CN101345885B - 影像自动校正方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本案是指一种影像自动校正方法与系统，用于一包含一影像感测装置的影像撷取装置，该方法的步骤包含：(a)提供一影像矩阵至该影像感测装置；(b)该影像感测装置将该影像矩阵转换成一影像信号；(c)使用一取样时脉，因应该影像信号而产生n个第一取样脉冲及n个第二取样脉冲，其中任一该第一取样脉冲及任一该第二取样脉冲组成一取样脉冲组；(d)依据各该取样脉冲组循环计算该影像信号的一特征值；以及(e)留下具有最大的该特征值的该取样脉冲组作为影像输出的依据。本发明简化了影像校正流程，更可以得到较佳的影像呈现。
Description
技术领域
本发明是指一种影像校正系统与方法，特别是指一种影像撷取装置的影像自动校正系统与方法。
背景技术
近来多媒体的消费市场增大，举凡照相摄影的消费性视讯设备，都大量使用电荷耦合元件(charge-coupled Device，CCD)作为其感光元件，故其重要性也日益增加。在CCD系统的影像撷取过程，被传送到CCD的影像会被转换成一电子信号输出，该电子信号经取样后由一影像处理器(image color processor)进行影像处理，最后，处理后的信号被输出到显示器将影像呈现。简而言之，CCD是采(取样)(sample)的方法，将光能转换为电能。其中，如何找出较佳的撷取点把CCD输出的信号撷取下来，一直是影响影像品质最基本的要素。在已知技术中，为使同一款视讯设备的亮度、色彩表现一致，通常对同款视讯设备设定相同的取样及保持位置值(取样位置值(SHP)代表参考准位，而保持位置值(SHD)代表输出准位，两者的差值即为此像素的输出)。然而，因为集成电路制程以及印刷电路板的不一致性，往往造成取样及保持位置值重新调校的需要。
视讯设备的影像若欲校正时，在过去是以人工的方式进行，在同款视讯设备出厂前一一调校以求达到理想并一致的品质。这样的方式不仅浪费时间及成本，也缺乏调校时的一致参考基准。
以美国专利文献公开第US20040008388号及第US20030235260号为例，其均以电路设计的方式来解决已知技术的问题，然于实作时，这样的方案不仅成本高，同时也无法自动地寻找到最佳撷取点。
职是之故，创作人鉴于已知技术的缺失，经悉心试验与研究并一本锲而不舍的精神，终于发明出一种影像自动校正系统与方法，其利用统计的方法使系统自动找出影像的最佳撷取点，不但简化了影像校正流程，更可以得到较佳的影像呈现，以下为本发明的简要说明。
发明内容
本案的目的为提供一种影像自动校正方法，用于一包含一影像感测装置的影像撷取装置，该方法的步骤包含(a)提供一影像矩阵至该影像感测装置，将该影像矩阵均分为复数个区块；(b)该影像感测装置将该影像矩阵转换成一电荷耦合元件影像信号；(c)使用一取样时脉，因应该电荷耦合元件影像信号而产生n个第一取样脉冲及n个第二取样脉冲，其中任一该第一取样脉冲及任一该第二取样脉冲组成一取样脉冲组，其中，该n个第一取样脉冲在该电荷耦合元件影像信号的参考位准期间内取样，该n个第二取样脉冲在该电荷耦合元件影像信号的取样位准期间内取样；(d)依据各该取样脉冲组循环计算该电荷耦合元件影像信号的一特征值，分别计算各区块内一三原色(RGB)像素值的总合，再计算所有区块内该三原色(RGB)像素值的总合以作为该特征值；以及(e)留下具有最大的该特征值的该取样脉冲组作为影像输出的依据。
根据上述构想，其中步骤(c)之前更包含：由一时脉产生器产生该取样时脉。
根据上述构想，其中步骤(d)更包含：先排除部分的各该取样脉冲组再计算该特征值，以加快运算速度。
根据上述构想，其中步骤(e)之前更包含：比较各该取样脉冲组所计算出来的该特征值大小。
根据上述构想，其中该影像矩阵包含复数个影像像素。
根据上述构想，其中该影像感测装置系为一电荷耦合元件(charge-coupled device，CCD)。
本案的另一目的为提供一种影像自动校正系统，用于一影像撷取装置，该影像撷取装置包含：一影像撷取模块以用来撷取一影像，该影像包含复数个区块，该影像撷取模块包含一影像感测装置，该影像感测装置用以将一影像矩阵转换成一电荷耦合元件影像信号；及一影像显示模块以显示该影像，该影像显示模块可藉由复数取样脉冲组来调整所显示的影像；其中，该影像撷取装置因应该电荷耦合元件影像信号而产生n个第一取样脉冲及n个第二取样脉冲，其中任一该第一取样脉冲及任一该第二取样脉冲组成一取样脉冲组，该n个第一取样脉冲在该电荷耦合元件影像信号的参考位准期间内取样，该n个第二取样脉冲在该电荷耦合元件影像信号的取样位准期间内取样；该影像自动校正系统包含：一统计模块，其内建于该影像撷取装置中，用以依据各该取样脉冲组分别统计该影像的一特征值，该特征值系分别计算各区块内一三原色(RGB)值的总合，再计算所有区块内该三原色(RGB)值的总合；以及一校正模块，其内建于该影像撷取装置中，用以比较各该特征值大小，并留下具有最大的该特征值的该取样脉冲组以作为该影像显示模块的影像显示依据。
根据上述构想，其中该影像矩阵包含复数个影像像素。
根据上述构想，其中该影像撷取装置更包含一影像处理模块以用来处理该影像信号。
根据上述构想，其中该影像感测装置系为一电荷耦合元件(charge-coupled device，CCD)。
本发明简化了影像校正流程，更可以得到较佳的影像呈现。
本案得藉由下列详细说明，以得更深入的了解：
附图说明
图1为本发明的影像撷取装置示意图；
图2为本发明相关的各种时脉信号示意图；
图3为本发明的影像自动校正流程；
图4为本发明的特征值统计流程；以及
图5为本发明的撷取影像均分为35个区块的示意图。
具体实施方式
以下针对本发明影像自动校正系统与方法的较佳实施例进行描述，但实际的配置及所采行的方法不须完全符合以下所描述的内容，熟习本技艺者当能在不脱离本案的实际精神及范围的情况下，做出种种变化及修改。
请参阅图1，其为本发明的影像撷取装置示意图。该影像撷取装置包含一影像撷取模块11以及一影像显示模块13，影像撷取模块11用以撷取影像，而影像显示模块13依据一取样脉冲组而调整所显示的影像。本发明的影像自动校正系统内建于影像撷取装置中，其包含一统计模块126和一校正模块125。影像撷取模块11中包含一影像感测装置111，其用来感测聚焦的影像并将之转换为一影像信号，其中输入影像感测装置111的影像为一影像矩阵，而输出的影像信号为一类比信号。本实施例中影像感测装置111为一电荷耦合元件(charge-coupled device，CCD)，但影像感测装置111亦包含任何利用差动信号(differential signal)来撷取影像信号的元件。
影像感测装置111输出的影像信号需要经过一影像处理模块12以完成影像处理并输出一数位资料，该数位化的资料是通过影像处理模块12中的数位信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)124以产生包含亮度信号及色差信号的影像信号。其中，影像处理模块12依序包含一相关二重取样器(correlate ddouble sampler，CDS)121以做低干扰输出、一自动增益控制(Auto Gain Control，AGC)122以将信号放大、及一类比/ 数位转换器(A/D converter，A/D)123以将类比信号转换成数位信号处理器(DSP)124输入端的数位信号，最后，处理完成的影像信号将经由影像显示模块13中的显示器131呈现。
请继续参阅图1，时脉产生器14产生复数个时脉信号以提供给影像撷取装置中的各个电路元件(例如影像感测装置111、相关二重取样器121等)，其中包括取样脉冲(SHP)及保持脉冲(SHD)(以下均以SHP及SHD称之)，也就是第一取样脉冲及第二取样脉冲，在本实施例中，第一取样脉冲为SHP，而第二取样脉冲为SHD，它们是利用时脉产生器14所产生的取样时脉而产生。为了降低干扰，相关二重取样器121对应影像感测装置111输出信号产生两个不同时间点的取样，而取样的时间则是由SHP及SHD所控制。
请继续参阅图1，所述类比/数位转换器123输出的数位信号输入至数位信号处理器124之后，经数位信号处理器124处理后输出的影像信号输入至统计模块126，统计模块126根据取样脉冲组进行影像特征值的统计，统计后的特征值输出至校正模块125，校正模块125比较各特征值的大小，并留下具有最大特征值的该取样脉冲组以作为该影像显示模块的影像显示依据，并输出至数位信号处理器124。
请参阅图2，其为本发明相关的各种时脉信号示意图。影像感测装置111输出的影像信号可分为三个主要的部分，重置信号(reset gate pulse)、参考位准(reset hold level)及取样位准(actual video level)。根据影像感测装置111的特性，SHP浮动于参考位准，而SHD浮动于取样位准。也就是说，若将影像感测装置111的输出信号对应的取样时间划分为N阶，则大致来说，SHP会落在1/2N之前，而SHD会落在1/2N之后，其中N可视实际需要而调整。由任一个SHP及任一个SHD所组成的取样脉冲组，将会决定影像中每一个像素的值，并直接影响影像的品质。以N＝10为例，则SHP可能介于0-4阶之间，SHD可 能介于5-9阶之间，故两者组成的取样脉冲组会有25组，若不事先考虑SHP及SHD可能的范围，则应该有100组取样脉冲组。本发明的影像自动校正系统内建于影像处理模块12中，其藉由不同的取样脉冲组分别统计撷取的影像的特征值，进而找出最佳的撷取点。
请参阅图3，其为本发明的影像自动校正流程，该流程由本发明影像自动校正系统中的校正模块125执行。在本实施例中，为了加快系统的运算速度，该校正流程事先考虑SHP及SHD可能出现的范围。若将影像感测装置111的输出信号对应的取样时间划分为N阶，则设定SHP对应的a值范围为0至(1/2)N-1，SHD对应的b值范围等于(1/2)N至N-1，其中a值与b值都是采用整数去做计算，所以N最好是设定为偶数(流程31)。计算预定范围内任一SHP及任一SHD所组成的取样脉冲组所产生的特征值V(流程32)，若在流程33尚未有任何最大特征值Max V的纪录，则纪录该特征值V为最大特征值Max V并同步纪录其相对应的a值及b值；若在流程33已有最大特征值Max V的纪录，则比较特征值V与最大特征值Max V的大小。在比较之后，若V＜Max V，则系统回到流程31重新选定一组取样脉冲组并计算其特征值(流程32)，若V＞Max V，则特征值V在流程33取代原最大特征值成为新的最大特征值，然后系统回到流程31重新选定一组取样脉冲组并计算其特征值。如此重复流程31至33，直到所有预定的取样脉冲组的特征值都已计算且比较完成，最后，系统将读取最后纪录在流程33中的最大特征值及其相对应的a值及b值(流程34)。
请参阅图4及图5，图4为本发明的特征值统计流程，即为图3影像自动校正流程中的流程32的详细统计过程，该特征值统计流程由本发明影像自动校正系统中的统计模块126执行，图5为本发明的撷取影像均分为35区块的示意图。图4中以取样脉冲组[SHP，SHD]＝[0，(1/2)N]为例计算其特征值。本实施例中为 了使系统运算更快速，将撷取的影像均分成35个区块(如图5所示)，用K来表示区块数，并分别计算各个区块内的RGB三原色像素值。在流程一开始先设定取样脉冲组的取样时间点及影像的区块数K(流程41)，当K＝0的时候，分别取得三原色R(0)值、G(0)值及B(0)值(流程42)并得其加总V0＝0(流程43)，接着取得K＝1时该区块三原色R(1)值、G(1)值及B(1)值(流程44)并得其加总V1＝V0+R(1)+G(1)+B(1)(流程45)。其后反复执行流程44及45直到K＝35的特征值V35被统计出来，该特征值V35即代表该影像的35个区块的RGB值总合，亦代表该影像在取样脉冲组[SHP，SHD]＝[0，(1/2)N]的特征值。
藉由影像自动校正流程所得到具有最大特征值的取样脉冲组[SHP，SHD]＝[a，b]，被视为影像感测装置111输出的影像信号的最佳撷取点，所以该两个取样脉冲将被作为影像输出时的基准。一般画面下，最佳的影像撷取点，应会产生最大的像素输出值，所以本发明所提出的影像自动校正系统即是以此作为自动校正的准则。在上述实施例中，为了使系统运算加速，不但将取样时间分为N阶，以预先设定SHP及SHD的范围，且亦将影像分区块统计其特征值。以N＝10为例，若没有预先设定SHP及SHD的范围，则系统将考虑100组可能的取样脉冲组，但是在本实施例中仅需考虑25组取样脉冲组，大幅减少系统校正的时间。而关于影像分区块，在过去都是计算整个影像RGB三原色像素值的总合以作为判断影像清晰、白平衡...等特性的标准，由于RGB三原色像素值(R值、G值及B值)这些值均已存在，而本实施例又只需均匀分布的区块，因此得以减少了系统计算特征值的时间，其中该区块的数目及/或位置可视实际需要而定。所以，本发明提出的影像自动校正方法和系统简化了影像校正的流程，且在量产的过程中大幅的减少时间和成本。
上述影像自动校正的方法仅为一较佳实施条件，只要是利用统计的方法找出影像最大的像素输出值，藉此达到系统自动校正 的目的，都应在本发明的保护范围之内。同时本发明中，校正模块与统计模块设置的方式，不限于上述实施例所揭露，该二模块亦可内嵌于数位信号处理器中。此外，该二模块除了可以独立设置之外，亦可合并设置。
本案得由熟悉本技艺的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求范围所欲保护者。
Claims (10)
1.一种影像自动校正方法，用于一包含一影像感测装置的影像撷取装置，该方法的步骤包含：
(a)提供一影像矩阵至该影像感测装置，将该影像矩阵均分为复数个区块；
(b)该影像感测装置将该影像矩阵转换成一电荷耦合元件影像信号；
(c)使用一取样时脉，因应该电荷耦合元件影像信号而产生n个第一取样脉冲及n个第二取样脉冲，其中任一该第一取样脉冲及任一该第二取样脉冲组成一取样脉冲组，其中，该n个第一取样脉冲在该电荷耦合元件影像信号的参考位准期间内取样，该n个第二取样脉冲在该电荷耦合元件影像信号的取样位准期间内取样；
(d)依据各该取样脉冲组循环计算该电荷耦合元件影像信号的一特征值，分别计算各区块内一三原色像素值的总合，再计算所有区块内该三原色像素值的总合以作为该特征值；以及
(e)留下具有最大的该特征值的该取样脉冲组作为影像输出的依据。
2.如权利要求1所述的影像自动校正方法，其中步骤(c)之前更包含：
由一时脉产生器产生该取样时脉。
3.如权利要求1所述的影像自动校正方法，其中步骤(d)更包含：
先排除部分的各该取样脉冲组再计算该特征值，以加快运算速度。
4.如权利要求1所述的影像自动校正方法，其中步骤(e)之前更包含：
比较各该取样脉冲组所计算出来的该特征值大小。
5.如权利要求1所述的影像自动校正方法，其中该影像矩阵包含复数个影像像素。
6.如权利要求1所述的影像自动校正方法，其中该影像感测装置为一电荷耦合元件。
7.一种影像自动校正系统，用于一影像撷取装置，该影像撷取装置包含：一影像撷取模块以用来撷取一影像，该影像包含复数个区块，该影像撷取模块包含一影像感测装置，该影像感测装置用以将一影像矩阵转换成一电荷耦合元件影像信号；及一影像显示模块以显示该影像，该影像显示模块可藉由复数取样脉冲组来调整所显示的影像；其中，该影像撷取装置因应该电荷耦合元件影像信号而产生n个第一取样脉冲及n个第二取样脉冲，其中任一该第一取样脉冲及任一该第二取样脉冲组成一取样脉冲组，该n个第一取样脉冲在该电荷耦合元件影像信号的参考位准期间内取样，该n个第二取样脉冲在该电荷耦合元件影像信号的取样位准期间内取样；该影像自动校正系统包含：
一统计模块，其内建于该影像撷取装置中，用以依据各该取样脉冲组分别统计该影像的一特征值，该特征值是分别计算各区块内一三原色值的总合，再计算所有区块内该三原色值的总合；以及
一校正模块，其内建于该影像撷取装置中，用以比较各该特征值大小，并留下具有最大的该特征值的该取样脉冲组以作为该影像显示模块的影像显示依据。
8.如权利要求7所述的影像自动校正系统，其中该影像矩阵包含复数个影像像素。
9.如权利要求7项所述的影像自动校正系统，其中该影像感测装置为一电荷耦合元件。
10.如权利要求7所述的影像自动校正系统，其中该影像撷取装置更包含一影像处理模块以用来处理该电荷耦合元件影像信号。
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