TW201349854A - 影像擷取裝置及其影像合成方法 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種影像擷取裝置及其影像合成方法。影像擷取裝置包含：一影像擷取模組、一影像合成模組、一資料庫及一處理模組。影像擷取模組對一場景擷取複數個暫時影像。影像合成模組截取一部分之各暫時影像，以接合一全景暫存影像，並根據至少一門檻值及全景暫存影像之一全景亮度直方圖，將全景暫存影像區分為複數個區域面積。資料庫儲存一查詢表以紀錄複數個曝光值。複數個曝光值分別對應的各區域面積之一亮度值。處理模組讀取對應各亮度值之複數個曝光值，並利用一關係式獲得一權重曝光值，以根據權重曝光值控制影像擷取模組進行全景影像擷取。

Description

影像擷取裝置及其影像合成方法

本發明是有關於一種影像擷取裝置及其影像合成方法，特別是有關於一種對一場景之曝光值進行一權重調整之影像擷取裝置及其影像合成方法。

隨著數位時代的來臨，且在科技的不斷進步下，數位相機已成為幾乎人手一台的必備3C產品。在旅遊中，人們喜歡用相機記錄下眼前的美景，但若遇到一大片的美麗景色時，多半無法將眼前的美景完整的記錄下來；又或者是，於室內時，若欲將室內的各角度之景物完整的記錄，也多半難以達成。於是乎，便發展出一種全景接圖之來完成上述之目的。

一部分的使用者在進行全景接圖時，係分別對場景中各角度進行曝光及拍攝，而後再將拍攝完成之複數張影像接合成一全景影像，此方式因各影像中之平均曝光值的不同，而使得各張影像的整體不一致，可能造成全景影像會有明顯的亮暗不一致的情形，進而導致該張全景影像的觀看質感不佳。

另一部分的使用者在進行全景接圖時，係會依其第一張拍攝的曝光值作為依據，並鎖定該參數而進行後續之複數張的影像拍攝像，藉此可確保該場景中不同影像上的亮度達到一致，以避免全景影像的亮暗不一致而造成的不自然現象發生。然，當場景中的亮暗變化過大時，若一開始拍攝場景為高亮度，測光後會使用較短的曝光時間或較小的光圈值，來減少進光量，此情形會導致較暗的區域因曝光不足而導致該區域的過暗，甚至可能造成該區域因過暗而無法辨識出任何景物；同樣的，若一開始拍攝場景為低亮度，則可能造成較亮的區域因曝光過度，而導致該區域接近一片白化的現象。

綜觀前所述，本發明之發明人思索並設計一種影像擷取裝置及其影像合成方法，以針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。

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影像擷取裝置及其影像合成方法，以解決習知技術之全景接圖影像合成時，較暗區域或較亮區域有曝光不足或超過之問題。

根據本發明之目的，提出一種影像擷取裝置，用以拍攝一場景，影像擷取裝置包含：一影像擷取模組、一影像合成模組、一資料庫及一處理模組。影像擷取模組對場景擷取複數個暫時影像。影像合成模組截取一部分之各暫時影像，以接合一全景暫存影像，並根據至少一門檻值及全景暫存影像之一全景亮度直方圖，將全景暫存影像區分為複數個區域面積。資料庫儲存一查詢表；查詢表紀錄複數個曝光值；複數個曝光值分別對應的各區域面積之一亮度值。處理模組讀取對應各亮度值之複數個曝光值，並利用一關係式獲得一權重曝光值，以根據權重曝光值控制影像擷取模組進行全景影像擷取。該關係式係為將各曝光值分別乘以其對應之亮度值所對應之區域面積與總面積之比值而後進行加總以獲得權重曝光值。

其中，影像合成模組可將各暫時影像之一暫時亮度直方圖合成為全景亮度直方圖，並可利用全景亮度直方圖中各該暫時亮度直方圖之亮度分佈最密集之區域作為該區域面積。

其中，影像合成模組可根據複數個暫時影像之數量，以決定門檻值。

其中，亮度值可為其對應之區域面積之平均亮度、最高亮度與最低亮度之平均值或最高亮度與最低亮度之差值。

其中，影像合成模組截取各暫時影像之中段部分之垂直影像，以接合成全景暫存影像。

根據本發明之目的，另提出一種影像合成方法，用以拍攝一場景；影像合成方法包含下列步驟：
由一影像擷取模組對場景擷取複數個暫時影像；
透過一影像合成模組截取一部分之各暫時影像，以接合一全景暫存影像；
以影像合成模組根據至少一門檻值及全景暫存影像之一全景亮度直方圖，將全景暫存影像區分為複數個區域面積；
提供一資料庫儲存一查詢表；查詢表紀錄複數個曝光值；複數個曝光值分別對應的各區域面積之一亮度值；
藉由一處理模組讀取對應各亮度值之複數個曝光值，並將各曝光值分別乘以其對應之亮度值所對應之區域面積與總面積之比值而後進行加總以獲得一權重曝光值；以及
以處理模組根據權重曝光值控制影像擷取模組進行全景影像擷取。

其中更可包含下列步驟：
影像合成模組可將各暫時影像之一暫時亮度直方圖合成為全景亮度直方圖；以及
利用全景亮度直方圖中各該暫時亮度直方圖之亮度分佈最密集之區域作為該區域面積。

其中更可包含下列步驟：
影像合成模組可根據複數個暫時影像之數量，以決定門檻值。

其中亮度值可為其對應之區域面積之平均亮度、最高亮度與最低亮度之平均值或最高亮度與最低亮度之差值。

其中更可包含下列步驟：
影像合成模組截取各暫時影像之中段部分之垂直影像，以接合成全景暫存影像。

根據本發明之目的，再提出一種影像擷取裝置，其包含：一曝光模組、一影像擷取模組、一影像合成模組、一資料庫以及一處理模組。曝光模組對一場景進行測光，以產生複數個暫時曝光值。影像擷取模組根據各暫時曝光值對場景擷取複數個暫時影像。影像合成模組截取一部分之各暫時影像，以接合一全景暫存影像，並根據至少一門檻值及全景暫存影像之一全景亮度直方圖，將全景暫存影像區分為複數個區域面積。資料庫儲存一查詢表；查詢表係紀錄複數個曝光值；複數個曝光值分別對應的各區域面積之一亮度值。處理模組讀取對應各亮度值之複數個曝光值，並利用一關係式以獲得一權重曝光值，以根據權重曝光值控制影像擷取模組進行全景影像擷取。

其中，影像合成模組將各該暫時影像之一暫時亮度直方圖合成為該全景亮度直方圖，並可利用全景亮度直方圖中各該暫時亮度直方圖之亮度分佈最密集之區域作為區域面積。

其中，影像合成模組可根據複數個暫時影像之數量，以決定門檻值。

其中，亮度值可為其對應之區域面積之平均亮度、最高亮度與最低亮度之平均值或最高亮度與最低亮度之差值。

其中，影像合成模組截取各暫時影像之中段部分之垂直影像，以接合成全景暫存影像。

承上所述，依本發明之影像擷取裝置及其影像合成方法，其可具有一或多個下述優點：
(1) 此影像擷取裝置及其影像合成方法可藉由持續對場景進行測光，以得該場景中的亮暗區域的曝光值，進而根據該些亮暗區域的曝光值進行權重調整，以獲得一權重曝光值，並據以進行全景影像擷取，藉此可有效提高全景影像之曝光的一致性並可有效減少暗部區域曝光不足或亮部區域曝光過度之情形。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文依本發明之影像擷取裝置及其影像合成方法，特舉較佳實施例，並配合所附相關圖式，作詳細說明如下，其中相同的元件將以相同的元件符號加以說明。

本發明之影像擷取裝置可以是數位相機（Digital Camera）、照相手機（Camera Phone）、智慧型手機（Smartphone）或數位攝影機（Digital Video Camera）等各種具有攝像功能的可攜式電子裝置，為便於更暸解本發明之技術特徵，底下是以數位相機為實施例，但並不以此為限。

請參閱第1圖，其係為本發明之影像擷取裝置之一實施例之方塊圖。如圖所示，本發明之影像擷取裝置1包含了一影像擷取模組10、一影像合成模組11、一資料庫12及一處理模組13。影像擷取模組10係用來對一場景2擷取複數個暫時影像101。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。影像合成模組11用以截取一部分之各暫時影像101，以接合一全景暫存影像111，並根據至少一門檻值112及全景暫存影像111之一全景亮度直方圖1111，將全景暫存影像111區分為複數個區域面積1112。資料庫12儲存一查詢表121以紀錄複數個曝光值1211。其中複數個曝光值1211分別對應的各區域面積1112之一亮度值11121。

處理模組係電性連結影像擷取模組10、影像合成模組11及資料庫12，其可為中央處理器（Central Processing Unit，CPU）或微處理器（Micro-Processing Unit）。處理模組13讀取對應各亮度值11121之複數個曝光值1211，並利用一關係式獲得一權重曝光值131，其中關係式為將各曝光值1211分別乘以其對應之亮度值11121所對應之區域面積1112與總面積之比值而後進行加總。而後，處理模組13再根據權重曝光值131控制影像擷取模組10進行全景影像擷取。其中上述之關係式可整理如下所示：

；
上述中權重曝光值為T_W，各曝光值為T₁、T₂…，曝光值對應之亮度值對應之區域面積為A₁、A₂…。

請進一步一併參閱第2圖及第3圖，第2圖係為本發明之影像擷取裝置之一實施例之示意圖；第3圖係為本發明之影像擷取裝置之一實施例之暫時影像接合示意圖。如圖所示，使用者在使用影像擷取裝置1對場景2進行測光掃描時，影像擷取模組10係對場景2擷取複數個暫時影像101（如影像擷取裝置1中即時預覽畫面（Live Vies）中之影像）。影像合成模組11接合該些暫時影像101，以分別截取各暫時影像101中之中段部分之垂直影像，並將其接合成一全景暫時影像111，以進一步獲得其全景亮度直方圖1111。

請進一步參閱第4圖，其係為本發明之影像擷取裝置之一實施例之門檻值示意圖。其中影像合成模組11將各暫時影像101合成為一全景暫時影像111，而亦將各暫時影像101之暫時亮度直方圖1011合成為一全景亮度直方圖1111。再由全景亮度直方圖1111中之各暫時亮度直方圖1011找出整體亮度分佈最密集之區域，以作為各暫時影像101之區域面積1112，並可獲得對應各區域面積1112之亮度值11121；此時，暫時影像101之數量即為門檻值112。接著，處理模組13讀取資料庫12中對應各亮度值11121之複數個曝光值1211。如下表一所示，例如，當其中一區域面積1112之亮度值11121為0.063時，處理模組13可根據資料庫12中所儲存之複數個曝光值1211，而取得對應亮度值11121為0.063之曝光值為1，但此僅為示範態樣，下表中之各數值可視光圈值的變化，而有所變更，故應不以此為限。其中值得注意的是，亮度值11121可以其對應之區域面積1112之平均亮度、最高亮度與最低亮度之平均值或最高亮度與最低亮度之差值而加以界定，其係視實際運用而可加以變化或調整。
表1 不同的亮度值分別對應之曝光值

 

當處理模組13獲得各區域面積1112之亮度值11121後，處理模組將該些亮度值11121利用一關係式進行計算，以獲得權重曝光值131，而該關係式己於上述中進行詳細描敍，於此不在贅述。此時，處理模組13會在一預定時間內鎖定權重曝光值131為影像擷取模組10進行影像擷取時之曝光值，以供使用者可進一步利用快門鈕（圖中未繪示）或快門線（圖中未繪示）進行全景影像擷取，以獲得亮部不致於過亮，而暗部不致於過暗之亮暗適中的一全景影像。

請參閱第5圖，其係為本發明之影像擷取裝置之另一實施例之方塊圖。本實例與前述類似，其類似之部分於此不再贅述。如圖所示，影像擷取裝置1包含：一影像擷取模組10、一影像合成模組11、一資料庫12、一處理模組13、一曝光模組14及一儲存模組15。於此影像擷取裝置1中，曝光模組11係具有自動曝光（Auto Exposure）調節的機制，可包含光圈大小、快門、ISO感光度等，對欲進行拍攝的場景2進行複數個暫時影像101之測光，以使影像擷取模組10可據以產生複數個暫時影像並可暫存於儲存模組15中。其中儲存模組15可為嵌入式記憶體、外接式記憶卡或其組合。

當使用者利用該影像擷取裝置1進行全景的預先掃描的同時，利用曝光模組14自動曝光（Auto Exposure, AE）調節的機制對欲拍攝之場景2做測光，以統計出場景2之作為全景接合用之複數個暫時影像101之曝光值，以使影像擷取模組10據以產生該些暫時影像101及其暫時亮度直方圖1011，並暫存於儲存模組15。而影像合成模組11讀取該些暫時影像101，以進行全景暫存影像111之接合，並根據一門檻值112及全景暫存影像111之全景亮度直方圖1111，將全景暫存影像111區分為複數個區域面積1112。其中，亦可利用初始描掃時的曝光值作為該些暫時影像101的曝光值，以進一步的可獲得高度較一致的全景暫存影像111。

另外，影像擷取裝置1更可包含一重力測感模組（圖中未繪示），其係用以感測影像擷取裝置1之擺放方式（如影像擷取裝置1橫放或直放的不同），以發出一感測訊號，使影像合成模組11可以依據感測訊號113決定截取橫向或直向之複數個暫時影像101之中段部分之垂直影像，以進一步的增加影像擷取裝置1之使用方式。

而後，處理模組13根據各區域面積1112之亮度值11121，以查找資料庫12之查詢表121中是否有對應之曝光值1211；若是，則處理模組13讀取對應之各曝光值1211，並將各曝光值1211分別乘以其對應之亮度值所對應之區域面積1112與總面積之比值，而後進行加總以獲得權重曝光值131，以使使用者可藉由該權重曝光值131進行全景影像擷取。而擷取完成後之全景影像亦可儲存於儲存模組15中。

請參閱第6圖，其係為本發明之影像合成方法之步驟圖。如圖所示，本發明之影像合成方法，其適用於一影像擷取裝置。影像擷取裝置包含：一影像擷取模組、一影像合成模組、一資料庫及一處理模組。影像合成方法包含下列步驟：
（S61）由一影像擷取模組對一場景擷取複數個暫時影像；
（S62）透過一影像合成模組截取一部分之各暫時影像，以接合一全景暫存影像；
（S63）以影像合成模組根據至少一門檻值及全景暫存影像之一全景亮度直方圖，將全景暫存影像區分為複數個區域面積；
（S64）提供一資料庫儲存一查詢表以紀錄複數個曝光值，複數個曝光值分別對應的各區域面積之一亮度值；
（S65）藉由一處理模組讀取對應各亮度值之複數個曝光值，並利用一關係式以獲得一權重曝光值；以及
（S66）以處理模組根據權重曝光值控制影像擷取模組進行全景影像擷取。

本發明之影像擷取裝置之影像合成方法的詳細說明以及實施方式已於前面敘述本發明之影像擷取裝置時描述過，在此為了簡略說明便不再敘述。

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．．．影像擷取裝置

10．．．影像擷取模組

101．．．暫時影像

1011．．．暫時亮度直方圖

11．．．影像合成模組

111．．．全景暫存影像

1111．．．全景亮度直方圖

1112．．．區域面積

11121．．．亮度值

112．．．門檻值

113．．．區分單元

12．．．資料庫

121．．．查詢表

1211．．．曝光值

13．．．處理模組

131．．．權重曝光值

14．．．曝光模組

15．．．儲存模組

2．．．場景

S61~S66．．．步驟

第1圖係為本發明之影像擷取裝置之一實施例之方塊圖。

第2圖係為本發明之影像擷取裝置之一實施例之示意圖。

第3圖係為本發明之影像擷取裝置之一實施例之暫時影像接合示意圖。

第4圖係為本發明之影像擷取裝置之一實施例之門檻值示意圖。

第5圖係為本發明之影像擷取裝置之另一實施例之方塊圖。

第6圖係為本發明之影像合成方法之步驟圖。

1．．．影像擷取裝置

10．．．影像擷取模組

101．．．暫時影像

1011．．．暫時亮度直方圖

11．．．影像合成模組

111．．．全景暫存影像

1111．．．全景亮度直方圖

1112．．．區域面積

11121．．．亮度值

112．．．門檻值

12．．．資料庫

121．．．查詢表

1211．．．曝光值

13．．．處理模組

131．．．權重曝光值

2．．．場景

Claims (15)

1. 一種影像擷取裝置，用以拍攝一場景，該影像擷取裝置包含：
   一影像擷取模組，係對該場景擷取複數個暫時影像；
   一影像合成模組，係截取一部分之各該暫時影像，以接合一全景暫存影像，並根據至少一門檻值及該全景暫存影像之一全景亮度直方圖，將該全景暫存影像區分為複數個區域面積；
   一資料庫，係儲存一查詢表，該查詢表係紀錄複數個曝光值，該複數個曝光值分別對應的各該區域面積之一亮度值；以及
   一處理模組，係讀取對應各該亮度值之該複數個曝光值，並利用一關係式獲得一權重曝光值，以根據該權重曝光值控制該影像擷取模組進行全景影像擷取；
   其中，該關係式係為將各該曝光值分別乘以其對應之該亮度值所對應之該區域面積與總面積之比值而後進行加總以獲得該權重曝光值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中該影像合成模組將各該暫時影像之一暫時亮度直方圖合成為該全景亮度直方圖，並利用該全景亮度直方圖中各該暫時亮度直方圖之亮度分佈最密集之區域作為該區域面積。
3. 如申請專利範圍第2項所述之影像擷取裝置，其中該影像合成模組根據該複數個暫時影像之數量，以決定該門檻值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中該亮度值係為其對應之該區域面積之平均亮度、最高亮度與最低亮度之平均值或最高亮度與最低亮度之差值。
5. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中該影像合成模組係截取各該暫時影像之中段部分之垂直影像，以接合成該全景暫存影像。
6. 一種影像合成方法，用以拍攝一場景，該影像合成方法包含下列步驟：
   由一影像擷取模組對該場景擷取複數個暫時影像；
   透過一影像合成模組截取一部分之各該暫時影像，以接合一全景暫存影像；
   以該影像合成模組根據至少一門檻值及該全景暫存影像之一全景亮度直方圖，將該全景暫存影像區分為複數個區域面積；
   提供一資料庫儲存一查詢表，該查詢表係紀錄複數個曝光值，該複數個曝光值分別對應的各該區域面積之一亮度值；
   藉由一處理模組讀取對應各該亮度值之該複數個曝光值，並將各該曝光值分別乘以其對應之該亮度值所對應之該區域面積與總面積之比值而後進行加總以獲得一權重曝光值；以及
   以該處理模組根據該權重曝光值控制該影像擷取模組進行全景影像擷取。
7. 如申請專利範圍第6項所述之影像合成方法，其中更包含下列步驟：
   該影像合成模組將各該暫時影像之一暫時亮度直方圖合成為該全景亮度直方圖；以及
   利用該全景亮度直方圖中各該暫時亮度直方圖之亮度分佈最密集之區域作為該區域面積。
8. 如申請專利範圍第7項所述之影像合成方法，其中更包含下列步驟：
   該影像合成模組根據該複數個暫時影像之數量，以決定該門檻值。
9. 如申請專利範圍第6項所述之影像合成方法，其中該亮度值係為其對應之該區域面積之平均亮度、最高亮度與最低亮度之平均值或最高亮度與最低亮度之差值。
10. 如申請專利範圍第6項所述之影像合成方法，其中更包含下列步驟：
    該影像合成模組截取各該暫時影像之中段部分之垂直影像，以接合成該全景暫存影像。
11. 一種影像擷取裝置，其包含：
    一曝光模組，係對一場景進行測光，以產生複數個暫時曝光值；
    一影像擷取模組，係根據各該暫時曝光值對該場景擷取複數個暫時影像；
    一影像合成模組，係截取一部分之各該暫時影像，以接合一全景暫存影像，並根據至少一門檻值及該全景暫存影像之一全景亮度直方圖，將該全景暫存影像區分為複數個區域面積；
    一資料庫，係儲存一查詢表，該查詢表係紀錄複數個曝光值，該複數個曝光值分別對應的各該區域面積之一亮度值；以及
    一處理模組，係讀取對應各該亮度值之該複數個曝光值，並利用一關係式以獲得一權重曝光值，以根據該權重曝光值控制該影像擷取模組進行全景影像擷取；
    其中，該關係式係為將各該曝光值分別乘以其對應之該亮度值所對應之該區域面積與總面積之比值而後進行加總。
12. 如申請專利範圍第11項所述之影像擷取裝置，其中該影像合成模組將各該暫時影像之一暫時亮度直方圖合成為該全景亮度直方圖，並利用該全景亮度直方圖中各該暫時亮度直方圖之亮度分佈最密集之區域作為該區域面積。
13. 如申請專利範圍第12項所述之影像擷取裝置，其中該影像合成模組根據該複數個暫時影像之數量，以決定該門檻值。
14. 如申請專利範圍第11項所述之影像擷取裝置，其中該亮度值係為其對應之該區域面積之平均亮度、最高亮度與最低亮度之平均值或最高亮度與最低亮度之差值。
15. 如申請專利範圍第11項所述之影像擷取裝置，其中該影像合成模組係截取各該暫時影像之中段部分之垂直影像，以接合成該全景暫存影像。