DE10323236A1

DE10323236A1 - Bilderzeugungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10323236A1
Application number: DE10323236A
Authority: DE
Inventors: Kirk S. Greeley Tecu; William R. Fort Collins Haas; David W. Greeley Boll
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2023-05-23
Also published as: GB0320182D0; DE10323236B4; JP2004112809A; GB2393347A; US20040051793A1; GB2393347B

Abstract

Eine digitale Bilderzeugungsvorrichtung umfaßt einen elektronischen Bildsensor zum Erzeugen eines ersten Signals. Ein Prozessor, der mit dem Ausgang des elektronischen Bildsensors verbunden ist, erzeugt ein zweites Signal niedrigerer Auflösung aus dem ersten Signal höherer Auflösung. Das erste Signal höherer Auflösung wird vorübergehend in einem Speicherpuffer gespeichert, der mit dem elektronischen Bildsensor verbunden ist.

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Bilderzeugungsvorrichtungen und spezieller auf eine Bilderzeugungsvorrichtung, die gleichzeitig Standbilder oder ein Video einer hohen Auflösung und ein Video einer niedrigen Auflösung erzeugen kann.

Elektronische Bilderzeugungsvorrichtungen, wie z. B. Digitalkameras und Videoaufzeichnungsgerät, werden immer häufiger verwendet, da Bildqualität und Verwendbarkeit verbessert worden sind und die Kosten zurückgegangen sind. Die Akzeptanz von Digitalkameras, die Standbilder erfassen, hat mit der Besserung der Auflösung und Qualität ihrer Bildsensoren und der von Photodruckern zugenommen. Es sind derzeit relativ kostengünstige Digitalkameras erhältlich, deren Bildsensoren CCDs (CCD = charge-coupled device = ladungsgekoppeltes Gerät) mit Millionen von Bildelementen (Pixeln) sind. Digitale Videokameras erfahren ebenfalls immer mehr Akzeptanz, da sie Merkmale, wie z. B. geringe Lichtempfindlichkeit, Infraroterfassung und eine digitale Zoom-Funktion, erhalten haben, wobei ihre Auflösung zumindest so gut ist wie bei analogen Verbrauchervideokameras.

Jedoch sind die Benutzer immer noch gezwungen, zwei unterschiedliche digitale Bilderzeugungsvorrichtungen zum Erfassen von guten Standbildern und eines guten Video mit sich zu tragen. Viele digitale Kameras umfassen nun einen Modus zum Aufzeichnen von kurzen Segmenten eines Videos von schlechter Qualität bei einer geringen Rahmenrate mit schlechter Klangqualität, und viele digitale Videokameras können Standbilder erfassen, jedoch mit der relativ schlechten Auflösung, die bei Videokameras vorkommt.

Diese Bilderzeugungsvorrichtungen, die versuchen, die Lücke zwischen Digitalkameras und Videoaufzeichnungsgeräten zu schließen, führen daher nur eine der zwei Aufgaben gut aus, nämlich entweder ein Erfassen von Standbildern höherer Auflösung oder eines Videos niedrigerer Auflösung. Typischerweise basieren diese Bilderzeugungsvorrichtungen auf einem CCD, das zumindest zwei Auflösungen am Ausgang erzeugen kann, wobei die eine höher als die andere ist, die aber nicht gleichzeitig erzeugt werden können. Das CCD umfaßt allgemein einen internen Schaltungsaufbau zum Reduzieren der Auflösung am Ausgang bezüglich des Maximums, und dieser Schaltungsaufbau kann aktiviert oder deaktiviert werden, um die Ausgabe (bzw. Ausgang) zu filtern. Somit kann das CCD entweder die maximale Auflösung am Ausgang oder eine reduzierte Auflösung erzeugen, jedoch nicht beides. Weil die Digitalkameras und Videoaufzeichnungsgeräte CCDs mit jeweils einer einzigen verfügbaren Auflösung oder diese Mehrfachauflösungs-CCDs mit separat auswählbaren Auflösungen verwenden, müssen die digitalen Bilderzeugungsvorrichtungen für einen Typ der Bilderzeugung konfiguriert sein. Ferner sind die digitalen Bilderzeugungsvorrichtungen aufgrund dieser Einschränkungen typischerweise konzipiert, um nur eine Aufgabe gut zu lösen, wobei bezüglich der sekundären Modi eine schlechte Leistung geliefert wird.

Benutzer dieser digitalen Bilderzeugungsvorrichtungen sind somit gezwungen, entweder zwei unterschiedliche Vorrichtungen für eine Qualitätsstandbilderzeugung und eine Qualitätsvideoaufzeichnung zu verwenden oder nur eine Vorrichtung zu verwenden, sich jedoch dabei bezüglich der Qualität entweder für Standbilder oder für Videos zu entscheiden, jedoch nicht für beides, und nur einen Typ der Bilderzeugung zu einem Zeitpunkt auszuführen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine verbesserte Bilderzeugung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine digitale Bilderzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 13, eine digitale Bilderzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 23 sowie eine Bilderzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 24 gelöst.

Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel der Erfindung kann aus einer digitalen Bilderzeugungsvorrichtung mit einem elektronischen Bildsensor zum Erzeugen eines ersten Signals bestehen. Ein Prozessor, der mit der elektronischen Bildsensorausgabe verbunden ist, erzeugt ein zweites Signal einer niedrigeren Auflösung vom ersten Signal einer höheren Auflösung. Das erste Signal einer höheren Auflösung wird vorübergehend in einem Speicherpuffer gespeichert, der mit dem elektronischen Bildsensor verbunden ist.

Ein weiteres exemplarisches Ausführungsbeispiel der Erfindung kann aus einem Verfahren zum Erfassen von Bildern bestehen, bei dem ein Strom von elektronischen Bildern erzeugt wird und zumindest ein Abschnitt des Stroms in einem Puffer gespeichert wird. Ein zweiter Strom von elektronischen Bildern einer niedrigeren Auflösung wird basierend auf dem ersten Strom höherer Auflösung erzeugt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend, Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine isometrische Rückansichtsdarstellung eines exemplarischen Ausführungsbeispiels einer Bilderzeugungsvorrichtung;
2 eine isometrische Vorderansichtsdarstellung eines exemplarischen Ausführungsbeispiels einer Bilderzeugungsvorrichtung;
3 ein Blockdiagramm eines exemplarischen Ausführungsbeispiels einer Bilderzeugungsvorrichtung,
4 ein Blockdiagramm eines weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiels einer Bilderzeugungsvorrichtung,
5 ein Blockdiagramm eines weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiels einer Bilderzeugungsvorrichtung,
6 ein Flußdiagramm, das ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Bilderfassungsoperation darstellt und
7 ein Flußdiagramm, das ein weiteres exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Bilderfassungsoperation darstellt.
Die Zeichnung und Beschreibung offenbaren im allgemeinen eine Bilderzeugungsvorrichtung zum Erfassen von sowohl Standbildern einer hohen Auflösung (oder einer Sequenz eines Videos hoher Auflösung) als auch eines Videos niedrigerer Auflösung. Ein elektronischer Bildsensor erzeugt eine Reihe oder einen Strom von Bildern hoher Auflösung, die ein Video hoher Auflösung bilden. Das Video niedriger Auflösung wird ebenfalls in Echtzeit durch Abwärtsabtasten des Videostroms hoher Auflösung erzeugt. Das allerjüngst erfaßte Video hoher Auflösung wird in einem zyklischen Puffer gespeichert, von dem die Standbilder hoher Auflösung oder eine Sequenz von einem Video hoher Auflösung kopiert werden können, während das Video niedriger Auflösung fortgesetzt wird. Die Rahmenrate sowohl von den Strömen hoher als auch niedriger Auflösung sowie die Auflösung des heruntergetasteten Videos kann konfigurierbar sein.
Somit liefert eine einzelne digitale Bilderzeugungsvorrichtung sowohl Standbilder einer hohen Qualität und hohen Auflösung als auch ein Video hoher Qualität mit der gewünschten niedrigeren Auflösung, die auf Ausgabevorrichtungen, wie z. B. Fernseher und Computermonitore, zugeschnit ten ist. Dies ermöglicht einem Benutzer, sowohl Video als auch Standbilder gleichzeitig zu erfassen, ohne zwei unterschiedliche Bilderzeugungsvorrichtungen gleichzeitig verwalten zu müssen. Die Standbilder und das Video werden mit der gleichen hohen Qualität erzeugt, die von Vorrichtungen, die dem einen oder dem anderen Bilderzeugungsformat zugeordnet sind, erwartet wird. Das Ergebnis ist ein einfacherer Bilderzeugungsprozeß bei geringeren Gesamtkosten.
Unter gleichzeitiger Bezugnahme auf 1 und 2 wird nun ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Bilderzeugungsvorrichtung 10 zum Erfassen von sowohl Standbildern einer hohen Auflösung als auch eines Videos niedriger Auflösung beschrieben. Es ist zu beachten, daß Form, Optionen und Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung 10 rein exemplarisch sind und daß sich beliebige geeignete Alternativkonfigurationen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung befinden.
Die Bilderzeugungsvorrichtung 10 umfaßt eine Linse 12, durch die ein Bildlicht gelangt. Der Begriff „Bildlicht", der hierin verwendet wird, bezieht sich auf das Licht, das von dem Subjekt reflektiert und auf die Oberfläche eines elektronischen Bildsensors (z. B. 100, 3) im Inneren der Bilderzeugungsvorrichtung 10 fokussiert wird. Der elektronische Bildsensor des exemplarischen Ausführungsbeispiels besteht aus einem CCD, einem zweidimensionalen optischen Detektor. Ein typisches CCD weist ein zweidimensionales Array von einzelnen Zellen oder Pixeln auf, von denen ein jedes eine elektrische Ladung ansprechend auf eine Belichtung sammelt oder aufbaut. Weil die Quantität der akkumulierten elektrischen Ladung in einer beliebigen gegebenen Zelle oder Pixel auf die Intensität und Dauer der Belichtung bezogen ist, kann ein CCD verwendet werden, um helle und dunkle Flecken in einem Bild zu erfassen, auf das dasselbe fokussiert ist. Das CCD des exemplarischen Ausführungsbeispiels ist ein Hochauflösungsbildsensor. Das CCD kann beispielsweise Millionen von Pixeln umfassen, wie z. B. ein Drei- oder Vier-Megapixel-CCD. Alternativ kann der elektronische Bildsensor aus einem beliebigen anderen geeigneten elektronischen optischen Detektor, wie z. B. einem CMOS-Photodetektorarray, bestehen.
Das Bildlicht kann in im wesentlichen drei Schritten in digitale Signale umgewandelt werden. Erstens wandelt der elektronische Bildsensor das Bildlicht, das er empfängt, in einen variierenden elektrischen Strom um. Zweitens werden die variierenden elektrischen Ströme von den Sensorelementen durch einen Analogverstärker in Analogspannungen umgewandelt. Schließlich werden die Analogspannungen durch einen A/D-Wandler (A/D = analog/digital = analog/digital) digitalisiert. Die digitalen Bilddaten können dann verarbeitet und/oder gespeichert werden, wie nachstehend beschrieben wird.
Um den Benutzer beim Rahmen des Subjekts zu unterstützen, können die Bilddaten auf einer Sucheranzeige 14 in einem Sucher 16 angezeigt werden, der bekanntermaßen sowohl bezüglich Position als auch Fokus einstellbar ist. Die Bilddaten können auch auf einem größeren LCD-Schirm 20 angezeigt werden, der von der linken Seite 22 der Bilderzeugungsvorrichtung 10 auf einem Gelenk 24 durch Drücken einer LCD-Freigabetaste 26 erweitert werden kann. Die Brennweite der Bilderzeugungsvorrichtung 10 kann durch Drücken einer Zoom-Steuerung 30 auf der Oberseite 32 der Bilderzeugungsvorrichtung 10 eingestellt werden.
Das Videosignal hoher Auflösung, das durch das CCD erzeugt wird, wird in Echtzeit heruntergetastet, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, und das resultierende Video niedriger Auflösung kann auf einer auswechselbaren Speichervorrichtung, wie z. B. einem magnetischen Videoband, gespeichert werden. Die rechte Seite 34 der exemplarischen Bilderzeugungsvorrichtung 10 umfaßt ein Videobandfach 36 mit einem Fenster 40, durch das das magnetische Videoband betrachtet werden kann. Die Speicherung des Videos niedri ger Auflösung kann durch eine Aufzeichnungstaste 42 auf der Rückseite 44 der Bilderzeugungsvorrichtung 10 gesteuert werden.
Das Videosignal hoher Auflösung kann auch vorübergehend in einer Speichervorrichtung, wie z. B. einem zyklischen Speicherpuffer (z. B. 116, 3), der nachstehend beschrieben wird, gespeichert werden. Wenn der Benutzer den Wunsch hat, das jüngste Video hoher Auflösung (das aus einer Reihe von Standrahmen oder -bildern besteht) zu speichern, kann eine Speichertaste 46 für ein Video hoher Auflösung gedrückt werden, um den Inhalt des Puffers auf eine auswechselbare Speichervorrichtung, wie z. B. einen Halbleiterspeicher 50, zu kopieren. Der Halbleiterspeicher 50 kann eine beliebige geeignete Speichervorrichtung, wie z. B. eine Kompakt-Flash-Karte, Smartmedia-Karte etc., aufweisen. Der Halbleiterspeicher 50 wird in einen Schlitz 52 in der Rückseite 44 der Bilderzeugungsvorrichtung 10 eingebracht, und kann durch Drücken einer Speicherauswurftaste 54 oder einfach durch Herausziehen desselben ausgeworfen werden.
Einzelne Standbilder hoher Auflösung können auch durch Drücken einer einzelnen Bilderfassungstaste 56, Kopieren des aktuellen Bildrahmens vom elektronischen Bildsensor oder des allerjüngsten Rahmens vom Puffer in den Halbleiterspeicher 50 erfaßt werden.
Andere typische Komponenten können in der Bilderzeugungsvorrichtung 10 umfaßt sein, wie z. B. Abspieltasten 64, 66, 70, 72 und 74 auf der Oberseite 32 der Bilderzeugungsvorrichtung 10 zum Abspielen eines gespeicherten Videos niedriger Auflösung oder von Standbildern oder eines Videos hoher Auflösung und Steuerungstasten 76 zum Konfigurieren der Bilderzeugungsvorrichtung 10. Andere Anzeigebildschirme können vorgesehen sein, wie z. B. eine LCD 80 auf der Rückseite 82 des größeren LCD-Bildschirms 20 zum Anzeigen beliebiger gewünschter Informationen, wie z. B. Leistungs status oder freier Raum, der auf dem auswechselbaren Halbleiterspeicher 50 verbleibt. Die Leistung kann durch einen AC-Adapter oder eine Batterie 84, die mit einer Batteriehalterung 86 auf der Rückseite 44 der Bilderzeugungsvorrichtung 10 verbunden ist, bereitgestellt werden.
Das exemplarische Ausführungsbeispiel der Bilderzeugungsvorrichtung 10 umfaßt eine aktive Fokussierungskomponente 90 in der Vorderseite 92 der Bilderzeugungsvorrichtung 10. Die aktive Fokussierungskomponente 90 kann beispielsweise einen Infrarotsender umfassen, der das Subjekt beleuchtet, und einen Infrarotempfänger, der das Infrarotlicht empfängt, das vom Subjekt reflektiert wird. Die aktive Fokussierungskomponente 90 vergleicht das gesendete Infrarot mit dem empfangenen in einer beliebigen geeigneten Weise, wie z. B. unter Verwendung einer Triangulation, wobei die Lichtintensität verglichen wird, oder unter Verwendung von Lichtimpulsen, um die Zeitunterschiede zu messen. Die aktive Fokussierungskomponente bestimmt daher die Entfernung von der Bilderzeugungsvorrichtung 10 zum Subjekt. Die Bilderzeugungsvorrichtung 10 kann dann die Linse 12 dementsprechend fokussieren.
Während des Betriebs zielt der Benutzer die Bilderzeugungsvorrichtung 10 auf das Subjekt, betrachtet das Subjekt auf der Sucheranzeige 14 oder dem größeren LCD-Bildschirm 20 und drückt die Steuerungstasten 42, 46 und 56, um das Video niedriger Auflösung aufzuzeichnen und die Pufferinhalte bzw. das aktuelle Standbild hoher Auflösung zu speichern. Somit kann eine einzelne Vorrichtung 10 verwendet werden, um gleichzeitig und in einfacher Weise sowohl ein Video als auch Standbilder mit der jeweils optimalsten Auflösung aufzuzeichnen.
Unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm in 3 werden die Funktionen der Bilderzeugungsvorrichtung 10 beschrieben. Der elektronische Bildsensor 100 erzeugt einen Strom von zweidimensionalen Bildern hoher Auflösung. Wie vorstehend beschrieben, kann der elektronische Bildsensor 100 ein CCD mit einer Auflösung in der Ordnung von drei oder vier Megapixeln aufweisen, die zum Erfassen von Qualitätsstandbildern ausreichend sind. (Da Ausgabevorrichtungen, wie z. B. photographische Drucker, verbessert worden sind, kann ein CCD höherer Auflösung ausgewählt werden.) Ein entsprechend empfindlicher elektronischer Bildsensor 100 ist so ausgewählt, daß die gewünschte Videorahmenrate sowohl in den Strömen niedriger als auch hoher Auflösung erreicht werden kann. Das heißt, der elektronische Bildsensor 100 sollte in der Lage sein, Bilderrahmen mit einer Rate bis zu etwa zwischen 10 und 30 fps (fps = frames per second = Rahmen pro Sekunde) zu erfassen und zu senden (fps).
Der elektronische Bildsensor 100 erzeugt somit einen Videostrom 102 hoher Auflösung, der einem Prozessor 104 zur Auflösungsreduktion zugeführt wird. Der Prozessor 104 kann eine beliebige geeignete Vorrichtung zum Reduzieren der Auflösung von digitalen Bildern aufweisen. Bei dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel reduziert der Prozessor 104 die Auflösung der digitalen Bilder im Videostrom 102 in Echtzeit. In anderen Worten wird der Videostrom 106 niedriger Auflösung basierend auf dem Videostrom 102 hoher Auflösung ohne Puffern des Videostroms 102 hoher Auflösung erzeugt, so daß praktisch keine Verzögerung eingeführt wird.
Der Prozessor 104 kann aus einem Mikroprozessor bestehen, der den Firmwarecode in der Bilderzeugungsvorrichtung 10 ausführt. Der Prozessor 104 kann entweder der Aufgabe des Reduzierens der Videoauflösung zugeordnet sein oder für andere Aufgaben gemeinsam verwendet werden. Der Prozessor 104 kann beispielsweise auch Aufgaben, wie z. B. Konfigurieren der Bilderzeugungsvorrichtung 10, Ausführen einer Bildkomprimierung, Steuern der Benutzerschnittstelle, Fokussieren einschließlich eines Einstellens der Linsenanordnung, Verarbeiten von Bildern etc., abhängig von der Geschwindigkeit und Leistung des Prozessors und der Komple xität des Programmierens in dieser Mehrfachbetriebsweise ausführen.
Der Prozessor 104 kann alternativ aus einem DSP (DSP = digital signal processor = digitaler Signalprozessor), der zweckgebunden oder ähnliches ist, oder einer ASIC (ASIC; ASIC = application specific integrated circuit = anwendungsspezifische integrierte Schaltung) oder einer anderen Hardware- oder Softwarelösung bestehen, die zum Reduzieren der Auflösung der digitalen Bilder in dem Videostrom 102 hoher Auflösung in Echtzeit geeignet ist.
Die zum Reduzieren der Auflösung des Videostroms 102 hoher Auflösung in Echtzeit verwendete Technik kann von der Geschwindigkeit und Leistung des Prozessors 104 abhängen. Wenn die Geschwindigkeit und die Leistung des Prozessors 104 begrenzt ist, kann der Prozessor 104 aus einer Heruntertasteinrichtung (Downsampler) bestehen, die die Auflösung durch ein Fallenlassen von Pixeln reduziert. Ein Fallenlassen von Pixeln besteht aus einem Fallenlassen oder Löschen von Pixeln von den Bildern hoher Auflösung, um die Gesamtanzahl von Pixeln in den entsprechenden Bildern niedriger Auflösung zu reduzieren. Die Pixel werden in einer beliebigen geeigneten Weise fallengelassen, wie z. B., daß jedes N-te Pixel von jeder N-ten Reihe beibehalten und der Rest verworfen wird. Wenn z. B. der elektronische Bildsensor 100 ein Drei-Megapixel-CCD mit einer Auflösung von 2.000 × 1.500 Pixeln ist, können die Ausgaberahmen um einen Linearfaktor von drei in beide Richtungen heruntergetastet werden, indem jedes dritte Pixel in jeder dritten Reihe verwendet wird. Dies würde zu einem Bild von 667×500 Pixeln führen, die für ein Hochqualitätsvideo mit einem Neuntel des Speicherplatzbedarfs ausreichen. (Das gespeicherte Video niedriger Auflösung kann auch unter Verwendung eines Algorithmus, wie z. B. einer MPEG-Komprimierung, komprimiert werden.) Alternativ, wenn der Prozessor 104 über eine ausreichende Geschwindigkeit und Leistung verfügt, kann er die Bilder hoher Auflösung auf komplexere Arten abwärts abtasten, um die Bildqualität zu erhöhen. Die Bilder können beispielsweise vor dem Fallenlassen von Pixeln vorverarbeitet werden, z. B. indem das Bild zunächst tiefpassgefiltert wird, um die Bildschärfe zu reduzieren, dann abwärtsabgetastet wird, wodurch die Bildschärfe erneut effektiv erhöht wird, während die Auflösung reduziert wird.
Das durch den Prozessor 104 ausgeführte Abwärtsabtasten umfaßt eine Auflösungsreduktion, kann jedoch nach Bedarf auch andere Reduktionstechniken umfassen, wie z. B. eine Rahmenratenreduktion, Farbtiefenreduktion etc., um den Videostrom 106 niedriger Auflösung zu erzeugen.
Der Videostrom 106 niedriger Auflösung kann in der Bilderzeugungsvorrichtung 10 in einer Speichervorrichtung gespeichert sein, wie z. B. einem Magnetvideoband 110. Wie vorstehend beschrieben, kann die Speicherung des Videos niedriger Auflösung durch eine Aufzeichnungstaste 42 gesteuert werden, die nach Wunsch startet und stoppt.
Der Videostrom 102 hoher Auflösung kann auch einem Filter 112 oder einem Rahmenbeibehaltungs-Selektor zugeführt werden, der nur jeden N-ten Rahmen weiterleitet und alle anderen verwirft, wenn N entweder durch den Hersteller eingestellt oder in der Bilderzeugungsvorrichtung 10 benutzerkonfigurierbar ist. Anstatt jeden Rahmen des Videostroms 102 hoher Auflösung zu erfassen, kann die Bilderzeugungsvorrichtung 10 somit nur einen kleinen Prozentsatz desselben erfassen. Wenn der Videostrom 102 hoher Auflösung zur Verwendung als ein Video hoher Auflösung erfaßt wird, kann N auf 1 gesetzt werden, um jeden Rahmen zu erfassen. Wenn der Videostrom 102 hoher Auflösung andererseits als eine Quelle von Qualitätsstandbildern hoher Auflösung erfaßt wird, kann N auf eine größere Zahl gesetzt werden, um nach Wunsch jeden zweiten oder jeden fünften Rahmen zu erfassen. Wenn der Videostrom 102 hoher Auflösung mit einer hohen Rahmenrate erzeugt wird, wie z. B. 30 fps, ist es wahrscheinlich nicht notwendig, 30 Standbilder jede Sekunde zu erfassen, da sich die meisten Subjekte in einer 30stel Sekunde nicht wesentlich verändern.
Ferner kann ein Herausfiltern von mehr Bildrahmen aus dem Videostrom 102 hoher Auflösung entweder die Speicherplatzanforderungen reduzieren oder den zeitlichen Umfang, während dem die Standbilder erfaßt werden, erhöhen. Wenn der Videostrom 102 hoher Auflösung mit 10 fps erzeugt wird und nur zwei Bilder pro Sekunde erfaßt werden, wobei die anderen acht Bilder verworfen werden, sind, im Vergleich zum Speichern des gesamten Videostroms 102 hoher Auflösung, nur 20% des Speicherplatzes für die Standbilder hoher Auflösung erforderlich, oder der Benutzer kann die Standbilder hoher Auflösung fünfmal so lange mit dem gleichen Speicherplatz erfassen.
Der gefilterte Videostrom 114 hoher Auflösung wird vorübergehend in einem Puffer 116 gespeichert. Obgleich der Benutzer ein Subjekt mit der Bilderzeugungsvorrichtung 10 abbildet oder filmt, kann sich der Benutzer dazu entschließen, daß die vergangenen paar Sekunden des Videos Material enthielten, das es wert ist, als Standbilder hoher Auflösung aufbewahrt zu werden. Der Benutzer kann dann den Inhalt des Puffers 116 in eine permanentere Speichervorrichtung übertragen, indem die Steuerungstasten (z. B. 46 und 56) gedrückt werden, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird.
Der Puffer 116 kann einen zyklischen Speicher, wie z. B. einen FIFO-Speicher (FIFO = first-in first-out = Zuerst-Hinein-Zuerst-Hinaus) aufweisen. Bei diesem Typ von Speichervorrichtung sind die einzigen Informationen, auf die zugegriffen werden kann, die ältesten Informationen, also die, die zuerst hinzugefügt wurden. Da dem vollen Puffer 116 neue Informationen hinzugefügt werden, werden die ältesten Informationen automatisch aus dem Puffer 116 herausgeschoben und gehen verloren. Somit wird eine bestimmte Anzahl der allerjüngsten Rahmen des gefilterten Videostroms 114 hoher Auflösung im Puffer 116 gehalten, wobei die neuen Rahmen die ältesten automatisch kontinuierlich herausdrücken.
Der Puffer 116 kann aus einem zweckgebundenen FIFO, wie vorstehend beschrieben, bestehen oder kann ein RAM (RAM = random access memory = Direktzugriffsspeicher) sein, der entweder zur Verwendung als ein Puffer zweckgebunden ist oder der für andere Zwecke in der Bilderzeugungsvorrichtung 10 gemeinsam verwendet wird. Wenn der Puffer 116 einen RAM aufweist, ist ein Speicherverwalter beinhaltet, um die Position von Bildern im RAM zu verfolgen und die ältesten Rahmen im RAM zu löschen, während neue Rahmen hinzugefügt werden. In diesem Fall kann die Länge des Puffers, d. h. die Menge des RAM, der dem vorübergehenden Speichern von Bildrahmen zugeordnet ist, entweder durch den Hersteller eingestellt oder benutzerkonfigurierbar sein.
Der Inhalt des Puffers kann in eine permanentere Speichervorrichtung, wie z. B. einen Halbleiterspeicher 122, z. B. eine Kompakt-Flash-Karte oder eine Smartmedia-Karte, übertragen werden 120. Weil der Halbleiterspeicher 122 des vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiels auswechselbar ist, kann der Benutzer mehrere Speicher tragen, um sie untereinander auszutauschen. Die Kapazität des Halbleiterspeichers 122 hält sich bezüglich Preis und Verfügbarkeit des Speichers gegenüber dem Speicherbedarf des Benutzers zum Speichern von Standbildern hoher Auflösung im Gleichgewicht.
Wenn z. B. der elektronische Bildsensor 100 ein Drei-Megapixel-CCD ist und jedes Pixel drei Byte an Speicher erfordert, erfordert ein einzelnes Standbild hoher Auflösung neun Megabyte (Mb) an Speicher. Wenn dasselbe unter Verwendung eines gewünschten Verfahrens, wie z. B. einer JPEG-Komprimierung, um einen Faktor von 10 komprimiert wird, erfordert jedes Standbild hoher Auflösung 900 Kilobyte (Kb). Bei einer Rahmenrate von 30 fps erfordert dies 900 Kb·30 fps oder 27 Mb an Speicher pro Sekunde. Somit könnte ein 256-Mb-Halbleiterspeicher 122 etwa neun oder zehn Sekunden eines Videos hoher Auflösung und viel länger speichern, wenn das Filter 112 konfiguriert ist, um nur jeden fünfzehnten Rahmen weiterzuleiten. Wenn die Bilderzeugungsvorrichtung 10 die Bilder nicht schnell genug komprimieren kann, während sie durch das Filter 112, den Puffer 116 und weiter zum Halbleiterspeicher 122 geleitet werden, jedoch das Filter 112 konfiguriert ist, um nur jeden zehnten Hochauflösungsrahmen weiterzuleiten, könnte ein 256-Mb-Halbleiterspeicher 122 immer noch etwa neun oder zehn Sekunden von gefilterten unkomprimierten Standbildern hoher Auflösung speichern.
Die Steuerungen sind auf der Bilderzeugungsvorrichtung 10 zum Übertragen der Rahmen vom Puffer 116 und des gefilterten Videostroms 114 hoher Auflösung an den Halbleiterspeicher 122 beinhaltet. Die Speichertaste 46 für ein Video hoher Auflösung 46 oder eine vid-Clip-Taste bewirkt beispielsweise, daß eine Speichersteuerung für eine hohe Auflösung (die eine Software aufweisen kann, die auf einem Prozessor ausgeführt wird) ein Video hoher Auflösung vom Puffer 116 in den Halbleiterspeicher 122 kopiert. Die Bilderzeugungsvorrichtung 10 kann konzipiert sein, um den gesamten Inhalt des Puffers 116 zu übertragen. Die Bilderzeugungsvorrichtung 10 kann alternativ bezüglich dessen, wieviel des allerjüngsten Inhalts des Puffers 116 übertragen wird, konfigurierbar sein. In letzterem Fall kann der Benutzer die Bilderzeugungsvorrichtung 10 konfigurieren, um weniger als den gesamten Puffer 116 abhängig vom zeitlichen Umfang, während dem der Benutzer lieber Standbilder speichert, in den Halbleiterspeicher 122 zu kopieren.
Die Speichertaste 46 für ein Video hoher Auflösung kann auch bewirken, daß die Bilderzeugungsvorrichtung 10 die nächsten M Sekunden der Bildrahmen hoher Auflösung von dem gefilterten Videostrom 114 hoher Auflösung dem Halbleiterspeicher 122 nach dem Kopieren des Inhalts des Puffers 116 hinzufügt. Somit bewahrt der Benutzer ein Segment des Videos hoher Auflösung, das sowohl aus jüngsten vergangenen Rahmen und einigen zukünftigen Rahmen besteht. Die Dauer M, während der die zukünftigen Rahmen vom gefilterten Videostrom 114 hoher Auflösung in den Halbleiterspeicher 122 kopiert werden, ist benutzerkonfigurierbar, kann jedoch potentiell durch die I/O-Geschwindigkeit (I/O = input/output = Eingabe/Ausgabe) der Bilderzeugungsvorrichtung 10 eingeschränkt werden. Es ist ebenfalls zu beachten, daß diese Speicheroperationen für Standbilder hoher Auflösung auch durch die Größe und den freiem Raum des Halbleiterspeichers 122 eingeschränkt sind, wodurch eine Kopieroperation gestartet werden kann, die nicht vollständig abgeschlossen werden kann.
Andere Steuerungen, die auf der Bilderzeugungsvorrichtung 10 zum Speichern von Rahmen von dem gefilterten Videostrom 114 hoher Auflösung in den Halbleiterspeicher 122 umfaßt sind, können die einzelne Bilderfassungstaste 56 oder die Verschlußtaste umfassen. Diese Steuerung bewirkt, daß die Bilderzeugungsvorrichtung 10 einen einzelnen Bildrahmen (oder eine konfigurierbare Anzahl von Standrahmen) vom gefilterten Videostrom 114 hoher Auflösung in den Halbleiterspeicher 122 sichert. Diese Standrahmen können entweder direkt vom gefilterten Videostrom 114 hoher Auflösung oder vom Puffer 116 kopiert werden. (Ein direkter Weg vom gefilterten Videostrom hoher Auflösung zum Halbleiterspeicher 122 ist in 3 nicht gezeigt, weil die Verbindungen vom Typ des Puffers 116 und der Datenbuskonfigurationen der Bilderzeugungsvorrichtung 10 abhängig sind. Die Bildrahmen können beispielsweise durch den Puffer 116 übertragen werden, wenn dieser ein RAM ist, oder um den Puffer 116, wenn dieser ein FIFO ist, und der Datenbus kann in jedem Fall mit jedem der in 3 gezeigten Elemente direkt verbunden sein.) Es ist zu beachten, daß 3 Elemente zum Erzeugen und Speichern von sowohl eines Videos niedriger Auflösung als auch eines Videos hoher Auflösung oder von Standbildern darstellt. Zusätzliche Elemente können in den Wegen von 3 nach Wunsch zum Ausführen anderer Aufgaben, wie z.B. Bildverarbeitung oder -komprimierung, umfaßt sein.
Es ist ebenfalls zu beachten, daß in 3 die Videoströme hoher und niedriger Auflösung parallel, chronologisch verarbeitet werden, wobei der Videostrom niedriger Auflösung durch den Prozessor 104 und der Strom hoher Auflösung durch das Filter 112 und den Puffer 116 verarbeitet wird. Alternativ, wenn die Hardware, die diese Verarbeitung ausführt, über ausreichend Geschwindigkeit und Leistung verfügt, kann die Verarbeitung der Videoströme niedriger und hoher Auflösung seriell chronologisch ausgeführt werden. Die Rahmen vom Videostrom 102 hoher Auflösung können beispielsweise abwärts abgetastet und gespeichert werden, dann können die Rahmen hoher Auflösung gefiltert, gepuffert und gespeichert werden.
Unter Bezugnahme auf 4 wird ein alternatives Ausführungsbeispiel der Bilderzeugungsvorrichtung 10 erörtert, bei dem das Abwärtsabtasten auf einem gepufferten Video hoher Auflösung ausgeführt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel erzeugt ein elektronischer Bildsensor 130 einen Videostrom 102 hoher Auflösung, wie vorstehend beschrieben, der einem Puffer 134 direkt zugeführt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Puffer 134 ein RAM, so daß auf die Videorahme hoher Auflösung willkürlich zugegriffen werden oder dieselben in einer beliebigen Reihenfolge wiedergewonnen werden können. Die Größe des RAM-Puffers 134 kann nach Wunsch ausgewählt werden. Die gepufferten Rahmen 136 hoher Auflösung werden durch einen Prozessor 140 für ein Abwärtsabtasten wiedergewonnen, der einen Videostrom 142 niedriger Auflösung zur Anzeige und Speicherung auf einem Videoband 144 erzeugt.
Weil der Videostrom 132 hoher Auflösung gepuffert ist, kann der Prozessor 140 das Abwärtsabtasten in Echtzeit ausführen oder nicht ausführen. Der Prozessor 140 kann beispielsweise das Abwärtsabtasten im wesentlichen in Echtzeit durch Wiedergewinnen der allerjüngst hinzugefügten Rahmen hoher Auflösung vom Puffer 134 ausführen oder kann das Abwärtsabtasten in Stößen ausführen, während die Verarbeitungsleistung verfügbar ist, indem aufeinanderfolgende Gruppen von Rahmen hoher Auflösung nach Bedarf aus dem Puffer 134 wiedergewonnen werden.
Ein Filter 146 gewinnt ebenfalls die gepufferten Rahmen 136 hoher Auflösung vom Puffer 134 wieder, wie vorstehend bezüglich 3 beschrieben wurde, und der gefilterte Videostrom 150 hoher Auflösung kann in einem Halbleiterspeicher 152, wie vorstehend beschrieben, gespeichert werden.
Es ist zu beachten, daß, obwohl die Ausführungsbeispiele, die vorstehend beschrieben sind, einen Halbleiterspeicher 152 für eine Speicherung von Bildern hoher Auflösung umfassen, die Bilder 150 hoher Auflösung auf einem beliebigen gewünschten Typ von Speichervorrichtung gespeichert werden können.
Es ist ebenfalls zu beachten, daß ein beliebiges verzögertes Abwärtsabtasten von einem gepufferten Video 136 hoher Auflösung und die Speicherung eines resultierenden Videos 142 niedriger Auflösung die Videobilder nicht beeinträchtigen sollte, die durch den Sucher 14 oder den größeren LCD-Bildschirm 20 angezeigt werden, da diese Anzeigebilder gemäß den Anforderungen der Sucheranzeige 14 oder eines größeren LCD-Bildschirms 20 in Echtzeit einzeln heruntergetastet werden. Das verzögerte Abwärtsabtasten und die Speicherung eines Videos niedriger Auflösung kann auch vor Aufzeichnungsproblemen geschützt sein, die darin begründet sind, daß die Leistung auf der Bilderzeugungsvorrichtung 10 abgeschaltet wird, bevor der Puffer ganz heruntergetastet und gespeichert worden ist, oder daß das leere Videoband 144 aufgebraucht ist. Dieser Aufzeichnungsschutz kann vorgesehen sein, indem eine Leistungsversorgung beinhaltet ist, die eingeschaltet bleibt, bis das gepufferte Video heruntergetastet und gespeichert worden ist, und indem der verfügbare Speicherplatz überwacht wird, so daß die vollen Bandbedingungen prognostiziert und ordnungsgemäß gemeldet werden können, bevor das gepufferte Video tatsächlich heruntergetastet und auf dem Videoband 144 gespeichert worden ist.
Unter Bezugnahme auf 4 wird ein alternatives Ausführungsbeispiel der Bilderzeugungsvorrichtung 10 erörtert, bei dem ein Abwärtsabtasten des Videos hoher Auflösung in Echtzeit ausgeführt wird und die aktuellen Standrahmen hoher Auflösung gespeichert werden könne. Bei diesem Ausführungsbeispiel erzeugt ein elektronischer Bildsensor 160 einen Strom hoher Auflösung von Bildern, die an einen Prozessor 162 zur Auflösungsreduktion gesendet werden. Das Video niedriger Auflösung wird dann in einer Speichervorrichtung 164, wie vorstehend beschrieben, gespeichert, wenn eine Steuerungstaste 42 gedrückt wird. Die Standrahmen vom Strom von Bildern hoher Auflösung können auch in der Speichervorrichtung 164 gespeichert werden, wenn eine einzelne Bilderfassungstaste 56 auf der Bilderzeugungsvorrichtung 110 gedrückt wird. Wie vorstehend beschrieben, können andere Bildverarbeitungsaufgaben, wie z. B. eine Komprimierung, sowohl auf dem Video niedriger Auflösung vom Prozessor 162 als auch auf den Standrahmen, die in der Speichervorrichtung 164 gespeichert sind, ausgeführt werden. Die Speichervorrichtung 164 kann ein einzelner, auswechselbarer Speicher großer Kapazität oder ein Mehrfach-Medium (Multimedium) sein, wie z.B. das Videoband 110 und der Halbleiterspeicher 122, die vorstehend beschrieben sind.
Zusammenfassend kann die Bilderzeugungsvorrichtung 10 sowohl Standbilder hoher Auflösung als auch ein Video niedriger Auflösung gleichzeitig durch Erzeugen 170 (6) eines Stroms von elektronischen Bildern hoher Auflösung, Speichern 172 von zumindest einem Abschnitt des Stroms von elektronischen Bildern in einem Puffer, und Erzeugen 174 eines Stroms von elektronischen Bildern niedriger Auflösung basierend auf dem Strom höherer Auflösung erfassen. Der Strom von elektronischen Bildern niedrigerer Auflösung kann entweder auf dem gepufferten oder nichtgepufferten Bildstrom hoher Auflösung erzeugt werden.
Alternativ kann die Bilderzeugungsvorrichtung 10 sowohl Standbilder hoher Auflösung als auch ein Video niedriger Auflösung durch Erzeugen 180 (7) eines Stroms von elektronischen Bildern hoher Auflösung, Speichern 182 des Stroms von elektronischen Bildern in einem Puffer, Erzeugen 184 eines Stroms von elektronischen Bildern niedrigerer Auflösung basierend auf Bildern höherer Auflösung in dem Puffer und Filtern der Bilder höherer Auflösung vom Puffer gleichzeitig erfassen, um einen Prozentsatz derselben auszuwählen, um sie für eine permanente Speicherung zur Verfügung zu stellen.

Claims

Digitale Bilderzeugungsvorrichtung (10), die folgende Merkmale aufweist: einen elektronischen Bildsensor (100) zum Erzeugen eines ersten Signals (102) mit einer ersten Auflösung; einen Prozessor (104), der mit dem Ausgang des elektronischen Bildsensors verbunden ist, zum Erzeugen eines zweiten Signals (106) mit einer zweiten Auflösung basierend auf dem ersten Signal, wobei die zweite Auflösung niedriger als die erste Auflösung ist; und einen Speicherpuffer (116), der mit dem Ausgang des elektronischen Bildsensors zum vorübergehenden Speichern des ersten Signals verbunden ist.
Digitale Bilderzeugungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, die ferner eine Speichervorrichtung (110), die mit dem Speicherpuffer (116) verbunden ist, zum Speichern von zumindest einem Abschnitt des ersten Signals (102), aufweist.
Digitale Bilderzeugungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 2, bei der die Speichervorrichtung (110) ferner mit dem Prozessor (104) zum Speichern von zumindest einem Abschnitt des zweiten Signals (106) verbunden ist.
Digitale Bilderzeugungsvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner eine zweite Speichervorrichtung (110), die mit dem Prozessor verbunden ist, zum Speichern von zumindest einem Abschnitt des zweiten Signals (106) aufweist.
Digitale Bilderzeugungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 2, die ferner eine Erst-Auflösung-Speichersteuerung, die mit der Speichervorrichtung (110) verbunden ist, zum Kopieren von zumindest einem Abschnitt der Daten, die in dem Speicherpuffer (116) enthalten sind, in die Speichervorrichtung (110) aufweist.
Digitale Bilderzeugungsvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner ein Filter aufweist, das zwischen den elektronischen Bildsensor (100) und den Speicherpuffer (110) geschaltet ist, zum Herausfiltern eines Abschnitts des ersten Signals (102), bevor es den Speicherpuffer (116) erreicht.
Digitale Bilderzeugungsvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der elektronische Bildsensor (100) eine ladungsgekoppelte Vorrichtung aufweist.
Digitale Bilderzeugungsvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Prozessor (104) einen Heruntertast-Videoprozessor aufweist.
Digitale Bilderzeugungsvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Prozessor (104) das zweite Signal (106) in Echtzeit basierend auf dem ersten Signal (102) erzeugt.
Digitale Bilderzeugungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 2, bei der die Speichervorrichtung (110) einen Halbleiterspeicher aufweist.
Digitale Bilderzeugungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 4, bei der die zweite Speichervorrichtung (110) ein Magnetband aufweist.
Digitale Bilderzeugungsvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der der Prozessor (140) mit dem elektronischen Bildsensor (100) durch den Speicherpuffer (116) verbunden ist, so daß das zweite Signal (106) aus einem gepufferten ersten Signal (102) erzeugt wird.
Verfahren zum Erfassen von Bildern, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erzeugen (170) eines Stroms von elektronischen Bildern; Speichern (172) von zumindest einem Abschnitt des Stroms der elektronischen Bilder in einem Puffer; und Erzeugen (174) eines zweiten Stroms von elektronischen Bildern basierend auf dem Strom, wobei der zweite Strom eine niedrigere Auflösung als der Strom aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem das Speichern (172) zumindest des Abschnitts des Stroms von elektronischen Bildern in dem Puffer ein Entfernen eines ältesten elektronischen Bildes aus dem Puffer und ein Hinzufügen eines neuen elektronischen Bildes von dem Strom in den Puffer aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, bei dem das Speichern (172) zumindest des Abschnitts des Stroms von elektronischen Bildern in dem Puffer ein Auswählen eines Bruchteils der elektronischen Bilder von dem Strom zum Speichern und Verwerfen eines Rests der elektronischen Bilder von dem Strom aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, das ferner ein Speichern (172) des zweiten Stroms in einer Speichervorrichtung (110) aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem das Erzeugen (170) eines zweiten Stroms ein Fallenlassen von Pixeln von Bildern in dem Strom aufweist, um Bilder niedrigerer Auflösung für den zweiten Strom zu erzeugen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, bei dem das Erzeugen (170) eines zweiten Stroms ein Lesen von Bildern direkt von dem Strom aufweist, um Bilder niedrigerer Auflösung für den zweiten Strom zu erzeugen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 18, bei dem das Erzeugen (170) eines zweiten Stroms ein Lesen gepufferter Bilder von dem Strom durch den Puffer (116) aufweist, um Bilder niedrigerer Auflösung für den zweiten Strom zu erzeugen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19, das ferner ein Kopieren von Bildern von dem Puffer in eine auswechselbare Speichervorrichtung (122) aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 20, das ferner ein Kopieren einer Anzahl von nächsten Bildern von dem Strom von elektrischen Bildern in eine auswechselbare Speichervorrichtung (122) aufweist, nachdem die Bilder von dem Puffer (116) kopiert worden sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 21, das ferner ein Kopieren von zumindest einem Bild von dem Strom von elektronischen Bildern in eine auswechselbare Speichervorrichtung (122) aufweist.
Digitale Bilderzeugungsvorrichtung (10), die folgende Merkmale aufweist: einen elektronischen Bildsensor (100); einen Echtzeit-Heruntertastprozessor (104), der mit dem elektronischen Bildsensor verbunden ist, der einen Ausgang niedrigerer Auflösung als der elektronische Bildsensor aufweist; und zumindest eine Speichervorrichtung (110), die mit dem Ausgang niedrigerer Auflösung und dem elektronischen Bildsensor verbunden ist.
Bilderzeugungsvorrichtung (10), die folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung (100) zum Erfassen einer Reihe von digitalen Bildern; eine Einrichtung (110) zum vorübergehenden Speichern eines Abschnitts der Reihe von digitalen Bildern; eine Einrichtung (104) zum Erzeugen einer Reihe von digitalen Bildern niedrigerer Auflösung aus der Reihe von digitalen Bildern; eine Einrichtung (110) zum Speichern der Reihe von digitalen Bildern niedrigerer Auflösung; und eine Einrichtung zum Kopieren von zumindest einem Teil des Abschnitts der Reihe von digitalen Bildern in eine auswechselbare Speichervorrichtung (122).