CN108270975B - 图像感测的曝光时间决定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种图像感测的曝光时间决定方法，包含：提供一第一阶段曝光条件，其中该第一阶段曝光条件，包括一第一曝光时间；根据该第一阶段曝光条件，感测一图像，以产生一第一直方亮度极大值、一第一直方亮度极小值、与一第一直方宽度；增加或减少该第一曝光时间为一第二曝光时间，以作为一第二阶段曝光条件，而感测该图像，进而产生一第二直方亮度极大值、一第二直方亮度极小值、与一第二直方宽度；比较该第一直方宽度与该第二直方宽度，并根据比较结果，而决定一第三曝光时间；以及根据该第三阶段曝光条件，感测该图像。

Description

图像感测的曝光时间决定方法
技术领域
本发明涉及一种图像感测的曝光时间决定方法，特别是指一种根据图像亮度信号的直方图以决定曝光时间的图像感测的曝光时间决定方法。
背景技术
一般而言，在光学式指纹辨识系统中，常会发生所提取的指纹图像亮度太高或太低的问题，造成指纹图像不清楚，进而影响了指纹辨识的正确性。而提取的指纹图像亮度太高或太低的问题，通常是图像感测的曝光时间太长或太短所造成。因此，决定图像感测的曝光时间会影响指纹辨识的正确性。
有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种根据图像亮度信号的直方图以决定曝光时间的图像感测的曝光时间决定方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种图像感测的曝光时间决定方法，其根据图像亮度信号的直方图以决定曝光时间，从而提高图像辨识的正确性。
为了实现上述发明目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种图像感测的曝光时间决定方法，包含：S1：提供一第一阶段曝光条件，其中该第一阶段曝光条件，包括一第一曝光时间；S2：根据该第一阶段曝光条件，感测一图像，并根据所感测图像的亮度分布与对应于各亮度的像素数目，产生一直方统计图(histogram)，且在该直方统计图中决定一第一直方亮度极大值、一第一直方亮度极小值、与一第一直方宽度，其中该第一直方宽度为该第一直方亮度极大值与该第一直方亮度极小值之间，像素数目超过一数目阈值的亮度的总数；S3：增加或减少该第一曝光时间为一第二曝光时间，以作为一第二阶段曝光条件，而感测该图像，进而产生一第二直方亮度极大值、一第二直方亮度极小值、与一第二直方宽度；S4：比较该第一直方宽度与该第二直方宽度，并根据比较结果，而决定一第三曝光时间；以及S5：根据该第三阶段曝光条件，感测该图像。
在其中一种较佳的实施例中，当减少该第一曝光时间为该第二曝光时间，以作为该第二阶段曝光条件，而感测该图像，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度不小于该第一直方宽度时，产生一第三曝光时间，以作为一第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间正相关于：将一目标直方值减去该第二直方亮度极小值后，将结果除以该目标直方值，再乘以该第二曝光时间。
在其中一种较佳的实施例中，当减少该第一曝光时间为该第二曝光时间，以作为该第二阶段曝光条件，而感测该图像，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度小于该第一直方宽度，且该第二直方亮度极大值不大于一目标直方值时，产生一第三曝光时间，以作为一第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间正相关于：将该目标直方值除以该第二直方亮度极大值，再乘以该第二曝光时间。
在其中一种较佳的实施例中，当减少该第一曝光时间为该第二曝光时间，以作为该第二阶段曝光条件，而感测该图像，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度小于该第一直方宽度，且该第二直方亮度极大值大于一目标直方值时，产生一第三曝光时间，以作为一第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间正相关于：将该目标直方值除以该第二直方亮度极小值与该第二直方宽度的和，再乘以该第二曝光时间。
在其中一种较佳的实施例中，当增加该第一曝光时间为该第二曝光时间，以作为该第二阶段曝光条件，而感测该图像，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度小于该第一直方宽度时，产生一第三曝光时间，以作为一第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间正相关于：将一目标直方值减去该第二直方亮度极小值后，将结果除以该目标直方值，再乘以该第二曝光时间。
在其中一种较佳的实施例中，当增加该第一曝光时间为该第二曝光时间，以作为该第二阶段曝光条件，而感测该图像，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度不小于该第一直方宽度，且该第二直方亮度极大值不大于一目标直方值时，产生一第三曝光时间，以作为一第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间正相关于：将该目标直方值除以该第二直方亮度极大值，再乘以该第二曝光时间。
在前述的实施例中，当增加该第一曝光时间为该第二曝光时间，以作为该第二阶段曝光条件，而感测该图像，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度不小于该第一直方宽度，且该第二直方亮度极大值大于一目标直方值时，产生一第三曝光时间，以作为一第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间正相关于：将该目标直方值除以该第二直方亮度极小值与该第二直方宽度的和，再乘以该第二曝光时间。
在其中一种较佳的实施例中，该提供一第一阶段曝光条件的步骤，包括：S101:以预设的一前置曝光条件(preceding exposure condition)，感测该图像，以产生一前置直方亮度极大值、一前置直方亮度极小值、与一前置直方宽度；S102:当该前置直方亮度极大值小于一第一预设亮度，且一光源电流尚未增加达到一光源电流上限，增加该前置曝光条件的该光源电流，作为更新的该前置曝光条件，而感测该图像，以产生更新的该前置直方亮度极大值、该前置直方亮度极小值、与该前置直方宽度；S103:重复前述步骤S102，直到该前置直方亮度极大值不小于该第一预设亮度，或该光源电流增加达到该光源电流上限；S104:当增加该光源电流达到该光源电流上限，且该前置直方亮度极大值小于该第一预设亮度，且该曝光时间级距尚未提高达到一曝光时间级距上限，提高该前置曝光条件的一曝光时间级距，作为更新的该前置曝光条件，而感测该图像，以产生更新的该前置直方亮度极大值、该前置直方亮度极小值、与该前置直方宽度；S105:重复前述步骤S104，直到该前置直方亮度极大值不小于该第一预设亮度，或该曝光时间级距提高达到该曝光时间级距上限；S106:当该前置直方亮度极小值大于一第二预设亮度，且该曝光时间级距尚未降低达到一曝光时间级距下限，降低该前置曝光条件的该曝光时间级距，作为更新的该前置曝光条件，而感测该图像，以产生更新的该前置直方亮度极大值、该前置直方亮度极小值、与该前置直方宽度；S107:重复前述步骤S106，直到该前置直方亮度极小值不大于该第二预设亮度，或该曝光时间级距降低达到该曝光时间级距下限；S108:当降低该曝光时间级距达到该曝光时间级距下限，且该前置直方亮度极小值大于该第二预设亮度，且该光源电流尚未减少达到一光源电流下限，减少该前置曝光条件的该光源电流，作为更新的该前置曝光条件，而感测该图像，以产生更新的该前置直方亮度极大值、该前置直方亮度极小值、与该前置直方宽度；S109:重复前述步骤S108，直到该前置直方亮度极小值不大于该第二预设亮度，或该光源电流减少达到该光源电流下限；以及当前述步骤S103、S105、与S109完成，以更新的该前置曝光条件，作为该第一阶段曝光条件。
在其中一种较佳的实施例中，图像感测的曝光时间决定方法较佳地还包含：以该第三阶段曝光条件，于一第一时间点，以一感测元件的至少一移动检查像素感测该图像，以取得该至少一移动检查像素的至少一第一亮度；以该第三阶段曝光条件，于该第一时间点后的一第二时间点，以该至少一移动检查像素感测该图像，以取得该至少一移动检查像素的至少一第二亮度；以及根据该至少一第一亮度与该至少一第二亮度，决定一移动稳定度。
在前述的实施例中，图像感测的曝光时间决定方法较佳地还包含：根据多个该第一亮度与多个该第二亮度的一绝对差的和(sum of absolute difference)，决定该移动稳定度。
在其中一种较佳的实施例中，该第一预设亮度与该第二预设亮度相同，都为一预设中间亮度。
在其中一种较佳的实施例中，图像感测的曝光时间决定方法还包含：根据该第一直方亮度极大值与一目标直方值，决定于该步骤S3中，增加或减少该第一曝光时间。
以下通过具体实施例详加说明，应当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的功效。
附图说明
图1显示根据本发明的图像感测的曝光时间决定方法的流程图；
图2A-2C显示根据本发明的第一个实施例；
图3显示根据本发明的第二个实施例；
图4显示根据本发明的第三个实施例；
图5显示根据本发明的第四个实施例；
图6显示根据本发明的第五个实施例；
图7显示根据本发明的第六个实施例。
图中符号说明
Hist.Target 目标直方值
Prc.Hist.Max. 前置直方亮度极大值
Prc.Hist.Min. 前置直方亮度极小值
S1～S5，S101～S108 步骤
Tint1 第一曝光时间
Tint2 第二曝光时间
Tint3 第三曝光时间
1st Hist.Brt.Max.第一直方亮度极大值
1st Hist.Width第一直方宽度
1st Pred.Brt.第一预设亮度
2nd Hist.Brt.Max.第二直方亮度极大值
2nd Hist.Brt.Min.第二直方亮度极小值
2nd Hist.Width第二直方宽度
2nd Pred.Brt.第二预设亮度
具体实施方式
本发明中的附图均属示意，主要意在表示各电路间的耦接关系，以及各信号波形之间的关系，至于电路、信号波形与频率则并未依照比例绘制。
图1显示根据本发明的图像感测的曝光时间决定方法的流程图。如图所示，根据本发明的图像感测的曝光时间决定方法，包含：提供一第一阶段曝光条件，其中该第一阶段曝光条件，包括一第一曝光时间(S1)；根据该第一阶段曝光条件，感测一图像，并根据所感测图像的亮度分布与对应于各亮度的像素数目，产生一直方统计图(histogram)，且在该直方统计图中决定一第一直方亮度极大值、一第一直方亮度极小值、与一第一直方宽度，其中该第一直方宽度为该第一直方亮度极大值与该第一直方亮度极小值之间，像素数目超过一数目阈值的亮度的总数(S2)；增加或减少该第一曝光时间为一第二曝光时间，以作为一第二阶段曝光条件，而感测该图像，进而产生一第二直方亮度极大值、一第二直方亮度极小值、与一第二直方宽度(S3)；比较该第一直方宽度与该第二直方宽度，并根据比较结果，而决定一第三曝光时间，以作为一第三阶段曝光条件(S4)；以及根据该第三阶段曝光条件，感测该图像(S5)。
根据本发明的图像感测的曝光时间决定方法，首先提供第一阶段曝光条件，其中第一阶段曝光条件包括第一曝光时间。第一曝光时间的决定方式，例如可由一前置流程决定，前置流程将于后详述。接下来，根据第一阶段曝光条件，感测图像，并据以产生一图像亮度的一第一直方图。从第一直方图中，取得第一直方亮度极大值、第一直方亮度极小值、与第一直方宽度。接下来，增加或减少第一曝光时间为第二曝光时间，以作为第二阶段曝光条件，而感测该图像，并据以产生图像亮度的第二直方图。从第二直方图中，取得第二直方亮度极大值、第二直方亮度极小值、与第二直方宽度。接下来，比较第一直方宽度与第二直方宽度，并根据比较结果，而决定第三曝光时间，以作为第三阶段曝光条件，感测该图像。
图2A-2C显示根据本发明的第一个实施例。本实施例以实际应用的方式，举例说明本发明的实施方式。如图2A所示，提供感测元件，以感测手指图像。在本实施例中，光源邻置于感测元件的外侧。光源例如但不限于为LED元件，发射光线至手指内部，光线在手指中散射、折射、反射后产生的图像为指纹图像，即以“光手指”(light finger)的方式产生指纹图像。感测元件用以感测该指纹图像，而加以应用，例如验证身份等。需说明的是，在实际的实施方式中，手指例如可直接或隔着透光物质紧贴感测元件，在本图中，为方便理解，并未将手指绘制于紧贴感测元件。当然，手指也可以不紧贴感测元件。感测元件感测该指纹图像后，产生图像亮度的第一直方图，如图2B所示意。
需说明的是，图2B所示的直方统计图(histogram)，是用来说明如何从直方图中，取得直方亮度极大值、直方亮度极小值、与直方宽度的方法，而不限于为第一直方图、第二直方图、或第三直方图。在直方图中，横轴代表亮度，纵轴代表像素数目。而从直方图中，取得直方亮度极大值、直方亮度极小值、与直方宽度的方法，例如先提供一预设的数目阈值，像素数目超过数目阈值的最高亮度，即为直方亮度极大值；像素数目超过数目阈值的最低亮度，即为直方亮度极小值；而像素数目超过数目阈值，且介于直方亮度极小值与直方亮度极大值的每一亮度，即被计算为直方宽度的累计单元。例如，像素数目超过数目阈值，且介于直方亮度极小值与直方亮度极大值的亮度，无论像素数目超过数目阈值多少数目，都被计以一累计单元；而直方宽度即累计此累计单元的结果；也就是说，所谓的直方宽度，是指直方亮度极大值与直方亮度极小值之间，像素数目超过数目阈值的亮度的总数。而亮度的定义，为像素从最暗到最亮的数字计量方式，举例而言，8位可以将像素的亮度分为0到255的256级亮度。此外，在直方图中，例如可预设一亮度阈值，低于此亮度阈值的亮度，不予列入计算，即不被用以取得直方亮度极大值、直方亮度极小值、与直方宽度。图2C举例显示亮度与曝光时间的关系，在实际的应用上，亮度与曝光时间可以视为线性关系，以方便利用例如但不限于外插法、内插法等线性方式计算。
根据本发明，例如利用图2A所示的装置与方法，根据第一曝光时间与第二曝光时间，取得第一直方图与第二直方图，进而得到第一直方宽度与第二直方宽度，再由第一直方宽度与第二直方宽度，得到第三曝光时间。接着根据第三曝光时间，感测指纹图像，以得到较佳的指纹图像。
图3显示根据本发明的第二个实施例。本实施例举例说明在步骤S3中，如何决定增加或减少第一曝光时间。如图所示，当该第一直方亮度极大值1st Histogram BrightnessMaximum(1st Hist.Brt.Max.)小于一目标直方值Histogram Target(Hist.Target)，决定于该步骤S3中，增加该第一曝光时间，而产生该第二曝光时间。也就是说，当该第一直方亮度极大值1st Hist.Brt.Max.小于该目标直方值Hist.Target，则判断为第一次图像感测的结果所产生的图像亮度信息中，亮度数目超过数目阈值的最高亮度太低，需要以增加曝光时间来提高最高亮度。
另一方面，当该第一直方亮度极大值1st Hist.Brt.Max.不小于该目标直方值Hist.Target，则决定于该步骤S3中，减少该第一曝光时间，而产生该第二曝光时间Tint2。也就是说，当该第一直方亮度极大值1st Hist.Brt.Max.不小于该目标直方值Hist.Target，则判断为第一次图像感测的结果所产生的图像亮度信息中，亮度数目超过数目阈值的最高亮度太高，需要以减少曝光时间来降低最高亮度。至于在第二次图像感测中，第二阶段曝光条件的第二曝光时间Tint2由第一次图像感测中的第一阶段曝光条件的第一曝光时间Tint1增加或减少多少时间而得到，有各种不同的决定方式，其中之一例如但不限于为增加或减少一默认单位时间。
图4显示根据本发明的第三个实施例。如图所示，当在步骤S3中，当决定减少该第一曝光时间Tint1为该第二曝光时间Tint2，以作为该第二阶段曝光条件，而执行第二次图像感测，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度2nd Histogram Width(2nd Hist.Width)不小于该第一直方宽度1stHist.Width时，产生一第三曝光时间Tint3，以作为一第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间Tint 3正相关于(例如但不限于等于)：将一目标直方值Hist.Target减去该第二直方亮度极小值2nd Hist.Brt.Min.后，将结果除以该目标直方值Hist.Target，再乘以该第二曝光时间Tint2。也就是说，例如在第一次感测图像的结果中，该第一直方亮度极大值1st Hist.Brt.Max.不小于该目标直方值Hist.Target，则判断为图像感测的结果所产生的图像亮度信息中，数量超过数量阈值的最高亮度太高，需要以减少曝光时间来降低亮度；因此，先减少第一曝光时间Tint1，得到第二曝光时间Tint2，并以其作为第二阶段曝光条件，而据以执行第二次图像感测，以产生感测图像结果。在第二次图像感测中，该第二直方宽度2nd Hist.Width不小于该第一直方宽度1st Hist.Width时，则再进一步以在步骤S3中，将目标直方值Hist.Target减去该第二直方亮度极小值2nd Hist.Brt.Min.后，将结果除以该目标直方值Hist.Target，再乘以该第二曝光时间Tint2，而得到第三曝光时间Tint3。
继续参阅图4，如图所示，当在步骤S3中，当决定减少该第一曝光时间Tint1为该第二曝光时间Tint2，以作为该第二阶段曝光条件，而执行第二次图像感测，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度2ndHistogram Width(2nd Hist.Width)小于该第一直方宽度1st Hist.Width，且该第二直方亮度极大值2nd Hist.Max.不大于该目标直方值Hist.Target时，产生一第三曝光时间Tint3，以作为第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间Tint 3正相关于(例如但不限于等于)：将目标直方值Hist.Target除以该第二直方亮度极大值2nd Hist.Brt.Max.后，将结果再乘以该第二曝光时间Tint2。也就是说，例如在第一次感测图像的结果中，该第一直方亮度极大值1st Hist.Brt.Max.不小于该目标直方值Hist.Target，则判断为图像感测的结果所产生的图像亮度信息中，数量超过数量阈值的最高亮度太高，需要以减少曝光时间来降低亮度；因此，先减少第一曝光时间Tint1，得到第二曝光时间Tint2，并以其作为第二阶段曝光条件，而据以执行第二次图像感测，以产生感测图像结果。在第二次图像感测中，该第二直方宽度2nd Hist.Width小于该第一直方宽度1st Hist.Width时，且该第二直方亮度极大值2nd Hist.Brt.Max.不大于该目标直方值Hist.Target时，则再进一步以在步骤S3中，将目标直方值Hist.Target除以该第二直方亮度极大值2nd Hist.Brt.Max.后，将结果乘以该第二曝光时间Tint2，而得到第三曝光时间Tint3。
继续参阅图4，如图所示，当在步骤S3中，当决定减少该第一曝光时间Tint1为该第二曝光时间Tint2，以作为该第二阶段曝光条件，而执行第二次图像感测，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度2ndHist.Width小于该第一直方宽度1st Hist.Width，且该第二直方亮度极大值2nd Hist.Max.大于该目标直方值Hist.Target时，产生一第三曝光时间Tint3，以作为第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间Tint 3正相关于(例如但不限于等于)：将目标直方值Hist.Target除以该第二直方亮度极小值2nd Hist.Brt.Min.与该第二直方宽度2ndHist.Width的和，将结果再乘以该第二曝光时间Tint2。也就是说，例如在第一次感测图像的结果中，该第一直方亮度极大值1st Hist.Brt.Max.不小于该目标直方值Hist.Target，则判断为图像感测的结果所产生的图像亮度信息中，数量超过数量阈值的最高亮度太高，需要以减少曝光时间来降低亮度；因此，先减少第一曝光时间Tint1，得到第二曝光时间Tint2，并以其作为第二阶段曝光条件，而据以执行第二次图像感测，以产生感测图像结果。在第二次图像感测中，该第二直方宽度2nd Hist.Width小于该第一直方宽度1stHist.Width时，且该第二直方亮度极大值2nd Hist.Max.大于该目标直方值Hist.Target时，则再进一步以在步骤S3中，将目标直方值Hist.Target除以该第二直方亮度极小值2ndHist.Brt.Min.与该第二直方宽度2nd Hist.Width的和，将结果再乘以该第二曝光时间Tint2，而得到第三曝光时间Tint3。
图5显示根据本发明的第四个实施例。如图所示，当在步骤S3中，当决定增加该第一曝光时间Tint1为该第二曝光时间Tint2，以作为该第二阶段曝光条件，而执行第二次图像感测，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度2nd Histogram Width(2nd Hist.Width)小于该第一直方宽度1stHist.Width时，产生一第三曝光时间Tint3，以作为一第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间Tint 3正相关于(例如但不限于等于)：将目标直方值Hist.Target减去该第二直方亮度极小值2nd Hist.Min.后，将结果除以该目标直方值Hist.Target，再乘以该第二曝光时间Tint2。也就是说，例如在第一次感测图像的结果中，该第一直方亮度极大值1st Hist.Brt.Max.小于该目标直方值Hist.Target，则判断为图像感测的结果所产生的图像亮度信息中，数量超过数量阈值的最高亮度太低，需要以增加曝光时间来提高亮度；因此，先增加第一曝光时间Tint1，得到第二曝光时间Tint2，并以其作为第二阶段曝光条件，而据以执行第二次图像感测，以产生感测图像结果。在第二次图像感测中，该第二直方宽度2nd Hist.Width小于该第一直方宽度1st Hist.Width时，则再进一步以在步骤S3中，将目标直方值Hist.Target减去该第二直方亮度极小值2nd Hist.Brt.Min.后，将结果除以该目标直方值Hist.Target，再乘以该第二曝光时间Tint2，而得到第三曝光时间Tint3。
继续参阅图5，如图所示，当在步骤S3中，当决定增加该第一曝光时间Tint1为该第二曝光时间Tint2，以作为该第二阶段曝光条件，而执行第二次图像感测，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度2ndHistogram Width(2nd Hist.Width)不小于该第一直方宽度1st Hist.Width，且该第二直方亮度极大值2nd Hist.Brt.Max.不大于该目标直方值Hist.Target时，产生第三曝光时间Tint3，以作为第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间Tint 3正相关于(例如但不限于等于)：将目标直方值Hist.Target除以该第二直方亮度极大值2ndHist.Brt.Max.后，将结果再乘以该第二曝光时间Tint2。也就是说，例如在第一次感测图像的结果中，该第一直方亮度极大值1st Hist.Brt.Max.小于该目标直方值Hist.Target，则判断为图像感测的结果所产生的图像亮度信息中，数量超过数量阈值的最高亮度太低，需要以增加曝光时间来提高亮度；因此，先增加第一曝光时间Tint1，得到第二曝光时间Tint2，并以其作为第二阶段曝光条件，而据以执行第二次图像感测，以产生感测图像结果。在第二次图像感测中，该第二直方宽度2nd Hist.Width不小于该第一直方宽度1st Hist.Width时，则再进一步以在步骤S3中，将目标直方值Hist.Target除以该第二直方亮度极大值2ndHist.Brt.Max.后，将结果乘以该第二曝光时间Tint2，而得到第三曝光时间Tint3。
继续参阅图5，如图所示，当在步骤S3中，当决定增加该第一曝光时间Tint1为该第二曝光时间Tint2，以作为该第二阶段曝光条件，而执行第二次图像感测，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度2ndHist.Width不小于该第一直方宽度1st Hist.Width，且该第二直方亮度极大值2ndHist.Brt.Max.大于该目标直方值Hist.Target时，产生一第三曝光时间Tint3，以作为第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间Tint 3正相关于(例如但不限于等于)：将目标直方值Hist.Target除以该第二直方亮度极小值2nd Hist.Brt.Min.与该第二直方宽度2nd Hist.Width的和，将结果再乘以该第二曝光时间Tint2。也就是说，例如在第一次感测图像的结果中，该第一直方亮度极大值1st Hist.Brt.Max.小于该目标直方值Hist.Target，则判断为图像感测的结果所产生的图像亮度信息中，数量超过数量阈值的最高亮度太低，需要以增加曝光时间来提高亮度；因此，先增加第一曝光时间Tint1，得到第二曝光时间Tint2，并以其作为第二阶段曝光条件，而据以执行第二次图像感测，以产生感测图像结果。在第二次图像感测中，该第二直方宽度2nd Hist.Width不小于该第一直方宽度1stHist.Width时，则再进一步以在步骤S3中，将目标直方值Hist.Target除以该第二直方亮度极小值2nd Hist.Brt.Min.与该第二直方宽度2nd Hist.Width的和，将结果再乘以该第二曝光时间Tint2，而得到第三曝光时间Tint3。
图6显示根据本发明的第五个实施例。本实施例举例说明前置流程如何决定第一曝光时间。如图所示，提供第一阶段曝光条件中的第一曝光时间的步骤，包括：
S101：以预设的一前置曝光条件(preceding exposure condition)，感测该图像，以产生一前置直方亮度极大值Proceeding Hist.Brt.Max.(Prc.Hist.Brt.Max.)、一前置直方亮度极小值Proceeding Hist.Brt.Min.(Prc.Hist.Brt.Min.)、与一前置直方宽度；
S102：当该前置直方亮度极大值Prc.Hist.Brt.Max.小于一第一预设亮度1stPredetermined Brightness(1st Pred.Brt.)，且一光源电流尚未增加达到一光源电流上限，增加该前置曝光条件的该光源电流，作为更新的该前置曝光条件，而感测该图像，以产生更新的该前置直方亮度极大值Prc.Hist.Brt.Max.、该前置直方亮度极小值、与该前置直方宽度；
S103：重复前述步骤S102，直到该前置直方亮度极大值Prc.Hist.Brt.Max.不小于该第一预设亮度1st Pred.Brt.，或该光源电流增加达到该光源电流上限；
S104：当增加该光源电流达到该光源电流上限，且该前置直方亮度极大值Prc.Hist.Brt.Max.小于该第一预设亮度1st Pred.Brt.，且该曝光时间级距尚未提高达到一曝光时间级距上限，提高该前置曝光条件的一曝光时间级距，作为更新的该前置曝光条件，而感测该图像，以产生更新的该前置直方亮度极大值Prc.Hist.Brt.Max.、该前置直方亮度极小值、与该前置直方宽度；
S105：重复前述步骤S104，直到该前置直方亮度极大值Prc.Hist.Brt.Max.不小于该第一预设亮度1st Pred.Brt.，或该曝光时间级距提高达到该曝光时间级距上限；
S106：当该前置直方亮度极小值Prc.Hist.Brt.Min.大于一第二预设亮度2ndPred.Brt.，且该曝光时间级距尚未降低达到一曝光时间级距下限，降低该前置曝光条件的该曝光时间级距，作为更新的该前置曝光条件，而感测该图像，以产生更新的该前置直方亮度极大值Prc.Hist.Brt.Max.、该前置直方亮度极小值Prc.Hist.Brt.Min.、与该前置直方宽度；
S107：重复前述步骤S106，直到该前置直方亮度极小值Prc.Hist.Brt.Min.不大于该第二预设亮度2nd Pred.Brt.，或该曝光时间级距降低达到该曝光时间级距下限；
S108：当降低该曝光时间级距达到该曝光时间级距下限，且该前置直方亮度极小值Prc.Hist.Brt.Min.大于该第二预设亮度2nd Pred.Brt.，且该光源电流尚未减少达到一光源电流下限，减少该前置曝光条件的该光源电流，作为更新的该前置曝光条件，而感测该图像，以产生更新的该前置直方亮度极大值Prc.Hist.Brt.Max.、该前置直方亮度极小值Prc.Hist.Brt.Min.、与该前置直方宽度；
S109：重复前述步骤S108，直到该前置直方亮度极小值Prc.Hist.Brt.Min.不大于该第二预设亮度2nd Pred.Brt.，或该光源电流减少达到该光源电流下限；以及
当前述步骤S103、S105、与S109完成，以更新的该前置曝光条件，作为该第一阶段曝光条件。
其中，光源电流指供应一光源的电流，该光源用以发射光线照亮例如但不限于前述第一个实施例中的手指。而光源例如但不限于为前述LED元件。如图6所示，前置流程旨在提供第一阶段曝光条件，包含光源电流与第一曝光时间。前置流程的目标，在于使感测图像所取得的图像亮度直方图中，前置直方亮度极大值Prc.Hist.Brt.Max.达到第一预设亮度1st Pred.Brt.，且前置直方亮度极小值Prc.Hist.Brt.Min.不大于第二预设亮度2ndPred.Brt.。其中，曝光时间级距调整的幅度相较于前述该第一曝光时间增加/减少为该第二曝光时间高，例如但不限于2倍到10倍或以上的幅度。
图7显示根据本发明的第六个实施例，本实施例旨在说明，根据本发明，图像感测的曝光时间决定方法，可还包含：以第三阶段曝光条件，于第一时间点，以一感测元件的至少一移动检查像素感测该图像，以取得该至少一移动检查像素的至少一第一亮度；以该第三阶段曝光条件，于该第一时间点后的一第二时间点，以该至少一移动检查像素感测该图像，以取得该至少一移动检查像素的至少一第二亮度；以及根据该至少一第一亮度与该至少一第二亮度，决定一移动稳定度。也就是说，在感测元件中，选择至少一个移动检查像素；如图7所示，在本实施例中，选择n个多个移动检查像素，于第一时间点，以该第三阶段曝光条件，感测该图像以取得这n个多个移动检查像素的亮度，也就是n个第一亮度；接着，在之后的第二时间点，同样的以该第三阶段曝光条件，感测该图像以取得这n个多个移动检查像素的亮度，也就是n个第二亮度；接着，对应比较该些n个第一亮度与n个第二亮度，而得到移动稳定度的相关信息，而决定该移动稳定度。可以设定一移动稳定度阈值，当移动稳定度低于此移动稳定度阈值，例如决定以该第三阶段曝光条件，感测该图像；当移动稳定度低于此移动稳定度阈值，例如决定回到步骤S1或步骤S101，重新寻求该第三阶段曝光条件。
移动稳定度的计算方式可以有不同的方式，只要是根据该至少一第一亮度与该至少一第二亮度而得到，都属于本发明的范围。举例而言，可以对应比较该至少一第一亮度与该至少一第二亮度，对所有该至少一第一亮度与该至少一第二亮度绝对值的差值，都小于一阈值，则代表移动稳定度低于移动稳定度阈值，则决定以该第三阶段曝光条件，感测该图像；如果有任何一第一亮度与对应的第二亮度绝对值的差值，不小于该阈值，则代表移动稳定度高于移动稳定度阈值，则决定不以该第三阶段曝光条件，感测该图像。又如，将多个该第一亮度与多个该第二亮度的一绝对差的和(sum of absolute difference)，作为该移动稳定度；当此移动稳定度低于移动稳定度阈值，则决定以该第三阶段曝光条件，感测该图像；而当此移动稳定度高于移动稳定度阈值，则决定不以该第三阶段曝光条件，感测该图像。该移动差和的计算方式，如下所示：
Figure GDA0002479940950000131
其中，d为移动差和，i代表第i个移动检查像素，P为亮度，t代表第一时间，t+1代表第二时间。
需说明的是，在一种较佳的实施例中，该第一预设亮度与该第二预设亮度相同，都为一预设中间亮度。举例而言，像素的亮度分为0到255的256级亮度，则预设中间亮度例如但不限于为128，且第一预设亮度与该第二预设亮度相同，都为128。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，但以上所述，只是为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化。例如，各实施例中图标直接连接的两电路或元件间，可插置不影响主要功能的其他电路或元件，因此“耦接”应视为包括直接和间接连接。又如，所有实施例中的变化，可以交互采用，例如图3实施例中的如何决定在步骤S3中，增加或减少第一曝光时间，也可以应用于其他所有的实施例；图2A、2B、2C、4、5、6、7的实施例也可以应用在其他所有的实施例中，等等。但凡此类，都可根据本发明的教示类推而得，因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。

Claims (12)

1.一种图像感测的曝光时间决定方法，其特征在于，包含：
S1：提供一第一阶段曝光条件，其中该第一阶段曝光条件，包括一第一曝光时间；
S2：根据该第一阶段曝光条件，感测一图像，并根据所感测图像的亮度分布与对应于各亮度的像素数目，产生一直方统计图，且在该直方统计图中决定一第一直方亮度极大值、一第一直方亮度极小值、与一第一直方宽度，其中该第一直方宽度为该第一直方亮度极大值与该第一直方亮度极小值之间，像素数目超过一数目阈值的亮度的总数；
S3：增加或减少该第一曝光时间为一第二曝光时间，以作为一第二阶段曝光条件，而感测该图像，进而产生一第二直方亮度极大值、一第二直方亮度极小值、与一第二直方宽度；该第二直方宽度为该第二直方亮度极大值与该第二直方亮度极小值之间，像素数目超过一数目阈值的亮度的总数；
S4：比较该第一直方宽度与该第二直方宽度，并根据比较结果，而决定一第三曝光时间，以作为一第三阶段曝光条件；以及
S5：根据该第三阶段曝光条件，感测该图像。
2.根据权利要求1所述的图像感测的曝光时间决定方法，其中，当减少该第一曝光时间为该第二曝光时间，以作为该第二阶段曝光条件，而感测该图像，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度不小于该第一直方宽度时，产生一第三曝光时间，以作为一第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间正相关于：将一目标直方值减去该第二直方亮度极小值后，将结果除以该目标直方值，再乘以该第二曝光时间。
3.根据权利要求1所述的图像感测的曝光时间决定方法，其中，当减少该第一曝光时间为该第二曝光时间，以作为该第二阶段曝光条件，而感测该图像，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度小于该第一直方宽度，且该第二直方亮度极大值不大于一目标直方值时，产生一第三曝光时间，以作为一第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间正相关于：将该目标直方值除以该第二直方亮度极大值，再乘以该第二曝光时间。
4.根据权利要求1所述的图像感测的曝光时间决定方法，其中，当减少该第一曝光时间为该第二曝光时间，以作为该第二阶段曝光条件，而感测该图像，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度小于该第一直方宽度，且该第二直方亮度极大值大于一目标直方值时，产生一第三曝光时间，以作为一第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间正相关于：将该目标直方值除以该第二直方亮度极小值与该第二直方宽度的和，再乘以该第二曝光时间。
5.根据权利要求1所述的图像感测的曝光时间决定方法，其中，当增加该第一曝光时间为该第二曝光时间，以作为该第二阶段曝光条件，而感测该图像，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度小于该第一直方宽度时，产生一第三曝光时间，以作为一第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间正相关于：将一目标直方值减去该第二直方亮度极小值后，将结果除以该目标直方值，再乘以该第二曝光时间。
6.根据权利要求1所述的图像感测的曝光时间决定方法，其中，当增加该第一曝光时间为该第二曝光时间，以作为该第二阶段曝光条件，而感测该图像，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度不小于该第一直方宽度，且该第二直方亮度极大值不大于一目标直方值时，产生一第三曝光时间，以作为一第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间正相关于：将该目标直方值除以该第二直方亮度极大值，再乘以该第二曝光时间。
7.根据权利要求1所述的图像感测的曝光时间决定方法，其中，当增加该第一曝光时间为该第二曝光时间，以作为该第二阶段曝光条件，而感测该图像，进而产生该第二直方亮度极大值、该第二直方亮度极小值、与该第二直方宽度，且该第二直方宽度不小于该第一直方宽度，且该第二直方亮度极大值大于一目标直方值时，产生一第三曝光时间，以作为一第三阶段曝光条件，而感测该图像；其中该第三曝光时间正相关于：将该目标直方值除以该第二直方亮度极小值与该第二直方宽度的和，再乘以该第二曝光时间。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的图像感测的曝光时间决定方法，其中，该提供一第一阶段曝光条件的步骤，包括：
S101：以预设的一前置曝光条件，感测该图像，以产生一前置直方亮度极大值、一前置直方亮度极小值、与一前置直方宽度；
S102：当该前置直方亮度极大值小于一第一预设亮度，且一光源电流尚未增加达到一光源电流上限，增加该前置曝光条件的该光源电流，作为更新的该前置曝光条件，而感测该图像，以产生更新的该前置直方亮度极大值、该前置直方亮度极小值、与该前置直方宽度；
S103：重复前述步骤S102，直到该前置直方亮度极大值不小于该第一预设亮度，或该光源电流增加达到该光源电流上限；
S104：当增加该光源电流达到该光源电流上限，且该前置直方亮度极大值小于该第一预设亮度，且该曝光时间级距尚未提高达到一曝光时间级距上限，提高该前置曝光条件的一曝光时间级距，作为更新的该前置曝光条件，而感测该图像，以产生更新的该前置直方亮度极大值、该前置直方亮度极小值、与该前置直方宽度；
S105：重复前述步骤S104，直到该前置直方亮度极大值不小于该第一预设亮度，或该曝光时间级距提高达到该曝光时间级距上限；
S106：当该前置直方亮度极小值大于一第二预设亮度，且该曝光时间级距尚未降低达到一曝光时间级距下限，降低该前置曝光条件的该曝光时间级距，作为更新的该前置曝光条件，而感测该图像，以产生更新的该前置直方亮度极大值、该前置直方亮度极小值、与该前置直方宽度；
S107：重复前述步骤S106，直到该前置直方亮度极小值不大于该第二预设亮度，或该曝光时间级距降低达到该曝光时间级距下限；
S108：当降低该曝光时间级距达到该曝光时间级距下限，且该前置直方亮度极小值大于该第二预设亮度，且该光源电流尚未减少达到一光源电流下限，减少该前置曝光条件的该光源电流，作为更新的该前置曝光条件，而感测该图像，以产生更新的该前置直方亮度极大值、该前置直方亮度极小值、与该前置直方宽度；
S109：重复前述步骤S108，直到该前置直方亮度极小值不大于该第二预设亮度，或该光源电流减少达到该光源电流下限；以及
当前述步骤S103、S105、与S109完成，以更新的该前置曝光条件，作为该第一阶段曝光条件。
9.根据权利要求1至7中的任一项所述的图像感测的曝光时间决定方法，其中，还包含：
以该第三阶段曝光条件，于一第一时间点，以一感测元件的至少一移动检查像素感测该图像，以取得该至少一移动检查像素的至少一第一亮度；
以该第三阶段曝光条件，于该第一时间点后的一第二时间点，以该至少一移动检查像素感测该图像，以取得该至少一移动检查像素的至少一第二亮度；以及
根据该至少一第一亮度与该至少一第二亮度，决定一移动稳定度。
10.根据权利要求9所述的图像感测的曝光时间决定方法，其中，还包含：根据多个该第一亮度与多个该第二亮度的一绝对差的和，决定该移动稳定度。
11.根据权利要求8所述的图像感测的曝光时间决定方法，其中，该第一预设亮度与该第二预设亮度相同，都为一预设中间亮度。
12.根据权利要求1所述的图像感测的曝光时间决定方法，其中，还包含：根据该第一直方亮度极大值与一目标直方值，决定于该步骤S3中，增加或减少该第一曝光时间。
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