具体实施方式
图1为本发明一实施例的一电路160应用于一图像捕获设备100的方块图。如图1所示,图像捕获设备100包含了一感测电路130、一模拟增益调整电路140、一模拟数字转换器150、一电路160以及两个存储器170、180,其中电路160包含了一数字增益调整电路162、一计算与控制电路164、一查找电路166以及一图像处理电路168。在本实施例中,图像捕获设备100可以是一个网络监视器或是其他任何可以撷取图像的摄影装置,且图像捕获设备100另包含了一红外光源以在环境亮度不足的时候开启,以使得图像捕获设备100可以顺利地撷取到图像数据。此外,虽然本实施例中绘示了两个存储器170、180,但仅是为了方便说明而已,本领域技术人员应理解实作上存储器170、180可采用同一个存储器。
在图像捕获设备100的操作中,首先,可利用彩色滤光片(未绘示)可对环境光进行彩色滤波,接着利用感测电路130进行感测以产生一输入图像。具体来说,彩色滤光片上具有多个像素,每一个像素包含了一红色区域、一绿色区域、一蓝色区域以及一红外光区域,因此感测电路130可以感测出每一个像素中所包含的红色、绿色、蓝色以及红外光强度以产生该输入图像。然而由于彩色滤光片上的红色区域、绿色区域以及蓝色区域实际上仍允许红外光通过,因此在本实施例中,针对每一个像素,感测电路130所感测的四笔数据实际上分别是红光加上红外光的强度、绿光加上红外光的强度、蓝光加上红外光的强度、以及单纯红外光的强度。接着,模拟增益调整电路140依据计算与控制电路164所提供的模拟增益值AG来调整该输入图像的强度以产生一调整后输入图像,而模拟数字转换器150对该调整后输入图像进行模拟数字转换以产生一数字图像数据。
电路160中的计算与控制电路164自模拟数字转换器150接收该数字图像数据,并计算出该数字图像数据中的红色成分数据、绿色成分数据、蓝色成分数据以及红外光强度索引值IR_index,其中该些颜色成分数据例如说是该输入图像中对应全部像素或是部分区域像素的特定颜色光的强度平均值,而该红色成分数据、该绿色成分数据以及该蓝色成分数据提供给数字增益调整电路162以依据数字增益值DG进行数字增益调整来产生一调整后数字图像数据,且该调整后数字图像数据被暂存至存储器170中。此外,计算与控制电路164亦会根据该调整后数字图像数据产生模拟增益值AG以及数字增益值DG以分别供模拟增益调整电路140以及数字增益调整电路162使用。计算与控制电路164另外将模拟增益值AG、数字增益值DG以及红外光强度索引值IR_index一并提供给查找电路166,以供自存储器180中取得至少一图像调整参数IQ_index。最后,图像处理电路168自存储器170中取得该调整后数字图像数据,并使用查找电路166所提供的至少一图像调整参数IQ_index来对该调整后数字图像数据进行图像处理以产生一输出图像。
图2为本发明一实施例的图像处理电路168的方块图,其中图像处理电路168包含了至少一饱和度处理电路210、一噪声消除电路220以及一锐利度调整电路230。在图像处理电路168的操作中,饱和度处理电路210、噪声消除电路220以及锐利度调整电路230会分别根据图像调整参数IQ_index来对自存储器170中取得的该调整后数字图像数据进行图像处理。具体来说,当红外光强度索引值IR_index表示出该输入图像中该红外光成分所占的比重较高时,图像调整参数IQ_index控制图像处理电路168套用对应红外光比重较高时的色彩设定,例如饱和度处理电路210会降低颜色饱和度、噪声消除电路220会采用较强的噪声消除操作、且锐利度调整电路230会采用较弱的锐利度消除操作;反之,当红外光强度索引值IR_index表示出该输入图像中该红外光成分所占的比重较低时,图像调整参数IQ_index控制图像处理电路168套用对应红外光比重较低时的色彩设定,例如饱和度处理电路210会维持原有的颜色饱和度、噪声消除电路220会采用较弱的噪声消除操作、且锐利度调整电路230会采用较强的锐利度消除操作。
需注意的是,饱和度处理电路210、噪声消除电路220以及锐利度调整电路230的操作顺序并不以图2所示的顺序为限,且图像处理电路168亦可包含其他受调整参数IQ_index控制的色彩处理电路。
如上所述,由于图像处理电路168所使用的图像处理参数会考虑到红外光强度索引值IR_index,因此,图像处理电路168可以对该调整后数字图像数据进行较适合的图像色彩处理,以产生具有较佳质量的输出图像。
图3A为本发明一实施例的计算与控制电路164的细部方块图。如图3A所示,计算与控制电路164包含了一色彩成分计算电路312、一亮度计算电路314以及一索引值产生电路316。此外,在本实施例中,如第3B、3C图所示,查找电路166包含了一第一查找电路322、一第二查找电路324以及一第三查找电路326用来分别查找图3C所示的存储器180中储存的一第一对照表332、一第二对照表334以及一第三对照表336,但这仅是为了方便说明而已,本领域技术人员应理解实作上第一查找电路322、一第二查找电路324以及一第三查找电路326可共享同一个查找电路来查找存储器180中储存的多个对照表。在图3A所示的实施例中,色彩成分计算电路312自模拟数字转换器150接收该数字图像数据,其中该数字图像数据中的每一个像素均包含了四笔信息,亦即三笔色彩信息:红光加上红外光的强度、绿光加上红外光的强度、蓝光加上红外光的强度、以及一笔红外光信息:红外光的强度;而色彩成分计算电路312用来将上述三笔色彩信息分别减去红外光信息,以得到红色成分数据、绿色成分数据以及蓝色成分数据,并传送给数字增益调整电路162进行增益调整以得到该调整后数字图像数据。接着,亮度计算电路314自数字增益调整电路162接收该调整后数字图像数据,并自模拟数字转换器150接收该数字图像数据中的红外光信息(亦即,每一个像素的红外光强度),以决定出模拟增益值AG、数字增益值DG以及红外光成分的强度信息IR_info。在本实施例中,当调整后数字图像数据指出画面越暗,则模拟增益值AG、数字增益值DG越大,此外红外光成分的强度信息IR_info可以是该数字图像数据中多个像素对应的红外光成分数据(即红外光信息)的一平均值。接着,索引值产生电路316根据红外光成分的强度信息IR_info以及数字增益值DG以决定出该红外光强度索引值IR_index,其中红外光强度索引值IR_index用以表示该输入图像中该红外光成分的强度。
虽然本实施例中亮度计算电路314依据调整后数字图像数据来决定出更新的模拟增益值AG及更新的数字增益值DG,然而由于数字增益调整电路162使用中的数字增益值DG就是由亮度计算电路314决定的,因此亮度计算电路314亦可直接依据色彩成分计算电路312的输出来决定出更新的模拟增益值AG及更新的数字增益值DG。此外,由于亮度计算电路314亦可自行依据数字图像数据计算出红色成分数据、绿色成分数据以及蓝色成分数据,且如前所述,使用中的数字增益值DG就是由亮度计算电路314决定的,因此在另一实施例中,亮度计算电路314可以直接依据数字图像数据计算出更新的模拟增益值AG及更新的数字增益值DG,而不需要依据色彩成分计算电路312或者数字增益调整电路162的输出。
在查找电路166的操作中,第一查找电路322会根据模拟增益值AG以及数字增益值DG以自第一对照表332中取得一增益索引值ISO_index,该增益索引值ISO_index代表了输入图像被增益的程度;第二查找电路322则根据增益索引值ISO_index以及红外光强度索引值IR_index以自第二对照表334中取得一最终索引值F_index,该最终索引值F_index用来指示特定的至少一图像调整参数IQ_index;而第三查找电路326再根据最终索引值F_index以自第三对照表336中取得该至少一图像调整参数IQ_index,并提供给图像处理电路168使用。请注意,在其他实施例中,第一查找电路322可以直接以一增益索引值计算电路(未绘示)取代,例如说直接将模拟增益值AG以及数字增益值DG相乘来得到增益索引值ISO_index,如此即可省略查表的步骤,且不需要储存第一对照表332于存储器180中。此外,在其他实施例中,第二对照表可与第三对照表整合,如此第二查找电路322可以直接查表得到该至少一图像调整参数IQ_index,并省略第三查找电路326。
由于进行相同增益幅度时,透过模拟增益调整电路140进行增益所产生的噪声较透过数字增益调整电路162进行增益来的低,因此在本实施例中优先使用模拟增益调整电路140,而不使用数字增益调整电路162(亦即数字增益值DG等于1),以降低整体的噪声;然而由于调整后数字图像数据经色彩成分计算电路312移除了红外光成分数据,因此当环境光中的红外光成分较高时,将导致亮度计算电路314决定需要采用较大的增益幅度,此时若仅由模拟增益调整电路140进行前述较大的增益,即有可能产生过曝的问题。
详细来说,由于调整后输入图像存在亮度的上限值,但输入图像并未移除红外光成分数据,因此一旦增益调整电路140采用了过大的增益幅度,将造成输入图像中部分较亮区域的像素皆达到一最高像素值而无法分辨。有鉴于此,本实施例中,当环境光中的红外光成分较高时,仍需利用数字增益调整电路162来对红色成分数据、绿色成分数据以及蓝色成分数据进行增益调整(亦即数字增益值DG大于1)。举例来说,假设目前的模拟增益值AG为“9”、目前的数字增益值DG为“1”、红色/绿色/蓝色成分数据的平均值为“10”、红外光的像素值平均为“200”、目标平均像素值为“40”、最高像素值为“255”则此时为了让处理后的数字图像数据的亮度值达到目标平均像素值“40”,需要再让目前的像素值(平均值“10”)提升4倍才可以达到目标平均像素值为“40”。而由于此时模拟增益值AG只能由“9”提升到“(9*(255/200))”,亦即再将像素值提升(255/200)倍,故数字增益值DG需要设为“4/(255/200)”才可以再让目前的像素值提升4倍。须注意的是,前述举例只是为了方便理解本发明的概念而已,实际上操作上,以前述举例来说,调整后的模拟增益值AG必须要小于“(9*(255/200))”,这是因为如前所述,针对每一个像素,感测电路130所感测的四笔数据分别是红光加上红外光的强度、绿光加上红外光的强度、蓝光加上红外光的强度、以及单纯红外光的强度,当调整后的模拟增益值AG等于“(9*(255/200))”时,只能确保调整后输入图像的红外光的部分不超过上限值,但红光加上红外光的强度、绿光加上红外光的强度、蓝光加上红外光的强度则必然超过上限值。
如上所述,由于数字增益值DG以及红外光成分的强度信息IR_info都可以在一定程度上反映出环境光中红外光所占的比重,故在一实施例中,索引值产生电路316将数字增益值DG以及红外光成分的强度信息IR_info(例如,该数字图像数据中该红外光成分数据的平均值)相乘以得到红外光强度索引值IR_index,亦即IR_index=DG*IR_info。在以上公式中,红外光强度索引值IR_index可以反映出红外光在通过模拟增益调整后的强度,而数字增益值DG可以反映出红色成分数据、绿色成分数据以及蓝色成分数据因为红外光的因素而需要被调整的强度,故两者相乘后的结果可以较全面地被反映出红外光的影响程度。
在另外一个实施例中,除了考虑过曝的问题,亮度计算电路314更需进一步考虑模拟增益调整电路140能够增益的模拟增益值AG的上限。以前述举例来说,假设模拟增益值AG的上限为“10”,且此时需要再让目前的像素值(平均值“10”)提升4倍。由于模拟增益值AG只能由“9”提升到“10”,亦即再将像素值提升(10/9)倍,故数字增益值DG需要设为“3.6”才可以再让目前的像素值提升4倍((10/9)*3.6=4)。
图4为根据本发明一实施例的一种用于一图像捕获设备的控制方法的流程图。参考以上实施例所揭露内容,流程如下所述。
步骤400:流程开始。
步骤402:接收一输入图像。
步骤404:依据一模拟增益值调整该输入图像以产生一调整后输入图像。
步骤406:对该调整后输入图像进行模拟数字转换操作以产生一数字图像数据。
步骤408:依据一数字增益值调整该数字图像数据以产生一调整后数字图像数据。
步骤410:依据该数字图像数据产生该模拟增益值、该数字增益值以及该数字图像数据中的一红外光成分的一强度信息。
步骤412:依据该模拟增益值、该数字增益值以及该红外光成分的该强度信息决定出一图像调整参数。
步骤414:依据该图像调整参数对该调整后数字图像数据进行图像处理以产生一输出图像数据。
简要归纳本发明,在本发明的用以控制一图像捕获设备的电路及相关的控制方法中,图像数据中的红外光强度被用来决定图像处理有关于噪声消除操作、锐利度调整以及颜色饱和度调整的强度。透过本发明可以让图像数据进行最适合的处理,以提升图像质量。此外,虽然本发明的实施例以搭载红绿蓝与红外光感测元件(RGB-IR sensor)的图像捕获设备做说明,但本发明不再此限,本领域技术人员应可理解,只要是搭载了红外光感测元件的图像捕获设备,无论其搭配了其他任何色彩空间的感测元件,皆为本发明可实施的范畴。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。