[发明专利]用于减少滚动快门伪影的帧操纵

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年10月21日提交的临时专利申请No.61/893,805和于2014年2月25日提交的实用新型申请No.14/189,967的权益，将其内容通过引用并入本文。

背景技术

在数字相机系统中，诸如在基于CMOS图像传感器的系统中，像素阵列一般以被称为“滚动快门”的方法被读出。在滚动快门中，阵列的曝光和读取在针对每个帧的阵列的顶部开始并且在整个帧捕获时间间隔中沿阵列向下滚动。由于这个原因，在帧捕获时间间隔的开始处捕获的动作仅仅在该帧(场景)的顶部被捕获，在帧捕获间隔的中间捕获的动作在该帧的中心被捕获，并且在帧捕获间隔的结束处捕获的动作在该帧的底部被捕获。因此，当对象在帧捕获间隔期间移动时(或者当相机在帧捕获间隔期间移动时)，所捕获的对象的再现可能是该对象的倾斜或扭曲版本，相对于在总的帧捕获间隔内的对象与相机之间的运动被偏斜。这些效应在本文中被称为“滚动快门伪影”。

由于滚动快门伪影对捕获的图像内的对象施加的变形，滚动快门伪影是不期望的。克服这个问题的一个方法是使用全局快门，其中整个图像传感器阵列被曝光一次，之后(经由机械快门或电控制感光性等)被变暗。像素数据之后以滚动方式被读出。该方法对于实施在小型相机系统和/或具有小图像传感器像素的相机中是具挑战性的。使滚动快门伪影最小化的另一方法是以非常高的速率捕获图像帧。这使滚动快门时间最小化(并且因此使滚动快门伪影最小化)的同时，其比以标称帧率运行系统使用更多功率并且会产生在图像捕获架构内的各个点处(诸如在图像传感器和/或图像处理器处)不能够跟上这种帧捕获的快速率的瓶颈。因此，期望在不施加以上列举的解决方案的大小、重量、成本和/或功率以及性能要求的情况下捕获具有最小滚动快门伪影的图像。

附图说明

图1是图示了根据一个实施例的相机系统的实施例的框图。

图2a图示了根据一个实施例的通过具有内部缓冲器的相机系统的组件的数据流。

图2b图示了根据一个实施例的通过具有外部缓冲器的相机系统的组件的数据流。

图3图示了根据一个实施例的在稀疏捕获模式中的图像捕获期间的数据流。

图4图示了根据一个实施例的在组合模式中的图像捕获期间的数据流。

图5是图示了根据一个实施例的在稀疏捕获模式中的图像捕获的流程图。

图6是图示了根据一个实施例的在组合模式中的图像捕获的流程图。

具体实施方式

各附图和下面的描述仅仅通过图示的方式涉及优选实施例。应当指出，从下面的讨论，本文公开的结构和方法的备选实施例将容易被认为是可以在不脱离所要求保护的原理的情况下而采用的可行备选方案。

现在将详细参考若干实施例，若干实施例的示例被图示在附图中。要指出，只要可行，相似或类似的附图标记可以在各附图中被使用并且可以指示相似或类似的功能。附图仅仅出于图示的目的描绘所公开的系统(或方法)的实施例。本领域技术人员将容易从下面的描述意识到，可以在不脱离本文描述的原理的情况下采用本文图示的结构和方法的备选实施例。

系统架构

图1是图示了根据一个实施例的相机系统的实施例的框图。图1的实施例的相机100包括图像传感器105、帧控制器110、ISP115、接口模块120、存储模块125和处理单元130。应当指出，在其他实施例中，相机100可以包括与本文图示的那些不同的组件或者附加的组件。相机100的组件例如经由未在本文中示出的通信总线被通信地耦合。

图像传感器105被配置为将入射在图像传感器芯片上的光转换为表示入射在图像传感器上的光的电信号(在下文中被称为“图像数据”)。这样的过程被称为“捕获”图像数据，并且捕获表示图像的图像数据被称为“捕获图像”或“捕获帧”。图像传感器可以包括拜尔(Bayer)彩色滤波器阵列，其被配置为捕获图像数据并输出原始拜尔模式数据。图像传感器可以被配置为以一个或多个帧率(诸如每秒120帧或120fps、60fps、48fps、30fps、等等)捕获图像，并且可以被配置为在第一时间间隔中捕获图像并且之后在捕获另一图像之前等待第二时间间隔(在此期间没有图像数据被捕获)。图像传感器可以包括电荷耦合器件(“CCD”)图像传感器、互补金属氧化物半导体(“CMOS”)图像传感器或者被配置为将入射在图像传感器芯片上的所捕获的光转换为图像数据的任何其他适当的图像传感器。