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TWI678587B - 雙攝像設備 - Google Patents

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TWI678587B
TWI678587B TW106144817A TW106144817A TWI678587B TW I678587 B TWI678587 B TW I678587B TW 106144817 A TW106144817 A TW 106144817A TW 106144817 A TW106144817 A TW 106144817A TW I678587 B TWI678587 B TW I678587B
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telephoto
angle
image
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Inventor
李秉翰
Ping Han Lee
蔡玉寶
Yu Pao Tsai
Original Assignee
聯發科技股份有限公司
Mediatek Inc.
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Publication date
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Abstract

本發明提供一種雙攝像設備。該雙攝像設備包括具有各自透鏡/感測器組合的廣角成像部份和遠攝成像部份，以及處理器。廣角成像部份和遠攝成像部份分別提高廣角圖像資料和遠攝圖像資料。廣角成像部份和遠攝成像部份之間存在至少一個失準誤差。處理器在從低縮放因數切換到高縮放因數時生成平滑過渡的輸出圖像。處理器使用失準誤差的比例扭曲廣角圖像資料，以生成基礎廣角圖像資料，並使用失準誤差的剩餘比例扭曲遠攝圖像資料，以生成基礎遠攝圖像資料。處理器使用位於低縮放因數處的基礎廣角圖像資料生成輸出圖像，並使用位於高縮放因數處的基礎遠攝圖像資料生成輸出圖像。

Description

雙攝像設備 【相關申請的交叉引用】
本申請主張在2016年12月23日提出申請的美國臨時專利申請第62/438,479號的權利以及在2017年10月2日提出申請的美國專利申請第15/722,665號的權利，且上述申請整體以引用方式併入本文中。
本發明所公開之實施例涉及攝像，且更具體而言，涉及一種雙攝像設備。
光學變焦是當前吸引用戶的最重要的智慧手機攝像機功能之一。不幸的是，透鏡的物理特性使得很難設計簡單的包含光學變焦的攝像頭智慧手機，而無需犧牲該智慧手機整體外觀或者增加其厚度。
近年來已經發展的廣角(wide-angle)加遠攝(telephoto)的雙攝像模組提供了一種解決方法。在該雙攝像模組中，由於圖像縮放可以在廣角成像部份和遠攝成像部份之間切換，使用裝配有廣角加遠攝的雙攝像模組的智慧手機，使用者能具有平滑光學變焦功能的更好體驗。廣角透鏡和遠攝透鏡通常被稱為“wide”透鏡和“tele”透鏡，並且，在廣角成像部份中的廣角透鏡的焦距(focal length)小於遠攝成像部份中的 遠攝透鏡的焦距。例如，廣角透鏡可能具有更短的焦距，而遠攝透鏡具有更長的焦距。此外，廣角透鏡和遠攝透鏡具有不同的視場(field of view，FOV)。
然而，在攝像頭組裝過程中，攝像頭模組的參數會由於製造公差(manufacturing tolerance)而變化，因此，雙攝像模組中，廣角透鏡和遠攝透鏡會存在攝像頭失準誤差(misalignment error)。六個自由度是基於對相對於三個垂直軸的物體進行對準：x軸,y軸和z軸。攝像頭透鏡可以被向前或者向後(即y軸)，向上或者向下(即z軸)以及向左或者向右(即x軸)移動，結合三個垂直軸的旋轉一通常被稱為俯仰(pitch)、偏航(yaw)和滾轉(roll)(由θ所示的旋轉)。這些移動一起構成了六個自由度：x,y,z,θx,θy,和θz。因此，使用者可以感知到由圖像縮放期間攝像頭失準誤差而引起的非平滑變焦的預覽圖像。
因此，需要雙攝像設備及相關的無縫數位變焦方法來解決上述問題。
有鑑於此，本發明提供一種雙攝像設備，以解決上述問題。
在一個示例性實施例中，提供一種雙攝像設備。該雙攝像設備包括廣角成像部份、遠攝成像部份和處理器，廣角成像部份包括具有廣角視場的廣角透鏡和廣角圖像感測器，其中所述廣角成像部份提供物體或者場景的廣角圖像資料。遠攝成像部份包括具有比所述廣角視場窄的遠攝視場的遠 攝透鏡和遠攝圖像感測器，其中所述遠攝成像部份提供所述物體或者場景的遠攝圖像資料，且所述廣角成像部份與所述遠攝成像部份之間存在至少一個失準誤差。處理器與所述廣角成像部份和所述遠攝成像部份耦接，用於在低縮放因數和高縮放因數之間切換時生成平滑過渡的輸出圖像。處理器使用所述失準誤差的比例扭曲所述廣角圖像資料，以生成基礎廣角圖像資料，並使用所述失準誤差的剩餘比例扭曲所述遠攝圖像資料，以生成基礎遠攝圖像資料。處理器使用位於所述低縮放因數處的所述基礎廣角圖像資料生成所述輸出圖像，並使用位於所述高縮放因數處的所述基礎遠攝圖像資料生成所述輸出圖像。
在另一個示例性實施例中，提供一種雙攝像設備。該雙攝像設備包括廣角成像部份、遠攝成像部份和處理器。廣角成像部份包括具有廣角視場的廣角透鏡和廣角圖像感測器，其中所述廣角成像部份提供物體或者場景的廣角圖像資料。遠攝成像部份包括具有比所述廣角視場窄的遠攝視場的遠攝透鏡和遠攝圖像感測器，其中所述遠攝成像部份提供所述物體或者場景的遠攝圖像資料，且所述廣角成像部份與所述遠攝成像部份之間存在至少一個失準誤差。處理器與所述廣角成像部份和所述遠攝成像部份耦接，用於在低縮放因數和高縮放因數之間切換時生成平滑過渡的輸出圖像。所述處理器使用位於所述低縮放因數處的所述廣角圖像資料生成所述輸出圖像。所述處理器使用所述失準誤差的比例扭曲所述遠攝圖像資料，且所述失準誤差的比例與所述高縮放因數相關。所述處理器使用位於所述高縮放因數處的扭曲的所述遠攝圖像資料生成所述 輸出圖像。
在又一個示例性實施例中，提供一種雙攝像設備。該雙攝像設備包括廣角成像部份、遠攝成像部份和處理器。廣角成像部份包括具有廣角視場的廣角透鏡和廣角圖像感測器，其中所述廣角成像部份提供物體或者場景的廣角圖像資料。遠攝成像部份包括具有比所述廣角視場窄的遠攝視場的遠攝透鏡和遠攝圖像感測器，其中所述遠攝成像部份提供所述物體或者場景的遠攝圖像資料，且所述廣角成像部份與所述遠攝成像部份之間存在至少一個失準誤差。處理器與所述廣角成像部份和所述遠攝成像部份耦接，用於在低縮放因數和高縮放因數之間切換時生成平滑過渡的輸出圖像。所述處理器使用所述失準誤差的比例扭曲所述廣角圖像資料，以生成基礎廣角圖像資料，且所述失準誤差的比例與所述低縮放因數相關。所述處理器使用所述失準誤差的剩餘比例扭曲所述遠攝圖像資料以生成基礎遠攝圖像資料，且所述失準誤差的剩餘比例與所述高縮放因數相關。所述處理器使用位於所述低縮放因數處的所述基礎廣角圖像資料生成所述輸出圖像，並使用位於所述高縮放因數處的所述基礎遠攝圖像資料生成所述輸出圖像。
本發明的雙攝像設備通過使用失準誤差對廣角圖像和遠攝圖像進行扭曲，分別生成基礎廣角圖像和基礎遠攝圖像，進而使用縮放期間的不同縮放因數處的基礎廣角圖像和基礎遠攝圖像來生成輸出圖像，從而實現圖像縮放期間輸出圖像的平滑過渡，解決圖像縮放期間由失準誤差引起的非平滑變焦。
100‧‧‧雙攝像設備
110‧‧‧廣角成像部份
111‧‧‧廣角透鏡
112‧‧‧廣角圖像感測器
120‧‧‧遠攝成像部份
121‧‧‧遠攝透鏡
122‧‧‧遠攝圖像感測器
130‧‧‧處理器
140‧‧‧顯示面板
210、220、310、320、330、410、420、440、510、520、540、610、620、640、650、910、920‧‧‧FOV
430、530、630、660、830、950‧‧‧區域
710、720、740、810、820、840、930‧‧‧廣角圖像
D1‧‧‧第一距離
D2‧‧‧第二距離
通過閱讀下面詳細的說明書以及結合下面附圖的示例，本發明可以被更充分理解，其中：
第1圖是根據本發明實施例的雙攝像設備的方框圖。
第2圖是廣角圖像感測器、遠攝圖像感測器及其各自的FOV而不存在失準誤差的示例。
第3圖是廣角圖像感測器、遠攝圖像感測器及其各自的FOV而存在失準誤差的示例。
第4圖是根據本發明一實施例的不同縮放因數的廣角圖像感測器和遠攝圖像感測器的FOV的示意圖。
第5圖是根據本發明另一實施例的不同縮放因數的廣角圖像感測器和遠攝圖像感測器的FOV的示意圖。
第6圖是根據本發明又一實施例的不同縮放因數的廣角圖像感測器和遠攝圖像感測器的FOV的示意圖。
第7圖是根據本發明一實施例的不同縮放因數的廣角圖像感測器和遠攝圖像感測器的FOV的示意圖。
第8圖是根據本發明另一實施例的不同縮放因數的廣角圖像感測器和遠攝圖像感測器的FOV的示意圖。
第9圖是根據本發明實施例的廣角圖像感測器和遠攝圖像感測器的FOV的示意圖。
以下描述為本發明的較佳實施例。以下實施例僅用來舉例闡釋本發明的技術特徵，並非用以限定本發明。本發明的保護範圍當視權利要求書所界定為准。
第1圖是根據本發明實施例的雙攝像設備的方框圖。如第1圖所示，雙攝像設備100包括廣角成像部份110、遠攝成像部份120和處理器130。廣角成像部份110包括廣角透鏡111和廣角圖像感測器112，遠攝成像部份120包括遠攝透鏡121和遠攝圖像感測器122。廣角圖像感測器112和遠攝圖像感測器122可以是物理上獨立的，或者是單個更大圖像感測器的一部份，廣角圖像感測器112的解析度可以等於或者不同於遠攝圖像感測器122的解析度。
處理器130與廣角成像部份110和遠攝成像部份120耦接，且用於接收廣角成像部份110所捕獲的廣角圖像和遠攝成像部份120所捕獲的遠攝圖像，並對該廣角圖像和遠攝圖像執行相應的影像處理，以校準圖像縮放期間廣角透鏡111和遠攝透鏡121之間的失準誤差。具體地，處理器130生成預覽圖像，該預覽圖像是從廣角成像部份110和遠攝成像部份120在所有縮放級別處所獲得的資訊融合而來。
在一個實施例中，雙攝像設備100可以進一步包括顯示面板140，以用於顯示該預覽圖像。例如，顯示面板140可以是一種觸控板，處理器130可以生成使用者介面，以用於該顯示面板上的縮放功能。因此，用戶可以按壓該顯示面板140，以調整用於該預覽圖像的縮放因數。
具體地，該縮放因數可以是等於或者大於1的正數。當該縮放因數為1時，處理器130可以使用廣角成像部份110所捕獲的廣角圖像作為參考圖像，以用於生成該預覽圖像。例如，參考圖像被縮放(scale)(即被重新調整大小)以 適應該顯示面板140的解析度，並且，如果需要，圖像裁剪(image cropping)可以用到已縮放的參考圖像上，以生成該預覽圖像(例如，中心區域可以被裁剪)。當該縮放因數被設置成1與預設倍數之間的值時，處理器130可以按照與該縮放因數成比例來縮放該參考圖像(即廣角圖像)，並對該已縮放的參考圖像執行圖像裁剪以生成該預覽圖像。通常，該縮放因數由廣角攝像頭FOV和遠攝攝像頭FOV之間的比例來確定。出於描述之目的，該預設倍數為2，並且，其會隨著廣角透鏡和遠攝透鏡的規範和光學特徵而改變。出於描述之目的，在下面的實施例中，預設倍數為2。
當縮放因數被設置成2，該處理器使用遠攝成像部份120所捕獲的遠攝圖像作為參考圖像，以用於生成該預覽圖像。例如，參考圖像被縮放以適應該顯示面板140的解析度，並且，如果需要，圖像裁剪(image cropping)可以用於到已縮放的參考圖像上，以生成該預覽圖像(例如，中心區域可以被裁剪)。當該縮放因數被設置成大於2的值時，處理器130可以按照與該縮放因數成比例來縮放該參考圖像(即遠攝圖像)，並對該已縮放的參考圖像執行圖像裁剪以生成該預覽圖像。
第2圖是廣角圖像感測器、遠攝圖像感測器及其各自的FOV而不存在失準誤差的示例。如第2圖所示，遠攝圖像感測器122的FOV 210是廣角圖像感測器112的FOV 220的一半。應注意，出於描述之目的，該遠攝圖像感測器122的解析度和廣角圖像感測器112的解析度相同。具體地，廣角透 鏡111具有更短的焦距和更廣角的FOV，因此，廣角圖像感測器112獲得廣角圖像。遠攝透鏡121具有更長的焦距和更窄的FOV，因此，遠攝圖像感測器122獲得遠攝圖像。應注意，廣角圖像和遠攝圖像具有相同的解析度。
由於廣角透鏡111和遠攝透鏡121之間不存在失準誤差，當縮放因數從1增加到2時，處理器130可以直接將參考圖像從廣角圖像切換到遠攝圖像。相反地，當縮放因數從比2大的值下降時，處理器130也可以直接將參考圖像從遠攝圖像切換到廣角圖像。
第3圖是廣角圖像感測器、遠攝圖像感測器及其各自的FOV而存在失準誤差的示例。在第3圖的示例中，遠攝圖像感測器122的FOV 310是廣角圖像感測器112的FOV 320的一半。出於描述之目的，該遠攝圖像感測器122的解析度和廣角圖像感測器112的解析度相同，並且相對於廣角透鏡111，遠攝透鏡121具有沿著廣角透鏡111的光軸的逆時針旋轉角度。應注意，FOV 330表示遠攝圖像感測器122的FOV而不存在失準誤差。
由於廣角透鏡111和遠攝透鏡121之間存在失準誤差，當縮放因數從1增加到2時，用戶可以感覺到該預覽圖像是有跳動(jaggy)的。具體地，相對於廣角圖像，遠攝成像部份120所生成的遠攝圖像會傾斜(skew)，因而，當縮放因數從1增加到2時，處理器130不能直接將參考圖像從廣角圖像切換到遠攝圖像。如果處理器130在縮放因數被增加到2時直接將參考圖像從廣角圖像切換到遠攝圖像，使用者會很容 易感受到顯示面板140上的預覽圖像有跳動感，使得使用者體驗變差。
應注意，失準誤差可以被定義在六個自由度中，例如x,y,z,θx,θy,和θz，因此，失準誤差可以被表示為平移矩陣(translation matrix)、縮放矩陣和旋轉矩陣中的一種或者其結合。
在一個實施例中，當處理器130接收到來自於廣角成像部份110的廣角圖像和來自於遠攝成像部份120的遠攝圖像，處理器130估計該平移矩陣、縮放矩陣和旋轉矩陣。隨後，處理器130基於該估計的平移矩陣、縮放矩陣和旋轉矩陣將廣角圖像和/或遠攝圖像進行對準，進而基於對準的廣角圖像和對準的遠攝圖像執行圖像縮放功能，從而減少由廣角透鏡111和遠攝透鏡121之間的失準誤差所引起的縮放圖像缺陷。
表1示出了在不同規範中雙攝像模組的製造公差值。
如表1所示，在SPEC1中，雙攝像模組具有最小製造公差(manufacturing tolerance)值，並在廣角圖像上具有最小區域。在SPEC3中，雙攝像模組具有最大製造公差值，並在廣角圖像上具有最大區域。具體地，如下面實施例中所描 述的，更高的製造公差值可能對圖像縮放影響更大。
第4圖是根據本發明一實施例的不同縮放因數的廣角圖像感測器和遠攝圖像感測器的FOV的示意圖。
在第一場景中，為了簡潔，假設遠攝圖像具有向負X軸100像素的偏移量，和相對於廣角圖像逆時針1度的旋轉角度。此外，出於描述之目的，廣角透鏡111的FOV是遠攝透鏡112的兩倍，並且廣角圖像感測器112和遠攝圖像感測器122的解析度是4032*3016(即4K*3K)。出於描述之目的，上述規範也將被使用到下面第4圖~第9圖中的實施例中。
在本實施例中，當縮放因數在1到2的範圍內時，處理器130使用遠攝圖像作為參考圖像，以用於圖像縮放。當縮放因數被設置成1與2之間的值時，處理器130以1度的逆時針旋轉角度和向負X軸100像素的偏移量扭曲廣角圖像。因此，當縮放因數為2時，該扭曲的廣角圖像可以與遠攝圖像對準。具體地，縮放因數為2是從廣角圖像被切換到遠攝圖像或者從遠攝圖像被切換到廣角圖像的縮放圖像的切換點。由於在廣角圖像和遠攝圖像之間存在旋轉角度和X軸上的偏移量值，該廣角圖像被扭曲成在縮放因數為2處與該遠攝圖像對準。因此，在調整縮放因數時，用戶將感受不到跳動感。
如第4圖所示，由於在廣角圖像和遠攝圖像之間存在旋轉角度和X軸上的偏移量值，遠攝圖像在廣角圖像上的映射如FOV 410所示。應注意，若廣角圖像和遠攝圖像之間不存在失準誤差，則遠攝圖像在廣角圖像上的映射如FOV 420所示。FOV 410可通過旋轉和移動FOV 420來獲得。實作上， 通過在廣角圖像上裁切FOV 410，並將FOV 410轉正，可得到與遠攝圖像完全對齊、不存在失準誤差的圖像。此外，標號430表示遠攝圖像映射到廣角圖像上的可能區域。具體地，當縮放因數被設置成2時，該廣角圖像的解析度將被縮小(down-scale)到2016*1508，並且，該處理器通過旋轉和移動來扭曲該縮小的廣角圖像，以與遠攝圖像對準。無論縮放因數是否被降低或者增加到2，該扭曲的廣角圖像與該遠攝圖像對準。
當縮放因數被設置成1.5時，該廣角圖像的解析度將被縮小到2688x2011，並且該處理器也通過旋轉和移動來扭曲該縮小的廣角圖像，從而將該扭曲的廣角圖像與具有不同縮放因數的扭曲的廣角圖像對準。
當縮放因數被設置成稍微大於1的X1值時，該廣角圖像的解析度將被縮小到小於4032*3016的像素。應注意，FOV 410的角正好位於區域430的其中一個邊界上，並且FOV 410將不會超出區域430的邊界。意味著，縮放因數被設置成最小值X1，以在圖像縮放期間不會犧牲任何圖像像素。標號440表示廣角圖像感測器112的FOV。
具體地，如果縮放因數被設置成小於X1值的另一個值(例如，1.0)，則被映射到廣角圖像感測器112的區域430的遠攝圖像的FOV 410會超出該廣角圖像的邊界。意味著，遠攝圖像可能包括不存在於該廣角圖像中的像素，從而該扭曲的廣角圖像將不與該遠攝圖像對準。在縮放因數小於X1的情況下，由具有X1的縮放因數的廣角圖像來生成預覽圖像。應注 意，不存在失準誤差的廣角圖像感測器112的FOV 440和遠攝圖像感測器122的FOV 420被縮放因數為1所覆蓋。
應注意，區域430的尺寸取決於雙攝像設備的製造公差值。當誤差值越低時，則區域430的尺寸越小。當誤差值越高時，則區域430的尺寸越大。
第5圖是根據本發明另一實施例的不同縮放因數的廣角圖像感測器和遠攝圖像感測器的FOV的示意圖。
在第二場景中，如第5圖所示，當縮放因數被設置成2時，被映射到遠攝圖像感測器122的區域530的廣角圖像的實際FOV 510不會超出該區域530的邊界。FOV 520表示在不存在失準誤差的情況下，廣角圖像在遠攝圖像上的映射。因此，處理器130仍然使用該廣角圖像來生成預覽圖像。應注意，縮放因數為2(例如，所需要的縮放因數)的該遠攝圖像的解析度是4032*3016(即最高解析度)。但是，在這種情況下，由於FOV 510超出了遠攝圖像感測器122的FOV(在縮放因數為2的情況下，遠攝圖像感測器122的FOV與FOV 520重疊)，處理器130不能使用遠攝圖像來生成預覽圖像。
當縮放因數被設置成稍微大於2的X2值(即實際切換縮放因數)時，被映射到遠攝圖像感測器的區域530的實際FOV 510的一個角正好位於區域530的其中一個邊界上，從而，處理器130仍然使用廣角圖像來生成預覽圖像，而無需犧牲任何像素。在這種情況下，遠攝圖像的解析度將小於4032*3016。標號540表示遠攝圖像感測器122的FOV。在這種情況下，由於FOV 510沒有超出遠攝攝像頭的FOV 520，處 理器130使用遠攝圖像來生成預覽圖像。
當縮放因數被設置成大於X2的值時，被映射到遠攝圖像感測器122的區域530的廣角圖像的實際FOV 510未超出區域530的邊界，因此，處理器130使用遠攝圖像來生成預覽圖像。例如，處理器130用1度的順時針旋轉角度和向正X軸的200像素的偏移量來扭曲遠攝圖像。
例如，當縮放因數被設置成4時，處理器130使用遠攝圖像來生成預覽圖像。例如，處理器130用1度的順時針旋轉角度和向正X軸的200像素的偏移量扭曲遠攝圖像。在這種情況下，遠攝圖像的解析度為2016*1508。
當縮放因數被設置成6時，處理器130使用遠攝圖像來生成預覽圖像。例如，處理器130用1度的順時針旋轉角度和向正X軸的200像素的偏移量扭曲遠攝圖像。在這種情況下，遠攝圖像的解析度為1344*1005。
第6圖是根據本發明又一實施例的不同縮放因數的廣角圖像感測器和遠攝圖像感測器的FOV的示意圖。
相對於第4圖和第5圖中的實施例，在第三場景中，在第6圖的實施例中，廣角圖像和遠攝圖像均共用失準誤差。例如，在第4圖中，遠攝圖像用作參考圖像以用於圖像縮放，且，在第5圖中，廣角圖像用作參考圖像以用於圖像縮放。但是，縮放因數值X1和X2取決於雙攝像設備的製造公差值。
為了提高預覽圖像的圖像品質，在第6圖的實施例中，廣角圖像和遠攝圖像共用失準誤差。具體地，該廣角圖像被逆時針旋轉0.5度，並向負X軸移動50像素，從而生成 基礎廣角圖像。同理，該遠攝圖像被逆時針旋轉0.5度，並向正X軸移動100像素，從而生成基礎遠攝圖像。應注意，廣角圖像和遠攝圖像的不同的旋轉角度和移動值是由於不同的FOV和該廣角圖像和遠攝圖像的不同的解析度。因此，通過使用該基礎廣角圖像和該基礎遠攝圖像，第4圖和第5圖中的實施例所公開的技術可以被用於此。
應注意，第6圖的實施例中的最小縮放因數X3可小於第4圖的實施例中的縮放因數X1。FOV 620表示共用失準誤差情況下所生成的基礎遠攝圖像在廣角圖像上的映射，FOV 610表示不共用失準誤差情況下所生成的基礎遠攝圖像在廣角圖像上的映射。標號630表示在廣角圖像上為了修正失準誤差所預留的區域。如圖所示，FOV 620位於區域630的邊界內，但是，FOV 610正位於區域630的邊界上。因此，當基礎遠攝圖像的FOV 620正位於區域630的邊界上時，可以獲得最小縮放因數X3。此外，因為FOV 620的旋轉和位移修正量比FOV 610小，所以FOV 620所需要的區域630比FOV 610所需的小。因此，在共用失準誤差情況下，區域630的寬度可以比較窄，因此相對的縮放因數可以比較小。也就是說，縮放因數X3小於縮放因數X1。
同理，第6圖的實施例中的縮放因數X4可小於第5圖的實施例中的縮放因數X2。FOV 640表示共用失準誤差情況下所生成的基礎廣角圖像在遠攝圖像上的映射，FOV 650表示不共用失準誤差情況下所生成的基礎廣角圖像在遠攝圖像上的映射。標號660表示在遠攝圖像上為了修正失準誤差所 預留的區域。此外，因為FOV 640的旋轉和位移修正量比FOV 650小，所以FOV 640所需要的660比FOV 650所需的小。因此，在共用失準誤差情況下，660的寬度可以比較窄，因此相對的縮放因數可以比較小。也就是說，縮放因數X4小於縮放因數X2。
第7圖是根據本發明一實施例的不同縮放因數的廣角圖像感測器和遠攝圖像感測器的FOV的示意圖。在第四場景中，應用到廣角圖像上的失準誤差可以與縮放因數相關。例如，應用到廣角圖像上的失準誤差與縮放因數成線性比例關係。
在上述第4圖~第6圖的實施例中，使用縮放因數為2，廣角圖像的中心正好與遠攝圖像的中心匹配。此外，在第4圖的實施例中，當扭曲該廣角圖像以與遠攝圖像對準時，由於失準誤差，廣角圖像感測器112的部份解析度的會被犧牲掉(即最小縮放因數X1稍微大於1)。
為了實現無縫變焦，使用者在執行圖像縮放時不應感知任何跳動的圖像。在第7圖的實施例中，處理器130直接使用來自於廣角成像部份110的廣角圖像來生成預覽圖像，而無需執行圖像對準。隨著縮放因數逐漸被增大，將失準誤差修正或者廣角/遠攝對準的比例(例如，百分比)應用到該廣角圖像上。
例如，標號740表示縮放因數為1的全解析度廣角圖像。標號710表示當前縮放因數的廣角圖像，標號720表示使用第4圖中所公開的技術的扭曲廣角圖像。當縮放因數被 設置成1，沒有失準誤差被應用到廣角圖像上。當縮放因數被設置成2，100%的失準誤差修正，或者廣角/遠攝對準可以被應用到廣角圖像上。如第7圖所示，當縮放因數被設置成1.3時，33%的失準誤差可以被應用到廣角圖像上。當縮放因數被設置成1.6時，66%的失準誤差可以被應用到廣角圖像上。因此，被應用到廣角圖像上的失準誤差的比例取決於縮放因數。應注意，在本實施例中，在縮放因數等於2，並且無失準誤差的情況下，FOV 730表示遠攝圖像在廣角圖像上的映射。當縮放因數等於或者大於2時，因為失準誤差已經藉由裁切和旋轉廣角圖像而修正，所以遠攝圖像可以直接被用於生成預覽圖像。
用於扭曲廣角圖像的技術可以參考上述實施例中，因此，此處將不作具體說明。應注意，在本實施例中，當縮放因數接近1時，廣角圖像感測器112的解析度不會被犧牲掉。當失準誤差不顯著時，使用者不會察覺縮放圖像隨著縮放因數的增加而逐漸移動和旋轉。
第8圖是根據本發明另一實施例的不同縮放因數的廣角圖像感測器和遠攝圖像感測器的FOV的示意圖。
在第五場景中，被應用到遠攝圖像上的失準誤差與從2到預設數(例如，6.0)的縮放因數成比例。例如，在第4圖~第6圖的上述實施例中，使用縮放因數為2時，廣角圖像的中心正好與遠攝圖像的中心匹配。此外，在第5圖的實施例中，由於失準誤差，當縮放因數大於2(例如，縮放因數X2)時，出現在圖像縮放期間從廣角圖像切換到遠攝圖像的圖 像。
在第8圖的實施例中，標號840表示縮放因數為1的全解析度廣角圖像，標號810表示當前縮放因數的廣角圖像，標號820表示使用第5圖中所公開的技術的扭曲廣角圖像，標號830表示廣角圖像映射到遠攝圖像的可能區域。當縮放因數位於2到X2之間時，廣角圖像直接被用於生成預設圖像。當縮放因數被增加到X2時，失準誤差修正或廣角/遠攝對準可以完全(即100%)被用於到遠攝圖像，以生成預覽圖像。當縮放因數被設置成6.0時，處理器130可以直接使用遠攝圖像以生成預覽圖像，而無需應用任何失準誤差，且該遠攝圖像的解析度為1344*1005。應注意，在本實施例中，當縮放因數小於2時，廣角圖像用於生成預覽圖像，而無需應用任何失準誤差修正或或廣角/遠攝對準。
此外，當縮放因數被設置成4.0時，66%的失準誤差可以被應用到遠攝圖像上，且該遠攝圖像的解析度為2016*1508。當縮放因數被設置成5.0時，33%的失準誤差可以被應用到遠攝圖像上，且該遠攝圖像的解析度為1344*1005。應注意，縮放因數從5.0到6.0時，該遠攝圖像的解析度為1344*1005，但是，隨著縮放因數從5.0逐漸增加到6.0，應用到遠攝圖像上的失準誤差比例逐漸從33%減少到0%。
由於遠攝圖像在其中心處具有最佳調製轉換函數(modulation transfer function，MTF)，這將有利於將遠攝圖像的中心移動到顯示面板140的中心，這樣使用者可以感知到更好圖像品質的預覽圖像。在第7圖和第8圖的實施例中，按 照與縮放因數的比例，將失準誤差應用到廣角圖像或者場景圖像的技術可以被稱為“中心移動(center shifting)”技術。
在另一個實施例中，第6圖的實施例中使用基礎廣角圖像和基礎遠攝圖像的技術可以與第7圖和第8圖的實施例中所公開的該“中心移動”技術一起使用。例如，廣角圖像可以由在第7圖的實施例中具有一半失準誤差的基礎廣角圖像來替代，遠攝圖像可以由在第8圖的實施例中具有一半失準誤差的基礎遠攝圖像來替代。因此，在所有縮放級別處的預覽圖像的整個圖像品質可以得到提高。
第9圖是根據本發明實施例的廣角圖像感測器和遠攝圖像感測器的FOV的示意圖。應注意，扭曲廣角圖像和遠攝圖像的失準誤差比例(例如，旋轉角度和移動像素)並不限於50%，且該比例可以具有a/b的比值。假設遠攝圖像相對於廣角圖像具有向負X軸的S1像素的偏移量以及R1度的逆時針旋轉角度。同樣地，換句話說，廣角圖像相對於遠攝圖像具有向正X軸的S2像素的偏移量以及R2度的逆時針旋轉角度。
例如，標號930表示全解析度的廣角圖像。由於失準誤差，用於在圖像縮放期間圖像切換的所需的縮放因數可以是N1(例如，所需要的縮放映射，例如第5圖中等於2.0)，用於圖像切換的實際縮放因數可以是N2(例如，第5圖中的實際縮放因數X2)。如第9圖所示，使用縮放因數N1，廣角透鏡111的FOV 910可以被映射到遠攝圖像感測器122的區域950上。使用縮放因數N2，遠攝透鏡121的FOV 920比FOV 910 窄。處理器130估計FOV 910的邊界與區域950之間的第一距離(例如，以像素的形式)D1，以及FOV 920的邊界與區域950之間的第二距離(例如，以像素的形式)D1。隨後，用於扭曲遠攝圖像的失準誤差的比例可以是D1/D2，且用於扭曲廣角圖像的失準誤差的比例可以是(1-D1/D2)。
因此，處理器130可以用(R1*D1/D2)度的逆時針旋轉角度和(S1*D1/D2)的移動距離來扭曲遠攝圖像，並且，用R2*(1-D1/D2)度的順時針旋轉角度和S2*(1-D1/D2)的移動距離來扭曲廣角圖像。應注意，如上述實施中所述，用於確定失準誤差比例的技術可以與用於扭曲廣角圖像和遠攝圖像的技術一起使用。
綜上所述，雙攝像設備和各種數位圖像縮放方法已被提供來實現無縫圖像變焦，從而減少圖像縮放期間預覽圖像的圖像缺陷。
雖然本發明已通過示例的方式和優選實施例的形式來描述，可以理解的是，本發明並不限於所公開的實施例。相反，本發明旨在覆蓋各種修改和相似設計(對本領域技術人員而言是清楚的)。因此，所附的權利要求的範圍應符合最廣泛的解釋，以涵蓋所有這些修改和相似設計。

Claims (14)

  1. 一種雙攝像設備，包括：廣角成像部份，包括具有廣角視場的廣角透鏡和廣角圖像感測器，其中所述廣角成像部份提供物體或者場景的廣角圖像資料；遠攝成像部份，包括具有比所述廣角視場窄的遠攝視場的遠攝透鏡和遠攝圖像感測器，其中所述遠攝成像部份提供所述物體或者場景的遠攝圖像資料，且所述廣角成像部份與所述遠攝成像部份之間存在至少一個失準誤差；以及處理器，與所述廣角成像部份和所述遠攝成像部份耦接，用於在低縮放因數和高縮放因數之間切換時生成平滑過渡的輸出圖像，其中所述處理器使用所述失準誤差的比例扭曲所述廣角圖像資料，以生成基礎廣角圖像資料，並使用所述失準誤差的剩餘比例扭曲所述遠攝圖像資料，以生成基礎遠攝圖像資料，其中所述處理器使用位於所述低縮放因數處的所述基礎廣角圖像資料生成所述輸出圖像，並使用位於所述高縮放因數處的所述基礎遠攝圖像資料生成所述輸出圖像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雙攝像設備，其中所述失準誤差的比例是50%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之雙攝像設備，其中所述失準誤差的比例是根據第一距離和第二距離的第一比值而確定的。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之雙攝像設備，其中所述第一距離是使用第一縮放因數的所述廣角圖像資料的第一視場的邊界與所述遠攝圖像感測器的區域之間的距離，所述第二距離是使用第二縮放因數的所述廣角圖像資料的第二視場的邊界與所述遠攝圖像感測器的所述區域之間的距離，其中所述第二縮放因數大於所述第一縮放因數。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之雙攝像設備，其中，當所述低縮放因數小於第一縮放因數時，所述處理器使用位於所述第一縮放因數處的所述基礎廣角圖像資料生成所述輸出圖像。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之雙攝像設備，其中當所述高縮放因數大於第二縮放因數時，所述處理器使用所述基礎遠攝圖像資料生成所述輸出圖像，其中當所述高縮放因數處於所述第二縮放因數與小於所述第二縮放因數的切換縮放因數之間時，所述處理器使用所述基礎廣角圖像資料生成所述輸出圖像，且所述遠攝圖像資料在所述切換縮放因數處具有最高解析度。
  7. 一種雙攝像設備，包括：廣角成像部份，包括具有廣角視場的廣角透鏡和廣角圖像感測器，其中所述廣角成像部份提供物體或者場景的廣角圖像資料；遠攝成像部份，包括具有比所述廣角視場窄的遠攝視場的遠攝透鏡和遠攝圖像感測器，其中所述遠攝成像部份提供所述物體或者場景的遠攝圖像資料，且所述廣角成像部份與所述遠攝成像部份之間存在至少一個失準誤差；以及處理器，與所述廣角成像部份和所述遠攝成像部份耦接，用於在低縮放因數和高縮放因數之間切換時生成平滑過渡的輸出圖像，其中所述處理器使用位於所述低縮放因數處的所述廣角圖像資料生成所述輸出圖像，其中所述處理器使用所述失準誤差的比例扭曲所述遠攝圖像資料，且所述失準誤差的比例與所述高縮放因數相關，其中所述處理器使用位於所述高縮放因數處的扭曲的所述遠攝圖像資料生成所述輸出圖像。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之雙攝像設備，其中，在所述高縮放因數處於第一縮放因數與大於所述第一縮放因數的第二縮放因數之間時，所述失準誤差的比例與所述高縮放因數成比例。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之雙攝像設備，其中當所述高縮放因數處於所述第一縮放因數與切換縮放因數之間時，所述處理器使用所述廣角圖像資料生成所述輸出圖像，且所述遠攝圖像資料在所述切換縮放因數處具有最高解析度。
  10. 一種雙攝像設備，包括：廣角成像部份，包括具有廣角視場的廣角透鏡和廣角圖像感測器，其中所述廣角成像部份提供物體或者場景的廣角圖像資料；遠攝成像部份，包括具有比所述廣角視場窄的遠攝視場的遠攝透鏡和遠攝圖像感測器，其中所述遠攝成像部份提供所述物體或者場景的遠攝圖像資料，且所述廣角成像部份與所述遠攝成像部份之間存在至少一個失準誤差；以及處理器，與所述廣角成像部份和所述遠攝成像部份耦接，用於在低縮放因數和高縮放因數之間切換時生成平滑過渡的輸出圖像，其中所述處理器使用所述失準誤差的比例扭曲所述廣角圖像資料，以生成基礎廣角圖像資料，且所述失準誤差的比例與所述低縮放因數相關，其中所述處理器使用所述失準誤差的剩餘比例扭曲所述遠攝圖像資料以生成基礎遠攝圖像資料，且所述失準誤差的剩餘比例與所述高縮放因數相關，其中所述處理器使用位於所述低縮放因數處的所述基礎廣角圖像資料生成所述輸出圖像，並使用位於所述高縮放因數處的所述基礎遠攝圖像資料生成所述輸出圖像。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之雙攝像設備，其中，所述失準誤差的比例為50%。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之雙攝像設備，其中所述失準誤差的比例是根據第一距離和第二距離的第一比值而確定的。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之雙攝像設備，其中所述第一距離是使用第一縮放因數的所述廣角圖像資料的第一視場的邊界與所述遠攝圖像感測器的區域之間的距離，所述第二距離是使用第二縮放因數的所述廣角圖像資料的第二視場的邊界與所述遠攝圖像感測器的所述區域之間的距離，其中所述第二縮放因數大於所述第一縮放因數。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之雙攝像設備，其中當所述高縮放因數大於第二縮放因數時，所述處理器使用所述基礎遠攝圖像資料生成所述輸出圖像，其中當所述高縮放因數處於所述第二縮放因數與小於所述第二縮放因數的切換縮放因數之間時，所述處理器使用所述基礎廣角圖像資料生成所述輸出圖像，且所述遠攝圖像資料在所述切換縮放因數處具有最高解析度。
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