TW476216B - Method for positioning image in a digital image capturing device - Google Patents

Description

476216 Α7 Β7 五、發明說明（） 5 -1發明領域： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係與一種數位影像擷取裝置中影像定位之方法 有關，特別是一種可以快速使鏡頭之中心線與影像感測器 之中心線重合定位之方法。 ° 5-2發明背景·· 數位影像擷取裝置其原理與傳統影像擷取裝置幾乎沒 什麼不同’同樣是利用光學鏡頭將物體反射的光能聚焦在 影像擷取裝置的内部，兩者之差別只是在於所透過的媒介 不同而已。傳統影像擷取裝置是利用光線讓底片的感光劑 受光’而將影像記錄在底片上；而數位影像擷取裝置則是 利用感光轉合元件（Charge Coupled Device，C CD)或 是互補式氧化金屬半導體（Complementary Metal-Oxide Semiconductor ’ c Μ〇S )作為影像感測器以感測影像， 並將物體所反射的光能轉換為數位訊號，壓縮後儲存於内 建的記憶體晶片（r A Μ )或是可攜式的P C卡上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 典型數位影像擷取裝置中影像感測器之幾何中心線即 為擷取影像區域之光學中心線，於製造數位影像擷取裝置 時，無論是黏晶、影像感測器組立、鏡頭及鏡頭座組立等 過程中’其每一個元件及組裝過程都會形成一定程度的組 裝誤差，使得鏡頭往往無法正對影像感測器（即，鏡頭的 光軸中心線並不與影像感測器中擷取影像區域之光學中心 線重合），造成數位影像擷取裝置使用時斜視的情況。如 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476216 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 第一 A圖所示，影像感測器丨00中擷取影像區域之幾何中 心線1 2 0位於鏡頭光軸中心線1 3 〇的左方，影像感測器丨〇 〇 感測到鏡頭1 10右方的物體140。如第一 B圖所示，影像 感測裔1 0 0中擷取影像區域之幾何中心線1 2 〇位於鏡頭光 軸中心線130的右方，影像感測器100感測到鏡頭n〇左 方的物體140。 為了要讓影像感測器1 0 0感測到鏡頭1 1 〇正前方的物 體’傳統影像擷取裝置的製造方法乃調整各相關元件彼此 間的位置，例如改變鏡頭Π 0、鏡頭座的相關位置甚至調 整影像感測器1 0 0於電路板上的位置，使得鏡頭1 1 〇的光 軸中心130能夠與影像感測器100的影像中心互相重合， 而且鏡頭1 1 0正前方物體1 40反射聚焦的光恰好落在影像 感測器100的中心區域並感光呈相。如第一 C圖所示，影 像感測器1 0 0中擷取影像區域之幾何中心線1 2 〇與鏡頭光 軸中心線1 3 0相重合’影像感測器1 〇 〇感測到鏡頭1丨〇正 前方的物體1 4 0。然而，傳統機械式的調整做法有些缺點， 例如機械式元件位置调整之精確度有限，以此種方法做影 像定位之細微位置調整（調整距離以影像晝素pixel為單 位）不僅非常困難而且於製造測試數位影像掏取裝置之過 程中需要相當長之工作時數，增加數位影像擷取裝置之製 造成本。 因此’於數位影像擷取裝置中改進傳統影像定位的方 法是必須的。 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------裝--- , -♦ -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476216 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（） 5-3發明目的及概述： 本發明之目的為提供一種於數位影像擷取裝置中改進 影像定位的方法。其方法不調整數位影像擷取裝置中各元 件彼此間之位置關係且維持各元件於組立後之相對位置。 本發明之影像定位方法為利用具有一標示點之一特定圖 案，利用該特疋圖案之標不點用以找出影像感測器中實際 擷取影像區域之光學中心線位置與影像感測器中幾何中心 線位置之相對位置關係。並以該相對位置關係平移影像感 測器的擷取影像區域中心線從影像感測器的幾何中心線位 置轉至鏡頭的光軸中心線位置，使其影像感測器中實際擷 取影像區域之中心線與鏡頭光軸中心線重合。因此，影像 感測器所擷取之影像即為鏡頭正前方的物體，達成數位影 像擷取裝置快速定位影像之目的。 5-4圖式簡單說明： 第一 A圖是一描述影像感測器感測鏡頭右方影像之俯 視圖； 第一 B圖是一描述影像感測器感測鏡頭左方影像之俯 視圖； 第一 C圖是一描述影像感測器感測鏡頭正前方影像之 俯視圖， 第二圖依照本發明描述影像感測器中第一擷取影像區 域之正視圖； 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） C請先間讀背面之注意事頊再填寫本頁)

476216 A7 ___B7_ 五、發明說明（） 第三圖依照本發明描述影像感測器之第一擷取影像區 域及第二擷取影像區域之正視圖； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第四圖依照本發明描述影像定位後影像感測器與鏡頭 之俯視圖；以及 第五圖依照本發明描述影像顯示裝置之第一參考點及 第二參考點之正視圖。 5-5圖號對照說明： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 明 角 說 夾 細 平 詳 水明 發 6 05- 角 夾 直 垂 100 影 像 感測 器 1 10 鏡 頭 120 影 像 感測 器 幾 何中 心線 130 鏡 頭 光軸 中 心 線 140 物 體 150 •影 像 160 第 一 擷 取 影 像 區 域 170 第 一 參考 點 180 第 二 擷 取 影 像 域 190 第 二 參考 點 200 第 二 擷取 影 像 區域. 光學中心 210 影 像 顯示 裝 置 270 第 一 參 考 點 290 第 二 參考 點 X 水 平 距 離 Y 垂 直 距離 R 距 離 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476216 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（ 本發明提出-種數位影像揭取裝置的快速影像定位方 法。如第—圖Μ所述，本發明不調整數位影像榻取穿置 各元件’例如影像感測器100、鏡頭11〇、鏡頭座（未示Μ 彼此間之位置關係（即’維持數位影像擷取裝置各元件於 組立後之相對位置），而是平移影像感測器1〇〇的掏取參 像區域中心線從影像感測器100的幾何中心線12〇位置轉 至鏡頭110的光軸中心線130位置，使其影像感測器1〇〇 中實際擷取影像區域之光學中心線與鏡頭光軸中心線130 重合，達成數位影像擷取裝置定位影像之目的。即，影像 感測器1 0 0所擷取之影像i 5 0即為鏡頭丨丨〇正前方的物體 140 ° 第二圖描述數位影像擷取裝置之一影像感測器i 〇 〇， 該影像感測器1 0 0，如第一 A - c圖所示，透過鏡頭1 1 0感 測物體1 40反射聚焦的光能並轉換為電子訊號。影像感測 器1 〇 0與鏡頭110之間影像定值的步驟如下所述： 根據數位影像擷取裝置中影像感測器1 〇 0之幾何中心 線1 20設定為第一擷取影像區域丨6〇之光學中心線（傳統 數位影像擷取裝置中影像感測器丨〇 〇的幾何中心線丨2 〇即 為第一擷取影像區域1 60之光學中心線），並於該第一擷 取影像區域1 60内設定任何一點為第一參考點1 70，如第 二圖所示。該第一參考點170與第一擷取影像區域160之 光學中心位置具有一方位關係，例如相距一特定水平距離 及一特定垂直距離，或者相距一特定距離及一特定之水平 或垂直夾角。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476216 A7 _ B7____ 五、發明說明（） 提供影像感測器1 00 一個具有一標示點之特定圖案’ 顯示於該影像感測器1 0 0上。設定該特定圖案顯示於影像 感測器1 0 0上的影像區域大小與第一擷取影像區域1 6 0的 大小是相同的。一般而言’該特定圖案顯示於該影像感測 器1 0 0上的影像區域並不會與第一擷取影像區域1 6 〇重合 (因為擷取影像區域之光學中心線與第一擷取影像區域 160之光學中心線一般會有誤差而不重合）。因此’設定 該特定圖案顯示於該影像感測器1 0 0上的影像區域為第二 擷取影像區域1 8 0，如第三圖所示。 特別地，特定圖案之標示點顯示於第二擷取影像區域 1 8 0的位置設定為第二參考點1 9 0，如第三圖所示。而且設 定上述標示點位於特定圖案上之方位關係具有使該第二參 考點190於第二擷取影像區域180内與第一參考點170於 第一擷取影像區域1 6 0内的方位關係是相同的。即’第二 參考點1 90與第二擷取影像區域1 80之光學中心位置之間 具有的方位關係（該兩點間之距離及水平或垂直夾角）和 第一參考點1 70與第一擷取影像區域1 60之光學中心位置 之間具有的方位關係是相同的。更特別的是，假設此數位 影像擷取裝置中影像感測區之幾何中心線1 2 0與鏡頭1 1 0 之光轴中心線1 3 0重合時，該特定圖案可以正好落在第一 擷取影像區域1 60之範圍，而且該標示點顯示於第二擷取 影像區域1 8 0内的第二參考點1 9 0亦與第一擷取影像區域 160内的第一參考點170的位置重合。 一般而言，數位擷取裝置中影像感測器100之幾何中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

476216 經濟邡智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 1、發明說明（) 心線1 2 0並不與鏡頭1 i 〇之光軸中心線丨3 〇重合（因為有 製造組裝誤差）。因此，第一參考點1 7 〇與第二參考點丨9 〇 亦不重合。記錄該第一參考點1 7 〇與該第二參考點1 9 〇兩 黠間之相對位置關係。如第三圖所示，該相對位置關係可 以是該兩點間之水平距離X及垂直距離γ，或者是該兩點 間之距離R及水平夾角0或垂直夾角0等關係。 健存上述之相對位置關係，其可儲存於該數位影像擷 取裝置之影像感測器1 〇〇内部、數位影像擷取裝置之影像 記憶體中、數位影像擷取裝置之影像控制器内部或是數位 影像榻取裝置之電路元件上，以作為後續影像擷取處理之 剎用。 第四圖描述利用上述儲存之相對位置關係平移該數位 影像擷取裝置中該影像感測器1 0 0之影像擷取中心。即， 重新设定影像感測器1 〇 〇之影像操取中心從第一榻取影像 匾域1 6 0之光學中心位置（即，影像感測器丨〇 〇之幾何中 心線1 2 0 )平移至第二擷取影像區域1 $ 〇之光學中心2 〇 〇 位置（即，影像感測器1 00實際擷取影像區域之光學中心 線）’達成數位影像擷取裝置定位影像之目的。 以一實施例而言，可提供一數位影像定位測試裝置， 其包含一感測元件，用以感測影像並轉換為電子訊號輸 出、一说號連結裝置’連結感測元件用以傳遞該電子訊號， 以及一影像顯示裝置2 1 0 ’連結訊號連結裝置並接收其所 傳遞之電子訊號後顯示出該電子訊號所代表之的影像。 於該影像顯示裝置210上設定一第一參考點27〇，如 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476216 A7 B7 _ 五、發明說明（） 第五圖所述，提供一具標示點之特定圖案使其呈相於數位 影像定位測試裝置中之影像顯示裝置 2 1 0。其中該標示點 藉由該感測元件與訊號連結裝置，呈相於影像顯示裝置2 1 0 之第一參考點 270。固定並維持該數位影像定位測試裝置 與該特定圖案間之對應位置，使得重複執行數位影像擷取 裝置之影像定位步驟時，該特定圖案的標示點於該測試裝 置之影像顯示裝置2 1 0上皆可顯示於第一參考點270之位 置。 於執行數位影像擷取裝置影像定位時，將該數位影像 擷取裝置安裝於該測試裝置上，使用該特定圖案透過該數 位影像擷取裝置之影像感測器1 〇〇、測試裝置之感測元件 及訊號連結裝置，顯示於測試裝置之影像顯示裝置 2 1 0 上。假設該數位影像擷取裝置之各部元件組裝精確（例如， 影像k測器100、鏡頭110及鏡頭座等），則該特定圖案 之標示點仍顯示於該影像顯示裝置2 1 0第一參考點270的 位置。若該數位影像擷取裝置之各部元件於組裝過程中累 積組裝位置誤差，則數位影像擷取裝置鏡頭Π 〇的光軸中 心線1 3 0與其影像感測器1 00的幾何中心線1 20並不重 合，所以特定圖案之標示點則無法顯示於影像顯示裝置2 1 0 之第一參考點270，而是顯示於該顯示裝置210中之另一 點，設定該點為第二參考點290。 記錄影像顯示裝置2 1 0上所顯示第一參考點270與第 二參考點290兩者之間的位置關係，例如，兩點間之水平 距離X與垂直距離Y、兩點間之直線距離R與其水平夾角 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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五、發明說明（） β或垂直夾角0等，並以此位置關係平移數位影像擷取裝 置中影像感測器1 00上擷取影像區域之光學中心位置，使 影像感測器1 00中實際擷取影像區域之光學中心線與鏡頭 光軸中心線1 3 0重合’以呈現數位影像擷取裝置鏡頭i i 〇 正前方的物體140。 更特別地，數位影像擷取裝置可先擷取數位影像取 裝置中影像感測器1 00所感應之整體影像後，以—影像控 制器讀取上述之已儲存位置關係。並根據此位置關係僅於 影像感測器1 00所感應之整體影像中選取部分影像訊號， 即實際擷取影像區域中之影像其所代表的電子訊號。因 此，達成數位影像擷取裝置定位影像之目的，呈現數位影 像擷取裝置鏡頭1 1 0正前方的物體1 40。 於一實施例中，更可設定第一參考點270為影像顯示 裝置2 1 0之中心位置。於執行影像定位時，僅需利用特定 圖案之標示點透過數位影像擷取裝置顯示於影像顯示裝置 210上之第二參考點290,重新設定該第二參考點290為數 位影像擷取裝置内影像感測器1 〇〇上擷取影像區域之光學 中心位置即可（即，影像感測器1 〇 〇上擷取影像區域的中 心位置由原先之第一參考點1 70平移至後來的第二參考點 190 )。 本發明以一較佳實施例說明如上，僅用於藉以幫助了 解本發明之實施，非用以限定本發明之精神，而熟悉此領 域技藝者於領悟本發明之精神後’在不脫離本發明之精神 範圍内，當可做些許更動潤飾及等同之變化替換，其專利 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

476216 A7 B7 五、發明說明（） 保護範圍當視後附之專利申請範圍及其等同領域而定 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

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Claims (1)

1. 476216 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 至 中 其 法 方 的 像 影 位 定 中 置 裝 取 擷 影 位： 數驟 於步 種下 一以 1含 包 少 置上 裝器 取測 榻感 像像 影影 位該 數在 之焦 頭聚 鏡像 一 影 及一 器的 測射 感反 像體 影物 1 一 具將 供係 提頭 鏡 該 號 ·， 子點 電考 一 參 為一 能第 光一 之定 像設 影上 該器 換測 轉感 器像 測影 感該 像於 影 該 器 測 感 像 影 該 於 示 顯 案 圖 定 特 一 之 點 示 標 1 具 供 提 上 考 參二 第 為 置 位 示 顯 點 示 標 亥 =口 定 設 上 器 測 感 像 影 該 於 點 置 位 對 相 之 間 點 兩 點 考 參二 第 該 。 與 係 點 關 考 置 參 位 一 對 第 相 該及該 錄以存 記；儲 係 關 申 如 1 係 第點 圍考 範參 利一 專第 請一 定 設 上 器 測 項 包 感 像 影 該 於 述 上 中： &3X. 其騾 ，步 法列 方下 之含 擷以 1 ; 第置 該位 ， 心 域中 區何 像幾 影之 取器 擷測 一 感 第像 一 影 定該 設為 上置 器位 測心 感中 像之 影域 該區 於像 影 取及 (請先閱讀背面之注，C事項再4-寫本頁) 經齊部智慧財/$.局員工消費合作社印製 a,glN —y 位 方 1 之 置 位 心 中 學 光 域 區 像 影 取。 擷點 一考 第參 該一 離第 距該 以定 設 係 是 以 可 係 關 位 方 亥 士-° 述。 上角 中夾 其直 , 垂 法一 方或 之角 項失 2 平 第水 圍一 範與 利離 專距 請線 申 如 直 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 476216 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 4 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中上述該方位關係 可以是一水平直線距離與一垂直直線距離。 (I先閱讀背面之注*;事項奔4'寫本頁) 5 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中上述該特定圖案 顯示於該影像感測器之一第二擷取影像區域，該第二擷取影 像區域與該第一擷取影像區域大小相同。 6·如申請專利範圍第5項之方法，其中上述該第二參考 點於該第二擷取影像區域内具有與該第一參考點於該第一 擷取影像區域内相同之該方位關係。 7 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中上述已儲存之相 對位置關係用來平移該數位影像擷取裝置中該影像感測器 之影像擷取中心。 8 ·如申請專利範圍第7項之方法，其中上述該第一參考 點可以設定位於該第一擷取影像區域之中心位置。 9 ·如申請專利範圍第8項之方法，其中上述該第二參考 點位於該第二擷取影像區域之中心位置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 0 ·如申請專利範圍第9項之方法，其中上述平移該數位 影像擷取裝置中該影像感測器之影像擷取中心係為從該第 一參考點平移至該第二參考點。 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 476216 ABCD 六、申請專利範圍 (I先閲讀背面之注.C事货再#寫本頁) 1 1 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中上述之第一參 考點與該第二參考點兩點間之該相對位置關係可以是一直 線距離與一水平夾角或一垂直夾角。 1 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中上述之第一參 考點與該第二參考點兩點間之該相對位置關係可以是一水 平直線距離及一垂直直線距離。 1 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中上述之相對位 置關係可儲存於該數位影像擷取裝置之該影像感測器内 部。 1 4 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中上述之相對位 置關係可儲存於該數位影像擷取裝置之一記憶體。 1 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中上述之相對位 置關係可儲存於該數位影像擷取裝置之一控制器内部。 1 6 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中上述之相對位 置關係可儲存於該數位影像擷取裝置之一電路元件上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印繁 1 7·如申請專利範圍第6項之方法，其中上述之影像擷 取裝置更包含一影像控制器，以處理該影像感測器所轉換 之該電子訊號。 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X：Z97公釐） 476216 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 1 8.如申請專利範圍第1 7項之方法，其中上述之影像控 制器讀取該儲存之相對位置關係。 1 9.如申請專利範圍第1 8項之方法，其中上述之影像控 制器以該相對位置關係選取該電子訊號之一部分訊號，該 部分訊號代表該影像感測器之該第二擷取影像區域内之影 像0 請· 先 閱 讀 背 ιδ 之 注事: 項， 再" 寫 本 頁 經濟部智慧財/!.局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）