移動及消費等應用影像穩定方法

如今，人們越來越多地通過智能手機、平板電腦、數碼相機、攝像機乃至汽車來攝像。在攝像過程中，常常會遇到圖像抖動問題。一個典型的抖動示例，就是人們控制攝像機時手顫動下出現的情形，會使影像晃動，難于觀看，尤其是在將縮放功能調到完全放大時更為明顯。此外，照相機及攝像機在移動情況下捕獲影像時也會出現模糊。因此，設計人員需要采用恰當的影像穩定方法，來幫助在拍照及攝像時控制抖動和模糊不清，優化用戶體驗。

移動、消費及汽車應用中使用的影像穩定方法，目前主要有三種，包括分別是數字影像穩定(DIS)、電子影像穩定(EIS)及光學影像穩定(OIS)。DIS與EIS的主要區別就在于運動檢測方法。DIS使用的是像素映射方法，如圖1所示。DIS方法通過分析圖片，將狗置于中間位置。也就是說，像素映射方法用軟件重新調整狗的位置。

圖1. 數字影像穩定(DIS)使用像素映射方法通過軟件來穩定圖像。

相比較而言，EIS使用陀螺儀來檢測相機運動并實時補償運動，將像素及圖像品質提升至最高。這兩種方法都通過裁剪圖像來提供運動補償。由于EIS使用陀螺儀來感測運動，EIS感測精度極佳，但由于它仍靠裁剪圖像來進行運動補償，故圖像品質下降。在圖2中，您可以看到保護頻帶怎樣用于裁剪圖像以補償抖動。

圖2. 電子影像穩定(EIS)使用陀螺儀來檢測相機運動并補償。

大多數應用中使用應用處理器(AP)來處理視頻或信號，包括使用EIS及DIS的應用等，尤其是DIS需要較多的處理器資源來補償抖動及運動。在視頻應用中，視頻壓縮等同于圖像品質。像DIS及EIS等方法需要裁剪圖像時，圖像品質便會下降，因為要不斷地降低及提升所捕獲圖像的品質。

相比較而言，OIS方法捕獲及使用了最大像素，且不需要通過保護頻帶來降低/提高圖像品質，故提供最大化壓縮并優化了圖像品質。而且由于OIS提供內部補償，故不需要任何其它的應用處理器資源。

表1. 各種影像穩定方法比較。

OIS方法的其它優勢

此外，獨特的OIS方法還提供大幅改進的快門速度，優化曝光補償達3級，遠高于使用的其它方法。OIS方案通常由一些主要元件構成，包括確定焦距的影像傳感器、補償運動的陀螺儀及光學影像穩定等。這些元件可以組裝在較小的空間中，采用某種標準設計布線。

OIS通常還集成了一個開環或閉環的自動對焦設計。開環自動對焦使用彈簧來提供抗拒鏡頭的拉伸力，要求持續的功率來抗拒鏡頭拉伸力，使其保持位置。而通過使用閉環自動對焦系統，您無需彈簧及持續的功率來維持自動對焦的鏡頭位置。由于知道了位置，故只需較少的功率來維持應用的對焦。在閉環自動對焦系統中，微距(macro)模式下所需的相關功率不比無限遠(infinity)的多。這對每個系統要求的穩定時間也有顯著影響。因為典型開環自動對焦要花時間來穩定下來，然后得繼續重新調校。時間取決于使用的算法，但通常開環型自動對焦要花點時間來穩定下來。閉環自動對焦系統使用位置傳感器來確定鏡頭位置，能夠加快穩定時間以完成對焦。