CN101989156B - 校正影像感测器的感测亮度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种校正影像感测器的感测亮度的方法。在光学触控面板包含的影像感测器进行遮白程序以校正感测亮度后，再次将遮白后的亮度分布乘以一亮度倍率，以将遮白后的亮度分布校正至接近或等于一基准亮度，而确保遮白后的亮度分布不会受到外界因素的干扰产生误差。通过本发明，将可解决影像感测器侦测范围间所产生亮度分布差距较大所导致的亮度不均匀现象。

Description

校正影像感测器的感测亮度的方法

技术领域

本发明公开一种校正影像感测器的感测亮度的方法，尤指一种在进行遮白程序以校正影像感测器后再次进行校正以补偿外界因素造成的误差的方法。

背景技术

一般配备有光学触控面板的触控装置中，会在光学触控面板上设置至少一组影像感测器，以侦测使用者对光学触控面板所做的任何有效触碰行为，并使触控装置可据以回应使用者对光学触控面板所发出的触控指令。

请参阅图1，其为一般具有影像感测器的光学触控面板的内部简略示意图。如图1所示，光学触控面板100具有本体150及影像感测器120、130。本体150内部具有复数光源模组102、104、106、108、110、112，影像感测器120、130向该触控面板撷取光源模组102至112投射该触控面板所产生的影像，光学触控面板100内控制模组(未图示)根据所产生的影像得到该些像素区间上的亮度分布。

影像感测器在运作时，会先由光学触控面板上撷取光线作为模拟讯号，再经由触控装置的控制模组上包含的模拟前端(Analog Front End，AFE)与模数转换器将该模拟讯号转为数字讯号，以得到目前光学触控面板上各像素位置的亮度。然而，影像侦测器侦测光学触控面板上的像素时所得到的讯号强度极易被光学触控面板周遭的光源、温度、或是其他难以控制的外界因素所影响，因此需要随时校正影像侦测器上所侦测的每一像素的感测亮度，并据此确保光学触控面板可持续正确运作。

具体来说，在校正影像感测器上所侦测的像素的感测亮度时，包含有至少四个步骤。第一个步骤是撷取关灯像素/亮度分布资料。第二个步骤是撷取开灯像素/亮度分布资料。第三个步骤是根据该关灯像素/亮度分布资料及该开灯像素/亮度分布资料来决定像素/亮度分布差异资料。第四个步骤是根据影像感测器的解析度的不同，针对每一影像感测器在光学触控面板上所侦测涵盖的所有像素分段记录其在该像素/亮度分布差异资料上的亮度相对于亮度基准资料所决定的基准亮度的一组共复数个亮度放大倍率，以在之后的校正过程中根据该组被记录的亮度放大倍率进行影像感测器的感测亮度的校正。

请参阅图2，其为一般执行上述四步骤以校正图1所示光学触控面板100内部设置的影像感测器时，光学触控面板上像素与对应亮度之间关系的分布示意图，其中图2所示的像素区间D1、D2、D3各自对应于图1所示的光源模组102、104、106所涵盖的区域以作为示例。在第一个步骤中，会先行将触控装置周遭的光源(例如背光光源)关闭，并使用影像感测器来量测光源关闭时，光学触控面板上每一像素的亮度，而产生如图2所示的关灯像素/亮度分布资料曲线S1。在第二个步骤中，会将先前关闭的光源开启，并再次使用影像感测器来量测光源开启时，光学触控面板上每一像素的亮度，而产生如图2所示的开灯像素/亮度分布资料曲线S2。关灯像素/亮度分布资料曲线S1中具有非零亮度的像素代表了开灯像素/亮度分布资料曲线S2中对应像素的周围亮度误差，因此在第三个步骤中产生了像素/亮度分布资料差异曲线S3，其中像素/亮度分布资料差异曲线S3上每一像素的亮度即为该像素在开灯像素/亮度分布资料曲线S2上的对应亮度减去该像素在关灯像素/亮度分布资料曲线S1上的对应亮度，以将光学触控面板的周围亮度对影像感测器的影响去除；此一过程一般被称为遮黑(Black Shading)。观察像素/亮度分布资料差异曲线S3可知，在一般状况下，像素/亮度分布资料差异曲线S3的整体亮度较不平均；因此理想状况下会尽量将所有像素的基准亮度提升至同一亮度，以使影像感测器的感光均匀；然而，由于光学触控面板上的影像感测器会根据各自的解析度来侦测不同区域的像素周边的亮度，因此上述将所有像素的基准亮度提升至同一亮度的动作也同样的会以影像感测器为单位来进行。图2所示的三个像素区间D1、D2、D3便是用来代表三个不同感测器各自侦测的像素区间。为了使该些感测器各自侦测到的亮度均匀且彼此接近，在第四个步骤中会设定如图2所示固定值的亮度基准线S_TARGET，并记录光学触控面板上每一像素在像素/亮度分布资料差异曲线S3的亮度相对于亮度基准线S_TARGET上对应亮度的亮度放大倍率(亦即针对每一像素记录对应的

之值)；以图2来说，直线M1与像素/亮度分布资料差异曲线S3及亮度基准线S_TARGET的两个交点所对应

之值便会被记录下来，以将所记录

之值当作未来校正像素区间D1上像素P1的亮度值时所使用的亮度放大倍率；同理，图2所示的直线M2、M3亦各自用来取像素P2、P3所对应的亮度放大倍率。该第四个步骤一般被称为遮白(White Shading)。经由上述四个步骤，影像感测器可校正对应于光学触控面板上每一像素亮度的亮度放大倍率，以藉此校正影像感测器对应的至少一个像素的感测亮度，并维持其正确的运作。

然而，在光学触控面板刚开机、或是光学触控面板由睡眠模式中刚被叫醒时，由于光学触控面板内部的发光二极体负载尚未稳定，且温度也正要上升，因此发光二极体的亮度会出现极端不稳定的状况；即使在这个时间点使用了上述四个步骤进行各像素区间对应的亮度放大倍率的校正，所校正的亮度放大倍率仍然会在上述不稳定因素回复稳定后，产生过度校正或校正不足的问题。以图3及图4举例，其中图3为像素区间D3因为在遮白过程中受到外界因素干扰(例如在光学触控面板上出现手指等遮蔽光线的物体)，使得平均亮度在被遮白后所产生的遮白亮度分布较其他像素区间高的示意图，而图4为像素区间D3因为在遮白过程中受到外界因素干扰(例如光学触控面板侦测到外界的光源)，而使得平均亮度在遮白后所产生的遮白亮度分布较其他像素区间低的示意图。当某些影像感测器对应的像素区间在进行遮白过程后发生如图3及图4所示像素区间D3的平均亮度(或亮度分布)与其他像素区间不一致的现象时，将会持续影响到光学触控面板的感测亮度而产生误差，并降低触控操作的精准度。

发明内容

本发明揭露一种校正影像感测器的感测亮度的方法，以改善先前技术中对影像感测器负责侦测的像素亮度进行遮白后，所产生的亮度分布因为受到其他外界因素干扰而偏离基准亮度的现象。

本发明所揭露的校正影像感测器的感测亮度的方法包含以下步骤。提供第一遮白亮度分布，其中该第一遮白亮度分布中复数个第一像素的亮度值偏离该基准亮度于一预定亮度范围。调整该复数个第一像素的亮度值，以使该复数个第一像素的亮度值接近基准亮度。

根据本发明所述的方法，该方法用于光学触控系统，其中该光学触控系统包含光源模组、影像感测器与触控面板，该影像感测器向该触控面板撷取该光源模组投射该触控面板所产生的影像。其中提供该第一遮白亮度分布的步骤包含以下步骤。在光学触控面板开机后或由待机模式被叫醒后，关闭该光源模组，以使该影像感测器对应产生第一亮度分布。开启该光源模组，以使该影像感测器对应产生第二亮度分布。根据该第一亮度分布及该第二亮度分布产生亮度分布差异。根据该亮度分布差异及基准亮度产生倍数分布。以及根据该亮度分布差异及该倍数分布产生该第一遮白亮度分布。

根据本发明所述的方法，调整该复数个第一像素的亮度值包含将该第一遮白亮度分布乘以亮度倍率，以产生第二遮白亮度分布。其中该第二遮白亮度分布的平均亮度接近该基准亮度。其中该亮度倍率之值等于该基准亮度除以该第一遮白亮度分布的平均亮度。

进一步地，预定亮度范围的上限为该基准亮度加上一单位时间最大亮度变化量，且该预定范围的下限为该基准亮度减去该单位时间最大亮度变化量。

根据本发明所述的方法，该方法用于光学触控系统，其中该光学触控系统包含第一光源模组、第二光源模组、影像感测器与触控面板，该影像感测器向该触控面板分别撷取该第一光源模组、第二光源模组投射该触控面板所产生的影像。其中该方法更包含以下步骤。调整该第一遮白亮度分布中复数个第二像素的亮度值，以使该复数个第二像素的亮度值实质接近该基准亮度，其中该复数个第二像素的亮度值在被调整前偏离该基准亮度于一该预定亮度范围。其中该复数个第一像素与该复数个第二像素分别根据该第一光源模组与该第二光源模组产生。

根据本发明所述的方法，该复数个第一像素被涵盖于对应一触控操作所产生的低亮度区域内，其中当该低亮度区域的平均亮度落于该预定亮度范围之外，且该低亮度区域所涵盖的复数个连续像素个数大于一预定像素个数时，不调整该低亮度区域的亮度。

根据本发明所述的方法，该复数个第一像素被涵盖于对应一触控操作所产生的低亮度区域内，其中当该低亮度区域的平均亮度落于该预定亮度范围内，且该低亮度区域所涵盖的复数个连续像素范围小于一预定像素个数时，只调整该低亮度区域以外区域的亮度，以使该低亮度区域以外区域的亮度实质接近该基准亮度。

进一步地，只调整该低亮度区域以外区域的亮度，以使该低亮度区域以外区域的亮度接近该基准亮度的步骤包含以下步骤。将该低亮度区域以外区域的亮度乘以亮度倍率，以产生第二遮白亮度分布。其中该第二遮白亮度分布的平均亮度值接近该基准亮度。其中该亮度倍率等于该基准亮度除以该低亮度区域以外区域的平均亮度值。

更进一步地，预定范围的上限为该基准亮度加上一单位时间最大亮度变化量，且该预定范围的下限为该基准亮度减去该单位时间最大亮度变化量。

实施本发明所揭露的方法后，将可解决影像感测器侦测范围间所产生亮度分布差距较大所导致的亮度不均匀现象。

附图说明

图1为一般具有影像感测器的光学触控面板的内部简略示意图。

图2为一般校正影像感测器时，光学触控面板上像素与对应亮度之间关系的分布示意图。

图3为像素区间因为在遮白过程中受到外界因素干扰，使得平均亮度在被遮白后所产生的遮白亮度分布较其他像素区间高的示意图。

图4为像素区间因为在遮白过程中受到外界因素干扰，而使得平均亮度在遮白后所产生的遮白亮度分布较其他像素区间低的示意图。

图5为针对图3所示像素区间的平均亮度较其他像素区间为高时，实施本发明所揭露的方法以改善亮度不均匀现象的简略示意图。

图6为针对图4所示像素区间的平均亮度较其他像素区间为低时，实施本发明所揭露的方法以改善亮度不均匀现象的简略示意图。

图7与图8为图3或图4所示像素区间出现部份像素的亮度低于下限亮度时的简略示意图。

图9为根据图5及图6的叙述所汇整本发明用来校正影像感测器的感测亮度的方法流程图。

图10为根据图7或图8的叙述所汇整本发明用来校正影像感测器的感测亮度的方法流程图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参阅图5及图6。图5为针对图3所示像素区间D3的平均亮度较其他像素区间为高时，实施本发明所揭露的方法以改善亮度不均匀现象的简略示意图。图6为针对图4所示像素区间D3的平均亮度较其他像素区间为低时，实施本发明所揭露的方法以改善亮度不均匀现象的简略示意图。

如图5所示，于一实施例中，像素区间D3为影像感测器根据光源108产生影像，当像素区间D3目前的平均亮度S_R1高于基准亮度S_TARGET，表示像素区间D3在遮白过程中过度被校正，但仍小于上限亮度S_UB时，根据本发明的方法，可将像素区间D3的平均亮度S_R1乘以亮度倍率以使其校正至基准亮度S_TARGET，其中该亮度倍率的值即为

同理，在图6中，于一实施例中，像素区间D3为影像感测器根据光源108产生影像，当像素区间D3目前的平均亮度S_R2低于基准亮度S_TARGET，表示像素区间D3在遮白过程中校正不足，但仍高于下限亮度S_LB时，根据本发明的方法，可将像素区间D3的平均亮度S_R2乘以亮度倍率以使其校正至基准亮度S_TARGET，其中该亮度倍率的值即为

在图5及图6中，由于像素区间D3的平均亮度(或遮白亮度分布)被修正至与基准亮度S_TARGET接近或相同，而与其他像素区间的平均亮度接近或相同，光学触控面板上的亮度分布便会呈现均匀的现象，而改善了先前技术中实施了遮白程序后因为外界因素干扰而造成光学触控面板上的亮度分布更不均匀，并降低光学触控面板的操作精准度的现象。需注意，本实施例以像素区间D3偏离基准亮度S_TARGET为一实施例做说明，像素区间D1、D2亦可根据上述方法做调整，且区间的数量并非限制。

在本发明的一较佳实施例中，上限亮度S_UB之值为基准亮度S_TARGET加上单位时间最大亮度变化量，且下限亮度S_LB之值为基准亮度S_TARGET减去该单位时间最大亮度变化量。该单位时间最大亮度变化量主要是根据执行本发明所揭露的方法的频率而定。举例来说，假设本发明的方法是以每秒一次的频率在光学触控面板上执行，则该单位时间的最大亮度变化量即为一秒之内，影像感测器所侦测到的亮度的最大可能变化量。

若在实施图5或图6所示的方法时，光学触控面板上的部份像素区域仍然受到外界因素的干扰，则上述方法的实施效果仍然可能会承受如先前技术所述的缺点。举例来说，使用者在光学触控面板刚开机或由睡眠模式被叫醒的数分钟内，试图以手指对光学触控面板进行触控操作，且图5或图6的方法正在光学触控面板上运作以校正各影像感测器所侦测到的亮度时，会发生如图7或图8所示像素区间D2上大量像素的亮度大幅降低至下限亮度S_LB以下的现象。为了避免这个问题，本发明另外针对图7或图8所示大量像素的亮度降低至下限亮度S_LB以下的现象提供了解决方式。

以图7或图8所示像素区间D2所涵盖的像素区间D2_B内对应的像素亮度皆低于下限亮度S_LB的状况来说，执行本发明的方法的光学触控面板会先行侦测像素区间D2_B占去像素区间D2的像素比例。当该像素比例尚未超过一预定比例时(例如使用者仅以单一手指触碰光学触控面板的情况)，本发明的方法会将像素区间D2_B的所有像素排除于像素区间D2。以图7所示的情况来说，由于像素区间D2内不包含于像素区间D2_B的像素皆接近于基准亮度S_TARGET，故仅需将像素区间D2_B的所有像素排除于像素区间D2即可。然以图8所示之情况来说，因为像素区间D2内不包含于像素区间D2_B的像素皆高于基准亮度S_TARGET但未高于上限亮度S_UB，故仅需将该些像素取其亮度平均值，再将该些像素乘以亮度倍率，以将该些像素的亮度分布调整至接近基准亮度S_TARGET，其中该亮度倍率之值等于基准亮度S_TARGET除以像素区间D2内未被排除的其他像素的亮度平均值。

反之，当像素区间D2_B占像素区间D2的像素比例超过该预定比例时(例如有大面积的物件遮盖了光学触控面板上大部分的区域)，本发明的方法会直接停止遮白的校正程序的进行，以避免各影像感测器对应之像素的遮白亮度分布受到严重的影响。

请参阅图9，其为根据图5及图6的叙述所汇整本发明用来校正影像感测器的感测亮度的方法流程图。如图9所示，本发明的方法包含步骤如下：

步骤702：在光学触控面板开机后第一时间内或是由睡眠模式被叫醒后第二时间内，于关灯时使用光学触控面板所包含的影像感测器感测第一亮度分布，及于开灯时使用该影像感测器感测第二亮度分布；

步骤704：根据该第一亮度分布及该第二亮度分布产生亮度分布差异；

步骤706：根据该亮度分布差异及基准亮度产生第一倍数分布；

步骤708：根据该亮度分布差异及该第一倍数分布产生第一遮白亮度分布；

步骤710：将该第一遮白亮度分布上的所有亮度值乘以亮度倍率，以产生第二遮白亮度分布，其中该亮度倍率之值等于该基准亮度除以该第一遮白亮度分布的该平均亮度值。

请另参阅图10，其为根据图7及图8的叙述所汇整本发明用来校正影像感测器的感测亮度的方法流程图。如图10所示，除了包含与图9中重复的步骤702-708以外，另包含步骤如下：

步骤802：侦测该第一遮白亮度分布中亮度界于预定范围内的一组像素占该第一遮白亮度分布的所有像素的比例；当该比例大于预定值时，执行步骤804以及步骤806，否则执行步骤808；

步骤804：将该组像素在该第一遮白亮度分布中对应的一组亮度值取平均值，以产生平均亮度值；

步骤806：将该组像素在该第一遮白亮度分布中对应的该组亮度值乘以亮度倍率，其中该亮度倍率等于该基准亮度除以该平均亮度值；

步骤808：停止校正程序。

本发明揭露一种校正影像感测器的亮度的方法。该方法将进行光学触控面板上各影像感测器对所涵盖的像素侦测到的亮度分布，进行再次的校正，以期该像素分布接近或相等于光学触控面板所设定的基准亮度，而避免先前技术中进行遮白程序后所得到的亮度分布仍然被外界因素所影响的问题。本发明的方法另外针对光学触控面板上出现大量像素被物件所遮蔽光线，而使得对应的亮度分布大幅降低的情况进行处理；当亮度低于下限亮度的像素数量在所处影像感测器内未高过预定比例，则将该些亮度低于下限亮度的像素排除，并计算该影像感测器内未被排除的其他像素的亮度分布，以根据所得到的亮度分布调整至接近或等于该基准亮度。反之，若亮度低于下限亮度的像素数量在所处影像感测器内高过该预定比例，则直接停止该校正程序，以避免大量像素的对应亮度被降低而对整体亮度分布造成显著影响。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种校正影像感测器的感测亮度的方法，其特征在于，该方法用于光学触控系统，其中该光学触控系统包含光源模组、影像感测器与触控面板，该影像感测器向该触控面板撷取该光源模组投射该触控面板所产生的影像，该方法包含：

提供第一遮白亮度分布，其中该第一遮白亮度分布中复数个第一像素的亮度值偏离基准亮度于一预定亮度范围；提供该第一遮白亮度分布包含：

在该光学触控系统开机后或由待机模式被叫醒后，关闭该光源模组，以使该影像感测器对应产生第一亮度分布；

开启该光源模组，以使该影像感测器对应产生第二亮度分布；

根据该第一亮度分布及该第二亮度分布产生亮度分布差异；

根据该亮度分布差异及基准亮度产生倍数分布；以及

根据该亮度分布差异及该倍数分布产生该第一遮白亮度分布；及

调整该复数个第一像素的亮度值，以使该复数个第一像素的亮度值接近该基准亮度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于调整该复数个第一像素的亮度值包含将该第一遮白亮度分布乘以亮度倍率，以产生第二遮白亮度分布；其中该第二遮白亮度分布的平均亮度接近该基准亮度；其中该亮度倍率之值等于该基准亮度除以该第一遮白亮度分布的平均亮度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于该预定亮度范围的上限为该基准亮度加上一单位时间最大亮度变化量，且该预定范围的下限为该基准亮度减去该单位时间最大亮度变化量。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于该光学触控系统包含第一光源模组、第二光源模组，该影像感测器向该触控面板分别撷取该第一光源模组、第二光源模组投射该触控面板所产生的影像；其中该方法更包含：

调整该第一遮白亮度分布中复数个第二像素的亮度值，以使该复数个第二像素的亮度值接近该基准亮度，其中该复数个第二像素的亮度值在被调整前偏离该基准亮度于该预定亮度范围；

其中该复数个第一像素与该复数个第二像素分别根据该第一光源模组与该第二光源模组产生。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于该复数个第一像素被涵盖于对应一触控操作所产生的低亮度区域内，其中当该低亮度区域的平均亮度落于该预定亮度范围之外，且该低亮度区域所涵盖的复数个连续像素个数大于一预定像素个数时，不调整该低亮度区域的亮度。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于该复数个第一像素被涵盖于对应一触控操作所产生的低亮度区域内，其中当该低亮度区域的平均亮度落于该预定亮度范围内，且该低亮度区域所涵盖的复数个连续像素范围小于一预定像素个数时，只调整该低亮度区域以外区域的亮度，以使该低亮度区域以外区域的亮度接近该基准亮度。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于只调整该低亮度区域以外区域的亮度，以使该低亮度区域以外区域的亮度接近该基准亮度的步骤包含：

将该低亮度区域以外区域的亮度乘以亮度倍率，以产生第二遮白亮度分布；

其中该第二遮白亮度分布的平均亮度值接近该基准亮度；

其中该亮度倍率等于该基准亮度除以该低亮度区域以外区域的平均亮度值。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于该预定范围的上限为该基准亮度加上一单位时间最大亮度变化量，且该预定范围的下限为该基准亮度减去该单位时间最大亮度变化量。

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