TW201915940A - 雙鏡頭影像處理裝置及方法 - Google Patents
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Abstract
一種雙鏡頭影像處理裝置,其具有廣角鏡頭、輔助鏡頭、以及控制器。廣角鏡頭與輔助鏡頭設置於影像處理裝置之相同平面。廣角鏡頭以第一視域擷取第一影像。輔助鏡頭以小於第一視域之第二視域擷取第二影像。廣角鏡頭與輔助鏡頭係同步擷取第一影像與第二影像。控制器決定第二影像在第一影像中之相同影像範圍,並將第二影像疊合到第一影像中的相同影像範圍。
Description
本申請係有關於影像處理技術,特別係有關於一種針對廣角影像所提出的影像優化裝置及方法。
近年來,隨著影像科技的快速發展,大眾對影像相關應用的需求也開始呈現大幅成長,例如:即時視訊串流(如:直播)、影像紀錄及分享等等,而為了使分享的影像或視訊內容能夠容納更廣的視域(Field Of View,FOV),越來越多的使用者會選用具有廣角鏡頭的攝影裝置,例如:全景攝影機、或360度攝影機。
然而,廣角攝影裝置卻存在著不可忽視的先天限制,也就是在影像感測器有限的感測像素之下,為了要擷取更寬廣視域中的影像,意味著必須將有限的感測像素分配給更多的景物內容,如此一來,在廣角攝影裝置所擷取到的影像中,每個景物內容的解析度將會明顯降低。
因此,亟需有一種方法能夠改善廣角攝影裝置的先天限制。
為了改善廣角攝影裝置的先天限制,本申請提出一種雙鏡頭影像處理裝置及方法,其利用輔助鏡頭所同步擷取 的影像來對廣角影像進行優化,從而能夠兼顧對廣視域的需求、以及影像主體清晰度的需求。
本申請之一實施例提供了一種雙鏡頭影像處理裝置,包括一廣角鏡頭、一輔助鏡頭、以及一控制器。上述廣角鏡頭係設置於上述影像處理裝置之一平面,以一第一視域(Field Of View,FOV)擷取一第一影像。上述輔助鏡頭係設置於上述平面,以小於上述第一視域之一第二視域擷取一第二影像,其中上述廣角鏡頭與上述輔助鏡頭係同步擷取上述第一影像與上述第二影像。上述控制器決定上述第二影像在上述第一影像中之一相同影像範圍,並將上述第二影像疊合(superimpose)到上述第一影像中的上述相同影像範圍。
本申請之另一實施例提供了一種雙鏡頭影像處理方法,適用於一雙鏡頭影像處理裝置其包括設置於相同平面上之一廣角鏡頭與一輔助鏡頭。上述雙鏡頭影像處理方法包括以下步驟:由上述廣角鏡頭以一第一視域擷取一第一影像;由上述輔助鏡頭以小於上述第一視域之一第二視域擷取一第二影像,其中上述廣角鏡頭與上述輔助鏡頭係同步擷取上述第一影像與上述第二影像;決定上述第二影像在上述第一影像中之一相同影像範圍;以及將上述第二影像疊合到上述第一影像中的上述相同影像範圍。
關於本申請其他附加的特徵與優點,此領域之熟習技術人士,在不脫離本申請之精神和範圍內,當可根據本案實施方法中所揭露之雙鏡頭影像處理裝置及方法做些許的更動與潤飾而得到。
100‧‧‧雙鏡頭影像處理裝置
10‧‧‧廣角鏡頭
20‧‧‧輔助鏡頭
30‧‧‧控制器
40‧‧‧顯示裝置
50‧‧‧儲存裝置
60‧‧‧輸出輸入裝置
S510~S560‧‧‧方法步驟
A、B‧‧‧影像
第1圖係根據本申請一實施例所述之雙鏡頭影像處理裝置之系統架構圖。
第2A與2B圖係根據本申請一實施例所述之顯示雙鏡頭影像處理裝置100之外觀示意圖。
第3A與3B圖係根據本申請另一實施例所述之顯示雙鏡頭影像處理裝置100之外觀示意圖。
第4圖係根據本申請又一實施例所述之顯示雙鏡頭影像處理裝置100之外觀示意圖。
第5圖係根據本申請一實施例所述之雙鏡頭影像處理方法之流程圖。
第6A~6C圖係根據本申請一實施例所述之雙鏡頭影像處理方法之示意圖。
本章節所敘述的是實施本申請之較佳方式,目的在於說明本申請之精神而非用以限定本申請之保護範圍,當可理解的是,使用於本說明書中的「包含」、「包括」等詞,係用以表示存在特定的技術特徵、數值、方法步驟、作業處理、元件以及/或組件,但並不排除可加上更多的技術特徵、數值、方法步驟、作業處理、元件、組件,或以上的任意組合。
第1圖係根據本申請一實施例所述之雙鏡頭影像處理裝置之系統架構圖。雙鏡頭影像處理裝置100包括廣角鏡頭10、輔助鏡頭20、控制器30、顯示裝置40、儲存裝置50、以 及輸出輸入裝置60。
雙鏡頭影像處理裝置100可以是手持攝/錄影機、穿戴型攝/錄影機(如:項圈型式配戴於胸前、夾扣型式配戴於衣服/褲/帽)、網路攝影機(如:監視器)、行動通訊裝置(如:智慧型手機、平板電腦)、或行車紀錄器等。
廣角鏡頭10主要負責以廣角視域擷取影像。在一實施例,所述的廣角視域可以是超過180度的任意視域。廣角鏡頭10可包括一或多個光學元件,例如:透鏡以及影像感測器等。
輔助鏡頭20主要負責以通常視域擷取影像,且與廣角鏡頭10同步擷取影像。在一實施例,所述的通常視域可以是介於60到75度之間的任意視域。輔助鏡頭20可包括一或多個光學元件,例如:透鏡以及/或影像感測器等。
明確來說,廣角鏡頭10與輔助鏡頭20係設置於雙鏡頭影像處理裝置100的同一平面,例如:背面、正面、或側面。
控制器30可為通用處理器、微處理器(Micro Control Unit,MCU)、應用處理器(Application Processor,AP)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor,DSP)、圖形處理器(Graphics Processing Unit,GPU)、或全像處理器(Holographic Processing Unit,HPU)、或上述處理器之任意組合,其可包括各式電路邏輯,用以:提供數據與影像之處理及運算之功能、傳送控制訊號至廣角鏡頭10及輔助鏡頭20、從廣角鏡頭10及輔助鏡頭20接收影像資料、傳送合成影像資料至 顯示裝置40、從儲存裝置50讀取或儲存數據、以及透過輸出輸入裝置60接收使用者輸入信號或輸出提示/反饋信號。特別是,控制器30係用以協調廣角鏡頭10、輔助鏡頭20、顯示裝置40、儲存裝置50、以及輸出輸入裝置60之運作,以執行本申請的雙鏡頭影像處理方法。
該領域之熟習技藝人士當可理解,控制器30中的電路邏輯通常可包括多個電晶體,用以控制該電路邏輯之運作以提供所需之功能及作業。更進一步的,電晶體的特定結構及其之間的連結關係通常是由編譯器所決定,例如:暫存器轉移語言(Register Transfer Language,RTL)編譯器可由處理器所運作,將類似組合語言碼的指令檔(script)編譯成適用於設計或製造該電路邏輯所需之形式。
顯示裝置40主要負責顯示視覺或文字內容,例如但不限於:廣角鏡頭10及/或輔助鏡頭20所擷取之影像、以及/或控制器30所產出的合成影像。
顯示裝置40可為液晶顯示器(Liquid-Crystal Display,LCD)、發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)顯示器、有機發光二極體顯示器(Organic LED,OLED)、電子紙顯示器(Electronic Paper Display,EPD)、或陰極射線管(Cathode Ray Tube,CRT)顯示器等。於一具體實施例中,顯示裝置40可具有觸控功能以作為輸入裝置使用。
儲存裝置50為非暫態(non-transitory)之機器可讀取儲存媒體,包括:記憶體(如:快閃記憶體、非揮發性隨機存取記憶體(Non-volatile Random Access Memory, NVRAM))、或磁性儲存裝置(如:硬碟、磁帶)、或光碟、或上述媒體之任意組合,其主要用以儲存:影像資料、電腦可讀取及執行之指令或程式碼(包括:應用/協定之程式碼)、以及/或本申請之雙鏡頭影像處理方法的程式碼。
輸出輸入裝置60可包括:按鈕、鍵盤、觸控感測器、麥克風、喇叭、以及/或燈號裝置,主要負責提供人機操作介面(Man-Machine Interface,MMI),以接收使用者輸入信號、或輸出提示/反饋信號。
當可理解的是,第1圖所示之元件僅用以提供一說明之範例,並非用以限制本申請之保護範圍。舉例來說,雙鏡頭影像處理裝置100可不包括上述部分元件,例如:顯示裝置40。或者,雙鏡頭影像處理裝置100還可進一步包括其他元件,例如:電源供應器、環境光源感測器、全球定位系統(Global Positioning System,GPS)、以及/或無線通訊裝置等。電源供應器可為一可攜式/可替換的充電電池,用以負責提供電力。環境光源感測器可用以偵測周遭環境之光源條件。全球定位系統可提供當前的位置資訊,以用於行動定位服務/應用。無線通訊裝置可包括藍芽或無線保真(Wireless Fidelity,WiFi)技術之晶片,用以提供與其他通訊裝置(如:智慧型手機或平板電腦)之間進行短距無線通訊之功能。
在一實施例,廣角鏡頭10及輔助鏡頭20可以是以上下相鄰的方式設置於雙鏡頭影像處理裝置100的同一平面,如第2A與2B圖所示(左半部為後視圖或前視圖,右半部為側視圖),廣角鏡頭10及輔助鏡頭20係設置於雙鏡頭影 像處理裝置100的背面,而顯示裝置40可設置於雙鏡頭影像處理裝置100的正面,其餘元件則可設置於雙鏡頭影像處理裝置100的內部。
在另一實施例,廣角鏡頭10及輔助鏡頭20可以是以左右相鄰的方式設置於雙鏡頭影像處理裝置100的同一平面,如第3A與3B圖所示(左半部為後視圖或前視圖,右半部為上視圖),廣角鏡頭10及輔助鏡頭20係設置於雙鏡頭影像處理裝置100的背面,而顯示裝置40可設置於雙鏡頭影像處理裝置100的正面,其餘元件則可設置於雙鏡頭影像處理裝置100的內部。
在又一實施例,輔助鏡頭20可以設置於廣角鏡頭10旁的任一斜側位置,如第4圖所示(左半部為後視圖或前視圖,右半部為上視圖),輔助鏡頭20係設置於廣角鏡頭10的右上方位置。明確來說,廣角鏡頭10及輔助鏡頭20可設置於雙鏡頭影像處理裝置100的背面,而顯示裝置40可設置於雙鏡頭影像處理裝置100的正面,其餘元件則可設置於雙鏡頭影像處理裝置100的內部。
於一具體實施例中,廣角鏡頭10及輔助鏡頭20可與顯示裝置40設置於雙鏡頭影像處理裝置100的同一面,如同為正面或背面。
第5圖係根據本申請一實施例所述之雙鏡頭影像處理方法之流程圖。在此實施例,雙鏡頭影像處理方法係適用於具有雙鏡頭之影像處理裝置,如雙鏡頭影像處理裝置100,其包括設置於相同平面之一廣角鏡頭(如廣角鏡頭10)與一輔 助鏡頭(如輔助鏡頭20)。
進一步說明,雙鏡頭影像處理方法可以是以程式碼實作為軟體模組,並且由影像處理裝置的控制器載入及執行。
首先,廣角鏡頭與輔助鏡頭同步進行影像擷取並分別取得第一影像與第二影像(步驟S510),明確來說,廣角鏡頭係以第一視域擷取第一影像,輔助鏡頭係以第二視域擷取第二影像,其中第二視域小於第一視域。較佳地,第一影像所涵蓋的實景範圍包括第二影像所涵蓋的實景範圍。
接著,決定第二影像在第一影像中之相同影像範圍(步驟S520)。具體來說,可針對第一影像與第二影像進行影像分析,先找出各自影像的關鍵點(keypoint),包括:偵測出影像中的邊緣(edge)、邊角(corner)、以及/或區塊(blob)等。然後針對各關鍵點提取其特徵(feature),包括:全域特徵、局部特徵、及關聯性特徵等,舉例來說,常見的特徵包括:位置、幾何形狀、色彩、對比、及紋路(texture)等。之後再將兩張影像的特徵進行比對(feature matching),根據特徵比對的結果即可找出兩張影像的相同影像範圍。
接著,調整第二影像之亮度(intensity),以與相同影像範圍內的第一影像之亮度一致或接近(步驟S530)。
然後,調整第二影像之色調(hue),以與相同影像範圍內的第一影像之色調一致或接近(步驟S540)。
當可理解的是,步驟S530與S540沒有必然的前後順序性,也就是說,影像色調的調整可以先於影像亮度的調 整。此外,步驟S530與S540亦屬選擇性之步驟,亦即若第二影像之亮度與色調已大致接近第一影像之亮度與色調,則可省略步驟S530與S540。
影像參數調整完畢之後,接著進入步驟S550,將第二影像疊合(superimpose)到第一影像中的相同影像範圍(步驟S550)。
最後,針對疊合後的影像中上述影像範圍的邊緣進行柔化(smoothing)處理(步驟S560),並結束雙鏡頭影像處理方法。
第6A~6C圖係根據本申請一實施例所述之雙鏡頭影像處理方法之示意圖。其中第6A圖為廣角鏡頭10所擷取到的影像,第6B圖為輔助鏡頭20所擷取到的影像,第6C圖為合成後的影像。
如第6A圖所示,廣角鏡頭10因其視域寬廣的特性,所以能一次擷取到樹木的全貌影像A。相較之下,如第6B圖所示,輔助鏡頭20的視域較小,所以只能擷取到樹木的一部分影像B。
在此實施例,由於廣角鏡頭10與輔助鏡頭20的影像感測器具有相同像素,所以就輔助鏡頭20所擷取到的樹木的部分影像來說,影像B的解析度比影像A的解析度更好。如第6B圖所示,樹木的中央部分有一清晰的花朵影像,相較之下,相同部分在第6A圖則只能呈現樹木的輪廓,而無法清晰呈現花朵影像(僅能呈現模糊的花朵影像)。
依據本申請所述之雙鏡頭影像處理方法之流程 圖,上述示意圖(第6A~6C圖)在廣角鏡頭10與輔助鏡頭20同步擷取到影像A與影像B之後,可先在影像A中找出與影像B相同的影像範圍,然後將影像B疊合到影像A中的相同影像範圍,如第6C圖所示,疊合後的影像除了可呈現樹木的全貌影像,還能呈現重點部位的清晰影像。
在其他實施例,廣角鏡頭10與輔助鏡頭20的影像感測器可具有不同像素,只要輔助鏡頭20能比廣角鏡頭10擷取到重點部位(如:中央部位)的更多細節即可適用本申請之雙鏡頭影像處理方法。
當可理解的是,當使用者要瀏覽影像時,可以先單獨呈現第一影像,而當使用者要把第一影像放大(zoom-in)觀看時,再依照疊合後的影像進行放大呈現。以放大呈現的效果而言,傳統的廣角攝影裝置僅能將單一廣角影像用補差點的方式填補像素以達到放大的效果,所以放大的倍數越高越容易產生馬賽克,相較之下,本發明是由第二影像來提供重點部位更具細節的影像實際像素。
根據前述實施例,當可理解的是,本申請之雙鏡頭影像處理方法除了運用廣角鏡頭之外,還運用額外的輔助鏡頭同步擷取影像,並透過輔助影像來對廣角影像進行優化,以提供廣角影像的重點部位更多清晰的細節。如此一來,便可兼顧對廣視域的需求以及對影像主體清晰度的需求,有效地改善了一般廣角攝影裝置的先天限制。
本申請雖以各種實施例揭露如上,然而其僅為範例參考而非用以限定本申請的範圍,任何熟習此項技藝者,在 不脫離本申請之精神和範圍內,當可做些許的更動與潤飾。因此上述實施例並非用以限定本申請之範圍,本申請之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
於申請專利範圍中所使用的「第一」、「第二」等詞係用來修飾權利要求中的元件,並非用來表示之間具有優先權順序,先行關係,或者是一個元件先於另一個元件,或者是執行方法步驟時的時間先後順序,僅用來區別具有相同名字的元件。
Claims (10)
- 一種雙鏡頭影像處理裝置,包括:一廣角鏡頭,設置於上述影像處理裝置之一平面,以一第一視域(Field Of View,FOV)擷取一第一影像;一輔助鏡頭,設置於上述平面,以小於上述第一視域之一第二視域擷取一第二影像,其中上述廣角鏡頭與上述輔助鏡頭係同步擷取上述第一影像與上述第二影像;以及一控制器,決定上述第二影像在上述第一影像中之一相同影像範圍,並將上述第二影像疊合(superimpose)到上述第一影像中的上述相同影像範圍。
- 如申請專利範圍第1項所述之雙鏡頭影像處理裝置,其中上述第二影像相較於上述相同影像範圍內的上述第一影像部分具有較高之解析度。
- 如申請專利範圍第1項所述之雙鏡頭影像處理裝置,其中上述控制器還在上述影像疊合之前,調整上述第二影像之亮度(intensity)及色調(hue),以與上述相同影像範圍內的上述第一影像之亮度及色調接近或一致。
- 如申請專利範圍第1項所述之雙鏡頭影像處理裝置,其中上述控制器還針對疊合後的影像中上述相同影像範圍的邊緣(edge)進行柔化(smoothing)處理。
- 如申請專利範圍第1項所述之雙鏡頭影像處理裝置,其中上述第一視域大於180度,上述第二視域介於60到75度之間。
- 一種雙鏡頭影像處理方法,適用於一雙鏡頭影像處理裝置其包括設置於相同平面之一廣角鏡頭與一輔助鏡頭,上述影像處理方法包括:由上述廣角鏡頭以一第一視域擷取一第一影像;由上述輔助鏡頭以小於上述第一視域之一第二視域擷取一第二影像,其中上述廣角鏡頭與上述輔助鏡頭係同步擷取上述第一影像與上述第二影像;決定上述第二影像在上述第一影像中之一相同影像範圍;以及將上述第二影像疊合到上述第一影像中的上述相同影像範圍。
- 如申請專利範圍第6項所述之雙鏡頭影像處理方法,其中上述第二影像相較於上述相同影像範圍內的上述第一影像部分具有較高之解析度。
- 如申請專利範圍第6項所述之雙鏡頭影像處理方法,更包括:在上述影像疊合之前,調整上述第二影像之亮度及色調,以與上述相同影像範圍內的上述第一影像之亮度及色調接近或一致。
- 如申請專利範圍第6項所述之雙鏡頭影像處理方法,更包括:針對疊合後的影像中上述相同影像範圍的邊緣進行柔化處理。
- 如申請專利範圍第6項所述之雙鏡頭影像處理方法, 其中上述第一視域大於180度,上述第二視域介於60到75度之間。
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