一种摄像机防抖装置及防抖方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种摄像机防抖装置及防抖方法，该装置包括位置传感器、控制器、伺服机构、成像器件和抽帧器件，位置传感器测量摄像机抖动造成的线加速度和角加速度，并将测得的线加速度和角加速度发送给控制器；控制器换算出抖动造成的移动距离和角度，然后与成像器件能够移动的最大距离和最大角度进行比较，预丢弃在抖动造成的移动距离和角度超出成像器件能够移动的最大距离和最大角度时的图像帧，然后在不影响视频主观感受的前提下，根据预设的策略主动预丢弃超过设定帧数的图像帧，控制伺服机构在预丢弃图像帧的成帧期间内停止动作，并控制抽帧器件丢弃预丢弃的图像帧。本发明专利技术的装置和方法减少了伺服机构工作时间和行程，降低了伺服精度要求。

【技术实现步骤摘要】
一种摄像机防抖装置及防抖方法
本专利技术属于成像
，尤其涉及一种摄像机防抖装置及防抖方法。
技术介绍
视频监控是安全防范系统的重要组成部分，视频监控以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控的普及化趋势越来越明显。在视频监控系统中，前端设备如摄像机的防抖是很重要的一个环节，如果摄像机防抖功能不完善，将直接导致视频图像模糊，影响视频监控效果。在摄像机防抖方面，目前常用三种方式，分别为镜头防抖、成像器件防抖和数码防抖。其中镜头防抖就是在镜头中设置专门的防抖补偿镜组，根据摄像机的抖动方向和程度，补偿镜组相应调整位置和角度，使光路保持稳定；成像器件防抖是在感知摄像机抖动后，改变成像器件的位置或角度来保持成像的稳定；数码防抖就是根据摄像机抖动的情况，在数据取样和图像合成时通过软件计算的方式来弥补抖动所带来的影响。例如Sensorshift防抖摄像机就采用成像器件防抖，其防抖部件包括镜头、可移动的成像器件(Sensor)、位置传感器、伺服机构和控制器MCU，位置传感器测量到摄像机的线加速度和角加速度，控制器根据位置传感器测量得到的线加速度和角加速度计算出抖动方向、速度和移动距离，然后控制驱动伺服机构运动，从而带动成像器件移动来消除抖动带来的影响，以最大可能的保证成像画面不抖动或抖动的程度在主观上能够接受。可见，成像器件曝光时，防抖部件能够感知摄像机抖动并伺服移动成像器件，以消除摄像机抖动造成的图像抖动，成像器件移动的速度越快、细分步越小、位置越精确，得到的图像防抖效果就越好。然而由于抖动的随机性，对伺服机构的精度和速度要求非常高。假如成像器件曝光期间，不能实时精确伺服，就容易造成图像模糊或者扭曲。抖动持续时间越长，伺服机构需持续移动的时间就越长，对伺服系统的可靠性要求也越高。特别的，成像器件采用rollingshut快门方式的摄像机，一帧图像曝光时间长，导致伺服系统需要在整个帧间隔时间内持续工作。不工作的时间短，伺服系统受到振动随机噪声干扰的概率就高，图像模糊的可能性也高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种摄像机防抖装置及防抖方法，以降低伺服机构持续移动的时间和行程，提高视频图像的清晰度。为了实现上述目的，本专利技术技术方案如下：一种摄像机防抖装置，应用于摄像机，该摄像机防抖装置包括位置传感器、控制器、伺服机构、成像器件和抽帧器件，所述伺服机构受控制器控制驱动所述成像器件移动，其中：所述成像器件为高帧率成像器件；所述位置传感器测量摄像机抖动造成的线加速度和角加速度，并将测得的线加速度和角加速度发送给控制器；所述控制器接收位置传感器测量的线加速度和角加速度，换算出抖动造成的移动距离和角度，然后与成像器件能够移动的最大距离和最大角度进行比较，预丢弃在抖动造成的移动距离和角度超出成像器件能够移动的最大距离和最大角度时的图像帧，然后在不影响视频主观感受的前提下，根据预设的策略主动预丢弃超过设定帧数的图像帧，控制伺服机构在预丢弃图像帧的成帧期间内停止动作，并输出控制信号控制抽帧器件丢弃预丢弃的图像帧；所述抽帧器件根据控制器输入的控制信号，从成像器件输出的图像帧中丢弃预丢弃的图像帧，输出保留的图像帧。进一步地，所述抽帧器件在从成像器件输出的图像帧中丢弃预丢弃的图像帧时，执行以下操作：丢弃在抖动造成的移动距离和角度超出成像器件能够移动的最大距离和最大角度时成像器件采集的图像帧，被丢弃的图像帧位置采用其前一帧未被丢弃的图像帧来替代；再根据预设的策略主动丢弃超过设定帧数的图像帧，输出保留的图像帧。在被丢弃的图像帧位置上用前一帧正常的图像帧来替代填补，可以防止图像黑屏，上述步骤输出的图像帧具有更好的连续性。进一步地，所述预设的策略为隔帧丢弃，每隔一帧丢弃一帧图像帧。当成像器材为的帧率为50帧/s时，输出为标准帧数25帧/s。进一步第，所述摄像机防抖装置还设置有防抖框，所述防抖框设置在摄像机的镜头与所述成像器件之间，所述防抖框的一面与镜头固定连接，另一面对着成像器件，成像器件在其范围内可移动。所述防抖框的内宽和内高分别为W和H，所述成像器件的宽和高为w和h，则成像器件上下可移动的最大距离Dh、左右移动的最大距离Dw分别为：Dh＝(H-h)/2Dw＝(W-w)/2对应地，所述成像器件能够上下移动的最大角度θh和能够左右移动的最大角度θw为：θh＝arctan(Dh/F)θw＝arctan(Dw/F)其中F为焦距。本专利技术还提出了一种摄像机防抖方法，应用于上述防抖摄像机装置，所述防抖方法包括步骤：测量摄像机抖动造成的线加速度和角加速度；根据测量的线加速度和角加速度，换算出抖动造成的移动距离和角度，然后与成像器件能够移动的最大距离和最大角度进行比较，预丢弃在抖动造成的移动距离和角度超出成像器件能够移动的最大距离和最大角度时的图像帧，然后在不影响视频主观感受的前提下，根据预设的策略主动预丢弃超过设定帧数的图像帧，控制伺服机构在预丢弃图像帧的成帧期间内停止动作；从成像器件输出的图像帧中丢弃预丢弃的图像帧，输出保留的图像帧。优选地，从成像器件输出的图像帧中丢弃预丢弃的图像帧时，包括步骤：丢弃在抖动造成的移动距离和角度超出成像器件能够移动的最大距离和最大角度时成像器件采集的图像帧，被丢弃的图像帧位置采用其前一帧未被丢弃的图像帧来替代；再根据预设的策略主动丢弃超过设定帧数的图像帧，输出保留的图像帧。本专利技术提出了一种摄像机防抖装置及防抖方法，通过采用高帧率成像器件，采集多于标准帧数的图像帧，在图像编码时丢弃部分图像帧，只保留标准帧数的图像帧输出为视频流。根据抽帧策略丢弃部分图像帧，在需要丢弃的图像帧成帧期间，伺服机构停止工作，减少了伺服机构工作时间和行程，降低了伺服精度要求。附图说明图1为本专利技术摄像机防抖装置的结构框图；图2为本专利技术实施例防抖框与成像器件的位置关系示意图；图3为本专利技术实施例成像器件移动距离示意图；图4为本专利技术实施例成像器件移动角度示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本专利技术的限定。本专利技术的总体思路是在移动成像器件的基础上，在保证视频图像连续的情况下，尽可能减少伺服机构的工作时间和行程，降低随机噪声干扰，减少视频图像模糊的可能性。为了实现上述目的，本实施例采用高帧率的成像器件，比如50帧/s(PAL制)、60帧/s(NTSC)，并配置其工作在高帧率成像。由于肉眼在看超过24帧每秒的静态图片就会认为是连续动态视频，通常视频监控系统采用的是标准帧数(25帧/s～30帧/s)。本实施例成像器件采集的视频图像的帧数远远超过满足人眼视觉连续性要求的帧数，在高帧率成像时，按照下文的抽帧策略丢弃不合格图像帧和超过标准帧数的图像帧，保留25帧就可以满足人眼视觉连续性要求，为抽帧提供了必要条件。基于上述内容，本实施例通过抽帧来实现减少伺服机构的工作时间和行程，具体基于以下两种策略来实现抽帧：策略一、丢弃不合格图像帧。根据位置传感器测量得到的线加速度和角加速度，换算为摄像机移动距离和角度，与伺服机构驱动成像器件能够移动的阈值做比较，在移动距离或角度超出成像器件能够移动的阈值时，主动预丢弃当前的图像帧，预计被丢弃的图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像机防抖装置，应用于摄像机，其特征在于，该摄像机防抖装置包括位置传感器、控制器、伺服机构、成像器件和抽帧器件，所述伺服机构受控制器控制驱动所述成像器件移动，其中：所述成像器件为高帧率成像器件；所述位置传感器，用于测量摄像机抖动造成的线加速度和角加速度，并将测得的线加速度和角加速度发送给控制器；所述控制器，用于接收位置传感器测量的线加速度和角加速度，换算出抖动造成的移动距离和角度，然后与成像器件能够移动的最大距离和最大角度进行比较，预丢弃在抖动造成的移动距离和角度超出成像器件能够移动的最大距离和最大角度时的图像帧，然后在不影响视频主观感受的前提下，根据预设的策略主动预丢弃超过设定帧数的图像帧，控制伺服机构在预丢弃图像帧的成帧期间内停止动作，并输出控制信号控制抽帧器件丢弃预丢弃的图像帧；所述抽帧器件，用于根据控制器输入的控制信号，从成像器件输出的图像帧中丢弃预丢弃的图像帧，输出保留的图像帧。

【技术特征摘要】
1.一种摄像机防抖装置，应用于摄像机，其特征在于，该摄像机防抖装置包括位置传感器、控制器、伺服机构、成像器件和抽帧器件，所述伺服机构受控制器控制驱动所述成像器件移动，其中：所述成像器件为高帧率成像器件；所述位置传感器，用于测量摄像机抖动造成的线加速度和角加速度，并将测得的线加速度和角加速度发送给控制器；所述控制器，用于接收位置传感器测量的线加速度和角加速度，换算出抖动造成的移动距离和角度，然后与预先计算得到的成像器件能够移动的最大距离和最大角度进行比较，预丢弃在抖动造成的移动距离和角度超出成像器件能够移动的最大距离和最大角度时的图像帧，然后在不影响视频主观感受的前提下，根据预设的策略主动预丢弃超过设定帧数的图像帧，控制伺服机构在预丢弃图像帧的成帧期间内停止动作，并输出控制信号控制抽帧器件丢弃预丢弃的图像帧；所述抽帧器件，用于根据控制器输入的控制信号，从成像器件输出的图像帧中丢弃预丢弃的图像帧，输出保留的图像帧。2.根据权利要求1所述的摄像机防抖装置，其特征在于，所述抽帧器件在从成像器件输出的图像帧中丢弃预丢弃的图像帧时，执行以下操作：丢弃在抖动造成的移动距离和角度超出成像器件能够移动的最大距离和最大角度时成像器件采集的图像帧，被丢弃的图像帧位置采用其前一帧未被丢弃的图像帧来替代；再根据预设的策略主动丢弃超过设定帧数的图像帧，输出保留的图像帧。3.根据权利要求1或2所述的摄像机防抖装置，其特征在于，所述预设的策略为隔帧丢弃，每隔一帧丢弃一帧图像帧。4.根据权利要求1所述的摄像机防抖装置，其特征在于，所述摄像机防抖装置还设置有防抖框，所述防抖框设置在摄像机的镜头与所述成像器件之间，所述防抖框的一面与镜头固定连接，另一面对着成像器件，成像器件在其范围内可移动。5.根据权利要求4所述的摄像机防抖装置，其特征在于，所述防抖框的内宽和内高分别为W和H，所述成像器件的宽和高为w和h，则成像器件上下可移动的最大距离Dh、左右移动的最大距离Dw分别为：Dh＝(H-h)/2D...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕海光，吴辉，
申请(专利权)人：浙江宇视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33