CN109660698B - 影像处理系统及影像处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种影像处理系统，包含影像感测单元以及处理单元，其中处理单元电性连接于影像感测单元。影像感测单元对物件撷取复数张影像，其中每一张影像包含复数个像素。处理单元根据复数张影像得到复数组影像资料，其中每一组影像资料包含复数个特征值。处理单元计算每两组影像资料的复数个特征值的复数个差异参数。处理单元累积预定时间内的复数个差异参数，以得到对应复数个像素的复数个累积差异参数。处理单元根据复数个累积差异参数决定对应复数个像素的复数个权重值。处理单元并根据复数组影像资料与复数个权重值进行影像处理。藉此，可减少异常像素对影像处理准确度的影响。

Description

影像处理系统及影像处理方法
技术领域
本发明涉及一种成像领域，尤指一种可有效增进影像处理准确度的影像处理系统及影像处理方法。
背景技术
口扫机藉由光源投射扫描牙齿，再将投射光的反射影像传送至电脑，以建立牙齿模型。在口扫机的使用过程中，难免会有粉尘微粒、水渍、刮痕等附着在反光镜、镜头或其它光学元件上，使得扫描影像存在瑕疵。若有瑕疵的扫描影像无法被使用者即时察觉，便会影响后续影像处理(例如，3D建模)的品质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可有效增进影像处理品质的影像处理系统及影像处理方法，以解决上述问题。
为达到上述目的，本发明提供了影像处理系统,其包括：
影像感测单元，对物件撷取第一数量张影像；以及
处理单元，电性连接于该影像感测单元；该处理单元根据该第一数量张影像得到第一数量组影像资料，每一组该影像资料包含复数个特征值；该处理单元计算每两组该影像资料的该复数个特征值的复数个差异参数得到第二数量组的复数个差异参数；该处理单元根据该第二数量组的复数个差异参数，得到对应该复数个特征值的复数个累积差异参数；该处理单元根据该复数个累积差异参数确定对应该复数个特征值的复数个权重值，该处理单元根据该复数个权重值进行影像处理。
较佳的，该影像处理系统还包括储存单元，该处理单元电性连接于该储存单元，其中该储存单元储存复数个累积差异门槛与该复数个权重值的预设对应关系，该处理单元根据该复数个累积差异参数与该预设对应关系确定对应该复数个特征值的该复数个权重值。
较佳的，该差异参数为每两组该影像资料的该复数个特征值的差异数值或差异次数。
较佳的，该处理单元解码该第一数量张影像，以得到复数组像素资料；
其中，该影像资料为该像素资料，且该特征值为像素的灰阶值；或者，影像处理系统该处理单元根据该复数组像素资料计算复数组体素资料，该影像资料为该体素资料，且该特征值为体素的深度值。
较佳的，该影像处理系统还包括投影单元，该投影单元投射光束于该物件上，该处理单元电性连接于该投影单元，该光束为包含至少一个图样的结构光；影像处理系统该处理单元计算每两组对应于该结构光中同一个图样的该影像资料的该复数个特征值的该复数个差异参数。
较佳的，该影像处理为建立该物件的3D模型；或者，影像处理系统该影像处理为判断该物件于该第一数量张影像中的位置和/或尺寸。
较佳的，该影像处理系统还包括壳体以及承载座，该影像感测单元设置于该壳体中，该壳体放置于该承载座上，该物件设置于该承载座上，该承载座包含驱动单元；
其中，该处理单元电性连接或通信连接于该驱动单元；该处理单元控制该驱动单元驱动该壳体或该物件移动，以便该影像感测单元对该物件撷取该第一数量张影像。
为达到上述目的，本发明还提供了影像处理方法，其包括下列步骤：
S10.对物件撷取第一数量张影像；
S12.根据该第一数量张影像得到第一数量组影像资料，其中每一组该影像资料包含复数个特征值；
S14.计算每两组该影像资料的该复数个特征值的复数个差异参数，得到第二数量组的复数个差异参数；
S16.根据该第二数量组的复数个差异参数，得到对应该复数个特征值的复数个累积差异参数；
S18.根据该复数个累积差异参数确定对应该复数个特征值的复数个权重值；以及
S20.根据该复数个权重值进行影像处理。
较佳的，在步骤S10前还包括：设定复数个累积差异门槛与该复数个权重值的预设对应关系；
步骤S18还包括：影像处理方法根据该复数个累积差异参数与该预设对应关系确定对应该复数个特征值的该复数个权重值。
较佳的，该差异参数为每两组该影像资料的该复数个特征值的差异数值或差异次数。
较佳的，步骤S12还包括：解码该第一数量张影像，以得到第一数量组像素资料；
其中，该影像资料为该像素资料，且该特征值为像素的灰阶值；或者，影像处理方法根据该复数组像素资料计算复数组体素资料，该影像资料为该体素资料，且该特征值为体素的深度值。
较佳的，步骤S10还包括：
撷取该第一数量张影像之前，投射光束于该物件上，其中该光束为包含至少一个图样的结构光；
影像处理方法步骤S14还包括影像处理方法：
计算每两组对应于该结构光中同一个图样的该影像资料的该复数个特征值的该复数个差异参数。
较佳的，该影像处理为建立该物件的3D模型；或者影像处理方法该影像处理为判断该物件于该第一数量张影像中的位置和/或尺寸。
较佳的，该影像处理方法藉由影像感测单元对该物件撷取该第一数量张影像；
步骤S10影像处理方法还包括：驱动该影像感测单元或该物件移动以对物件撷取第一数量张影像；或者，当感测到该影像感测单元或该物件移动时，对物件撷取第一数量张影像。
与现有技术相比，在撷取影像后，本发明系根据影像资料(例如，像素资料或体素资料)的特征值(例如，像素的灰阶值或体素的深度值)得到预定时间内像素的累积差异参数，再根据累积差异参数决定像素的权重值。当累积差异参数较小时，表示此像素异常(例如，有粉尘微粒、水渍、刮痕等附着)，因此，可赋予此像素较小的权重值。反之，当累积差异参数较大时，表示此像素正常，因此，可赋予此像素较大的权重值。接着，再以每一个像素的影像资料与权重值进行影像处理(例如，3D建模、物件位置判断等)。藉此，即可减少异常像素对影像处理准确度的影响。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的影像处理系统对物件进行扫描的示意图。
图2为图1中的影像处理系统的功能方块图。
图3为图2中的储存单元所储存的复数个图样的示意图。
图4为根据本发明一实施例的影像处理方法的流程图。
图5A和图5B分别为本发明一实施例的2D像素和3D体素权重分布示意图。
图6为图1中的影像处理系统的壳体放置于承载座上的示意图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参阅图1至图4，图1为根据本发明一实施例的影像处理系统1对物件3进行扫描的示意图，图2为图1中的影像处理系统1的功能方块图，图3为图2中的储存单元14所储存的复数个图样P1至P5的示意图，图4为根据本发明一实施例的影像处理方法的流程图。图4中的影像处理方法适用于图1与图2中的影像处理系统1。需说明的是，本发明影像处理方法的控制逻辑中的各个部分或功能皆可透过软硬件的组合来实现。
如图1所示，本发明的影像处理系统1用以对物件3进行扫描，以建立物件3的2D或3D模型，以作为分析或制作模型的依据。于此实施例中，影像处理系统1可为口扫机，且物件3可为牙齿，但不以此为限。于另一实施例中，影像处理系统1可为投影装置，且物件3可为投影成像面或成像空间。于另一实施例中，影像处理系统1可为3D建模装置，且物件3可为任意物件。
如图1与图2所示，影像处理系统1包含影像感测单元10、处理单元12、储存单元14、投影单元16以及壳体18，其中处理单元12电性连接于影像感测单元10、储存单元14与投影单元16。于此实施例中，影像感测单元10、处理单元12、储存单元14与投影单元16可设置于壳体18中，而形成口扫机。于实际应用中，影像感测单元10可为电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)感测器、互补式金属氧化半导体(Complementary Metal-OxideSemiconductor，CMOS)感测器或其它感测器；处理单元12可为具有资料运算/处理功能的处理器或控制器；储存单元14可为记忆体或其它资料储存装置；投影单元10可为数字光源处理(Digital Light Processing，DLP)模组或其它投影模组。一般而言，影像处理系统1中还会设有运作时必要的软硬体元件，如电路板、应用程式、通讯模组、电源供应器等，视实际应用而定。
于此实施例中，储存单元14可储存复数个图样P1至P5，其中图样P1可为全黑图样，图样P2至P4可包含复数条黑色条纹与复数条白色条纹，且图样P5可为全白图样，如图3所示。处理单元12可控制投影单元16以预定频率将图样P1至P5投影于物件3，且控制影像感测单元10对物件3撷取包含图样P1至P5的第一数量张影像。接着，处理单元12分析此第一数量张影像，以根据图样P1至P5的变化建立物件3的3D模型。
如图1所示，当影像处理系统1对物件3进行扫描时，投影单元10投影光束L于物件3上，其中光束L为包含图样P1至P5的结构光。需说明的是，光束L亦可为包含单一图样的结构光或其它光束，视实际应用而定。接着，影像感测单元10对物件3撷取第一数量张影像(图4中的步骤S10)，其中每一张影像包含复数个像素。举例而言，若影像感测单元10的像素为640*480，则每一张影像包含640*480个像素。
接着，处理单元12根据第一数量张影像得到第一数量组影像资料(图4中的步骤S12)，其中每一组影像资料包含复数个特征值。接着，处理单元12计算每两组影像资料的复数个特征值的复数个差异参数，得到第二数量组的复数个差异参数(图4中的步骤S14)。需说明的是，若光束L为包含复数个图样的结构光(例如，图3所示的图样P1至P5)，则处理单元12计算对应相同图样的每两组影像资料的复数个特征值的复数个差异参数。
接着，处理单元12根据该第二数量组的复数个差异参数，以得到对应复数个特征值的复数个累积差异参数(图4中的步骤S16)。接着，处理单元12根据复数个累积差异参数确定对应复数个特征值的复数个权重值(图4中的步骤S18)。接着，处理单元12并根据第一数量组影像资料与复数个权重值进行影像处理(图4中的步骤S20)。
步骤S10中，影像感测单元10可撷取预定数量的影像，也可撷取预定时间内(例如，3秒、5秒等)的第一数量张影像。于一实施例中，影像处理系统1还包含惯性感测单元，用以判断包括影像感测单元10的部分是否发生移动，是则触发影像感测单元10撷取影像。于另一实施例中，影像处理系统1还基于物件3的移动或人为的操作输入触发影像感测单元10撷取影像。
于此实施例中，处理单元12可于步骤S12中解码第一数量张影像，以得到复数组像素资料，其中上述的影像资料可为像素资料，且上述的特征值可为像素的灰阶值。于另一实施例中，在得到复数组像素资料后，处理单元12可进一步于步骤S12中根据复数组像素资料计算复数组体素资料，其中上述的影像资料可为体素资料，且上述的特征值可为体素的深度值。
以下以影像资料为像素资料且以特征值为像素的灰阶值来说明本发明的技术特点。请参阅表1至表3，表1至表3分别记录像素X1、X2、X3在影像I1至I6中的灰阶值、差异参数与累积差异参数。于此实施例中，上述的差异参数可为每两组影像资料的复数个特征值的差异数值与差异次数其中之一。进行比较的两组影像资料可以是撷取顺序上前后相邻的两组影像资料(参见表1至表3)，也可以是撷取顺序上隔一相邻的两组影像资料，本发明不以此为限。
表1
Figure BDA0001919280610000081
表2
Figure BDA0001919280610000082
Figure BDA0001919280610000091
表3
Figure BDA0001919280610000092
于此实施例中，储存单元14可储存复数个累积差异门槛与复数个权重值的预设对应关系。藉此，处理单元12即可于步骤S18中根据复数个累积差异参数与预设对应关系决定对应复数个像素的复数个权重值。请参阅表4至表6，表4至表6分别记录对应不同累积差异参数的预设对应关系。本发明可选择性地以表4至表6的其中之一的预设对应关系来实现。
表4
Figure BDA0001919280610000101
表5
Figure BDA0001919280610000102
表6
Figure BDA0001919280610000103
因此，根据表1至6，像素X1、X2、X3的权重值可分别以表7至9表示。
表7
Figure BDA0001919280610000104
Figure BDA0001919280610000111
表8
Figure BDA0001919280610000112
表9
Figure BDA0001919280610000113
于另一实施例中，储存单元14可储存累积差异参数与权重值的函数关系，根据获得的累积差异参数运算获得对应的权重值。如图5A所示，x和y分别对应像素于影像中的位置，以阴影表示权重值的分布情况。
当累积差异参数较小时，表示此像素异常(例如，有粉尘微粒、水渍、刮痕等附着)，因此，可赋予此像素较小的权重值。反之，当累积差异参数较大时，表示此像素正常，因此，可赋予此像素较大的权重值。在以上述方式决定对应每一个像素的权重值后，处理单元12即可根据影像资料与像素的权重值进行影像处理。藉此，即可减少异常像素对影像处理准确度的影响。
需说明的是，当影像资料为体素资料，且特征值为体素的深度值时，体素的实施方式与上述的像素的实施方式相同，在此不再赘述。其中，图5B示出了对应每个体素的权重值分布的一个实施例。
于此实施例中，本发明可于储存单元14中储存权重表(如图5A和图5B所示)，其中权重表可预先记录对应复数个像素或体素的复数个预设权重值。因此，在以上述方式决定对应每一个像素的权重值后，处理单元12可进一步更新权重表，以于下一次影像处理中使用。
于此实施例中，影像处理可为建立物件3的3D模型。举例而言，若本发明应用于口扫机，则物件3的3D模型系为牙齿的3D模型。于另一实施例中，若本发明应用于投影白板，则影像处理可为判断物件3于第一数量张影像中的位置和/或尺寸，以辨识物件3相对于投影白板的实际位置及/或尺寸形态。
请参阅图6，图6为图1中的影像处理系统1的壳体18放置于承载座20上的示意图。如图6所示，影像处理系统1可还包含承载座20。于此实施例中，可将物件3'设置于承载座20上。此外，承载座20可包含驱动单元22，其中处理单元12电性连接于驱动单元22。当影像处理系统1闲置时，使用者可将壳体18放置于承载座20上，使得影像感测单元10对物件3'撷取第一数量张影像。当影像感测单元10对物件3'撷取第一数量张影像时，处理单元12控制驱动单元22选择性地驱动壳体18与物件3'的其中之一移动，使得影像感测单元10所撷取的影像发生变化。接着，处理单元12可执行图6中的步骤S12至S18，以决定对应每一个像素的权重值。若储存单元14中储存有权重表，则处理单元12可进一步更新权重表，以于下一次影像处理中使用。
于此实施例中，物件3'为壳体18放置于承载座20上时其视场区域内的可变2D或3D场景，例如，物件3'可为卷带或转盘，或其他具有特定变化的结构体(例如，3D图样产生器)，且驱动单元22可为马达。马达可连接于卷带或转盘，以驱动卷带或转盘移动。于另一实施例中，驱动单元22可为可动机构。当壳体18放置于可动机构上时，可动机构即可驱动壳体18移动。这样，在影像处理系统1处于非使用状态时，可以进行权重值的获取和存储，以便下次影像处理系统1进入使用状态时取用。此时，由于待测物件3'的影像已知，更有利于迅速判断哪些像素存在异常，从而降低其权重值。
于另一实施例中，影像感测单元10与投影单元16可设置于壳体18中，而形成口扫机，且处理单元12与储存单元14可设置于主机(例如，电脑)中。口扫机与主机可经由有线或无线的方式形成通讯，以进行讯号传输。此时，图3所示的图样P1至P5储存于口扫机中或主机中。处理单元12可经由设置于壳体18中或主机中的通信单元以及承载座20中的通信单元的通信连接，控制驱动单元22驱动壳体18或物件3/3'移动。综上所述，在撷取影像后，本发明系根据影像资料(例如，像素资料或体素资料)的特征值(例如，像素的灰阶值或体素的深度值)得到预定时间内像素的累积差异参数，再根据累积差异参数决定像素的权重值。当累积差异参数较小时，表示此像素异常(例如，有粉尘微粒、水渍、刮痕等附着)，因此，可赋予此像素较小的权重值。反之，当累积差异参数较大时，表示此像素正常，因此，可赋予此像素较大的权重值。接着，再以每一个像素的影像资料与权重值进行影像处理(例如，3D建模、物件位置判断等)。藉此，即可减少视场范围内的干扰物体、或者光学元件、影像处理元件存在的个别异常所导致的异常像素对影像处理准确度的影响，还可以降低连续图像叠合拼接像素的权重，进而获得高品质的2D影像或3D模型，更有利于准确的分析与判断，还可适时提醒使用者及时清洁或维护。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (14)

1.一种影像处理系统，其特征在于，包括：
影像感测单元，对物件撷取第一数量张影像，其中，对该物件投射包括至少一个图样的结构光以撷取该影像；以及
处理单元，电性连接于该影像感测单元；该处理单元根据该第一数量张影像得到第一数量组影像资料，每一组该影像资料包含复数个特征值；该处理单元计算每两组该影像资料的该复数个特征值的复数个差异参数得到第二数量组的复数个差异参数；该处理单元根据该第二数量组的复数个差异参数，得到对应该复数个特征值的复数个累积差异参数；该处理单元根据该复数个累积差异参数确定对应该复数个特征值的复数个权重值，该处理单元根据该复数个权重值进行影像处理；
其中，较大的该累积差异参数，对应特征值的权重值较大。
2.如权利要求1所述的影像处理系统，其特征在于，该影像处理系统还包括储存单元，该处理单元电性连接于该储存单元，其中该储存单元储存复数个累积差异门槛与该复数个权重值的预设对应关系，该处理单元根据该复数个累积差异参数与该预设对应关系确定对应该复数个特征值的该复数个权重值。
3.如权利要求1所述的影像处理系统，其特征在于，该差异参数为每两组该影像资料的该复数个特征值的差异数值或差异次数。
4.如权利要求1所述的影像处理系统，其特征在于，该处理单元解码该第一数量张影像，以得到复数组像素资料；
其中，该影像资料为该像素资料，且该特征值为像素的灰阶值；或者，影像处理系统该处理单元根据该复数组像素资料计算复数组体素资料，该影像资料为该体素资料，且该特征值为体素的深度值。
5.如权利要求1所述的影像处理系统，其特征在于，该影像处理系统还包括投影单元，该投影单元投射光束于该物件上，该处理单元电性连接于该投影单元，该光束为包含至少一个图样的结构光；影像处理系统该处理单元计算每两组对应于该结构光中同一个图样的该影像资料的该复数个特征值的该复数个差异参数。
6.如权利要求1所述的影像处理系统，其特征在于，该影像处理为建立该物件的3D模型；或者，影像处理系统该影像处理为判断该物件于该第一数量张影像中的位置和/或尺寸。
7.如权利要求1所述的影像处理系统，其特征在于，该影像处理系统还包括壳体以及承载座，该影像感测单元设置于该壳体中，该壳体放置于该承载座上，该物件设置于该承载座上，该承载座包含驱动单元；
其中，该处理单元电性连接或通信连接于该驱动单元；该处理单元控制该驱动单元驱动该壳体或该物件移动，以便该影像感测单元对该物件撷取该第一数量张影像。
8.一种影像处理方法，其特征在于，包括下列步骤：
S10.投射光束于物件上，其中该光束为包含至少一个图样的结构光；对该物件撷取第一数量张影像；
S12.根据该第一数量张影像得到第一数量组影像资料，其中每一组该影像资料包含复数个特征值；
S14.计算每两组该影像资料的该复数个特征值的复数个差异参数，得到第二数量组的复数个差异参数；
S16.根据该第二数量组的复数个差异参数，得到对应该复数个特征值的复数个累积差异参数；
S18.根据该复数个累积差异参数确定对应该复数个特征值的复数个权重值；其中，较大的该累积差异参数，对应特征值的权重值较大；以及
S20.根据该复数个权重值进行影像处理。
9.如权利要求8所述的影像处理方法，其特征在于，在步骤S10前还包括：设定复数个累积差异门槛与该复数个权重值的预设对应关系；
步骤S18还包括：影像处理方法根据该复数个累积差异参数与该预设对应关系确定对应该复数个特征值的该复数个权重值。
10.如权利要求8所述的影像处理方法，其特征在于，该差异参数为每两组该影像资料的该复数个特征值的差异数值或差异次数。
11.如权利要求8所述的影像处理方法，其特征在于，步骤S12还包括：解码该第一数量张影像，以得到第一数量组像素资料；
其中，该影像资料为该像素资料，且该特征值为像素的灰阶值；或者，影像处理方法根据复数组该像素资料计算复数组体素资料，该影像资料为该体素资料，且该特征值为体素的深度值。
12.如权利要求8所述的影像处理方法，其特征在于，
影像处理方法步骤S14还包括影像处理方法：
计算每两组对应于该结构光中同一个图样的该影像资料的该复数个特征值的该复数个差异参数。
13.如权利要求8所述的影像处理方法，其特征在于，该影像处理为建立该物件的3D模型；或者影像处理方法该影像处理为判断该物件于该第一数量张影像中的位置和/或尺寸。
14.如权利要求8所述的影像处理方法，其特征在于，该影像处理方法藉由影像感测单元对该物件撷取该第一数量张影像；
步骤S10影像处理方法还包括：驱动该影像感测单元或该物件移动以对物件撷取第一数量张影像；或者，当感测到该影像感测单元或该物件移动时，对物件撷取第一数量张影像。
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