一种具有防抖功能的拍照手机及其在拍照中的防抖方法 【技术领域】
本发明涉及具有拍照功能的手机及其拍照过程中的防抖方法领域，更具体的说，改进涉及的是一种具有防抖功能的拍照手机及其在拍照中的防抖方法。
背景技术
随着拍照功能在手机上的普及和应用，人们也会越来越多地使用手机进行拍照；与数码相机一样，使用手机进行拍照同样也存在如何防止抖动的问题。
但是，模拟数码相机的防抖设计，不仅会大幅增加手机的技术成本，而且手机的大小尺寸也会在很大程度上限制数码相机的技术应用，从而使得手机拍照的防抖效果始终不理想。
因此，现有技术尚有待改进和发展。
【发明内容】
本发明的目的是，在于提供一种具有防抖功能的拍照手机及其在拍照中的防抖方法，可在手机上低成本地实现防抖效果较为理想的拍照功能，尤其适合使用在智能手机上。
本发明的技术方案如下：
一种手机在拍照中的防抖方法，包括以下步骤：
A、通过手机上的重力传感器模块对该手机拍照时的抖动级别进行检测；
B、根据所述重力传感器模块检测到的抖动级别控制该手机在拍照过程中的曝光时间，由该手机上的摄像头模块按照所述曝光时间拍照；
C、利用图像处理软件程序结合抖动产生的位移矢量对模糊的图像进行清晰化处理。
所述的防抖方法，其中，所述步骤A具体包括：
A1、通过按住该手机上的快门键启动所述重力传感器模块的防抖工作模式；
A2、检测拍照时发生在各个方向上的抖动矢量，计算抖动矢量和的绝对值；
A3、根据计算出的绝对值大小判断拍照时的抖动级别。
所述的防抖方法，其中，所述步骤A还包括多次采样所述重力传感器模块检测到的抖动数据，并取其平均值用于判断抖动级别。
所述的防抖方法，其中，在所述步骤A之前还包括：
预先设置抖动级别与曝光时间对应关系表，便于查表确定曝光时间。
5所述的防抖方法，其中，所述步骤C具体包括：
C1、在拍照过程中拍摄多张图像并提取特征点；
C2、根据该特征点利用软件程序对所述图像的模糊程度进行分析；
C3、将分析的结果与所述位移矢量相结合，对所述图像进行补偿处理。
所述的防抖方法，其中，所述步骤C还包括多次采样拍照过程中抖动产生的所述位移矢量，并取其平均值用于对图像进行清晰化处理。
一种具有防抖功能的拍照手机，包括位于手机主板上的一中央处理器和设置在该手机外壳上的一摄像头模块；所述中央处理器加载所述摄像头模块的驱动程序，用于在按下该手机上的快门键时进行图像的拍照；其中，所述手机还包括一重力传感器模块和一图像后处理模块；所述中央处理器加载所述重力传感器模块的驱动程序，用于检测该手机拍照时的抖动级别，以控制所述摄像头模块在拍照过程中的曝光时间；所述中央处理器运行所述图像后处理模块的图像处理软件程序，用于结合抖动产生的位移矢量对模糊的图像进行清晰化处理。
所述的拍照手机，其中，所述重力传感器模块还包括一工作寄存器，用于所述中央处理器设置所述工作寄存器中的数据值，使所述重力传感器模块处于防抖的工作模式中。
所述的拍照手机，其中，所述重力传感器模块为一流式接口设备，所述重力传感器模块的驱动程序为独立的流式接口驱动程序。
所述的拍照手机，其中，所述摄像头模块为一流式接口设备，所述摄像头模块的驱动程序为独立的流式接口驱动程序。
本发明所提供地一种具有防抖功能的拍照手机及其在拍照中的防抖方法，由于采用了重力传感器和图像后处理技术，根据手机拍照时检测到的抖动级别控制曝光时间实现了第一重防抖；以及利用抖动的位移矢量对模糊的图像进行补偿实现了第二重防抖；从而在手机上低成本地实现了防抖效果较为理想的拍照功能，特别适合使用在带有高端重力传感器的智能手机上。
【附图说明】
图1为本发明中双重防抖过程的流程图；
图2为本发明中重力传感器(g-sensor)工作过程的流程图；
图3为本发明中总体软件通讯过程的流程图；
图4为本发明中摄像头(camera)的流式接口驱动设计框图；
图5为本发明中重力传感器(g-sensor)的流式接口驱动设计框图；
图6为本发明中摄像头模块(camera module)的硬件框图；
图7为本发明中重力传感器模块(g-sensor module)的硬件框图。
【具体实施方式】
以下将结合附图，对本发明的方法及其手机的具体实施方式和实施例加以详细说明。
本发明的一种手机在拍照中的防抖方法，其具体实施方式之一，如附图1所示，包括以下步骤：
步骤S101、按下手机上摄像头(camera)的快门；
步骤S102、进入拍照前期，手机上重力传感器(g-sensor)检测拍照时抖动的程度并确定抖动级别；所谓拍照前期指的是快门按下之后拍照曝光之前的时间段；
步骤S103、camera根据抖动级别控制曝光时间；
步骤S104a和S 104b、一方面camera按照指定的曝光时间进行拍照；另一方面，g-sensor计算在曝光时间(即拍照期间)因抖动产生的位移矢量，以便camera读取；
步骤S105、进入拍照后期，camera读取该位移矢量，根据对图像模糊情况的分析结果，利用图像处理软件对图像进行清晰化的补偿处理；所谓拍照后期是指拍照曝光之后只图像处理完成的时间段。
在步骤S102中，因抖动级别的检测在按下快门之后曝光之前的时间段获得的，故不会影响拍照。
在步骤S103中、可根据抖动级别将曝光时间也分为若干级别，抖动级别越高，曝光时间越短；而在步骤S102之前，可预先设置抖动级别与曝光时间对应关系表，以便于查表确定曝光时间。
在步骤S104a中，可通过瞬时拍摄多张照片并提取特征点的方法，对图像的模糊情况进行分析以备后端的补偿处理；此处提取的特征点可为多张照片中同一特征点，也为现有数码相机中所采用，属于本领域所熟知。
在步骤S102、S104b和S105中，可通过多次采样再取平均值的方法来提高准确率。
本发明利用高端g-sensor精确的三维空间感应，高精度的重力加速度检测、高度的实时性能等特性，可检测到空间三轴的重力加速度值，从而可检测到发生在各个方向上的抖动，并计算出抖动的剧烈程度，即抖动级别。对于不同的抖动级别，在拍照时对曝光时间的控制也不一样；所以针对不同的抖动程度指定不同的抖动级别，camera在不同的抖动级别下采取不同的曝光时间进行拍照，从而灵活的进行防抖。
抖动级别是camera用来控制快门速度的主要参数，其主要是由空间三轴的重力加速度矢量之和的绝对值来决定的面积发生在某个方向上的重力加速度绝对值越大，则抖动级别越高；该参数是在快门按下后曝光开始前的这段拍照前期获得的；在快门按下之后，g-sensor开始工作，通过x、y、z三轴的重力加速度值即可计算出发生在某个方向上的重力加速度的矢量和，进而计算出绝对值；通过多次采样取平均值的方法可以得到比较准确的结果；抖动级别的设定方法为：先设定一些门限阀值，然后再将计算出的某个方向上的重力加速度绝对值与门限阀值进行比较，即可得出抖动级别；由于抖动级别是通过检测抖动的剧烈程度来实现的，这种抖动的剧烈程度又是通过空间三维坐标检测出来的，抖动位移矢量的计算也是要通过空间三维坐标来计算出某个方向的矢量位移。
如附图2所示，g-sensor的工作流程如下：
步骤S201、初始化I2C驱动程序；
步骤S202、初始化g-sensor工作参数，g-sensor驱动在系统启动过程中被加载；
步骤S203、创建线程等待camera开始拍照，设置好g-sensor的防抖工作状态；
步骤S204、判断camera快门是否按下开始拍照，是则进入步骤S205，否则继续等待；
步骤S205、在拍照前期，计算抖动级别，并将防抖级别通知camera；
步骤S206、计算抖动矢量位移，即拍照的曝光期间手机的位移量及方向；
步骤S207、在拍照后期，等待camera读取该抖动矢量位移，并进行图像的后期处理；
步骤S208、判断本次拍照的矢量位移是否被读取，是则结束g-sensor的工作流程，否则继续等待。
在拍照过程中，通过瞬时拍摄多张照片并提取特征点的方法对图像进行分析，分析出图像的模糊情况，然后利用g-sensor计算出抖动所产生的位移矢量，在拍照的后期根据之前对图像模糊情况的分析结果，结合位移矢量用软件对图像进行补偿的后端处理；此处的补偿处理可采用数码相机中所使用的图像处理软件，以便对模糊的图像进行清晰化的处理，在此不再赘述。
抖动矢量位移是对图像进行后端处理的主要参数，通过这个参数可知道在拍照时往哪个方向抖动了多少位移量，然后根据这个位移量对图像进行软件补偿，从而实现对图像的后端处理功能。该位移矢量是指在拍照期间即曝光期间抖动所产生的在某个方向上的位移量，在计算过程中需要用到以下参数：g-sensor在三轴的重力加速度值、抖动的时间长度(即曝光时间)；根据这些参数通过特定的算法就可以计算出这次抖动所产生的位移矢量；在获取三轴的重力加速度值时还可以采用多次采样再取平均值的方法，这样得到的值比较准确。
作为本发明的较佳实施例，在总体设计框架上可使用win mobile系统的“流式接口驱动”，来设计各模块之间(应用层、camera和g-sensor)的通讯，总体软件通讯的工作流程主要包括以下几个方面：接口调用、参数传递和数据共享，如附图3所示；在防抖设计上主要使用两种方法实现防抖：一种方法是通过g-sensor检测到抖动后，提高摄像头的感光度(High ISO)，从而提高快门速度(减低曝光时间)，使快门速度超过安全快门来避免抖动，这种方法变化了快门速度，不仅能改善相机方面的抖动，也能对移动的物体进行更好的捕捉；另一种方法是通过g-sensor计算出抖动的位移量，然后在拍照之后对得到的图像进行分析和处理，即对在抖动情况下拍出的模糊图像进行软件位移补偿，位移量就是g-sensor计算出来的抖动位移矢量，这种方法属于后端处理。通过上述两种方法对手机拍照进行双重防抖，从而保障了防抖的可靠性。
例如：在手机通讯的软件流程中，可采用“独立的流式接口驱动”来搭建总体软件框架，即在win mobile平台上将Camera驱动和g-sensor驱动设计成独立的流式接口驱动，并分别设计其对应的I2C驱动用来和PXA310进行通讯，这些驱动在系统启动过程中被加载，这样可以形成清晰的层次化结构，如附图4和5所示，便于系统管理。在流式接口驱动的设计中，各模块之间的通讯是采用特定的接口，数据共享是通过注册表、事件或者内存等方式，通过这些方法可以做到层次设计和接口调用清晰，各模块之间的通讯稳定性好，效率高。
本发明一种具有防抖功能的拍照手机，包括位于手机主板上的一中央处理器和设置在该手机外壳上的一摄像头模块；所述中央处理器加载所述摄像头模块的驱动程序，用于在按下该手机上的快门键时进行图像的拍照；其中，所述手机还包括一重力传感器模块和一图像后处理模块；所述中央处理器加载所述重力传感器模块的驱动程序，用于在拍照的前期检测该手机拍照时的抖动级别，以控制所述摄像头模块在拍照过程中的曝光时间；所述中央处理器运行所述图像后处理模块的软件程序，用于在拍照的后期结合抖动产生的位移矢量对模糊的图像进行补偿处理。
进一步地，所述重力传感器模块还包括一工作寄存器，所述中央处理器设置所述工作寄存器中的数据值，用于使所述重力传感器模块处于防抖的工作模式中。
较好的是，所述重力传感器模块为一流式接口设备，所述重力传感器模块的驱动程序为独立的流式接口驱动程序，和/或所述摄像头模块为一流式接口设备，所述摄像头模块的驱动程序为独立的流式接口驱动程序。
以PXA310这款高性能的MCU为例，对于摄像头模块，如附图6所示，PXA310和摄像头模块间主要有两个接口，I2C接口和CIF接口，I2C接口用于CPU与CAMERA之间的通信，CPU通过I2C接口向CAMERA发送command。CIF接口则用于PXA310接收CAMERA数据；对于重力传感器模块，如附图7所示，PXA310和重力传感器模块间主要通过I2C接口，CPU为master，g-sensor为slave，CPU通过设置g-sensor的工作寄存器使其处于不同的工作方式，然后通过读取XYZ三轴的重力加速度值，再运用特定的算法进行分析运算，即可计算出手机发生的位移矢量，从而得到防抖所需要的各种参数。
工业实用性：
一、体积小：高端g-sensor和camera两个模块的体积都很小，针对手机这样的对尺寸非常敏感的电子产品来说其好处就不言而喻了，传统的手机拍照防抖主要是在摄像头上下功夫，但那样就会导致设想头的尺寸变得很大，从而很大程度上受到手机尺寸的限制。这种方法有效的避免了增加摄像头尺寸的瓶颈，从而在不改变手机体积的情况下很容易的实现拍照防抖。
二、效果好：采用高端g-sensor对抖动进行精确的检测，然后分别在拍照前期和拍照后期对手机拍照进行双重防抖，针对拍照不同时期的抖动都可以进行有效的防抖，从而保障了防抖的效果；另一方面高端g-sensor的精度比一般sensor的精度高很多，而拍照时的抖动本来就是很细微的，所以对sensor的精度要求是非常高的，而高端g-sensor的高精度进一步保障了防抖的效果。
三、稳定性好：利用智能手机通讯的“流式接口驱动”将g-sensor和camera结合在一起，各模块之间采用特定的接口进行通讯，数据共享是通过注册表、事件或者内存等方式，从而做到层次设计和接口调用清晰，各模块之间的通讯效率高、稳定性好。
四、成本低：采用手机本身配备的高端g-sensor(非专门用来拍照防抖)，高端g-sensor在完成其它工作的基础上完全有空余时间用来做拍照防抖，一方面可以充分发挥高端g-sensor的作用，另一方面无需为拍照防抖增加额外的硬件成本，从而即可进行有效防抖，又不需要增加硬件成本。
五、灵活性强：实现防抖的同时脱离了对手机摄像头各种性能的依赖，硬件上只要使用一般摄像头再配备高端g-sensor即可实现防抖，这样使手机的硬件配置显得非常灵活；软件上可以通过软件对高端g-sensor和camera进行灵活的控制，从而可以通过软件对防抖进行灵活的控制，不像传统的手机防抖只能依赖于摄像头的性能，软件配置的作用显得很小。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都属于本发明所附权利要求的保护范围。