图像拾取装置及其方法 【技术领域】
本发明涉及用于拾取一快速运动目标的一个图像的图像拾取装置及其方法。
背景技术
图3A和3B示出了一种图像拾取的处理，对应于作为一种通用图像拾取装置的数字静象照相机的快门键的操作。
图3A示出了在快门键1，子CPU2，和主CPU3之间的电路结构的关系图，其中快门键1包括一个常开键开关，子CPU2用于处理通过操作包括快门键1在内的各种键开关而产生的操作信号；主CPU3用于控制整个照相机的操作。
快门键1的一端被提供电压V，在另一端通过电阻R接地，该另一端还连接着子CPU2。
子CPU2对通过操作包括快门键1在内的各个键而产生的操作信号进行取样。当子CPU2基于取样信号而检测到快门键已被操作时，则通知主CPU3快门键1已被操作。
接到此信息后，主CPU3就使作为一个图像拾取部件地CCD(未示出)拾取一个目标的图像并将得到的图像数据记录在一个记录介质上(未示出)。
图3B示出了由图3A中的装置部件而执行的各个处理的时序图。图3B(1)示出了快门键1的操作，其中假定快门键1在被释放之后，其被按下一段给定的时间用于图像的拾取。如图3B(2)所示，此时假定在输入到子CPU2的A点处的操作信号的脉冲波形的上升和下降部分出现某些抖动。
如图3B(3)所示，子CPU2对以预定的时间间隔，例如10毫秒通过操作快门键1而产生的操作信号的波形进行取样。如图3B(4)所示，为了消除抖动成份，子CPU2应当确定，当输入到子CPU2的操作信号的脉冲波形的接通状态被连续取样三次时，则快门键1被按下，当该脉冲波形的关闭状态被连续取样三次时，则快门键1被释放。
如图3B(5)所示，当分别作出这些确定时，子CPU2将这些确定传送给主CPU3。
接收到子CPU2传送的快门键被按下的通知后，主CPU3选择一个图像拾取模式来驱动CCD以拾取一个目标图像，如图3B(6)所示。此时，从快门键1被第一次按下之后已过去了大约60毫秒，如图所示。
当在所谓的高速草稿(draft)模式中显示为液晶监视器(未示出)上的通过图象的由CCD所拾取图像的速率为例如每秒30个图像时，则CCD以大约33毫秒的周期被驱动，如图3B(7)中的垂直同步脉冲VD的图形所示。
因此，如图3B(8)所示，在主CPU3被切换到图像拾取模式后，CCD从高速草稿模式转换到执行实际曝光操作的曝光模式，这会有0-33毫秒的延时。
结果，在快门键1被按下之后直到曝光实际开始，会有大约100毫秒的最大时间滞后。
当从快门键操作到曝光操作开始的最大时间滞后很大或者约为100毫秒时，快门键的操作机会可能会经常被错过，特别是当拾取一个快速运动目标的图像时。
假定，例如当拾取一个以100km/h速度运行的车辆的图像时，使用所谓的“陷阱对焦拍摄”技术，照相机预先聚焦在该车辆将要通过的一个位置，当车辆的中心通过该位置的时候操作快门。在那种情况下，曝光操作实际上是在该车辆已行驶过该位置约2.8米时才开始的，这是由于100毫秒的时间滞后而引起的。
假定该车辆全长为4米，且图像取景框的范围沿着车辆将要出现的路径等于车辆全长的两倍(＝8米)，且该位置在取景框的中点。在那种情况下，只有车辆的中央和后面部分会出现在图像框内，但原本应当出现在图像框内的是车辆的中央部分。因此，将得到一张车辆的前面部分在图像框之外的照片。显而易见，由于时间的滞后，很难得到理想的组合配置的照片。
并且，如图3B(6)-(8)所示，从主CPU3由CCD操作模式切换为曝光模式的时刻，到根据CCD的驱动周期实际曝光开始的时刻，需要0-33毫秒。包括该延时的全部时间滞后的跨度不是恒定的。
快门键1的操作而引起的时间滞后应当被最小化。即使当时间滞后很大的时候，只要时间滞后的跨度是恒定的，在使用这种特性的照相机时具有技巧的用户，就可以在某种程度上减少一些滞后。
然而，如果时间滞后是时常波动的，则用户就无法掌握时间滞后的程度。结果，目标对象的选择和图像拾取方法就会受到限制。
本发明就是考虑到上述问题而提出的。本发明的目的是提供一种图像拾取装置及其方法，其中从快门键被按下到实际曝光开始的时间滞后可被大大减少并且是恒定的。
【发明内容】
根据本发明的一个方面，提供了一种图像拾取装置，包括：一个图像拾取部件，用于响应于周期性出现的驱动定时信号而拾取一个目标的图像；一个快门键，用于在被按下时产生一个操作信号；一个主控制单元，用于控制图像拾取装置的整体图像拾取操作，用于直接接收通过操作快门键而产生的操作信号，并用于检测操作信号中的一个初始改变作为一个中断信号，从而发出一个指令，使图像拾取部件开始拾取目标的图像；和一个图像处理器，用于响应于主控制单元发出的指令而立刻产生一个驱动定时信号，使图像拾取部件开始拾取目标的图像，而不用等待周期性出现驱动定时信号的出现，并用于处理关于图像拾取部件所拾取的目标图像的数据。
根据本发明的另一个方面，还提供一种图像拾取装置，包括：一个图像拾取部件，用于拾取一个目标的图像；一个快门键，用于在被按下时产生一个操作信号；一个主控制单元，用于控制图像拾取装置的整体图像拾取操作，用于直接接收通过操作快门键而产生的操作信号，并用于检测操作信号的接通状态，从而发出一个指令，使图像拾取部件开始拾取目标的图像；和一个子控制单元，用于接收通过按下一个键开关而产生的第二操作信号，用于检测第二操作信号的接通状态，并用于将关于检测到的第二操作信号接通状态的信息发送到主控制单元。
根据本发明的另一个方面，还提供一种图像拾取装置，包括：一个图像拾取部件，用于拾取一个目标的图像；一个快门键，用于在被按下时产生一个操作信号；一个主控制单元，用于直接接收通过操作快门键而产生的操作信号，用于检测操作信号中的一个初始改变作为一个中断信号，从而发出一个指令，使图像拾取部件开始拾取目标的图像，并通过以预定的时间间隔对操作信号取样，当操作信号的断开状态被连续检测到预定次数时，确定快门键被释放。
根据本发明的另一个方面，还提供一种图像拾取装置，包括：一个图像拾取部件，用于拾取一个目标的图像；一个快门键，用于在被按下时产生一个操作信号；一个主控制单元，用于直接接收通过操作快门键而产生的操作信号，用于通过以预定的时间间隔对操作信号取样，一旦检测到操作信号的接通状态，就发出一个指令，使图像拾取部件开始拾取目标的图像，并通过以预定的时间间隔对操作信号取样，当操作信号的断开状态被连续检测到预定次数时，确定快门键被释放。
根据本发明的另一个方面，还提供一种图像拾取方法，包括以下步骤：控制整个图像拾取操作，直接接收通过按下快门键而产生的一个操作信号，并检测操作信号中的一个初始改变作为一个中断信号，从而发出一个指令，使图像拾取部件开始拾取一个目标的图像；并响应于该指令而立刻产生一个驱动定时信号，使图像拾取部件开始拾取目标的图像，而不用等待周期性出现驱动定时信号的出现，并处理关于图像拾取部件所拾取的目标图像的数据。
根据本发明的另一个方面，还提供一种图像拾取方法，包括：一个主控制步骤，该步骤包括，控制整体图像拾取的操作，直接接收通过按下快门键而产生的一个操作信号，并检测该操作信号的接通状态，从而命令图像拾取部件开始拾取一个目标的图像；和一个子控制步骤，该步骤包括，接收通过按下一个键开关而产生的第二操作信号，检测第二操作信号的接通状态，并将关于检测到的第二操作信号接通状态的信息发送到主控制步骤。
根据本发明的另一个方面，还提供一种图像拾取方法，包括以下步骤：直接接收通过按下一个快门键而产生的一个操作信号，检测操作信号中的一个初始改变作为一个中断信号，从而命令图像拾取部件拾取一个目标的图像，并通过以预定的时间间隔对操作信号取样，当操作信号的断开状态被连续检测到预定次数时，确定快门键被释放。
根据本发明的另一个方面，还提供一种图像拾取方法，包括以下步骤：直接接收通过按下一个键开关而产生的一个操作信号，通过以预定的时间间隔对操作信号取样而检测操作信号的接通状态，且然后在检测到一次操作信号的接通状态时，就命令图像拾取部件开始拾取一个目标的图像；并通过以预定的时间间隔对操作信号取样，当操作信号的断开状态被连续检测到预定次数时，确定快门键被释放。
【附图说明】
图1是本发明一个实施例的数字静象照相机的电路结构的框图；
图2示出了对应于快门键的操作的数字照相机的图像拾取处理；和
图3示出了对应于现有技术中通用数字静象照相机的快门键操作的图像拾取处理。
【具体实施方式】
以下将参照附图来说明应用于数字静象照相机(以下称为“数字照相机”)的本发明的一个实施例。
图1示出了数字照相机的电路结构，总体表示为参考标号10。数字照相机10可选择的被设为作为基本模式的图像拾取模式和播放模式中的一种。在图像拾取模式中，CCD12作为一个图像拾取部件，在光轴上位于光学透镜系统11之后，并被图像处理引擎13的定时脉冲发生器(TG)14和驱动器15所扫描，从而以预定的周期产生对应于一画面的聚焦光学图像的一个光电转换输出用于监视的目的。
该光电转换输出包括模拟的三原色(红(R)，绿(G)，蓝(B))分量信号，其中的每一种都通过取样和A/D转换器(CDS/ADC)16被适当地调整增益，取样，保持，并转换为数字数据，然后被输出到图像处理引擎13的彩色处理电路17。
彩色处理电路17对从取样和A/D转换器16接收的数字图像数据执行彩色处理，包括一个像素内插处理和一个γ-校正处理，从而产生一个数字亮度信号Y和数字色差信号Cb和Cr，然后将这些信号发送到DMA(直接存储器存取)控制器18。
DMA控制器18利用也是从彩色处理电路17接收的一个复合同步信号，一个存储器写入启动信号和一个时钟信号，将来自彩色处理电路17的亮度信号Y以及色差信号Cb和Cr临时写入一个内部缓冲存储器(未示出)，然后DMA将写入信号传送到作为一个缓冲存储器的工作存储器19，该存储器例如是由图像处理引擎13外部的一个SDRAM构成的。
主CPU20被连接到图像处理引擎13以控制数字照相机10的全部操作。在DMA将亮度和色差信号传送到工作存储器19之后，主CPU20从工作存储器中读出亮度和色差信号，通过图像处理引擎13的一个LCD接口(I/F)21将这些信号转换为一个视频信号，然后将该视频信号发送到LCD模块22。
LCD模块22包括，例如具有背光源及其驱动器(未示出)的一个彩色液晶显示板。LCD模块22位于数字照相机10的背面，并用作为图像拾取模式中的一个监视器显示单元(电子寻像器)。LCD模块22通过LCD接口21而显示CCD12所拾取的一个图像。
当快门键23在一个目标图像可被实时地显示作为LCD模块22上的一个监视器图像的状态下，在拾取一个目标的静象的理想时序被按下时，相应的操作信号被产生。
响应于按下快门键23而产生的操作信号，主CPU20在该时刻复位CCD的图像拾取操作(或禁止一周期性驱动定时信号)，然后执行记录存储处理。 在记录存储处理中，主CPU20从工作存储器19中读出一个帧的亮度和色差信号Y，Cb，Cr，该帧对于亮度和色差信号的每一种都以8像素(垂直)×8像素(水平)的基本块为单位被存储在工作存储器19中，并通过DMA控制器18，和图像处理引擎13的JPEG接口(I/F)24将这些信号写入JPEG(联合图像编码专家组)电路25。JPEG电路25利用霍夫曼编码处理作为一个熵编码系统，对写入信号执行一个ADCT(自适应离散余弦变换)操作，并压缩得到的数据。
主CPU20然后通过图像处理引擎13的卡件接口(I/F)26将数据文件以单图像数据文件的形式写入存储卡27，该存储卡中已被封装有一个非易失性闪速存储器，可拆卸地附连作为数字照相机10的记录介质。参考标记28表示可安装或拆卸存储卡27的连接器。
当主CPU20将全部压缩数据以单图像数据文件形式写入存储卡27的操作结束时，主CPU20返回在LCD模块22上显示监视器图像的模式。
主CPU20除了连接图像处理引擎13和工作存储器19外，还连接有闪存29和子CPU30。
闪存29是一个EEPROM，其中它的内容以块为单位是可重写的。EEPROM的一部分被用作保护的程序ROM，其中存储有主CPU20的操作程序，而EEPROM的剩余部分被用作内置存储器，可与存储卡27一样记录关于拾取图像的数据。
子CPU30对通过操作除快门键23之外的键入单元31的每个键而产生的操作信号进行取样，并将表示键操作内容的相应取样信号传送到主CPU20和图像处理引擎13。
在图像处理引擎13中，USB(通用串行总线)接口(I/F)32和视频电路33被连接到DMA控制器18。
USB接口32是根据USB标准而制作的。USB接口32可提供输入/输出控制，从而图像数据通过USB终端34从外部接收，并记录在存储卡27或闪存29上，从而存储在存储卡27或闪存29上的图像数据通过USB终端34被读取和输出到外部。
视频电路33将从存储卡27或闪存29中读出的播放模式的图像数据转换为数字视频信号并将此视频信号发送到D/A转换器35。
D/A转换器35将从视频电路33接收的数字视频信号转换为模拟信号，然后发送到与视频终端36相连的外部设备。
如上所述，键入单元31包括除快门键23之外的所有键。键入单元31包括一个模式选择键，用于选择作为基本模式的图像拾取模式和播放模式中的一种；一个菜单键，用于显示菜单的各个项目；一个十字键，用于指示上，下，右，左方向中的一个，从而选择不同于两种基本模式的图像/模式中的一种，并指定所指示的菜单项目的一个，位于十字键的中心的一个设定键，用于指示该时刻十字键所选择的项目；和一个显示键，用于开/关LCD模式22的显示(这些键未示出)。
以下将说明本发明的数字照相机的操作。
图2A示出了快门键23和主CPU20之间的电路结构关系，快门键23包括一个常开键开关，主CPU20用于从中断输入端(B点)接收通过操作快门键23而产生的作为一个中断信号的操作信号。
快门键23的一端被提供电压V，另一端通过一个电阻R接地，并且连接到主CPU20的中断输入端(B点)。
直接接收到通过按下快门键23而产生的操作信号之后，主CPU20立即开始一个中断处理，其中作为图像拾取部件的CCD12被驱动以拾取一个目标对象的图像，在图像处理引擎13中执行对获取的图像数据的预定处理，然后得到的数据被记录在存储卡27中。
图2B示出了图2A中电路的相关部件的操作时序图。
图2B(1)示出了快门键23的操作状态，其中快门键23首先被释放，然后被按下一段预定的时间用于图像的拾取。此时，如图2B(2)所示，假定在B点处输入主CPU20的操作信号的脉冲波形，在其上升/下降部分都出现了某种程度的抖动。
主CPU20根据作为中断信号的如图2B(4)所示的该波形的第一上升沿立即确定快门键23被按下，然后立即施加一个垂直同步脉冲VD到CCD12，从而直接复位CCD12，如图2B(6)所示。随后，如图2B(5)所示，主CPU20使CCD12执行图像拾取操作，并阻止子CPU30响应键入单元31的其它键的操作。此时，在快门键23被首先按下之后，几乎不出现时间滞后，如图所示。
然后，在施加到CCD12的垂直同步脉冲VD的一个端点，或者更具体地，是一个上升沿的时刻，如图2B(6)所示，CCD12的操作模式直接从目前的监视器显示的高速提取模式切换到曝光模式，以开始实际曝光操作。
从快门键23被按下时刻到曝光实际开始时刻的时间滞后基本等于垂直脉冲VD的宽度，或者约为10毫秒，如图2B(7)所示。
在曝光之后，CCD12切换到帧读取模式，其中CCD12根据图2B(6)的垂直同步脉冲而读出如图2B(7)所示而存储的一个帧的电荷。
假定如图2B(1)所示，快门键23的按下被释放，且B点处的电压波形出现某些程度的抖动，如图2B(2)所示。
在此情况下，主CPU20根据快门键23所产生的操作信号的取样电压波形而识别快门键23从按下状态后的释放，如图2B(3)所示，并且不确定快门键23已被释放，直到主CPU20已连续检测到操作信号的电压波形的断开(off)状态多次，例如三次，从而可消除抖动，如图2B(4)所示。
如上所述，通过操作快门键23而产生的操作信号应当被直接输入到主CPU20而不用通过子CPU30。此外，快门键23的按下可利用包括抖动部分的键操作信号的包括第一上升沿的中断信号而被直接确定。
因此，主CPU20可处理快门键23的按下的检测，从而可有利的将其操作实时切换到图像拾取操作，而没有时间滞后。
在此情况下，在快门键23的初始按下时，按下快门键23所产生的操作信号出现抖动。主CPU20忽略了操作信号的抖动状态，检测到操作信号波形中第一次变化，就立即切换到图像拾取操作。然后该抖动在短时间内平息，从而提供了所必需的稳定化接通状态操作信号。因此不会出现问题。
在操作信号的抖动分量消除后，主CPU20通过取样操作来确定快门键23是否从按下状态下被释放。
因此，当其通过对包含抖动部分的操作信号进行取样或利用键中断信号，试图确定快门键23是否从按下状态被释放时，存在这样的可能性，即当通过按压快门键23产生的操作信号的波形头部出现抖动时，在头部抖动波形中的接通状态之后紧接着的操作信号的断开状态被检测，从而错误的确定该快门键23从其按下状态被释放。然而在本发明中可有利的避免这种错误确定。另外，可消除操作信号的抖动部分对确定该快门键是否被按下的影响，且可正确的确定该快门键23的操作状态。相比于通过对包括抖动部分的操作信号取样或通过使用键中断信号来进行确定，该快门键23的按下和释放的确定被简化了。由于该快门键23的释放确定不需要快速进行，因此对它的确定没有影响。
另外，由于通过操作该快门键23而产生的操作信号被直接输入到主CPU20中，而没有通过子CPU30，因此可以完全消除时间滞后，而不会产生任何缺点，除了主CPU20需要一个中断信号输入端。
另外，当从主CPU20接收一个指令后，图像处理引擎13立即复位目前处于监视状态的CCD12，并将该CCD12切换到曝光操作。
这样，可能出现在快门键按下和实际曝光操作开始之间的时间滞后被减少到一个可忽略的恒定值，例如，图2的例子中的大约10毫秒。
子CPU30通过对操作多个键而产生的各操作信号进行取样，而检测除了快门键23以外的键入单元31的各个键开关的操作，且具有不会影响数字照相机的操作性的较小时间滞后，将表示检测到的键操作的信号发送到主CPU20，从而使主CPU20提供所需的操作控制。这样，主CPU20上的负载被减少了。
本实施例中的快门键23的按下是这样确定的，即通过利用包括由快门键按下产生的初始抖动部分的操作信号的首次接通状态而不是利用被取样的操作信号，作为中断信号来确定，并且通过一次取样检测到包括抖动部分的操作信号的接通状态，就可确定为指示快门键的按下。在这种情况下，虽然与本实施例相比出现了10毫秒(取样周期)的最大时间滞后，但本系统仍比现有技术具有很大的优越性。
本发明并不局限于上述实施例。在不脱离随后的权利要求所限定的本发明精神和范围的情况下可进行多种变化和修改。
本实施例提供了本发明的多种状态，本实施例的多个被选择的部件之间的适当组合可以提供多种不同的发明。