CN105991986A - 相机模块校正方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及相机模块校正方法及其系统。一种相机模块校正方法，包括以下步骤：对每一支相机模块之光学镜头将光线聚集在每一支相机模块之感光元件所产生之影像进行校正，以产生对应于每一支相机模块之补偿参数组；依据各补偿参数组修改编译后的镜头驱动韧体中的色温校正补偿值表；以及将各修改后之编译的镜头驱动韧体分别直接烧录于每一支相机模块。

Description

相机模块校正方法及其系统

技术领域

本发明关于一种相机模块校正(Calibration)方法，特别是关于一种相机模块快速校正方法及其系统。

背景技术

一般而言，产品在大量生产的情况下，各个产品之间必然会存在些微的差异。当然，在相机模块的生产过程中也不例外。另一方面，相机模块的各光学镜头存在着无法完全均匀地聚集光线之问题，所以未经校正过的相机模块所获得之影像会因为光衰减或折射而有阴影(Lens Shading)。

再者，因为大量生产相机模块需要耗费大量工时，所以传统的校正方式是找一批小数量可以做为依据的相机模块，对这批数量的每颗模块在不同校准色温(Color Temperature)做影像数值记录、用统计学的方式分析寻找其中最相似的相机模块，再以这批少数几颗相机模块做为影像校正的参考样品。接着，将得到的参考样品校正参数(例如为限定样品(Golden Sample)的参数)编译至烧录档(Image)中，以作为往后生产之相机模块所要使用的烧录档。

如此一来虽然可以减少每颗相机模块都要做校正、产生数值的时间，直接进入烧录流程(Burning Process)。但是，透过此种统计的方式会衍生出一些问题。在实际应用上每颗相机模块的镜头不可能完全相同，而且校正参数所校正出来的结果亦无法完美适合校正各个相机模块。因此，透过将同一个烧录文件烧录于同系列相同元件的相机模块之中，此等相机模块之间仍会有些微差异，造成其输出之影像不尽相同。

发明内容

本发明实施例提供一种相机模块校正方法。相机模块校正方法包括以下步骤：对每一支相机模块之光学镜头将光线聚集(Spotlight)在每一支相机模块之感光元件所产生之影像进行校正，以产生对应于每一相机模块之补偿参数组(Compensation Parameter Set)；依据各补偿参数组修改编译后的镜头驱动韧体中的色温校正补偿值表；以及将各修改后之编译的镜头驱动韧体分别直接烧录于每一支相机模块。

本发明实施例提供一种相机模块校正系统。相机模块校正系统包括多个相机模块以及烧录模块。烧录模块包括校正单元与编译单元。编译单元耦接于校正单元。每一支相机模块用以透过每一支相机模块之光学镜头将光线聚集于每一支相机模块之感光元件以产生影像。校正单元用以校正每一支相机模块之光学镜头将光线聚集于每一支相机模块之感光元件所产生之影像，以产生对应每一支相机模块之补偿参数组。编译单元用以编译镜头驱动韧体，并且根据各补偿参数组修改编译后的镜头驱动韧体中的色温校正补偿值表。然后，烧录模块将各修改后之编译的镜头驱动韧体直接烧录于每一支相机模块。

综合上所述，本发明实施例所提出之相机模块校正方法及系统能够提供各个不同的相机模块快速地进行校正烧录(Calibration and Burn)。更仔细地说，对于每一个不同相机模块，上述相机模块校正方法及系统可以获取对应的补偿参数组，并根据此补偿参数组直接修改于编译后的镜头驱动韧体的烧录档，大幅减少传统校正方式对各相机模块进行校正参数后，仍须重新编译镜头驱动韧体所浪费的时间。因此，透过本发明所提出之相机模块校正方法及系统减少传统校正方式所浪费之时间，并提升生产厂商在实际应用上对每支相机模块进行校正程序的可行性。

为使能更进一步了解本发明之特征及技术内容，请参阅以下有关本发明之详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅系用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1是本发明实施例之相机模块校正系统之示意图。

图2是本发明实施例之相机模块校正系统应用于标准对色光箱之示意图。

图3是本发明实施例之相机模块校正方法之流程图。

图4A与图4B是本发明实施例之相机模块产生阴影与色偏的影像之示意图。

图5A与图5B是本发明实施例之相机模块校正色偏后的影像之示意图。

图6A与图6B是本发明实施例之相机模块校正阴影与色偏后的影像之示意图。

[图的符号简单说明]：

S101～S108：方法步骤流程

具体实施方式

在下文将参看随附图式更充分地描述各种例示性实施例，在随附图式中展示一些例示性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述之例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向熟习此项技术者充分传达本发明概念的范畴。在诸图式中，可为了清楚而夸示层及区之大小及相对大小。类似数字始终指示类似元件。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、参数、信号或其它有形或无形之物，但此等有形或无形之物不应受此等术语限制。举例来说，此等术语乃用以区分一元件与另一元件，亦即，下文论述之第一元件可称为第二元件而不偏离本发明概念之教示。如本文中所使用，术语“或”视实际情况可能包括相关联之列出项目中之任一者或者多者之所有组合。

图1是本发明实施例之相机模块校正系统之示意图。校正系统1包括相机模块11以及烧录模块12。相机模块11包括感光元件111、光学镜头112、记忆单元113以及处理单元114。烧录模块12包括校正单元121以及编译单元122。另外，感光元件111与光学镜头112形成一待校正区块110。烧录模块12耦接于相机模块11。处理单元114耦接于光学镜头112，记忆单元113耦接于处理单元114。编译单元122耦接于校正单元121。

一般来说，相机模块11系由光学镜头112将光线聚集在感光元件111上以产生影像，并透过处理单元114进一步计算影像的补偿或校正。在本发明实施例中，将以笔记型计算机相机模块(Notebook Camera，NB-Cam)进行后续说明。附带一提的是，笔记型计算机在追求低成本的情况下，其所使用的相机模块之硬件支持的运算能力较差，而不像其它类单眼相机、数字相机或智能型手机之相机模块使用运算功能强大的影像处理芯片。

在本发明实施例中，感光元件111为互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)感测元件。更仔细地说，CMOS感测元件为相机模块11中可记录光线变化的半导体元件，通常以百万像素(megapixel)为单位。在实际应用上，相机模块11的百万像素数值，即指感光元件111的分辨率。CMOS感测元件的材质主要是利用硅(Si)和锗(Ge)两种元素所做成的半导体，使其在CMOS感测元件上共存着带N(带负电)和P(带正电)级的半导体。在其它实施例中，亦可以感光耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)作为实现。值得一提的是，感光元件111以CMOS感测元件实施更能够使相机模块11具有低成本、耗电需求少以及易于制造之优点。

光学镜头112通常由多个镜片组成。更仔细地说，光学镜头112透过不同的透镜以进行成像。透镜之特性包括色散系数、曲折力、曲率半径等等，制造商可依其所需组合不同之透镜实现光学镜头112。然而，光学镜头112的材质亦可依制造成本或效果决定，其材质特性并非本发明之发明主轴，于此不再赘述。

记忆单元113包括适当的电路、逻辑和/或编码。在本发明实施例中，记忆单元113系以闪存(Flash memory)实施，用以储存相机模块11所需之镜头驱动韧体或其它相机模块11之信息。然而，在本发明所属领域具通常知识者应了解，亦可以其它非挥发性内存(Non-volatile memory，NVRAM)或只读存储器(Read-only memory，ROM)等等实施，本发明并不以记忆单元113之型态做为限制。镜头驱动韧体系用以驱动相机模块11，其具有编译后之机械码(Native Code，例如.bin文件)，其中机械码中包括用以校正或补偿影像之色温校正补偿值之编码(Compiled Code)。色温校正补偿值表(包括多个校正参数)之编码可位于镜头驱动韧体之编码中的固定编码地址，固定编码地址例如编码地址0x0100至编码地址0x0300之编码区段。

处理单元114包括适当的电路、逻辑和/或编码。在本发明实施例中，处理单元114系以8051芯片实施，用以根据镜头驱动韧体驱动相机模块11，更仔细地说，驱动光学镜头112与感光元件111产生之影像或对影像的色偏(Color Shading)或阴影(Lens Shading)进行校正或补偿。也就是说，处理单元114可以根据镜头驱动韧体中的色温校正补偿值表对应补偿感光元件111与光学镜头112所产生之影像之阴影或色偏。在其它实施例中，处理单元114亦可为运算能力较佳之影像处理芯片、微型控制处理单元(MCU)或其它具运算功能之电路元件。虽然本发明系以笔记型计算机所使用之相机模块作为实施例说明，但在实际应用上亦可以应用于类单眼相机、智能型手机等等高阶相机模块。更仔细地说，本发明实施例并不以处理单元114之态样作为限制。

烧录模块12用以对相机模块11之校正，并且依据校正后获得之补偿参数组(例如为阴影度(Shading)、白平衡(White Balance)、光轴中心(OpticalCenter)等参数)对镜头驱动韧体的色温校正补偿值表进行修改，以进一步将修改后的镜头驱动韧体烧录于相机模块11中之记忆单元113。换句话说，烧录模块12可依据各相机模块11的补偿参数组更新原本的多个样品校正参数。

在烧录模块12中，校正单元121包括适当的电路、逻辑和/或编码，用以校正相机模块11之光学镜头112将光线聚集于感光元件111所产生之影像，以产生补偿参数组。更仔细地说，校正单元121撷取光学镜头112将校准色温下的光线聚集在感光元件111产生的影像之阴影图文件，以使校正单元121产生关于相机模块11的补偿参数组中的第一调整参数组，以校正相机模块11于各校准色温下光线之三原色(RGB)曲线对齐至光轴中心。另外，校正单元121还根据各校准色温下之光线的三原色曲线校正至光轴中心后的色偏变化量来产生第二调整参数组，以补偿相机模块11产生之影像之三原色曲线的变异性。

换句话来说，在本发明实施例中，校正单元121产生包括第一调整参数组以及第二调整参数组的补偿参数组，透过使用两组调整参数的方式，先对相机模块的三原色曲线进行增益的调整以让曲线达到平滑且重叠。接着，亦对不同校准色温下的三原色曲线进行补偿，以得到最佳的校正效果。

编译单元122包括适当的电路、逻辑和/或编码，用以编译相机模块11所使用之镜头驱动韧体，并且根据校正单元121所产生之补偿参数组对编译后的镜头驱动韧体中的色温校正补偿值表进行修改。更仔细地说，编译单元122在对第一颗相机模块11进行校正且尚未执行过任何的镜头驱动韧体编译时，则会执行第一次镜头驱动韧体编译。其后，在接续的其它相机模块11进行校正测试时，编译单元122即可直接对编译过的镜头驱动韧体(如前述.bin文件)直接进行修改。由于编译单元122已知色温校正补偿值表之编码位于镜头驱动韧体之编码中的固定编码地址，因此，编译单元122对应修改镜头驱动韧体中色温校正补偿值表之编码即可直接提供烧录模块12执行烧录之动作，省去重新编译镜头驱动韧体之时间。

接着，将进一步说明本发明实施例校正时之实施环境。图2是本发明实施例之相机模块校正系统应用于标准对色光箱之示意图。请同时参阅图1与图2，校正系统1还包括标准对色光箱21。在本发明实施例中之标准对色光箱21透过光源210提供至少一校准色温的光线。在本发明实施例中，制造商可撷取3至6种的校准色温下的阴影图文件以进行校正程序，其中撷取三种校准色温下的阴影图文件，包括2800K(A-light)、4150K(CWF)与6500K(D65)三种色温；或者，在6种校准色温的情况例如为2800K(A-light)、3500K(U35)、4150K(CWF)、5000K(D50)、6500K(D65)与7500K(D75)。在实际应用上，校准色温的数量亦可依制造商之需求进行设置选择，本发明仅以此做为一种实施方式，其并不以此做为限制。

在图2中，测试者将相机模块11之光学镜头111与感光元件112(亦即图1之待校正区块110)放置于标准对色光箱21之光源210正下方，以使光学镜头112将不同的校准色温下的光线聚集于感光元件111，而产生不同的对应影像。烧录模块12透过连接端口116撷取出光学镜头112将各校准色温下的光线聚集在感光元件111产生的影像之阴影图文件，并产生关于相机模块11的补偿参数组中的第一调整参数组，接续还根据使用第一调整参数组校正后之阴影图文件的色偏变化量产生补偿参数组中的第二调整参数组。校正单元121将补偿参数组传输至编译单元122直接对编译过的镜头驱动韧体进行修改，并将编译过的镜头驱动韧体烧录至记忆单元113(在实际实施上记忆单元113可以为芯片组之电路区块)。在本发明实施例中，烧录模块12根据补偿参数组直接修改编译后的镜头驱动韧体的烧录档，因此能够大幅减少传统校正方式对各相机模块进行校正参数后，仍须重新编译镜头驱动韧体所浪费的时间。

图3是本发明实施例之相机模块校正方法之流程图。接着将进一步说明本发明实施例之相机模块校正方法。校正方法包括以下步骤：步骤S101，透过标准对色光箱对相机模块的光学镜头与感光元件进行测试；步骤S102，撷取光学镜头将不同校准色温下的光线聚集在感光元件时产生的影像，根据不同校准色温的影像之阴影图文件产生关于相机模块的第一调整参数组；步骤S103，根据不同校准色温下的三原色曲线的色偏变化量产生第二调整参数组；步骤S104，产生包括第一调整参数组与第二调整参数组的补偿参数组；步骤S105，判断是否具有编译后的镜头驱动韧体；步骤S106，编译镜头驱动韧体；步骤S107，根据补偿参数组对编译后的镜头驱动韧体中的色温校正补偿值表直接修改；以及步骤S108，将修改后之编译的镜头驱动韧体直接烧录于相机模块。

请同时参阅图1、图2与图3，在步骤S101中，本发明实施例以标准对色光箱21提供至少一校准色温的环境，以对各个待校正之相机模块11进行校正测试。更仔细地说，在标准对色光箱21中，透过光源210产生不同的校准色温下之光线，以使相机模块11之感光元件111与光学镜头112产生各校准色温下之影像的测试。请同时参阅图4A与图4B，图4A与图4B是本发明实施例之相机模块产生阴影与色偏的影像之示意图。举例来说，图4A示出待校正之相机模块11在标准色温D65下之阴影图文件，其阴影图文件因光学镜头112制造时的差异造成不完全均匀地聚集光线，在成像上会因为光衰减或折射产生阴影，且阴影图文件之光轴中心S₁偏离影像正中央S₂的情况。进一步地说，如图4B示出三原色曲线之最大值V_MAX并非位于正中央S₂，亦即三原色曲线会产生不对称之情形。

在步骤S102中，校正单元121撷取待校正的相机模块11之光学镜头112将各校准色温下的光源210之光线聚集在感光元件111产生的影像之阴影图文件，并产生关于此待校正之相机模块11的第一调整参数组，以校正相机模块11于各校准色温下光线之三原色曲线的最大值对齐至光轴中心。请同时参阅图5A与图5B，图5A与图5B是本发明实施例之相机模块校正色偏后的影像之示意图。单单透过第一调整参数组对待校正之相机模块11进行校正后之情形如图5A所示，其标准色温D65下之阴影图文件之光轴中心S₁校正回影像的正中央S₂(重叠)。另一方面，如图5B所示，阴影图文件之三原色曲线之最大值V_MAX位于正中央S₂。

在步骤S103中，在校正单元121将各校准色温下光线之三原色曲线至光轴中心之后，进一步地，校正单元121还根据各校准色温下光线的三原色曲线校正至光轴中心后之色偏变化量产生第二调整参数组，以补偿相机模块11产生之影像之三原色曲线的变异性。请同时参阅图6A与图6B，图6A与图6B是本发明实施例之相机模块校正阴影与色偏后的影像之示意图。根据第二调整参数组将标准色温D65下之阴影图文件之三原色曲线的变异性进行调整(亦即白平衡)，使图6A之区域R₁与R₂相较于图5A之区域R₁与R₂阴影部分的相近。另一方面，由图6B可以看到标准色温D65下之阴影图文件之三原色曲线之离峰两端相较于图5B之阴影图文件之三原色曲线之离峰两端接近，亦即图6B区域R₁与R₂之色偏变化量较小。

在步骤S104中，校正单元121将第一调整参数组与第二调整参数组产生待校正之相机模块11的补偿参数组传送给编译单元122。换句话说，此补偿参数组系针对目前待校正之相机模块11提供未来实际使用时执行校正补偿程序的数值参数。

在步骤S105中，编译单元122对欲进行校正之相机模块11进行判断。更仔细地说，编译单元122判断是否具有编译后的镜头驱动韧体。若编译单元122判断为是，则进入步骤S107；若编译单元122判断为否，则进入步骤S106。在步骤S106中，例如使用者对第一颗待校正之相机模块11进行校正，且烧录模块12还未执行过任何的镜头驱动韧体编译时，烧录模块12会执行第一次的镜头驱动韧体编译，并接着将编译后的镜头驱动韧体烧录至相机模块11。因此，当在进行第二颗待校正相机模块11时，烧录模块12已具有编码后的镜头驱动韧体，在步骤S105中则判断为是，以进入步骤S107之动作。

在步骤S107中，编译单元122即可直接对编译过的镜头驱动韧体直接进行修改。更仔细地说，编译单元122可直接修改镜头驱动韧体机械码中关于测温校正补偿值表的固定位置区段。

进一步地，在步骤S108中，由于编译单元122已知色温校正补偿值表之编码位于镜头驱动韧体之编码中的固定编码地址因此，编译单元122对应修改镜头驱动韧体中色温校正补偿值表之编码即可直接提供烧录模块12执行烧录之动作。

综合以上所述，本发明实施例所提出之相机模块校正方法及系统能够提供各个不同的相机模块快速地进行校正烧录。更仔细地说，本发明依据不同的相机模块产生不同的补偿参数组，并将补偿参数组直接修改于编译后的镜头驱动韧体的烧录档，大幅减少传统校正方式对各相机模块进行校正参数后须重新编译所浪费的时间，亦能够达到各相机模块在相同环境撷取拍摄相同画面，可以得到相同的影像输出结果。

另一方面，本发明实施例更进一步透过标准对色光箱产生另一组用以补偿各校准色温下的色偏变化量的调整参数，以对在不同校准色温下的相机模块亦能达到最佳的校正效果。更仔细地说，使用于笔记型计算机用之相机模块其影像处理芯片的运算能力并不如其它高阶数字相机模块或智能型手机之相机模块中使用的影像处理芯片运算能力来的强大，因此透过本发明实施例利用两组不同补偿参数形成色温校正补偿值表之方式，提供笔记型计算机用之相机模块在较低运算能力的情况下亦能达到不错的校正效果。

以上所述，仅为本发明最佳之具体实施例，惟本本发明之特征并不局限于此，任何熟悉该项技艺者在本发明之领域内，可轻易思及之变化或修饰，皆可涵盖在以下本案之专利范围。

符号说明

1：校正系统

11：相机模块

12：烧录模块

21：标准对色光箱

110：待校正区块

111：光学镜头

112：感光元件

113：记忆单元

114：处理单元

116：连接端口

121：校正单元

122：编译单元

210：光源

S₁：光轴中心

S₂：正中央

R₁、R₂：区域

V_MAX：最大值

S101～S108：方法步骤流程

Claims (14)

1.一种相机模块校正方法，其特征在于，包括：

对每一该相机模块之一光学镜头将一光线聚集在一每一该相机模块之感光元件所产生之一影像进行校正，以产生对应于每一该相机模块之一补偿参数组；

依据各该补偿参数组对编译后的该镜头驱动韧体中的一色温校正补偿值表直接修改；以及

将各修改后之编译的该镜头驱动韧体分别直接烧录于每一该相机模块。

2.根据权利要求1所述之相机模块校正方法，其中在根据该补偿参数组对编译后的该镜头驱动韧体中的该色温校正补偿值表直接修改的步骤中，该色温校正补偿值表之编码位于该镜头驱动韧体之编码中的一固定编码地址。

3.根据权利要求1所述之相机模块校正方法，其中在对该光学镜头将该光线聚集在该感光元件所产生之该影像进行校正以产生之该补偿参数组的步骤中，透过一标准对色光箱产生至少一校准色温的该光线。

4.根据权利要求3所述之相机模块校正方法，其中在对该光学镜头将该光线聚集在该感光元件所产生之该影像进行校正以产生之该补偿参数组的步骤中，还包括：

撷取由该光学镜头将该至少一校准色温下的该光线聚集在该感光元件产生的该影像之一阴影图文件；

根据该至少一校准色温下该光线产生的该阴影图文件，产生关于该相机模块的该补偿参数组中的一第一调整参数组，以校正该相机模块于各该至少一校准色温下该光线的一三原色曲线的最大值对齐至一光轴中心。

5.根据权利要求4所述之相机模块校正方法，其中在根据该至少一校准色温的该阴影图文件产生关于该相机模块的该调整参数组中的该第一调整参数组的步骤之后，进一步根据各该校准色温下该光线的该三原色曲线的最大值校正至该光轴中心后之一色偏变化量产生一第二调整参数组，以补偿该影像之该三原色曲线的变异性。

6.根据权利要求4所述之相机模块校正方法，其中在撷取该光学镜头于该至少一校准色温下的该阴影图文件的步骤中，进一步撷取至少三种校准色温下的该阴影图文件，该至少三种校准色温分别为2800K(A-light)、4150K(CWF)与6500K(D65)。

7.根据权利要求1所述之相机模块校正方法，其中在对该光学镜头将该光线聚集在该感光元件所产生之该影像进行校正，以产生该补偿参数组的步骤之后，还包括：

判断是否具有编译后的该镜头驱动韧体；以及

当该判断为否，编译该镜头驱动韧体，并将编译后的该镜头驱动软件烧录至该相机模块。

8.根据权利要求1所述之相机模块校正方法，其中该相机模块为一笔记型计算机相机模块。

9.一种相机模块校正系统，其特征在于，包括：

多个相机模块，每一该相机模块用以透过一光学镜头将光线聚集于每一该相机模块之一感光元件以产生一影像；以及

一烧录模块，包括：

一校正单元，用以校正每一该相机模块之该光学镜头聚集于每一该相机模块之该感光元件产生之该影像，以产生对应每一该相机模块之一补偿参数组；及

一编译单元，耦接于该校正模块，用以编译一镜头驱动韧体，并且根据各该补偿参数组对编译后的该镜头驱动韧体中的一色温校正补偿值表直接修改；

其中，该烧录模块将各修改后之编译的该镜头驱动韧体直接烧录于每一该相机模块。

10.根据权利要求9所述之相机模块校正系统，其中该相机模块还包括：

一记忆单元，用以储存该镜头驱动韧体；

其中该色温校正补偿值表之编码位于该镜头驱动韧体之编码中的一固定编码地址。

11.根据权利要求9所述之相机模块校正系统，还包括：

一标准对色光箱，用以提供至少一校准色温的该光线；

其中，由该光学镜头将该至少一校准色温之该光线聚集于该感光元件上产生该影像，以使该校正单元产生该补偿参数组。

12.根据权利要求11所述之相机模块校正系统，其中将该相机模块设置于该标准对色光箱中时，该校正单元撷取该光学镜头将该至少一校准色温下的该光线聚集在该感光元件产生的该影像之一阴影图文件，使该校正单元产生关于该相机模块的该补偿参数组中的一第一调整参数组，以校正该相机模块于各该至少一校准色温下该光线之一三原色曲线的最大值对齐至一光轴中心。

13.根据权利要求12所述之相机模块校正系统，其中进一步使校正单元根据各该校准色温之该三原色曲线的最大值校正至该光轴中心后产生一第二调整参数组，以补偿相机模块产生之该影像之该三原色曲线的变异性。

14.根据权利要求12所述之相机模块校正系统，其中撷取至少三种校准色温下的该阴影图文件，该至少三种校准色温分别为2800K(A-light)、4150K(CWF)与6500K(D65)。