CN110536063B - 车用取像装置及影像撷取方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种车用取像装置及影像撷取方法，该车用取像装置包含影像撷取单元、补光单元及处理单元，影像撷取单元用以撷取行车影，补光单元用以以补光强度进行补光，处理单元用以自行车影像中取出物件影像，并转换出在穿过物件影像的直线上的若干个像素的亮度分布，处理单元根据亮度分布的波形微调影像撷取单元的快门速度、影像撷取单元的增益值或补光单元的补光强度；该影像撷取方法包含利用影像撷取单元撷取行车影像、自行车影像中取出物件影像、转换出在穿过物件影像的直线上的若干个像素的亮度分布，以及根据亮度分布的波形微调影像撷取单元的快门速度、影像撷取单元的增益值或补光单元的补光强度。

Description

车用取像装置及影像撷取方法

【技术领域】

本发明是影像撷取技术，特别是一种车用取像装置及影像撷取方法。

【背景技术】

取像装置因可记录影像而用途十分广泛，举凡可装设于建筑物的出入口等需要监视的场所，以协助进行追查、存证等用途。

一般的取像装置多装设在某一定点并根据固定的运行模式于其可撷取影像的范围内进行影像撷取。然而，当取像装置是装设于移动物，例如车体上时，取像装置所撷取到的影像品质将会受到移动物的速度影响而劣化，并且进而影响后续对所撷取到的影像进行辨识的准确度。

【发明内容】

在一实施例中，一种影像撷取方法，其包含利用影像撷取单元撷取行车影像、自行车影像中取出物件影像、转换出在穿过物件影像的直线上的若干个像素的亮度分布，以及根据亮度分布的波形微调影像撷取单元的快门速度、影像撷取单元的增益值或补光单元的补光强度。

在一实施例中，一种车用取像装置包含影像撷取单元、补光单元和处理单元。影像撷取单元用以撷取行车影像。补光单元用以以补光强度进行补光。处理单元用以自行车影像中取出物件影像，并转换出在穿过物件影像的直线上的若干个像素的亮度分布。并且，处理单元根据亮度分布的波形微调影像撷取单元的快门速度、影像撷取单元的增益值或补光单元的补光强度。

综上所述，本发明实施例的车用取像装置及影像撷取方法，其根据行车影像中的物件影像的亮度分布的波形来微调快门速度、补光强度或增益值，以获取具有较佳细节表现能力的行车影像。由于无需等待后台系统的反馈便可确认行车影像的品质并即时对应进行微调，进而可更快速地获得具较佳品质的行车影像。

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

【附图说明】

图1为车用影像撷取装置的一实施例的方框示意图。

图2为影像撷取方法的一实施例的流程示意图。

图3为行车影像的一实施例的概要示意图。

图4为物件影像与其亮度分布的一实施例的概要示意图。

图5为图2中步骤S40的一实施例的流程示意图。

图6为图2中步骤S40的一实施例的流程示意图。

图7为图2中步骤S40的一实施例的流程示意图。

图8为图2中步骤S40的一实施例的流程示意图。

图9为图2中步骤S40的一实施例的流程示意图。

图10为图2中步骤S40的一实施例的流程示意图。

图11为物件影像与其亮度分布的一实施例的概要示意图。

图12为物件影像与其亮度分布的一实施例的概要示意图。

【具体实施方式】

图1为车用影像撷取装置的一实施例的方框示意图。请参阅图1，一般而言，车用取像装置100是装设于交通工具上，并用以撷取、记录行车影像F1。在一些实施态样中，交通工具可为汽车、机车等，但本发明并非以此为限，任何合适应用车用取像装置100的交通工具皆为本发明所涵盖的范围。

在一实施例中，车用取像装置100包含影像撷取单元110以及处理单元120，且处理单元120耦接于影像撷取单元110。此外，车用取像装置100还可包含补光单元130，且补光单元130耦接于影像撷取单元110以及处理单元120。影像撷取单元110用以撷取行车影像F1。并且，补光单元130用以根据补光强度输出补充光，以辅助影像撷取单元110的影像撷取。

在一些实施态样中，影像撷取单元110可包含一组镜头和感光元件，感光元件例如为互补式金属氧化物半导体(CMOS)、感光耦合元件(CCD)。此外，补光单元130可例如以发光二极体(LED)、红外线二极体(IR LED)、卤素灯、雷射光源等来实现，但本发明并非以此为限。

处理单元120可根据本发明任一实施例的影像撷取方法控制并调整影像撷取单元110及/或补光单元130的作动，以使得影像撷取单元110所撷取到的行车影像F1可具有较佳的影像品质。

在一些实施态样中，处理单元120可例如为SoC晶片、中央处理器(CPU)、微控制器(MCU)或特殊应用积体电路(ASIC)等。

图2为影像撷取方法的一实施例的流程示意图。请参阅图1至图2，在影像撷取方法的一实施例中，处理单元120可利用影像撷取单元110行车影像F1(步骤S10)。并且，处理单元120可从行车影像F1中取出其物件影像M1(步骤S20)，以转换出在穿过物件影像M1的直线L1上的这些像素的亮度分布(步骤S30)。之后，处理单元120便可根据亮度分布的波形来微调影像撷取单元110的快门速度、影像撷取单元110的增益值或补光单元130的补光强度(步骤S40)，以通过这些微调动作来还优化车用取像装置100所撷取到的影像品质。

在步骤S10的一实施例中，影像撷取单元110可采用全域快门(Global Shutter)的操作方式来撷取行车影像F1，但本发明并非仅限于此，影像撷取单元110也可采用滚动式快门(Rolling Shutter)的操作方式来撷取行车影像F1。此外，影像撷取单元110可采用预设的快门速度在补光单元130的补充光下来撷取行车影像F1。在一些实施态样中，此预设的快门速度可介于1/1000秒至1/100000秒之间。

在一些实施例中，行车影像F1可包含若干个个像素，且各像素可根据若干个灰阶级中的一个灰阶级显示出对应的灰阶。因此，行车影像F1可由这些像素的灰阶和所在位置来决定其显示样貌。

在一些实施态样中，行车影像F1可由1280*720个像素所组成，但本发明并非以此为限，行车影像F1也可由360*240个像素、1920*1080个像素或其他任何符合显示格式标准的数量的像素所组成。

在一些实施态样中，这些灰阶级的分级数量共可为256个，如灰阶级0至灰阶级255，且灰阶级0代表最低亮度，灰阶级255代表最高亮度，但本发明并非以此为限，这些灰阶级的分级数可视影像撷取单元110所能提供的表现能力而定。举例而言，影像撷取单元110可包含类比数位转换电路，且当类比数位转换电路为10位元时，影像撷取单元110可提供1024(即210)个灰阶级的表现能力，以此类推。

图3为行车影像的一实施例的概要示意图。请参阅图1至图3，在一些实施例中，倘若有物件存在于车用影像撷取装置100的影像撷取范围内时，在影像撷取单元110所撷取到的行车影像F1中将可涵盖有物件影像M1。此外，倘若物件上具有字元时，在影像撷取单元110所撷取到的行车影像F1中的物件影像M1上也可存在字元影像W1。

在步骤S20的一实施例中，处理单元120可通过影像处理技术，例如影像分割，来将物件影像M1从行车影像F1中取出。

图4为物件影像与其亮度分布的一实施例的概要示意图。请参阅图1至图4，在步骤S30的一实施例中，处理单元120可设置一条通过物件影像M1的直线L1，以根据此直线L1上所通过的各像素及其位置来转换出亮度对位置的亮度分布。在一些实施态样中，处理单元120是沿着物件影像M1的横轴来设置直线L1，如图4所示，但本发明并非仅限于此，直线L1也可沿着物件影像M1的纵轴或其他合适的方向设置而通过物件影像M1。于此，物件影像M1可包含多个字元影像W1，且直线L1可通过这些字元影像W1。

图5为图2中步骤S40的一实施例的流程示意图。请参阅图1至图5，在步骤S40的一实施例中，处理单元120可根据于步骤S30中转换出的亮度分布的波形的峰对峰值Vpp(peak-to-peak value)的大小来进行相应的微调。其中，所述的峰对峰值Vpp是指亮度分布中波形的波峰Vc和波谷Vt之间的差值。因此，处理单元120可将波形的峰对峰值Vpp和预设差值进行比较(步骤S41)。当峰对峰值Vpp大于或等于预设差值时，处理单元120可判定物件影像M1的对比度应是足够的，而不调整影像撷取单元110的增益值、补光单元130的补光强度及影像撷取单元110的快门速度(步骤S42)。而当峰对峰值Vpp小于预设差值时，处理单元120将判定物件影像M1的对比度不足，并致使补光单元130提升其补光强度或致使影像撷取单元110提升其增益值(步骤S43)，以藉此让在微调后所撷取到的行车影像F1中的物件影像M1的对比度可获得提升。

在一些实施态样中，亮度分布中的亮度可以灰阶级作为其单位。此外，预设差值可介于90个灰阶级至110个灰阶级之间。举例而言，预设差值可为100个灰阶级，但本发明并非以此为限。

图6为图2中步骤S40的一实施例的流程示意图。请参阅图1至图6，在步骤S40的一实施例中，除根据峰对峰值Vpp外，处理单元120还可根据波峰值的大小来进行微调。在一实施态样中，处理单元120可于步骤S41的执行并判定峰对峰值Vpp大于或等于预设差值后，先将波形的波峰值和预设峰值进行比较(步骤S44)。当步骤S44的比较结果为波峰值大于或等于预设峰值时，表示物件影像M1的亮度不会过暗，处理单元120才接续执行步骤S42，以不进行调整。反之，当步骤S44的比较结果为波峰值小于预设峰值时，表示物件影像M1的亮度可能过暗，处理单元120可执行步骤S43以提升物件影像M1的亮度，但本发明并非仅限于此。图7为图2中步骤S40的一实施例的流程示意图。请参阅图7，在另一实施态样中，处理单元120也可于步骤S41执行前，先执行步骤S44。之后，于步骤S44的比较结果为波峰值大于或等于预设峰值时，处理单元120再接续执行步骤S41的峰对峰值的比较，并根据步骤S41的比较结果选择接续执行步骤S42或步骤S43。并且，于步骤S44的比较结果为波峰值小于预设峰值时，处理单元120则可选择执行步骤S43。

图8为图2中步骤S40的一实施例的流程示意图。请参阅图8，在步骤S40的一实施例中，除根据峰对峰值Vpp外，处理单元120也可根据波谷值的大小来进行微调。在一实施态样中，处理单元120可于步骤S41的执行并判定峰对峰值Vpp大于或等于预设差值后，先将波形的波谷值和预设谷值进行比较(步骤S45)。当步骤S45的比较结果为波谷值小于或等于预设谷值时，表示物件影像M1的亮度不会过亮，处理单元120才接续执行步骤S42，以不进行调整。反之，当步骤S45的比较结果为波谷值大于预设谷值时，表示物件影像M1的亮度可能过亮，处理单元120可致使补光单元130降低其补光强度或者致使影像撷取单元110降低其增益值(步骤S46)，但本发明并非仅限于此。图9为图2中步骤S40的一实施例的流程示意图。请参阅图9，在另一实施态样中，处理单元120也可于步骤S41的执行前，先执行步骤S45。之后，当步骤S45的比较结果为波谷值小于或等于预设谷值时，处理单元120再接续执行步骤S41的峰对峰值Vpp的比较，并根据步骤S41的比较结果选择接续执行步骤S42或步骤S43。当步骤S45的比较结果为波谷值大于预设谷值时，处理单元120则可选择执行步骤S46。

在一些实施态样中，预设峰值可介于灰阶级120至灰阶级140之间。此外，预设谷值也可介于灰阶级120至灰阶级140之间。在一些实施态样中，预设峰值可相等于预设谷值。例如，预设峰值、预设谷值可为灰阶级130，但本发明并非以此为限。

图10为图2中步骤S40的一实施例的流程示意图，图11为物件影像与其亮度分布的一实施例的概要示意图，且图12为物件影像与其亮度分布的一实施例的概要示意图。请参阅图2、图10至图12，在步骤S40的一实施例中，处理单元120也可根据于步骤S30转换出的亮度分布中波形的各切线Lt的灰阶像素数量的数值来进行相应的微调。其中，切线Lt的灰阶像素数量是指从波峰Vc转态至波谷Vt时的转态斜率或者从波谷Vt转态至波峰Vc时的转态斜率。在一些实施态样中，亮度分布中的亮度可以灰阶级作为其单位。并且，切线的灰阶像素数量的单位此时可为：灰阶级/像素个数。

处理单元120可将各切线的灰阶像素数量和预设灰阶像素数量进行比较(步骤S47)。当各切线的灰阶像素数量落于预设灰阶像素数量时，表示物件影像M1的锐利度应是足够的，且处理单元120不调整影像撷取单元110的增益值、补光单元130的补光强度及影像撷取单元110的快门速度(步骤S48)。而当任一个切线的灰阶像素数量超出于预设灰阶像素数量时，表示物件影像M1的锐利度恐不足，处理单元120可致使影像撷取单元110提升其快门速度(步骤S49)，以藉此让在微调后所撷取到的行车影像F1中的物件影像M1的锐利度可获得提升。

在一些实施态样中，预设灰阶像素数量可为一段区间数值。例如0至2(灰阶级/像素个数)，但本发明并非以此为限。

在一些实施例中，处理单元120可通过步骤S10至步骤S40的反复执行来反复进行微调，以使得影像撷取单元110所撷取到的行车影像F1可具有足够的细节表现能力。于此，由于处理单元120是根据行车影像F1中的物件影像M1的亮度分布的波形来确认其品质，而得以快速反馈并对应地进行微调，进而可还快速地获取具有较佳品质的行车影像F1。

在一些实施例中，处理单元120于步骤S20的执行前，还可先对影像撷取单元110的快门速度进行初步设定，以致使影像撷取单元110所撷取到的行车影像F1可不模糊。并且，于步骤S20执行前，处理单元120还可先对补光单元130的补光强度或影像撷取单元110的增益值进行初步调整，以致使影像撷取单元110所撷取到的行车影像F1可具有适当亮度。此外，处理单元120可在基于合适的快门速度与补光强度或增益值的设定下，再通过影像撷取方法的步骤S10至步骤S40的微调整动作来还强化行车影像F1的细节表现能力。

在一些实施态样中，影像撷取单元110的快门速度、增益值和补光单元130的补光强度的乘积值在步骤S40的微调动作的执行前后是相等的。举例而言，当处理单元120致使快门速度变为原来的1/2时，处理单元120将会致使增益值或者补光强度变为原来的2倍，以使得快门速度、增益值和补光强度的乘积值在微调之前后可呈现实质上相等，亦即快门速度、增益值和补光强度的乘积值在微调之前后不会巨量变化。

在一些实施例，车用取像装置100可还包含储存单元140，且储存单元140耦接于处理单元120。储存单元140可用以储存预设差值、预设峰值、预设谷值、预设灰阶像素数量、快门速度、补光强度及/或增益值等任何可运用于本发明任一实施例的影像撷取方法中的参数。

在一些实施例中，车用取像装置100可应用于警方的侦防系统中。举例而言，车用取像装置100可设置在警车上。车用取像装置100可电性连接至警车的内部系统，且内部系统可将所撷取到的行车影像F1上传至后台系统，以交由后台系统对行车影像F1做进一步之后处理(post-processing)、影像辨识等动作，进而得以协助警方快速记录、辨识车牌、车款等。行车影像F1中的物件影像M1可为车牌的影像或者车体的影像等。此外，字元影像W1可为数码、字符等的影像。

综上所述，本发明实施例的车用取像装置及影像撷取方法，其根据行车影像中的物件影像的亮度分布的波形来微调快门速度、补光强度或增益值，以获取具有较佳细节表现能力的行车影像。由于无需等待后台系统的反馈便可确认行车影像的品质并即时对应进行微调，进而可还快速地获得具较佳品质的行车影像。

虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种影像撷取方法，其特征在于，包含：

利用一影像撷取单元撷取一行车影像；

自该行车影像取出一物件影像；

转换出在穿过该物件影像的一直线上的若干个像素的亮度分布；及

根据该亮度分布的波形微调该影像撷取单元的一快门速度、该影像撷取单元的一增益值或一补光单元的一补光强度，其中，微调的步骤包含：

比较该波形的峰对峰值与一预设差值；

当该峰对峰值大于或等于该预设差值时，不调整该快门速度、该增益值和该补光强度；及

当该峰对峰值小于该预设差值时，提升该补光强度或该增益值。

2.如权利要求1所述的影像撷取方法，其特征在于，微调的步骤还包含：

比较该波形的波峰值与一预设峰值；

当该波峰值大于或等于该预设峰值时，不调整该快门速度、该增益值和该补光强度；及

当该波峰值小于该预设峰值时，提升该补光强度或该增益值。

3.如权利要求1所述的影像撷取方法，其特征在于，微调的步骤还包含：

比较该波形的波谷值与一预设谷值；

当该波谷值大于该预设谷值时，降低该补光强度或该增益值；及

当该波谷值小于或等于该预设谷值时，不调整该快门速度、该增益值和该补光强度。

4.如权利要求1所述的影像撷取方法，其特征在于，微调的步骤包含：

当该波形的各切线的灰阶像素数量落于一预设灰阶像素数量时，不调整该快门速度、该增益值和该补光强度；及

当该波形的任一该切线的该灰阶像素数量超出于该预设灰阶像素数量时，提升该快门速度。

5.如权利要求1至权利要求4中任一项所述的影像撷取方法，其特征在于，该快门速度、该增益值和该补光强度的乘积值在进行微调之前与在进行微调之后相等。

6.一种车用取像装置，其特征在于，包含：

一影像撷取单元，用以撷取一行车影像；

一补光单元，用以以一补光强度进行补光；及

一处理单元，用以自该行车影像取出一物件影像，并转换出在穿过该物件影像的一直线上的若干个像素的亮度分布，且该处理单元根据该亮度分布的波形微调该影像撷取单元的一快门速度、该影像撷取单元的一增益值或该补光强度，其中，微调的步骤中包含：比较该波形的峰对峰值和一预设差值；当该峰对峰值大于或等于该预设差值时，不调整该快门速度、该增益值和该补光强度；及当该峰对峰值小于该预设差值时，提升该补光强度或该增益值。

7.如权利要求6所述的车用取像装置，其特征在于，微调的步骤还包含：比较该波形的波峰值与一预设峰值；当该波峰值大于或等于该预设峰值时，不调整该快门速度、该增益值和该补光强度；及当该波峰值小于该预设峰值时，提升该补光强度或该增益值。

8.如权利要求6所述的车用取像装置，其特征在于，微调的步骤还包含：比较该波形的波谷值与一预设谷值；当该波谷值大于该预设谷值时，降低该补光强度或该增益值；及当该波谷值小于或等于该预设谷值时，不调整该快门速度、该增益值和该补光强度。

9.如权利要求6所述的车用取像装置，其特征在于，该处理单元在该波形的各切线的灰阶像素数量落于一预设灰阶像素数量时，不调整该快门速度、该增益值和该补光强度，并且该处理单元在该波形的任一该切线的该灰阶像素数量超出于该预设灰阶像素数量时，提升该快门速度。

10.如权利要求6至权利要求9中任一项所述的车用取像装置，其特征在于，该快门速度、该增益值和该补光强度的乘积值在进行微调之前与在进行微调之后相等。

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