解析光學(xué)防抖技術(shù) 算法及控制器性能突破為關(guān)鍵
加入技術(shù)交流群
光學(xué)防抖分兩種技術(shù)
圖1為具光學(xué)防抖功能之微型相機(jī)模塊。防手抖系統(tǒng)最具代表的技術(shù)為電子防手抖(Electronic Image Stabilizer, EIS)與光學(xué)防抖技術(shù)。其中，電子防手抖技術(shù)利用圖像處理的方式來防止影像模糊，電子防手抖效果取決于算法的設(shè)計(jì)與效率，系統(tǒng)不須增加額外的硬件，適合微型化設(shè)計(jì)，但通常必須犧牲影像的分辨率(或影像大小)，此為其主要缺點(diǎn)。
圖1 影像傳感器與光學(xué)防抖模塊
光學(xué)防抖技術(shù)又區(qū)分為傳感器防手抖(Sensor-shift Optical Image Stabilization)與鏡頭防手抖(Lens-shift Optical Image Stabilization)兩種(圖2)，光學(xué)防抖系統(tǒng)利用光學(xué)鏡組(Lens)或影像傳感器(Image Sensor)的移動(dòng)來補(bǔ)償使用者的手抖動(dòng)，故不會(huì)犧牲影像的分辨率，大幅提升產(chǎn)品附加價(jià)值。
圖2 光學(xué)式防手抖系統(tǒng)示意圖；(A)影像傳感器移動(dòng)之光學(xué)防抖系統(tǒng)；(B)鏡頭移動(dòng)之光學(xué)防抖系統(tǒng)。
手抖動(dòng)信號(hào)估測(cè)技術(shù)
光學(xué)防抖技術(shù)需要額外致動(dòng)器設(shè)計(jì)，因此主要關(guān)鍵技術(shù)包括控制器設(shè)計(jì)與用戶手部振動(dòng)信號(hào)估測(cè)器設(shè)計(jì)。手抖動(dòng)信號(hào)估測(cè)器算法，是利用智能手機(jī)搭載的MEMS慣性傳感器感測(cè)使用者拍攝時(shí)手部產(chǎn)生的晃動(dòng)信號(hào)，經(jīng)由閉回路控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)微型相機(jī)模塊內(nèi)部精密音圈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，以補(bǔ)償使用者手部產(chǎn)生的晃動(dòng)，避免拍攝影像產(chǎn)生模糊。手抖動(dòng)信號(hào)估測(cè)器包括慣性傳感器(多軸陀螺儀及加速度計(jì))與慣性傳感信號(hào)處理算法設(shè)計(jì)。工研院南分院已投入慣性信號(hào)估測(cè)技術(shù)開發(fā)多年，并成功運(yùn)用于行人/行車慣性導(dǎo)航、光學(xué)防抖系統(tǒng)中，有相當(dāng)豐碩的成果。
手抖動(dòng)信號(hào)估測(cè)器利用陀螺儀組件感測(cè)到手抖動(dòng)信號(hào)后，經(jīng)由數(shù)字信號(hào)處理及積分運(yùn)算后可得到顫抖角度信號(hào)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)量測(cè)分析后，一般手部振動(dòng)頻率特性主要頻帶在2～12Hz之間，故信號(hào)處理算法亦針對(duì)該頻帶信號(hào)特性做濾波器設(shè)計(jì)，開發(fā)的算法系將慣性信號(hào)處理使用一階低通濾波器與高通濾波器濾除高頻噪聲信號(hào)及低頻的主動(dòng)式信號(hào)(用戶操作相機(jī)所產(chǎn)生的信號(hào))。
低通與高通濾波器除可針對(duì)特定帶寬的手抖信號(hào)做補(bǔ)償外，并可避免濾波器對(duì)信號(hào)所造成的相位延遲，讓信號(hào)處理算法與控制系統(tǒng)整合獲得最佳補(bǔ)償效果，使得防抖模塊能達(dá)到預(yù)期效能。算法因考慮濾波器造成手抖動(dòng)信號(hào)相位的變化，故以此所開發(fā)的適應(yīng)性手抖動(dòng)估測(cè)器，在寬帶域范圍可以獲得精準(zhǔn)的手抖動(dòng)估測(cè)信號(hào)。圖6為手抖動(dòng)信號(hào)估測(cè)器方塊圖。
圖3 手抖動(dòng)信號(hào)估測(cè)器方塊圖
評(píng)論