TW201315962A - 投影式影像辨識裝置及其影像辨識方法 - Google Patents

Abstract

一種投影式影像辨識裝置，包括有：光源投射模組，用以投射具有特定光型的光源至目標物體上；影像感測模組，用以擷取光源投射模組投射至目標物體上所形成的投影影像與包含有目標物體的影像資料；及數據處理模組，接收影像資料，並控制影像感測模組進行影像對焦，於確認影像感測模組完成影像對焦時，執行尺寸量測程序，以計算出目標物體的尺寸。

Description

投影式影像辨識裝置及其影像辨識方法

本發明是有關於一種影像辨識裝置及其辨識方法，且特別是有關於一種投影式影像辨識裝置及其影像辨識方法。

隨著目前電腦科技與網路技術的發展，上網購物成為了使用者的購物途徑之一。對使用者而言，只要具有資訊處理裝置(例如，電腦設備)與網路環境，即可透過網頁瀏覽的方式選取以及訂購欲購買的物品，並可透過物流貨運系統完成取貨與附款的動作，相當便利。

然而，對於目前的使用者而言，常常在網路上購物時，可能產生尺寸量測的需求，舉例來說，在購買服裝或家俱等其他物品的情況下，使用者僅能由網頁上所提供的尺寸資訊來概略了解欲購買物品的尺寸是否符合其需求。對於物品賣家而言，也需要透過工具(例如，皮尺)量測欲販售物品的尺寸，藉以取得相關的尺寸資訊，再將所述的尺寸資訊編寫至網頁中，以提供使用者參考。

因此，在目前的網路購物環境中，對使用者而言，基於部分物品的尺寸資訊可能無記載(例如，遺漏)情況下，或者是使用者遺忘自己欲購買物品的實際尺寸，導致使用者無法了解欲購買物體的實際尺寸，而發生使用便利性不佳的問題。另一方面，對物品賣家而言，還需要手動量測欲販售物品的實際尺寸，同樣具有使用便利性不佳的問題。

本發明提出一種投影式影像辨識裝置及其影像辨識方法，利用光源發射器與光學成像系統的搭配，可使顯示器具有量測實體尺寸的功能，藉以提升使用便利性、互動性、顯示器的附加功能性。

因此，本發明的投影式影像辨識裝置包括有光源投射模組、影像感測模組與數據處理模組。光源投射模組可用以投射具有一個特定光型的光源至一個目標物體上。影像感測模組可用以擷取光源投射模組投射至目標物體上所形成的投影影像與包含有所述的目標物體的影像資料。數據處理模組可接收與處理所述的影像資料，以及控制影像感測模組進行影像對焦。於確認影像感測模組完成影像對焦時，由數據處理模組執行尺寸量測程序，以計算出目標物體的尺寸。

另外，本發明的投影式影像辨識方法包括有下列步驟：首先，投射具有一個特定光型的光源至一個目標物體上；接著，藉由擷取所投射至目標物體上所形成的影像資料，所述的影像資料包含有投影影像以及目標物體的影像。接下來，接收所述的影像資料，並進行影像對焦；以及於確認完成影像對焦時，執行尺寸量測程序，以計算出目標物體的尺寸。

綜上所述，本發明之投影式影像辨識裝置及其影像辨識方法，係透過光源投射模組與影像感測模組的搭配，可省去手動量測物品尺寸的過程。若進一步整合於顯示器(或者其他電子資訊處理裝置，例如，智慧型手機、筆記電腦、平板電腦、桌上型電腦或電視等)中時，則可使顯示器具有量測實體物品尺寸的功能，藉以增加使用者於日常生活上的使用便利性。

另外，本發明的實施例還可藉由能否完成影像對焦，來判斷使用者是否位於顯示器前，藉此於無人使用顯示器時，自動關閉顯示器的電源，達到節能的效果以及提升使用的互動性。再者，本發明的另一實施例還可調整光源投射器所產生光源的類型，進而使投影式影像辨識裝置切換為監視器系統的功能。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請參照圖1，圖1係為本發明實施例之系統方塊圖。如圖1所示，本發明實施例之投影式影像辨識裝置100包括有光源投射模組10、影像感測模組20、數據處理模組30、記憶模組40與顯示模組50。

光源投射模組10可用以投射具有一個特定光型的光源至一個目標物體上。所述的特定光型可包括但不限制為月亮形、圓形或橢圓形等其他幾何圖形。所述的光源投射模組10可例如是採用微型投影機的架構或其他簡易型投影機的架構。所述的光源投射模組10可包括有驅動單元13、光源產生器15與透鏡17。

驅動單元13可由數據處理模組30控制，並根據來自數據處理模組30的控制訊號輸出相應的驅動訊號。所述的驅動單元13可視設計需求包括有電磁波防制電路、交流轉直流轉換電路、直流轉直流轉換電路、直流轉交流轉換電路、升壓電路、降壓電路、功率因素修正電路與/或脈波寬度調變電路等。

光源產生器15與驅動單元13連接。光源產生器15可接收來自驅動單元13的驅動訊號、驅動電壓或者驅動電流，以產生光源。舉例來說，當驅動訊號為高邏輯位準時，可使光源產生器15產生光源。當驅動訊號為低邏輯位準(或零邏輯位準)時，可使光源產生器15停止產生光源。

所述的光源產生器15的種類可包括但不限制為發光二極體、雷射二極體、紅外線發光二極體、超高壓汞燈(Ultra High Performance/Ultra High Efficiency，UHP/UHE)與/或金屬鹵素燈。所述的光源可採用紅、藍、綠、白等單色光或混色光。所述的光源投射模組10可產生波長範圍為400nm~700nm的光源，或是波長範圍為700nm至1000nm的光源。

值得一提的是，由於本發明實施例採用可見光方式進行投影，藉此可有利於使用者識別出光源投射模組10的投影路徑，以將目標物體100置於所述的投影路徑上。另外，所述的可見光方式亦有利於投影式影像辨識裝置100進行影像對焦。

透鏡17設置於光源產生器15的一側。透鏡17可用以發散或收斂所述光源的光束。所述的透鏡17可例如是凸透鏡、凹透鏡或其組合。另外，透過調整透鏡17與光源產生器15之間的距離可改變所述的特定光型的投影範圍。舉例來說，當透鏡17與光源產生器15之間的距離愈近，可使所述的投影範圍愈大，因此，相對於目標物體上所形成的投影直徑愈大。再者，若有其他設計需求時，亦可透過調整透鏡17的裝設角度或所述光源的投射方向，來改變投影影像19的成像位置與方向。

影像感測模組20設置於光源投射模組10的一側。影像感測模組20可用以擷取光源投射模組10投射至目標物體上所形成的投影影像19與包含有所述的目標物體110的影像資料。所述的影像感測模組20較佳者可包括有光電耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)、互補式金屬氧化半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)、電荷注入元件(Charge Injection Device，CID)或其混合型元件、影像處理器、記憶體、鏡頭驅動馬達、鏡頭等相關的電路組件。藉此，影像感測模組20可進行影像對焦的程序。

數據處理模組30與影像感測模組20連接。數據處理模組30可接收來自影像感測模組20的影像資料。數據處理模組30可對影像資料的分析與/或比對等運算。數據處理模組30可控制影像感測模組20進行影像對焦，並於確認影像感測模組20完成影像對焦時，執行尺寸量測程序，以計算出目標物體的尺寸，藉此，可省去手動量測物品尺寸的過程。

所述的數據處理模組30可例如是中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、微控制器(Micro Control Unit，MCU)或數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)，或者其他具有資料輸出/輸入單元、記憶單元、邏輯運算單元、訊號轉換單元、計時單元與/或計數單元等功能的單晶片所構成。

記憶模組40與數據處理模組30連接。記憶模組40可儲存有一筆以上關於對焦距離、光源發散角度與投影直徑的數值，以及所述數值彼此相應的對照表。所述的數值與對照表可提供數據處理模組30運算時所需的數據。所述的對照表內的數值亦可由使用者自行修改、更新或刪除。另外，記憶模組40還可儲存所述的影像資料。

所述的記憶模組40可例如是非揮發性記憶體或是揮發性記憶體或其組合。所述的非揮發性記憶體可包括但不限制為ROM、PROM、EAROM、EPROM、EEPROM及快閃記憶體等。所述的揮發性記憶體可包括但不限制為DRAM、EDRAM、SRAM等。另外，在本發明的另一個實施例中，記憶模組40亦可省略，而由數據處理模組30以即時運算方式計算出目標物體的尺寸。

顯示模組50與記憶模組40連接。顯示模組50可相當於顯示器的功能，並可用以顯示動/靜態影像或圖形的畫面，或是顯示來自影像感測模組20的影像資料。所述的顯示模組50可例如是有機發光二極體顯示器、液晶顯示器電漿顯示器或觸控顯示器等其他類型顯示器。另外，若有其他設計考量時，在本發明的另一實施例中，亦可省略顯示模組50。

接下來，請同時參照圖1與圖2，圖2係為本發明實施例之投影量測目標物體之示意圖。如圖2所示，本發明實施例之投影式影像辨識裝置100透過光源投射模組10將投影影像19投射於目標物體110上。由於影像感測模組20完成影像對焦時，即可取得對焦距離f，而光源發散角度與影像感測模組20的特性相關，故可設計為固定值，因此再藉由對照表取得對焦距離、光源發散角度與投影直徑彼此對應的數值，即可獲得投影直徑d的相關數值。

值得一提的是，在本發明實施例中，當投影式影像辨識裝置100與目標物體110之間的距離過遠(例如，超出影像感測模組20可進行影像對焦的距離)時，則可能導致光源投射模組10所發射的可見光無法成像於目標物體110上。此時，影像感測模組20便無法完成影像對焦，因此數據處理模組30可控制關閉驅動單元13或者顯示模組50的電源，藉以減低能源的損耗，而達到節能的效果以及提升使用的互動性。

另外，在本發明實施例中的光源投射模組10較佳者以半高全寬(Full Width at Half Maximum，FWHM)為5度至50度的發散角度投射所述的光源，而所述的影像感測模組20的影像擷取接收角度較佳者為大於等於60度。所述的光源投射模組10與影像感測模組20可選擇同步開啟運作，或同步關閉。

在本發明的另一實施例中，光源投射模組10較佳者以半高全寬為大於等於60度的發散角度投射非可見光的光源，藉以在環境光源不足(例如，夜晚)情況下，透過影像感測模組20感測或擷取影像資料，進而實現監視器的功能。

請繼續參照圖3，圖3係為本發明實施例之影像對焦示意圖。首先，光源投射模組10以一初始焦距投射投影影像19至目標物體110上，並於目標物體110上呈現較為模糊的未對焦影像192。接著，光源投射模組10透過調整焦距持續投射投影影像19至目標物體110上，此時影像感測模組20持續進行影像資料感測與擷取，並於光源投射模組10完成對焦調整作業後，投影影像19呈現較為清晰的對焦影像191。所述的投影影像19可例如是一般光源或是具有特定圖案或圖形的光源。

以下舉例說明影像對焦的過程，但不以此作為限制。首先，數據處理模組30可在影像感測模組20的鏡頭(圖中未示)處於各個位置時，計算出影像感測器(圖中未示)所抓取投影影像19的影像清晰度，或者是投影影像19與相鄰影像的明暗度，以得到鏡頭的初始對焦位置。接著，數據處理模組30再根據所述初始對焦位置與偏移量得到鏡頭的最佳對焦位置，藉此取得對焦距離f。

請參照圖4，圖4係為本發明實施例之本發明實施例之投影量測目標物體之另一示意圖。在本發明實施例中的投影影像19於目標物體110上所呈現的光型概略成圓形。由於透過數據處理模組30依據影像感測模組20所擷取到的影像資料可計算出垂直軸向的投影直徑d所涵蓋的單一像素110a的數量。因此，可透過單一像素110a的單位尺寸與所涵蓋的像素數量，定義出一個基礎量測單位。舉例來說，先以投影直徑比對目標物體110的垂直軸向的輪廓，以計算出目標物體110的垂直軸向的輪廓所涵蓋的像素數量，再根據單一像素的單位尺寸(通常以毫米(millimeter，mm)為單位，並取單一像素的垂直軸向的長度作為所述的單位尺寸)乘上目標物體110的垂直軸向的輪廓所涵蓋的像素數量，以計算出目標物體110的垂直軸向尺寸112。藉此，透過所述的基礎量測單位即可量測出目標物體110的垂直軸向尺寸112。

同樣的，請參照圖5，圖5係為本發明實施例之本發明實施例之投影量測目標物體之另一示意圖。透過數據處理模組30依據影像感測模組20所擷取到的影像資料可計算出水平軸向的投影直徑d所涵蓋的單一像素110a的數量。因此，可透過單一像素110a的單位尺寸與所涵蓋的像素數量，定義出一個基礎量測單位。舉例來說，先以投影直徑比對目標物體110的水平軸向的輪廓，以計算出目標物體110的水平軸向的輪廓所涵蓋的像素數量，再根據單一像素的單位尺寸(通常以毫米(millimeter，mm)為單位，並取單一像素的水平軸向的長度作為所述的單位尺寸)乘上目標物體110的水平軸向的輪廓所涵蓋的像素數量，以計算出目標物體110的水平軸向尺寸114。藉此，透過所述的基礎量測單位即可量測出目標物體110的水平軸向尺寸114。

另外，投影影像19的光型亦可例如是橢圓形，而橢圓形具有不等長的第一投影直徑與第二投影直徑，因此可視設計需求採用第一投影直徑與/或第二投影直徑定義出基礎量測單元。

請參照圖6，圖6係為本發明實施例之投影式影像辨識方法之步驟流程圖。首先，在步驟S600中，利用光源投射模組10投射具有一個特定光型的光源至目標物體上。在本發明實施例中可視使用需求，將所述的光源調整為可見光，以對應進行目標物體的尺寸量測功能，或是調整為非可見光，以對應進行監視器功能。

接著，在步驟S603中，透過影像感測模組20可擷取所投射至目標物體上所形成的投影影像與包含有目標物體的影像資料。在本發明實施例中，影像感測模組20可透過連續性方式擷取所述的影像資料，或者是非連續性方式(例如，間隔一段預定時間)擷取所述的影像資料。

在步驟S605中，透過數據處理模組30接收所述的影像資料，以處理所述的影像資料，並控制影像感測模組20進行影像對焦。在本發明的另一實施例中，數據處理模組30亦可控制光源投射模組10進行影像對焦。

在步驟S607中，透過數據處理模組30判斷是否完成影像對焦？其中可透過判斷影像感測模組20所擷取的投影影像的邊緣清晰度與門檻值的關係，來判定是否完成影像對焦。舉例來說，未對焦的投影影像於目標物體上容易呈現出模糊的影像邊緣，而對焦的投影影像於目標物體上則相對呈現出較清晰的影像邊緣，藉由比較投影影像的邊緣清晰度可判斷是否完成影像對焦。因此，當影像感測模組20所擷取的投影影像的邊緣清晰度達到門檻值時，則判定完成影像對焦。所述的門檻值可預先儲存於記憶模組40中，或由使用者自行調整或更新。

在本發明的另一個實施例中，可透過判斷影像感測模組20所擷取的投影影像的明暗對比度與門檻值的關係，來判定是否完成影像對焦。舉例來說，投影影像於目標物體上呈現第一亮度值，而未被投影影像投射的相鄰區域則為相對具有較低亮度的第二亮度值，換句話說，藉由比較所述的第一亮度值與第二亮度值亦可判斷是否完成影像對焦。因此，當影像感測模組20所擷取的投影影像與相鄰影像的明暗對比度達到門檻值時，則判定完成影像對焦。

在步驟S609中，於數據處理模組30確認完成影像對焦時，則繼續執行尺寸量測程序，以計算出目標物體的尺寸。數據處理模組30可透過投影影像的垂直軸向的投影直徑計算出目標物體的尺寸，或者透過投影影像的水平軸向的投影直徑計算出目標物體的尺寸。

在步驟S611中，若數據處理模組30確認無法完成影像對焦時，則關閉光源投射模組10中驅動單元13的電源，以使光源產生器15關閉投射光源，或者是進一步關閉顯示模組50或投影式影像辨識裝置100的電源，藉以達到節能的效果。

請參照圖7，圖7係為本發明實施例之尺寸量測程序之步驟流程圖。首先，在步驟S700中，數據處理模組30可至記憶模組40中讀取對照表中的數值。由於數據處理模組30確認完成影像對焦時，即可取得對焦距離的數值。因此，數據處理模組30再根據對照表記載的對應關係取得光源發散角度的數值，進而獲得投影直徑的數值。

接下來，在步驟S703中，透過數據處理模組30計算出投影直徑所涵蓋的像素數量，其中可利用影像比對的方式根據單一像素的影像資料與投影直徑的影像資料，逐一比對出相應於投影直徑的像素數量，或者是利用單一像素的尺寸值與投影直徑的影像長度計算出投影影像所涵蓋的像素數量。

在步驟S705中，透過數據處理模組30根據單一像素的單位尺寸與投影直徑所涵蓋的像素數量，藉此定義出一個基礎量測單位。

在步驟S707中，透過數據處理模組30以所述基礎量測單位，計算出目標物體的尺寸，其中數據處理模組30可透過基礎量測單位以垂直軸向量測目標物體，以計算出目標物體的垂直軸向尺寸，或者透過基礎量測單位以水平軸向量測目標物體，以計算出目標物體的水平軸向尺寸。

綜上所述，本發明之投影式影像辨識裝置及其影像辨識方法，係透過光源投射模組與影像感測模組的搭配，可省去手動量測物品尺寸的過程。若進一步整合於顯示器(或者其他電子資訊處理裝置，例如，智慧型手機、筆記電腦、平板電腦、桌上型電腦或電視等)中時，則可使顯示器具有量測實體物品尺寸的功能，藉以增加使用者於日常生活上的使用便利性。

另外，本發明的實施例還可藉由能否完成影像對焦，來判斷使用者是否位於顯示器前，藉此於無人使用顯示器時，自動關閉顯示器的電源，達到節能的效果以及提升使用的互動性。再者，本發明的另一實施例還可調整光源投射器所產生光源的類型，進而使投影式影像辨識裝置切換為監視器系統的功能。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．光源投射模組

13．．．驅動單元

15．．．光源產生器

17．．．透鏡

19．．．投影影像

191．．．對焦影像

192．．．未對焦影像

20．．．影像感測模組

30．．．數據處理模組

40．．．記憶模組

50．．．顯示模組

100．．．投影式影像辨識裝置

110．．．目標物體

110a．．．單一像素

112．．．垂直軸向尺寸

114．．．水平軸向尺寸

f．．．對焦距離

d．．．投影直徑

S600~S611．．．步驟流程說明

S700~S707．．．步驟流程說明

圖1繪示為本發明實施例之系統方塊圖。

圖2繪示為本發明實施例之投影量測目標物體之示意圖。

圖3繪示為本發明實施例之影像對焦示意圖。

圖4繪示為本發明實施例之本發明實施例之投影量測目標物體之另一示意圖。

圖5繪示為本發明實施例之本發明實施例之投影量測目標物體之另一示意圖。

圖6繪示為本發明實施例之投影式影像辨識方法之步驟流程圖。

圖7繪示為本發明實施例之尺寸量測程序之步驟流程圖。

19．．．投影影像

100．．．投影式影像辨識裝置

110．．．目標物體

f．．．對焦距離

d．．．投影直徑

Claims (17)

1. 一種投影式影像辨識裝置，包括有：一光源投射模組，用以投射具有一特定光型的光源至一目標物體上；一影像感測模組，用以擷取該光源投射模組投射至該目標物體上所形成的投影影像與包含有該目標物體的影像資料；及一數據處理模組，接收該影像資料，並控制該影像感測模組進行影像對焦，於確認該影像感測模組完成影像對焦時，執行一尺寸量測程序，以計算出該目標物體的尺寸。
2. 如申請專利範圍第1項所述之投影式影像辨識裝置，其中該光源投射模組包括有：一驅動單元，由該數據處理模組控制，以輸出一驅動訊號；一光源產生器，接收該驅動訊號，以產生該光源；及一透鏡，用以發散或收斂該光源所產生的光束，且透過調整該透鏡與該光源產生器之間的距離以改變該特定光型。
3. 如申請專利範圍第2項所述之投影式影像辨識裝置，其中該光源投射模組係發射一可見光，並於該影像感測模組無法完成影像對焦時，關閉該驅動單元。
4. 如申請專利範圍第1項所述之投影式影像辨識裝置，其中該影像感測模組的影像擷取接收角度大於等於60度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之投影式影像辨識裝置，其中該光源投射模組以半高全寬為5度至50度的發散角度投射該光源。
6. 如申請專利範圍第1項所述之投影式影像辨識裝置，其中該光源投射模組係發射一非可見光，並透過該影像感測模組擷取該影像資料。
7. 如申請專利範圍第6項所述之投影式影像辨識裝置，其中該光源投射模組以半高全寬大於等於60度的發散角度投射該光源。
8. 如申請專利範圍第1項所述之投影式影像辨識裝置，其中包括有一記憶模組，儲存有對焦距離、光源發散角度與投影直徑彼此相應的對照表，以提供該數據處理模組運算時所需的數據。
9. 一種投影式影像辨識方法，包括有下列步驟：投射具有一特定光型的光源至一目標物體上；擷取所投射至該目標物體上所形成的投影影像與包含有該目標物體的影像資料；接收該影像資料，並進行影像對焦；及於確認完成影像對焦時，執行一尺寸量測程序，以計算出該目標物體的尺寸。
10. 如申請專利範圍第9項所述之投影式影像辨識方法，其中該尺寸量測程序包括有下列步驟：根據一對照表取得一對焦距離，並由該對焦距離與一光源發散角度獲得一投影直徑；計算出該投影直徑所涵蓋的像素數量；根據單一像素的單位尺寸與所涵蓋的像素數量，定義出一基礎量測單位；及以該基礎量測單位，計算出該目標物體的尺寸。
11. 如申請專利範圍第9項所述之投影式影像辨識方法，其中係透過確認所擷取的該投影影像的邊緣清晰度達到一門檻值時，則判定完成影像對焦。
12. 如申請專利範圍第9項所述之投影式影像辨識方法，其中係透過確認所擷取的該投影影像與相鄰影像的明暗對比度達到一門檻值時，則判定完成影像對焦。
13. 如申請專利範圍第9項所述之投影式影像辨識方法，其中若無法完成影像對焦時，則關閉該光源。
14. 如申請專利範圍第9項所述之投影式影像辨識方法，其中係透過該投影影像的垂直軸向的該投影直徑計算該目標物體的尺寸。
15. 如申請專利範圍第14項所述之投影式影像辨識方法，其中以該投影直徑比對該目標物體的垂直軸向的輪廓，以計算出該目標物體的垂直軸向的輪廓所涵蓋的像素數量，再根據單一像素的單位尺寸乘上所涵蓋的像素數量，以計算出該目標物體的垂直軸向的尺寸。
16. 如申請專利範圍第9項所述之投影式影像辨識方法，其中係透過該投影影像的水平軸向的該投影直徑計算該目標物體的尺寸。
17. 如申請專利範圍第16項所述之投影式影像辨識方法，其中以該投影直徑比對該目標物體的水平軸向的輪廓，以計算出該目標物體的水平軸向的輪廓所涵蓋的像素數量，再根據單一像素的單位尺寸乘上所涵蓋的像素數量，以計算出該目標物體的垂直軸向的尺寸。