CN106707658A - 能修正因镜头倾斜造成的影像模糊的方法及系统 - Google Patents

Abstract

能修正因镜头倾斜造成的影像模糊的方法及系统，涉及到具有自动对焦或光学防抖的微型相机技术领域，解决现有相机模组当失焦距离的绝对值较大时，成像品质差的技术不足，方法是：图像处理器发指令到影像传感器，控制影像传感器进行拍照，同时询问致动器驱动芯片，从致动器驱动芯片中获取当前镜头所处的行程和镜头倾斜角度；图像处理器根据当前镜头所处的行程和镜头倾斜角度数据，结合所述模型，计算影像传感器输出的影像不同位置的模糊量；根据影像不同位置的模糊量，对影像进行去模糊化图像处理，得到清晰图像；对在不同位置的影像进行更合适的去模糊化处理，达到最佳的影像质素提升效果，避免影像局部位置出现锐度不足或不自然的情况。

Description

能修正因镜头倾斜造成的影像模糊的方法及系统

技术领域

本发明涉及到具有自动对焦或光学防抖的微型相机技术领域，具体涉及到去模糊化处理改进方面。

背景技术

在不同对焦距离或在光学防抖过程中，一般的相机模组会难免出现镜头倾斜，做成影像边缘的解像度下降，影响影像质素。主要出现镜头倾斜的原因可以是组装或部件误差，或者是运动原理上做成。例如：CN2015106221318专利中的致动器在光学防抖过程中，镜头会出现不同程度的倾斜。虽然在设计或生产中相机模组及致动器生产商都尽量减轻这问题，但仍无法从生产及结构上完成根治这问题。

参照图1a至图1d所示，相机模组包括有镜头1、影像传感器2及控制镜头的行程和镜头倾斜角度实现自动对焦或光学防抖的镜头致动器致动器3；图1a和图1b展示在对远焦和对近焦不同距离时，镜头1出现不同程度的镜头倾斜。图1c和图1d展示在光学防抖前和光学防抖后，镜头1出现不同程度的镜头倾斜。出现镜头倾斜的原因可能是组装或部件误差，或者是运动原理上造成。

图2a和图2b展示当出现所述镜头倾斜角度α时，成像会因此出现倾斜，成像和图像传感器之间会产生一个夹角θ，成像和影像传感器的边绿之间会出现Δz₁及Δz₂的失焦距离，导致影像边绿出现失焦及解像度下降的情况。根据沙姆定律(Scheimpflug principle，参见GB Patent No.1139)，可以准确地推算θ及α之间的关系。如果成像是一个完美的平面时，θ，α，Δz₁，以及Δz₂的关系是：

Δz₁∝θ∝α (1)

Δz₂∝θ∝α (2)

从方程式(1)及(2)中看到，所述失焦距离(Δz₁及Δz₂)和镜头倾斜角度(α)有正比的关系。

图3a说明了成像失焦距离和x-影像位置(x-影像位置是0代表影像中心位置)的关系。成像失焦距离(Δz)和影像位置(x)的关系是：

Δz＝x tan(θ) (3)

图3b描述了在一个例子中成像失焦导致影像模糊量的情况。当失焦距离的绝对值较大时，影像模糊量通常亦会提升。失焦距离和影像模糊量的关系视乎镜头的光学特性，包括光圈及焦距。

由于镜头倾斜做成的影像模糊程度不是均匀的，通常都是中心清晰，旁边较模糊，因此若果对整张照片进行去模糊化图像处理(Deblurring Image Processing)，可能导致照片某此位置(例如：中心位置)出现不自然或油画化，但其他位置(例如边角位置)出现锐度不足。

由于镜头失焦模糊程度和失焦距离亦有关系，因此镜头失焦模糊程度和镜头倾斜角度有密切关系。所述的镜头倾斜角度可以造成影像边缘的解像度下降，影响影像质素。因为这问题在大部份的相机模组中无法从生产及结构上完成根治这问题。

发明内容

综上所述，本发明的目的在于解决现有相机模组当失焦距离的绝对值较大时，成像品质差的技术不足，而提出能修正因镜头倾斜造成的影像模糊的方法及系统。

为解决本发明所提出的技术问题，采用的技术方案为：

能修正因镜头倾斜造成的影像模糊的方法，其特征在于所述方法的步骤如下：

1)、预先准确地建立不同影像位置及镜头倾斜角度和镜头模糊量关系的模型，将模型存储在记忆体中；

2)、在拍照前，图像处理器读取记忆体中不同影像位置及镜头倾斜角度和镜头模糊量关系的模型；

3)、图像处理器发指令到致动器驱动芯片，驱动镜头进行自动对焦或光学防抖处理；

4)、图像处理器发指令到影像传感器，控制影像传感器进行拍照，同时询问致动器驱动芯片，从致动器驱动芯片中获取当前镜头所处的行程和镜头倾斜角度；

5)、图像处理器根据当前镜头所处的行程和镜头倾斜角度数据，结合所述模型，计算影像传感器输出的影像不同位置的模糊量；

6)、图像处理器根据影像不同位置的模糊量，对影像进行去模糊化图像处理，得到清晰图像；

7)、图像处理器传送处理后的去模糊化的清晰图像至主控制器。

在第一步骤中，可以通过镜头光学仿真软件或实验方法，准确地建立不同影像位置及镜头倾斜角度和镜头模糊量关系的模型。

实现所述方法的系统，其特征在于所述系统包括有主板和相机模组；

所述的主板包含有主控制器和图像处理器；主控制器连接控制图像处理器，接受并输出图像处理器处理后的去模糊化的清晰图像；

所述的相机模组包括有：用于光学成像的镜头，位于镜头后方用于光电转换形成电子影像输出的影像传感器，控制镜头的行程和镜头倾斜角度实现自动对焦或光学防抖的镜头致动器，连接控制镜头致动器的致动器驱动芯片，以及存储不同影像位置及镜头倾斜角度和镜头模糊量关系的模型的记忆体；

所述的影像传感器连接所述图像处理器，为图像处理器提供实时影像和拍照后输出影像；图像处理器连接控制影像传感器拍照；

所述的图像处理器连接控制致动器驱动芯片进行自动对焦或光学防抖处理，致动器驱动芯片输出当前镜头所处的行程和镜头倾斜角度数据给图像处理器；

所述的记忆体为图像处理器提供影像进行去模糊化图像处理作参考所需模型信息。

所述的主控制器替代或包含图像处理器，或集成在相机模组中。

本发明的有益效果为：本发明提出根据镜头的光学特性模型及倾斜程度结合图像处理方法，达到最佳的影像质素提升效果，避免影像局部位置出现锐度不足或不自然的情况。本发明能修正因镜头倾斜造成的影像模糊的方法可以通过镜头光学仿真仿真软件，准确地建立不同影像位置及镜头倾斜角度和镜头模糊量关系的模型。通过所述模型可以在不同影像位置调整去模糊量力度。例如，当倾斜角度较大时，影像边线的去模糊量力度便需要加大，但较接近中心位置的去模糊量力度需要根据推算关系调低。

本发明与传统的去模糊化图像处理，能根据镜头的光学特性模型及倾斜程度，对在不同位置的影像进行更合适的去模糊化处理，达到最佳的影像质素提升效果，避免影像局部位置出现锐度不足或不自然的情况。

另外，在制作高像素自动对焦或光学防抖相机模組传统过程中，对镜头倾斜程度必须严格控制，导致机器及生产成本极高，做成相机模組的优格高昂，未能广泛地推广给普通用户。通过本发明的方法及系统，便能减低镜头倾斜程度的标准，有利于提高生产良率及降低成本，让普通用户能享受高像素拍摄的乐趣。

附图说明

图1a为相机模组处于对远焦时的状态图；

图1b为相机模组处于对近焦时的状态图；

图1c为相机模组处于光学防抖前的状态图；

图1d为相机模组处于光学防抖后的状态图；

图2a为镜头倾斜导致成像倾斜时的原理图一；

图2b为镜头倾斜导致成像倾斜时的原理图二；

图3a为成像失焦距离和影像位置的关系图；

图3b为失焦距离和影像模糊量的关系图；

图4a为调整去模糊化前的力度关系图；

图4b为调整去模糊化后的力度关系图；

图5为本发明能修正因镜头倾斜做成影像模糊系统的框图；

图6为本发明能修正因镜头倾斜造成的影像模糊的方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和本发明优选的具体实施例对本发明作进一步地说明。

参照图6中所示，本发明能修正因镜头倾斜造成的影像模糊的方法，包括有如下步骤：

1)、预先准确地建立不同影像位置及镜头倾斜角度和镜头模糊量关系的模型，将模型存储在记忆体中；

2)、在拍照前，图像处理器读取记忆体中不同影像位置及镜头倾斜角度和镜头模糊量关系的模型；

3)、图像处理器发指令到致动器驱动芯片，驱动镜头进行自动对焦或光学防抖处理；

4)、图像处理器发指令到影像传感器，控制影像传感器进行拍照，同时询问致动器驱动芯片，从致动器驱动芯片中获取当前镜头所处的行程和镜头倾斜角度；

5)、图像处理器根据当前镜头所处的行程和镜头倾斜角度数据，结合所述模型，计算影像传感器输出的影像不同位置的模糊量；

6)、图像处理器根据影像不同位置的模糊量，对影像进行去模糊化图像处理，得到清晰图像；

7)、图像处理器传送处理后的去模糊化的清晰图像至主控制器。

在第一步骤中，可以通过镜头光学仿真软件或实验方法，准确地建立不同影像位置及镜头倾斜角度和镜头模糊量关系的模型。

参照图4a调整去模糊化前的力度关系图和图4b调整去模糊化后的力度关系图；本发明根据不同程度的影像模糊，调整去模糊化的力度。修正前的影像边缘位置较中间模糊，修正后整体的影像变成清晰，没有出现不自然的影像。

本发明的核心是根据在不同情况下的镜头倾斜程度，根据模型推算在不同位置的影像模糊程度，并对不同影像位置进行合适的去模糊化图像处理。

有关建立镜头在不同倾斜度下做成模糊量的模型，可以通过实际测量影像，或光学仿真的方法。有关在不同情况下的镜头倾斜程度，可以根据实际测量个别镜头在不同情况下的倾斜程度，或机械结构模型。

参照图5中所示，本发明能修正因镜头倾斜做成的影像模糊的系统，包括有主板和相机模组；

所述的主板包含有主控制器和图像处理器；主控制器连接控制图像处理器，接受并输出图像处理器处理后的去模糊化的清晰图像；

所述的相机模组包括有：用于光学成像的镜头，位于镜头后方用于光电转换形成电子影像输出的影像传感器，控制镜头的行程和镜头倾斜角度实现自动对焦或光学防抖的镜头致动器，连接控制镜头致动器的致动器驱动芯片，以及存储不同影像位置及镜头倾斜角度和镜头模糊量关系的模型的记忆体；

所述的影像传感器连接所述图像处理器，为图像处理器提供实时影像和拍照后输出影像；图像处理器连接控制影像传感器拍照；

所述的图像处理器连接控制致动器驱动芯片进行自动对焦或光学防抖处理，致动器驱动芯片输出当前镜头所处的行程和镜头倾斜角度数据给图像处理器；

所述的记忆体为图像处理器提供影像进行去模糊化图像处理作参考所需模型信息。

所述的主控制器替代或包含图像处理器，或集成在相机模组中。

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理与方法与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.能修正因镜头倾斜造成的影像模糊的方法，其特征在于所述方法的步骤如下：

1）、预先准确地建立不同影像位置及镜头倾斜角度和镜头模糊量关系的模型，将模型存储在记忆体中；

2）、在拍照前，图像处理器读取记忆体中不同影像位置及镜头倾斜角度和镜头模糊量关系的模型；

3）、图像处理器发指令到致动器驱动芯片，驱动镜头进行自动对焦或光学防抖处理；

4）、图像处理器发指令到影像传感器，控制影像传感器进行拍照，同时询问致动器驱动芯片，从致动器驱动芯片中获取当前镜头所处的行程和镜头倾斜角度；

5）、图像处理器根据当前镜头所处的行程和镜头倾斜角度数据，结合所述模型，计算影像传感器输出的影像不同位置的模糊量；

6）、图像处理器根据影像不同位置的模糊量，对影像进行去模糊化图像处理，得到清晰图像；

7）、图像处理器传送处理后的去模糊化的清晰图像至主控制器。

2.实现权利要求1所述方法的系统，其特征在于所述系统包括有主板和相机模组；

所述的主板包含有主控制器和图像处理器；主控制器连接控制图像处理器，接受并输出图像处理器处理后的去模糊化的清晰图像；

所述的相机模组包括有：用于光学成像的镜头，位于镜头后方用于光电转换形成电子影像输出的影像传感器，控制镜头的行程和镜头倾斜角度实现自动对焦或光学防抖的镜头致动器，连接控制镜头致动器的致动器驱动芯片，以及存储不同影像位置及镜头倾斜角度和镜头模糊量关系的模型的记忆体；

所述的影像传感器连接所述图像处理器，为图像处理器提供实时影像和拍照后输出影像；图像处理器连接控制影像传感器拍照；

所述的图像处理器连接控制致动器驱动芯片进行自动对焦或光学防抖处理，致动器驱动芯片输出当前镜头所处的行程和镜头倾斜角度数据给图像处理器；

所述的记忆体为图像处理器提供影像进行去模糊化图像处理作参考所需模型信息。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述的主控制器替代或包含图像处理器，或集成在相机模组中。