CN103841334B - 曝光调整装置、影像均化装置及影像均化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曝光调整装置，包含：影像传感器，依据曝光参数撷取影像；计算装置，用以计算该影像的曝光量并判断该曝光量是否位在预定曝光区；以及曝光更新装置，若该曝光量位在该预定曝光区，则不调整该曝光量，若该曝光量不位在该预定曝光区，则根据该预定曝光区、该曝光量以及该曝光参数至少其一产生至少一调整量，并以该调整量增加或减少该曝光参数以产生新的曝光参数。其中该调整量是该曝光参数的比例，该曝光更新装置依据该曝光量与该预定曝光区的差异来决定该比例。

Description

曝光调整装置、影像均化装置及影像均化方法

技术领域

本发明涉及一种曝光调整装置、影像均化装置及影像均化方法，特有关一种可以不固定调整量调整曝光参数的曝光调整装置、影像均化装置及影像均化方法。

背景技术

随着影像数字化技术的进步，使用数字影像的电子装置如数字相机、数字摄像机以及光学鼠标等逐渐被发展出来并普及。这一类产品中通常会具有一个影像传感器，其可以撷取影像以供电子装置使用。而且，影像传感器可根据影像的曝光量来设定影像传感器内部的曝光参数，以调整影像的曝光量使影像不会曝光过度或是曝光不足(过亮或过暗)。

图1绘示了现有技术现有技术中的影像传感器100的电路图。如图1所示，影像传感器100包含了像素数组101、信号读取电路103、放大器111以及模拟数字转换器113。像素数组101包含了多个像素单元PIX₁₁-PIX_nm，当影像感测芯片100读取一个影像时，会以信号读取电路103存取像素数组101中的像素信号，然后再以放大器111放大像素信号，之后以模拟数字转换器113将像素信号转换成数字的格式，以给后续的数字信号处理器115处理。信号读取电路103包含了多个信号读出单元SR₁、SR₂、SR₃，用以自像素单元PIX1₁-PIX_nm读取像素信号。

图2是图1中的像素数组101的详细电路示意图。当重置信号RES控制NMOS M₂导通时，光二极管PD的跨压将充电至V_rst。信号读取电路103中的信号读出单元SR₁、SR₂、SR₃均具有一个储能元件，当像素选取信号RSEL₁或RSEL₁控制NMOS M3导通时，光二极管PD上的跨压将经由NMOS M₁转换成电流，并储存在信号读出单元SR₁、SR₂、SR₃的储能元件中。因此，信号读出单元SR₁、SR₂、SR₃的储能元件所储存的电荷即是相对应像素单元所感测的受光量。光二极管PD的照光强度与照光时间可视为像素单元的曝光强度与曝光时间。像素单元的曝光量由曝光强度*曝光时间所形成，而所有像素单元曝光量的平均值，则可视为整个影像的曝光量。所以要使影像的曝光量落在一个预定曝光区间时，则可调整光二极管PD的照光强度或照光时间(即曝光参数)，来改变影像的曝光强度与曝光时间。

现有技术现有技术中调整曝光参数通常是增加或递减一个固定值，例如若曝光参数是100单位，若侦测到影像曝光量太大，则会使曝光参数减少10单位，并以新的曝光参数来撷取一个影像。然而，若曝光参数是1000单位，但每次仍只减少10单位，这样曝光参数增减值过小，须多次调整才能使影像的曝光量落入所须的范围，会需要较长的调整时间。反之若曝光参数是100单位，但每次曝光参数增减值是40单位或更大，这样曝光参数增减值过大，会一直无法使影像的曝光量落入所须的范围。

发明内容

本发明一个目的是公开一种曝光调整装置，其会根据不同状况来改变曝光参数的调整量，以将影像的曝光量调整至预定的曝光区间。

本发明一个目的是公开一种影像均化装置及影像均化方法，其会根据不同状况来改变曝光参数的调整量，以两影像的曝光量调整实质上一致。

本发明的实施例公开一种曝光调整装置，包含：影像传感器，依据曝光参数撷取影像；计算装置，用以计算该影像的曝光量并判断该曝光量是否位在预定曝光区；以及曝光更新装置，若该曝光量位在该预定曝光区，则不调整该曝光量，若该曝光量不位在该预定曝光区，则根据该预定曝光区、该曝光量以及该曝光参数至少其一产生至少一调整量，并以该调整量增加或减少该曝光参数以产生新的曝光参数。其中该调整量是该曝光参数的比例，该曝光更新装置依据该曝光量与该预定曝光区的差异来决定该比例。

本发明的另一个实施例公开了一种影像均化装置，包含：影像传感器，依据第一曝光参数撷取第一影像，且依据第二曝光参数撷取第二影像；计算装置，用以计算该第一影像的第一曝光量以及第二曝光量，并计算该第一曝光量和该第二曝光量的曝光量差异；以及曝光更新装置，若该曝光量差异小于或等于预定值，则不调整该第一曝光量和该第二曝光量，若该曝光量差异大于该预定值，则根据该第一曝光量、该第二曝光量以及该曝光参数至少其一决定至少一调整量，并以该调整量增加或减少该第二曝光参数以产生第三曝光参数，该影像传感器更依据该第三曝光参数进行后续的影像撷取动作。其中该调整量是该曝光参数的比例，该曝光更新装置依据该曝光量差异来决定该比例。

本发明的另一个实施例公开了一种影像均化方法，包含：(a)依据第一曝光参数撷取第一影像，且依据第二曝光参数撷取第二影像；(b)计算该第一影像的第一曝光量以及第二曝光量，并计算该第一曝光量和该第二曝光量的曝光量差异；(c)若该曝光量差异小于或等于预定值，则不调整该第一曝光量和该第二曝光量，若该曝光量差异大于该预定值，则根据该第一曝光量、该第二曝光量以及该曝光参数至少其一决定至少一调整量，并以该调整量增加或减少该第二曝光参数以产生第三曝光参数；以及(d)依据该第三曝光参数进行后续的影像撷取动作。其中该调整量是该曝光参数的比例，该步骤(c)更依据该曝光量差异来决定该比例。

根据前述的实施例，本发明不以固定的调整量来调整曝光参数，可以快速且精确的将曝光量调整成所须的值或落在所须的范围。而且，本发明更公开了以不同的参数来决定调整量的机制，可使这一类装置的设计更有弹性。

附图说明

图1绘示了现有技术现有技术中的CMOS影像传感器的电路图。

图2绘示了图1所示的像素数组100的电路图。

图3绘示了根据本发明实施例的曝光调整装置的方块图。

图4绘示了根据图3所示的曝光调整装置用以调整影像的曝光量的流程图。

图5绘示了根据图3所示的曝光调整装置用以均化影像的流程图。

图6绘示了图3所示的曝光调整装置使用在一个光学触控装置的示意图。

图7绘示了图3所示的曝光调整装置使用在一个光学鼠标的示意图。

其中，附图标记说明如下：

100、301、605、703 影像传感器

101 像素数组

103 信号读取电路

111 放大器

113 模拟数字转换器

115 数字信号处理器

300 曝光调整装置

303 计算装置

305 曝光更新装置

SR₁、SR₂、SR₃ 信号读出单元

PIX1₁-PIX_nm 像素单元

M₁、M₂、M₃ NMOS

600 光学触控装置

601 感测表面

603、701 光源

700 光学鼠标

具体实施方式

图3绘示了根据本发明实施例的曝光调整装置300的方块图。图4则绘示了曝光调整装置300用以调整影像的曝光量的流程图。请交互参着图3与图4来更为了解本发明调整曝光量的流程。如图3所示，其包含了影像传感器301、计算装置303以及曝光更新装置305。影像传感器301可采用图1和图2所示的结构，但并不限定，也可采用其它的结构。首先先设定一个曝光参数值给影像传感器301(步骤401)，影像传感器301会依据一个曝光参数撷取一个影像Img₁(步骤403)。计算装置303用以计算影像Img₁的曝光量(步骤405)。若影像传感器301使用如图1和图2的结构，可如图2所述，单独计算每个像素单元的曝光量，然后求得整个影像传感器的所有像素单元的曝光量，来做为影像Img₁的曝光量。但请留意曝光量的计算可以有许多种方式，熟知这项技艺者当可了解，故在这不再赘述。

接着，判断这曝光量是否位在一个预定曝光区(步骤407)，也就是说判断这曝光量的值是否介于一个预定范围。若是，则回到步骤403以原来的曝光参数继续撷取影像。若否，则根据预定曝光区、曝光量以及曝光参数其中至少其一来决定一个调整量(步骤409)，然后到步骤411以调整量更新曝光参数(也可视为产生新的曝光参数)，之后回到步骤403以更新过的曝光参数来撷取影像。

在一个实施例中，曝光量位在较预定曝光区小的曝光区时，曝光更新装置305以调整量增加曝光参数以产生新的曝光参数，若曝光量位在较预定曝光区大的曝光区时，曝光更新装置305则以调整量减少曝光参数以产生新的曝光参数。调整量可由多种方式来决定，在一个实施例中，曝光更新装置305根据影像的曝光量与预定曝光区的差异来决定调整量。举例来说，若预定曝光区的区间是100-120，但曝光量是220，曝光参数是512单位，则曝光更新装置305可计算出当曝光参数是256单位时，影像曝光量是110，可落在预定曝光区内，因此会决定调整量是256单位，以将曝光参数更新成256单位。请留意此处的曝光参数的计量以”单位”来表示，这单位可能是指如图2的光二极管的照光强度或照光时间，也有可能指照光强度或照光时间的综合，或者其它可改变影像曝光量的参数或其组合，会因为影像传感器的结构而有所不同。

或者，调整量可为曝光参数的一个比例，例如若将调整量定是25％，则在曝光参数是100单位时，则调整量是25单位，而若曝光参数是1000单位时，则调整量是250单位。这比例可以是固定的，也就是说曝光更新装置305每次都以相同的比例来产生调整量，也可以是变动的，也就是说每次调整时，曝光更新装置305根据预定曝光区、曝光量以及曝光参数至少其一决定比例。在一个实施例中，曝光更新装置305依据曝光参数的大小来决定比例，例如曝光参数越大，比例越大，或曝光参数越大，比例越小。在另一个实施例中，曝光更新装置305依据预定曝光区来决定比例，例如预定曝光区越大，比例越大，或预定曝光区越大，比例越小。在另一个实施例中，曝光更新装置305依据曝光量与预定曝光区的差异来决定比例。举例来说，当曝光量与预定曝光区的差异较大时，则以较大的比例来粗调，使曝光量快速的接近预定曝光区。而当曝光量与预定曝光区的差异较小时，则以较小的比例来粗调，使曝光量能精确的落入预定曝光区。

影像传感器301即使以相同的曝光参数来撷取影像，仍有可能因为环境光或是影像本质的不同而使影像有不同的曝光量，因此可能需要影像均化(normalizing)的动作。曝光调整装置300也可用以均化影像，亦使两影像的曝光量相同。在这状况下，曝光调整装置300可视为一个影像均化装置。图5绘示了根据图3所示的曝光调整装置用以均化影像的流程图。请交互参着图3与图5来更为了解本发明的内容。

首先先设定一个第一曝光参数以及一个第二曝光参数给影像传感器301(步骤501)，第一曝光参数以及第二曝光参数可以相同也可以不同。影像传感器301会依据第一曝光参数撷取第一影像Img₁(步骤503)，并依据第二曝光参数撷取第二影像Img₂(步骤505)。计算装置305计算第一影像Img₁的第一曝光量和第二影像Img₂的第二曝光量，并计算出第一曝光量和第二曝光量的曝光量差异(步骤507)。计算曝光量的方式已详述在前述实施例中，故在这不再赘述。

接着，判断这曝光量差异是否小于或等于一个预定值(步骤509)。若是，则回到步骤503以原来的第一曝光参数和第二曝光参数继续撷取影像。若否，则根据第一曝光量、第二曝光量以及曝光参数至少其一决定至少一调整量(步骤511)，然后到步骤513以调整量更新第一曝光参数或第二曝光参数其中之一(这例是更新第二曝光参数)来产生一个第三曝光参数，之后回到步骤503以第一曝光参数和更新过的第一曝光参数来撷取影像。

在一个实施例中，第二曝光量小于第一曝光量时，曝光更新装置305以调整量增加第二曝光参数以产生第三曝光参数，若第二曝光量大于第一曝光量时，曝光更新装置305以调整量减少第二曝光参数以产生第三曝光参数。调整量可由多种方式来决定，在一个实施例中，曝光更新装置305根据曝光量差异来直接决定调整量。举例来说，若第一曝光量是110，但第二曝光量是220，第二曝光参数是512单位，则曝光更新装置305可计算出当第二曝光参数是256单位时，第二影像曝光量是110，与第一曝光量一致，因此会决定调整量是256单位，以将第二曝光参数更新成256单位。

或者，调整量可是第二曝光参数的一个比例。这比例可以是固定的，也就是说曝光更新装置305每次都以相同的比例来产生调整量，也可以是变动的，也就是说每次调整时，曝光更新装置305根据第一曝光量、第二曝光量以及曝光参数至少其一决定比例。在一个实施例中，曝光更新装置305依据第一曝光参数以及第二曝光参数至少其一的值来决定比例。例如，第一曝光参数或第二曝光参数的值越大，则比例越大，或第一曝光参数或第二曝光参数的值越大，则比例越小。在另一个实施例中，该曝光更新装置305依据曝光量差异来决定比例。举例来说，当曝光量差异较大时，则以较大的比例来粗调，使第二曝光量快速的接近第一曝光量。而当曝光量差异较小时，则以较小的比例来粗调，以精确的将第二曝光量调整成第一曝光量。

根据图5的实施例，可得到一个影像均化方法，这影像均化方法可通过写入在一个计算机可读取媒体中的程序来施行。这影像均化方法包含下列步骤：依据一个第一曝光参数撷取一个第一影像，且依据一个第二曝光参数撷取一个第二影像；计算该第一影像的一个第一曝光量以及一个第二曝光量，并计算该第一曝光量和该第二曝光量的一个曝光量差异；若该曝光量差异小于或等于一个预定值，则不调整该第一曝光量和该第二曝光量，若该曝光量差异大于该预定值，则根据该第一曝光量、该第二曝光量以及该曝光参数至少其一决定至少一调整量，并以该调整量增加或减少该第二曝光参数以产生一个第三曝光参数；以及依据该第三曝光参数进行后续的影像撷取动作。

前述的曝光调整装置(或影像均化装置)可运用在各种不同的装置中，举例来说，可运用在前述的数字照相机或数字录像机中，来改善影像的曝光状况。或者，也可运用在使用者输入接口，如光学触控装置或光学鼠标中。

图6绘示了图3所示的曝光调整装置使用在一个光学触控装置600的示意图。如图6所示，光学触控装置600包含了感测表面601、光源603以及影像传感器605。光源603用以照射感测表面601上的物体(如手指F)来产生物体影像，影像传感器605会根据连续的物体影像计算物体在感测表面601上的移动动作。影像传感器605若采用前述的曝光调整机制，可以快速的将物体影像的曝光量调整至适当的曝光区间，以更为精确的侦测物体的移动。

图7绘示了图3所示的曝光调整装置使用在一个光学鼠标700的示意图。如图7所示，光学鼠标700包含一个光源701以及一个影像传感器703。光源701用以照射表面705以产生至少一表面影像，影像传感器703根据连续的表面影像来计算光学鼠标700相较于表面705的移动动作。同样的，若影像传感器703采用前述的曝光调整机制，可以快速的将表面影像的曝光量调整至适当的曝光区间，以更为精确的侦测光学鼠标的移动。

根据前述的实施例，本发明不以固定的调整量来调整曝光参数，可以快速且精确的将曝光量调整成所须的值或落在所须的范围。而且，本发明更公开了以不同的参数来决定调整量的机制，可使这一类装置的设计更有弹性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种曝光调整装置，包含：

影像传感器，依据曝光参数撷取影像；

计算装置，用以计算该影像的曝光量并判断该曝光量是否位在预定曝光区；以及

曝光更新装置，若该曝光量位在该预定曝光区，则不调整该曝光量，若该曝光量不位在该预定曝光区，则根据该预定曝光区、该曝光量以及该曝光参数至少其一产生至少一调整量，并以该调整量增加或减少该曝光参数以产生新的曝光参数；

其中该调整量是该曝光参数的比例，该曝光更新装置依据该曝光量与该预定曝光区的差异来决定该比例；

其中，每次调整时，以变动的比例产生调整量；当曝光量与预定曝光区的差异较大时，则所述比例为较大的比例；当曝光量与预定曝光区的差异较小时，则所述比例为较小的比例。

2.一种影像均化装置，包含：

影像传感器，依据第一曝光参数撷取第一影像，且依据第二曝光参数撷取第二影像；

计算装置，用以计算该第一影像的第一曝光量以及第二曝光量，并计算该第一曝光量和该第二曝光量的曝光量差异；以及

曝光更新装置，若该曝光量差异小于或等于预定值，则不调整该第一曝光量和该第二曝光量，若该曝光量差异大于该预定值，则根据该第一曝光量、该第二曝光量以及该曝光参数至少其一决定至少一调整量，并以该调整量增加或减少该第二曝光参数以产生第三曝光参数，该影像传感器更依据该第三曝光参数进行后续的影像撷取动作；

其中该调整量是该曝光参数的比例，该曝光更新装置依据该曝光量差异来决定该比例；

其中，每次调整时，以变动的比例产生调整量；当曝光量与预定曝光区的差异较大时，则所述比例为较大的比例；当曝光量与预定曝光区的差异较小时，则所述比例为较小的比例。

3.一种影像均化方法，包含：

(a)依据第一曝光参数撷取第一影像，且依据第二曝光参数撷取第二影像；

(b)计算该第一影像的第一曝光量以及第二曝光量，并计算该第一曝光量和该第二曝光量的曝光量差异；

(c)若该曝光量差异小于或等于预定值，则不调整该第一曝光量和该第二曝光量，若该曝光量差异大于该预定值，则根据该第一曝光量、该第二曝光量以及该曝光参数至少其一决定至少一调整量，并以该调整量增加或减少该第二曝光参数以产生第三曝光参数；以及

(d)依据该第三曝光参数进行后续的影像撷取动作；

其中该调整量是该曝光参数的比例，该步骤(c)更依据该曝光量差异来决定该比例；

其中，每次调整时，以变动的比例产生调整量；当曝光量与预定曝光区的差异较大时，则所述比例为较大的比例；当曝光量与预定曝光区的差异较小时，则所述比例为较小的比例。