TW201624421A - 影像資料產生方法及裝置 - Google Patents

Abstract

一種影像資料產生方法及裝置。透過感光元件來獲得形成原始影像的影像資料。基於在原始影像中的各顯示像素中各色光所包括的多個亮度值，獲得各顯示像素對應的感光單元所感測到之各色光對應的最大亮度分佈範圍。將各感光單元的各色光對應的最大亮度分佈範圍內的這些亮度值加總，藉以獲得各感光單元的各色光的加總後亮度值。將各感光單元的各個色光的加總後亮度值設定為調整後影像對應的顯示像素的像素資料。

Description

影像資料產生方法及裝置

本發明是有關於一種影像處理機制，且特別是有關於一種影像資料產生方法及裝置。

隨著科技的發展，目前數位相機已成為生活中不可或缺的電子產品。數位相機是利用感光元件將光線轉換成電荷訊號。由於數位相機的感光元件是對光線通過鏡頭後的成像進行取樣動作，因此倘若欲取樣的目標物具有密集且重複的圖形或線條的圖案特徵時，而感光元件的空間解析度(Spatial Resolution)剛好不足時，便無法有效解析取樣的目標物，因此會在產生的影像中看到原先肉眼所沒發現的干涉條紋等影像失真現象。

相機製造廠為了抑制這個問題，會在相機中設置一片低通濾波器(Low-Pass Filter，LPF)，藉由低通濾波器來阻擋空間頻率(spatial frequency)太高的光線進入感光元件，以降低干涉條紋的產生。不過由於低通濾波器會減損影像細節，故會降低影像的銳利度。

本發明提供一種影像資料產生方法及裝置，可降低原始影像中的陰影現象。

本發明的影像資料產生方法，其透過感光元件來獲得一原始影像，其中感光元件包括多個感光單元，每一個感光單元具有多個感光像素，而藉由每一個感光單元所感測到的這些亮度值來形成原始影像中的一個顯示像素。上述方法包括下列步驟。獲得各感光單元的在原始影像中對應的最大亮度分佈範圍。將多個色光各自對應的最大亮度分佈範圍內的這些亮度值加總，藉以獲得各感光單元上各色光的加總後亮度值。將各感光單元的各個色光的加總後亮度值設定為調整後影像對應的顯示像素的像素資料。

本發明的在本發明的一實施例中，上述色光包括紅色光、綠色光以及藍色光。各感光單元包括N1×N2個感光像素，N1與N2為正整數。在獲得各感光單元的各色光對應的最大亮度分佈範圍的步驟包括：在各感光單元的N1個感光像素行中，取出亮度值最高的M個感光像素行，而設定最大亮度分佈範圍為上述M個感光像素行，其中上述M個感光像素行包括M×N2個感光像素。在此，當N1為3的倍數時，設定M為N1/3；當N1不為3的倍數時，設定M為不小於N1/3的最小整數x或者設定M為x+1。

本發明的在本發明的一實施例中，上述設定最大亮度分佈範圍為上述M個感光像素行的步驟包括：分別針對各色光，在 各感光單元中，將各感光像素行的亮度值相加；以及將亮度值相加後的值為最高的M個感光像素行設定為最大亮度分佈範圍。

本發明的在本發明的一實施例中，上述設定最大亮度分佈範圍為上述M個感光像素行的步驟包括：分別針對各色光，在各感光單元中，將各感光像素行的亮度值相加後再平均；以及將亮度值相加後再平均的值為最高的M個感光像素行設定為最大亮度分佈範圍。

本發明的在本發明的一實施例中，上述設定最大亮度分佈範圍為上述M個感光像素行的步驟包括：分別針對各色光，在各感光單元中，判斷各感光像素行中是否有超過半數的亮度值大於門檻值；將超過半數亮度值大於門檻值的M個感光像素行設定為最大亮度分佈範圍。

本發明的影像資料產生裝置包括感光元件、處理單元以及儲存單元。感光元件包括多個感光單元，各感光單元具有多個感光像素，而藉由各感光單元所感測到的多個亮度值來形成原始影像中的一個顯示像素。儲存單元包括多個模組。處理單元耦接至感光元件，並且在透過感光元件來獲得形成原始影像的影像資料之後，執行上述模組來產生調整後影像。上述模組包括亮度偵測模組、亮度加總模組以及影像產生模組。亮度偵測模組獲得各感光單元在原始影像中對應的最大亮度分佈範圍。亮度加總模組將各色光對應的最大亮度分佈範圍內的亮度值加總，藉以獲得各感光單元上的各色光的加總後亮度值。影像產生模組將各感光單 元的各色光的加總後亮度值設定為調整後影像對應的顯示像素的像素資料。

基於上述，本發明的調整後影像可以大幅減少原始影像中所具有的干涉條紋等陰影現象，提升調整後影像的清晰度，藉以協助後續各式影像處理、影像分析。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100‧‧‧影像資料產生裝置

110‧‧‧感光元件

120‧‧‧處理單元

130‧‧‧儲存單元

301‧‧‧亮度偵測模組

303‧‧‧亮度加總模組

305‧‧‧影像產生模組

501~503‧‧‧最大亮度分佈範圍

SP‧‧‧感光像素

U、U1‧‧‧感光單元

S410~S420‧‧‧影像資料產生方法各步驟

圖1是依照本發明一實施例的影像資料產生裝置的方塊圖。

圖2是依照本發明一實施例的感光元件的示意圖。

圖3是依照本發明一實施例的儲存單元的方塊圖。

圖4是依照本發明一實施例的影像資料產生方法的流程圖。

圖5A~圖5C是依照本發明一實施例的針對單一感光單元的最大亮度分佈範圍的示意圖。

圖1是依照本發明一實施例的影像資料產生裝置的方塊圖。請參照圖1，影像資料產生裝置100例如為數位相機、數位攝影機、智慧型手機等具有取像功能的電子裝置。在此，影像資料產生裝置100包括感光元件110、處理單元120以及儲存單元130。 處理單元120耦接至感光元件110以及儲存單元130。利用感光元件110來捕捉透過鏡頭(未繪示)的光線並將光線轉換成電荷訊號。之後，再由處理單元120接收電荷訊號來進行取樣並數位化而獲得數位化的影像資料，之後將影像資料儲存至儲存單元130中。

感光元件110例如為電荷耦合元件(Charge coupled device，CCD)或互補式金氧半電晶體(Complementary metal oxide semiconductor transistors，CMOS)。處理單元120例如為中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)、微處理器(microprocessor)或數位訊號處理器(digital signal processor，DSP)等。儲存單元130例如為非揮發性記憶體(Non-volatile memory)、隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM)或硬碟等。

舉例來說，圖2是依照本發明一實施例的感光元件的示意圖。在此，感光元件110包括多個感光單元U(即，圖2中粗黑線所繪示的範圍)。每一個感光單元U包括N1×N2個感光像素SP，可參照圖2中虛線圓框內的放大示意圖。而一個感光單元U會對應至原始影像的一個顯示像素。上述N1與N2為正整數，N1可以等於N2，或者N1不等於N2。為了方便說明，在本實施例中感光元件110設定為包括5×6組感光單元U，並且一個感光單元U包括5×5個感光像素SP。

在本實施例中，一個感光像素SP可以偵測紅、綠、藍三種色光的波長強度。也就是說，本實施例的原始影像的每一個顯 示像素是透過5×5個感光像素SP所感測到的5×5組RGB亮度值所組成。

而本實施例是以程式碼來實現。例如，儲存單元130中儲存有多個程式碼片段，上述程式碼片段在被安裝後，會由處理單元120來執行。例如，儲存單元130中包括多個模組，藉由這些模組來分別執行多個功能，而各模組是由一或多個程式碼片段所組成。

圖3是依照本發明一實施例的儲存單元的方塊圖。請參照圖3，儲存單元130包括亮度偵測模組301、亮度加總模組303以及影像產生模組305。亮度偵測模組301用以基於得每一個感光單元U的各色光所包括的多個亮度值，來獲得每一個感光單元U的各色光所對應的最大亮度分佈範圍。亮度加總模組303用以將各感光單元U的各色光對應的最大亮度分佈範圍內的多個亮度值加總，藉以獲得各感光單元U的各色光的加總後亮度值。影像產生模組305用以基於加總後亮度值亮度加總模組303用以將上述最大亮度分佈範圍的亮度值加總。

圖4是依照本發明一實施例的影像資料產生方法的流程圖。請參照圖1~圖4，在本實施例中，處理單元120透過感光元件110來獲得形成原始影像的影像資料。而感光元件110所感測到的影像資料中包括有多個色光的亮度值。而上述色光包括紅色光、綠色光以及藍色光。

在步驟S410中，處理單元120透過亮度偵測模組301來 獲得各感光單元U在原始影像中對應的最大亮度分佈範圍。也就是說，亮度偵測模組301會在原始影像的各顯示像素中，基於每一個色光所包括的多個亮度值，來獲得各感光單元U的各色光對應的最大亮度分佈範圍。

具體而言，亮度偵測模組301會在每一個感光單元U的N1個感光像素行中，取出亮度值最高的M個感光像素行，進而設定最大亮度分佈範圍為M個感光像素行，即，M×N2個感光像素SP。當N1為3的倍數時，設定M為N1/3，當N1不為3的倍數時，設定M為不小於N1/3的最小整數x或者設定M為x+1。

舉例來說，當N1為3的倍數時，以6×6個感光像素SP而言，M設定為2。即，最大亮度分佈範圍設定為2×6個感光像素SP。另外，當N1不為3的倍數時，以5×5個感光像素SP而言，設定M為不小於5/3的最小整數x，即2；或者設定M為3。即，最大亮度分佈範圍設定為2×5個感光像素SP或者3×5個感光像素SP。

亮度偵測模組301會分別針對各個色光來偵測各感測單元的最大亮度分佈範圍。例如，以紅色光為例，亮度偵測模組301先取出其中一個感光單元U所感測到的紅色光的N1×N2個亮度值，之後，基於這些亮度值來找出最亮的M行感光像素行。而綠色光與藍色光亦以此類推。

而找出最亮的M行感光像素行有下述幾種作法。亮度偵測模組301可以分別針對每一種色光，在每一個感光單元U中， 將各感光像素行的亮度值相加，並且將這些亮度值相加後的值為最高的M個感光像素行設定為最大亮度分佈範圍。或者，亮度偵測模組301可以分別針對每一種色光，在每一個感光單元U中，將各感光像素行的亮度值相加後再平均，並且將相加後再平均的值為最高的M個感光像素行設定為最大亮度分佈範圍。另外，亮度偵測模組301也可以分別針對每一種色光，在每一個感光單元U中，判斷各感光像素行中是否有超過半數的亮度值大於一門檻值，並且將超過半數亮度值大於門檻值的M個感光像素行設定為最大亮度分佈範圍。然，上述僅為舉例說明，並不以此為限。

底下舉例來說明單一感光單元的最大亮度分佈範圍。

圖5A~圖5C是依照本發明一實施例的針對單一感光單元的最大亮度分佈範圍的示意圖。在本實施例中，以原始影像的其中一個顯示像素所對應的感光單元U1為例，感光單元U1包括5×5個感光像素。然，在此僅為舉例說明，並不以此為限。

在此，感光單元U1中其中一種色光的最大亮度分佈範圍例如為2×5個感光像素SP，如圖5A~圖5C所示的最大亮度分佈範圍501~503其中一種。然，在此僅為舉例說明，實際分佈情況會視情況而有所不同。而在其他實施例中，最大亮度分佈範圍亦可以為3×5個感光像素SP。而最大亮度分佈範圍所包括的感光像素行係接連在一起。

而在獲得每個感光單元中各色光的最大亮度分佈範圍之後，在步驟S415中，處理單元120透過亮度加總模組303將每一 個感光單元中各色光對應的最大亮度分佈範圍內的亮度值加總，藉以獲得每一個感光單元中各色光的加總後亮度值。

並且，在步驟S420中，處理單元120透過影像產生模組305將每個感光單元的各色光的加總後亮度值設定為調整後影像對應的顯示像素的像素資料。

以圖5A~圖5C的感光單元U1為例，假設圖5A所示為紅色光的最大亮度分佈範圍501，圖5B所示為綠色光的最大亮度分佈範圍502，圖5C所示為藍色光的最大亮度分佈範圍502。然，在此僅為方便說明，並不以此為限。亮度加總模組303將最大亮度分佈範圍501所包括的亮度值加總而獲得加總後亮度值R-Sum；將最大亮度分佈範圍502所包括的亮度值加總而獲得加總後亮度值G-Sum；將最大亮度分佈範圍503所包括的亮度值加總而獲得加總後亮度值B-Sum。據此，亮度加總模組303可獲得對應於感光單元U1的一組新的像素資料(R-Sum,G-Sum,B-Sum)。

之後，影像產生模組305依據原始影像的像素尺寸來產生一調整後影像，並且將亮度加總模組303所獲得的新的像素資料(R-Sum,G-Sum,B-Sum)設定為調整後影像中對應於感光元件U1的顯示像素的像素資料。以此類推，透過上述方法來逐一設定調整後影像中各顯示像素的像素資料。

假設原始影像中每一個RGB資料使用24位元(bit)來表示(即，一個色光使用8位元)，則原始影像中的一個顯示像素會使用到N1×N2個24位元的儲存空間。而假設調整後影像中每 一個RGB資料則例如使用48位元來表示(即，一個色光使用16位元)，則調整後影像中的一個顯示像素只會使用到48位元的儲存空間。

綜上所述，以能量的角度來分析，雖然感光元件的大小與配置方式的不同會使得感光元件輸出的影像資料產生陰影現象，然而，透過欲取樣的目標物整體而投射至感光元件的能量是可以真實反映出影像的能量與亮度。而透過找出各色光的最大亮度分佈範圍，可以將感光單元中因散射所感測到的亮度值濾除，據此，可還原影像與欲取樣的目標物之間亮度的相似度，亦能夠降低干涉條紋的產生，進而提升影像細節的表現度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

S410~S420‧‧‧影像資料產生方法各步驟

Claims (10)

1. 一種影像資料產生方法，透過一感光元件來獲得一原始影像，其中該感光元件具有多個感光單元，每一個該些感光單元具有多個感光像素，而藉由每一個該些感光單元所感測到的多個亮度值來形成該原始影像中的一個顯示像素，該方法包括：獲得每一個該些感光單元在該原始影像中對應的一最大亮度分佈範圍；將複數之色光個別對應的該最大亮度分佈範圍內的該些亮度值加總，藉以獲得每一個該些感光單元上的每一個該些色光之一加總後亮度值；以及將每一個該些感光單元的每一個該些色光的該加總後亮度值設定為一調整後影像所對應之顯示像素的一像素資料。
2. 如申請專利範圍第1項所述的影像資料產生方法，其中該些色光包括紅色光、綠色光以及藍色光，每一該些感光單元包括N1×N2個上述感光像素，N1與N2為正整數，其中，獲得每一個該些感光單元在該原始影像中對應的該最大亮度分佈範圍的步驟包括：在每一個該些感光單元的N1個感光像素行中，取出該些亮度值最高的M個上述感光像素行，而設定該最大亮度分佈範圍為上述M個感光像素行，其中上述M個感光像素行包括M×N2個上述感光像素，而當N1為3的倍數時，設定M為N1/3，當N1不為3的倍數時，設定M為不小於N1/3的最小整數x或者設定M為x+1 的整數。
3. 如申請專利範圍第2項所述的影像資料產生方法，其中設定該最大亮度分佈範圍為上述M個感光像素行的步驟包括：分別針對每一該些色光，在每一該些感光單元中，將每一該些感光像素行的該些亮度值相加；以及將該些亮度值相加後的值為最高的上述M個感光像素行設定為該最大亮度分佈範圍。
4. 如申請專利範圍第2項所述的影像資料產生方法，其中設定該最大亮度分佈範圍為上述M個感光像素行的步驟包括：分別針對每一該些色光，在每一該些感光單元中，將每一該些感光像素行的該些亮度值相加後再平均；以及將該些亮度值相加後再平均的值為最高的上述M個感光像素行設定為該最大亮度分佈範圍。
5. 如申請專利範圍第2項所述的影像資料產生方法，其中設定該最大亮度分佈範圍為上述M個感光像素行的步驟包括：分別針對每一該些色光，在每一該些感光單元中，判斷每一該些感光像素行中是否有超過半數的該些亮度值大於一門檻值；以及將超過半數的該些亮度值大於該門檻值的上述M個感光像素行設定為該最大亮度分佈範圍。
6. 一種影像資料產生裝置，包括：一感光元件，包括多個感光單元，每一該些感光單元具有多 個感光像素，而藉由每一個該些感光單元所感測到的多個亮度值來形成一原始影像中的一個顯示像素；一儲存單元，包括多個模組；以及一處理單元，耦接至該感光元件與該儲存單元，並且在透過該感光元件來獲得形成該原始影像的一影像資料之後，執行該些模組來產生一調整後影像；其中，該些模組包括：一亮度偵測模組，獲得每一個該些感光單元在該原始影像中對應的一最大亮度分佈範圍；一亮度加總模組，將複數之色光個別對應的該最大亮度分佈範圍內的該些亮度值加總，藉以獲得每一個該些感光單元上的每一個該些色光之一加總後亮度值；以及一影像產生模組，將每一個該些感光單元的每一該些色光的該加總後亮度值設定為該調整後影像對應的顯示像素的像素資料。
7. 如申請專利範圍第6項所述的影像資料產生裝置，其中該些色光包括紅色光、綠色光以及藍色光，每一該些感光單元包括N1×N2個上述感光像素，N1與N2為正整數，其中，該亮度偵測模組在每一該些感光單元的N1個感光像素行中，取出該些亮度值最高的M個上述感光像素行，而設定該最大亮度分佈範圍為上述M個感光像素行，其中上述M個感光像素行包括M×N2個上述感光像素，而當N1為3的倍數時，設定M 為N1/3，當N1不為3的倍數時，設定M為不小於N1/3的最小整數x或者設定M為x+1的整數。
8. 如申請專利範圍第7項所述的影像資料產生裝置，其中該亮度偵測模組分別針對每一該些色光，在每一該些感光單元中，將每一該些感光像素行的該些亮度值相加，並且將該些亮度值相加後的值為最高的上述M個感光像素行設定為該最大亮度分佈範圍。
9. 如申請專利範圍第7項所述的影像資料產生裝置，其中該亮度偵測模組分別針對每一該些色光，在每一該些感光單元中，將每一該些感光像素行的該些亮度值相加後再平均，並且將該些亮度值相加後再平均的值為最高的上述M個感光像素行設定為該最大亮度分佈範圍。
10. 如申請專利範圍第7項所述的影像資料產生裝置，其中該亮度偵測模組分別針對每一該些色光，在每一該些感光單元中，判斷每一該些感光像素行中是否有超過半數的該些亮度值大於一門檻值，並且將超過半數的該些亮度值大於該門檻值的上述M個感光像素行設定為該最大亮度分佈範圍。