CN112770021A - 摄影机与滤片切换方法 - Google Patents

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Abstract

摄影机包含红外线截止滤片、图像感测器以及图像处理电路。红外线截止滤片用以根据切换信号被切换，以操作于日间模式与夜间模式中之一者。图像感测器用以产生图像数据。图像处理电路用以：在试图切换红外线截止滤片前，根据图像数据产生参考图像；输出切换信号以试图切换红外线截止滤片；在试图切换红外线截止滤片后，根据图像数据产生当前图像；若摄影机是欲自夜间模式切换至日间模式，计算参考图像的第一红色特征值与当前图像的第二红色特征值之间的第一差值；以及比较第一差值与第一临界值，以确认红外线截止滤片是否有正确切换。本案一些实施例可利用滤片被切换前后的图像来判断滤片是否有正确被切换，以避免摄影机拍出品质不好的图像。

Description

摄影机与滤片切换方法
技术领域
本案是关于摄影机，更明确地说，是关于具有红外线截止滤片的摄影机以及验证红外线截止滤片是否有切换成功的滤片切换方法。
背景技术
为了提高拍摄到的图像的品质，摄影机内部常放置一或多种滤镜。这些滤镜可提供不同滤波功能，以在不同环境条件下增强图像品质。在现有技术中，摄影机可自动依据不同环境条件选出适合的滤镜来增强图像品质。然而，若摄影机未能正确切换滤镜，可能会导致最终图像品质不佳。
发明内容
于一些实施例中，摄影机包含红外线截止滤片、图像感测器以及图像处理电路。红外线截止滤片用以根据切换信号被切换，以操作于日间模式与夜间模式中之一者。图像感测器用以产生图像数据。图像处理电路用以：在试图切换红外线截止滤片前，根据图像数据产生参考图像；输出切换信号以试图切换红外线截止滤片；在试图切换红外线截止滤片后，根据图像数据产生当前图像；若摄影机是欲自夜间模式切换至日间模式，计算参考图像的第一红色特征值与当前图像的第二红色特征值之间的第一差值；以及比较第一差值与第一临界值，以确认红外线截止滤片是否有正确切换。
于一些实施例中，滤片切换方法包含下列操作：在试图切换摄影机的红外线截止滤片前，经由摄影机撷取参考图像；试图切换红外线截止滤片；在试图切换红外线截止滤片后，经由摄影机撷取当前图像；若摄影机是欲自夜间模式切换至日间模式，计算参考图像的第一红色特征值与当前图像的第二红色特征值之间的第一差值；以及比较第一差值与第一临界值，以确认红外线截止滤片是否有正确切换。
本发明一些实施例可利用滤片被切换前后的图像来判断滤片是否有正确被切换，以避免摄影机拍出品质不好的图像。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1A为根据本发明一些实施例示出一种摄影机的示意图；
图1B为根据本发明一些实施例示出一种摄影机的示意图；
图2为根据本发明一些实施例示出一种滤片切换方法的流程图；以及
图3～5为根据本发明一些实施例示出数种统计运算的操作示意图。
其中，附图标记：
100 摄影机
110 镜头
120 滤镜装置
122 切换机构
124 红外线截止滤片
130 图像感测器
140 图像处理电路
142 自动白平衡电路
144 图像分析电路
146 存储器
150 光源
H1、H2 位置
Sawb 图像数据
SC 当前图像
SD 驱动信号
Sraw 图像数据
SR 参考图像
Sw 切换信号
TH1 第一临界值
TH2 第二临界值
200 滤片切换方法
S205、S210、S215、S220、S225、S230、S235、S240、S245 步骤
301 区域
PR1、PR2 像素
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
图1A为根据本发明一些实施例示出一种摄影机100的示意图。于一些实施例中，摄影机100可依据拍摄环境或使用者的指令操作于日间模式(或可称为高光源模式)或夜间模式(或可称为低光源模式)。
摄影机100包含镜头110、滤镜装置120、图像感测器130以及图像处理电路140。镜头110可朝向欲监视的环境。图像感测器130根据通过镜头110的光产生图像数据Sraw。于一些实施例中，图像数据Sraw为未经额外图像处理(例如为自动白平衡等等)调整过的原始(raw)数据。
滤镜装置120包含切换机构122以及红外线截止(Infrared cut-off)滤片124(斜线底纹部分)。切换机构122根据切换信号Sw改变红外线截止滤片124的位置，以操作于日间模式与夜间模式中之一者。例如，在日间模式下，切换机构122将红外线截止滤片124维持在位置H1。于此条件下，通过镜头110的红外线会被阻挡/滤除而无法被传输至图像感测器130。换言之，在日间模式下，图像感测器130根据通过红外线截止滤片124传来的光产生图像数据Sraw。或者，在夜间模式下，切换机构122将红外线截止滤片124维持在位置H2，以不阻挡/滤除通过镜头110的红外线。换言之，在夜间模式下，图像感测器130是在未被红外线截止滤片124阻挡下产生图像数据Sraw。
图像处理电路140输出切换信号Sw，以控制滤镜装置120操作于日间模式或夜间模式。于一些实施例中，图像处理电路140可分析图像数据Sraw以决定是否要输出切换信号Sw来切换红外线截止滤片124的位置。例如，图像处理电路140可分析目前所收到的图像数据Sraw(例如为分析图像数据Sraw的灰阶值)，以得知目前的环境光亮度。若环境光亮度大于一预定亮度，图像处理电路140输出切换信号Sw，以移动红外线截止滤片124至位置H1。反之，若环境光亮度不大于该预定亮度，图像处理电路140输出切换信号Sw，以移动红外线截止滤片124至位置H2。于一些实施例中，摄影机100可更包含光检测器(例如可为光敏电阻)，其用以检测环境光亮度以产生检测信号(未示出)。图像处理电路140可根据此检测信号决定是否要切换红外线截止滤片124。于一些实施例中，图像处理电路140可接收外部输入指令(未示出)，并据以决定是否要切换红外线截止滤片124。
图像处理电路140更用以根据在试图切换红外线截止滤片124前后所收到的图像数据Sraw确认红外线截止滤片124是否有正确切换。于一些实施例中，图像处理电路140可包含自动白平衡电路142、图像分析电路144以及存储器146。自动白平衡电路142对图像数据Sraw施加自动白平衡的处理，以输出图像数据Sawb。例如，在日间模式下，自动白平衡电路142校正图像数据Sraw的色彩，以产生图像数据Sawb。在夜间模式下，自动白平衡电路142将图像数据Sraw转换为灰阶图像(或称黑白图像)，以产生图像数据Sawb。
于一些实施例中，图像分析电路144可根据图像数据Sraw(或Sawb)验证红外线截止滤片124是否有被正确切换。例如，在试图切换红外线截止滤片124前，图像分析电路144可根据图像数据Sraw(或Sawb)产生参考图像SR。在试图切换红外线截止滤片124后，图像分析电路144可根据图像数据Sraw(或Sawb)产生当前图像SC。图像分析电路144可将参考图像SR与当前图像SC储存于存储器146，并对参考图像SR与当前图像SC执行统计运算。于一些实施例中，存储器146更用以储存第一临界值TH1以及第二临界值TH2。图像分析电路144可根据上述统计运算的结果、第一临界值TH1以及第二临界值TH2确认红外线截止滤片124是否有正确切换。关于此处的详细操作将于后述段落参照图2说明。
若判断红外线截止滤片124未正确切换，图像处理电路140更用以发出警示信息MS，以指示红外线截止滤片124未被正确切换。于一些实施例中，警示信息MS可由电子信息、光信号、声音信号等等方式实施。于一些实施例中，警示信息MS可是图像处理电路140内部的信息，图像处理电路140更用以根据警示信息MS重新切换红外线截止滤片124。
于一些实施例中，图像处理电路140可为具有图像处理功能的系统单晶片(Systemon a chip)。于一些实施例中，图像处理电路140可由一或多个集成电路实现。
图1B为根据本案一些实施例示出一种摄影机100的示意图。相较于图1A，于此例中，摄影机100可更包含光源150。光源150为红外线灯，并在夜间模式下根据驱动信号SD启动，以提高拍摄环境的亮度。如此一来，摄影机100可在黑暗环境下提供更为清晰的图像。
为易于理解，一并参照图1A与图2，图2为根据本案一些实施例示出一种滤片切换方法200的流程图。于一些实施例中，滤片切换方法200可由(但不限于)图1A或图1B的图像处理电路140执行。
于步骤S205，根据图像数据产生参考图像。例如，在试图切换红外线截止滤片124前，图像分析电路144可将接收到的图像数据Sraw(或Sawb)输出至存储器146，以储存为参考图像SR。
于步骤S210，确认是否试图切换红外线截止滤片。若是，则执行步骤S215。反之，则再次执行步骤S205。例如，如先前所述，图像分析电路144可根据环境光亮度决定是否要切换红外线截止滤片124。
于步骤S215，根据图像数据产生当前图像。例如，在试图切换红外线截止滤片124后，图像分析电路144可将接收到的图像数据Sraw(或Sawb)输出至存储器146，以储存为当前图像SC。
于步骤S220，判断摄影机是操作于日间模式或夜间模式。若是操作于日间模式，则执行步骤S225。或者，若是操作于夜间模式，则执行步骤S230。
于步骤S225，计算参考图像的第一红色特征值以及当前图像的第二红色特征值之间的第一差值。于步骤S235，比较第一差值与第一临界值，以判断第一差值是否大于第一临界值。若是，则执行步骤S205；反之，则执行步骤S240。一图像的红色特征值与其中的红色信息相关，举例来说，红色特征值越高，可代表该图像中的红色内容越多/越红或红色像素越多/越红。
于步骤S240，产生警示信息MS以指示红外线截止滤片未被正确切换。例如，若摄影机100目前是操作于日间模式，代表摄影机100先前操作于夜间模式且红外线截止滤片124是欲自夜间模式切换至日间模式。在试图切换红外线截止滤片124前，图像感测器130是在未被红外线截止滤片124阻挡下产生图像数据Sraw，故参考图像SR存在较多红色信息。若红外线截止滤片124正确切换至位置H1，图像感测器130会根据通过红外线截止滤片124传来的光产生图像数据Sraw，故当前图像SC存在较少红色信息。因此，在日间模式下，若红外线截止滤片124有正确切换，参考图像SR的红色信息应多于(或高于)当前图像SC的红色信息。
于一些实施例中，图像分析电路144可对参考图像SR执行统计运算以产生第一红色特征值，并对当前图像SC执行统计运算以产生第二红色特征值，其中第一红色特征值与第二红色特征值指示前述的红色信息。图像分析电路144可进一步计算第一红色特征值与第二红色特征值之间的第一差值。若此第一差值大于第一临界值TH1，代表红外线截止滤片124有正确切换。反之，若第一差值不大于第一临界值TH1，代表红外线截止滤片124未正确切换(例如为切换机构122出现故障而未能移动红外线截止滤片124至位置H1)。于此情况下，图像分析电路144可产生警示信息MS，以指示红外线截止滤片124未正确切换。关于统计运算以及红色特征值的计算例子将于后述段落参照图3～5说明。
于步骤S230，计算参考图像的第一亮度值以及当前图像的第二亮度值之间的第二差值。于步骤S245，比较第二差值与第二临界值，以确认第二差值是否大于第二临界值。若是，则执行步骤S205；反之，则执行步骤S240。
例如，若摄影机100目前是操作于夜间模式，代表摄影机100先前操作于日间模式且红外线截止滤片124是欲自日间模式切换至夜间模式。在试图切换红外线截止滤片124前，图像感测器130是在被红外线截止滤片124阻挡下产生图像数据Sraw，故参考图像SR的亮度较低。在夜间模式下，红外线截止滤片124有正确切换至位置H2而未挡住图像感测器130时，当前图像SC的亮度较高。因此，在夜间模式下，若红外线截止滤片124有正确切换至位置H2时，参考图像SR的亮度应低于当前图像SC的亮度。
于一些实施例中，图像分析电路144可对参考图像SR执行统计运算以产生第一亮度值(例如为灰阶值)，并对当前图像SC执行统计运算以产生第二亮度值。第一亮度值与第二亮度值指示前述的亮度。图像分析电路144可进一步计算第一亮度值与第二亮度之间的第二差值。若此第二差值大于第二临界值TH2，代表红外线截止滤片124有正确切换。反之，若第二差值不大于第二临界值TH2，代表红外线截止滤片124未正确切换。于此情况下，图像分析电路144可产生警示信息MS，以指示红外线截止滤片124未被正确切换。
藉由上述的操作，摄影机100可利用红外线截止滤片124切换前后的多个图像来确认红外线截止滤片124是否有正确切换。如此，可确保摄影机100在各个环境光亮度下可提供品质较好的图像。
于一些实施例中，在步骤S205以及步骤S215中，图像分析电路144可根据图像数据Sraw产生参考图像SR以及当前图像SC。由于图像数据Sraw为未被其他额外图像处理调整过的原始数据，故图像数据Sraw可较准确地反映出环境光亮度或红色信息。因此，利用图像数据Sraw产生参考图像SR以及当前图像SC可提高验证红外线截止滤片124是否有正确切换的准确性。于一些实施例中，在步骤S205以及步骤S215中，图像分析电路144亦可根据图像数据Sawb产生参考图像SR以及当前图像SC。
上述滤片切换方法200的多个操作仅为示例，并非限定需依照此示例中的顺序执行。在不违背本案的各实施例的操作方式与范围下，上述的各种操作当可适当地增加、替换、省略或以不同顺序执行。举例来说，可省略步骤S220、S230及S245，且在步骤S215后可直接执行步骤S225。或是可省略步骤S220、S225及S235，且在步骤S215后可直接执行步骤S230。
图3为根据本案一些实施例示出一种统计运算的操作示意图。如图3所示，参考图像SR和当前图像SC分别为摄影机100为进入日间模式而试图切换红外线截止滤片124前及后所撷取的图像。摄影机100是在未被红外线截止滤片124阻挡下产生参考图像SR。于此条件下，参考图像SR会出现一明显泛红色的区域301。假设红外线截止滤片124有正确切换，当前图像SC中的区域301过多的红光可被滤除。经由图像分析电路144分析后，图像分析电路144可获取参考图像SR与当前图像SC中每一者内的多个像素的RGB值。于此例中，图像分析电路144得知参考图像SR的像素PR1具有最高的RGB值(例如为R值、G值与B值的总和为最高)，故将像素PR1做为参考点，其中像素PR1的R值可视为前述的第一红色特征值。图像分析电路144将当前图像SC中对应位置的像素PR2做为参考点，其中像素PR2的R值可视为前述的第二红色特征值。像素PR1与像素PR2为不同图像中相同位置的像素。接着，图像分析电路144可根据像素PR1的R值以及像素PR2的R值决定前述的第一差值，并比较第一差值与第一临界值TH1，以确认红外线截止滤片124是否有正确切换。
图4为根据本案一些实施例示出一种统计运算的操作示意图。相较于图3，于图4的例子中，图像分析电路144计算参考图像SR的所有(或是部分)像素的R值的平均值/中位数/众数，以产生第一红色特征值。同理，图像分析电路144计算当前图像SC的所有(或是部分)像素的R值的平均值/中位数/众数，以产生第二红色特征值。
图5为根据本案一些实施例示出一种统计运算的操作示意图。相较于图3或图4，于图5的例子中，图像分析电路144可将参考图像SR分成多个区块，其中每一个区块可包含一或多个像素。图像分析电路144计算每一个区块中所有像素的R值的平均值。接着，图像分析电路144删除具有过高R值的区块以及具有过低R值的区块，并计算剩余区块的R值的平均值/中位数/众数以产生第一红色特征值。于一些实施例中，具有过高R值的区块为所有区块的前75％，具有过低R值的区块为所有区块的后25％。同理，图像分析电路144可将当前图像SC分成多个区块，以产生第二红色特征值。
图3～5以红色特征值为例说明。于一些实施例中，图3～5的计算方式亦可用于计算亮度值。例如，在分析亮度值时，图像分析电路144可获取图像中各个像素的灰阶值，并利用灰阶值来计算亮度值。换言之，在计算亮度值时，上述图3～5中的R值可改为灰阶值。
图3～5的统计运算方式用于示例，且本案并不以上述实施例为限。各种可用以分析红色信息或亮度值的统计运算方式皆为本案所涵盖的范围。
综上所述，本案一些实施例可利用滤片被切换前后的图像来判断滤片是否有正确被切换，以避免摄影机拍出品质不好的图像。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种摄影机，其特征在于，包含：
一红外线截止滤片，用以根据一切换信号被切换，以操作于一日间模式与一夜间模式中之一者；
一图像感测器，用以产生一图像数据；以及
一图像处理电路，用以：
在试图切换该红外线截止滤片前，根据该图像数据产生一参考图像；
输出该切换信号以试图切换该红外线截止滤片；
在试图切换该红外线截止滤片后，根据该图像数据产生一当前图像；
若该摄影机是欲自该夜间模式切换至该日间模式，计算该参考图像的一第一红色特征值与该当前图像的一第二红色特征值之间的一第一差值；以及
比较该第一差值与一第一临界值，以确认该红外线截止滤片是否有正确切换。
2.如权利要求1所述的摄影机，其特征在于，若该第一差值不大于该第一临界值，该图像处理电路更用以产生一警示信息以指示该红外线截止滤片未正确切换。
3.如权利要求1所述的摄影机，其特征在于，该图像处理电路用以对该参考图像与该当前图像进行一统计运算以获取该第一红色特征值与该第二红色特征值。
4.如权利要求1所述的摄影机，其特征在于，若该摄影机是欲自该日间模式切换至该夜间模式，该图像处理电路更用以计算该参考图像的一第一亮度值与该当前图像的一第二亮度值之间的一第二差值，并比较该第二差值与一第二临界值，以确认该红外线截止滤片是否有正确切换。
5.如权利要求4所述的摄影机，其特征在于，若该第二差值不大于该第二临界值，该图像处理电路更用以产生一警示信息以指示该红外线截止滤片未正确切换。
6.一种滤片切换方法，其特征在于，包含：
在试图切换一摄影机的一红外线截止滤片前，经由该摄影机撷取一参考图像；
试图切换该红外线截止滤片；
在试图切换该红外线截止滤片后，经由该摄影机撷取一当前图像；
若该摄影机是欲自一夜间模式切换至一日间模式，计算该参考图像的一第一红色特征值与该当前图像的一第二红色特征值之间的一第一差值；以及
比较该第一差值与一第一临界值，以确认该红外线截止滤片是否有正确切换。
7.如权利要求6所述的滤片切换方法，其特征在于，更包含：
若该第一差值不大于该第一临界值，产生一警示信息以指示该红外线截止滤片未正确切换。
8.如权利要求6所述的滤片切换方法，其中计算该参考图像的该第一红色特征值与该当前图像的该第二红色特征值之间的该第一差值包含：
对该参考图像与该当前图像进行一统计运算以获取该第一红色特征值与该第二红色特征值。
9.如权利要求6所述的滤片切换方法，其特征在于，更包含：
若该摄影机是欲自该日间模式切换至该夜间模式，计算该参考图像的一第一亮度值与该当前图像的一第二亮度值之间的一第二差值；以及
比较该第二差值与一第二临界值，以确认该红外线截止滤片是否有正确切换。
10.如权利要求9所述的滤片切换方法，其特征在于，更包含：
若该第二差值不大于该第二临界值，产生一警示信息以指示该红外线截止滤片未正确切换。
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