CN103679689A - 电子系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子系统，该电子系统包含一影像感测装置及一处理器。影像感测装置包含一影像感测区，影像感测区用于产生一图像，图像可包含一噪声区域。处理器耦接影像感测装置。处理器于图像上噪声区域以外的部分选择一追踪区域，其中追踪区域对应影像感测区上的一操作区域。本发明的电子系统在环境光的影响下，仍可正常的追踪目标物。

Description

电子系统

技术领域

本发明涉及一种电子系统。

背景技术

影像传感器产生影像，而影像传感器有不同的应用。例如，影像传感器可运用在监控系统中，通过分析监控系统的影像传感器产生的影像，可找出隐没在人群中的嫌犯；影像传感器可运用游戏机上，通过移动影像传感器，分析移动时影像传感器产生的影像上的图案变化，以计算出影像传感器的移动量。

影像传感器通常具有多个传感器，传感器将光转换成电压。经额外电路，电压可转换成数字信号(digital data)。

运用影像传感器追踪一目标物相对于影像传感器的移动，以在电子装置产生对应的操作指令，是一种常见的输入技术。目标物可反射光至影像传感器，以在影像传感器产生的图像上产生亮影像，通过对图像进行关连比对或计算亮影像的坐标，可计算目标物相对于影像传感器的移动量或目标物相对于影像传感器的坐标。

影像传感器在进行拍摄时，除接收来自目标物的反光外，亦同时接收来自环境之光(light in the environment)。环境光会在图像上产生噪声。亮度高的环境光所产生的亮影像可能会被误判为是目标物所产生的亮影像。再者，目标物所产生的亮影像与亮度高的环境光重迭时，可能会让影像传感器无法分辨出目标物所产生的亮影像，造成位移或坐标无法顺利输出。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种电子系统。

在一实施例中，一种电子系统包含一影像感测装置及一处理器。影像感测装置包含一影像感测区，影像感测区用于产生一图像，图像可包含一噪声区域。处理器耦接影像感测装置。处理器于图像上噪声区域以外的部分选择一追踪区域，其中追踪区域对应影像感测区上的一操作区域。

在另一实施例中，一种电子系统包含一影像感测装置及一处理器。影像感测装置产生一图像，图像可包含一噪声区域。处理器耦接影像感测装置，处理器检测噪声区域的边缘，并根据该边缘决定出图像上噪声区域以外的部分。而且，处理器在该噪声区域以外的部分上，决定出多个候选追踪区域，并在所述多个候选追踪区域中决定出面积最大的追踪区域。

在另一实施例中，一种电子系统包含一影像感测装置及一处理器。影像感测装置产生一图像，图像可包含一噪声区域。处理器耦接影像感测装置，处理器基于噪声区域决定图像上的一坐标，其中坐标可用以决定一追踪区域。

本发明的有益效果在于，本发明的电子系统在环境光的影响下，仍可正常的追踪目标物。

附图说明

图1为本发明一实施例的电子系统的示意图；

图2为本发明一实施例的电子系统的方框图；

图3为本发明一实施例的影像感测装置的示意图；

图4是本发明一实施例所例示的影像感测区和屏幕间的映射；

图5为本发明一实施例的光源装置的电路示意图；

图6A至图6C为本发明一实施例的连续提取图像的示意图；

图7例示沿图6B的箭头线7的像素亮度值；

图8为本发明一实施例的包含一噪声区域的一图像；

图9为本发明另一实施例的包含一噪声区域的一图像；

图10为本发明一实施例的包含多个噪声区域的一图像；

图11为本发明一实施例的包含多个噪声区域的一图像；

图12例示本发明一实施例的追踪区域/操作区域和屏幕间的映射；

图13A例示本发明一实施例的光源未开启时所提取的图像；

图13B例示本发明一实施例的光源开启时所提取的图像；以及

图13C例示根据图13A与图13B的图像所获得的减后图像。

其中，附图标记说明如下：

1     电子系统

11    影像感测装置

12    屏幕

13    物件

14    光源装置

21    处理器

31    影像感测区

51    闪光电路

52    发光元件

61、62、63  图像

64    影像

65    噪声区域

65a、65b、65c  噪声区域

66    背景部分

71    信号边缘

81    追踪区域

82    位置

91    图像

92    噪声区域

93    追踪区域

94    追踪区域

95    追踪区域

100   噪声区域

101   边界像素

102   候选追踪区域

111   像素

112   像素

113   像素

114    像素

121    光标

131    操作区域/追踪区域

132    噪声区域

133    暗影像

133′  亮影像

133″  暗影像

200    追踪区域

201    操作区域

202    局部区域

311    感测单元

651    边界像素

651a、651b、651c  边界像素

921    边界像素

922    边界像素

1101至1106  矩形范围

具体实施方式

以下配合附图详述本案诸实施例。

图1为本发明一实施例的电子系统1的示意图。参照图1所示，电子系统1包含一影像感测装置11，影像感测装置11可产生图像，电子系统1可提取图像内容的特征，并加以分析。

在一些实施例中，影像感测装置11用于产生包含物件13所产生的影像的图像，电子系统1根据在图像上的物件13的影像的分析结果，执行对应程序。

在图1的实施例中，物件13绘制成手，但本发明不以此为限。

在一些实施例中，物件13反光以在图像上产生物件影像。

在一些实施例中，电子系统1可包含屏幕12，电子系统1根据在图像上的物件13的影像的分析结果，控制屏幕12上的光标121。在一些实施例中，物件13的影像映射屏幕12上的光标121。

在图1的实施例中，虽然电子系统1例示为一车用电子系统，但本发明不以此为限。电子系统1可运用在其他载具(vehicles)或非载具上。电子系统1亦可设置在任何便携式产品上。电子系统1也可设置于固定放置在任何场所的电子产品上。

在一些实施例中，电子系统1可包含一光源装置14，光源装置14可在影像感测装置11进行拍摄时照射物件13，使物件13在图像上形成亮影像。在一些实施例中，影像感测装置11与光源装置14可一同构成一个模块。

图2为本发明一实施例的电子系统1的方框图。图3为本发明一实施例的影像感测装置11的示意图。参照图1至图3所示，电子系统1可包含一处理器21，处理器21可耦接影像感测装置11。处理器21可用于分析影像感测装置11产生的图像。

在一些实施例中，处理器21可用于对多张图像上的物件影像进行关连比对，以计算物件13的位移。在一些实施例中，处理器21计算图像中物件影像的坐标，并将该坐标映射至屏幕12上。

在一些实施例中，如图3所示，影像感测装置11包含多个感测单元311，所述多个感测单元311相邻排列，而形成一影像感测区31。在一些实施例中，感测单元311可包含CMOS感光元件、CCD感光元件或其他类似者。

处理器21可计算影像感测区31和屏幕12间的映射数据(mapping data)，以建立影像感测区31和屏幕12间的映射关系(mapping relationship)，如图4所示。在一些实施例中，映射数据可包含影像感测区31和屏幕12的对应边长的比例值(W/w或H/h)。在一些实施例中，影像感测区31和屏幕12间的映射可利用一较复杂的转换方法，其中映射数据可包含该方法所使用的转换系数。

图5为本发明一实施例的光源装置14的电路示意图。参照图1与图5所示，光源装置14可发出间歇光(intermittent light)。光源装置14可包含一闪光电路(light flashing circuit)51，闪光电路51耦接一发光元件52。电源Vcc提供闪光电路51电能，闪光电路51则提供发光元件52间歇性电能。发光元件52可包含灯泡、发光二极管或其他适合光源。

光源装置14的闪烁频率可配合影像感测装置11的帧率(frame rate)，藉此在多张图像内，区别出物件13的影像与存在于各图像上的噪声区域。以例言，参照图6A至图6C所示，若光源装置14的闪烁频率为影像感测装置11的帧率的一半，在多个连续提取的图像61至63中，物件影像64可间隔地出现在图像61和图像63上。

参照图6A至图6C，在一些情形下，影像感测装置11受影响使得其所产生的图像61至图像63包含一噪声区域(noisy area)65。影响可能来自不均匀的环境光或热，其中环境光可来自太阳或灯。影响可能是直接或间接地导致图像61至图像63上出现噪声区域65。

电子系统1可分辨噪声区域65是否为一物件影像。在一些实施例中，噪声区域65是连续地出现在一系列的图像61至63上。光源装置14的闪烁频率可调整，以使物件影像64可间隔地出现在连续提取的图61至63中，然后根据出现频率(appearing frequency)判断何者是物件影像64？而何者为噪声区域65？

除前述方法外，其他判断方式亦可使用，以图6A至图6C的实施例为例，电子系统1可比较出物件影像64在图6A上出现而在图6B未出现，藉此确定物件影像64为物件所产生。相同地，电子系统1可比较出噪声区域65均出现在图6A至图6C，藉此确定噪声区域65非为物件所产生。

在一些实施例中，光源装置14关闭时，物件不会在影像感测装置11所产生的图像上产生影像，因此处理器21可根据多张在光源装置14关闭时影像感测装置11产生的图像，决定是否有噪声区域65。

在一些实施例中，当处理器21发现有多张在光源装置14关闭时影像感测装置11产生的图像中存在噪声区域65时，处理器21才进行追踪区域的选取步骤。

参照图6B及图7所示，在本实施例中，噪声区域65的亮度位准(brightnesslevel)高于背景部分66的亮度位准，但本发明不以此为限。噪声区域65的边界像素651可有许多不同决定方式。在一些实施例中，如图7所示，噪声区域65b的边界像素651b可为信号边缘71上的任一像素。

此外，噪声区域65的边界像素651亦可为非信号边缘71上的像素。在一些实施例中，噪声区域65a的边界像素651a可在信号边缘71内侧并靠近信号边缘71的像素。在一些实施例中，噪声区域65c的边界像素651c可在信号边缘71外侧并靠近边缘71的像素。

参照图3与图8所示，当处理器21发现图像62上存在噪声区域65时，处理器21会在图像62上噪声区域65以外的背景部分66选择一追踪区域81。处理器21利用追踪区域81内的物件影像，来追踪物件的位置或移动。如此，物件的追踪不会受到噪声区域的干扰。

处理器21可先确定出噪声区域65，然后决定一坐标或位置82，其中该位置82可用于决定一追踪区域81。在一些实施例中，若以图像62的左下角作为坐标原点O，当噪声区域65仅出现在如图8所示的图像62的左侧边，处理器21可先确定出界定噪声区域65的边界像素651。接着，处理器21找出边界像素651的坐标中最大x值。然后，处理器21可选择该最大x值或在x轴上靠近该最大x值的像素，作为决定追踪区域81的位置82。在一些实施例中，当噪声区域65出现在图像62的右侧边时，则选择最小x值或靠近该最小x值的像素。类似地，当噪声区域65出现在图像62的上侧边时，则选择最小y值或靠近该最小y值的像素；而当噪声区域65出现在图像62的下侧边时，则选择最大y值或靠近该最大y值的像素。

当噪声区域出现在图像的一角落时，可基于该噪声区域，在该角落附近决定用于界定出追踪区域的位置。在一些实施例中，参照图9所示，从图像91内的噪声区域92的边界像素921的坐标中找到最大x值，并根据最大x值决定在x轴向的一数值a，其中数值a可为该最大x值或靠近该最大x值的一数值。接着，从噪声区域92的边界像素921的坐标中找到最小y值，并根据最小y值决定一数值b，其中数值b可为该最小y值或靠近该最小y值的一数值。最后，处理器21决定出可用于界定一追踪区域93的像素位置P(a，b)。

此外，追踪区域93可利用另一种方法获得。首先，决定一第一最大区域(在图9实施例中是候选追踪区域95)，其中该第一最大区域包含连续最多多列的图像像素，且该连续最多多列图像像素未包含任何噪声区域的图像像素。接着，决定一第二最大区域(在图9实施例中是候选追踪区域94)，其中该第二最大区域包含连续最多多行图像像素，且该连续最多多行图像像素未包含任何噪声区域的图像像素，最后决定第一最大区域与第二最大区域的交集区域。在本实施例中，根据上述步骤，可决定出该交集区域即为追踪区域93。

追踪区域可为多个候选矩形区域中面积最大者。参照图9所示，在一些实施例中，处理器21选择以数值a所决定出一候选追踪区域94，且选择以数值b所决定出候选追踪区域95。然后，处理器21从候选追踪区域94和候选追踪区域95中选择面积最大的追踪区域。

多个候选矩形区域可利用另一种方法找出。参照图10所示，在一些实施例中，先决定出噪声区域92上的多个边界像素922及噪声区域100上的多个边界像素101，然后重复地从多个边界像素922中选择一像素及从多个边界像素101中选择一像素作为一候选矩形追踪区域102的对角点，并计算该候选矩形追踪区域的面积，直到所有可能的组合都计算完成。最后，处理器21选择出具有较大面积的候选矩形追踪区域，并记录对应边界像素922和101的坐标值。

追踪区域可为在图像中噪声区域以外的区域中所能获得的具有最大面积的矩形追踪区域。参照图10所示，在一些实施例中，处理器21从噪声区域92的所有边界像素中选择一像素及从噪声区域100的所有边界像素中选择一像素作为一候选矩形追踪区域的对角点，并计算该候选矩形追踪区域的面积，直到所有可能的组合都计算完成。最后，处理器21选择出具最大面积的候选矩形追踪区域，并记录对应边界像素922和101的坐标值。

当噪声区域落在图像的两角落时，可用下列方法获得追踪区域。参照图11所示，在噪声区域92附近的图像的边缘分别选择像素111和112，其中像素111和112可为噪声区域92的边缘像素或接近噪声区域92的边缘像素。在噪声区域100附近的图像的边缘分别选择像素113和114，其中像素113和114可为噪声区域100的边缘像素或接近噪声区域100的边缘像素。利用像素111和112及像素113和114可将图像分割成多个矩形范围(1101至1106)。矩形范围(1101至1106)可组合出多个候选矩形区域，而追踪区域通常会选取面积最大的矩形区域作为实施范例，但此部分亦可根据使用者的设计及需求而可略微调整。

参照图12所示，当影像感测装置11的一局部区域202受影响，会产生较大噪声，使得该局部区域202对应的图像上区域中，物件影像无法妥适地被决定或无法判别出，此时会造成光标在该局部区域202映射的屏幕局部区域内，无法正常操作。为解决前述问题，在一实施例中，处理器21在追踪区域200决定后，可根据追踪区域200决定影像感测装置11上对应的一操作区域201。处理器21亦可计算操作区域201(或追踪区域200)与屏幕12间的映射数据，以建立新的映射关系。如此，电子系统1可利用操作区域201追踪物件的位置或移动，并根据追踪结果进行全屏幕的操作(full screenoperation)。如此，当影像感测装置11的一局部区域202受影响时，不会有局部屏幕上的光标无法操作的情形发生。

在某些情形下，处理器21会决定不使用操作区域/追踪区域。在一些实施例中，处理器21会比较追踪区域的一特征值与一门槛值，当该特征值小于该门槛值时，会造成电子系统1对物件的移动过于灵敏，此时处理器21会暂停输出物件的坐标或移动距离。在一些实施例中，特征值包含追踪区域的一尺寸，其中该尺寸包含一边长、一对角线或类似者。在一些实施例中，特征值包含追踪区域的面积。

参照图1所示，在一些情况下，当操作区域/追踪区域过小时，会改变电子系统1的操作模式。在一些实施例中，电子系统1根据物件产生的亮影像来计算物件的坐标或移动距离。当处理器21会比较出追踪区域的一特征值小于一门槛值后，影像感测装置11会产生一第一图像(P1)，其中该第一图像是光源装置14关闭时拍摄物件所产生，因此第一图像包含物件的暗影像。再者，影像感测装置11会产生一第二图像(P2)，其中第二图像是光源装置14开启时拍摄物件所产生，因此第二图像包含物件的亮影像。处理器21接着会将第一图像减去第二图像(P1-P2)，以获得物件的暗影像。处理器21会根据前述步骤所获得之暗影像进行物件坐标或移动距离的分析。

举例而言，如图1、图5和图13A至图13C所示，当操作区域/追踪区域131过小，意即噪声区域132过大，此时在取得第一图像P1时若发光元件52未打光，使用者的手部可能会遮到噪声区域132的部分而产生前述的物件的暗影像133(图13A)；相对地，在产生第二图像P2时若发光元件52打光，则使用者的手部便会在第二图像P2上产生亮影像133′(图13B)，因此若将第一图像减去第二图像(P1-P2)，便可获得手部的暗影像133″(图13C)，上述是以手部作为举例说明，但不以此为限。需要说明的是，暗影像133″(图13C)是指其灰阶值相较于周边的灰阶值低。于其他实施例中，亦可将第二图像减去第一图像(P2-P1)，而可获得手部的亮影像(未绘示)，其中亮影像是指其灰阶值相较于周边的灰阶值高。

前述实施例虽均以矩形追踪区域为例，但本发明不以此为限，其他形状追踪区域亦适用。

本揭露的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施范例所揭示者，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为权利要求所涵盖。

Claims (21)

1.一种电子系统，包含：

一影像感测装置，包含一影像感测区，该影像感测区用于产生一图像，该图像包含一噪声区域；以及

一处理器，耦接该影像感测装置，该处理器于该图像上该噪声区域以外的部分选择一追踪区域，其中该追踪区域对应该影像感测区上的一操作区域。

2.根据权利要求1所述的电子系统，还包含一屏幕，其中该处理器计算该屏幕与该操作区域间的映射数据。

3.根据权利要求1所述的电子系统，其中该追踪区域的一侧边相邻或通过该噪声区域的一边界像素。

4.根据权利要求1所述的电子系统，其中该处理器决定该噪声区域的边界像素坐标，并根据所述边界像素坐标决定该追踪区域。

5.根据权利要求1所述的电子系统，其中该处理器根据该追踪区域的一特征值，决定是否输出一坐标。

6.根据权利要求5所述的电子系统，其中该特征值包含一尺寸或面积。

7.根据权利要求1所述的电子系统，还包含一光源装置，其中当该追踪区域的一特征值小于一门槛值时，该处理器将一第一图像减去一第二图像，其中该第一图像包含该光源装置关闭时一物件产生的一暗影像，该第二图像包含在该光源装置照射下该物件产生的一亮影像。

8.根据权利要求1所述的电子系统，还包含一光源装置，该光源装置发出间歇光，以让一物件间隔地在多个连续提取的图像上形成一亮影像。

9.根据权利要求8所述的电子系统，其中该噪声区域出现在每一图像上。

10.根据权利要求1所述的电子系统，其中该追踪区域是一第一区域与一第二区域的一交集区域，其中该第一区域包含连续多列图像像素，该连续多列图像像素未包含该噪声区域的图像像素，该第二区域包含连续多行图像像素，该连续多行图像像素未包含该噪声区域的该图像像素。

11.一种电子系统，包含：

一影像感测装置，产生一图像，该图像包含一噪声区域；以及

一处理器，耦接该影像感测装置，该处理器决定该噪声区域的边缘，并根据该边缘决定出该图像上该噪声区域以外的部分，该处理器在该噪声区域以外的该部分上，决定出多个候选追踪区域，并在所述多个候选追踪区域中决定出面积最大的追踪区域。

12.根据权利要求11所述的电子系统，还包含一屏幕，其中该处理器计算该屏幕与该面积最大的追踪区域间的映射数据。

13.根据权利要求11所述的电子系统，其中该面积最大的追踪区域的一侧边相邻或通过该噪声区域的一边界像素。

14.根据权利要求11所述的电子系统，其中该处理器根据该面积最大的追踪区域的一特征值，决定是否输出一坐标。

15.根据权利要求14所述的电子系统，其中该特征值包含一尺寸或面积。

16.根据权利要求11所述的电子系统，还包含一光源装置，其中当该面积最大的追踪区域的一特征值小于一门槛值时，该处理器将一第一图像减去一第二图像，其中该第一图像包含该光源装置关闭时一物件产生的一暗影像，该第二图像包含在该光源装置照射下该物件产生的一亮影像。

17.根据权利要求11所述的电子系统，还包含一光源装置，该光源装置发出间歇光，以让一物件间隔地在多个连续提取的图像上形成一亮影像。

18.根据权利要求17所述的电子系统，其中该噪声区域出现在每一图像上。

19.根据权利要求11所述的电子系统，还包含一屏幕，其中该面积最大的追踪区域是该噪声区域以外的该部分中所能找出面积最大的矩形追踪区域。

20.一种电子系统，包含：

一影像感测装置，产生一图像，该图像包含一噪声区域；以及

一处理器，耦接该影像感测装置，该处理器基于该噪声区域决定该图像上的一坐标，其中该坐标用以决定一追踪区域。

21.根据权利要求20所述的电子系统，还包含一屏幕，其中该处理器计算该屏幕与该追踪区域间的映射数据。

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