CN101598985A - 用以产生座标校正点的影像处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用以产生座标校正点的影像处理装置及方法。该影像处理装置包含一相减模块、一边缘检测模块以及一交点产生模块。该相减模块将第二影像与第一影像相减以产生第一相减影像，且将第三影像与第一影像相减以产生第二相减影像。边缘检测模块针对第一相减影像执行边缘检测程序以产生第一边缘影像，且针对第二影像执行边缘检测程序以产生第二边缘影像，其中第一边缘影像包含一第一边缘，第二边缘影像包含一第二边缘。交点产生模块根据第一边缘以及第二边缘产生交点像素，交点像素即为对应第一边缘以及第二边缘的一座标校正点。

Description

用以产生座标校正点的影像处理装置及方法

技术领域

本发明涉及一种影像处理装置，特别是涉及一种用以产生座标校正点(coordination calibration point)的影像处理装置。

背景技术

近年来，各种希望为使用者带来便利性的输入技术，如触控面板、声控输入以及手势撷取输入等，都渐渐受到市场的重视并开始迅速地发展。在许多与输入装置相关的应用中，影像处理技术常常是一个重要的环节。

举例而言，利用影像撷取装置撷取对应使用者手势的影像，再利用影像处理技术以及手势辨识技术，就可以达到以手势执行输入的功能。另一方面，若使用者将光线投射到屏幕上形成光点，通过影像撷取装置撷取对应该屏幕的影像之后，亦可藉由利用影像处理技术判断该光点位于屏幕上的位置达到输入的目的。于实际应用中，上述影像撷取装置可经由一广角或鱼眼镜头进行影像撷取，以便在近距离内可以涵盖整个屏幕。

然而，通过广角或鱼眼镜头的影像撷取装置所撷取的影像，往往会有扭曲失真的现象发生，尤其是使用鱼眼镜头进行影像撷取时，所产生的失真的情形更是严重。经由广角或鱼眼镜头所撷取的影像其失真现象一般可分成桶状失真及枕状失真两种情况。虽然这两种情况均可以藉由相对应的校正方程式进行影像校正的动作，但是若要针对影像中的某一区块进行校正时，就需要利用更复杂繁琐的校正方程式，才能顺利完成座标校正的工作，以使得影像中的控制点座标能正确地对映至实际屏幕上的点座标，不仅需大量的运算资源，且相当费时及不便。

因此，本发明的主要目的在于提供一种用以产生座标校正点的影像处理装置及方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种用以产生座标校正点的影像处理装置及方法，其利用边缘检测技术以及交点判断方法，快速地产生座标校正点，进而加速座标校正程序的速度。

根据本发明一具体实施例的影像处理装置是用以根据一第一影像、一第二影像以及一第三影像产生多个座标校正点。该影像处理装置包含一相减模块(subtraction module)、一边缘检测模块(edge detection module)、以及一交点产生模块(intersection point generation module)。该相减模块用以将该第二影像与该第一影像相减以产生一第一相减影像，且用以将该第三影像与该第一影像相减以产生一第二相减影像。该边缘检测模块耦接于该相减模块，用以针对该第一相减影像执行一边缘检测程序以产生一第一边缘影像，且用以针对该第二影像执行该边缘检测程序以产生一第二边缘影像，其中该第一边缘影像包含一第一边缘，该第二边缘影像包含一第二边缘。该交点产生模块耦接于该边缘检测模块，用以根据该第一边缘以及该第二边缘产生一交点像素，该交点像素即为对应该第一边缘以及该第二边缘的一座标校正点。

根据本发明一具体实施例的影像处理方法用以根据一第一影像、一第二影像以及一第三影像产生多个座标校正点。

于此具体实施例中，该影像处理方法，首先，将该第二影像与该第一影像相减以产生一第一相减影像。接着，该影像处理方法将该第三影像与该第一影像相减以产生一第二相减影像。之后，该影像处理方法针对该第一相减影像执行一边缘检测程序以产生一第一边缘影像，其中该第一边缘影像包含一第一边缘。而后，该影像处理方法针对该第二相减影像执行该边缘检测程序以产生一第二边缘影像，其中该第二边缘影像包含一第二边缘。最后，该影像处理方法根据该第一边缘以及该第二边缘产生一交点像素，该交点像素即为对应该第一边缘以及该第二边缘的一座标校正点。

根据本发明的用以产生座标校正点的影像处理装置及方法是利用边缘检测技术以及交点判断方法，快速地产生座标校正点，进而加速座标校正程序的执行。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1示出了根据本发明一具体实施例的影像处理装置。

图2A示出了第一影像的示意图；图2B示出了第二影像的示意图；图2C示出了第三影像的示意图。

图3A示出了屏幕显示第一图样的示意图；图3B示出了屏幕显示第二图样的示意图；图3C示出了屏幕显示第三图样的示意图。

图4A示出了第一相减影像的示意图；图4B示出了第二相减影像的示意图。

图5A示出了第一边缘影像的示意图；图5B示出了第二边缘影像的示意图。

图6示出了交点产生模块产生一交点像素的示意图。

图7示出了交点产生模块所产生的多个交点像素的示意图。

图8示出了向量计算模块产生延伸点的示意图。

图9示出了影像处理装置所产生的多个座标校正点的示意图。

图10示出了根据本发明另一具体实施例的影像处理方法的流程图。

图11示出了图10中步骤S18的详细流程图。

附图符号说明

1：影像处理装置             10：相减模块

100：二值化单元             12：边缘检测模块

14：交点产生模块            140：第一处理单元

142：判断单元               144：第二处理单元

16：影像撷取模块            160：广角镜头

18：向量计算模块            3：屏幕

P1：第一图样                P2：第二图样

P3：第三图样                IM1：第一影像

IM2：第二影像               IM3：第三影像

30：单色区域                32：第一条纹影像

320：第一条纹               322：第二条纹

34：第二条纹影像            340：第三条纹

342：第四条纹               SIM1：第一相减影像

SIM2：第二相减影像          EIM1：第一边缘影像

E1：第一边缘                EIM2：第二边缘影像

E2：第二边缘                P1-P12：第一边缘像素

Q1-Q8：第二边缘像素         QIP：准交点像素

IP、IP1、IP2：交点像素      EP：延伸点

CP：座标校正点              S10-S18：步骤流程

S180-S184：步骤流程

具体实施方式

本发明提供一种用以产生座标校正点的影像处理装置及方法。以下将详述本发明的具体实施例，藉以充分解说本发明的特征、精神、优点以及实施上的简便性。

请参阅图1，图1示出了根据本发明一具体实施例的影像处理装置1。于此具体实施例中，影像处理装置1可用以根据一第一影像、一第二影像以及一第三影像产生多个座标校正点。于实际应用中，影像处理装置1所产生的座标校正点可用以协助执行后续的座标校正程序。如图1所示，影像处理装置1可包含一相减模块10、一边缘检测模块12、以及一交点产生模块14。

请参阅图2A至图2C，图2A示出了第一影像IM1的示意图。图2B示出了第二影像IM2的示意图。图2C示出了第三影像IM3的示意图。于实际应用中，影像处理装置1可进一步包含一影像撷取模块16，且影像撷取模块16可包含一广角镜头160或鱼眼镜头。第一影像IM1、第二影像IM2以及第三影像IM3皆可由影像撷取模块16所撷取。广角镜头160的特性为视角很广，所以可以在近距离内撷取到大范围的影像，如图2A至图2C中的第一影像IM1、第二影像IM2及第三影像IM3所示。然而广角镜头160的缺点就是所撷取的影像具有十分严重的扭曲失真，所以需要进行特殊的校正程序后才能加以应用。

请参阅图3A至图3C，图3A示出了一屏幕3显示一第一图样(pattern)P1的示意图。图3B示出了屏幕3显示一第二图样P2的示意图。图3C示出了屏幕3显示一第三图样P3的示意图。于实际应用中，第一图样P1可为一单色图样，例如图3A中所示的全黑图样。第二图样P2可为水平双色交错条纹图样，如图3B中所示的水平黑白条纹交错图样。第三图样P3可为垂直双色交错条纹图样，如图3C中所示的垂直黑白条纹交错图样。

于一具体实施例中，第一影像IM1可包含对应屏幕3的一单色区域30，如图2A所示。于实际应用中，影像撷取模块16可于屏幕3显示第一图样P1时，撷取第一影像IM1。如此一来，影像撷取模块16所撷取的第一影像IM1就可以包含对应屏幕3的全黑的单色区域30。

于一具体实施例中，第二影像IM2可包含对应屏幕3的一第一条纹影像32，其中第一条纹影像32包含交错排列的多个第一条纹320以及多个第二条纹322，如图2B所示。于实际应用中，影像撷取模块16可于屏幕3显示第二图样P2时，撷取第二影像IM2。如此一来，影像撷取模块16所撷取的第二影像IM2就可包含对应屏幕3的第一条纹影像32，其中第一条纹影像32所包含的第一条纹320为黑色，且第二条纹322为白色。

同样地，第三影像IM3可包含对应屏幕3的一第二条纹影像34，其中第二条纹影像34包含交错排列的多个第三条纹340以及多个第四条纹342，如图2C所示。于实际应用中，影像撷取模块16可于屏幕3显示第三图样P3时，撷取第三影像IM3。如此一来，影像撷取模块16所撷取的第三影像IM3就可包含对应屏幕3的第二条纹影像34，其中第二条纹影像34所包含的第三条纹340为黑色，且第四条纹342为白色。

于一具体实施例中，第一条纹320以及第二条纹322可为横向排列，而第三条纹340以及第四条纹342可为纵向排列，如图2B以及图2C所示。

请参阅图4A以及图4B，图4A示出了第一相减影像SIM1的示意图。图4B示出了第二相减影像SIM2的示意图。相减模块10可用以将第二影像IM2与第一影像IM1相减以产生一第一相减影像SIM1，如图4A所示。值得注意的是，第一影像IM1所包含的单色区域30具有一第一颜色(黑色)，而第二影像IM2中第一条纹影像32所包含的所述第一条纹320也为具有该第一颜色(黑色)的单色条纹，所以第二影像IM2与第一影像IM1不同之处只有所述第二条纹322。因此，第二影像IM2与第一影像IM1相减所产生的第一相减影像SIM1仅包含所述第二条纹322，如图4A所示。

相同地，相减模块10可用以将第三影像IM3与第一影像IM1相减以产生一第二相减影像SIM2，如图4B所示。值得注意的是，第一影像IM1所包含的单色区域30具有该第一颜色(黑色)，而第三影像IM3中第二条纹影像34所包含的所述第三条纹340也为具有该第一颜色(黑色)的单色条纹，所以第三影像IM3与第一影像IM1不同之处只有所述第四条纹342。因此，第三影像IM3与第一影像IM1相减所产生的第二相减影像SIM2仅包含所述第四条纹342，如图4B所示。

于实际应用中，相减模块10可进一步包含一二值化单元100，用以二值化第一相减影像SIM1以及第二相减影像SIM2。藉此，可以使后续边缘检测模块12的工作更容易进行。

请参阅图5A以及图5B，图5A示出了第一边缘影像EIM1的示意图。图5B示出了第二边缘影像EIM2的示意图。边缘检测模块12耦接于相减模块10，用以针对第一相减影像SIM1执行一边缘检测程序以产生一第一边缘影像EIM1。如图5A所示，第一边缘影像EIM1包含多个第一边缘E1。同样地，边缘检测模块12并可针对第二相减影像SIM2执行该边缘检测程序以产生一第二边缘影像EIM2。如图5B所示，第二边缘影像EIM2包含多个第二边缘E2。于实际应用中，所述第一边缘E1以及所述第二边缘E2的宽度皆为一个像素。

于一具体实施例中，交点产生模块14耦接于边缘检测模块12，可用以根据所述第一边缘E1中的一个第一边缘E1以及所述第二边缘E2中的一个第二边缘E2产生一交点像素IP，该交点像素即为对应该个第一边缘E1以及该个第二边缘E2的一座标校正点。

于一具体实施例中，交点产生模块14可进一步包含一第一处理单元140、一判断单元142以及一第二处理单元144，如图1所示。以下以所述第一边缘E1中的一个第一边缘E1以及所述第二边缘E2中的一个第二边缘E2为例，说明产生交点像素的一具体实施例。

请参阅图6，图6示出了交点产生模块14产生交点像素IP的示意图。于此具体实施例中，第一边缘E1包含多个第一边缘像素P1-P12，且第二边缘E2包含多个第二边缘像素Q1-Q8。第一处理单元140可根据所述第一边缘像素P1-P12以及所述第二边缘像素Q1-Q8计算对应所述第一边缘像素P1-P12中的每一个第一边缘像素的邻近边缘像素数量。

所谓邻近边缘像素数量，可为所述第一边缘像素P1-P12中的一个第一边缘像素的邻近八个像素位置的像素为边缘像素的数量。举例而言，第一边缘像素P 3的邻近边缘像素为第一边缘像素P2以及第一边缘像素P4，故对应第一边缘像素P3的邻近边缘像素数量为二。第一边缘像素P5的邻近边缘像素为第一边缘像素P4、第二边缘像素Q5以及第一边缘像素P6(或第二边缘像素Q4)，故对应第一边缘像素P5的邻近边缘像素数量为三。

如图6所示，对应第一边缘像素P2-P4以及第一边缘像素P8-P11的邻近边缘像素数量皆为二，对应第一边缘像素P5的邻近边缘像素数量为三，而对应第一边缘像素P6以及第一边缘像素P7的邻近边缘像素数量为四。值得一提的是，于计算上述邻近边缘像素数量时，可不考虑两端的第一边缘像素(P1、P12)的邻近边缘像素数量，因为两端的第一边缘像素的座标不易有产生交点像素IP的可能。

判断单元142耦接于第一处理单元140，用以根据对应该个第一边缘像素的该邻近边缘像素数量判断该个第一边缘像素是否为一准交点像素。于实际应用中，若对应该个第一边缘像素的该邻近边缘像素数量是否超过一预设值，则判断该个第一边缘像素为一准交点像素，于一实施例中，预设值系大于或等于三，则判断单元142可判断该个第一边缘像素为一准交点像素。根据此判断准则，第一边缘像素P5、第一边缘像素P6以及第一边缘像素P7皆为准交点像素QIP，如图6所示。

第二处理单元144耦接于判断单元142，可用以根据所述准交点像素QIP产生该交点像素IP。于实际应用中，第二处理单元144可将所述准交点像素QIP的座标执行一平均运算程序而产生该交点像素IP。该交点像素IP即为对应该个第一边缘E1以及该个第二边缘E2的一座标校正点。如图6所示，由于第一边缘像素P5-P7为准交点像素QIP，故经第二处理单元144运算之后，可产生交点像素IP。该交点像素IP即为对应图6中的第一边缘E1以及第二边缘E2的座标校正像素。

请参阅图7，图7示出了交点产生模块14所产生的多个交点像素IP的示意图。如图7所示，交点产生模块14可根据所有的第一边缘E1以及第二边缘E2产生对应的交点像素IP，即图7中所示的多个小白点。

请参阅图8，图8示出了向量计算模块18产生延伸点EP的示意图。由于第一边缘E1以及第二边缘E2两端的像素可能偏差较大，所以可能无法利用交点产生模块14产生对应的交点像素。因此，于一具体实施例中，影像处理装置1可进一步包含一向量计算模块18，耦接于交点产生模块14。向量计算模块18可用以基于一向量演算法，根据已经产生的交点产生延伸点。如图8所示，向量计算模块18可基于该向量演算法，根据交点像素IP1以及交点像素IP2产生一延伸点EP。

请参阅图9，图9示出了影像处理装置1所产生的多个座标校正点CP的示意图。如图9所示，交点产生模块14的所述交点IP以及向量计算模块18所产生的所述延伸点EP即为座标校正点CP，亦即图9中所示的所述小白点。所述座标校正点CP可用以协助进行后续的座标校正程序。

请参阅图10，且一并参阅图1至图9。图10示出了根据本发明另一具体实施例的影像处理方法的流程图。于此具体实施例中，该影像处理方法可用以根据第一影像IM1、第二影像IM2以及第三影像IM3产生多个座标校正点CP。于实际应用中，该影像处理方法可应用于如图1所示的影像处理装置1，但不以此为限。关于影像处理装置1、第一影像IM1、第二影像IM2以及第三影像IM3的内容与范例已详述于上文，在此不再赘述。

如图10所示，该影像处理方法，首先，执行步骤S10，将第二影像IM2与第一影像IM1相减以产生一第一相减影像SIM1。接着，该影像处理方法执行步骤S12，将第三影像IM3与第一影像IM1相减以产生一第二相减影像SIM2。之后，该影像处理方法执行步骤S14，针对第一相减影像SIM1执行一边缘检测程序以产生一第一边缘影像EIM1，其中第一边缘影像EIM1包含第一边缘E1。而后，该影像处理方法执行步骤S16，针对第二相减影像SIM2执行该边缘检测程序以产生第二边缘影像EIM2，其中第二边缘影像EIM2包含第二边缘E2。最后，该影像处理方法执行步骤S18，根据第一边缘E1以及第二边缘E2产生交点像素IP，交点像素IP即为对应第一边缘E1以及第二边缘E2的座标校正点CP。

于实际应用中，步骤S10可进一步包含一二值化该第一相减影像SIM1的步骤，且步骤S12可进一步包含一二值化该第二相减影像SIM2的步骤。藉此，可以使后续的边缘检测步骤更容易进行。

请参阅图11，且一并参阅图6。图11示出了图10中的步骤S18的详细流程图。于一具体实施例中，第一边缘E1可包含多个第一边缘像素P1-P12，且第二边缘E2可包含多个第二边缘像素Q1-Q8。于实际应用中，步骤S18可进一步包含下列步骤。如图11所示，该影像处理方法，首先，执行步骤S180，根据所述第一边缘像素P1-P12以及所述第二边缘像素Q1-Q8计算对应所述第一边缘像素P1-P12中的每一个第一边缘像素的一邻近边缘像素数量。接着，该影像处理方法执行步骤S182，根据对应第一边缘像素的该邻近边缘像素数量判断该个第一边缘像素是否为一准交点像素QIP。最后，该影像处理方法执行步骤S184，根据所述准交点像素QIP产生交点像素IP。步骤S180-S184的详细内容及范例可参阅上文所述，在此不再赘述。

藉由该影像处理方法所产生的座标校正点CP，可用以协助执行后续的座标校正程序。

根据本发明的用以产生座标校正点的影像处理装置及方法系利用边缘检测技术以及交点判断方法，快速地产生座标校正点，进而提供优于先前技术的座标校正程序效率。此外，本发明的具体实施例可针对扭曲失真的影像进行座标校正，因此只要能够配合该影像处理装置进行座标校正程序，即使镜头的品质不佳，或者因为使用广角或鱼眼镜头而使映像扭曲失真，也能够进行相当不错的校正程序。

藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明的权利要求的范畴内。因此，本发明的权利要求的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (20)

1.一种用以产生座标校正点的影像处理装置，用以根据一第一影像、一第二影像以及一第三影像产生多个座标校正点，该影像处理装置包含：

一相减模块，用以将该第二影像与该第一影像相减以产生一第一相减影像，将该第三影像与该第一影像相减以产生一第二相减影像；

一边缘检测模块，耦接于该相减模块，用以针对该第一相减影像执行一边缘检测程序以产生一第一边缘影像，且用以针对该第二相减影像执行该边缘检测程序以产生一第二边缘影像，其中该第一边缘影像包含一第一边缘，该第二边缘影像包含一第二边缘；以及

一交点产生模块，耦接于该边缘检测模块，用以根据该第一边缘以及该第二边缘产生一交点像素，该交点像素即为对应该第一边缘以及该第二边缘的一座标校正点。

2.如权利要求1所述的影像处理装置，其中该第一边缘包含多个第一边缘像素，且该第二边缘包含多个第二边缘像素，该交点产生模块进一步包含：

一第一处理单元，用以根据所述第一边缘像素以及该第二边缘像素计算对应所述第一边缘像素中的每一个第一边缘像素的一邻近边缘像素数量；

一判断单元，耦接于该第一处理单元，用以根据对应该个第一边缘像素的该邻近边缘像素数量判断该个第一边缘像素是否为一准交点像素；以及

一第二处理单元，耦接于该判断单元，用以根据所述准交点像素产生该交点像素。

3.如权利要求1所述的影像处理装置，其中该第一影像包含对应于一屏幕的一单色区域。

4.如权利要求3所述的影像处理装置，其中该第二影像包含对应于该屏幕的一第一条纹影像，且该第三影像包含对应于该屏幕的一第二条纹影像，其中该第一条纹影像包含交错排列的多个第一条纹以及多个第二条纹，且该第二条纹影像包含交错排列的多个第三条纹以及多个第四条纹。

5.如权利要求4所述的影像处理装置，其中所述第一条纹以及所述第二条纹系横向排列，且所述第三条纹以及所述第四条纹系纵向排列。

6.如权利要求4所述的影像处理装置，其中该单色区域具有一第一颜色，所述第一条纹中的每一个第一条纹为具有该第一颜色的一单色条纹。

7.如权利要求4所述的影像处理装置，其中该单色区域具有一第一颜色，所述第三条纹中的每一个第三条纹为具有该第一颜色的一单色条纹。

8.如权利要求1所述的影像处理装置，其中该相减模块进一步包含一二值化单元，用以二值化该第一相减影像以及该第二相减影像。

9.如权利要求1所述的影像处理装置，进一步包含

一向量计算模块，耦接于该交点产生模块，用以基于一向量演算法，根据所述交点像素产生多个延伸点。

10.如权利要求1所述的影像处理装置，其中该第一影像、该第二影像以及该第三影像皆由包含一广角镜头的一影像撷取模块所撷取。

11.一种用以产生座标校正点的影像处理方法，该影像处理方法根据一第一影像、一第二影像以及一第三影像产生多个座标校正点，该影像处理方法包含下列步骤：

将该第二影像与该第一影像相减以产生一第一相减影像；

将该第三影像与该第一影像相减以产生一第二相减影像；

针对该第一相减影像执行一边缘检测程序以产生一第一边缘影像，其中该第一边缘影像包含一第一边缘；

针对该第二相减影像执行该边缘检测程序以产生一第二边缘影像，其中该第二边缘影像包含一第二边缘；以及

根据该第一边缘以及该第二边缘产生一交点像素，该交点像素即为对应该第一边缘以及该第二边缘的一座标校正点。

12.如权利要求11所述的影像处理方法，其中该第一边缘包含多个第一边缘像素，且该第二边缘包含多个第二边缘像素，根据该第一边缘以及该第二边缘产生一交点像素的步骤进一步包含下列子步骤：

根据所述第一边缘像素以及所述第二边缘像素计算对应所述第一边缘像素中的每一个第一边缘像素的一邻近边缘像素数量；

根据对应该个第一边缘像素的该邻近边缘像素数量判断该个第一边缘像素是否为一准交点像素；以及

根据所述准交点像素产生该交点像素。

13.如权利要求11所述的影像处理方法，其中该第一影像包含对应于一屏幕的一单色区域。

14.如权利要求13所述的影像处理方法，其中该第二影像包含对应于该屏幕的一第一条纹影像，且该第三影像包含对应于该屏幕的一第二条纹影像，其中该第一条纹影像包含交错排列的多个第一条纹以及多个第二条纹，且该第二条纹影像包含交错排列的多个第三条纹以及多个第四条纹。

15.如权利要求14所述的影像处理方法，其中所述第一条纹以及所述第二条纹系横向排列，且所述第三条纹以及所述第四条纹系纵向排列。

16.如权利要求14所述的影像处理方法，其中该单色区域具有一第一颜色，所述第一条纹中的每一个第一条纹为具有该第一颜色的一单色条纹。

17.如权利要求14所述的影像处理方法，其中该单色区域具有一第一颜色，所述第三条纹中的每一个第三条纹为具有该第一颜色的一单色条纹。

18.如权利要求11所述的影像处理方法，其中产生该第一相减影像的步骤进一步包含一二值化该第一相减影像的步骤。

19.如权利要求11所述的影像处理方法，其中产生该第二相减影像的步骤进一步包含一二值化该第二相减影像的步骤。

20.如权利要求11所述的影像处理方法，其中该第一影像、该第二影像以及该第三影像皆由包含一广角镜头的一影像撷取模块所撷取。

Images