TWI415031B - 影像校正方法 - Google Patents

Description

影像校正方法

  本發明係有關一種成像系統，特別是關於一種影像校正方法，用以快速校正成像系統。

  影像感測器，例如互補式金屬氧化物半導體（CMOS）影像感測器，是成像系統中的重要元件之一，用以將光信號轉換為電信號。現今的成像系統於設計或製造時，同一影像感測器常因終端產品的需求所致，會分別搭配各種不同廠牌或型號的鏡頭。然而，不同鏡頭的規格及製造技術往往不相同，因而影響了影像的品質，例如影像的清晰度。

  對於此問題，目前的作法是在每次搭配新的鏡頭時，藉由具相當經驗的技術人員來調整成像系統的參數設定，如此才能快速且準確地得到清晰的影像。但是，此種作法會提高於更換新鏡頭時的技術門檻，因而降低產品在選擇鏡頭時的彈性度。

  因此，亟需提出一種新穎的影像校正方法，以降低更換鏡頭時的困難，及增加選擇鏡頭時的彈性度。

  鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種影像校正方法，其不需藉助經驗，而能快速建立符合目標品質的影像結果，可降低更換鏡頭的困難度且增加鏡頭選擇時的彈性。

  根據本發明實施例，選定複數個鏡頭，用以分別搭配一影像感測器而成為複數組預設成像系統。使用每一預設成像系統擷取一參考影像，並進行影像特徵分析，用以分別萃取得到相應的特徵值。對於每一預設成像系統，調整其參數設定值，使其達到一目標清晰度。儲存複數組預設成像系統之特徵值與參數設定值，以建立一資料庫。預設成像系統並不侷限於實體成像系統，亦可為軟體模擬之結果。提供一未知成像系統，其係由一鏡頭搭配影像感測器所形成。以該未知成像系統擷取參考影像，並進行第一次影像特徵分析，用以萃取得到第一特徵值。將第一特徵值和資料庫當中的特徵值作比較，以得到一最符合特徵值。以該最符合特徵值對應之預設成像系統，於資料庫中得到相應的參數設定值。

  第一圖所示之流程圖顯示本發明第一實施例的影像校正方法，其可用以快速校正成像系統。本實施例之成像系統所使用之影像感測器可為互補式金屬氧化物半導體（CMOS）影像感測器，但不限定於此。

  在本實施例中，影像校正方法主要分為兩大部分：特徵與參數設定（setting）資料庫103的建立步驟10及成像裝置校正步驟20。首先，於步驟100，選定複數個（例如n個）鏡頭，用以分別搭配影像感測器而成為複數組（n組）預設成像系統1至n。接著，於步驟101，使用每一預設成像系統擷取一參考影像，並進行影像特徵分析，用以分別萃取得到相應的特徵值。值得注意的是，進行影像特徵分析之影像是尚未經過待校正之影像處理的影像，且成像系統的設定也尚未作待校正之影像處理調整。例如，若本校正為調整影像處理中之清晰度強化參數，則進行影像分析的影像為未經過清晰度強化處理之影像。本實施例之影像特徵可為影像的銳利度（sharpness），但不限定於此。影像的銳利度可藉由一些量測值來判定，例如調變轉換函數（modulation transfer function, MTF）響應衰減至百分之五十的頻率值（MTF50），其值愈高表示影像愈清晰。其他的量測值還有邊緣（edge）寬度，亦即畫面中亮暗變化間的過渡區帶，寬度愈小表示影像愈銳利或清晰。經萃取得到之複數筆特徵值101A則儲存於記憶體裝置中，其分別對應至相應的預設成像系統。

  接下來，於步驟102，對於每一預設成像系統，調整其參數設定值（例如銳利度相關參數設定值），使其達到一目標特徵值（例如銳利度相關之調變轉換函數（MTF））。以銳利度設定為例，可調整銳利度相關的濾波器係數，或者調整影像輪廓之銳利度與去雜訊之臨界值。經調整後的複數筆參數設定值102A則儲存於記憶體裝置中，其分別對應至相應的預設成像系統。上述的特徵值101A與參數設定值102A共同建立了特徵與參數設定資料庫103（以下簡稱資料庫）。

  第二圖顯示資料庫103的建立例子。在此例子中，共有三組預設成像系統：第一組預設成像系統100A、第二組預設成像系統100B及第三組預設成像系統100C。其中，第一組預設成像系統100A由鏡頭1搭配影像感測器，其擷取一參考影像，並進行影像特徵（例如MTF50）分析101A，用以萃取得到並儲存相應的特徵值每像素0.3周期（cycles/pixel）。此外，調整其參數設定值102A，當其達到一目標影像品質時，則儲存相應的參數設定值1。目標影像品質可由數個影像品質衡量指標組成（如訊號雜訊比，MTF50）或由主觀評量決定。至於第二組預設成像系統100B，其影像特徵分析101B及參數設定值之調整102B類似於第一組預設成像系統100A；第三組預設成像系統100C，其影像特徵分析101C及參數設定值之調整102C也類似於第一組預設成像系統100A。

  一旦資料庫103建立好之後，則進入成像裝置校正步驟20，對於任何鏡頭搭配影像感測器所形成的未知成像系統200，可據以決定出適當的參數設定值。首先，於步驟201，以未知成像系統200擷取參考影像，並進行第一次影像特徵分析，用以萃取得到第一特徵值。接著，於步驟202，對所得到之第一特徵值作分類（classify），亦即，將第一特徵值和資料庫103當中的複數筆特徵值101A作比較，比較時加入預先定義的條件及偏好（例如選擇預設成像系統MTF50大於未知成像系統之MTF50中最接近的），以得到最符合此定義下的一個特徵值所對應的預設成像系統，即可將此未知成像系統歸類為該最接近特徵值所對應之預設成像系統，再於步驟203，以此歸類之預設成像系統於複數筆參數設定值102A當中得到相應該預設成像系統的參數設定值。

  以第二圖所示為例，如果未知成像系統200於進行第一次影像特徵分析後得到的第一特徵值（MTF50）為0.12，將該第一特徵值和第二圖的資料庫特徵值0.1、0.2、0.3作比較，若定義以MTF50最接近為條件，可得到最符合之特徵值為0.1。該最符合特徵值相應於參數設定值3，即可作為該未知成像系統200之參數設定值。

  第三圖顯示本發明第二實施例的成像裝置校正步驟20B。在本實施例中，步驟200至201與前一實施例（第一圖）相同，但是在步驟202B中，將第一特徵值和資料庫103當中的複數筆特徵值101A作比較時，得到最符合的二筆或二筆以上相鄰特徵值，再於步驟203B，以此二筆或二筆以上相鄰特徵值於資料庫103當中的複數筆參數設定值102A之中得到相應的二筆或二筆以上參數設定值。

  接著，於步驟204B，以該二筆或二筆以上參數設定值分別調整該未知成像系統200，再分別進行特徵分析以得到二個或二個以上第二特徵值。最後，於步驟205B，比較該二個或二個以上第二特徵值，決定哪一個影像效果較好或較符合目標影像品質所需，並選擇其中一個相應參數設定值作為未知成像系統200的參數設定值。

  第四A圖顯示本發明第三實施例的成像裝置校正步驟20C。在本實施例中，步驟200至203B與前一實施例（第三圖）相同。接著，於步驟206，根據步驟203B所得到之至少二參數設定值（例如銳利度）及其相應的特徵值以調和得到未知成像系統200的最符合參數設定值。在本實施例中，步驟206可使用一參數運算單元來執行。

  第四B圖顯示參數運算單元的詳細方塊圖，其包含參數調和單元206A及參數產生單元206B。其中，參數調和單元206A接收步驟203B所得到的至少二參數設定值：第一參數設定值及第二參數設定值；而參數產生單元206B則接收相應的特徵值：第一特徵值及第二特徵值。參數產生單元206B所產生的參數饋至參數調和單元206A，用以得到最符合參數設定值。

  在本實施例中，參數運算步驟206係使用線性內插方法以得到最符合參數設定值。以第二圖所示為例，假設步驟203B得到參數設定值分別為：第一參數設定值1.5，對應至預設成像系統2，其相應特徵值為0.2；及第二參數設定值2.0，對應至預設成像系統3，其相應特徵值0.1。上述參數設定值及特徵值的關係可表示如第四C圖所示。對參數設定值進行線性內插運算可表示如下：
2.0*(0.2-0.12)/(0.2-0.1)+1.5*(0.12-0.1)/(0.2-0.1)
=2.0*alpha+1.5*(1-alpha)=1.9
其中，變數alpha係由參數產生單元206B所產生。

  以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

10‧‧‧特徵與參數設定資料庫的建立步驟

100-102A‧‧‧步驟

103‧‧‧特徵與參數設定資料庫

100A、100B、100C‧‧‧預設成像系統

101A、101B、101C‧‧‧萃取特值

102A、102B、102C‧‧‧調整參數設定值

20、20B、20C‧‧‧成像裝置校正步驟

200-203‧‧‧步驟

202B-205B‧‧‧步驟

206‧‧‧參數運算步驟

206A‧‧‧參數調和單元

206B‧‧‧參數產生單元

第一圖所示之流程圖顯示本發明第一實施例的影像校正方法。
第二圖顯示特徵與參數設定資料庫的建立例子。
第三圖顯示本發明第二實施例的成像裝置校正步驟。
第四A圖顯示本發明第三實施例的成像裝置校正步驟。
第四B圖顯示第四A圖之參數運算單元的詳細方塊圖。
第四C圖例示參數設定值及特徵值的關係。

10‧‧‧特徵與參數設定資料庫的建立步驟

100-102A‧‧‧步驟

103‧‧‧特徵與參數設定資料庫

20‧‧‧成像裝置校正步驟

200-203‧‧‧步驟

Claims (20)

1. 一種影像校正方法，包含：
   　 選定複數個鏡頭，用以分別搭配一影像感測器而成為複數組預設成像系統；
   　 使用每一該預設成像系統擷取一參考影像，並進行影像特徵分析，用以分別萃取得到相應的特徵值；
   　 對於每一該預設成像系統，調整其參數設定值，使其達到一目標影像品質；
   　 儲存該複數組預設成像系統之該特徵值與該參數設定值，以建立一資料庫；
   　 提供一未知成像系統，其係由一鏡頭搭配該影像感測器所形成；
   　 以該未知成像系統擷取該參考影像，並進行第一次影像特徵分析，用以萃取得到一第一特徵值；
   　 將該第一特徵值和該資料庫當中的該特徵值作比較，以得到一最符合特徵值；及
   以該最符合特徵值相應之預設成像系統，於該資料庫中得到相應的該參數設定值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像校正方法，其中該影像感測器為互補式金屬氧化物半導體（CMOS）影像感測器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之影像校正方法，其中該影像特徵為影像之銳利度（sharpness）。
4. 如申請專利範圍第3項所述之影像校正方法，其中該銳利度藉由一調變轉換函數（MTF）來量測。
5. 如申請專利範圍第3項所述之影像校正方法，其中該銳利度藉由一邊緣（edge）寬度來量測。
6. 如申請專利範圍第3項所述之影像校正方法，其中該參數設定值為一濾波器係數。
7. 如申請專利範圍第3項所述之影像校正方法，其中該參數設定值為影像輪廓之銳利度與去雜訊之一臨界值。
8. 一種影像校正方法，包含：
   　 選定複數個鏡頭，用以分別搭配一影像感測器而成為複數組預設成像系統；
   　 使用每一該預設成像系統擷取一參考影像，並進行影像特徵分析，用以分別萃取得到相應的特徵值；
   　 對於每一該預設成像系統，調整其參數設定值，使其達到一目標影像品質；
   　 儲存該複數組預設成像系統之該特徵值與該參數設定值，以建立一資料庫；
   　 提供一未知成像系統，其係由一鏡頭搭配該影像感測器所形成；
   　 以該未知成像系統擷取該參考影像，並進行第一次影像特徵分析，用以萃取得到一第一特徵值；
   　 將該第一特徵值和該資料庫當中的該特徵值作比較，以得到複數筆相鄰最符合特徵值；
   　 以該複數筆相鄰最符合特徵值於該資料庫當中的該參數設定值中，得到相應的複數筆參數設定值；
   　 以該複數筆參數設定值分別調整該未知成像系統，再分別進行特徵分析以得到複數個第二特徵值；及
   比較並選擇該複數個第二特徵值其中之一，並以相應之參數設定值作為該未知成像系統的參數設定值。
9. 如申請專利範圍第8項所述之影像校正方法，其中該影像感測器為互補式金屬氧化物半導體（CMOS）影像感測器。
10. 如申請專利範圍第8項所述之影像校正方法，其中該影像特徵為影像之銳利度（sharpness）。
11. 申請專利範圍第10述之影像校正方法，其中該銳利度藉由一調變轉換函數（MTF）來量測。
12. 申請專利範圍第10述之影像校正方法，其中該銳利度藉由一邊緣（edge）寬度來量測。
13. 申請專利範圍第10述之影像校正方法，其中該參數設定值為一濾波器係數。
14. 申請專利範圍第10述之影像校正方法，其中該參數設定值為影像輪廓之銳利度與去雜訊之一臨界值。
15. 一種影像校正方法，包含：
    　 選定複數個鏡頭，用以分別搭配一影像感測器而成為複數組預設成像系統；
    　 使用每一該預設成像系統擷取一參考影像，並進行影像特徵分析，用以分別萃取得到相應的特徵值；
    　 對於每一該預設成像系統，調整其參數設定值，使其達到一目標影像品質；
    　 儲存該複數組預設成像系統之該特徵值與該參數設定值，以建立一資料庫；
    　 提供一未知成像系統，其係由一鏡頭搭配該影像感測器所形成；
    　 以該未知成像系統擷取該參考影像，並進行第一次影像特徵分析，用以萃取得到一第一特徵值；
    　 將該第一特徵值和該資料庫當中的該特徵值作比較，以得到複數筆相鄰最符合特徵值；
    　 以該複數筆相鄰最符合特徵值於該資料庫當中的該參數設定值中，得到相應的複數筆參數設定值；及
    　 根據該複數筆參數設定值及相應之複數特徵值，調和以得到一參數設定值作為該未知成像系統的參數設定值。
16. 如申請專利範圍第15述之影像校正方法，其中該調和步驟係對該複數筆參數設定值進行線性內插。
17. 如申請專利範圍第15項所述之影像校正方法，其中該影像感測器為互補式金屬氧化物半導體（CMOS）影像感測器。
18. 如申請專利範圍第15項所述之影像校正方法，其中該影像特徵為影像之銳利度（sharpness）。
19. 申請專利範圍第18述之影像校正方法，其中該銳利度藉由一調變轉換函數（MTF）來量測。
20. 申請專利範圍第18述之影像校正方法，其中該銳利度藉由一邊緣（edge）寬度來量測。