)實施例的攝像裝置的圖。
[0010]圖2是例示攝像裝置的構(gòu)造的圖。
[0011]圖3A和圖3B是用于描述檢測出的被攝體的追蹤控制的圖。
[0012]圖4是例示根據(jù)第一實施例的追蹤量計算單元的功能框圖。
[0013]圖5A和圖5B是與停機時間的傳遞特性相對應的波德圖(Bode diagram)。
[0014]圖6是用于描述被攝體追蹤控制的示例的流程圖。
[0015]圖7是例示根據(jù)第二實施例的追蹤量計算單元的功能框圖。
【具體實施方式】
[0016](第一實施例)
[0017]圖1是示意性地例示根據(jù)實施例的攝像裝置的圖。圖2是例示攝像裝置的構(gòu)造的圖。
[0018]釋放按鈕104配設在照相機101的本體上。將通過操作釋放按鈕104而生成的開關的打開或關閉信號發(fā)送至CPU 105oCPU 105用作根據(jù)本實施例的控制設備。本發(fā)明適用于具有CPU 105的功能的任何光學設備。校正透鏡114和圖像傳感器106位于攝像光學系統(tǒng)的光軸102上。角速度計103是檢測由箭頭103p(俯仰)和箭頭103y(偏航)指示的旋轉(zhuǎn)中的角抖動的角速度單元。將角速度計103的輸出輸入到CPU 105。抖動校正角度計算單元108基于角速度計103的輸出來計算抖動校正角度。具體地說，抖動校正角度計算單元108從角速度計103的輸出中去除作為檢測噪聲而被加到角速度計103中的DC分量，隨后進行積分處理，并輸出角信號。在DC分量的去除中，例如，使用高通濾波器(HPF或高通透過濾波器(high passtransmiss1n filter))。將抖動校正角度計算單元108的輸出輸入至靈敏度調(diào)整單元109。
[0019]靈敏度調(diào)整單元109基于變焦和聚焦位置信息107、以及從變焦和聚焦位置信息107獲得的焦距或攝影倍率，來放大抖動校正角度計算單元108的輸出，并將放大后的輸出設置為抖動校正目標值。基于變焦和聚焦位置信息107獲得抖動校正目標值的原因在于:照相機像面(image surf ace)相對于校正透鏡114的抖動校正沖程(stroke)的抖動校正靈敏度，因諸如透鏡的聚焦或變焦的光學信息的變化而改變。靈敏度調(diào)整單元109將抖動校正目標值作為抖動校正量輸出到驅(qū)動控制單元113。
[0020]校正透鏡114用作偏移及移動攝影圖像中的被攝體的可移動單元。驅(qū)動控制單元113通過以將被攝體移動到攝影圖像的目標位置的方式對校正透鏡114進行驅(qū)動控制，來進行被攝體追蹤控制。驅(qū)動控制單元113通過在與光軸不同的方向上驅(qū)動校正透鏡114，來進行對由于裝置抖動而引起的圖像模糊的校正控制(光學防振)。在圖2所示的示例中，采用使用校正透鏡114進行的光學防振。然而，作為校正圖像模糊的方法，可應用如下方法:通過在與光軸垂直的平面內(nèi)移動圖像傳感器來校正圖像模糊?？蓱萌缦码娮臃勒?通過改變由圖像傳感器輸出的各攝影幀的開始位置來降低抖動的影響?？梢詫⒍鄠€圖像模糊校正方法組合。
[0021 ]接下來，將描述使用校正透鏡114來控制被攝體的追蹤的方法。圖2中例示的被攝體位置檢測單元110檢測被攝體在攝影圖像中的位置(被攝體位置)，并將被攝體位置信息輸出至追蹤量計算單元111。攝影狀態(tài)檢測單元115檢測攝影圖像的攝影狀態(tài)(攝影條件)，并將攝影狀態(tài)輸出至追蹤量計算單元111。追蹤量計算單元111基于被攝體位置信息和攝影條件，來計算作為供校正透鏡114用來追蹤被攝體的控制量的追蹤校正量。加法器112將靈敏度調(diào)整單元109輸出的抖動校正量與追蹤量計算單元111輸出的追蹤校正量相加，并將相加后的量輸出至驅(qū)動控制單元113。驅(qū)動控制單元113基于來自加法器112的輸出，計算校正透鏡114的驅(qū)動量，并基于該驅(qū)動量驅(qū)動校正透鏡114，以追蹤被攝體并校正圖像模糊。
[0022]接下來，將描述在被攝體位置檢測單元110中檢測被攝體位置的方法。圖像傳感器106通過將從被攝體反射的光轉(zhuǎn)換為電信號，獲得圖像信息。圖像信息被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的圖像信息被發(fā)送至被攝體位置檢測單元110。
[0023]從在攝影圖像中捕獲的被攝體當中自動識別主被攝體的方法如下。第一方法是檢測人物的方法。被攝體位置檢測單元110檢測面部或人體，作為攝影圖像中的被攝體。在面部檢測處理中，預先決定被確定為人物面部的圖案，由此能夠?qū)D像中包括的與該圖案匹配的部分檢測為人物面部。還基于與預先決定的圖案匹配的程度來檢測人體。被攝體位置檢測單元110計算指示檢測到的各被攝體是面部的可能性的可靠度。例如，根據(jù)圖像中的面部區(qū)域的大小或與面部圖案的匹配程度，來計算可靠度。
[0024]作為檢測主被攝體的另一方法，可以將通過如下處理獲得的各區(qū)域識別為被攝體，在該處理中，對從拍攝有攝影圖像中捕獲的被攝體的圖像中的色調(diào)、飽和度等的直方圖引入的分布劃分區(qū)間，并針對各區(qū)間對捕獲的圖像進行分類。例如，通過以山型分布范圍來對關于捕獲圖像生成的多個顏色分量的直方圖劃分區(qū)間、并對屬于相同區(qū)間的組合的區(qū)域中的捕獲圖像進行分類，來識別被攝體。通過計算各識別被攝體的評估值，能夠?qū)⒕哂凶罡咴u價值的被攝體確定為主被攝體。在決定主被攝體之后，通過例如使用主被攝體的區(qū)域的特征量(例如色調(diào)分布或大小)，檢測特征量在連續(xù)的后續(xù)捕獲圖像中類似的區(qū)域，能夠追蹤主被攝體的區(qū)域。檢測出的被攝體的位置信息被輸入至追蹤量計算單元111。追蹤量計算單元111計算追蹤校正量，使得被攝體的重心位置位于圖像中心附近。
[0025]圖3A和圖3B是用于描述檢測出的被攝體的追蹤控制的圖。
[0026]圖3A例示了在開始被攝體追蹤控制之前的攝影圖像301a。圖3B例示了在開始被攝體追蹤控制之后的攝影圖像301 b。在圖3A中的攝影圖像301 a中，被攝體302a位于遠離圖像中心304的位置。附圖標記303a表示被攝體302a的重心位置(被攝體重心位置)XPU 105進行追蹤控制，使得通過追蹤控制，被攝體重心位置303a距圖像中心304的距離逐漸變近，并且最終圖像中心304與被攝體重心位置基本匹配。如圖3B所示，追蹤成功的被攝體302b的被攝體重心位置303a與圖像中心304匹配。
[0027]圖4是例示根據(jù)第一實施例的追蹤量計算單元的功能框圖。
[0028I追蹤量計算單元111在圖像的垂直方向和水平方向的各軸上，計算各追蹤校正量。這里，僅描述單個軸。追蹤量計算單元111進行被攝體位置反饋控制(即反饋控制)，使得被攝體的位置與圖像中心(被攝體的目標位置)之間的差變小。然后，追蹤量計算單元111通過基于攝影條件改變被攝體位置反饋控制的反饋增益(406和408)，來改變追蹤程度。
[0029]減法器403基于由被攝體位置檢測單元110檢測到的被攝體位置信息，從被攝體位置401的坐標中減去圖像中央位置402的坐標。由此，計算圖像中心位置與圖像中的被攝體重心位置之間的距離(中心偏離量)。計算出的中心偏離量用作具有符號的數(shù)據(jù)，其中，圖像中心被設置為O。減法器403的輸出被輸入至死區(qū)設置單元404。當減法器403的輸出在O土預定范圍內(nèi)時，死區(qū)設置單元404輸出O。當減法器403的輸出在0±預定范圍外時，死區(qū)設置單元404按原樣輸出減法器403的輸出。
[0030]死區(qū)設置單元404的輸出被輸入至低通濾波器(LPF或低通透過濾波器MOSt3LPF405將去除了在被攝體中檢測到的高頻噪聲的被攝體位置信號輸出至比例增益Pg 406。比例增益Pg 406將基于被攝體位置信號的比例控制量輸出至加法器410。
[0031]死區(qū)設置單元404的輸出被輸入至積分器407，并隨后被輸入至積分增益Ig408。上下限設置單元409進行設置，使得積分反饋控制量既不等于或大于預定上限，又不等于或小于預定下限。作為上下限設置單元409的輸出的積分控制量被輸出至加法器410。加法器410將比例控制量與積分控制量相加。加法器410的輸出被輸入至上下限設置單元411，并且在上下限設置單元411進行設置使得反饋控制量既不等于或大于預定上限又不等于或小于預定下限之后，被輸入至校正透鏡量轉(zhuǎn)換單元412。校正透鏡量轉(zhuǎn)換單元412將輸入信號轉(zhuǎn)換為供校正透鏡114用來追蹤被攝體的信號。以此方式，計算最終的追蹤校正量。
[0032]通過上述處理，能夠以使得被攝體的重心位于圖像中心附近的方式自動進行被攝體追蹤控制。在第一實施例中，比例增益Pg 406和積分增益Ig 408是可變增益。增益值根據(jù)信號選擇單元415的輸出值而變化。
[0033]攝影狀態(tài)檢測單元115輸出的攝影條件被輸入至增益量計算單元413。增益量計算單元413根據(jù)攝影條件設置控制增益。追蹤開關(SW)416、增益量計算單元413和定數(shù)414被輸入至信號選擇單元415。當斷開追蹤開關416時，信號選擇單元415選擇定數(shù)414的輸出，并將增益逐漸設置為O。由此，將加法器411的輸出設置為0，并且停止被攝體追蹤操作。在追蹤開關416接通的情況下，信號選擇單元415輸出由增益量計算單元413計算的增益值。
[0034]接下來，將描述增益量計算單元413計算控制增益(增益值)的方法。
[0035]增益量計算單元413設置根據(jù)攝影條件的比例增益Pg和積分增益Ig。通過根據(jù)攝影條件改變控制增益，來改變被攝體的追蹤程度。下文中，將描述根據(jù)攝影條件改變控制增益的原因和效果。在被攝體檢測中，出現(xiàn)延遲時間。由于延遲時間而出現(xiàn)的停機時間L的傳遞特性如表達式(I)所示。
[0036]G(s)=e—LS 表達式(I)
[0037]圖5A和圖5B是與停機時間的傳遞特性相對應的波德圖。
[0038]圖5A例示了增益特性。圖5B例示了相位特性。根據(jù)停機時間L而出現(xiàn)相位偏移。
[0039]必須考慮停機時間來進行參照圖4描述的被攝體位置的反饋控制。當將控制增益(Pg 406和Ig 408)設置為相當大以提高追蹤性能時，可能表現(xiàn)出在等于或大于一定頻率的頻率下進行振蕩的特性，因此可能出現(xiàn)大的圖像模糊?？梢钥紤]停機時間來進行在任何攝影條件下均不進行振蕩的被攝體位置的反饋控制。然而，由于被攝體追蹤的追蹤性能降低，因此容易漏掉攝影圖像中的被攝體。
[0040]因此，根據(jù)第一實施例的控制設備通過改變設置的增益，使得在不會根據(jù)攝影條件而出現(xiàn)振蕩的情況下追蹤性能盡可能快，從而根據(jù)攝影條件進行最優(yōu)的被攝體追蹤控制。
[0041 ]例如，在像面上的被攝體速度增大的攝影條件下，追蹤量計算單元111改變增益。
[0042]在表達式(2)中，基于實際被攝體的移動量z和攝影倍率β，來表達在被攝體的移動中，被攝體像在攝像面上的移動量ζ。
[0043]ζ = βζ …表達式(2)
[0044]在表達式(3)中，基于攝影倍率β、焦距f、以及從攝像光學系統(tǒng)的變焦位置和聚焦位置獲得的照相機模糊量(角模糊θ和平移模糊Y)，來表達對照相機模糊有影響的攝像面模糊量δ。
[0045]5 = (l+0)ftan0+0Y …表達式(3)
[0046]根據(jù)表達式(2)和(3)可以理解，攝像面模糊量δ以及被攝體像在攝像面上的移動量ζ的大小，隨著攝影倍率的變化而變化。因此，存在如下趨勢:當攝影倍率大時，像面上的被攝體速度變得更快，而當攝影倍率小時，像面上的被攝體速度變得更慢。
[0047]根據(jù)表達式(3)，除了攝影倍率β之外，還通過焦距f以及照相機模糊量(角Θ和平移移動Y)來改變對照相機模糊有影響的攝像面模糊量S的大小?？梢赃M行圖像模糊校正控制。然而，實際上，可能出現(xiàn)由于照相機抖動而出現(xiàn)的、對照相機模糊有影響的攝像面模糊量。此時，出現(xiàn)剩余模糊的程度的圖像模糊。因此，當焦距大時，像面上的被攝體速度更快。而當焦距小時，像面上的被攝體速度更慢。
[0048]這里，當盡管事實是控制增益(比例增益Pg406和積分增益Ig 408)相同但攝影倍率大時，與攝影倍率小的情況相比，被攝體速度能夠很容易變得更快。當被攝體速度快并且追蹤性能被顯著提高時，很可能出現(xiàn)控制振蕩。因此，攝影倍率越大，CPU 105將控制增益設置得越小，并且CPU 105進行控制，使得被攝體的追蹤程度小。相反地，當攝影倍率小時，出現(xiàn)控制振蕩的可能性比在攝影倍率大時低。因此，可以提高追蹤性能。因此，當攝影倍率小時，將控制增益設置為大。
[0049]攝影倍率是通過鏡頭攝影的被攝體像的大小(攝像面上的像的大小)與被攝體的實際大小的比率。在變焦位置固定而焦距的變化小的條件下，當距被攝體的距離(被攝體距離)越近時，攝影倍率變得越大，而當被攝體距離越遠時，攝影倍率變得越小。因此，控制增益會根據(jù)被攝體距離而改變。具體地說，被攝體距離越小，CPU 105將控制增益設置得越小，并且CPU 105進行控制，使得被攝體的追蹤程度小。當被攝體距離大時，將控制增益設置為大。
[0050]當焦距大時，被攝體速度容易變得更快。當焦距小時，被攝體速度變得更慢。因此，當焦距大時，CPU 105將控制增益設置為小，并進行控制，使得被攝體的追蹤程度小。當焦距小時，CPU 105將控制增益設置為大。
[0051]在電子變焦時，圖像被擴大顯示。因此，與不進行電子變焦的情況相比，被攝體速度容易變得更快。因此，在電子變焦時，將控制增益設置為小。
[0052]如上所述，通過根據(jù)像面上的被攝體速度被改變的攝影條件，來改變被攝體反饋控制的控制增益，控制設備能夠在考慮到被攝體的追蹤性能和振蕩裕度(margin)的情況下追足示被攝體。
[0053]例如，追蹤量計算單元111根據(jù)被攝體檢測的延遲被改變的攝影條件，來改變控制增益。作為被攝體檢測的延遲，存在與幀相關聯(lián)的延遲以及用于從攝影圖像中檢測被攝體的計算延遲。針對各幀進行被攝體檢測，并將被攝體檢測反饋到被攝體追蹤。然而，延遲時間根據(jù)幀速率而改變。當幀速率為30pps(每秒30幀)時，一幀的延遲為1/30秒。當幀速率為60pps (每秒60幀)時，一幀的延遲為I /60秒。因此，被攝體檢測的延遲時間也被改變。
[0054]在停機時間短的情況下，相位延遲減小。因此，振蕩裕度增大并且可以設置提高控制增益。在停機時間長的情況下，相位延遲增大。因此，失去振蕩裕度并且不能提高控制增益。因此，通過根據(jù)被攝體檢測的延遲被改變(幀速率的改變)的條件，來改變被攝體反饋控制的控制增益，能夠在考慮到被攝體追蹤性能和振蕩裕度的情況下，根據(jù)攝影條件追蹤被攝體。
[0055]例如，追蹤量計算單元111根據(jù)被攝體的可靠度的大小，改變控制增益。這是因為被攝體檢測中的錯誤對被攝體追蹤控制具有影響。已公知面部識別技術。然而，依據(jù)攝影狀態(tài)，檢測精度在某些情況下低。例如，在面部的形狀隨著面部表情或面部方向的變化而變化、或者面部的亮度分布隨著攝影環(huán)境的變化而變化的情況下，面部的一致度也被改變。因此，依據(jù)攝影狀態(tài)，重復進行面部的檢測與未檢測，或者在某些情況下，以高頻率頻繁出現(xiàn)面部的重心位置的變化。由此，在被攝體的檢測精度低并且增大被攝體反饋控制的控制增益的情況下，被攝體位置以高頻率顯著改變，并且在某些情況下出現(xiàn)振蕩。因此，優(yōu)選將控制增益設置為小。當檢測精度良好時，不會以高頻率劇烈改變被攝體位置，并且很少出現(xiàn)振蕩。因此，優(yōu)選將控制增益設置為大，以提尚追蹤性能。
[0056]因此，控制設備計算指示被攝體為面部的可能性的可靠度，作為被攝體檢測的可靠度，并且根據(jù)可靠度的大小來改變被攝體追蹤控制的控制增益。通過根據(jù)被攝體檢測的可靠度改變被攝體反饋控制的控制增益，能夠在考慮到被攝體追蹤性能和振蕩裕度的情況下，追被攝體。
[0057]例如，追蹤量計算單元111根據(jù)是否通過抖動校正機構(gòu)抑制了由于攝像裝置的抖動而引起的圖像模糊，即圖像模糊校正控制的狀態(tài)，來改變增益。
[0058]當抖動校正處于OFF狀態(tài)時，尤其是在焦距大的條件下，由于照相機抖動而引起的圖像模糊相當大，并且以高頻率移動被攝體的圖像。當在相當大的圖像模糊的情況下將被攝體反饋控制的控制增益設置為大時，在某些情況下由于高頻率的大幅振動而出現(xiàn)振蕩。因此，優(yōu)選將控制增益設置為小。然而，當抖動校正處于ON狀態(tài)并且通過抖動校正控制抑制了圖像模糊時，被攝體振動輕微并且振蕩的風險小。因此，優(yōu)選通過將被攝體反饋控制的控制增益設置為大，來將被攝體追蹤性能設置為大。
[0059]因此，當抖動校正處于ON狀態(tài)并且通過抖動校正控制抑制了圖像模糊時，控制設備將控制增益設置為大。當未抑制照相機模糊時，控制設備將控制增益設置為小。因此，能夠在考慮到被攝體追蹤性能和振蕩裕度的情況下，追蹤被攝體。通過確定從角速度計的輸出檢測到的設備的抖動量是否超過可校正范圍(閾值)，能夠確定是否抑制了圖像模糊。
[0060]圖6是用于描述被攝體追蹤控制的示例的流程圖。
[0061]當接通照相機101的主電源時，圖6所示的追蹤控制開始，并以給定的采樣周期進tx追蹤控制。
[0062]首先，在步驟S601中，CPU 105確定是否接通了防振SW。在防振SW斷開的情況下，處理進行到S605并且CPU 105將抖動校正量設置為O。然后，處理進行到S606。在防振SW接通的情況下，處理進行到S602。
[0063]在步驟S602中，CPU 105取得角速度計103的輸出。在步驟S603中，CPU 105確定照相機是否處于抖動校正可行的狀態(tài)。具體地說，當照相機處于從供電到角速度計103的輸出穩(wěn)定的狀態(tài)時，CPU 105確定抖動校正不可行。當照相機處于角速度計103的輸出穩(wěn)定之后的狀態(tài)時，CPU 105確定抖動校正可行。因此，在緊接在供電之后的輸出值不穩(wěn)定的狀態(tài)下，無法進行抖動校正。當照相機未處于抖動校正可行的狀態(tài)下時，處理進行到步驟S605。當照相機處于抖動校正可行的狀態(tài)下時，處理進行到步驟S604。
[0064]在步驟S604中，CPU 105使抖動校正角度計算單元108和靈敏度調(diào)整單元109基于在步驟S602中捕獲的角速度計的輸出來計算抖動校正量。隨后，在步驟S606中，CPU 105確定是否接通了追蹤SW。在追蹤SW斷開的情況下，處理進行到步驟S617。然后，在步驟S617中，CPU 105將追蹤校正量設置為O并且處理進行到S618。在追蹤SW接通的情況下，處理進行到步驟S607。
[0065]在步驟S607中，CPU105從通過圖像傳感器106捕獲的圖像信號中確定是否存在追蹤目標被攝體。當不存在追蹤目標被攝體時，處理進行到步驟S617。當存在追蹤目標被攝體時，處理進行到步驟S608。
[0066]隨后，CPU105在以下描述的步驟S608至S613的處理中，計算被攝體追蹤控制的增益(追蹤控制增益)XPU 105可以通過進行步驟S608至S613中的多個處理中的任一個處理來計算追蹤控制增益。
[0067]在步驟S608中，CPU105基于根據(jù)攝影光學系統(tǒng)的焦點位置和變焦決定的焦距，計算追蹤控制增益A。例如，基于焦距和增益的預登記對應表，設置追蹤控制增益A。在該對應表中，焦距越大，將控制增益設置得越小，并且將被攝體的追蹤程度設置得越低。
[0068]在步驟S609中，CPU105基于攝影倍率計算追蹤控制增益B。例如，基于攝影倍率和增益的預登記對應表，設置追蹤控制增益B。在該對應表中，攝影倍率越大，將增益設置得越小。CPU 105可以檢測被攝體距離信息并基于被攝體距離設置追蹤控制增益B。被攝體距離越小，CPU 105將追蹤控制增益B設置得越小。
[0069]在步驟S610中，CPU105基于由電子變焦信息指示的電子變焦倍率，計算追蹤控制增益C。例如，基于電子變焦倍率和增益的預登記對應表，設置追蹤控制增益C。在該對應表中，電子變焦倍率越大，將控制增益設置得越小，并將被攝體的追蹤程度設置得越低。
[0070]在步驟S611中，CPU 105基于幀速率計算追蹤控制增益D。例如，基于幀速率和增益的預登記對應表，設置追蹤控制增益D。在該對應表中，幀速率越低，將控制增益設置得越小，并將被攝體的追蹤程度設置得越低。也就是說，幀間隔(停機時間)越大，控制增益越小。
[0071]在步驟S612中，CPU105基于作為追蹤目標的被攝體的可靠度，計算追蹤控制增益E。例如，基于可靠度和增益的預登記對應表，設置追蹤控制增益E。在該對應表中，可靠度越低，將控制增益設置得越小，并將被攝體的追蹤程度設置得越低。
[0072]在步驟S613中，CPU105基于從角速度計103檢測到的攝像裝置的抖動量，計算追蹤控制增益F。例如，基于抖動量和增益的預登記對應表，設置追蹤控制增益E。在該對應表中，當抖動量超過與圖像模糊校正的容許極限相對應的閾值時，將增益設置為小。
[0073]接下來，在步驟S614中，CPU105計算被攝體的重心位置。隨后，在步驟S615中，從計算出的控制增益(在該示例中，為控制增益A至F)中選擇最小的控制增益(S卩，具有最大振蕩裕度的控制增益)，并將其設置為追蹤控制增益(406或408)。
[0074]接下來，在步驟S616中，CPU 105基于在步驟S615中設置的控制增益來計算追蹤校正量。隨后，在步驟S618中，CPU 105將在步驟S604中計算出的抖動校正量與在步驟S616中計算出的追蹤校正量相加，以計算透鏡驅(qū)動量。CPU 105通過使驅(qū)動控制單元113基于透鏡驅(qū)動量來驅(qū)動校正透鏡114，來進行圖像模糊校正和被攝體追蹤。然后，處理進行到步驟S620以結(jié)束追蹤控制過程，并且CPU 105等待直到隨后的采樣周期。
[0075]根據(jù)第一實施例的控制設備基于攝影條件計算控制增益，并進行自動追蹤控制。因此，能夠在考慮到被攝體追蹤性能和振蕩裕度的情況下，進彳丁最優(yōu)被攝體追蹤。
[0076]在該實施例中，應用了使用校正透鏡作為抖動校正單元的、用于與光軸垂直的平面內(nèi)移動的所謂的光學防振。然而，本發(fā)明不限于光學防振，還可以應用如下構(gòu)造:
[0077](I)在與光軸垂直的平面內(nèi)移動圖像傳感器的被攝體追蹤設備的構(gòu)造；
[0078](2)改變由圖像傳感器輸出的各攝影幀的開始位置的被攝體追蹤設備的構(gòu)造；
[0079](3)可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動包括圖像傳感器和攝影透鏡組的鏡筒的被攝體追蹤設備的構(gòu)造；
[0080](4)與旋轉(zhuǎn)照相機平臺組合的被攝體追蹤設備的構(gòu)造，該旋轉(zhuǎn)照相機平臺與攝像裝置分開配設并且能夠平轉(zhuǎn)和傾斜攝像裝置;以及
[0081](5)多個以上被攝體追蹤設備的構(gòu)造的組合。
[0082](第二實施例)
[0083]圖7是例示根據(jù)第二實施例的追蹤量計算單元的功能框圖。
[0084I追蹤量計算單元111在圖像的垂直方向和水平方向的各軸上，計算各追蹤校正量。這里，僅描述單個軸。追蹤量計算單元111基于被攝體位置與圖像中心(被攝體的目標位置)之間的差，計算用于追蹤被攝體的計數(shù)值。追蹤量計算單元111將各采樣周期的計數(shù)值相加，以使被攝體的位置移動到目標位置的方式進行控制。然后，追蹤量計算單元111通過基于攝影條件改變計數(shù)值的大小，來改變追蹤程度。
[0085]減法器403基于由被攝體位置檢測單元110檢測到的被攝體位置信息，減去被攝體位置401的坐標和圖像中央位置402的坐標。由此，計算圖像中心位置與被攝體重心位置之間在圖像上的距離(中心偏離量)。計算出的中心偏離量用作具有符號的數(shù)據(jù)，其中，圖像中心被設置為O。減法器403的輸出被輸入至計數(shù)值表701?；诒粩z體重心位置與圖像中心之間的距離差的大小，計算用于追蹤的計數(shù)值。
[0086]當中心偏離量等于或小于預定閾值或者等于或大于預定閾值-Z時，追蹤量計算單元111將計數(shù)值設置為O。因此，提供了在距中心±Z的預定范圍內(nèi)不進行追蹤的死區(qū)區(qū)域。計數(shù)值表701是當中心偏離量增大時計數(shù)值增大的表。根據(jù)中心偏離量的符號計算計數(shù)值的符號。
[0087]計數(shù)值表701的輸出被輸入至可變增益702。增益量計算單元413基于由攝影狀態(tài)檢測單元115檢測到的攝影條件，計算計數(shù)值的增益。與第一實施例中一樣，根據(jù)焦距、攝影倍率、被攝體距離、電子變焦倍率、幀速率、被攝體可靠度、抖動量等來設置增益。增益量計算單元413將計算出的增益設置為可變增益Cg。
[0088]可變增益702的輸出被輸入至信號選擇單元703。倒計數(shù)值設置單元704和追蹤開關416的輸出也被輸入至信號選擇單元703。當接通追蹤開關時，信號選擇單元703選擇可變增益702的輸出。當斷開追蹤開關時，信號選擇單元703選擇倒計數(shù)值設置單元704的輸出。選擇的輸出被輸入至加法器705。
[0089]倒計數(shù)值設置單元704設置倒計數(shù)值。負倒計數(shù)值被加到追蹤量先前采樣值707中，使得追蹤校正量的絕對值減小。追蹤量先前采樣值707是直到先前采樣的追蹤校正量。追蹤量先前采樣值707被輸入至倒計數(shù)值設置單元704。當追蹤量先前采樣值707具有正號時，倒計數(shù)值設置單元704將倒計數(shù)值設置為負。在追蹤量先前采樣值707具有負號的情況下，倒計數(shù)值設置單元704將倒計數(shù)值設置為正。因此，追蹤校正量的絕對值減小。在追蹤量先前采樣值707在O ±預定范圍內(nèi)的情況下，倒計數(shù)值設置單元704將倒計數(shù)值設置為O。
[0090]加法器705將信號選擇單元703的輸出與追蹤量先前采樣值707相加。加法器705的輸出被輸入至上下限設置單元706，并被設置使得追蹤校正量既不等于或大于預定上限，也不等于或小于預定下限。上下限設置單元706的輸出被輸入至LPF 708，并且通過去除被攝體檢測的高頻噪聲而獲得的追蹤校正量被輸入至校正透鏡量轉(zhuǎn)換單元412。校正透鏡量轉(zhuǎn)換單元412將輸入的追蹤校正量轉(zhuǎn)換為用于校正透鏡114進行追蹤的信號，以計算最終的追蹤校正量。
[0091]通過上述處理，進行追蹤控制，使得通過根據(jù)圖像中心位置與被攝體位置之間的差，計算要加到追蹤校正量中的各控制采樣的計數(shù)值，從而使被攝體位置逐漸靠近圖像中心。通過基于根據(jù)攝影條件計算的計數(shù)值進行自動追蹤控制，根據(jù)第二實施例的控制設備能夠在考慮到被攝體追蹤性能和振蕩裕度的情況下，進彳丁最優(yōu)被攝體追蹤。
[0092](其他實施例)
[0093]另外，可以通過讀出并執(zhí)行記錄在存儲介質(zhì)(也可更完整地稱為“非臨時性計算機可讀存儲介質(zhì)”)上的計算機可執(zhí)行指令(例如，一個或更多程序)以執(zhí)行上述實施例中的一個或更多的功能、并且/或者包括用于執(zhí)行上述實施例中的一個或更多的功能的一個或更多電路(例如，專用集成電路(ASIC))的系統(tǒng)或裝置的計算機，來實現(xiàn)本發(fā)明的實施例，并且，可以利用通過由所述系統(tǒng)或裝置的所述計算機例如讀出并執(zhí)行來自所述存儲介質(zhì)的所述計算機可執(zhí)行指令以執(zhí)行上述實施例中的一個或更多的功能、并且/或者控制所述一個或更多電路執(zhí)行上述實施例中的一個或更多的功能的方法，來實現(xiàn)本發(fā)明的實施例。所述計算機可以包括一個或更多處理器(例如，中央處理單元(CPU)，微處理單元(MPU))，并且可以包括分開的計算機或分開的處理器的網(wǎng)絡，以讀出并執(zhí)行所述計算機可執(zhí)行指令。所述計算機可執(zhí)行指令可以例如從網(wǎng)絡或所述存儲介質(zhì)被提供給計算機。所述存儲介質(zhì)可以包括例如硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、分布式計算系統(tǒng)的存儲器、光盤(諸如壓縮光盤(CD)、數(shù)字通用光盤(DVD)或藍光光盤(BD)?)、閃存設備以及存儲卡等中的一者或更多。
[0094]本發(fā)明的實施例還可以通過如下的方法來實現(xiàn)，S卩，通過網(wǎng)絡或者各種存儲介質(zhì)將執(zhí)行上述實施例的功能的軟件(程序)提供給系統(tǒng)或裝置，該系統(tǒng)或裝置的計算機或是中央處理單元(CPU)、微處理單元(MPU)讀出并執(zhí)行程序的方法。
[0095]雖然參照示例性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是應當理解，本發(fā)明并不限于所公開的示例性實施例。應當對所附權(quán)利要求的范圍給予最寬的解釋，以使其涵蓋所有這些變型例以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
[0096]本申請要求2015年4月22日提交的日本專利申請第2015-087390號的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。
【主權(quán)項】
1.一種控制設備，其使用移動攝影圖像中的被攝體的可移動單元，來追蹤所述被攝體，所述控制設備包括: 控制單元，其被構(gòu)造為控制所述可移動單元，使得所述被攝體被移動至所述攝影圖像的目標位置；以及 檢測單元，其被構(gòu)造為檢測所述攝影圖像的攝影條件， 其中，所述控制單元基于所檢測到的攝影條件，來改變所述被攝體的追蹤程度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設備， 其中，所述控制單元進行反饋控制，使得在所述攝影圖像中所述被攝體的位置與所述被攝體的目標位置之間的差變小，并且 其中，所述控制單元通過基于所述攝影條件改變所述反饋控制中的控制增益，來改變所述被攝體的追蹤程度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設備， 其中，所述控制單元基于在所述攝影圖像中所述被攝體的位置與所述被攝體的目標位置之間的差，來計算用以追蹤所述被攝體的計數(shù)值，并且所述控制單元進行控制，使得通過將所述計數(shù)值加到用于針對各采樣時間追蹤所述被攝體的控制量中，來將所述被攝體移動至所述目標位置，并且 其中，所述控制單元通過基于所述攝影條件改變所述計數(shù)值的大小，來改變所述被攝體的追蹤程度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設備， 其中，所述控制單元進行控制，使得攝影光學系統(tǒng)的焦距越大，所述被攝體的追蹤程度越小。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設備， 其中，所述控制單元進行控制，使得攝影光學系統(tǒng)的攝影倍率越大，所述被攝體的追蹤程度越小。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設備， 其中，所述控制單元進行控制，使得距所檢測到的被攝體的距離越小，所述被攝體的追蹤程度越小。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設備， 其中，所述控制單元進行控制，使得電子變焦倍率越大，所述被攝體的追蹤程度越小。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設備， 其中，所述控制單元進行控制，使得所述攝影圖像的幀速率越低，所述被攝體的追蹤程度越小。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設備， 其中，所述控制單元進行控制，使得指示所檢測到的被攝體是被攝體的可能性的可靠度越低，所述被攝體的追蹤程度越小。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設備， 其中，在所述控制設備的抖動量超過閾值的情況下，所述控制單元將被攝體的追蹤程度設置為小。11.一種光學裝置，其包括控制設備，所述控制設備被構(gòu)造為使用移動攝影圖像中的被攝體的可移動單元，來追蹤所述被攝體， 其中，所述控制設備包括: 控制單元，其被構(gòu)造為控制所述可移動單元，使得所述被攝體被移動至所述攝影圖像的目標位置；以及 檢測單元，其被構(gòu)造為檢測所述攝影圖像的攝影條件，并且 其中，所述控制單元基于所檢測到的攝影條件，來改變所述被攝體的追蹤程度。12.—種攝像裝置，其包括控制設備，所述控制設備被構(gòu)造為使用移動攝影圖像中的被攝體的可移動單元，來追蹤所述被攝體， 其中，所述控制設備包括: 控制單元，其被構(gòu)造為控制所述可移動單元，使得所述被攝體被移動至所述攝影圖像的目標位置；以及 檢測單元，其被構(gòu)造為檢測所述攝影圖像的攝影條件，并且 其中，所述控制單元基于所檢測到的攝影條件，來改變所述被攝體的追蹤程度。13.—種控制方法，其使用移動攝影圖像中的被攝體的可移動單元，來追蹤所述被攝體，所述控制方法包括: 控制步驟，控制所述可移動單元，使得所述被攝體被移動至所述攝影圖像的目標位置；以及 檢測步驟，檢測所述攝影圖像的攝影條件， 其中，在所述控制步驟中，基于所檢測到的攝影條件，來改變所述被攝體的追蹤程度。
【文檔編號】H04N5/232GK106067944SQ201610246712
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月20日 公開號201610246712.0, CN 106067944 A, CN 106067944A, CN 201610246712, CN-A-106067944, CN106067944 A, CN106067944A, CN201610246712, CN201610246712.0
【發(fā)明人】若松伸茂
【申請人】佳能株式會社