CN100394258C - 校调光电特性偏移的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种校调光电特性偏移的方法，适用于校调图像装置的光电特性偏移，包括以下步骤。首先，以此图像装置取得第一图像。接着，对应第一图像进行图像的校调，以此图像装置取得第二图像，并同时取得光电特性组。其中该光电特性组包括第二图像之至少一个光学特性值以及图像装置之至少一个电性特性值。最后，再重复上述之步骤，取得多个图像与其相对应之多个光电特性组。

Description

校调光电特性偏移的方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种校调光电特性偏移的方法及其装置，且特别涉及一种图像装置之校调光电特性偏移的方法及其装置。

背景技术

近年来，计算机运算能力快速地成长，数字的媒介成了人类表达创意和想象的最佳工具。其中，光电感应原理的运用以及相关图像产品的发展，让人们得以利用数字的方式记录、保存生活中的浮光掠影。相关的数字图像产品包括了薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)、数码相机(Digital StillCamera)、数码摄录像机(Digital Video Camcorder)、扫描仪(Scanner)、打印机(Printer)等等。而最终输出图像质量的好坏，则与诸如前端图像数据摄取装置、数字化图像处理、后端数字图像输出能力等有关。

数字图像是以数字化图像处理后，再于数字图像装置之终端设备输出，其或为图像显示、或为文件输出。数字化图像处理(Digital ImageProcessing，DIP)的原理，是以计算机处理二、三维(2D or 3D)图像，模拟图像在处理前先行数据“数字化”(转为01数据)。其作法是先将图像的全部位置“取样”，再分析、记录每一点之亮度、颜色、位置等。图像取样的每一点称为像素(Pixel)，所有像素即构成图像，且每个像素都有位置、颜色、亮度等图像数据，再将这些数据以阵列(Array)方式存入计算机中处理。

上述的数字数据会依次经过前端图像数据输入装置、数字化图像处理、终端图像输出装置。其中之数字化图像处理，例如为利用各种图像处理软件来进行各种局部或全部的图像处理，如加减色、明度或彩度改变、变形或缩放等效果，计算机对阵列中的每一元素做算术或逻辑运算后再将结果用颜色显示在屏幕上。换言之，传统中图像质量的控制主要就是利用软件(S/W-based)来对图像数据进行复杂的色彩重生(color reproduction)计算，如利用色彩特性描述档(ICC file，由国际色彩联合会(International ColorConsortium)所制定色彩数据标准)，却并未将装置或硬件(H/W-based)的本身特性正确且完整的考虑在内。

此外，在前端图像数据输入装置中，会进行如图像摄取(image capture)的输入而取得图像数据；同样的，终端图像输出装置则根据此数字数据进行如图像显示(image display)输出。上述数字数据的输入与输出，都与装置或硬件本身的反应特性相关。简言之，前端图像数据输入装置取得之原始图像数据以及后端图像输出装置，都对图像质量十分关键。因此，前端图像数据输入装置与后端图像输出装置会因其本身特性而影响图像。其中，光电转换函数(opto-electronic conversion functions，OECFs)，其后简称为光电特性，即为影响图像最大的因素之一。传统上，如液晶显示器、照相机、扫描仪等图像装置是通过取得其芯片或液晶等的图像数据后最终输出，以软件记录数值而进行图像的特性调整。如依据阵列(matrix)表示的对照表(即LUT，look up table)调整。

以下列举常见之光电转换实际例子。

图1表示一液晶显示器(TFT-LCD)之面板架构。请先参照图1，薄膜晶体管(thin-film transistor，TFT)作为控制图像信号之电子开关，而液晶(Liquid Crystal)则扮演了光从背光源模块传至人眼的光开关。光行进的路径中，光和电的转换是依据液晶的光电特性而定。例如，液晶依据某一特定的电压而旋转，而具有某一特定之透光率。图2分别表示了边界电场切换式(FFS)、横向电场切换式(IPS)、扭转向列式(TN)下之液晶分子之光电特性(透光率(Transmittance)对应电压(Voltage)的光电特性曲线)。

同样地，如数码相机(Digital Still Camera)、数码摄录像机(Digital VideoCamcorder)等图像摄取装置之CMOS图像感测模块中。请参照图3所示之CMOS传感器之像素阵列(图标中为单一CMOS传感器)，其原理是利用光二极管(photo-diode)以吸收入射光线再将之转换为电子信号，而取得图像的数据。图4中表示了CMOS传感器像素阵列，分别对应光三原色(R、G、B)之光电特性曲线。

然而，目前的图像装置，对其内所使用的图像显示装置、或图像摄取装置，例如显示面板(如液晶显示器，LCD)或传感器模块(如电荷耦合元件图像传感器，CCD，或互补式金属氧化物半导体图像传感器，CMOS)，其硬件本质上的光电特性偏移未被加以改善。简言之，并未考虑装置硬件本身之光电特性对输出图像的影响。因此，装置中所原有的光电特性(rawOECFs)会使原始的图像失真(image distortion)，并导致包括色彩偏差、色温误差、低对比、灰阶偏差以及不稳定肤色色调等图像质量的问题。

综上所述，传统之图像装置中，由于未能将图像装置本身之光电特性考虑在内，造成输出图像的失真和图像质量的不佳。此外传统上仅仅利用软件调整图像和加以复杂的色彩重生来调整图像质量。因此，本发明提出一种校调光学特性偏移的方法及其装置，用以将图像装置之光学特性考虑在内，有助于避免图像失真，并提高图像质量的掌握度。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的就是在于提供一种校调光电特性偏移的方法，其适用于校调图像装置的光电特性偏移，解决传统公知技术中未考虑图像装置本身的光电偏移所造成的图像质量问题。

本发明的再一目的是在于提供一种校调光电特性偏移的装置。

基于上述目的或其它目的，本发明提出一种校调光电特性偏移的方法，其适用于校调图像装置的光电特性偏移。此校调光电特性偏移的方法包括以下步骤。首先，以此图像装置取得第一图像；接着，以此图像装置对应第一图像来进行图像的校调而取得第二图像，同时取得光电特性组，其中该光电特性组包括该第二图像之至少一个光学特性值以及该图像装置之至少一个电性特性值。再重复上述之步骤，取得多个图像与其相对应之多个光电特性组。

本发明提供一种校调光电特性偏移的装置。此校调光电特性偏移的装置包括了光源、实体参照物、图像装置以及图像校调单元。实体参照物是设置于光源之照射范围内，而图像装置设置于光源之照射范围内且其用以取得实体参照物之多个图像。而图像校调单元连接至图像装置，用以对第一图像进行图像的校调。

承上所述，先以图像装置取得实体参照物之第一图像。接着，图像校调单元对应此第一图像进行图像的校调后，取得第二图像，并同时取得光电特性组。此光电特性组包括第二图像之至少一个光学特性值以及该图像装置之至少一个电性特性值。再依此重复而取得多个光电特性组。

依照本发明实施例，上述之图像的校调可为色彩偏差、色温误差、图像对比、图像灰阶、或肤色色调稳定度。

依照本发明实施例，上述之图像装置为图像感测装置，其感测图像并取得该图像的数据。此图像感测装置可为CMOS传感器(互补式金属氧化物半导体图像传感器)或CCD传感器(电荷耦合元件图像传感器)。

依照本发明实施例，上述之图像装置为图像显示装置。此图像显示装置可为液晶显示器、或发光二极管显示器。

依照本发明实施例，上述之图像装置为光学测量仪器。

依照本发明实施例，上述之图像装置为数据输出装置。此数据输出装置可为打印机或扫描仪。

依照本发明实施例，上述之光学特性值可为光度、照度、透光率、反射率、折射率或光频谱。

依照本发明实施例，上述之电学特性值可为电压、电流、电阻或功率。

依照本发明实施例，上述之实体参照物为反射体。

依照本发明实施例，上述之实体参照物为穿透体，其设置于光源与实体参照物之间。

依照本发明实施例，上述之校调光电特性偏移的装置还可以包括光学板，其用以提供实体参照物与图像装置之空间或平面之相对位置。

依照本发明实施例，上述之校调光电特性偏移的装置还可以包括校调基座，其用以校调图像装置使实体参照物的图像于图像装置的接收范围。

依照本发明实施例，上述之校调光电特性偏移的装置还可以包括光纤，用以传输图像。

因此，本发明提出一种校调光学特性偏移的方法及其装置，用以将图像装置的光电特性考虑在内，有助于避免图像失真，并提高了对图像质量的掌握度。

为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1表示公知之薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)之基本元件。

图2表示公知液晶分子之光电特性，为透光率(Transmittance)对电压(Voltage)的光电特性曲线。

图3表示公知之CMOS传感器。

图4表示公知CMOS传感器像素阵列，对于每一光三原色(R、G、B)之光电特性曲线。

图5表示依据本发明之一实施例之校调光电特性偏移装置。

图6表示依据本发明之另一实施例之校调光电特性偏移装置。

主要元件标记说明

100、200：校调光电特性偏移装置

102、202：光源

104、204：实体参照物

106、206：图像装置

108、208：图像校调单元

110、210：光学板

112、212：校调基座

214：光纤

具体实施方式

图5表示为依据本发明实施例之校调光电特性偏移装置。请参照图5，校调光电特性偏移装置100包括光源102、实体参照物104、图像装置106以及图像校调单元108。实体参照物104设置于光源102之照射范围内，而图像装置106设置于光源102之照射范围内，且其用以取得实体参照物104之多个图像。图像校调单元108连接于该图像装置106，用以对这些图像进行图像的校调。

在本实施例中，实体参照物104例如为反射体。此外，校调光电特性偏移装置100可以再包括光学板110以及校调基座112。光学板110设置于实体参照物104与图像装置106之间，用以定义实体参照物104与图像装置106两者之空间或平面之相对位置，且其不干扰校调中光的吸收和反射等光学行为。校调基座112用以校调图像装置106之位置、视角、固体角等，使实体参照物104的图像能适当落于图像装置106之图像接收的范围内。

如图5所示，光源102照射至实体参照物104。本实施例中之图像装置106，例如为图像感测装置。其接收来自光源102照射至实体参照物104而反射出之光线，感测到第一图像并取得此第一图像的数据。第一图像为原始图像(initial raw image)，即实体参照物104的图像。接着，以图像校调单元108对应此第一图像来进行图像的校调后，再以图像装置106取得第二图像。值得注意的是，图像的校调可以包括色彩偏差、色温误差、图像对比、图像灰阶、或肤色色调稳定度。图像的校调完成后，会再经聚焦、曝光等图像处理，此第二图像即为校调后良好之图像(good raw image)。

与此同时，图像校调单元108取得光电特性组，此光电特性组包括了第二图像之至少一个光学特性值以及图像装置106之至少一个电性特性值。上述之光学特性值可为光度、照度、透光率、反射率、折射率或光频谱，而电学特性值可为电压、电流、电阻或功率。

最后，再依此来重复取得多个光电特性组。因此，便可取得校调图像装置106之光电特性，并予以校调。

本发明实施例中，上述之图像装置为用以感测图像并取得图像的数据之图像感测装置，可为CMOS传感器(互补式金属氧化物半导体图像传感器)、或CCD传感器(电荷耦合元件图像传感器)。

此外，本发明之一实施例中，上述之图像装置为图像显示装置。此图像显示装置可为液晶显示器或发光二极管显示器。

本发明之一实施例中，上述之图像装置为光学测量仪器。

本发明之一实施例中，上述之图像装置为数据输出装置。此数据输出装置可为打印机或扫描仪。

图6表示为依据本发明实施例之一校调光电特性偏移装置。请参照图6，校调光电特性偏移装置200包括光源202、实体参照物204、图像装置206以及图像校调单元208。实体参照物204设置于光源202之照射范围内，而图像装置206设置于光源202之照射范围内，且其用以取得实体参照物204之多个图像。图像校调单元208连接于该图像装置206，用以对这些图像进行图像的校调。

在本实施例中，实体参照物204例如为穿透体。此外，校调光电特性偏移装置200可以再包括光学板210、校调基座212以及光纤214。光学板210设置于实体参照物204与图像装置206之间，用以定义实体参照物204与图像装置206两者之空间或平面之相对位置，且其不干扰校调中光的吸收和反射等光学行为。校调基座212用以校调图像装置106之位置、视角、固体角等，使实体参照物204的图像能适当落于图像装置206之图像接收的范围内。

如图6所示，光源202照射至实体参照物204。本实施例中之图像装置206，例如为图像感测装置。其接收来自光源202照射并穿透实体参照物204之光线，感测到第一图像并取得此第一图像的数据。第一图像为原始图像(initial raw image)，即实体参照物204的图像。接着，以图像校调单元208对应此第一图像来进行图像的校调后，再以图像装置206取得第二图像。值得注意的是，图像的校调可以包括色彩偏差、色温误差、图像对比、图像灰阶、或肤色色调稳定度。图像的校调完成后，会再经聚焦、曝光等图像处理，此第二图像即为校调后良好之图像(good raw image)。

与此同时，图像校调单元208取得光电特性组，此光电特性组包括了第二图像之至少一个光学特性值以及图像装置206之至少一个电性特性值。上述之光学特性值可为光度、照度、穿透率、反射率、折射率或光频谱，而电学特性值可为电压、电流、电阻或功率。

最后，再依此来重复取得多个光电特性组。因此，便可取得校调图像装置206之光电特性，并予以校调。

本发明实施例中，上述之图像装置为用以感测图像并取得图像的数据之图像感测装置，可为CMOS传感器(互补式金属氧化物半导体图像传感器)、或CCD传感器(电荷耦合元件图像传感器)。

此外，本发明之一实施例中，上述之图像装置为图像显示装置。此图像显示装置可为液晶显示器、或发光二极管显示器。

本发明之一实施例中，上述之图像装置为光学测量仪器。

本发明之一实施例中，上述之图像装置为数据输出装置。此数据输出装置可为打印机或扫描仪。

因此，本发明提出一种校调光学特性偏移的方法及其装置，用以将图像装置本身之光电特性考虑在内，有助于避免图像失真，并提高了对图像质量的掌握度。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (20)

1.一种校调光电特性偏移的方法，适用于校调图像装置的光电特性偏移，其特征是包括以下步骤：

以该图像装置取得第一图像；

利用一图像校调单元对该图像装置所取得的第一图像进行图像的校调，再以该图像装置取得第二图像，同时取得光电特性组；其中该光电特性组包括该第二图像之至少一个光学特性值以及该图像装置之至少一个电性特性值；以及

再重复上述之步骤，取得多个图像与其相对应之多个光电特性组。

2.一种校调光电特性偏移的装置，其特征是包括：

光源；

实体参照物，设置于该光源之照射范围内；

图像装置，设置于该光源之照射范围内，用以取得该实体参照物之多个图像；以及

图像校调单元，连接于该图像装置，用以对该第一图像进行图像的校调。

3.根据权利要求2所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是该图像装置取得该实体参照物之第一图像，接着，该图像校调单元对应该第一图像进行图像的校调后取得第二图像，同时取得光电特性组，该光电特性组包括该第二图像之至少一个光学特性值以及该图像装置之至少一个电性特性值，再依此重复取得多个光电特性组。

4.根据权利要求3所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是该图像的校调包括色彩偏差、色温误差、图像对比、图像灰阶以及肤色色调稳定度。

5.根据权利要求2所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是该图像装置为图像感测装置，其感测图像并取得该图像的数据。

6.根据权利要求5所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是该图像感测装置为CMOS传感器。

7.根据权利要求5所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是该图像感测装置为CCD传感器。

8.根据权利要求2所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是该图像装置为图像显示装置。

9.根据权利要求8所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是该图像显示装置为液晶显示器或发光二极管显示器。

10.根据权利要求2所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是该图像装置为光学测量仪器。

11.根据权利要求2所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是该图像装置为数据输出装置。

12.根据权利要求10所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是该数据输出装置为打印机或扫描仪。

13.根据权利要求2所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是该光学特性值包括光度、照度、透光率、反射率、折射率或光频谱。

14.根据权利要求2所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是该电性特性值包括电压、电流、电阻或功率。

15.根据权利要求2所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是该实体参照物为反射体。

16.根据权利要求2所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是该实体参照物为穿透体。

17.根据权利要求15所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是该穿透体设置于该光源与该实体参照物之间。

18.根据权利要求2所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是还包括光学板，用以提供该实体参照物与该图像装置之空间或平面之相对位置。

19.根据权利要求2所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是还包括校调基座，用以校调图像装置使实体参照物的图像于图像装置的接收范围。

20.根据权利要求2所述之校调光电特性偏移的装置，其特征是还包括光纤，用以传输该图像。

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