CN103297675A - 图像提取方法与相关图像提取系统 - Google Patents

Abstract

一种图像提取方法与相关图像提取系统。通过根据图像提取系统包含的镜头单元的焦距来调整焦距和/或调整图像提取系统包含的闪光灯产生器所使用的亮度，可在图像提取系统所提取的图像上实现较佳的亮度。

Description

图像提取方法与相关图像提取系统

技术领域

本发明涉及一种图像提取方法与相关的图像提取系统，尤其涉及一种使用已调整且对应于所使用的焦距的闪光灯强度的图像提取方法以及使用该图像提取方法的图像提取系统。

背景技术

在一般的图像提取装置中，闪光灯产生器会对应手动设定或自动检测周遭亮度而被开启或关闭。用来提取图像的闪光灯强度乃自动决定或根据预先定义的设定来决定。一般来说，闪光灯强度会对应一些预先设定的不同亮度状况而设定至个别对应且预先设定的不同亮度等级。图像可以使用预定的闪光灯强度来提取，以决定在实际提取图像前应该使用的闪光灯强度等级。预定的闪光灯强度通常会较实际的闪光灯强度来的弱，且预定的闪光灯强度会被当作景像拍摄时判断应使用的闪光灯强度等级的亮度分类条件。然而，仅通过上述的闪光灯强度设定，是无法使数字图像上拍摄到的人物或物体呈现出令人满意的图像质量，此是因拍摄人物或物体的过程中，有可能出现人物或物体图像的失真(Imprecise Perception)或是具有误差的亮度表现(例如处于极端的亮度环境中)。事先定义的闪光灯强度等级有可能无法涵盖所有的环境亮度条件。除此以外，当景像在极端的亮度环境中被拍摄时，有可能会出现亮度条件的误判。因此，有必要发展有效的闪光灯强度控制方法，来对应各式各样的亮度条件，并使得使用者可得到满意的图像质量。

发明内容

本发明公开一种图像提取方法，适用于图像提取系统。该图像提取方法包含提取第一图像；分析第一图像以决定对应于第一图像的焦距(FocalDistance)；根据焦距决定闪光灯强度(Flashlight Intensity)；及根据闪光灯强度提取第二图像。

本发明另公开一种图像提取方法，适用于图像提取系统。该图像提取系统包含镜头模块(Lens Module)及闪光灯产生器并用以提取图像。该图像提取方法包含：持续接收多个预览图像；决定对应于该多个预览图像的焦距信息；根据焦距信息，动态地调整镜头模块的焦距位置；接收输入指令以提取图像；根据一预览图像的焦距信息，决定镜头模块的焦距位置，其中预览图像是在接收到输入指令时所接收；根据焦距信息决定闪光灯产生器的闪光灯强度；及根据焦距位置与闪光灯强度提取图像。

本发明还公开一种图像提取系统，包含图像感测模块、图像分析器、及闪光灯强度决定模块。图像感测模块包含镜头单元与闪光灯产生器。图像感测模块用来提取至少一第一图像与一第二图像。图像分析器用来从图像感测模块接收第一图像，并用来分析第一图像以得到对应第一图像的焦距信息。闪光灯强度决定模块用来根据焦距信息决定闪光灯产生器的闪光灯强度。图像感测模块根据该闪光灯强度来提取第二图像。

附图说明

图1绘示本发明一实施例的图像提取系统。

图2与图3绘示本发明使用图1所示的图像提取系统的图像提取方法。

【符号说明】

100                                  图像提取系统

110                                  图像感测模块

112                                  镜头单元

114                                  闪光灯产生器

120                                  图像分析器

130                                  焦距决定模块

140                                  闪光灯决定模块

150                                  使用者输入模块

202、204、206、208、210、212、302、  步骤

304、306、308、310、312、314

具体实施方式

为了决定提取数字图像时所使用的闪光灯强度，以确保使用者得以在观察所提取的数字图像时可感受到较佳的图像质量，本发明公开一种图像提取方法以及一种应用该图像提取方法的图像提取系统。

请参阅图1，其为本发明一实施例的图像提取系统100。如图1所示，图像提取系统100包含图像感测模块110、图像分析器120、焦距决定模块130、闪光灯决定模块140、以及使用者输入模块150。

图像感测模块110包含镜头单元112与闪光灯产生器114。图像传感器110用来根据镜头单元112所使用的焦距和/或闪光灯产生器114所使用的闪光灯强度来提取图像。在本发明的一实施例中，镜头单元112为一延伸景像深度(Extend Depth of Field，EDoF)镜头单元，可用来在一相当广阔的范围内维持镜头对特定物体的焦距，相较于一般的镜头单元，延伸景像深度镜头单元并不需要另行调整镜头位置。

图像分析器120用来分析图像感测模块110所提取的图像，以决定该图像对应的焦距和/或该图像对应的焦距状态。焦距状态可对应于不同数值范围的焦距。举例来说，在本发明的一实施例中，第一焦距状态可对应位于第一范围内的焦距长度，第二焦距状态可对应位于第二范围内的焦距长度等。在本发明的一实施例中，图像分析器120可以一专属处理单元来实施，且用来在原始图像域(RAW Image Domain)分析图像。在本发明的另一实施例中，图像分析器120可与图像信号处理器整合来实施，其中图像信号处理器包含上述的焦距决定模块130与闪光灯强度决定模块140。图像信号处理器可对图像执行多种类的操作指令，例如格式转换。图像(例如一数字图像)可在被焦距决定模块130与闪光灯强度决定模块140处理之前，由原始图像域转换至RGB图像格式。

焦距决定模块130用来决定图像分析器120所决定的焦距和/或焦距状态是否落于一临界焦距范围内，且用来根据决定的结果来产生焦距控制信号(Focus Control Signal)FOC。举例来说，当所决定的焦距落于第一临界焦距范围内或当焦距状态对应于第一临界焦距范围时，焦距决定模块130可对应地产生焦距控制信号FOC，以指示镜头单元112朝向第一预定方向并以一预定数量的单位步距(Step)来移动。在接收到焦距控制信号FOC时，图像感测模块110还可用来以焦距控制信号FOC所指示的位置或转角来移动或转动镜头单元112。在本发明的另一实施例中，当焦距和/或焦距状态落于系统极限焦距范围外时，焦距控制信号FOC会指示镜头单元112以步进方式(Step by step)来移动一单位步距或转动一单位转角，例如指示镜头单元112进行一全域扫描(Full Range Scanning)。请注意，上述各临界焦距范围可根据实验结果来预先决定，其中该实验结果可指出最可满足肉眼在数字图像上所感受的亮度质量的最适焦距范围或最适焦距状态。

闪光灯强度决定模块140用来查询使用该焦距的闪光灯强度查询表，其中焦距可已被焦距决定模块130所决定或也可尚未被决定。闪光灯强度查询表用来存储多个焦距值来作为查询时的索引(Index)，并用来存储多个闪光灯强度值，其中这些闪光灯强度值分别对应于这些焦距值，且这些闪光灯强度值可通过事先的实验和/或先验(Empirical)结果来决定。闪光灯强度查询表可被该闪光灯强度决定模块140以软件、硬件、或固件等方式实施于其内。闪光灯决定模块140可发送闪光灯控制信号FCC以指示图像感测模块110包含的闪光灯产生器114应使用的闪光灯强度。图像感测模块110接着会根据闪光灯控制信号FCC的指示来调整闪光灯产生器114使用的闪光灯强度。

在本发明的一实施例中，闪光灯强度与焦距成正比而决定，亦即当所决定的焦距越大时，所对应决定的闪光灯强度也会越高；这是因为当使用同样大小的闪光灯强度时，离镜头单元112越远的物体所接收到的光线远弱于离镜头单元112越近的物体所接收到的光线。举例来说，如果焦距属于距离较短的焦距范围，亦即当欲拍摄的物体距离图像提取系统100越近时，对应的闪光灯强度可设定为相对较弱的亮度值。反之，如果焦距属于距离较长的焦距范围，亦即当欲拍摄的物体距离图像提取系统100越远时，对应的闪光灯强度可设定为相对较强的亮度值。

在本发明的一实施例中，被拍摄于图像中的景像的环境亮度状况也可作为闪光灯强度查询表的索引来查询对应使用的闪光灯强度。环境亮度状况可通过图像上的亮度信息而决定。亮度信息可为图像的代表亮度值，其中代表亮度值的计算方式为将图像中所有像素的亮度值以适当的演算法计算其平均值来进行。闪光灯强度可反比于代表亮度值而调整。举例来说，当代表亮度值越高时，其代表景物处于日光下或正常亮光下等较为明亮的环境，因此可设定较弱的闪光灯强度来避免过度曝光(Overexposure)的状况。同理，当代表亮度值越低时，则代表被拍摄的景物可能正处于光线较弱的环境，因此可设定较强的闪光灯强度来增加并补足拍摄景物所需的必要光线或亮度。在本发明的一实施例中，闪光灯强度查询表可包含各闪光灯强度值与不同焦距或不同亮度之间的对应关系。

在本发明的另一实施例中，对应于不同环境亮度状况而被拍摄的景像种类是由闪光灯强度决定模块140来决定。被拍摄的图像可根据其亮度值和/或其亮度分布而分类成多种景像种类，其中这些景像种类可包含正常景像、日光景像、低亮度景像、夜景景像、背光景像、和/或其他种类等可根据图像的亮度值和/或亮度分布来进行分类的景像。闪光灯强度决定模块140可根据焦距、亮度值、或景像种类来决定所使用的闪光灯强度。同理，在本发明的一实施例中，闪光灯强度查询表可包含不同的闪光灯亮度值与各种焦距、亮度值、景像种类的组合间的对应关系。

在本发明的一实施例中，闪光灯强度决定模块140可根据焦距、亮度值、和/或景像种类，并使用现有技术的方法来调升或调降所使用的闪光灯强度值。举例来说，现有技术所提及的一般图像提取系统可先以第一闪光灯强度来提取图像。接着在本发明的实施例中，第一闪光灯强度可另外根据焦距所决定的强度调整量而增加。如以上所述，当焦距越长时，强度调整量也会越大。反之，在本发明的实施例中，当焦距较小时，第一闪光灯强度可另外根据预定强度调整量而减少。同样的方法可用于考虑图像的亮度值或景像种类作为调整闪光灯强度的条件的情况，以对应地增加或减少闪光灯强度的强度调整量。

使用者输入模块150用来接收输入指令，以提取图像和/或在图像中设定拍摄物体时的焦距。在本发明的一实施例中，可通过按压在屏幕上所显示的景像中的物体来触发第一输入指令，并通过再触发和接收第二输入指令来使用指定的焦距提取物体的图像。焦距决定模块130会根据上述各输入指令来发出指示，以将镜头单元112移动至具有拍摄该物体的最佳焦距的位置，且闪光灯强度决定模块140会根据拍摄该物体所使用的焦距来决定对硬的闪光灯强度。在本发明另一实施例中，可使用单一指令来设定拍摄物体所使用的焦距并对应提取该物体的图像。使用者输入模块150可使用触控屏幕来实施，该触控屏幕可用来接收输入指令并显示景像的预览图像。使用者输入模块150也可使用触控屏幕实施，以用来接收设定焦距的输入指令及用来提取图像的硬件快门指令。再者，使用者输入模块150可为蓝牙控制装置或声控装置。

请参阅图2，其为本发明的第一实施例的一种使用图1所示的图像提取系统100的图像提取方法。在第一实施例中，闪光灯产生器114的闪光灯强度根据焦距来调整。如图2所示，该图像提取方法包含步骤如下：

步骤202：提取第一图像I1。

步骤204：分析第一图像I1，以决定第一图像I1所对应的焦距FD和/或亮度值。

步骤206：根据焦距FD和/或亮度值来决定闪光灯强度，并据此产生闪光灯控制信号FCC。该闪光灯强度可使用闪光灯强度查询表来决定，闪光灯强度查询表包含多个闪光灯强度值分别与多个焦距值和/或发光值的对应关系。

步骤208：将闪光灯控制信号FCC传输至图像感测模块110所包含的闪光灯产生器114。

步骤210：根据闪光灯控制信号FCC所指示的闪光灯强度来提取第二图像I2。

步骤212：将第二图像I2存储于图像提取系统100的存储器单元。

在步骤202中，图像感测模块110会提取第一图像I1。第一图像I1也可被当成预览图像显示给使用者观看。

在步骤204中，图像分析器120分析第一图像I1上的图像特征以估计焦距FD的值，并将焦距FD的信息传输至闪光灯强度决定模块140。图像分析器120也可决定第一图像I1的亮度，并将亮度信息传输至闪光灯强度决定模块140。在本发明的一实施例中，图像分析器120是先行在原始图像域分析第一图像I1后，再将第一图像I1的格式转换为RGB图像格式。

在步骤206中，闪光灯强度决定模块140会使用焦距FD的信息作为索引，来查询闪光灯强度查询表，以得到对应焦距FD的现值的闪光灯强度，其中所得到的闪光灯强度的信息会被包裹在闪光灯控制信号FCC中。在另一实施例中，也可同时决定亮度值，并以所决定的亮度值作为查询闪光灯强度查询表的第二个索引(焦距FD的现值为第一个索引，亦即同时使用焦距FD的现值与所决定的亮度值作为一组索引来查询闪光灯强度查询表)，以查询对应的闪光灯强度。闪光灯控制信号FCC接着会由闪光灯强度决定模块140被传输至闪光灯产生器114。

在步骤208中，闪光灯控制信号FCC会被传输至闪光灯产生器114，且闪光灯产生器114会使用闪光灯控制信号FCC所指示的闪光灯强度。接着在步骤210中，图像感测模块110会使用闪光灯产生模块114目前所使用的闪光灯强度来提取第二图像I2。在步骤312中，第二图像I2会被编码为适当的图像格式(例如JPEG图像格式)，并存储于图像提取系统100的存储器单元中。请注意，第二图像I2可对应于输入于使用者输入模块150的输入指令而对应提取。在接收到输入指令时，第一图像I1会被分析，以决定用来拍摄第二图像I2的适当闪光灯强度。如此一来，图像提取装置100可通过闪光灯强度查询表所查询得到的闪光灯强度来实现相较现有技术为佳的亮度质量。

请参阅图3，其为本发明第二实施例的图1所示图像提取系统100所使用的图像提取方法的示意图。如图3所示，图像提取方法包含下列步骤：

步骤302：持续接收多个预览图像。

步骤304：决定对应于这些预览图像的焦距信息。

步骤306：根据焦距信息，调整镜头单元112的焦距位置。

步骤308：由使用者输入模块150接收输入指令以提取图像。

步骤310：在接收到该输入指令时，根据预览图像的焦距信息来决定镜头单元112的焦距位置。

步骤312：根据焦距信息来决定闪光灯产生器114的闪光灯强度。

步骤314：根据镜头单元112的焦距位置与闪光灯产生器114的闪光灯强度来提取图像。

在步骤302中，图像感测模块110会持续且动态地接收多个图像，并将这些图像以预览图像的形式显示，以供使用者观察。

步骤304中，图像分析器120持续接收并分析预览图像，以得到对应的焦距信息。焦距信息可为对应于预览图像的焦距和/或焦距状态。如上所述，图像分析器120可在将预览图像转换至RGB图像域之前，在原始图像域分析预览图像，且可以专属硬件处理器来实施或与图像信号处理器整合，其中图像信号处理器包含焦距决定模块130与闪光灯强度决定模块140。

在步骤306中，焦距决定模块130由图像分析器120接收焦距信息，并根据焦距信息决定是否调整镜头单元112的焦距位置。举例来说，焦距决定模块130可对应于该焦距和/或该焦距状态决定以一预定步距与一预定方向来调整镜头单元112的焦距位置，其中该焦距和/或该焦距状态在此以可满足预先定义的状况为前提。接着焦距决定模块130会将焦距控制信号FOC传输至镜头单元112以调整其焦距位置。步骤306可对每一预览图像动态地实施，以提供使用者更佳的视觉效果。如此一来，图像提取系统100可在没有延迟的情况下随时对应景像的改变来提取图像，并提供令使用者满意的视觉效果。

在步骤308中，输入指令可经由使用者输入模块150而被接收，其中使用者输入模块150可为触控屏幕。举例来说，使用者可按压触控屏幕所显示之一快门按钮以提取图像，或使用者可按压触控屏幕上显示的景像中包含的物体图像；在后者的例子中，输入指令可用来设定提取图像时的焦距，并触发图像的提取。使用者输入模块150也可以其他机制实施，例如硬件按键、蓝牙控制装置、或声控装置。

在步骤310中，图像分析器120如同在步骤304中一般，会对应输入指令来分析预览图像，并在分析后提供焦距信息至焦距决定模块130与闪光灯强度决定模块140。焦距决定模块130会传输焦距控制信号FOC至镜头单元112，以类似在步骤306来根据焦距信息调整其焦距位置。对应于输入指令，焦距决定模块130会对应调整镜头单元112的焦距位置以对物体聚焦，其中输入指令包含被聚焦的物体的信息。

接着在步骤312中，闪光灯强度决定模块140会根据焦距信息来决定闪光灯产生器114将要使用的闪光灯强度以提取图像。焦距信息可包含或提示对应于一景像或一物体的焦距。闪光灯强度决定模块140可通过使用该焦距作为索引来查询闪光灯强度查询表，来决定适当的闪光灯强度，其中闪光灯强度查询表包含多个焦距值与多个闪光灯强度值之间的对应关系。一般来说，闪光灯强度会正比于焦距的值而决定。

闪光灯强度决定模块140还可对应其他参考参数来决定查询到的闪光灯强度，例如亮度值和/或景像种类等对应于预览图像的参数，其中预览图像是在接收该输入指令时所接收。亮度值与景像种类会提供有关目前提取到的景像的亮度状况信息，因此可根据亮度状况信息中指示的景物周遭亮度来决定是否增加或减少所使用的闪光灯强度。如果景物周遭亮度较低，则闪光灯强度可被提高，以提供提取图像时的充足光线；如果景物周遭亮度较高，则闪光灯强度可被降低，以避免提取图像时过度曝光的现象，而避免大幅降低图像质量。如上所述，亮度值可通过在预览图像上对大量的像素进行运算(例如求取平均值)而计算得到，且景像种类可通过亮度值、亮度分布、和/或色彩特征来分类。

在步骤314中，图像感测模块110会使用焦距决定模块130所决定的焦距与闪光灯强度决定模块140所决定的闪光灯强度来提取图像，其中焦距与闪光灯强度是根据图像分析器120所作的分析得到的焦距信息来决定，且图像分析器120可以一专属处理单元来实施以提供更佳的处理效率。

请注意，将图2与图3所示步骤施以合理的排列和/或组合或加上本说明书提及过的各种限制条件而衍生出的实施例，仍应视为本发明的实施例。

本发明公开了一种图像提取方法以及应用该图像提取方法的图像提取系统。通过所公开的图像提取方法与图像提取系统，可实现以镜头单元提取图像时较佳的亮度效果。如本发明上述的各种实施例所述，图像提取装置可得利于使用焦距信息和/或亮度信息来调整闪光灯强度，其中焦距信息和/或亮度信息可反应欲拍摄的景像的周遭亮度状况。焦距信息可指出图像提取装置与欲拍摄的物体或景像之间的距离关系。对不同景像/物体使用相同的闪光灯强度来进行图像提取，无法达成同样令人满意的图像质量；因此，在物体或景像位于较近的距离范围内而不需要太多额外的光线时，闪光灯强度可以调弱。同理，对不同种类的景像采用同样的闪光灯强度也会造成提取到的图像过亮或过暗，因此，本发明提供了上述的新颖方法来解决这些难题。

Claims (20)

1.一种图像提取方法，用于一图像提取系统，包含：

提取一第一图像；

分析该第一图像以决定对应于该第一图像的一焦距(Focal Distance)；

根据该焦距决定一闪光灯强度(Flashlight Intensity)；及

根据该闪光灯强度提取一第二图像。

2.如权利要求1所述的图像提取方法，还包含：

分析该第一图像以得到对应于该第一图像的一亮度值；

其中根据该焦距决定该闪光灯强度包含根据该焦距与该亮度值决定该闪光灯强度。

3.如权利要求2所述的图像提取方法，其中该闪光灯强度在该焦距不变的前提下，与该亮度值成反比而增加。

4.如权利要求1所述的图像提取方法，其中该闪光灯强度根据一查询表(Lookup Table)所决定，其中该查询表包含多个焦距值分别与多个闪光灯强度值之间的对应关系。

5.如权利要求4所述的图像提取方法，其中该闪光灯强度与该焦距成等比而增加。

6.如权利要求1所述的图像提取方法，其中该第一图像在一原始图像域(RAW image domain)由一专属处理单元(Dedicated Processing Unit)所分析以得到该焦距。

7.如权利要求1所述的图像提取方法，还包含：

由该图像提取模块的一使用者输入模块接收一使用者输入指令；及

将该第二图像存储于该图像提取模块包含的一存储器单元。

8.一种图像提取方法，用于一图像提取系统，该图像提取系统包含一镜头模块(Lens Module)及一闪光灯产生器以提取图像，该图像提取方法包含：

持续接收多个预览图像；

决定对应于该多个预览图像的一焦距信息；

根据该焦距信息，动态地调整该镜头模块的一焦距位置；

接收一输入指令以提取一图像；

根据一预览图像的焦距信息决定该镜头模块的该焦距位置，其中该预览图像是在接收到该输入指令时被接收；

根据该焦距信息决定该闪光灯产生器的一闪光灯强度；及

根据该焦距位置与该闪光灯强度提取该图像。

9.如权利要求8所述的方法，还包含：

对应该预览图像而决定一亮度信息与一景像信息(Scene Information)，该亮度信息指出该预览图像的一亮度，且该景像信息指出对应于该预览图像的一景像的种类；

其中根据该焦距信息决定该闪光灯产生器的该闪光灯强度还包含根据该焦距信息、该亮度信息、与该景像信息决定该闪光灯强度。

10.如权利要求8所述的方法，其中该景像的种类包含一正常景像、一日光景像、一背光景像、及一低亮度景像的至少之一或其组合。

11.如权利要求8所述的方法，其中该焦距信息包含一焦距，且根据该焦距信息决定该闪光灯产生器的该闪光灯强度还包含通过一查询表来决定该闪光灯强度，其中该查询表包含多个焦距值分别与多个闪光灯强度值之间的对应关系。

12.如权利要求8所述的方法，其中决定对应于该多个预览图像的该焦距信息还包含由一专属处理单元在一原始图像域分析该多个预览图像，且该焦距信息包含该焦距与一焦距状态。

13.如权利要求12所述的方法，其中根据该焦距信息动态地调整该镜头模块的该焦距位置还包含根据该焦距状态调整该镜头模块的该焦距位置。

14.如权利要求8所述的方法，其中该输入指令还包含欲对焦的一物体的指示，且该闪光灯强度根据相关于该物体的焦距信息所决定。

15.一图像提取系统，包含：

一图像感测模块，包含一镜头单元与一闪光灯产生器，该图像感测模块用来提取至少一第一图像与一第二图像；

一图像分析器，用来从该图像感测模块接收该第一图像，并用来分析该第一图像以得到对应该第一图像的一焦距信息；及

一闪光灯强度决定模块，用来根据该焦距信息决定该闪光灯产生器的一闪光灯强度；

其中该图像感测模块根据该闪光灯强度来提取该第二图像。

16.如权利要求15所述的图像提取系统，其中该图像分析器还用来接收并在一原始图像域分析该第一图像，且该焦距信息至少包含一焦距与一焦距状态；及

其中该闪光灯强度决定模块还用来根据该焦距决定该闪光灯强度。

17.如权利要求16所述的图像提取系统，其中该闪光灯强度决定模块还用来根据一查询表决定该闪光灯强度，该查询表包含多个焦距值分别与多个闪光灯强度值之间的对应关系。

18.如权利要求16所述的图像提取系统，还包含：

一焦距决定模块，用来根据该焦距状态决定该镜头单元的一焦距位置；

其中该图像感测模块根据该焦距位置与该闪光灯强度来提取该第二图像。

19.如权利要求15所述的图像提取系统，其中该闪光灯强度决定模块还用来决定对应于该第一图像的亮度信息与景像种类信息，且该闪光灯强度根据该亮度信息与该景像种类信息所决定。

20.如权利要求15所述的图像提取系统，还包含：

一使用者接口模块，用来接收一输入指令以提取该第二图像，该输入指令包含欲对焦的一物体的指示；

其中该闪光灯强度决定模块根据与该物体相关的焦距信息来决定该闪光灯强度。

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