解析光學(xué)防抖技術(shù) 算法及控制器性能突破為關(guān)鍵
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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)信號估測技術(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)信號估測器設(shè)計(jì)。手抖動(dòng)信號估測器算法，是利用智能手機(jī)搭載的MEMS慣性傳感器感測使用者拍攝時(shí)手部產(chǎn)生的晃動(dòng)信號，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)信號估測器包括慣性傳感器(多軸陀螺儀及加速度計(jì))與慣性傳感信號處理算法設(shè)計(jì)。工研院南分院已投入慣性信號估測技術(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)信號估測器利用陀螺儀組件感測到手抖動(dòng)信號后，經(jīng)由數(shù)字信號處理及積分運(yùn)算后可得到顫抖角度信號，經(jīng)實(shí)驗(yàn)量測分析后，一般手部振動(dòng)頻率特性主要頻帶在2～12Hz之間，故信號處理算法亦針對該頻帶信號特性做濾波器設(shè)計(jì)，開發(fā)的算法系將慣性信號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及低頻的主動(dòng)式信號(用戶操作相機(jī)所產(chǎn)生的信號)。
低通與高通濾波器除可針對特定帶寬的手抖信號做補(bǔ)償外，并可避免濾波器對信號所造成的相位延遲，讓信號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)信號相位的變化，故以此所開發(fā)的適應(yīng)性手抖動(dòng)估測器，在寬帶域范圍可以獲得精準(zhǔn)的手抖動(dòng)估測信號。圖6為手抖動(dòng)信號估測器方塊圖。
圖3 手抖動(dòng)信號估測器方塊圖
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