CN103428410B

CN103428410B - 影像撷取装置及其影像合成方法

Info

Publication number: CN103428410B
Application number: CN201210153319.9A
Authority: CN
Inventors: 周宏隆; 曾家俊; 吴嘉彧
Original assignee: Altek Corp
Current assignee: Altek Corp
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2012-05-17
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2032-05-17
Also published as: CN103428410A

Abstract

本发明揭露一种影像撷取装置及其影像合成方法。影像撷取装置包含：影像撷取模块、影像合成模块、数据库及处理模块。影像撷取模块对场景撷取复数个暂时影像。影像合成模块截取一部分的各暂时影像，以接合全景暂存影像，并根据至少一个阈值及全景暂存影像的全景亮度直方图，将全景暂存影像区分为复数个区域面积。数据库储存查询表以纪录复数个曝光值。复数个曝光值分别对应的各区域面积的亮度值。处理模块读取对应各亮度值的复数个曝光值，并利用关系式获得权重曝光值，以根据权重曝光值控制影像撷取模块进行全景影像撷取。

Description

影像撷取装置及其影像合成方法

技术领域

本发明是有关于一种影像撷取装置及其影像合成方法，特别是有关于一种对场景的曝光值进行权重调整的影像撷取装置及其影像合成方法。

背景技术

随着数字时代的来临，且在科技的不断进步下，数字相机已成为几乎人手一台的必备3C产品。在旅游中，人们喜欢用相机记录下眼前的美景，但若遇到一大片的美丽景色时，多半无法将眼前的美景完整的记录下来；又或者是，于室内时，若欲将室内的各角度的景物完整的记录，也多半难以达成。于是，便发展出一种全景接图来完成上述的目的。

一部分的使用者在进行全景接图时，分别对场景中各角度进行曝光及拍摄，而后再将拍摄完成的复数张影像接合成全景影像，此方式因各影像中的平均曝光值的不同，而使得各张影像的整体不一致，可能造成全景影像会有明显的亮暗不一致的情形，进而导致所述张全景影像的观看质感不佳。

另一部分的使用者在进行全景接图时，会依其第一张拍摄的曝光值作为依据，并锁定所述参数而进行后续的复数张的影像拍摄，藉此可确保所述场景中不同影像上的亮度达到一致，以避免全景影像的亮暗不一致而造成的不自然现象发生。但，当场景中的亮暗变化过大时，若一开始拍摄场景为高亮度，测光后会使用较短的曝光时间或较小的光圈值，来减少进光量，此情形会导致较暗的区域因曝光不足而导致所述区域的过暗，甚至可能造成所述区域因过暗而无法辨识出任何景物；同样的，若一开始拍摄场景为低亮度，则可能造成较亮的区域因曝光过度，而导致所述区域接近一片白化的现象。

综观前面所述，本发明的发明人思索并设计一种影像撷取装置及其影像合成方法，以针对现有技术的缺失加以改善，进而增进产业上的实施利用。

发明内容

有鉴于上述习知技艺的问题，本发明的目的就是在于提供一种影像撷取装置及其影像合成方法，以解决习知技术的全景接图影像合成时，较暗区域或较亮区域有曝光不足或超过的问题。

根据本发明的目的，提出一种影像撷取装置，用以拍摄场景，影像撷取装置包含：影像撷取模块、影像合成模块、数据库及处理模块。影像撷取模块对场景撷取复数个暂时影像。影像合成模块截取一部分的各暂时影像，以接合全景暂存影像，并根据至少一个阈值及全景暂存影像的全景亮度直方图，将全景暂存影像区分为复数个区域面积。数据库储存查询表；查询表纪录复数个曝光值；复数个曝光值分别对应的各区域面积的亮度值。处理模块读取对应各亮度值的复数个曝光值，并利用关系式获得权重曝光值，以根据权重曝光值控制影像撷取模块进行全景影像撷取。所述关系式为将各曝光值分别乘以其对应的亮度值所对应的区域面积与总面积的比值而后进行加总以获得权重曝光值。

其中，影像合成模块可将各暂时影像的暂时亮度直方图合成为全景亮度直方图，并可利用全景亮度直方图中各所述暂时亮度直方图的亮度分布最密集的区域作为所述区域面积。

其中，影像合成模块可根据复数个暂时影像的数量，以决定阈值。

其中，亮度值可为其对应的区域面积的平均亮度、最高亮度与最低亮度的平均值或最高亮度与最低亮度的差值。

其中，影像合成模块截取各暂时影像的中段部分的垂直影像，以接合成全景暂存影像。

根据本发明的目的，另提出一种影像合成方法，用以拍摄场景；影像合成方法包含下列步骤：

由影像撷取模块对场景撷取复数个暂时影像；

透过影像合成模块截取一部分的各暂时影像，以接合全景暂存影像；

以影像合成模块根据至少一个阈值及全景暂存影像的全景亮度直方图，将全景暂存影像区分为复数个区域面积；

提供数据库储存查询表；查询表纪录复数个曝光值；复数个曝光值分别对应的各区域面积的亮度值；

藉由处理模块读取对应各亮度值的复数个曝光值，并将各曝光值分别乘以其对应的亮度值所对应的区域面积与总面积的比值而后进行加总以获得权重曝光值；以及

以处理模块根据权重曝光值控制影像撷取模块进行全景影像撷取。

其中还可包含下列步骤：

影像合成模块可将各暂时影像的暂时亮度直方图合成为全景亮度直方图；以及

利用全景亮度直方图中各所述暂时亮度直方图的亮度分布最密集的区域作为所述区域面积。

其中还可包含下列步骤：

影像合成模块可根据复数个暂时影像的数量，以决定阈值。

其中亮度值可为其对应的区域面积的平均亮度、最高亮度与最低亮度的平均值或最高亮度与最低亮度的差值。

其中还可包含下列步骤：

影像合成模块截取各暂时影像的中段部分的垂直影像，以接合成全景暂存影像。

根据本发明的目的，再提出一种影像撷取装置，其包含：曝光模块、影像撷取模块、影像合成模块、数据库以及处理模块。曝光模块对场景进行测光，以产生复数个暂时曝光值。影像撷取模块根据各暂时曝光值对场景撷取复数个暂时影像。影像合成模块截取一部分的各暂时影像，以接合全景暂存影像，并根据至少一个阈值及全景暂存影像的全景亮度直方图，将全景暂存影像区分为复数个区域面积。数据库储存查询表；查询表纪录复数个曝光值；复数个曝光值分别对应的各区域面积的亮度值。处理模块读取对应各亮度值的复数个曝光值，并利用关系式以获得权重曝光值，以根据权重曝光值控制影像撷取模块进行全景影像撷取。其中，所述关系式为将各所述曝光值分别乘以其对应的所述亮度值所对应的所述区域面积与总面积的比值而后进行加总。

其中，影像合成模块将各所述暂时影像的暂时亮度直方图合成为所述全景亮度直方图，并可利用全景亮度直方图中各所述暂时亮度直方图的亮度分布最密集的区域作为区域面积。

承上所述，依本发明的影像撷取装置及其影像合成方法，其可具有下述优点：

此影像撷取装置及其影像合成方法可藉由持续对场景进行测光，以得到所述场景中的亮暗区域的曝光值，进而根据这些亮暗区域的曝光值进行权重调整，以获得权重曝光值，并据以进行全景影像撷取，藉此可有效提高全景影像的曝光的一致性并可有效减少暗部区域曝光不足或亮部区域曝光过度的情形。

附图说明

图1为本发明的影像撷取装置的实施例的方块图。

图2为本发明的影像撷取装置的实施例的示意图。

图3为本发明的影像撷取装置的实施例的暂时影像接合示意图。

图4为本发明的影像撷取装置的实施例的阈值示意图。

图5为本发明的影像撷取装置的另一实施例的方块图。

图6为本发明的影像合成方法的步骤图。

【主要附图标记说明】

1：影像撷取装置

10：影像撷取模块

101：暂时影像

1011：暂时亮度直方图

11：影像合成模块

111：全景暂存影像

1111：全景亮度直方图

1112：区域面积

11121：亮度值

112：阈值

113：区分单元

12：数据库

121：查询表

1211：曝光值

13：处理模块

131：权重曝光值

14：曝光模块

15：储存模块

2：场景

S61～S66：步骤

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文依本发明的影像撷取装置及其影像合成方法，特举较佳实施例，并配合所附相关附图，作详细说明如下，其中相同的元件将以相同的元件符号加以说明。

本发明的影像撷取装置可以是数字相机（Digital Camera）、照相手机（Camera Phone）、智能型手机（Smartphone）或数字摄影机（Digital Video Camera）等各种具有摄像功能的可携式电子装置，为便于更了解本发明的技术特征，以下是以数字相机为实施例，但并不以此为限。

请参阅图1，其为本发明的影像撷取装置的一个实施例的方块图。如图所示，本发明的影像撷取装置1包含了影像撷取模块10、影像合成模块11、数据库12及处理模块13。影像撷取模块10用来对场景2撷取复数个暂时影像101。影像撷取模块10可包含镜头、感光元件如互补式金氧半导体元件（ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor，CMOS）或电荷耦合元件（Charge-Coupled-Device，C CD）、模拟/数字电路、影像处理器等。影像合成模块11用以截取一部分的各暂时影像101，以接合全景暂存影像111，并根据至少一个阈值112及全景暂存影像111的全景亮度直方图1111，将全景暂存影像111区分为复数个区域面积1112。数据库12储存查询表121以纪录复数个曝光值1211。其中复数个曝光值1211分别对应的各区域面积1112的亮度值11121。

处理模块电性连结影像撷取模块10、影像合成模块11及数据库12，其可为中央处理器（Central Processing Unit，CPU）或微处理器（Micro-Processing Unit）。处理模块13读取对应各亮度值11121的复数个曝光值1211，并利用关系式获得重曝光值131，其中关系式为将各曝光值1211分别乘以其对应的亮度值11121所对应的区域面积1112与总面积的比值而后进行加总。而后，处理模块13再根据权重曝光值131控制影像撷取模块10进行全景影像撷取。其中上述的关系式可整理如下所示：

T_{W} = T_{1} \frac{A_{1}}{A_{1} + A_{2} + . . .} + T_{2} \frac{A_{2}}{A_{1} + A_{2} + . . .} + . . .;

上述中权重曝光值为T_W，各曝光值为T₁、T₂…，曝光值对应的亮度值对应的区域面积为A₁、A₂…。

请进一步一并参阅图2及图3，图2为本发明的影像撷取装置的一个实施例的示意图；图3为本发明的影像撷取装置的一个实施例的暂时影像接合示意图。如图所示，使用者在使用影像撷取装置1对场景2进行测光扫描时，影像撷取模块10对场景2撷取复数个暂时影像101（如影像撷取装置1中实时预览画面（Live Vies）中的影像）。影像合成模块11接合这些暂时影像101，以分别截取各暂时影像101中的中段部分的垂直影像，并将其接合成全景暂时影像111，以进一步获得其全景亮度直方图1111。

请进一步参阅图4，其为本发明的影像撷取装置的一个实施例的阈值示意图。其中影像合成模块11将各暂时影像101合成为全景暂时影像111，而亦将各暂时影像101的暂时亮度直方图1011合成为全景亮度直方图1111。再由全景亮度直方图1111中的各暂时亮度直方图1011找出整体亮度分布最密集的区域，以作为各暂时影像101的区域面积1112，并可获得对应各区域面积1112的亮度值11121；此时，暂时影像101的数量即为阈值112。接着，处理模块13读取数据库12中对应各亮度值11121的复数个曝光值1211。如下表一所示，例如，当其中区域面积1112的亮度值11121为0.063时，处理模块13可根据数据库12中所储存的复数个曝光值1211，而取得对应亮度值11121为0.063的曝光值为1，但此仅为示范态样，下表中的各数值可视光圈值的变化，而有所变更，故应不以此为限。其中值得注意的是，亮度值11121可以其对应的区域面积1112的平均亮度、最高亮度与最低亮度的平均值或最高亮度与最低亮度的差值而加以界定，其视实际运用而可加以变化或调整。

表1不同的亮度值分别对应的曝光值

亮度值	曝光值
		0.031	1/2
0.063	1
		0.125	2
0.25	4
		0.5	8

当处理模块13获得各区域面积1112的亮度值11121后，处理模块将这些亮度值11121利用关系式进行计算，以获得权重曝光值131，而所述关系式己于上述中进行详细描叙，于此不在赘述。此时，处理模块13会在预定时间内锁定权重曝光值131为影像撷取模块10进行影像撷取时的曝光值，以供使用者可进一步利用快门钮（图中未绘示）或快门线（图中未绘示）进行全景影像撷取，以获得亮部不致于过亮，而暗部不致于过暗的亮暗适中的全景影像。

请参阅图5，其为本发明的影像撷取装置的另一实施例的方块图。本实例与前述类似，其类似的部分于此不再赘述。如图所示，影像撷取装置1包含：影像撷取模块10、影像合成模块11、数据库12、处理模块13、曝光模块14及储存模块15。于此影像撷取装置1中，曝光模块11具有自动曝光（Auto Exposure）调节的机制，可包含光圈大小、快门、ISO感光度等，对欲进行拍摄的场景2进行复数个暂时影像101的测光，以使影像撷取模块10可据以产生复数个暂时影像并可暂存于储存模块15中。其中储存模块15可为嵌入式内存、外接式记忆卡或其组合。

当使用者利用所述影像撷取装置1进行全景的预先扫描的同时，利用曝光模块14自动曝光（Auto Exposure,AE）调节的机制对欲拍摄的场景2做测光，以统计出场景2的作为全景接合用的复数个暂时影像101的曝光值，以使影像撷取模块10据以产生这些暂时影像101及其暂时亮度直方图1011，并暂存于储存模块15。而影像合成模块11读取这些暂时影像101，以进行全景暂存影像111的接合，并根据阈值112及全景暂存影像111的全景亮度直方图1111，将全景暂存影像111区分为复数个区域面积1112。其中，亦可利用初始扫描时的曝光值作为所述些暂时影像101的曝光值，以进一步的可获得高度较一致的全景暂存影像111。

另外，影像撷取装置1还可包含重力测感模块（图中未绘示），其用以感测影像撷取装置1的摆放方式（如影像撷取装置1横放或直放的不同），以发出感测讯号，使影像合成模块11可以依据感测讯号113决定截取横向或直向的复数个暂时影像101的中段部分的垂直影像，以进一步的增加影像撷取装置1的使用方式。

而后，处理模块13根据各区域面积1112的亮度值11121，以查找数据库12的查询表121中是否有对应的曝光值1211；若是，则处理模块13读取对应的各曝光值1211，并将各曝光值1211分别乘以其对应的亮度值所对应的区域面积1112与总面积的比值，而后进行加总以获得权重曝光值131，以使使用者可藉由所述权重曝光值131进行全景影像撷取。而撷取完成后的全景影像亦可储存于储存模块15中。

请参阅图6，其为本发明的影像合成方法的步骤图。如图所示，本发明的影像合成方法，其适用于影像撷取装置。影像撷取装置包含：影像撷取模块、影像合成模块、数据库及处理模块。影像合成方法包含下列步骤：

（S61）由影像撷取模块对场景撷取复数个暂时影像；

（S62）透过影像合成模块截取一部分的各暂时影像，以接合全景暂存影像；

（S63）以影像合成模块根据至少一个阈值及全景暂存影像的全景亮度直方图，将全景暂存影像区分为复数个区域面积；

（S64）提供数据库储存查询表以纪录复数个曝光值，复数个曝光值分别对应的各区域面积的亮度值；

（S65）藉由处理模块读取对应各亮度值的复数个曝光值，并利用关系式以获得权重曝光值；以及

（S66）以处理模块根据权重曝光值控制影像撷取模块进行全景影像撷取。

本发明的影像撷取装置的影像合成方法的详细说明以及实施方式已于前面叙述本发明的影像撷取装置时描述过，在此为了简略说明便不再叙述。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请要求保护的权利要求范围中。

Claims

1.一种影像撷取装置，用以拍摄场景，所述影像撷取装置，其特征在于，其包含：

影像撷取模块，对所述场景撷取复数个暂时影像；

影像合成模块，截取一部分的各所述暂时影像，以接合全景暂存影像，并根据至少一个阈值及所述全景暂存影像的全景亮度直方图，将所述全景暂存影像区分为复数个区域面积；

数据库，储存查询表，所述查询表纪录复数个曝光值，所述复数个曝光值分别对应的各所述区域面积的亮度值；以及

处理模块，读取对应各所述亮度值的所述复数个曝光值，并利用关系式获得权重曝光值，以根据所述权重曝光值控制所述影像撷取模块进行全景影像撷取；

其中，所述关系式为将各所述曝光值分别乘以其对应的所述亮度值所对应的所述区域面积与总面积的比值而后进行加总以获得所述权重曝光值；

所述影像合成模块将各所述暂时影像的暂时亮度直方图合成为所述全景亮度直方图。

2.如权利要求1所述的影像撷取装置，其特征在于：所述全景亮度直方图中各所述暂时亮度直方图的亮度分布最密集的区域作为所述区域面积。

3.如权利要求2所述的影像撷取装置，其特征在于：所述影像合成模块根据所述复数个暂时影像的数量，以决定所述阈值。

4.如权利要求1所述的影像撷取装置，其特征在于：所述亮度值为其对应的所述区域面积的平均亮度、最高亮度与最低亮度的平均值或最高亮度与最低亮度的差值。

5.如权利要求1所述的影像撷取装置，其特征在于：所述影像合成模块截取各所述暂时影像的中段部分的垂直影像，以接合成所述全景暂存影像。

6.一种影像合成方法，用以拍摄场景，所述影像合成方法，其特征在于，其包含下列步骤：

由影像撷取模块对所述场景撷取复数个暂时影像；

透过影像合成模块截取一部分的各所述暂时影像，以接合全景暂存影像；

以所述影像合成模块根据至少一个阈值及所述全景暂存影像的全景亮度直方图，将所述全景暂存影像区分为复数个区域面积；所述影像合成模块将各所述暂时影像的暂时亮度直方图合成为所述全景亮度直方图；

提供数据库储存查询表，所述查询表纪录复数个曝光值，所述复数个曝光值分别对应的各所述区域面积的亮度值；

藉由处理模块读取对应各所述亮度值的所述复数个曝光值，并将各所述曝光值分别乘以其对应的所述亮度值所对应的所述区域面积与总面积的比值而后进行加总以获得权重曝光值；以及

以所述处理模块根据所述权重曝光值控制所述影像撷取模块进行全景影像撷取。

7.如权利要求6所述的影像合成方法，其特征在于：所述全景亮度直方图中各所述暂时亮度直方图的亮度分布最密集的区域作为所述区域面积。

8.如权利要求7所述的影像合成方法，其特征在于，还包含下列步骤：

所述影像合成模块根据所述复数个暂时影像的数量，以决定所述阈值。

9.如权利要求6所述的影像合成方法，其特征在于：所述亮度值为其对应的所述区域面积的平均亮度、最高亮度与最低亮度的平均值或最高亮度与最低亮度的差值。

10.如权利要求6所述的影像合成方法，其特征在于，还包含下列步骤：

所述影像合成模块截取各所述暂时影像的中段部分的垂直影像，以接合成所述全景暂存影像。

11.一种影像撷取装置，其特征在于，其包含：

曝光模块，对场景进行测光，以产生复数个暂时曝光值；

影像撷取模块，根据各所述暂时曝光值对所述场景撷取复数个暂时影像；

影像合成模块，截取一部分的各所述暂时影像，以接合全景暂存影像，并根据至少一个阈值及所述全景暂存影像的全景亮度直方图，将所述全景暂存影像区分为复数个区域面积；所述影像合成模块将各所述暂时影像的暂时亮度直方图合成为所述全景亮度直方图；

处理模块，读取对应各所述亮度值的所述复数个曝光值，并利用关系式以获得权重曝光值，以根据所述权重曝光值控制所述影像撷取模块进行全景影像撷取；

其中，所述关系式为将各所述曝光值分别乘以其对应的所述亮度值所对应的所述区域面积与总面积的比值而后进行加总。

12.如权利要求11所述的影像撷取装置，其特征在于：所述全景亮度直方图中各所述暂时亮度直方图的亮度分布最密集的区域作为所述区域面积。

13.如权利要求12所述的影像撷取装置，其特征在于：所述影像合成模块根据所述复数个暂时影像的数量，以决定所述阈值。

14.如权利要求11所述的影像撷取装置，其特征在于：所述亮度值为其对应的所述区域面积的平均亮度、最高亮度与最低亮度的平均值或最高亮度与最低亮度的差值。

15.如权利要求11所述的影像撷取装置，其特征在于：所述影像合成模块截取各所述暂时影像的中段部分的垂直影像，以接合成所述全景暂存影像。