CN102494610B - 投影式图像辨识装置及其图像辨识方法 - Google Patents
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Abstract
一种投影式图像辨识装置及其图像辨识方法，该装置包括有：光源投射模块，用以投射具有特定光型的光源至目标物体上；图像感测模块，用以提取光源投射模块投射至目标物体上所形成的投影图像与包含有目标物体的图像数据；及数据处理模块，接收图像数据，并控制图像感测模块进行图像对焦，于确认图像感测模块完成图像对焦时，执行尺寸测量程序，以计算出目标物体的尺寸。本发明可使显示器具有测量实体物品尺寸的功能，能增加使用者于日常生活上的使用便利性。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像辨识装置及其辨识方法，且特别涉及一种投影式图像辨识装置及其图像辨识方法。
背景技术
随着目前电脑科技与网络技术的发展，上网购物成为了使用者的购物途径之一。对使用者而言，只要具有信息处理装置(例如，电脑设备)与网络环境，即可通过网页浏览的方式选取以及订购欲购买的物品，并可通过物流货运系统完成取货与付款的动作，相当便利。
然而，对于目前的使用者而言，常常在网络上购物时，可能产生尺寸测量的需求，举例来说，在购买服装或家具等其他物品的情况下，使用者仅能由网页上所提供的尺寸信息来概略了解欲购买物品的尺寸是否符合其需求。对于物品卖家而言，也需要通过工具(例如，皮尺)测量欲贩售物品的尺寸，借以取得相关的尺寸信息，再将所述的尺寸信息编写至网页中，以提供使用者参考。
因此，在目前的网络购物环境中，对使用者而言，基于部分物品的尺寸信息可能无记载(例如，遗漏)情况下，或者是使用者遗忘自己欲购买物品的实际尺寸，导致使用者无法了解欲购买物体的实际尺寸，而发生使用便利性不佳的问题。另一方面，对物品卖家而言，还需要手动测量欲贩售物品的实际尺寸，同样具有使用便利性不佳的问题。
发明内容
本发明提出一种投影式图像辨识装置及其图像辨识方法，利用光源发射器与光学成像系统的搭配，可使显示器具有测量实体尺寸的功能，借以提升使用便利性、互动性、显示器的附加功能性。
因此，本发明的投影式图像辨识装置包括有光源投射模块、图像感测模块与数据处理模块。光源投射模块可用以投射具有一个特定光型的光源至一个目标物体上。图像感测模块可用以提取光源投射模块投射至目标物体上所形成的投影图像与包含有所述的目标物体的图像数据。数据处理模块可接收与处理所述的图像数据，以及控制图像感测模块进行图像对焦。于确认图像感测模块完成图像对焦时，由数据处理模块执行尺寸测量程序，以计算出目标物体的尺寸。
另外，本发明的投影式图像辨识方法包括有下列步骤：首先，投射具有一个特定光型的光源至一个目标物体上；接着，通过提取所投射至目标物体上所形成的图像数据，所述的图像数据包含有投影图像以及目标物体的图像。接下来，接收所述的图像数据，并进行图像对焦；以及于确认完成图像对焦时，执行尺寸测量程序，以计算出目标物体的尺寸。
综上所述，本发明的投影式图像辨识装置及其图像辨识方法，通过光源投射模块与图像感测模块的搭配，可省去手动测量物品尺寸的过程。若进一步整合于显示器(或者其他电子信息处理装置，例如，智能型手机、笔记电脑、平板电脑、桌上型电脑或电视等)中时，则可使显示器具有测量实体物品尺寸的功能，借以增加使用者于日常生活上的使用便利性。
另外，本发明的实施例还可通过能否完成图像对焦，来判断使用者是否位于显示器前，借此于无人使用显示器时，自动关闭显示器的电源，达到节能的效果以及提升使用的互动性。再者，本发明的另一实施例还可调整光源投射器所产生光源的类型，进而使投影式图像辨识装置切换为监视器系统的功能。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1示出为本发明实施例的系统方块图。
图2示出为本发明实施例的投影测量目标物体的示意图。
图3示出为本发明实施例的图像对焦示意图。
图4示出为本发明实施例的本发明实施例的投影测量目标物体的另一示意图。
图5示出为本发明实施例的本发明实施例的投影测量目标物体的另一示意图。
图6示出为本发明实施例的投影式图像辨识方法的步骤流程图。
图7示出为本发明实施例的尺寸测量程序的步骤流程图。
【主要附图标记说明】
10 光源投射模块
13 驱动单元
15 光源产生器
17 透镜
19 投影图像
191 对焦图像
192 未对焦图像
20 图像感测模块
30 数据处理模块
40 存储模块
50 显示模块
100 投影式图像辨识装置
110 目标物体
110a 单一像素
112 垂直轴向尺寸
114 水平轴向尺寸
f 对焦距离
d 投影直径
S600～S611 步骤流程说明
S700～S707 步骤流程说明
具体实施方式
请参照图1，图1为本发明实施例的系统方块图。如图1所示，本发明实施例的投影式图像辨识装置100包括有光源投射模块10、图像感测模块20、数据处理模块30、存储模块40与显示模块50。
光源投射模块10可用以投射具有一个特定光型的光源至一个目标物体上。所述的特定光型可包括但不限制为月亮形、圆形或椭圆形等其他几何图形。所述的光源投射模块10可例如是采用微型投影仪的架构或其他简易型投影仪的架构。所述的光源投射模块10可包括有驱动单元13、光源产生器15与透镜17。
驱动单元13可由数据处理模块30控制，并根据来自数据处理模块30的控制信号输出相应的驱动信号。所述的驱动单元13可视设计需求包括有电磁波防止电路、交流转直流转换电路、直流转直流转换电路、直流转交流转换电路、升压电路、降压电路、功率因素修正电路与/或脉冲宽度调变电路等。
光源产生器15与驱动单元13连接。光源产生器15可接收来自驱动单元13的驱动信号、驱动电压或者驱动电流，以产生光源。举例来说，当驱动信号为高逻辑电平时，可使光源产生器15产生光源。当驱动信号为低逻辑电平(或零逻辑电平)时，可使光源产生器15停止产生光源。
所述的光源产生器15的种类可包括但不限制为发光二极管、激光二极管、红外线发光二极管、超高压汞灯(Ultra High Performance/Ultra HighEfficiency，UHP/UHE)与/或金属卤素灯。所述的光源可采用红、蓝、绿、白等单色光或混色光。所述的光源投射模块10可产生波长范围为400nm～700nm的光源，或是波长范围为700nm至1000nm的光源。
值得一提的是，由于本发明实施例采用可见光方式进行投影，借此可有利于使用者识别出光源投射模块10的投影路径，以将目标物体100置于所述的投影路径上。另外，所述的可见光方式也有利于投影式图像辨识装置100进行图像对焦。
透镜17设置于光源产生器15的一侧。透镜17可用以发散或收敛所述光源的光束。所述的透镜17可例如是凸透镜、凹透镜或其组合。另外，通过调整透镜17与光源产生器15之间的距离可改变所述的特定光型的投影范围。举例来说，当透镜17与光源产生器15之间的距离愈近，可使所述的投影范围愈大，因此，相对于目标物体上所形成的投影直径愈大。再者，若有其他设计需求时，也可通过调整透镜17的架设角度或所述光源的投射方向，来改变投影图像19的成像位置与方向。
图像感测模块20设置于光源投射模块10的一侧。图像感测模块20可用以提取光源投射模块10投射至目标物体上所形成的投影图像19与包含有所述的目标物体110的图像数据。所述的图像感测模块20优选者可包括有光电耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)、互补式金属氧化半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)、电荷注入元件(ChargeInjection Device，CID)或其混合型元件、图像处理器、存储器、镜头驱动马达、镜头等相关的电路组件。借此，图像感测模块20可进行图像对焦的程序。
数据处理模块30与图像感测模块20连接。数据处理模块30可接收来自图像感测模块20的图像数据。数据处理模块30可对图像数据的分析与/或比对等运算。数据处理模块30可控制图像感测模块20进行图像对焦，并于确认图像感测模块20完成图像对焦时，执行尺寸测量程序，以计算出目标物体的尺寸，借此，可省去手动测量物品尺寸的过程。
所述的数据处理模块30可例如是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微控制器(Micro Control Unit，MCU)或数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)，或者其他具有数据输出/输入单元、存储单元、逻辑运算单元、信号转换单元、计时单元与/或计数单元等功能的单晶片所构成。
存储模块40与数据处理模块30连接。存储模块40可储存有一笔以上关于对焦距离、光源发散角度与投影直径的数值，以及所述数值彼此相应的对照表。所述的数值与对照表可提供数据处理模块30运算时所需的数据。所述的对照表内的数值也可由使用者自行修改、更新或删除。另外，存储模块40还可储存所述的图像数据。
所述的存储模块40可例如是非易失性存储器或是易失性存储器或其组合。所述的非易失性存储器可包括但不限制为ROM、PROM、EAROM、EPROM、EEPROM及闪存等。所述的易失性存储器可包括但不限制为DRAM、EDRAM、SRAM等。另外，在本发明的另一个实施例中，存储模块40也可省略，而由数据处理模块30以即时运算方式计算出目标物体的尺寸。
显示模块50与存储模块40连接。显示模块50可相当于显示器的功能，并可用以显示动/静态图像或图形的画面，或是显示来自图像感测模块20的图像数据。所述的显示模块50可例如是有机发光二极管显示器、液晶显示器、等离子体显示器或触控显示器等其他类型显示器。另外，若有其他设计考虑时，在本发明的另一实施例中，也可省略显示模块50。
接下来，请同时参照图1与图2，图2为本发明实施例的投影测量目标物体的示意图。如图2所示，本发明实施例的投影式图像辨识装置100通过光源投射模块10将投影图像19投射于目标物体110上。由于图像感测模块20完成图像对焦时，即可取得对焦距离f，而光源发散角度与图像感测模块20的特性相关，故可设计为固定值，因此再通过对照表取得对焦距离、光源发散角度与投影直径彼此对应的数值，即可获得投影直径d的相关数值。
值得一提的是，在本发明实施例中，当投影式图像辨识装置100与目标物体110之间的距离过远(例如，超出图像感测模块20可进行图像对焦的距离)时，则可能导致光源投射模块10所发射的可见光无法成像于目标物体110上。此时，图像感测模块20便无法完成图像对焦，因此数据处理模块30可控制关闭驱动单元13或者显示模块50的电源，借以减低能源的损耗，而达到节能的效果以及提升使用的互动性。
另外，在本发明实施例中的光源投射模块10优选者以半高全宽(FullWidth at Half Maximum，FWHM)为5度至50度的发散角度投射所述的光源，而所述的图像感测模块20的图像提取接收角度优选者为大于等于60度。所述的光源投射模块10与图像感测模块20可选择同步开启运作，或同步关闭。
在本发明的另一实施例中，光源投射模块10优选者以半高全宽为大于等于60度的发散角度投射非可见光的光源，借以在环境光源不足(例如，夜晚)情况下，通过图像感测模块20感测或提取图像数据，进而实现监视器的功能。
请继续参照图3，图3为本发明实施例的图像对焦示意图。首先，光源投射模块10以一初始焦距投射投影图像19至目标物体110上，并于目标物体110上呈现较为模糊的未对焦图像192。接着，光源投射模块10通过调整焦距持续投射投影图像19至目标物体110上，此时图像感测模块20持续进行图像数据感测与提取，并于光源投射模块10完成对焦调整作业后，投影图像19呈现较为清晰的对焦图像191。所述的投影图像19可例如是一般光源或是具有特定图案或图形的光源。
以下举例说明图像对焦的过程，但不以此作为限制。首先，数据处理模块30可在图像感测模块20的镜头(图中未示)处于各个位置时，计算出图像传感器(图中未示)所抓取投影图像19的图像清晰度，或者是投影图像19与相邻图像的明暗度，以得到镜头的初始对焦位置。接着，数据处理模块30再根据所述初始对焦位置与偏移量得到镜头的最佳对焦位置，借此取得对焦距离f。
请参照图4，图4为本发明实施例的本发明实施例的投影测量目标物体的另一示意图。在本发明实施例中的投影图像19于目标物体110上所呈现的光型概略成圆形。由于通过数据处理模块30依据图像感测模块20所提取到的图像数据可计算出垂直轴向的投影直径d所涵盖的单一像素110a的数量。因此，可通过单一像素110a的单位尺寸与所涵盖的像素数量，定义出一个基础测量单位。举例来说，先以投影直径比对目标物体110的垂直轴向的轮廓，以计算出目标物体110的垂直轴向的轮廓所涵盖的像素数量，再根据单一像素的单位尺寸(通常以毫米(millimeter，mm)为单位，并取单一像素的垂直轴向的长度作为所述的单位尺寸)乘上目标物体110的垂直轴向的轮廓所涵盖的像素数量，以计算出目标物体110的垂直轴向尺寸112。借此，通过所述的基础测量单位即可测量出目标物体110的垂直轴向尺寸112。
同样的，请参照图5，图5为本发明实施例的本发明实施例的投影测量目标物体的另一示意图。通过数据处理模块30依据图像感测模块20所提取到的图像数据可计算出水平轴向的投影直径d所涵盖的单一像素110a的数量。因此，可通过单一像素110a的单位尺寸与所涵盖的像素数量，定义出一个基础测量单位。举例来说，先以投影直径比对目标物体110的水平轴向的轮廓，以计算出目标物体110的水平轴向的轮廓所涵盖的像素数量，再根据单一像素的单位尺寸(通常以毫米(millimeter，mm)为单位，并取单一像素的水平轴向的长度作为所述的单位尺寸)乘上目标物体110的水平轴向的轮廓所涵盖的像素数量，以计算出目标物体110的水平轴向尺寸114。借此，通过所述的基础测量单位即可测量出目标物体110的水平轴向尺寸114。
另外，投影图像19的光型还可例如是椭圆形，而椭圆形具有不等长的第一投影直径与第二投影直径，因此可视设计需求采用第一投影直径与/或第二投影直径定义出基础测量单元。
请参照图6，图6为本发明实施例的投影式图像辨识方法的步骤流程图。首先，在步骤S600中，利用光源投射模块10投射具有一个特定光型的光源至目标物体上。在本发明实施例中可视使用需求，将所述的光源调整为可见光，以对应进行目标物体的尺寸测量功能，或是调整为非可见光，以对应进行监视器功能。
接着，在步骤S603中，通过图像感测模块20可提取所投射至目标物体上所形成的投影图像与包含有目标物体的图像数据。在本发明实施例中，图像感测模块20可通过连续性方式提取所述的图像数据，或者是非连续性方式(例如，间隔一段预定时间)提取所述的图像数据。
在步骤S605中，通过数据处理模块30接收所述的图像数据，以处理所述的图像数据，并控制图像感测模块20进行图像对焦。在本发明的另一实施例中，数据处理模块30也可控制光源投射模块10进行图像对焦。
在步骤S607中，通过数据处理模块30判断是否完成图像对焦？其中可通过判断图像感测模块20所提取的投影图像的边缘清晰度与阈值的关系，来判定是否完成图像对焦。举例来说，未对焦的投影图像于目标物体上容易呈现出模糊的图像边缘，而对焦的投影图像于目标物体上则相对呈现出较清晰的图像边缘，通过比较投影图像的边缘清晰度可判断是否完成图像对焦。因此，当图像感测模块20所提取的投影图像的边缘清晰度达到阈值时，则判定完成图像对焦。所述的阈值可预先储存于存储模块40中，或由使用者自行调整或更新。
在本发明的另一个实施例中，可通过判断图像感测模块20所提取的投影图像的明暗对比度与阈值的关系，来判定是否完成图像对焦。举例来说，投影图像于目标物体上呈现第一亮度值，而未被投影图像投射的相邻区域则为相对具有较低亮度的第二亮度值，换句话说，通过比较所述的第一亮度值与第二亮度值也可判断是否完成图像对焦。因此，当图像感测模块20所提取的投影图像与相邻图像的明暗对比度达到阈值时，则判定完成图像对焦。
在步骤S609中，于数据处理模块30确认完成图像对焦时，则继续执行尺寸测量程序，以计算出目标物体的尺寸。数据处理模块30可通过投影图像的垂直轴向的投影直径计算出目标物体的尺寸，或者通过投影图像的水平轴向的投影直径计算出目标物体的尺寸。
在步骤S611中，若数据处理模块30确认无法完成图像对焦时，则关闭光源投射模块10中驱动单元13的电源，以使光源产生器15关闭投射光源，或者是进一步关闭显示模块50或投影式图像辨识装置100的电源，借以达到节能的效果。
请参照图7，图7为本发明实施例的尺寸测量程序的步骤流程图。首先，在步骤S700中，数据处理模块30可至存储模块40中读取对照表中的数值。由于数据处理模块30确认完成图像对焦时，即可取得对焦距离的数值。因此，数据处理模块30再根据对照表记载的对应关系取得光源发散角度的数值，进而获得投影直径的数值。
接下来，在步骤S703中，通过数据处理模块30计算出投影直径所涵盖的像素数量，其中可利用图像比对的方式根据单一像素的图像数据与投影直径的图像数据，逐一比对出相应于投影直径的像素数量，或者是利用单一像素的尺寸值与投影直径的图像长度计算出投影图像所涵盖的像素数量。
在步骤S705中，通过数据处理模块30根据单一像素的单位尺寸与投影直径所涵盖的像素数量，借此定义出一个基础测量单位。
在步骤S707中，通过数据处理模块30以所述基础测量单位，计算出目标物体的尺寸，其中数据处理模块30可通过基础测量单位以垂直轴向测量目标物体，以计算出目标物体的垂直轴向尺寸，或者通过基础测量单位以水平轴向测量目标物体，以计算出目标物体的水平轴向尺寸。
综上所述，本发明的投影式图像辨识装置及其图像辨识方法，通过光源投射模块与图像感测模块的搭配，可省去手动测量物品尺寸的过程。若进一步整合于显示器(或者其他电子信息处理装置，例如，智能型手机、笔记电脑、平板电脑、桌上型电脑或电视等)中时，则可使显示器具有测量实体物品尺寸的功能，借以增加使用者于日常生活上的使用便利性。
另外，本发明的实施例还可通过能否完成图像对焦，来判断使用者是否位于显示器前，借此于无人使用显示器时，自动关闭显示器的电源，达到节能的效果以及提升使用的互动性。再者，本发明的另一实施例还可调整光源投射器所产生光源的类型，进而使投影式图像辨识装置切换为监视器系统的功能。
虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。
Claims (14)
1.一种投影式图像辨识装置，包括有：
一光源投射模块，用以投射具有一特定光型的光源至一目标物体上；
一图像感测模块，用以提取该光源投射模块投射至该目标物体上所形成的投影图像与包含有该目标物体的图像数据；及
一数据处理模块，接收该图像数据，并控制该图像感测模块进行图像对焦，于确认该图像感测模块完成图像对焦时，执行一尺寸测量程序，以计算出该目标物体的尺寸；
其中，数据处理模块执行的尺寸测量程序包括：根据一对照表取得一对焦距离，并由该对焦距离与一光源发散角度获得一投影直径；计算出该投影直径所涵盖的像素数量；根据单一像素的单位尺寸与所涵盖的像素数量，定义出一基础测量单位；及以该基础测量单位，计算出该目标物体的尺寸。
2.如权利要求1所述的投影式图像辨识装置，其中该光源投射模块包括有：
一驱动单元，由该数据处理模块控制，以输出一驱动信号；
一光源产生器，接收该驱动信号，以产生该光源；及
一透镜，用以发散或收敛该光源所产生的光束，且通过调整该透镜与该光源产生器之间的距离以改变该特定光型。
3.如权利要求2所述的投影式图像辨识装置，其中该光源投射模块发射一可见光，并于该图像感测模块无法完成图像对焦时，关闭该驱动单元。
4.如权利要求1所述的投影式图像辨识装置，其中该图像感测模块的图像提取接收角度大于等于60度。
5.如权利要求1所述的投影式图像辨识装置，其中该光源投射模块以半高全宽为5度至50度的发散角度投射该光源。
6.如权利要求1所述的投影式图像辨识装置，其中该光源投射模块发射一非可见光，并通过该图像感测模块提取该图像数据。
7.如权利要求6所述的投影式图像辨识装置，其中该光源投射模块以半高全宽大于等于60度的发散角度投射该光源。
8.如权利要求1所述的投影式图像辨识装置，其中包括有一存储模块，储存有对焦距离、光源发散角度与投影直径彼此相应的对照表，以提供该数据处理模块运算时所需的数据。
9.一种投影式图像辨识方法，包括有下列步骤：
投射具有一特定光型的光源至一目标物体上；
提取所投射至该目标物体上所形成的投影图像与包含有该目标物体的图像数据；
接收该图像数据，并进行图像对焦；及
于确认完成图像对焦时，执行一尺寸测量程序，以计算出该目标物体的尺寸；
其中该尺寸测量程序包括有下列步骤：
根据一对照表取得一对焦距离，并由该对焦距离与一光源发散角度获得一投影直径；
计算出该投影直径所涵盖的像素数量；
根据单一像素的单位尺寸与所涵盖的像素数量，定义出一基础测量单位；及
以该基础测量单位，计算出该目标物体的尺寸。
10.如权利要求9所述的投影式图像辨识方法，其中通过确认所提取的该投影图像的边缘清晰度达到一阈值时，则判定完成图像对焦。
11.如权利要求9所述的投影式图像辨识方法，其中通过确认所提取的该投影图像与相邻图像的明暗对比度达到一阈值时，则判定完成图像对焦。
12.如权利要求9所述的投影式图像辨识方法，其中若无法完成图像对焦时，则关闭该光源。
13.如权利要求9所述的投影式图像辨识方法，其中通过该投影图像的垂直轴向的该投影直径计算该目标物体的尺寸，其中以该投影直径比对该目标物体的垂直轴向的轮廓，以计算出该目标物体的垂直轴向的轮廓所涵盖的像素数量，再根据单一像素的单位尺寸乘上所涵盖的像素数量，以计算出该目标物体的垂直轴向的尺寸。
14.如权利要求9所述的投影式图像辨识方法，其中通过该投影图像的水平轴向的该投影直径计算该目标物体的尺寸，其中以该投影直径比对该目标物体的水平轴向的轮廓，以计算出该目标物体的水平轴向的轮廓所涵盖的像素数量，再根据单一像素的单位尺寸乘上所涵盖的像素数量，以计算出该目标物体的水平轴向的尺寸。
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