CN109688389A - 成像装置及参数调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种成像装置及其参数调整方法，包含投影单元、影像感测单元以及处理单元，其中处理单元电性连接于投影单元及影像感测单元。投影单元受投影参数控制，以投影光束于物件上，其中光束于物件上形成两个色块。影像感测单元受取像参数控制，以对物件撷取影像，其中影像包含两个色块。处理单元分析影像，以计算两个色块的对比值。处理单元比较对比值与预定阈值。当对比值大于或小于预定阈值时，处理单元调整投影参数与取像参数的至少其中之一。处理单元并再次控制投影单元投影光束于物件上且控制影像感测单元对物件撷取影像。根据本发明可实现成像装置参数的自动调整，增进了其影像品质。

Description

成像装置及参数调整方法
技术领域
本发明涉及成像领域，尤其涉及一种可有效增进影像品质的成像装置及参数调整方法。
背景技术
口扫机是利用激光快速扫描牙齿，再将扫描影像传送至电脑，以建立牙齿模型。一般而言，口扫机所投射出的光线强度为设定的固定值，亦即，在扫描牙齿的过程中，口扫机所投射出的光线强度是恒定不变的。然而，口腔中不同组织或物质对于光线的吸收或反射程度都不相同，牙齿中不同填充物也具有不同特性。因此，在扫描牙齿的过程中，会导致某些位置投影亮度过高，但有些位置投影亮度过低，进而影响影像品质。此外，影像感测器的曝光时间长短也会对影像品质造成影响。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种可有效增进影像品质的成像装置及参数调整方法，以解决上述问题。
为达到上述目的，本发明提供了一种成像装置，其包含：
投影单元，受投影参数控制，以投影光束于物件上，该光束于该物件上形成两个色块；
影像感测单元，受取像参数控制，以对该物件撷取影像，该影像包含该两个色块；以及
处理单元，电性连接于该投影单元及该影像感测单元，该处理单元分析该影像，以计算该两个色块的对比值，该处理单元比较该对比值与预定阈值，当该对比值大于或小于该预定阈值时，该处理单元调整该投影参数与该取像参数的至少其中之一，该处理单元并再次控制该投影单元投影该光束于该物件上且控制该影像感测单元对该物件撷取该影像。
较佳的，当该对比值大于或小于该预定阈值时，该处理单元根据预定调整顺序选择性地调整该投影参数与该取像参数的至少其中之一。
较佳的，当该对比值大于该预定阈值时，该处理单元降低该投影参数与该取像参数的至少其中之一；或者，当该对比值小于该预定阈值时，该处理单元提高该投影参数与该取像参数的至少其中之一。
较佳的，还包含：
储存单元，电性连接于该处理单元，该储存单元储存复数个图样，每一该图样包含复数条黑色条纹与复数条白色条纹，该两个色块分别为该复数个图样中的最细黑色条纹与最细白色条纹；或者，
储存单元，电性连接于该处理单元，该储存单元储存复数个图样，每一该图样包含复数条黑色条纹与复数条白色条纹，该两个色块的其中之一的宽度小于或等于该复数个图样中最细黑色条纹的宽度，该两个色块的其中另一的宽度小于或等于该复数个图样中最细白色条纹的宽度。
较佳的，还包含：
警示单元，电性连接于该处理单元，当该处理单元调整该投影参数与该取像参数的至少其中之一至极限值，且该对比值仍大于或小于该预定阈值时，该处理单元控制该警示单元发出警示讯息。
较佳的，该投影参数包含亮度与对比度的至少其中之一，且该取像参数包含曝光时间、光圈大小、感光度、白平衡与曝光补偿的至少其中之一。
为达到上述目的，本发明还提供了一种参数调整方法，适用于成像装置，该成像装置包含投影单元以及影像感测单元，该参数调整方法包含下列步骤：
以投影参数控制该投影单元投影光束于物件上，其中该光束于该物件上形成两个色块；
以取像参数控制该影像感测单元对该物件撷取影像，其中该影像包含该两个色块；
分析该影像，以计算该两个色块的对比值；
比较该对比值与预定阈值；以及
当该对比值大于或小于该预定阈值时，调整该投影参数与该取像参数的至少其中之一。
较佳的，当该对比值大于或小于该预定阈值时，该参数调整方法根据预定调整顺序选择性地调整该投影参数与该取像参数的至少其中之一。
较佳的，当该对比值大于该预定阈值时，该参数调整方法降低该投影参数与该取像参数的至少其中之一；当该对比值小于该预定阈值时，该参数调整方法提高该投影参数与该取像参数的至少其中之一。
较佳的，该两个色块分别为复数个图样中的最细黑色条纹与最细白色条纹；或者，
该两个色块的其中之一的宽度小于或等于复数个图样中最细黑色条纹的宽度，该两个色块的其中另一的宽度小于或等于该复数个图样中最细白色条纹的宽度。
较佳的，还包含下列步骤：
当调整该投影参数与该取像参数的至少其中之一至极限值，且该对比值仍大于或小于该预定阈值时，发出警示讯息。
较佳的，该投影参数包含亮度与对比度的至少其中之一，且该取像参数包含曝光时间、光圈大小、感光度、白平衡与曝光补偿的至少其中之一。
综上所述，本发明利用投影于物件上的两个色块的对比值来判断投影参数与取像参数的至少其中之一是否需要调整。当两个色块的对比值大于或小于预定阈值时，表示成像装置所产生的影像品质会受投影参数及/或取像参数的影响而变差。此时，本发明会选择性地调整投影参数与取像参数的至少其中之一，以增进影像品质。需说明的是，当两个色块的对比值符合预定阈值时，表示成像装置所产生的影像品质可接受。此时，便不需调整投影参数与取像参数。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的成像装置对物件进行扫描的示意图。
图2为图1中的成像装置的功能方块图。
图3为图2中的影像感测单元所撷取的影像的示意图。
图4为图2中的储存单元所储存的复数个图样的示意图。
图5为根据本发明一实施例的参数调整方法的流程图。
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。
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包括」为开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。
请参阅图1至图4，图1为根据本发明一实施例的成像装置1对物件3进行扫描的示意图，图2为图1中的成像装置1的功能方块图，图3为图2中的影像感测单元12所撷取的影像I的示意图，图4为图2中的储存单元16所储存的复数个图样P1-P3的示意图。
如图1所示，本发明的成像装置1用以对物件3进行扫描，以建立物件3的3D模型。于此实施例中，成像装置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，成像装置1可为投影白板，且物件3可为投影平面。于另一实施例中，成像装置1可为3D建模装置，且物件3可为任意物件。
如图2所示，成像装置1包含投影单元10、影像感测单元12、处理单元14、储存单元16以及警示单元18，其中处理单元14电性连接于投影单元10、影像感测单元12、储存单元16与警示单元18。于实际应用中，投影单元10可为数字光源处理(Digital LightProcessing，DLP)模组或其它投影模组；影像感测单元12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14可为具有资料运算/处理功能的处理器或控制器；储存单元16可为记忆体或其它资料储存装置；警示单元18可为可发出影像、文字、光线、声音或其组合的警示讯息的警示器。一般而言，成像装置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16可储存复数个图样P1-P3，且每一个图样P1-P3包含复数条黑色条纹B与复数条白色条纹W，如图4所示。处理单元14可控制投影单元10以一预定频率将图样P1-P3投影于物件3，且控制影像感测单元12对物件3撷取包含图样P1-P3的复数张影像。接着，处理单元14分析此复数张影像，以根据图样P1-P3的变化建立物件3的3D模型。
如图1所示，当成像装置1对物件3进行扫描时，投影单元10受投影参数控制，以投影光束L于物件3上，其中光束L于物件3上形成两个色块C1、C2。接着，影像感测单元12受取像参数控制，以对物件3撷取影像I。此时，影像I即会包含两个色块C1、C2，如图3所示。于此实施例中，投影参数可包含亮度与对比度的至少其中之一，且取像参数可包含曝光时间、光圈大小、感光度、白平衡与曝光补偿的至少其中之一，视实际应用而定。此外，两个色块C1、C2可为复数个图样P1-P3中的最细黑色条纹B与最细白色条纹W。于此实施例中，由于图样P3的黑色条纹B与白色条纹W为最细，因此，两个色块C1、C2可为图样P3的黑色条纹B与白色条纹W。
接着，处理单元14分析影像I，以计算两个色块C1、C2的对比值。接着，处理单元14比较两个色块C1、C2的对比值与预定阈值，其中预定阈值可为数值或范围。当两个色块C1、C2的对比值大于或小于预定阈值时，表示成像装置1所产生的影像品质会受投影参数及/或取像参数的影响而变差。此时，处理单元14即会调整投影参数与取像参数的至少其中之一，以增进影像品质。当两个色块C1、C2的对比值大于预定阈值时，处理单元14可降低投影参数与取像参数的至少其中之一。或者，于另一实施例中，当两个色块C1、C2的对比值小于预定阈值时，处理单元14可提高投影参数与取像参数的至少其中之一。
在调整投影参数与取像参数的至少其中之一后，处理单元14并再次控制投影单元10投影光束L于物件3上且控制影像感测单元12对物件3撷取影像I。于此实施例中，处理单元14可以预定比例(例如，1％、3％等)逐渐调整投影参数与取像参数的至少其中之一，且于每次调整后比较两个色块C1、C2的对比值与预定阈值。当调整后的两个色块C1、C2的对比值符合预定阈值时，表示成像装置1所产生的影像品质可接受。此时，处理单元14便不需调整投影参数与取像参数。
需说明的是，当预定阈值为数值时，两个色块C1、C2的对比值等于此数值即为两个色块C1、C2的对比值符合预定阈值；当预定阈值为范围时，两个色块C1、C2的对比值介于此范围之间即为两个色块C1、C2的对比值符合预定阈值。
上述的预定阈值可根据实际应用来决定。举例而言，本发明可以对应系统预设的投影参数与取像参数的两个色块C1、C2的对比值作为预定阈值值，或以对应系统预设的投影参数与取像参数的两个色块C1、C2的对比值加减容许值作为预定阈值范围。
于此实施例中，处理单元14可根据预定调整顺序选择性地调整投影参数与取像参数的至少其中之一。举例而言，当投影参数包含亮度与对比度，且取像参数包含曝光时间、光圈大小、感光度、白平衡与曝光补偿时，预定调整顺序可依序为曝光时间、光圈大小、曝光补偿、亮度、对比度、感光度与白平衡。需说明的是，预定调整顺序可根据投影参数与取像参数的类型来决定，不以上述实施例为限。至于曝光时间、光圈大小、曝光补偿、亮度、对比度、感光度与白平衡的调整原理，为习知技艺的人所熟知，在此不再赘述。
当处理单元14调整投影参数与取像参数的至少其中之一至极限值，且两个色块C1、C2的对比值仍大于或小于预定阈值时，处理单元14可控制警示单元18发出警示讯息(例如，影像、文字、光线、声音或其组合)，以通知使用者无法获得最佳的影像品质。此时，处理单元14可以目前或系统预设的投影参数与取像参数控制投影单元10与影像感测单元12。
于另一实施例中，上述两个色块C1、C2可为有别于黑色条纹B与白色条纹W的其它色块。此时，两个色块C1、C2的其中之一的宽度可小于或等于复数个图样P1-P3中最细黑色条纹B的宽度，且两个色块C1、C2的其中另一的宽度可小于或等于复数个图样P1-P3中最细白色条纹W的宽度。此外，除了黑色与白色，两个色块C1、C2的颜色以可为其它颜色，视实际应用而定。
请参阅图5，图5为根据本发明一实施例的参数调整方法的流程图。图5中的参数调整方法可利用上述成像装置1来实现。首先，执行步骤S10，以投影参数控制投影单元10投影光束L于物件3上。接着，执行步骤S12，以取像参数控制影像感测单元12对物件3撷取影像I。接着，执行步骤S14，分析影像I，以计算两个色块C1、C2的对比值。接着，执行步骤S16，比较两个色块C1、C2的对比值与预定阈值。当两个色块C1、C2的对比值大于或小于预定阈值时，执行步骤S18，调整投影参数与取像参数的至少其中之一。当两个色块C1、C2的对比值符合预定阈值时，执行步骤S20，不调整投影参数与取像参数。
需说明的是，本发明的参数调整方法的详细实施例如上所述，在此不再赘述。此外，图5所示的参数调整方法的控制逻辑中的各个部分或功能皆可透过软硬体的组合来实现。
综上所述，本发明利用投影于物件上的两个色块的对比值来判断投影参数与取像参数的至少其中之一是否需要调整。当两个色块的对比值大于或小于预定阈值时，表示成像装置所产生的影像品质会受投影参数及/或取像参数的影响而变差。此时，本发明会调整投影参数与取像参数的至少其中之一，以增进影像品质。需说明的是，当两个色块的对比值符合预定阈值时，表示成像装置所产生的影像品质可接受。此时，便不需调整投影参数与取像参数。
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 (12)

1.一种成像装置，其特征在于，包含：
投影单元，受投影参数控制，以投影光束于物件上，该光束于该物件上形成两个色块；
影像感测单元，受取像参数控制，以对该物件撷取影像，该影像包含该两个色块；以及
处理单元，电性连接于该投影单元及该影像感测单元，该处理单元分析该影像，以计算该两个色块的对比值，该处理单元比较该对比值与预定阈值，当该对比值大于或小于该预定阈值时，该处理单元调整该投影参数与该取像参数的至少其中之一，该处理单元并再次控制该投影单元投影该光束于该物件上且控制该影像感测单元对该物件撷取该影像。
2.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，当该对比值大于或小于该预定阈值时，该处理单元根据预定调整顺序选择性地调整该投影参数与该取像参数的至少其中之一。
3.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，当该对比值大于该预定阈值时，该处理单元降低该投影参数与该取像参数的至少其中之一；或者，当该对比值小于该预定阈值时，该处理单元提高该投影参数与该取像参数的至少其中之一。
4.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，还包含：
储存单元，电性连接于该处理单元，该储存单元储存复数个图样，每一该图样包含复数条黑色条纹与复数条白色条纹，该两个色块分别为该复数个图样中的最细黑色条纹与最细白色条纹；或者，
储存单元，电性连接于该处理单元，该储存单元储存复数个图样，每一该图样包含复数条黑色条纹与复数条白色条纹，该两个色块的其中之一的宽度小于或等于该复数个图样中最细黑色条纹的宽度，该两个色块的其中另一的宽度小于或等于该复数个图样中最细白色条纹的宽度。
5.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，还包含：
警示单元，电性连接于该处理单元，当该处理单元调整该投影参数与该取像参数的至少其中之一至极限值，且该对比值仍大于或小于该预定阈值时，该处理单元控制该警示单元发出警示讯息。
6.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，该投影参数包含亮度与对比度的至少其中之一，且该取像参数包含曝光时间、光圈大小、感光度、白平衡与曝光补偿的至少其中之一。
7.一种参数调整方法，适用于成像装置，该成像装置包含投影单元以及影像感测单元，其特征在于，该参数调整方法包含下列步骤：
以投影参数控制该投影单元投影光束于物件上，其中该光束于该物件上形成两个色块；
以取像参数控制该影像感测单元对该物件撷取影像，其中该影像包含该两个色块；
分析该影像，以计算该两个色块的对比值；
比较该对比值与预定阈值；以及
当该对比值大于或小于该预定阈值时，调整该投影参数与该取像参数的至少其中之一。
8.如权利要求7所述的参数调整方法，其特征在于，当该对比值大于或小于该预定阈值时，该参数调整方法根据预定调整顺序选择性地调整该投影参数与该取像参数的至少其中之一。
9.如权利要求7所述的参数调整方法，其特征在于，当该对比值大于该预定阈值时，该参数调整方法降低该投影参数与该取像参数的至少其中之一；或者，当该对比值小于该预定阈值时，该参数调整方法提高该投影参数与该取像参数的至少其中之一。
10.如权利要求7所述的参数调整方法，其特征在于，该两个色块分别为复数个图样中的最细黑色条纹与最细白色条纹；或者，
该两个色块的其中之一的宽度小于或等于复数个图样中最细黑色条纹的宽度，该两个色块的其中另一的宽度小于或等于该复数个图样中最细白色条纹的宽度。
11.如权利要求7所述的参数调整方法，其特征在于，还包含下列步骤：
当调整该投影参数与该取像参数的至少其中之一至极限值，且该对比值仍大于或小于该预定阈值时，发出警示讯息。
12.如权利要求7所述的参数调整方法，其特征在于，该投影参数包含亮度与对比度的至少其中之一，且该取像参数包含曝光时间、光圈大小、感光度、白平衡与曝光补偿的至少其中之一。
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