TW201406148A - 攝像裝置之光圈控制系統及其方法 - Google Patents
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Abstract
一種攝像裝置之光圈控制系統及其方法，主要是使用能精準控制光圈開關大小的自動鏡頭來搭配適當的影像統計分析及回饋控制，使能動態地進行控制光圈大小及調配適當影像處理，如快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）及自動增益控制（ＡＧＣ）等等，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）能停在光學特性較佳的位置，同時也能用於低照度或是強光的環境，達到適當的補光效果者。
Description
本發明係關於一種攝像裝置之光圈控制系統及其方法，尤指一種能有效率的進行影像分析，且能將過亮光源視為雜訊並將之濾除，使光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）能停在光學特性較佳的位置，並具有強光、前光或背光等補償作用，而適用於相機、監視器、攝影機或類似之攝像裝置者。
近年來用於攝錄影像之光學鏡頭（Ｌｅｎｓ）的解析度越來越高，因此除了光學鏡頭（Ｌｅｎｓ）的高解析度外，其影像畫質也要求越來越高，尤其是不管是近拍或遠拍時都希望其影像都能看得清清楚楚的。
然而，目前常用的光學鏡頭（Ｌｅｎｓ）有固定式鏡頭（Ｆｉｘ Ｌｅｎｓ）、手動鏡頭（Ｍａｎｕａｌ Ｌｅｎｓ）或是自動鏡頭（Ａｕｄｉｏ ｉｒｉｓ： ＤＣ ｉｒｉｓ ｏｒ Ｖｉｄｅｏ Ｉｒｉｓ）等，對於光圈的放大或縮小之控制有者不同的使用限制，因此無法精準地控制出良好的影像品質。
因此，本發明人有鑑於上述缺失，期能提出精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄的攝像裝置之光圈控制系統及其方法，以降低硬體的負擔，讓攝像裝置運行更為流暢，乃潛心研思、設計組製，以提供消費大眾使用。
然而，目前常用的光學鏡頭（Ｌｅｎｓ）有固定式鏡頭（Ｆｉｘ Ｌｅｎｓ）、手動鏡頭（Ｍａｎｕａｌ Ｌｅｎｓ）或是自動鏡頭（Ａｕｄｉｏ ｉｒｉｓ： ＤＣ ｉｒｉｓ ｏｒ Ｖｉｄｅｏ Ｉｒｉｓ）等，對於光圈的放大或縮小之控制有者不同的使用限制，因此無法精準地控制出良好的影像品質。
因此，本發明人有鑑於上述缺失，期能提出精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄的攝像裝置之光圈控制系統及其方法，以降低硬體的負擔，讓攝像裝置運行更為流暢，乃潛心研思、設計組製，以提供消費大眾使用。
本發明之主要目的在提供一種攝像裝置之光圈控制系統及其方法，透過對該張靜態影像進行影像分析，以取得最亮點亮度、平均亮度及亮度區塊分佈之資訊，再根據根據影像分析步驟、取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊步驟和取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置步驟來綜合進行判斷亮度是否為過度曝光、過亮或過暗，且將過亮光源視為雜訊並將之濾除，當判斷出過度曝光、過亮或過暗時，即透過控制邏輯程式進行影像處理器（ＩＳＰ）之控制調整或馬達驅動電路之控制調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）能停在光學特性較佳的位置，同時也能用於低照度或是強光的環境，達到適當的補光效果，進而增加整體之實用性及優異性者。
本發明之次一目的係在提供一種攝像裝置之光圈控制系統及其方法，係包括有一光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）、一馬達驅動電路、一影像感測器、一影像處理器（ＩＳＰ）及一作動控制器之設計，讓作動控制器係與影像處理器（ＩＳＰ）及馬達驅動電路連接，以能取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）內之光學資訊及馬達所在位置，而該作動控制器內設有影像分析程式及控制邏輯程式，透過影像分析程式來將影像感測器之影像進行影像分析，並依影像分析結果來判斷影像亮度是否適當，且將過亮光源視為雜訊以濾除，再透過控制邏輯程式來進行影像處理器（ＩＳＰ）之控制調整及馬達驅動電路之控制調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）及影像處理器（ＩＳＰ）能精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄之效果，進而增加整體之操作性及穩定性者。
為達上述之目的，本發明攝像裝置之光圈控制系統及其方法其主要步驟係包括：影像攝錄：該光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）係採用馬達驅動，而馬達係以馬達驅動電路進行驅動，且以光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）攝錄影像並傳輸到影像感測器中；取得一張影像：該影像感測器係連接至影像處理器（ＩＳＰ），而影像處理器（ＩＳＰ）再與作動控制器連接，而該作動控制器內係設有影像分析程式及控制邏輯程式，且影像分析程式係從影像感測器中擷取出一張靜態影像；取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊：而作動控制器於影像處理器（ＩＳＰ）中取得影像處理器（ＩＳＰ）內之資訊；取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置：而作動控制器於光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）內取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）之光學資訊及馬達所在位置；影像分析：當從影像感測器中擷取出一張靜態影像後即對該張靜態影像進行影像分析，以取得最亮點亮度、平均亮度及亮度區塊分佈之資訊；判斷影像亮度是否適當：根據上述之影像分析步驟、取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊步驟和取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置步驟來綜合進行判斷亮度是否為過度曝光、過亮或過暗；以及光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）作動：當經由上述判斷影像亮度是否適當步驟判斷出過度曝光、過亮或過暗時，即透過控制邏輯程式進行影像處理器（ＩＳＰ）之控制調整或馬達驅動電路之控制調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）及影像處理器（ＩＳＰ）能精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄者。
本發明之其他特點及具體實施例，可於以下列配合附圖之詳細說明中，進一步瞭解。
本發明之次一目的係在提供一種攝像裝置之光圈控制系統及其方法，係包括有一光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）、一馬達驅動電路、一影像感測器、一影像處理器（ＩＳＰ）及一作動控制器之設計，讓作動控制器係與影像處理器（ＩＳＰ）及馬達驅動電路連接，以能取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）內之光學資訊及馬達所在位置，而該作動控制器內設有影像分析程式及控制邏輯程式，透過影像分析程式來將影像感測器之影像進行影像分析，並依影像分析結果來判斷影像亮度是否適當，且將過亮光源視為雜訊以濾除，再透過控制邏輯程式來進行影像處理器（ＩＳＰ）之控制調整及馬達驅動電路之控制調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）及影像處理器（ＩＳＰ）能精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄之效果，進而增加整體之操作性及穩定性者。
為達上述之目的，本發明攝像裝置之光圈控制系統及其方法其主要步驟係包括：影像攝錄：該光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）係採用馬達驅動，而馬達係以馬達驅動電路進行驅動，且以光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）攝錄影像並傳輸到影像感測器中；取得一張影像：該影像感測器係連接至影像處理器（ＩＳＰ），而影像處理器（ＩＳＰ）再與作動控制器連接，而該作動控制器內係設有影像分析程式及控制邏輯程式，且影像分析程式係從影像感測器中擷取出一張靜態影像；取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊：而作動控制器於影像處理器（ＩＳＰ）中取得影像處理器（ＩＳＰ）內之資訊；取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置：而作動控制器於光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）內取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）之光學資訊及馬達所在位置；影像分析：當從影像感測器中擷取出一張靜態影像後即對該張靜態影像進行影像分析，以取得最亮點亮度、平均亮度及亮度區塊分佈之資訊；判斷影像亮度是否適當：根據上述之影像分析步驟、取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊步驟和取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置步驟來綜合進行判斷亮度是否為過度曝光、過亮或過暗；以及光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）作動：當經由上述判斷影像亮度是否適當步驟判斷出過度曝光、過亮或過暗時，即透過控制邏輯程式進行影像處理器（ＩＳＰ）之控制調整或馬達驅動電路之控制調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）及影像處理器（ＩＳＰ）能精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄者。
本發明之其他特點及具體實施例，可於以下列配合附圖之詳細說明中，進一步瞭解。
請參考第１～５圖所示，係為本發明攝像裝置之光圈控制系統及其方法之方法流程示意圖及架構示意圖。而本發明之控制方法主要步驟係包括：
步驟Ｓ１００影像攝錄：該光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０係採用馬達驅動，而馬達係以馬達驅動電路２０進行驅動，且以光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０攝錄影像並傳輸到影像感測器３０中；
步驟Ｓ１１０取得一張影像：該影像感測器３０係連接至影像處理器（ＩＳＰ）４０，而影像處理器（ＩＳＰ）４０再與作動控制器５０連接，而該作動控制器５０內係設有影像分析程式５１及控制邏輯程式５２，且影像分析程式５１係從影像感測器３０中擷取出一張靜態影像；
步驟Ｓ１２０取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊：而作動控制器５０於影像處理器（ＩＳＰ）４０中取得影像處理器（ＩＳＰ）４０內之資訊；
步驟Ｓ１３０取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置：而作動控制器５０於光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０內取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０之光學資訊及馬達所在位置；
步驟Ｓ１４０影像分析：當從影像感測器３０中擷取出一張靜態影像後即對該張靜態影像進行影像分析，以取得步驟Ｓ１４１最亮點亮度、步驟Ｓ１４２平均亮度及亮度區塊分佈之資訊；
步驟Ｓ１５０判斷影像亮度是否適當：根據上述之步驟Ｓ１４０影像分析步驟、步驟Ｓ１２０取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊步驟和步驟Ｓ１３０取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置步驟來綜合進行判斷亮度是否為過度曝光、過亮或過暗；以及
步驟Ｓ１６０光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）作動：當經由上述步驟Ｓ１５０判斷影像亮度是否適當步驟判斷出過度曝光、過亮或過暗時，即透過控制邏輯程式５２進行影像處理器（ＩＳＰ）４０之控制調整或馬達驅動電路２０之控制調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０及影像處理器（ＩＳＰ）４０能精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄者。
另本發明之該控制系統係包括：一光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０，該光圈鏡頭１０係採用馬達驅動；一馬達驅動電路２０，該馬達驅動電路２０係與光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０連接以驅動馬達；一影像感測器３０，該影像感測器３０係與光圈鏡頭１０連接，以能攝錄影像；一影像處理器（ＩＳＰ）４０，該影像處理器（ＩＳＰ）４０係與影像感測器３０連接；以及一作動控制器５０，該作動控制器５０係與影像處理器（ＩＳＰ）４０及馬達驅動電路２０連接，以能取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０內之光學資訊及馬達所在位置，而該作動控制器５０內設有影像分析程式５１及控制邏輯程式５２，透過影像分析程式５１來將影像感測器３０之影像進行影像分析，並依影像分析結果來判斷影像亮度是否適當，且將過亮光源視為雜訊以濾除，再透過控制邏輯程式５２來進行影像處理器（ＩＳＰ）４０之控制調整及馬達驅動電路２０之控制調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０及影像處理器（ＩＳＰ）４０能精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄者。
其中該步驟Ｓ１４０影像分析中步驟Ｓ１４１最亮點亮度係進一步設有下列步驟：步驟Ｓ１４１１取得灰階資訊：於影像中進行擷取Ｙ值來顯示其灰階值，並切割成複數個子區塊；步驟Ｓ１４１２進行統計：將子區塊之灰階值分成複數個灰階區間，再統計子區塊內每個灰階區間之像素總數（Ｎ）；步驟Ｓ１４１３搜尋最亮點：向灰階值比較小之灰階區間搜尋最亮點；以及步驟Ｓ１４１４進行臨界值之判斷：進行判斷該灰階區間之像素總數（Ｎ１）是否大於臨界值（Ｔｈ１），當像素總數（Ｎ１）大於臨界值（Ｔｈ１）即為最亮點，若像素總數（Ｎ１）小於臨界值（Ｔｈ１）則回到上一步驟搜尋最亮點進行重新搜尋；另該步驟Ｓ１４０影像分析中之步驟Ｓ１４２平均亮度係進一步設有下列步驟：步驟Ｓ１４２１取得灰階資訊：於影像中進行擷取Ｙ值來顯示其灰階值；步驟Ｓ１４２２加總灰階值：加總影像中每個像素之灰階值令其為Ｘ；以及步驟Ｓ１４２３取平均亮度：將加總灰階值Ｘ除以影像中像素總數即取得平均亮度；另該步驟Ｓ１５０判斷影像亮度是否適當中之過度曝光係進一步設有下列步驟：步驟Ｓ１５１取得灰階資訊：於影像中進行擷取Ｙ值來顯示其灰階值，並切割成複數個子區塊；步驟Ｓ１５２比對是否大於臨界值：該子區塊之平均灰階值減去整體畫面平均灰階值來判斷是否大於臨界值（Ｔｈ２），若大於臨界值（Ｔｈ２）時即將該子區塊視為雜訊區塊不列入考慮；步驟Ｓ１５３進行統計：若比對小於臨界值（Ｔｈ２），則統計該子區塊內其灰階值大於臨界值（Ｔｈ３）之像素總數（Ｎ２）；以及步驟Ｓ１５４判斷是否為過度曝光區塊：當像素總數（Ｎ２）大於臨界值（Ｔｈ４）時該子區塊則為過度曝光區塊，而當像素總數（Ｎ２）小於臨界值（Ｔｈ４）時該子區塊則為非過度曝光區塊；另該步驟Ｓ１６０光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）作動中係進一步設為當判斷影像亮度不適當時，即透過作動控制器５０之控制邏輯程式５２來調整影像處理器（ＩＳＰ）４０的自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）的自動曝光（ＡＥ）及自動增益控制（ＡＧＣ）極限值，並確認是否達到最小極限（ＭＩＮ Ｖａｌｕｅ）或最大極限（ＭＡＸ Ｖａｌｕｅ）之狀態，當在極限值內時其自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）即保持光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０在預定位置上，而達到極限值且可以調整時即修正自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）的自動曝光（ＡＥ）及自動增益控制（ＡＧＣ）使用範圍相關參數，以使影像亮度能適當；另該自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）係進一步達到極限值且無法調整時，即將自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）切換成手動控制模式，以能改變光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０的開啟或關閉狀態，並手動控制快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）及增益值（Ｇａｉｎ Ｖａｌｕｅ）來決定馬達移動速度並防止光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０震盪者。
請參考第１～５圖所示，係為本發明攝像裝置之光圈控制系統及其方法之方法流程示意圖及架構示意圖。本發明最佳操作原理係為應用在使用馬達的光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０上，透過以程式之方式來準確地控制光圈大小，使能停在影像品質較佳之位置，且能依環境光源的變化適當地進行光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０的放大或縮小，且搭配影像資料之統計分析以優化光源補償機制；因此，本發明之光圈控制系統（如第５圖所示）係包括有一光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０、一馬達驅動電路２０、一影像感測器３０、及一影像處理器（ＩＳＰ）４０、一作動控制器５０之設計，其中該光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０係採用馬達來驅動，而該馬達係採步進達、直流馬達或是其它能傳動之馬達者，且該光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０係連接馬達驅動電路２０以能驅動馬達作動，而馬達驅動電路２０內設有控制ＩＣ以能精準地進行微調之作動，或是用其他方式的馬達驅動加上其它原件用來確認光圈位置，例如直流馬達加入光學尺或編碼器等，另該光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０亦連接影像感測器（Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）３０（如ＣＣＤ Ｓｅｎｓｏｒ或ＣＭＯＳ Ｓｅｎｓｏｒ）以能攝錄影像，而該影像感測器（Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）３０係根據光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０傳來的圖像亮度的強弱轉變為影像感測器（Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）３０的數位電壓信號（即光信號轉為電信號），另該影像感測器與影像處理器（ＩＳＰ）４０連接，其中該影像處理器（ＩＳＰ）４０也能與影像感測器３０設計在一起或是與作動控制器５０設計在一起，以能將影像在不同的光學條件下還原出攝錄之現場細節，其中該影像處理器（ＩＳＰ）４０主要功能有自動白平衡（ＡＷＢ）、自動曝光（ＡＥ）及自動聚焦（ＡＦ），藉以調整光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０之大小及改變入光量，且影像感測器３０的快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）及影像處理器（ＩＳＰ）４０及增益值（Ｇａｉｎ Ｖａｌｕｅ）也能調整，再者，該影像處理器（ＩＳＰ）４０及馬達驅動電路２０皆與一作動控制器（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５０連接，以能取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０內之光學資訊及馬達所在位置，而該作動控制器５０內設有影像分析程式５１及控制邏輯程式５２，使該影像分析程式５１能將影像感測器（Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）３０之影像進行影像分析，其中該影像分析係為取得最亮點亮度、平均亮度及亮度區塊分布之資訊，並根據上述之影像分析、取得影像處理器（ＩＳＰ）４０資訊和取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０資訊及位置來綜合進行判斷影像亮度是否適當，且將過亮光源視為雜訊以濾除，當經由上述判斷影像亮度是否適當判斷出過度曝光、過亮或過暗時，即透過控制邏輯程式５２來進行影像處理器（ＩＳＰ）４０之控制調整或馬達驅動電路２０之控制調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０及影像處理器（ＩＳＰ）４０能精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄，其中該作動控制器５０中之影像分析結果為判斷影像亮度不適當時即進一步透過作動控制器５０之控制邏輯程式５２來調整影像處理器（ＩＳＰ）４０的自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）的自動曝光（ＡＥ）及自動增益控制（ＡＧＣ）極限值，並確認是否達到最小極限（ＭＩＮ Ｖａｌｕｅ）或最大極限（ＭＡＸ Ｖａｌｕｅ）之狀態，當在極限值內時其自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）即保持光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０在預定位置上，而達到極限值且可以調整時即修正自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）的自動曝光（ＡＥ）及自動增益控制（ＡＧＣ）使用範圍相關參數，以使影像亮度能適當，另該自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）係進一步達到極限值且無法調整時，即將自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）切換成手動控制模式，以能改變光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０的開啟或關閉狀態，並手動控制快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）及增益值（Ｇａｉｎ Ｖａｌｕｅ）來決定馬達移動速度並防止光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０震盪者。
另透過本發明之光圈控制方法（如第１圖所示）能有效率地進行影像分析，並同時做去雜訊等影像處理，以達到強光、前光、背光等補償作用，首先進行步驟Ｓ１００影像攝錄：該光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０係採用馬達驅動，而馬達係以馬達驅動電路進行驅動，且以光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０攝錄影像並傳輸到影像感測器中３０；其中該影像感測器（Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）３０能根據光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０傳來的圖像亮度的強弱轉變為影像感測器（Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）３０的數位電壓信號（即光信號轉為電信號），而完成步驟Ｓ１００影像攝錄後再進行下一步驟。
下一步驟為步驟Ｓ１１０取得一張影像：該影像感測器（Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）３０係連接至影像處理器（ＩＳＰ）４０，而影像處理器（ＩＳＰ）４０再與作動控制器（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５０連接，而該作動控制器（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５０內係設有影像分析程式５１及控制邏輯程式５２，且影像分析程式５１係從影像感測器３０中擷取出一張靜態影像，藉此，讓影像分析程式５１能開始進行後續分析流程，而完成步驟Ｓ１１０取得一張影像後再進入下一步驟中。
下一步驟為該步驟Ｓ１２０取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊：而作動控制器５０於影像處理器（ＩＳＰ）４０中取得影像處理器（ＩＳＰ）４０內之資訊；藉此，讓影像在不同的光學條件下還原出攝錄之現場細節，其中該影像處理器（ＩＳＰ）４０主要功能有自動白平衡（ＡＷＢ）、自動曝光（ＡＥ）及自動聚焦（ＡＦ），藉以能進行光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０之快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）的調整，另能在進行分析流程時，能提供該張靜態影像攝錄時的光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０之大小、影像感測器的快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）及影像處理器（ＩＳＰ）增益值（Ｇａｉｎ Ｖａｌｕｅ）的數值供判斷使用，而完成步驟Ｓ１２０取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊後再進行下一步驟。
下一步驟為該步驟Ｓ１３０取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置：而作動控制器５０於光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０內取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）之光學資訊及馬達所在位置；藉此，能在進行分析流程時，能提供該張靜態影像攝錄時的光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０的調制轉換函數（ＭＴＦ）及景深（ＤＯＦ）等光學資訊與現在馬達所在位置的相對關係，還有使用者預期的光圈目標位置及使用者預期達到的亮度值來提供判斷使用，而完成步驟Ｓ１３０取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置後再進行下一步驟。
下一步驟為該步驟Ｓ１４０影像分析：當從影像感測器３０中擷取出一張靜態影像後即對該張靜態影像進行影像分析，以取得步驟Ｓ１４１亮點亮度、步驟Ｓ１４２平均亮度及亮度區塊分佈之資訊；藉此，本步驟Ｓ１４０影像分析主要是利用變異數之觀念，也就是團體中資料分散情形為統計數，亦即用來表示個別差異大小的指標，簡而言之，若單體之值與整體平均值差異愈大，則為雜訊之機率愈高，因此，本步驟Ｓ１４０影像分析乃是利用一種可以將過亮光源視為雜訊並將之濾處的演算法，其中該步驟Ｓ１４０影像分析中之步驟Ｓ１４１最亮點亮度（如第２圖所示）含有下列步驟以能取得最亮點亮度資訊，首先進行步驟Ｓ１４１１取得灰階資訊：於影像中進行擷取Ｙ值來顯示其灰階值，並切割成複數個子區塊；再進行步驟Ｓ１４１２進行統計：將子區塊之灰階值分成複數個灰階區間，再統計子區塊內每個灰階區間之像素總數（Ｎ）；再進行步驟Ｓ１４１３搜尋最亮點：向灰階值比較小之灰階區間搜尋最亮點；以及步驟Ｓ１４１４進行臨界值之判斷：進行判斷該灰階區間之像素總數（Ｎ１）是否大於臨界值（Ｔｈ１），當像素總數（Ｎ１）大於臨界值（Ｔｈ１）即為最亮點，若像素總數（Ｎ１）小於臨界值（Ｔｈ１）則回到上一步驟Ｓ１４１３搜尋最亮點進行重新搜尋；另該步驟Ｓ１４２平均亮度含有下列步驟（如第３圖所示），首先步驟Ｓ１４２１取得灰階資訊：於影像中進行擷取Ｙ值來顯示其灰階值；再進行步驟Ｓ１４２２加總灰階值：加總影像中每個像素之灰階值令其為Ｘ；以及步驟Ｓ１４２３取平均亮度：將加總灰階值Ｘ除以影像中像素總數即取得平均亮度；藉此，完成步驟Ｓ１４０影像分析結果後再進行下一步驟。
下一步驟為該步驟Ｓ１５０判斷影像亮度是否適當：根據上述之步驟Ｓ１４０影像分析、步驟Ｓ１２０取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊和步驟Ｓ１３０取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置來綜合進行判斷亮度是否為過度曝光、過亮或過暗；藉此，能綜合判斷亮度是否為過度曝光、過亮或過暗，以能進行後續之調整作動，其中該步驟Ｓ１５０判斷亮度是否適當中之過度曝光係進一步含有下列步驟（如第４圖所示），步驟Ｓ１５１取得灰階資訊：於影像中進行擷取Ｙ值來顯示其灰階值，並切割成複數個子區塊；再進行步驟Ｓ１５２比對是否大於臨界值：該子區塊之平均灰階值減去整體畫面平均灰階值來判斷是否大於臨界值（Ｔｈ２），若大於臨界值（Ｔｈ２）時即將該子區塊視為雜訊區塊不列入考慮；再進行步驟Ｓ１５３進行統計：若比對小於臨界值（Ｔｈ２），則統計該子區塊內其灰階值大於臨界值（Ｔｈ３）之像素總數（Ｎ２）；以及步驟Ｓ１５４判斷是否為過度曝光區塊：當像素總數（Ｎ２）大於臨界值（Ｔｈ４）時該子區塊則為過度曝光區塊，而當像素總數（Ｎ２）小於臨界值（Ｔｈ４）時該子區塊則為非過度曝光區塊；以能將大於臨界值的子區塊視為雜訊區塊不列考慮，其餘再進行該子區塊判斷為過度曝光區塊或非過度曝光區塊，以能進行後續之調整作動，而完成步驟Ｓ１５０判斷影像亮度是否適當後再進行下一步驟。
下一步驟為該步驟Ｓ１６０光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）作動：當經由上述步驟Ｓ１５０判斷影像亮度是否適當中判斷出過度曝光、過亮或過暗時，即透過控制邏輯程式５２進行影像處理器（ＩＳＰ）４０之控制調整或馬達驅動電路２０之控制調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０及影像處理器（ＩＳＰ）４０能精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄者；藉此，當判斷影像亮度不適當時，即透過作動控制器５０之控制邏輯程式５１來調整影像處理器（ＩＳＰ）４０的自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）的自動曝光（ＡＥ）及自動增益控制（ＡＧＣ）極限值，並確認是否達到最小極限（ＭＩＮ Ｖａｌｕｅ）或最大極限（ＭＡＸ Ｖａｌｕｅ）之狀態，當在極限值內時其自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）即保持光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０在預定位置上，而達到極限值且可以調整時即修正自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）的自動曝光（ＡＥ）及自動增益控制（ＡＧＣ）使用範圍相關參數，以使影像亮度能適當；另該自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）係進一步達到極限值且無法調整時，即將自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）切換成手動控制模式，以能改變光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０的開啟或關閉狀態，並手動控制快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）及增益值（Ｇａｉｎ Ｖａｌｕｅ）來決定馬達移動速度並防止光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０震盪者，因此，不管影像亮度是過度曝光、過亮或過暗，皆能透過作動控制器（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５０來啟動對影像處理器（ＩＳＰ）４０進行快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）及增益值（Ｇａｉｎ Ｖａｌｕｅ）調整，或啟動馬達驅動電路２０對馬達進行速度快慢之調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０能精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄。
由以上可知，本發明之攝像裝置之光圈控制系統及其方法，具有如下之優點：
1、 能準確地操控光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）放大或縮小，來停在影像品質較佳位置者。
2、 配合環境光源的變化，能適時地調整光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）放大或縮小者。
3、 透過影像資料統計分析，使能優化光源補償機制者。
藉由以上詳細說明，可使熟知本項技藝者明瞭本發明的確可達成前述目的，已符合專利法之規定，爰提出專利申請。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍﹔故，凡依本發明申請專利範圍及說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
步驟Ｓ１００影像攝錄：該光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０係採用馬達驅動，而馬達係以馬達驅動電路２０進行驅動，且以光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０攝錄影像並傳輸到影像感測器３０中；
步驟Ｓ１１０取得一張影像：該影像感測器３０係連接至影像處理器（ＩＳＰ）４０，而影像處理器（ＩＳＰ）４０再與作動控制器５０連接，而該作動控制器５０內係設有影像分析程式５１及控制邏輯程式５２，且影像分析程式５１係從影像感測器３０中擷取出一張靜態影像；
步驟Ｓ１２０取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊：而作動控制器５０於影像處理器（ＩＳＰ）４０中取得影像處理器（ＩＳＰ）４０內之資訊；
步驟Ｓ１３０取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置：而作動控制器５０於光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０內取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０之光學資訊及馬達所在位置；
步驟Ｓ１４０影像分析：當從影像感測器３０中擷取出一張靜態影像後即對該張靜態影像進行影像分析，以取得步驟Ｓ１４１最亮點亮度、步驟Ｓ１４２平均亮度及亮度區塊分佈之資訊；
步驟Ｓ１５０判斷影像亮度是否適當：根據上述之步驟Ｓ１４０影像分析步驟、步驟Ｓ１２０取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊步驟和步驟Ｓ１３０取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置步驟來綜合進行判斷亮度是否為過度曝光、過亮或過暗；以及
步驟Ｓ１６０光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）作動：當經由上述步驟Ｓ１５０判斷影像亮度是否適當步驟判斷出過度曝光、過亮或過暗時，即透過控制邏輯程式５２進行影像處理器（ＩＳＰ）４０之控制調整或馬達驅動電路２０之控制調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０及影像處理器（ＩＳＰ）４０能精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄者。
另本發明之該控制系統係包括：一光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０，該光圈鏡頭１０係採用馬達驅動；一馬達驅動電路２０，該馬達驅動電路２０係與光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０連接以驅動馬達；一影像感測器３０，該影像感測器３０係與光圈鏡頭１０連接，以能攝錄影像；一影像處理器（ＩＳＰ）４０，該影像處理器（ＩＳＰ）４０係與影像感測器３０連接；以及一作動控制器５０，該作動控制器５０係與影像處理器（ＩＳＰ）４０及馬達驅動電路２０連接，以能取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０內之光學資訊及馬達所在位置，而該作動控制器５０內設有影像分析程式５１及控制邏輯程式５２，透過影像分析程式５１來將影像感測器３０之影像進行影像分析，並依影像分析結果來判斷影像亮度是否適當，且將過亮光源視為雜訊以濾除，再透過控制邏輯程式５２來進行影像處理器（ＩＳＰ）４０之控制調整及馬達驅動電路２０之控制調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０及影像處理器（ＩＳＰ）４０能精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄者。
其中該步驟Ｓ１４０影像分析中步驟Ｓ１４１最亮點亮度係進一步設有下列步驟：步驟Ｓ１４１１取得灰階資訊：於影像中進行擷取Ｙ值來顯示其灰階值，並切割成複數個子區塊；步驟Ｓ１４１２進行統計：將子區塊之灰階值分成複數個灰階區間，再統計子區塊內每個灰階區間之像素總數（Ｎ）；步驟Ｓ１４１３搜尋最亮點：向灰階值比較小之灰階區間搜尋最亮點；以及步驟Ｓ１４１４進行臨界值之判斷：進行判斷該灰階區間之像素總數（Ｎ１）是否大於臨界值（Ｔｈ１），當像素總數（Ｎ１）大於臨界值（Ｔｈ１）即為最亮點，若像素總數（Ｎ１）小於臨界值（Ｔｈ１）則回到上一步驟搜尋最亮點進行重新搜尋；另該步驟Ｓ１４０影像分析中之步驟Ｓ１４２平均亮度係進一步設有下列步驟：步驟Ｓ１４２１取得灰階資訊：於影像中進行擷取Ｙ值來顯示其灰階值；步驟Ｓ１４２２加總灰階值：加總影像中每個像素之灰階值令其為Ｘ；以及步驟Ｓ１４２３取平均亮度：將加總灰階值Ｘ除以影像中像素總數即取得平均亮度；另該步驟Ｓ１５０判斷影像亮度是否適當中之過度曝光係進一步設有下列步驟：步驟Ｓ１５１取得灰階資訊：於影像中進行擷取Ｙ值來顯示其灰階值，並切割成複數個子區塊；步驟Ｓ１５２比對是否大於臨界值：該子區塊之平均灰階值減去整體畫面平均灰階值來判斷是否大於臨界值（Ｔｈ２），若大於臨界值（Ｔｈ２）時即將該子區塊視為雜訊區塊不列入考慮；步驟Ｓ１５３進行統計：若比對小於臨界值（Ｔｈ２），則統計該子區塊內其灰階值大於臨界值（Ｔｈ３）之像素總數（Ｎ２）；以及步驟Ｓ１５４判斷是否為過度曝光區塊：當像素總數（Ｎ２）大於臨界值（Ｔｈ４）時該子區塊則為過度曝光區塊，而當像素總數（Ｎ２）小於臨界值（Ｔｈ４）時該子區塊則為非過度曝光區塊；另該步驟Ｓ１６０光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）作動中係進一步設為當判斷影像亮度不適當時，即透過作動控制器５０之控制邏輯程式５２來調整影像處理器（ＩＳＰ）４０的自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）的自動曝光（ＡＥ）及自動增益控制（ＡＧＣ）極限值，並確認是否達到最小極限（ＭＩＮ Ｖａｌｕｅ）或最大極限（ＭＡＸ Ｖａｌｕｅ）之狀態，當在極限值內時其自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）即保持光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０在預定位置上，而達到極限值且可以調整時即修正自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）的自動曝光（ＡＥ）及自動增益控制（ＡＧＣ）使用範圍相關參數，以使影像亮度能適當；另該自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）係進一步達到極限值且無法調整時，即將自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）切換成手動控制模式，以能改變光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０的開啟或關閉狀態，並手動控制快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）及增益值（Ｇａｉｎ Ｖａｌｕｅ）來決定馬達移動速度並防止光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０震盪者。
請參考第１～５圖所示，係為本發明攝像裝置之光圈控制系統及其方法之方法流程示意圖及架構示意圖。本發明最佳操作原理係為應用在使用馬達的光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０上，透過以程式之方式來準確地控制光圈大小，使能停在影像品質較佳之位置，且能依環境光源的變化適當地進行光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０的放大或縮小，且搭配影像資料之統計分析以優化光源補償機制；因此，本發明之光圈控制系統（如第５圖所示）係包括有一光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０、一馬達驅動電路２０、一影像感測器３０、及一影像處理器（ＩＳＰ）４０、一作動控制器５０之設計，其中該光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０係採用馬達來驅動，而該馬達係採步進達、直流馬達或是其它能傳動之馬達者，且該光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０係連接馬達驅動電路２０以能驅動馬達作動，而馬達驅動電路２０內設有控制ＩＣ以能精準地進行微調之作動，或是用其他方式的馬達驅動加上其它原件用來確認光圈位置，例如直流馬達加入光學尺或編碼器等，另該光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０亦連接影像感測器（Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）３０（如ＣＣＤ Ｓｅｎｓｏｒ或ＣＭＯＳ Ｓｅｎｓｏｒ）以能攝錄影像，而該影像感測器（Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）３０係根據光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０傳來的圖像亮度的強弱轉變為影像感測器（Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）３０的數位電壓信號（即光信號轉為電信號），另該影像感測器與影像處理器（ＩＳＰ）４０連接，其中該影像處理器（ＩＳＰ）４０也能與影像感測器３０設計在一起或是與作動控制器５０設計在一起，以能將影像在不同的光學條件下還原出攝錄之現場細節，其中該影像處理器（ＩＳＰ）４０主要功能有自動白平衡（ＡＷＢ）、自動曝光（ＡＥ）及自動聚焦（ＡＦ），藉以調整光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０之大小及改變入光量，且影像感測器３０的快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）及影像處理器（ＩＳＰ）４０及增益值（Ｇａｉｎ Ｖａｌｕｅ）也能調整，再者，該影像處理器（ＩＳＰ）４０及馬達驅動電路２０皆與一作動控制器（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５０連接，以能取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０內之光學資訊及馬達所在位置，而該作動控制器５０內設有影像分析程式５１及控制邏輯程式５２，使該影像分析程式５１能將影像感測器（Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）３０之影像進行影像分析，其中該影像分析係為取得最亮點亮度、平均亮度及亮度區塊分布之資訊，並根據上述之影像分析、取得影像處理器（ＩＳＰ）４０資訊和取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０資訊及位置來綜合進行判斷影像亮度是否適當，且將過亮光源視為雜訊以濾除，當經由上述判斷影像亮度是否適當判斷出過度曝光、過亮或過暗時，即透過控制邏輯程式５２來進行影像處理器（ＩＳＰ）４０之控制調整或馬達驅動電路２０之控制調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０及影像處理器（ＩＳＰ）４０能精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄，其中該作動控制器５０中之影像分析結果為判斷影像亮度不適當時即進一步透過作動控制器５０之控制邏輯程式５２來調整影像處理器（ＩＳＰ）４０的自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）的自動曝光（ＡＥ）及自動增益控制（ＡＧＣ）極限值，並確認是否達到最小極限（ＭＩＮ Ｖａｌｕｅ）或最大極限（ＭＡＸ Ｖａｌｕｅ）之狀態，當在極限值內時其自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）即保持光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０在預定位置上，而達到極限值且可以調整時即修正自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）的自動曝光（ＡＥ）及自動增益控制（ＡＧＣ）使用範圍相關參數，以使影像亮度能適當，另該自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）係進一步達到極限值且無法調整時，即將自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）切換成手動控制模式，以能改變光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０的開啟或關閉狀態，並手動控制快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）及增益值（Ｇａｉｎ Ｖａｌｕｅ）來決定馬達移動速度並防止光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０震盪者。
另透過本發明之光圈控制方法（如第１圖所示）能有效率地進行影像分析，並同時做去雜訊等影像處理，以達到強光、前光、背光等補償作用，首先進行步驟Ｓ１００影像攝錄：該光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０係採用馬達驅動，而馬達係以馬達驅動電路進行驅動，且以光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０攝錄影像並傳輸到影像感測器中３０；其中該影像感測器（Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）３０能根據光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０傳來的圖像亮度的強弱轉變為影像感測器（Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）３０的數位電壓信號（即光信號轉為電信號），而完成步驟Ｓ１００影像攝錄後再進行下一步驟。
下一步驟為步驟Ｓ１１０取得一張影像：該影像感測器（Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）３０係連接至影像處理器（ＩＳＰ）４０，而影像處理器（ＩＳＰ）４０再與作動控制器（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５０連接，而該作動控制器（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５０內係設有影像分析程式５１及控制邏輯程式５２，且影像分析程式５１係從影像感測器３０中擷取出一張靜態影像，藉此，讓影像分析程式５１能開始進行後續分析流程，而完成步驟Ｓ１１０取得一張影像後再進入下一步驟中。
下一步驟為該步驟Ｓ１２０取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊：而作動控制器５０於影像處理器（ＩＳＰ）４０中取得影像處理器（ＩＳＰ）４０內之資訊；藉此，讓影像在不同的光學條件下還原出攝錄之現場細節，其中該影像處理器（ＩＳＰ）４０主要功能有自動白平衡（ＡＷＢ）、自動曝光（ＡＥ）及自動聚焦（ＡＦ），藉以能進行光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０之快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）的調整，另能在進行分析流程時，能提供該張靜態影像攝錄時的光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０之大小、影像感測器的快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）及影像處理器（ＩＳＰ）增益值（Ｇａｉｎ Ｖａｌｕｅ）的數值供判斷使用，而完成步驟Ｓ１２０取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊後再進行下一步驟。
下一步驟為該步驟Ｓ１３０取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置：而作動控制器５０於光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０內取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）之光學資訊及馬達所在位置；藉此，能在進行分析流程時，能提供該張靜態影像攝錄時的光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０的調制轉換函數（ＭＴＦ）及景深（ＤＯＦ）等光學資訊與現在馬達所在位置的相對關係，還有使用者預期的光圈目標位置及使用者預期達到的亮度值來提供判斷使用，而完成步驟Ｓ１３０取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置後再進行下一步驟。
下一步驟為該步驟Ｓ１４０影像分析：當從影像感測器３０中擷取出一張靜態影像後即對該張靜態影像進行影像分析，以取得步驟Ｓ１４１亮點亮度、步驟Ｓ１４２平均亮度及亮度區塊分佈之資訊；藉此，本步驟Ｓ１４０影像分析主要是利用變異數之觀念，也就是團體中資料分散情形為統計數，亦即用來表示個別差異大小的指標，簡而言之，若單體之值與整體平均值差異愈大，則為雜訊之機率愈高，因此，本步驟Ｓ１４０影像分析乃是利用一種可以將過亮光源視為雜訊並將之濾處的演算法，其中該步驟Ｓ１４０影像分析中之步驟Ｓ１４１最亮點亮度（如第２圖所示）含有下列步驟以能取得最亮點亮度資訊，首先進行步驟Ｓ１４１１取得灰階資訊：於影像中進行擷取Ｙ值來顯示其灰階值，並切割成複數個子區塊；再進行步驟Ｓ１４１２進行統計：將子區塊之灰階值分成複數個灰階區間，再統計子區塊內每個灰階區間之像素總數（Ｎ）；再進行步驟Ｓ１４１３搜尋最亮點：向灰階值比較小之灰階區間搜尋最亮點；以及步驟Ｓ１４１４進行臨界值之判斷：進行判斷該灰階區間之像素總數（Ｎ１）是否大於臨界值（Ｔｈ１），當像素總數（Ｎ１）大於臨界值（Ｔｈ１）即為最亮點，若像素總數（Ｎ１）小於臨界值（Ｔｈ１）則回到上一步驟Ｓ１４１３搜尋最亮點進行重新搜尋；另該步驟Ｓ１４２平均亮度含有下列步驟（如第３圖所示），首先步驟Ｓ１４２１取得灰階資訊：於影像中進行擷取Ｙ值來顯示其灰階值；再進行步驟Ｓ１４２２加總灰階值：加總影像中每個像素之灰階值令其為Ｘ；以及步驟Ｓ１４２３取平均亮度：將加總灰階值Ｘ除以影像中像素總數即取得平均亮度；藉此，完成步驟Ｓ１４０影像分析結果後再進行下一步驟。
下一步驟為該步驟Ｓ１５０判斷影像亮度是否適當：根據上述之步驟Ｓ１４０影像分析、步驟Ｓ１２０取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊和步驟Ｓ１３０取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置來綜合進行判斷亮度是否為過度曝光、過亮或過暗；藉此，能綜合判斷亮度是否為過度曝光、過亮或過暗，以能進行後續之調整作動，其中該步驟Ｓ１５０判斷亮度是否適當中之過度曝光係進一步含有下列步驟（如第４圖所示），步驟Ｓ１５１取得灰階資訊：於影像中進行擷取Ｙ值來顯示其灰階值，並切割成複數個子區塊；再進行步驟Ｓ１５２比對是否大於臨界值：該子區塊之平均灰階值減去整體畫面平均灰階值來判斷是否大於臨界值（Ｔｈ２），若大於臨界值（Ｔｈ２）時即將該子區塊視為雜訊區塊不列入考慮；再進行步驟Ｓ１５３進行統計：若比對小於臨界值（Ｔｈ２），則統計該子區塊內其灰階值大於臨界值（Ｔｈ３）之像素總數（Ｎ２）；以及步驟Ｓ１５４判斷是否為過度曝光區塊：當像素總數（Ｎ２）大於臨界值（Ｔｈ４）時該子區塊則為過度曝光區塊，而當像素總數（Ｎ２）小於臨界值（Ｔｈ４）時該子區塊則為非過度曝光區塊；以能將大於臨界值的子區塊視為雜訊區塊不列考慮，其餘再進行該子區塊判斷為過度曝光區塊或非過度曝光區塊，以能進行後續之調整作動，而完成步驟Ｓ１５０判斷影像亮度是否適當後再進行下一步驟。
下一步驟為該步驟Ｓ１６０光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）作動：當經由上述步驟Ｓ１５０判斷影像亮度是否適當中判斷出過度曝光、過亮或過暗時，即透過控制邏輯程式５２進行影像處理器（ＩＳＰ）４０之控制調整或馬達驅動電路２０之控制調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０及影像處理器（ＩＳＰ）４０能精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄者；藉此，當判斷影像亮度不適當時，即透過作動控制器５０之控制邏輯程式５１來調整影像處理器（ＩＳＰ）４０的自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）的自動曝光（ＡＥ）及自動增益控制（ＡＧＣ）極限值，並確認是否達到最小極限（ＭＩＮ Ｖａｌｕｅ）或最大極限（ＭＡＸ Ｖａｌｕｅ）之狀態，當在極限值內時其自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）即保持光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０在預定位置上，而達到極限值且可以調整時即修正自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）的自動曝光（ＡＥ）及自動增益控制（ＡＧＣ）使用範圍相關參數，以使影像亮度能適當；另該自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）係進一步達到極限值且無法調整時，即將自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）切換成手動控制模式，以能改變光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０的開啟或關閉狀態，並手動控制快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）及增益值（Ｇａｉｎ Ｖａｌｕｅ）來決定馬達移動速度並防止光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０震盪者，因此，不管影像亮度是過度曝光、過亮或過暗，皆能透過作動控制器（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５０來啟動對影像處理器（ＩＳＰ）４０進行快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）及增益值（Ｇａｉｎ Ｖａｌｕｅ）調整，或啟動馬達驅動電路２０對馬達進行速度快慢之調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）１０能精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄。
由以上可知，本發明之攝像裝置之光圈控制系統及其方法，具有如下之優點：
1、 能準確地操控光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）放大或縮小，來停在影像品質較佳位置者。
2、 配合環境光源的變化，能適時地調整光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）放大或縮小者。
3、 透過影像資料統計分析，使能優化光源補償機制者。
藉由以上詳細說明，可使熟知本項技藝者明瞭本發明的確可達成前述目的，已符合專利法之規定，爰提出專利申請。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍﹔故，凡依本發明申請專利範圍及說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
10．．．光圈鏡頭(Iris Lens)
20．．．馬達驅動電路
30．．．影像感測器(Image Sensor)
40．．．影像處理器(ISP)
50．．．作動控制器(controller)
51．．．影像分析程式
52．．．控制邏輯程式
步驟S100．．．影像攝錄
步驟S110．．．取得一張影像
步驟S120．．．取得影像處理器(ISP)資訊
步驟S130．．．取得光圈鏡頭(Iris Lens)資訊及位置
步驟S140．．．影像分析
步驟S141．．．最亮點亮度
步驟S1411．．．取得灰階資訊
步驟S1412．．．進行統計
步驟S1413．．．搜尋最亮點
步驟S1414．．．進行臨界值之判斷
步驟S142．．．平均亮度
步驟S1421．．．取得灰階資訊
步驟S1422．．．加總灰階值
步驟S1423．．．取平均亮度
步驟S150．．．判斷影像亮度是否適當
步驟S151．．．取得灰階資訊
步驟S152．．．比對是否大於臨界值
步驟S153．．．進行統計
步驟S154．．．判斷是否為過度曝光區塊
步驟S160．．．光圈鏡頭(Iris Lens)作動
第１圖為本發明之主要步驟流程示意圖。
第２圖為本發明之最亮點亮度步驟流程示意圖。
第３圖為本發明之平均亮度步驟流程示意圖。
第４圖為本發明之判斷是否為過度曝光區塊步驟流程示意圖。
第５圖為本發明之控制系統架構示意圖。
第２圖為本發明之最亮點亮度步驟流程示意圖。
第３圖為本發明之平均亮度步驟流程示意圖。
第４圖為本發明之判斷是否為過度曝光區塊步驟流程示意圖。
第５圖為本發明之控制系統架構示意圖。
步驟S100．．．影像攝錄
步驟S110．．．取得一張影像
步驟S120．．．取得影像處理器(ISP)資訊
步驟S130．．．取得光圈鏡頭(Iris Lens)資訊及位置
步驟S140．．．影像分析
步驟S150．．．判斷影像亮度是否適當
步驟S160．．．光圈鏡頭(Iris Lens)作動
Claims (10)
- 一種攝像裝置之光圈控制方法，該控制方法主要步驟係包括：
影像攝錄：該光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）係採用馬達驅動，而馬達係以馬達驅動電路進行驅動，且以光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）攝錄影像並傳輸到影像感測器中；
取得一張影像：該影像感測器係連接至影像處理器（ＩＳＰ），而影像處理器（ＩＳＰ）再與作動控制器連接，而該作動控制器內係設有影像分析程式及控制邏輯程式，且影像分析程式係從影像感測器中擷取出一張靜態影像；
取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊：而作動控制器於影像處理器（ＩＳＰ）中取得影像處理器（ＩＳＰ）內之資訊；
取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置：而作動控制器於光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）內取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）之光學資訊及馬達所在位置；
影像分析：當從影像感測器中擷取出一張靜態影像後即對該張靜態影像進行影像分析，以取得最亮點亮度、平均亮度及亮度區塊分佈之資訊；
判斷影像亮度是否適當：根據上述之影像分析步驟、取得影像處理器（ＩＳＰ）資訊步驟和取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）資訊及位置步驟來綜合進行判斷亮度是否為過度曝光、過亮或過暗；以及
光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）作動：當經由上述判斷影像亮度是否適當步驟判斷出過度曝光、過亮或過暗時，即透過控制邏輯程式進行影像處理器（ＩＳＰ）之控制調整或馬達驅動電路之控制調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）及影像處理器（ＩＳＰ）能精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄者。 - 如申請專利範圍第１項所述之攝像裝置之光圈控制方法，其中該影像分析步驟中之最亮點亮度係進一步設有下列步驟：
取得灰階資訊：於影像中進行擷取Ｙ值來顯示其灰階值，並切割成複數個子區塊；
進行統計：將子區塊之灰階值分成複數個灰階區間，再統計子區塊內每個灰階區間之像素總數（Ｎ１）；
搜尋最亮點：向灰階值比較小之灰階區間搜尋最亮點；以及
進行臨界值之判斷：進行判斷該灰階區間之像素總數（Ｎ１）是否大於臨界值（Ｔｈ１），當像素總數（Ｎ１）大於臨界值（Ｔｈ１）即為最亮點，若像素總數（Ｎ１）小於臨界值（Ｔｈ１）則回到上一步驟搜尋最亮點進行重新搜尋者。 - 申請專利範圍第１項所述之攝像裝置之光圈控制方法，其中該影像分析步驟中之平均亮度係進一步設有下列步驟：
取得灰階資訊：於影像中進行擷取Ｙ值來顯示其灰階值；
加總灰階值：加總影像中每個像素之灰階值令其為Ｘ；以及
取平均亮度：將加總灰階值Ｘ除以影像中像素總數即取得平均亮度者。 - 如申請專利範圍第１項所述之攝像裝置之光圈控制方法，其中該判斷影像亮度是否適當步驟中之過度曝光係進一步設有下列步驟：
取得灰階資訊：於影像中進行擷取Ｙ值來顯示其灰階值，並切割成複數個子區塊；
比對是否大於臨界值：該子區塊之平均灰階值減去整體畫面平均灰階值來判斷是否大於臨界值（Ｔｈ２），若大於臨界值（Ｔｈ２）時即將該子區塊視為雜訊區塊不列入考慮；
進行統計：若比對小於臨界值（Ｔｈ２），則統計該子區塊內其灰階值大於臨界值（Ｔｈ３）之像素總數（Ｎ２）；以及
判斷是否為過度曝光區塊：當像素總數（Ｎ２）大於臨界值（Ｔｈ４）時該子區塊則為過度曝光區塊，而當像素總數（Ｎ２）小於臨界值（Ｔｈ４）時該子區塊則為非過度曝光區塊者。 - 如申請專利範圍第１項所述之攝像裝置之光圈控制方法，其中該光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）作動步驟中係進一步設為當判斷影像亮度不適當時，即透過作動控制器之控制邏輯程式來調整影像處理器（ＩＳＰ）的自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）的自動曝光（ＡＥ）及自動增益控制（ＡＧＣ）極限值，並確認是否達到最小極限（ＭＩＮ Ｖａｌｕｅ）或最大極限（ＭＡＸ Ｖａｌｕｅ）之狀態，當在極限值內時其自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）即保持光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）在預定位置上，而達到極限值且可以調整時即修正自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）的自動曝光（ＡＥ）及自動增益控制（ＡＧＣ）使用範圍相關參數，以使影像亮度能適當者。
- 如申請專利範圍第５項所述之攝像裝置之光圈控制方法，其中該自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ） 係進一步達到極限值且無法調整時，即將自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）切換成手動控制模式，以能改變光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）的開啟或關閉狀態，並手動控制快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）及增益值（Ｇａｉｎ Ｖａｌｕｅ）來決定馬達移動速度並防止光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）震盪者。
- 一種攝像裝置之光圈控制系統，該控制系統係包括：
一光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ），該光圈鏡頭係採用馬達驅動；
一馬達驅動電路，該馬達驅動電路係與光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）連接以驅動馬達；
一影像感測器，該影像感測器係與光圈鏡頭連接，以能攝錄影像；
一影像處理器（ＩＳＰ），該影像處理器（ＩＳＰ）係與影像感測器連接；以及
一作動控制器，該作動控制器係與影像處理器（ＩＳＰ）及馬達驅動電路連接，以能取得光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）內之光學資訊及馬達所在位置，而該作動控制器內設有影像分析程式及控制邏輯程式，透過影像分析程式來將影像感測器之影像進行影像分析，並依影像分析結果來判斷影像亮度是否適當，且將過亮光源視為雜訊以濾除，再透過控制邏輯程式來進行影像處理器（ＩＳＰ）之控制調整及馬達驅動電路之控制調整，讓光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）及影像處理器（ＩＳＰ）能精準調整至最佳狀態來進行影像攝錄者。
- 如申請專利範圍第７項所述之攝像裝置之光圈控制系統，其中該影像分析係進一步為取得最亮點亮度、平均亮度及亮度區塊分布之資訊者。
- 如申請專利範圍第７項所述之攝像裝置之光圈控制系統，其中該作動控制器中之影像分析結果為判斷影像亮度不適當時即進一步透過作動控制器之控制邏輯程式來調整影像處理器（ＩＳＰ）的自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）的自動曝光（ＡＥ）及自動增益控制（ＡＧＣ）極限值，並確認是否達到最小極限（ＭＩＮ Ｖａｌｕｅ）或最大極限（ＭＡＸ Ｖａｌｕｅ）之狀態，當在極限值內時其自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）即保持光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）在預定位置上，而達到極限值且可以調整時即修正自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）的自動曝光（ＡＥ）及自動增益控制（ＡＧＣ）使用範圍相關參數，以使影像亮度能適當者。
- 如申請專利範圍第９項所述之攝像裝置之光圈控制系統，其中該自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）係進一步達到極限值且無法調整時，即將自動模式（ＡＵＴＯ Ｍｏｄｅ）切換成手動控制模式，以能改變光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）的開啟或關閉狀態，並手動控制快門時間（Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｔｉｍｅ）及增益值（Ｇａｉｎ Ｖａｌｕｅ）來決定馬達移動速度並防止光圈鏡頭（Ｉｒｉｓ Ｌｅｎｓ）震盪者。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101127662A TWI526070B (zh) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | An aperture control system for an image pickup apparatus and a method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101127662A TWI526070B (zh) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | An aperture control system for an image pickup apparatus and a method thereof |
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|---|---|
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| TW101127662A TWI526070B (zh) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | An aperture control system for an image pickup apparatus and a method thereof |
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| TW (1) | TWI526070B (zh) |
-
2012
- 2012-07-31 TW TW101127662A patent/TWI526070B/zh not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Publication date |
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| TWI526070B (zh) | 2016-03-11 |
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