JP2563567B2 - 揺れ補正装置 - Google Patents
揺れ補正装置Info
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- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
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- H04N23/68—Control of cameras or camera modules for stable pick-up of the scene, e.g. compensating for camera body vibrations
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- H04N23/6811—Motion detection based on the image signal
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- H04N23/683—Vibration or motion blur correction performed by a processor, e.g. controlling the readout of an image memory
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- Signal Processing (AREA)
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Adjustment Of Camera Lenses (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Processing Of Color Television Signals (AREA)
- Color Television Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ビデオカメラの搖れによる画像の搖れを低
減する揺れ補正装置に関する。
減する揺れ補正装置に関する。
従来の技術 ビデオカメラの搖れによる画像の搖れを低減する方法
として、特開昭61−237581号公報に記載された方法があ
る。第７図にこのブロック図を示す。ビデオカメラから
の信号をディジタル信号に変換し、フレームメモリと相
関器を用いフレーム画像単位で動きベクトルを求める。
この動きベクトルを用い、補正信号発生器で画像を読み
出す領域を決定する。領域決定の方法は、動きベクトル
を積分して求めた画像の移動量と、この移動量を平滑化
した基準線の差から求める。以上の方法を用いて領域を
決定し、フレームメモリから画像信号を読み出し、補正
器により決定された領域に対応した画像を出力すること
により画像の搖れを低減する。
として、特開昭61−237581号公報に記載された方法があ
る。第７図にこのブロック図を示す。ビデオカメラから
の信号をディジタル信号に変換し、フレームメモリと相
関器を用いフレーム画像単位で動きベクトルを求める。
この動きベクトルを用い、補正信号発生器で画像を読み
出す領域を決定する。領域決定の方法は、動きベクトル
を積分して求めた画像の移動量と、この移動量を平滑化
した基準線の差から求める。以上の方法を用いて領域を
決定し、フレームメモリから画像信号を読み出し、補正
器により決定された領域に対応した画像を出力すること
により画像の搖れを低減する。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、以上の方法では、動きベクトルを積分
してもとめた画像の移動量を、単純なHPFにより移動量
の低減成分を取り除いた信号により、画像の搖れを低減
しているのと等価である。
してもとめた画像の移動量を、単純なHPFにより移動量
の低減成分を取り除いた信号により、画像の搖れを低減
しているのと等価である。
したがって、入力された画像の搖れが低周波でゆっく
りと搖れている場合、上記の搖れ補正方法では搖れの補
正が困難となる。特に、搖れの周波数が低い場合、HPF
を通した搖れ信号はゼロとなり、搖れの補正はまったく
行なわれないという問題点を有していた。またHPFのカ
ットオフ周波数を低くした場合には、大きな補正範囲が
必要となるという問題点を有していた。
りと搖れている場合、上記の搖れ補正方法では搖れの補
正が困難となる。特に、搖れの周波数が低い場合、HPF
を通した搖れ信号はゼロとなり、搖れの補正はまったく
行なわれないという問題点を有していた。またHPFのカ
ットオフ周波数を低くした場合には、大きな補正範囲が
必要となるという問題点を有していた。
本発明はかかる点に鑑み、搖れの周波数が低い場合に
おいても搖れの補正が十分に行われ、また物理的には補
正範囲がせまくとも、実効的に十分な補正範囲のある搖
れ補正装置を提供することを目的とする。
おいても搖れの補正が十分に行われ、また物理的には補
正範囲がせまくとも、実効的に十分な補正範囲のある搖
れ補正装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、入力された画像信
号の各フィールドまたはフレーム間で画像の動きを求め
る検出部と、前記検出部で得られた画像の動きを積分す
る積分器と、前記積分器の出力である積分値に対応して
前記積分値を減衰させる制御をするセンタリング制御器
を備え、前記積分値が小さい場合には前記積分器の積分
値を減衰させる度合いを小さくし、前記画像のシフト量
を小さくして前記画像の揺れの補正を行い、前記積分値
が大きい場合には前記積分器の積分値を減衰させる度合
いを多くし、前記画像のシフト量を大きくして揺れの補
正範囲を大きくし前記画像の揺れの補正を行う構成であ
る。
号の各フィールドまたはフレーム間で画像の動きを求め
る検出部と、前記検出部で得られた画像の動きを積分す
る積分器と、前記積分器の出力である積分値に対応して
前記積分値を減衰させる制御をするセンタリング制御器
を備え、前記積分値が小さい場合には前記積分器の積分
値を減衰させる度合いを小さくし、前記画像のシフト量
を小さくして前記画像の揺れの補正を行い、前記積分値
が大きい場合には前記積分器の積分値を減衰させる度合
いを多くし、前記画像のシフト量を大きくして揺れの補
正範囲を大きくし前記画像の揺れの補正を行う構成であ
る。
作用 本発明は前記した構成により、搖れの周波数が低い場
合においても動きベクトルの積分値が小さい場合には、
センタリング制御器の働きにより、十分な補正が行える
ようにし、また揺れの振幅が大きい場合には実効的に十
分な補正範囲をとれる。
合においても動きベクトルの積分値が小さい場合には、
センタリング制御器の働きにより、十分な補正が行える
ようにし、また揺れの振幅が大きい場合には実効的に十
分な補正範囲をとれる。
実施例 第１図は本発明の第一の実施例に於ける搖れ補正装置
のブロック図を示すものである。第１図において11はビ
デオ信号を出力するビデオカメラ、12はアナログ信号を
ディジタル信号に変換するA/D変換器、13は入力された
信号の定められた点のデータを記録する代表点メモリ、
14は入力された信号と代表点メモリの信号により動きベ
クトルを検出する動きベクトル検出器、15は検出された
動きベクトルを積分する積分器、16は積分器の出力値に
よって積分値を変換するセンタリング制御器、17は積分
器の出力により18のフレームメモリと19の補間器を制御
し搖れを補正した映像信号を出力させるメモリ・補間制
御器であり、20は画像の動きを検出する検出部である。
のブロック図を示すものである。第１図において11はビ
デオ信号を出力するビデオカメラ、12はアナログ信号を
ディジタル信号に変換するA/D変換器、13は入力された
信号の定められた点のデータを記録する代表点メモリ、
14は入力された信号と代表点メモリの信号により動きベ
クトルを検出する動きベクトル検出器、15は検出された
動きベクトルを積分する積分器、16は積分器の出力値に
よって積分値を変換するセンタリング制御器、17は積分
器の出力により18のフレームメモリと19の補間器を制御
し搖れを補正した映像信号を出力させるメモリ・補間制
御器であり、20は画像の動きを検出する検出部である。
以上のように構成された本実施例の搖れ補正装置につ
いて、以下その動作を説明する。A/D変換器12は入力さ
れた映像信号をディシタル信号に変換し、代表点メモリ
13、フレームメモリ18、及び動きベクトル検出器14に入
力する。
いて、以下その動作を説明する。A/D変換器12は入力さ
れた映像信号をディシタル信号に変換し、代表点メモリ
13、フレームメモリ18、及び動きベクトル検出器14に入
力する。
映像信号における代表点の一例を第２図に示す。同図
において22は映像信号が示す１フィールドの大きさを示
し、21はそのフィールドの代表点の位置を示す点であ
る。ディジタル信号に変換された映像信号は、フィール
ド単位でフレームメモリに記録する。同時に第２図に示
す位置の信号を代表点メモリに記録する。動きベクトル
検出器14では、代表点メモリからの１フィールド前の信
号SP（x,y）A/D変換器からの信号IS（ｘ＋I,y＋Ｊ）を
次式に示す方法で演算しＭ（I,J）の最小値の（I,J）を
動きベクトルとする。
において22は映像信号が示す１フィールドの大きさを示
し、21はそのフィールドの代表点の位置を示す点であ
る。ディジタル信号に変換された映像信号は、フィール
ド単位でフレームメモリに記録する。同時に第２図に示
す位置の信号を代表点メモリに記録する。動きベクトル
検出器14では、代表点メモリからの１フィールド前の信
号SP（x,y）A/D変換器からの信号IS（ｘ＋I,y＋Ｊ）を
次式に示す方法で演算しＭ（I,J）の最小値の（I,J）を
動きベクトルとする。
ここでx,yおよびI,Jは１枚の画像の横および縦方向の
位置を示す座標である。
位置を示す座標である。
以上の様にして代表点メモリ13と動きベクトル検出器
14で検出部20を構成する。代表点は第２図の23−26で示
すように４つの領域に分割しているため、動きベクトル
は領域別に求まるが、ここでは４つの求まったベクトル
の中間値をフィールド間の映像信号の動き（搖れ）とす
る。このようにして求めた搖れは１フィールド間のみの
ものであるので、これを積分器15で積分し、連続した搖
れをもとめる。
14で検出部20を構成する。代表点は第２図の23−26で示
すように４つの領域に分割しているため、動きベクトル
は領域別に求まるが、ここでは４つの求まったベクトル
の中間値をフィールド間の映像信号の動き（搖れ）とす
る。このようにして求めた搖れは１フィールド間のみの
ものであるので、これを積分器15で積分し、連続した搖
れをもとめる。
しかし、単純な積分では積分器15の出力が大きな値と
なり、フレームメモリ18のシフトの範囲を越えるため、
センタリング制御器16により積分値の制御を行う。この
ようにして求めた搖れに応じてフレームメモリ18に記録
されている画像を、左右上下にシフトして搖れ成分をな
くす補正を行う。このシフトする大きさを以下画像のシ
フト量とよぶ。
なり、フレームメモリ18のシフトの範囲を越えるため、
センタリング制御器16により積分値の制御を行う。この
ようにして求めた搖れに応じてフレームメモリ18に記録
されている画像を、左右上下にシフトして搖れ成分をな
くす補正を行う。このシフトする大きさを以下画像のシ
フト量とよぶ。
センタリング制御器16の制御の一例を第３図に示す。
同図において横軸は画像のシフト量であり、これはフレ
ームメモリ18で左右上下にシフトできる範囲に相当し、
これを第４図にしめす。同図において30は入力される画
像全体の大きさを示し、31は画像シフト量０％の画像の
出力範囲を示したものである。画像シフト量０％の状態
は入力画像の中央を出力することに相当する。また、33
は画像シフト量100％の状態の一例であり、画像シフト
量100％の状態は入力画像の４隅部分のうちの１つを出
力することに相当する。第３図に示す縦軸のセンタリン
グ量は、１フィールド間に積分値（積分器15の出力）を
どれだけ減衰させるかを示す値である。センタリング量
１％のときは積分値を１フィールド毎に１％づつ減衰さ
せ、１秒間ではほぼ55％に減衰させることになる。セン
タリング量が小さいときは低い周波数成分まで正確な補
正が行える特性となり、またセンタリング量が大きいと
きは補正範囲を広くする特性とすることができる。そし
て、このセンタリング量を画像シフト量により可変して
制御を行う。
同図において横軸は画像のシフト量であり、これはフレ
ームメモリ18で左右上下にシフトできる範囲に相当し、
これを第４図にしめす。同図において30は入力される画
像全体の大きさを示し、31は画像シフト量０％の画像の
出力範囲を示したものである。画像シフト量０％の状態
は入力画像の中央を出力することに相当する。また、33
は画像シフト量100％の状態の一例であり、画像シフト
量100％の状態は入力画像の４隅部分のうちの１つを出
力することに相当する。第３図に示す縦軸のセンタリン
グ量は、１フィールド間に積分値（積分器15の出力）を
どれだけ減衰させるかを示す値である。センタリング量
１％のときは積分値を１フィールド毎に１％づつ減衰さ
せ、１秒間ではほぼ55％に減衰させることになる。セン
タリング量が小さいときは低い周波数成分まで正確な補
正が行える特性となり、またセンタリング量が大きいと
きは補正範囲を広くする特性とすることができる。そし
て、このセンタリング量を画像シフト量により可変して
制御を行う。
第３図の例ではセンタリング量は、画像シフト量50％
まで0.25％で一定で、画像シフト量がそれ以上になると
徐々に低下し、画像シフト量が100％ではセンタリング
量を３％まで低下させる。
まで0.25％で一定で、画像シフト量がそれ以上になると
徐々に低下し、画像シフト量が100％ではセンタリング
量を３％まで低下させる。
この様に制御する事により画像のシフト量が小さい範
囲（搖れが少なくほぼ中央に集中している場合）では、
センタリング量を十分に小さくして低い周波数成分を含
んだ搖れに対しても搖れの補正を正確に行う。また画像
シフト量が大きい場合（搖れ量が多くまたは搖れが中央
からずれている場合）には、センタリング量を大きくし
て十分な補正範囲を確保するようにする。
囲（搖れが少なくほぼ中央に集中している場合）では、
センタリング量を十分に小さくして低い周波数成分を含
んだ搖れに対しても搖れの補正を正確に行う。また画像
シフト量が大きい場合（搖れ量が多くまたは搖れが中央
からずれている場合）には、センタリング量を大きくし
て十分な補正範囲を確保するようにする。
以上のように本実施例によれば、センタリング制御器
により積分器の特性を制御することにより、物理的には
小さな補正範囲でも、条件に応じて低い周波数成分を含
んだ小さな搖れに対して正確な補正と、大きな搖れに対
しては十分な補正範囲を持った補正を実現する事が可能
となる。
により積分器の特性を制御することにより、物理的には
小さな補正範囲でも、条件に応じて低い周波数成分を含
んだ小さな搖れに対して正確な補正と、大きな搖れに対
しては十分な補正範囲を持った補正を実現する事が可能
となる。
第５図は本発明の第２の実施例示す揺れ補正装置のブ
ロック図である。同図において11はビデオ信号を出力す
るビデオカメラ、12はアナログ信号をディジタル信号に
変換するA/D変換器、13は入力された信号の定められた
点のデータを記録する代表点メモリ、14は入力された信
号と代表点メモリの信号により動きベクトルを検出する
動きベクトル検出器、15は検出された動きベクトルを積
分する積分器、17は積分器の出力により18のフレームメ
モリと19の補間器を制御し搖れを補正した映像信号を出
力させるメモリ・補間制御器で、以上は第１図の構成と
同じものである。第１図の構成と異なるのは、補正範囲
検出器40を設け、積分器15の出力に応じてセンタリング
制御器41の特性を制御することである。
ロック図である。同図において11はビデオ信号を出力す
るビデオカメラ、12はアナログ信号をディジタル信号に
変換するA/D変換器、13は入力された信号の定められた
点のデータを記録する代表点メモリ、14は入力された信
号と代表点メモリの信号により動きベクトルを検出する
動きベクトル検出器、15は検出された動きベクトルを積
分する積分器、17は積分器の出力により18のフレームメ
モリと19の補間器を制御し搖れを補正した映像信号を出
力させるメモリ・補間制御器で、以上は第１図の構成と
同じものである。第１図の構成と異なるのは、補正範囲
検出器40を設け、積分器15の出力に応じてセンタリング
制御器41の特性を制御することである。
前記のように構成された第２の実施例の揺れ補正装置
について、以下その動作を説明する。動きベクトルを積
分するまでの動作とフレームメモリの制御については、
第１の実施例と同じであるのでその説明は省略する。積
分器15で求めた積分量（画像シフト量）はセンタリング
制御器41に入力すると同時に補正範囲検出器40に入力す
る。補正範囲検出器40は画像シフト量を時間平均し、入
力された画像信号の揺れが大きいか小さいかの判断をお
こなう。画像シフト量の時間平均が大きいときは揺れが
大きいときであり、画像シフト量の時間平均が小さいと
きは揺れが小さいと判断する。このようにして補正範囲
検出器40でもとめた揺れ量により、センタリング制御器
41の特性を制御する。センタリング制御器41は揺れ量に
より制御すると同時に、第１の実施例と同様入力される
積分器15の画像シフト量によっても制御される。
について、以下その動作を説明する。動きベクトルを積
分するまでの動作とフレームメモリの制御については、
第１の実施例と同じであるのでその説明は省略する。積
分器15で求めた積分量（画像シフト量）はセンタリング
制御器41に入力すると同時に補正範囲検出器40に入力す
る。補正範囲検出器40は画像シフト量を時間平均し、入
力された画像信号の揺れが大きいか小さいかの判断をお
こなう。画像シフト量の時間平均が大きいときは揺れが
大きいときであり、画像シフト量の時間平均が小さいと
きは揺れが小さいと判断する。このようにして補正範囲
検出器40でもとめた揺れ量により、センタリング制御器
41の特性を制御する。センタリング制御器41は揺れ量に
より制御すると同時に、第１の実施例と同様入力される
積分器15の画像シフト量によっても制御される。
センタリング制御器41の制御特性を第６図に示す。同
図において、縦軸はセンタリング量であり、横軸は画像
シフト量である。42は揺れ量が小さいときの特性であ
り、43は揺れ量が中ぐらいの特性であり、44は揺れ量が
大きいときの特性を示したものである。揺れ量が大きく
なると、画像シフト量が小さい領域でもセンタリング量
を大きくし、また画像シフト量が大きい範囲では、さら
にセンタリング量を大きくし揺れ量が大きい状態に対応
する。このようにセンタリング制御器41の特性を制御す
ることにより、画像シフト量の変化によるセンタリング
量の制御だけでは、対応できない大きな揺れに対して
も、十分な補正範囲の余裕をもって揺れの補正が行える
ようにする。第６図に示した特性は１つの例であり、画
像シフト量が小さい範囲の揺れの低周波成分の補正を重
視する場合には、45に示す特性として画像シフト量が小
さい範囲のセンタリング量を小さい値にし、逆に画像シ
フト量が大きい範囲ではセンタリング量をさらに大きく
することもできる。また画像シフト量が大きい範囲での
補正を重視する場合には46に示す特性として、画像シフ
ト量が小さい範囲からセンタリング量を大きくして、画
像シフト量が大きい範囲でもセンタリング量を急に大き
くしないようにする。このように揺れが大きい領域にお
いても、必要な特性を実現することが可能となる。
図において、縦軸はセンタリング量であり、横軸は画像
シフト量である。42は揺れ量が小さいときの特性であ
り、43は揺れ量が中ぐらいの特性であり、44は揺れ量が
大きいときの特性を示したものである。揺れ量が大きく
なると、画像シフト量が小さい領域でもセンタリング量
を大きくし、また画像シフト量が大きい範囲では、さら
にセンタリング量を大きくし揺れ量が大きい状態に対応
する。このようにセンタリング制御器41の特性を制御す
ることにより、画像シフト量の変化によるセンタリング
量の制御だけでは、対応できない大きな揺れに対して
も、十分な補正範囲の余裕をもって揺れの補正が行える
ようにする。第６図に示した特性は１つの例であり、画
像シフト量が小さい範囲の揺れの低周波成分の補正を重
視する場合には、45に示す特性として画像シフト量が小
さい範囲のセンタリング量を小さい値にし、逆に画像シ
フト量が大きい範囲ではセンタリング量をさらに大きく
することもできる。また画像シフト量が大きい範囲での
補正を重視する場合には46に示す特性として、画像シフ
ト量が小さい範囲からセンタリング量を大きくして、画
像シフト量が大きい範囲でもセンタリング量を急に大き
くしないようにする。このように揺れが大きい領域にお
いても、必要な特性を実現することが可能となる。
以上のように、本実施例によれば補正範囲検出器を設
け、揺れ量と画像シフト量に応じてセンタリング量を制
御することにより、揺れが非常に大きい場合において
も、十分な補正範囲の余裕をもって揺れの補正が行える
ようにすることができる。
け、揺れ量と画像シフト量に応じてセンタリング量を制
御することにより、揺れが非常に大きい場合において
も、十分な補正範囲の余裕をもって揺れの補正が行える
ようにすることができる。
なお、第１の実施例において画像シフト量と、センタ
リング量の関係を第３図の28に示したが、この特性に限
る必要はなく、例えば27に示すような近似の特性でも全
体の揺れ補正の性能に大きな差はなく、画像シフト量が
増加するに従いセンタリング量が増加する特性であれ
ば、本発明の目的を達成することができるものである。
またこの特性については、第２の実施例についても同様
で、第６図の特性に限る必要はない。
リング量の関係を第３図の28に示したが、この特性に限
る必要はなく、例えば27に示すような近似の特性でも全
体の揺れ補正の性能に大きな差はなく、画像シフト量が
増加するに従いセンタリング量が増加する特性であれ
ば、本発明の目的を達成することができるものである。
またこの特性については、第２の実施例についても同様
で、第６図の特性に限る必要はない。
また、第２の実施例において補正範囲検出器の特性を
画像シフト量の平均値をとるものとしたが、ピーク値を
とる特性でも良く、またその中間の特性であっても良
く、平均値をとる特性に限る必要はない。
画像シフト量の平均値をとるものとしたが、ピーク値を
とる特性でも良く、またその中間の特性であっても良
く、平均値をとる特性に限る必要はない。
さらに、本発明は、マイクロコンピュータを用いて各
機能を実現してもよいことはいうまでもない。
機能を実現してもよいことはいうまでもない。
発明の効果 以上のように、本発明によれば、搖れの周波数が低い
場合において、動きベクトルの積分値が小さい場合に
は、センタリング制御器の働きにより、十分な補正が行
えるようにし、また揺れの振幅が大きい場合には実効的
に十分な補正範囲をとることができる。
場合において、動きベクトルの積分値が小さい場合に
は、センタリング制御器の働きにより、十分な補正が行
えるようにし、また揺れの振幅が大きい場合には実効的
に十分な補正範囲をとることができる。
第１図は本発明における一実施例の揺れ補正装置のブロ
ック図、第２図は同実施例の動きベクトルを求める領域
と代表点の位置を示す図、第３図および第６図は異なる
例のセンタリング特性図、第４図は画像シフト量を示す
図、第５図は本発明の他の実施例の揺れ補正装置のブロ
ック図、第７図は従来の揺れ補正装置のブロック図であ
る。 13……代表点メモリ、14……動きベクトル検出器、15…
…積分器、16……センタリング制御器、17……メモリ・
補間制御器、20……検出部。
ック図、第２図は同実施例の動きベクトルを求める領域
と代表点の位置を示す図、第３図および第６図は異なる
例のセンタリング特性図、第４図は画像シフト量を示す
図、第５図は本発明の他の実施例の揺れ補正装置のブロ
ック図、第７図は従来の揺れ補正装置のブロック図であ
る。 13……代表点メモリ、14……動きベクトル検出器、15…
…積分器、16……センタリング制御器、17……メモリ・
補間制御器、20……検出部。
Claims (2)
- 【請求項１】入力された画像信号の各フィールドまたは
フレーム間で画像の動きを求める検出部と、 前記検出部で得られた画像の動きを積分する積分器と、 前記積分器の出力である積分値に対応して前記積分値を
減衰させる制御をするセンタリング制御器を備え、 前記積分値が小さい場合には前記積分器の積分値を減衰
させる度合いを小さくし、前記画像のシフト量を小さく
して前記画像の揺れの補正を行い、 前記積分値が大きい場合には前記積分器の積分値を減衰
させる度合いを多くし、前記画像のシフト量を大きくし
て揺れの補正範囲を大きくし前記画像の揺れの補正を行
うことを特徴とする揺れ補正装置。 - 【請求項２】入力された画像信号の各フィールドまたは
フレーム間で画像の動きを求める検出部と、 前記検出部で得られた画像の動きを積分する積分器と、 前記積分器の出力である積分値に対応して前記積分値を
減衰させるように前記積分器を制御するためのセンタリ
ング量を出力するセンタリング制御器と、 前記積分器の出力に応じて前記センタリング制御器の特
性を制御する補正範囲検出器とを備え、 前記補正範囲検出器は前記積分値に基づいて揺れ量を求
め、 前記センタリング制御器は前記補正範囲検出器で求めら
れた揺れ量と前記積分値とに基づいて前記センタリング
量を制御し、 前記センタリング量が小さい場合には前記積分器の積分
値を減衰させる度合いを小さくし、前記画像のシフト量
を小さくして前記画像の揺れの補正を行い、 前記センタリング量が大きい場合には前記積分器の積分
値を減衰させる度合いを多くし、前記画像のシフト量を
大きくして揺れの補正範囲を大きくし前記画像の揺れの
補正を行うことを特徴とする揺れ補正装置。
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