TW201329907A

TW201329907A - 用於行動載具之影像擷取裝置及其影像疊合方法

Info

Publication number: TW201329907A
Application number: TW101100777A
Authority: TW
Inventors: Che-Hung Lin; Chung-Fang Chien
Original assignee: Altek Autotronics Corp
Priority date: 2012-01-09
Filing date: 2012-01-09
Publication date: 2013-07-16
Also published as: US20130176436A1; TWI573097B

Abstract

本發明係揭露一種用於行動載具之影像擷取裝置及其影像疊合方法，其包含一影像擷取模組、一處理模組及一影像疊合模組。處理模組係依據行動載具之行駛資訊，以動態地控制影像擷取模組擷取複數個暫時影像之取樣時間。接著，影像疊合模組係依據行動載具之行駛資訊符合一預設條件時，影像疊合模組疊合該些暫時影像中相似特徵之區域，以產生至少一疊合影像。

Description

用於行動載具之影像擷取裝置及其影像疊合方法

本發明是有關於一種影像擷取裝置及其影像疊合方法，特別是有關於一種適用於一行動載具上的影像擷取裝置及其影像疊合方法。

現今市面上所販售之倒車影像感測器均為國家電視標準委員會（National Television Standards Committee，NTSC）的類比式感測器，受限NTSC TV Signal規範每秒輸出60 field的限制，在NTSC類比式感測器的最長曝光時間僅為1/60秒，受限在曝光時間限制下，一般技術僅能透過調整Sensor增益值提升影像的亮度，改善低照度之感光度。

且，市面上販售之行車紀錄器均為數位式感測器，一般影像輸出限制在每秒30 frame，受限在曝光時間限制下，一般技術僅能透過調整Sensor增益值提升影像的亮度，改善低照度之感光度。

而數位式可調變輸出頻率感測器，可透過調整影像輸出頻率，例如每秒15 frame，最長曝光時間可以改變至1/15秒，如此可以增加一倍曝光時間。

其中，數位式感測器對於類比式感測器較優之處在於可以調整低照度之曝光時間，藉由提升曝光時間來改善低照度時之感光度，但每秒frame數也不宜下降太多以致影像流暢度不足，以及在拍攝動態場景時，因曝光時間提升造成動態影像較容易產生motion blur。

然而，不管是數位式或是類比式感測器均可透過提高Sensor增益值，改善影像感光度，但是這會造成影像雜訊被放大。當信號雜訊比（Signal To Noise Ratio，SNR）之數值過低且Sensor增益值過大時，會使人對影像訊號有不良的辨識效果，例如雪花訊號的產生。因此，Sensor增益值的提升並無法有效提升感光度。

另外，不論使用固定曝光時間或可變曝光時間的攝像系統，在低照度環境下，短時間曝光的影像雜訊極高，而長時間曝光則會引起影像模糊，尤其汽車通常處於運動狀態，較長時間的曝光更是不可行的。

且，汽車行駛於無路燈道路、或於光線不足之停車場環境，由於光照嚴重不足，不論是肉眼直視、透過各個裝設的輔助視鏡，或是攝相機等輔助設備，通常會發現影像太暗或雜訊太高而幾乎無法辨識周圍環境。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種用於行動載具之影像擷取裝置及其影像疊合方法，以解決不論使用固定曝光時間或可變曝光時間的攝像系統，於汽車行駛時，短時間曝光所產生的影像雜訊極高，而長時間曝光則會引起影像模糊的問題。

根據本發明之目的，提出一種用於行動載具之影像擷取裝置，其包含一影像擷取模組、一處理模組及一影像疊合模組。處理模組係依據行動載具之行駛資訊，以動態地控制影像擷取模組擷取複數個暫時影像之取樣時間。影像疊合模組係依據行動載具之行駛資訊符合一預設條件時，影像疊合模組疊合該些暫時影像中相似特徵之區域，以產生至少一疊合影像。

其中，行駛資訊較佳可包含行動載具之一行駛方向、一方向盤之一迴轉方向、一行駛速度、一排檔檔位或全球定位系統（Global Positioning System，GPS）之定位資料。

其中，預設條件較佳可包含行駛速度低於一預設速度、或迴轉方向大於一預設角度、或排檔檔位係為一倒車檔位。

其中，處理模組較佳可依據行動載具之一行駛速度增加或減少，以縮短或延長各暫時影像取樣時間之長度。

其中，更包含一設定模組，係設定複數個時段區間，處理模組較佳可依據該些時段區間或行動載具之照明設備之開啟或關閉，以對應控制影像擷取裝置之一光源感測器之開啟或關閉。

其中，更包含一接收模組，係接收一雷達資訊，影像疊合模組較佳更可依據該雷達資訊，疊合該些暫時影像中相似特徵之區域，以產生至少一疊合影像。

其中，相似特徵之區域較佳可包含車道線、景色或物體。

根據本發明之目的，再提出一種用於行動載具之影像疊合方法，用於行動載具之影像疊合方法包含下列步驟：設置一影像擷取模組；利用一處理模組依據行動載具之行駛資訊，以動態地控制影像擷取模組擷取複數個暫時影像之取樣時間；以及透過一影像疊合模組，係依據行動載具之行駛資訊符合一預設條件時，影像疊合模組疊合該些暫時影像中相似特徵之區域，以產生至少一疊合影像。

其中，影像疊合方法更包含下列步驟：利用一設定模組設定複數個時段區間；以及處理模組較佳可依據該些時段區間或行動載具之照明設備之開啟或關閉，對應控制影像擷取裝置之一光源感測器之開啟或關閉。

其中，影像疊合方法更包含下列步驟：利用一接收模組接收一雷達資訊；以及影像疊合模組較佳更可依據該雷達資訊，疊合該些暫時影像中相似特徵之區域，以產生至少一疊合影像。

其中，相似特徵之區域較佳可包含車道線、景色或物體。

其中，影像疊合方法更包含下列步驟：處理模組較佳可依據行動載具之一行駛速度增加或減少，以縮短或延長各暫時影像取樣時間之長度。

其中，行駛資訊較佳可包含行動載具之一行駛方向、一方向盤之一迴轉方向、一行駛速度或一全球定位系統（Global Positioning System，GPS）之定位資料。

根據本發明之目的，又提出一種用於行動載具之影像擷取裝置，其包含一影像擷取模組、一接收模組、一設定模組、一處理模組及一影像疊合模組。接收模組係接收一雷達資訊。設定模組係設定複數個時段區間。處理模組係依據行動載具之行駛資訊及雷達資訊，以動態地控制影像擷取模組擷取複數個暫時影像之取樣時間，並依據該些時段區間或行動載具之照明設備之開啟或關閉，以對應控制影像擷取裝置之一光源感測器之開啟或關閉。影像疊合模組係依據行動載具之行駛資訊符合一預設條件及雷達資訊，影像疊合模組疊合該些暫時影像中相似特徵之區域，以產生至少一疊合影像。

承上所述，依本發明之用於行動載具之影像擷取裝置及其影像疊合方法，其可具有下述優點：

此用於行動載具之影像擷取裝置及其影像疊合方法可藉由參考行車資訊，使用適當的兩張或以上的多張暫時影像，經暫時影像中相似特徵之區域比對後，在相同區域的定位點下疊加影像，藉以改善影像中雜訊及提升影像亮度。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之用於行動載具之影像擷取裝置及其影像疊合方法之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

本發明之用於行動載具之影像擷取裝置可適用於機車、汽車或大型車輛上，且影像擷取裝置可以是車用攝影機（Car Camera）、行車紀錄器（Driving Recorder）、倒車影像感測器（Reverse Image Sensor）或數位攝影機（Digital Video Camera）等各種具有攝像功能的電子裝置，為便於更暸解本發明之技術特徵，底下是以車用攝影機裝設於汽車上為實施例，但並不以此為限。

請參閱第1圖，其係為本發明之用於行動載具之影像擷取裝置之第一實施例之方塊圖。如圖所示，影像擷取裝置1包含了一影像擷取模組10、一處理模組11、一影像疊合模組12、一顯示模組13及一儲存模組14。影像擷取模組10可包含鏡頭、感光元件如互補式金氧半導體元件（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS）或電荷耦合元件（Charge-Coupled-Device，CCD）、類比/數位電路、影像處理器等。

處理模組11係電性連接影像擷取模組10、影像疊合模組12、顯示模組13及儲存模組14，其可為中央處理器（Central Processing Unit，CPU）或微處理器（Micro-Processing Unit）。處理模組11可依據行動載具2之行駛資訊21，以動態地控制影像擷取模組10擷取複數個暫時影像101之取樣時間。其中，行駛資訊21可包含車輛的一行駛方向、一方向盤的一迴轉方向、一行駛速度、一排檔檔位或全球定位系統（Global Positioning System，GPS）之定位資料。影像疊合模組12可依據行動載具2之行駛資訊21符合一預設條件時，影像疊合模組12疊合該些暫時影像101中相似特徵之區域1011（例如：車道線、景色或物體），以產生至少一疊合影像121。其中，預設條件可包含行駛速度低於一預設速度、或迴轉方向大於一預設角度、或排檔檔位係為一倒車檔位。

而後，處理模組12可將至少一疊合影像121傳送至顯示模組13，或是可控制影像疊合模組12將至少一疊合影像121傳送至顯示模組13，以顯示疊合影像121。再者，處理模組12可將至少一疊合影像121儲存於儲存模組14，或是可控制影像疊合模組12將至少一疊合影像121儲存於儲存模組14。

上述中，處理模組11可依據行動載具2之行駛速度增加或減少，以縮短或延長各暫時影像101取樣時間之長度。

請參閱第2圖，其係為本發明用於行動載具之影像疊合方法之第一實施例之流程圖，請一併參閱第1圖。如圖所示，本發明之用於行動載具之影像疊合方法，影像擷取裝置包含一影像擷取模組、一處理模組及一影像疊合模組。影像擷取裝置之影像疊合方法包含下列步驟：

（S31）設置一影像擷取模組；

（S32）利用一處理模組依據行動載具之行駛資訊，以動態地控制影像擷取模組擷取複數個暫時影像之取樣時間；

（S33）透過一影像疊合模組，係依據行動載具之行駛資訊符合一預設條件時，影像疊合模組疊合該些暫時影像中相似特徵之區域，以產生至少一疊合影像；

（S34）處理模組可將至少一疊合影像傳送至顯示模組，或是可控制影像疊合模組將至少一疊合影像傳送至顯示模組，以顯示疊合影像；以及

（S35）處理模組可將至少一疊合影像儲存於儲存模組，或是可控制影像疊合模組將至少一疊合影像儲存於儲存模組。

請參閱第3圖及第4圖，其係為本發明之用於行動載具之影像擷取裝置之第一實施例之第一示意圖以及本發明之用於行動載具之影像擷取裝置之第一實施例之第二示意圖，並請一併參閱第1圖。如圖所示，本發明之影像擷取裝置1較佳可裝設於一車輛4上，其裝設位置可視駕駛者5而定。在本實施例中，係將影像擷取裝置1裝設於後視鏡41的下方為示例，但不以此為限。當車輛3行駛於照明度低的環境時，影像擷取裝置1可藉由處理模組11接收車輛4的行駛方向、方向盤的迴轉方向、行駛速度、排檔檔位或全球定位系統（Global Positioning System，GPS）的定位資料的行駛資訊111。且，處理模組11可依據行駛速度，動態地控制影像擷取模組10擷取複數個暫時影像101之取樣時間。

換句話說，當車輛4行駛速度高於一預設值時，處理模組11可縮短影像擷取模組10擷取複數個暫時影像101的取樣時間。若車輛4行駛速度低於預設值時，處理模組11可控制影像擷取模組10延長其取樣時間。再者，預設值可由駕駛者5自行設定，或是由影像擷取裝置1於出廠前即由原廠設定之。

另外，影像擷取模組10擷取複數個暫時影像101後，處理模組11可將該些暫時影像101傳送至影像疊合模組12，影像疊合模組12會從影像品質較好的暫時影像101中選取一參考暫時影像61，並依據車輛4的行駛方向、方向盤之迴轉方向、行駛速度、排檔檔位或全球定位系統（Global Positioning System，GPS）之定位資料的相關資訊符合預設條件，例如方向盤的迴轉方向大於預設角度時，將該些暫時影像101中相似特徵的車道線、景色或物體的每一像素進行影像疊合，以產生至少一疊合影像121。

舉例來說，駕駛者5在照明度低的環境中行駛速度高於20 km/hr時，處理模組11可將影像擷取模組10擷取暫時影像101的取樣時間由1/50秒縮短為1/100秒，並藉由拍攝多張影像較為清晰的暫時影像101，利用影像疊合模組12將該些暫時影像作疊合，產生一疊合影像121，以減少影像的雜訊及避免取樣時間過長所產生影像模糊。

詳言之，處理模組11可將影像擷取模組10所擷取的暫時影像101傳送至影像疊合模組12。影像疊合模組12可參考車輛3方向盤為向右或是向左轉的幅度大於預設角度（例如60°）時，影像疊合模組12將暫時影像101中相似特徵的車道線、前方車輛或路樹的每一像素進行影像疊合，以產生至少一疊合影像121。進一步地，在本實施例中，更可藉由處理模組11提升疊合影像121的影像亮度及去除雜訊。順帶一提的是，以上實施態樣僅為舉例而非限制，本發明於實際實施時，並不限於此種方式。

請參閱第5圖，其係為本發明之用於行動載具之影像擷取裝置之第二實施例之方塊圖，並請一併參閱第3圖。如圖所示，本發明之用於行動載具之影像擷取裝置7，其包含了一影像擷取模組70、一接收模組71、一設定模組72、一處理模組73、一影像疊合模組74、一顯示模組75及一儲存模組76。接收模組71係可接收一雷達資訊711，其中影像擷取模組70、一顯示模組75及一儲存模組76，其與上述之第一實施例所述的相同元件的作動方式相似，故不在此贅述。然，值得一提的是，在本實施例中所述的接收模組71係可接收一雷達資訊711。設定模組72係可設定複數個時段區間721，例如：設定兩個時段區間，其各為12小時。

處理模組73係電性連接影像擷取模組70、接收模組71、設定模組72、影像疊合模組74、顯示模組75及儲存模組76。處理模組73更可依據雷達資訊711，動態地控制影像擷取模組70擷取複數個暫時影像701之取樣時間，並可依據該些時段區間721或行動載具8之照明設備82(例如：車燈42)之開啟或關閉，以對應控制影像擷取裝置7之一光源感測模組77之開啟或關閉。

影像疊合模組74更可依據雷達資訊711，疊合該些暫時影像701中相似特徵之區域7011，以產生至少一疊合影像741。

而後，處理模組73可將至少一疊合影像741傳送至顯示模組75，以顯示疊合影像741。再者，處理模組73可將至少一疊合影像741儲存於儲存模組76。

請參閱第6圖，其係為本發明之用於行動載具之影像疊合方法之第二實施例之流程圖，請一併參閱第5圖。如圖所示，本實施例之用於行動載具之影像疊合方法，其與上述之第一實施例所述的影像疊合方法的步驟略有相似，故不在此贅述。然，值得一提的是，在本實施例中，影像擷取裝置更包含一接收模組及一設定模組，其方法包含下列步驟：

（S91）利用一接收模組接收一雷達資訊；

（S92）利用一設定模組設定複數個時段區間；

（S93）利用一處理模組依據行動載具之行駛資訊及雷達資訊，以動態地控制影像擷取模組擷取複數個暫時影像之取樣時間，並依據該些時段區間或行動載具之照明設備之開啟或關閉，以對應控制影像擷取裝置之一光源感測器之開啟或關閉；以及

（S94）透過一影像疊合模組依據行動載具之行駛資訊符合一預設條件及雷達資訊，疊合該些暫時影像中相似特徵之區域，以產生至少一疊合影像。

復請參閱第3圖、第4圖及第5圖。藉由圖中所示，在本發明之用於行動載具之影像擷取裝置之第二實施例中，駕駛者5於行駛前，可利用設定模組72設定兩個時間區間，其各設定為12小時，且可分別定義為白天及夜晚。當駕駛者5駕駛車輛4以低於40 km/hr行駛於車道上，處理模組73可依據此段時間區間定義為白天，而不開啟光源感測模組77，即便駕駛者5若因行駛於隧道中而開啟了車燈42，處理模組73亦會依據上述時間區間的定義，不開啟光源感測模組77。再者，處理模組73可依據雷達資訊711及車速將影像擷取模組70擷取暫時影像701的取樣時間由1/50秒延長為1/30秒。

而後，影像疊合模組74可參考全球定位系統（Global Positioning System，GPS）的車輛定位資料及雷達資訊711，將暫時影像701中相似特徵的車道線、前方車輛或路樹的每一像素進行影像疊合，以產生至少一疊合影像741。

上述中，本實施例的影像疊合及處理的作動方式與第一實施例相似，故不在此贅述。

綜上所述，本發明所提出之用於行動載具之影像擷取裝置及其影像疊合方法可於攝影過程中，藉由將可參照行車速度的特性，依照先前暫時影像的品質動態地調整後面暫時影像的取樣時間，並可依據行車動態資訊選取適當的暫時影像及結合暫時影像中相似的區域，以決定所需的暫時影像來進行影像疊合。如此將能提升影像合成後的結果，達到影像亮度的提升及改善影像中的雜訊。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1、7．．．影像擷取裝置

10、70．．．影像擷取模組

101、701．．．暫時影像

1011、7011．．．區域

11、73．．．處理模組

12、74．．．影像疊合模組

121、741．．．疊合影像

13、75．．．顯示模組

14、76．．．儲存模組

2、8．．．行動載具

21、81．．．行駛資訊

4．．．車輛

41．．．後視鏡

42．．．車燈

5．．．駕駛者

61．．．參考暫時影像

71．．．接收模組

711．．．雷達資訊

72．．．設定模組

721．．．時段區間

77．．．光源感測模組

82．．．照明設備

以及

S31~S35、S91~S97．．．步驟

第1圖係為本發明之用於行動載具之影像擷取裝置之第一實施例之方塊圖；
第2圖係為本發明之用於行動載具之影像疊合方法之第一實施例之流程圖；
第3圖係為本發明之用於行動載具之影像擷取裝置之第一實施例之第一示意圖；
第4圖係為本發明之用於行動載具之影像擷取裝置之第一實施例之第二示意圖；
第5圖係為本發明之用於行動載具之影像擷取裝置之第二實施例之方塊圖；以及
第6圖係為本發明之用於行動載具之影像疊合方法之第二實施例之流程圖。

1．．．影像擷取裝置

10．．．影像擷取模組

101．．．暫時影像

1011．．．區域

11．．．處理模組

12．．．影像疊合模組

121．．．疊合影像

13．．．顯示模組

14．．．儲存模組

2．．．行動載具

以及

21．．．行駛資訊

Claims

一種用於行動載具之影像擷取裝置，其包含：
一影像擷取模組；
一處理模組，係依據該行動載具之行駛資訊，以動態地控制該影像擷取模組擷取複數個暫時影像之取樣時間；以及
一影像疊合模組，係依據該行動載具之行駛資訊符合一預設條件時，該影像疊合模組疊合該些暫時影像中相似特徵之區域，以產生至少一疊合影像。
如申請專利範圍第1項所述之用於行動載具之影像擷取裝置，其中該行駛資訊係包含該行動載具之一行駛方向、一方向盤之一迴轉方向、一行駛速度、一排檔檔位或全球定位系統（Global Positioning System，GPS）之定位資料。
如申請專利範圍第2項所述之用於行動載具之影像擷取裝置，其中該預設條件係包含該行駛速度低於一預設速度、或該迴轉方向大於一預設角度、或該排檔檔位係為一倒車檔位。
如申請專利範圍第1項所述之用於行動載具之影像擷取裝置，其中該處理模組依據該行動載具之一行駛速度增加或減少，以縮短或延長各該暫時影像取樣時間之長度。
如申請專利範圍第1項所述之用於行動載具之影像擷取裝置，更包含一設定模組，係設定複數個時段區間，該處理模組依據該些時段區間或該行動載具之照明設備之開啟或關閉，以對應控制該影像擷取裝置之一光源感測器之開啟或關閉。
如申請專利範圍第1項所述之用於行動載具之影像擷取裝置，更包含一接收模組，係接收一雷達資訊，該影像疊合模組更依據該雷達資訊，疊合該些暫時影像中相似特徵之區域，以產生該至少一疊合影像。
如申請專利範圍第6項所述之用於行動載具之影像擷取裝置，其中該相似特徵之區域係包含車道線、景色或物體。
一種用於行動載具之影像疊合方法，其包含下列步驟：
設置一影像擷取模組；
利用一處理模組依據該行動載具之行駛資訊，以動態地控制該影像擷取模組擷取複數個暫時影像之取樣時間；以及
透過一影像疊合模組，係依據該行動載具之行駛資訊符合一預設條件時，該影像疊合模組疊合該些暫時影像中相似特徵之區域，以產生至少一疊合影像。
如申請專利範圍第8項所述之用於行動載具之影像疊合方法，更包含下列步驟：
利用一設定模組設定複數個時段區間；以及
以該處理模組依據該些時段區間或該行動載具之照明設備之開啟或關閉，對應控制該影像擷取裝置之一光源感測器之開啟或關閉。
如申請專利範圍第8項所述之用於行動載具之影像疊合方法，更包含下列步驟：
利用一接收模組接收一雷達資訊；以及
該影像疊合模組更依據該雷達資訊，疊合該些暫時影像中相似特徵之區域，以產生該至少一疊合影像。
如申請專利範圍第10項所述之用於行動載具之影像疊合方法，其中該相似特徵之區域係包含車道線、景色或物體。
如申請專利範圍第8項所述之用於行動載具之影像疊合方法，更包含下列步驟：
該處理模組依據該行動載具之一行駛速度增加或減少，以縮短或延長各該暫時影像取樣時間之長度。
如申請專利範圍第8項所述之用於行動載具之影像疊合方法，其中該行駛資訊係包含該行動載具之一行駛方向、一方向盤之一迴轉方向、一行駛速度、一排檔檔位或全球定位系統（Global Positioning System，GPS）之定位資料。
如申請專利範圍第13項所述之用於行動載具之影像疊合方法，其中該預設條件係包含該行駛速度低於一預設速度、或該迴轉方向大於一預設角度、或該排檔檔位係為一倒車檔位。
一種用於行動載具之影像擷取裝置，其包含：
一影像擷取模組；以及
一接收模組，係接收一雷達資訊；
一設定模組，係設定複數個時段區間；
一處理模組，係依據該行動載具之行駛資訊及該雷達資訊，以動態地控制該影像擷取模組擷取複數個暫時影像之取樣時間，並依據該些時段區間或該行動載具之照明設備之開啟或關閉，以對應控制該影像擷取裝置之一光源感測器之開啟或關閉；
一影像疊合模組，係依據該行動載具之行駛資訊符合一預設條件及該雷達資訊，該影像疊合模組疊合該些暫時影像中相似特徵之區域，以產生至少一疊合影像。
如申請專利範圍第15項所述之用於行動載具之影像擷取裝置，其中該行駛資訊係包含該行動載具之一行駛方向、一方向盤之一迴轉方向、一行駛速度、一排檔檔位或全球定位系統（Global Positioning System，GPS）之定位資料。
如申請專利範圍第16項所述之用於行動載具之影像擷取裝置，其中該預設條件係包含該行駛速度低於一預設速度、或該迴轉方向大於一預設角度、或該排檔檔位係為一倒車檔位。
如申請專利範圍第15項所述之用於行動載具之影像擷取裝置，其中該處理模組依據該行動載具之一行駛速度增加或減少，以縮短或延長各該暫時影像取樣時間之長度。