图像捕捉设备及方法技术

一种图像捕捉设备（2），包括具有工作区域的传感器（4），该工作区域具有多个像素（6）及控制每一像素曝光的快门阵列（8），像素被划分成多组像素模块并用于捕捉多张时间分离的低分辨率图像，这些低分辨率图像可类似电影地连续播放或用于组合形成一张高分辨率静态图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种图像捕捉设备以及图像捕捉方法，包括但不限于能同时对静态活动图像及动态图像(电影)进行捕捉的设备与方法。
技术介绍
电子照相机大体分为两种类型静态照相机与视频照相机。然而，现有一些照相机是两种照相机的组合，例如，一些“视频”照相机既可捕捉电影，也可捕捉静态图像。另一方面，一些静态照相机也具有“电影”拍摄功能，能捕捉一系列有序的图片，这些图片能像电影一样连续播放。本专利技术主要涉及(但不限于)后者。电子照相机大多具有一个图像捕捉设备或传感器，该传感器具有排列成阵列的感光探测器或图像元素(像素)，活动图像或电影的捕捉可通过记录传感器探测到的连续图像实现。连续图像捕捉 的速度(帧率)取决于传感器尺寸的大小(也就是阵列中像素的数量)，而这又受限于传感器数据读取(以数字方式)的速度。高速地从图像传感器中读取信息将产生噪声(读噪声)，降低图像信号的质量。因此，如果传感器像素较大，帧率大多很慢。像素较少的小传感器具有较快的帧率，但图像的分辨率将相应地降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种减少上述技术缺陷的图像捕捉设备以及图像捕捉方法。本专利技术提供一种图像捕捉设备，其设有包括一个工作区域的传感器，该工作区域具有多个像素，每一像素具有表示该像素曝光时形成的有用数据，并设有一个用于存储每一像素形成数据的数据存储器，所述多个像素组成多个像素模块，所述图像捕捉设备可用于捕捉多张时间分离的低分辨率图像，每一低分辨率图像包含从取自不同像素模块的数据。本专利技术允许一系列时间分离的低分辨率图像嵌入到高分辨率的图像中，这些嵌入的低分辨率图像能像电影一样连续播放，或者将低分辨率图像的数据组合形成一张高分辨率图像，因此，该设备能同时捕捉电影及静态图像。该设备捕捉图像的帧率远高于目前同等传感器设备所能达到帧率，虽然这些低分辨率图像的空间分辨率低于高分辨率图像，但仍能满足多种场合的需求，分辨率与帧率之间的平衡可以容易地调节。并且，静态图像的捕捉不会造成空间分辨率的损失，且不会增加对设备数据存储容器容量增加的需求。优选地，图像捕捉设备能组合所述多张低分辨率图像的数据来形成一张高分辨率图像。优选地，至少一个像素模块基本包括传感器内全部工作区域的像素，这样，由一个像素模块生成每一低分辨率图像将会是一张全帧图像。相对应地，至少一个像素模块包含的像素少于传感器内全部工作区域，这允许设备以不同的空间分辨率及时间分辨率对画面中不同部分进行摄像，这可应用在特定的安全照相机或机器人系统中。图像捕捉设备可包括一个具有多个快门元件的快门阵列，每一快门元件用于控制一个像素的曝光。当然，每一快门元件可控制多于一个像素的曝光，该快门元件的面积将大于每一像素的面积。当然，每一快门元件的面积也可小于一个像素的面积，每一像素的曝光由多个快丨 兀件控制。快门阵列可具有多个可变透明度或可变反射率的快门元件。快门阵列可安装在传感器的工作区域上或在传感器前(优选地，在快门阵列与传感器之间设置聚焦设备)。并且，快门阵列可包括多个具有可变方向的快门元件，这些快门元件可设置反射镜，以朝向或背向传感器方向传导或反射光线。优选地，图像捕捉设备设置控制设备以控制快门阵列的工作，例如，可控制传感器内所有像素划分成像素模块的数量、每一像素模块的曝光时间以及与曝光相关的时间、设备的工作模式(例如，电影/静态模式或全静态模式)。控制设备可驱动快门元件以预定的或随机的或半随机方式工作，该半随机方式能被解码并可用于还原高速的图像序列。控制设备还可用于控制一种可选的工作模式，在该工作模式下，所有快门元件被同时驱动。在另一个优选地实施例中，每一像素均与一个电荷存储设备连接，每一像素上的电荷能转移至电荷存储设备上，图像捕捉设备还设置一个用于控制电荷转移的控制设备以捕捉所述时间分离的低分辨率图像。按照这样的设置，图像捕捉设备不需要设置快门阵列，可简化设备的结构。本专利技术还提供一种具有上述任一权利要求所述图像捕捉设备的照相机，该照相机还设有一个用于聚焦光线到传感器工作区域的透镜。照相机可以设置一个用于显示所捕捉的图像的显示装置，该显示装置可以显示一张高分辨率图像或连续的低分辨率图像。当然，照相机包括一个控制设备以控制像素模块的曝光时间。根据本专利技术的另一个方面，还提供一种图像捕捉方法，该方法应用一种具有传感器的图像捕捉设备实现，该传感器具有包括多个像素的工作区域，该方法包括曝光传感器，存储每一像素曝光时形成的数据，并捕捉多张时间分离的低分辨率图像，其中，所述多个像素组成多个像素模块，每一低分辨率图像包含取自不同像素模块的数据。并且，该方法包括顺序地曝光多个像素模块，优选地以预定的或随机的或半随机的顺序曝光。当然，多个像素模块还可以同时曝光，以捕捉一张高分辨率的运动模糊较少的静态图像。并且，该方法包括将每一像素上的电荷转移至电荷存储设备并使所存储的电荷数字化的步骤。该方法还包括组合多张低分辨率图像的数据形成高分辨率图像，优选地，显示该高分辨率图像。 该方法还可以包括播放连续的时间分离的低分辨率图像。下面结合附图以及实施例详细说明本专利技术。附图说明图1是本专利技术图像捕捉设备第一实施例示意主视图。图2是图像捕捉设备局部放大主视图。图3是图2中图像捕捉设备快门元件曝光时间的时序表。图4是图像捕捉设备捕捉图像的顺序图表。图5是图像捕捉设备的主视图，图中显示操作顺序的一个实施例。图6是本专利技术图像捕捉设备第二实施例光学设置的示意侧视图。图7是本专利技术图像捕捉设备第三实施例光学设置的示意侧视图。图8是本专利技术图像捕捉设备第四实施例光学设置的侧视图。图9是本专利技术图像捕捉设备第五实施例局部主视图。 图10是本专利技术图像捕捉设备第六实施例局部放大主视图。图11是具有本专利技术图像捕捉设备的照相机结构示意框图。具体实施例方式图1至图4显示了本专利技术第一实施例的图像捕捉设备，图像捕捉设备2具有传感器4，传感器4设有一个工作区域，该工作区域包含排列成正方形阵列的图像元素(像素)6。传感器4可以是CCD、CM0S设备或类似的设备。本实施例中，传感器4是一个具有百万像素的CXD设备，其包括一个正方形的阵列，阵列具有1000像素的横向宽度以及1000像素的纵向宽度。传感器可以大于或小于该尺寸，并具有不同的长宽比例，且像素可排列成多种不同的形状。位于传感器4正前方的是电子快门设备8，其具有与像素尺寸大小相等的快门元件10的阵列。快门元件10被排列成与传感器4的像素6相匹配的形状，以便每一快门元件控制其正后方的像素的曝光。因此，本实施例的快门设备8具有一百万个快门元件10，排列成1000X1000的阵列，每一快门元件10可被单独地驱动或与一个或多个其他快门元件一起驱动以曝光位于其后方的像素6。本实施例中，快门设备8由铁电液晶设备构成，该铁电液晶设备包括排列成阵列的液晶单元，每一液晶单元可根据电压控制变得透明或不透明，这让快门元件10可快速地工作。由于该机构没有移动部件，因此其工作可靠。当然，其他可被电子式地控制且需要提供必须的像素电平的快门机构也可以用于本专利技术。通常，快门设备8具有A个快门元件，并划分成N个模块，我们定义为模块1、模块2……模块N，每一模块具有A/N个快门元件。本实施例中，快门设备具有一百万个快门元件(A)以及四个模块(N)，每一模块具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于捕捉系列连续图像的图像捕捉设备，所述图像捕捉设备包括一传感器，所述传感器具有由多个像素构成的工作区域，其中，每一像素提供该像素曝光时形成的数据，一用于存储像素形成的数据的数据存储设备，其中所述像素组成多个像素模块和多个像素组，其中，所述像素组基本覆盖所述传感器的整个工作区域，且每一像素组包含每一像素模块中的至少一个像素，其中，所述图像捕捉设备包括一用于控制像素模块曝光的控制设备，其中，所述控制设备连续地曝光像素模块以捕捉多张时间分离的低分辨率图像，其中，每一张所述低分辨率图像包含一个不同的像素模块形成的数据，其中，在所有像素曝光后，所述图像捕捉设备将所有像素上的电荷数字化以形成一组数字数据，并将所述数字数据转移到所述数据存储设备。

【技术特征摘要】
2007.05.10 GB 0709026.9;2007.08.23 GB 0716433.81.一种用于捕捉系列连续图像的图像捕捉设备，所述图像捕捉设备包括一传感器，所述传感器具有由多个像素构成的工作区域，其中，每一像素提供该像素曝光时形成的数据，一用于存储像素形成的数据的数据存储设备，其中所述像素组成多个像素模块和多个像素组，其中，所述像素组基本覆盖所述传感器的整个工作区域，且每一像素组包含每一像素模块中的至少一个像素，其中，所述图像捕捉设备包括一用于控制像素模块曝光的控制设备，其中，所述控制设备连续地曝光像素模块以捕捉多张时间分离的低分辨率图像，其中，每一张所述低分辨率图像包含一个不同的像素模块形成的数据，其中，在所有像素曝光后，所述图像捕捉设备将所有像素上的电荷数字化以形成一组数字数据，并将所述数字数据转移到所述数据存储设备。2.根据权利要求1所述的图像捕捉设备，其特征在于所述控制设备几乎同时地曝光每一像素模块中的像素。3.根据权利要求1所述的图像捕捉设备，其特征在于至少一个像素模块包含所述传感器中几乎全部工作区域内的像素。4.根据权利要求1所述的图像捕捉设备，其特征在于所述控制设备调节所捕捉的低分辨率图像的空间分辨率及巾贞率。5.根据权利要求4所述的图像捕捉设备，其特征在于所述控制设备控制所有像素划分成的像素模块的数量。6.根据权利要求4所述的图像捕捉设备，其特征在于所述控制设备控制所述像素模块的曝光时间。7.根据权利要求1所述的图像捕捉设备，其特征在于所述数据存储设备反复执行数据捕捉过程一次或多次，以捕捉一个较长的视频序列。8.根据权利要求1所述的图像捕捉设备，其特征在于还包括一个快门阵列，快门阵列包括多个快门元件，每一快门元件控制一个独立的像素的曝光时间。9.根据权利要求8所述的图像捕捉设备，其特征在于所述快门元件具有不同的透明度。10.根据权利要求8所述的图像捕捉设备，其特征在于快门元件具有不同的反射率。11.根据权利要求9所述的图像捕捉设备，其特征在于所述快门阵列设置在所述传感器的所述工作区域。12.根据权利要求9所述的图像捕捉设备，其特征在于所述快门阵列设置在所述传感器的前方。13.根据权利要求8所述的图像捕捉设备，其特征在于所述快门元件可变方向。14.根据权利要求13所述的图像捕捉设备，其特征在于所述快门元件包含反射镜，所述反射镜能以朝向或背向所述传感器方向传播或反射光线。15.根据权利要求8所述的图像捕捉设备，其特征在于还包括一控制所述快门阵列工作的控制设备。16.根据权利要求15所述的图像捕捉设备，其特征在于所述控制装置驱动所述快...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉尔·布博，
申请(专利权)人：爱西斯创新有限公司，
类型：发明
国别省市：