TWI449416B - 數位相機的拍攝參數的調整方法 - Google Patents

Description

數位相機的拍攝參數的調整方法

本發明係關於一種數位相機的拍攝參數調整方法，特別是一種依據相機的穩定度對拍攝參數進行調整的方法。

在拍攝環境光線不足的情況下，數位相機應調大光圈或延長曝光時間使感光元件充分曝光。但因能調整的光圈大小有所限制，故在拍攝時須以曝光時間來補足。依照環境亮度與數位相機之差異，光圈可能要持續開啟數秒之久。在曝光時間較長或拍攝夜景時，數位相機本體必須保持穩定才能得到清晰影像，否則即使數位相機只有些微震動都會造成擷取之影像模糊。

為了避免影像晃動，使用者可以腳架穩定數位相機，或使用能偵測穩定狀況以自動延長曝光時間的數位相機。目前偵測數位相機穩定的方法多依賴在數位相機中另外加設硬體裝置，例如陀螺儀(gyro)，或能偵測腳架安裝與否的觸發裝置。然而這樣的方法存在需要較多硬體成本的問題。在數位相機內加裝的元件本身，及組裝數位相機時所花費的工時皆為額外的成本。

鑒於以上的問題，本發明提供一種數位相機的拍攝參數的調整方法，其能藉由軟體的方式偵測數位相機的穩定狀態，以解決先上述問題。

根據本發明之數位相機的拍攝參數的調整方法包括：執行一亮度偵測程序，以取得一環境亮度值；以及在環境亮度值低於一亮度門檻值時，執行一參數調整程序。而參數調整程序執行步驟包括：擷取一第一影像與一第二影像；依據第一影像與第二影像計算一靜滯值(still value)；以及依據靜滯值調整數位相機之至少一拍攝參數。

根據本發明之一實施例，在環境亮度值不低於亮度門檻值時，可不調整拍攝參數。且依據擷取的第一、二影像計算靜滯值的步驟可以包括：利用一邊緣偵測(edge-detection)程序將第一、二影像個別標定多個邊緣位置，且計算對應邊緣位置的多個邊緣值；個別比對第一、二影像的邊緣位置，以得到多個重疊邊緣；把重疊邊緣的邊緣值取平均，得到一重疊邊緣平均值；平均第一、二影像中全部的邊緣位置的邊緣值，以得到一影像邊緣平均值；以及將重疊邊緣平均值除以影像邊緣平均值，以得到靜滯值。

根據本發明之一實施例，依據靜滯值調整數位相機之至少一拍攝參數的步驟可以包括：依據靜滯值查閱一參數調整對照表，以得到對應靜滯值的一感光度值、一曝光時間與一光圈值；以及依感光度值、曝光時間與光圈值調整數位相機。

以下敘述之關於本發明的詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

請參照「第1A圖」，其係為根據本發明一實施例之數位相機的拍攝參數的調整方法之流程圖。本發明之調整方法適於一數位相機90，且其可以是任何動態或靜態的影像擷取裝置。關於本發明所適用之數位相機90可以是但不限於「第2圖」。

「第2圖」為依據本發明方法之數位相機結構示意圖。數位相機90包括有：一鏡頭組91、一感光元件92、一儲存單元93與一處理單元94。鏡頭組91可具有一驅動馬達、一快門、一光圈與多片鏡片(上述元件皆未繪示)。處理單元94依據至少一拍攝參數驅動馬達調整鏡頭組91，以使鏡頭組91移動至指定焦距位置。處理單元94並可依一光圈值及一曝光時間等拍攝參數透過馬達調整光圈大小且驅動快門開關動作。感光元件92連接於鏡頭組91，能把當前場景的影像畫面依一感光度值轉換成數位影像的電訊號。處理單元94電性連接於感光元件92與儲存單元93，係依據在取像預覽階段所擷取之預覽影像，判斷需要進行調整鏡頭組91之對焦焦距。數位相機90在拍攝前，會依據依目前環境條件(所擷取的影像條件)而調整出的拍攝參數(不限於感光度值、曝光時間及光圈值)，進而調整鏡頭組91、光圈、快門和感光元件92的感光值。

請再參考「第1A圖」，數位相機90的拍攝參數的調整方法包含執行一亮度偵測程序(步驟S20)，以取得一環境亮度值；判斷環境亮度值是否低於一亮度門檻值(步驟S22)；以及在亮度值低於亮度門檻值時，執行一參數調整程序(步驟S30)。

亮度偵測程序係利用感光元件92擷取被攝物的影像後進行亮度計算，以得到環境亮度值。當環境亮度值過低時，即表示被攝物亮度不足，需進行步驟S30。

請同時參照「第1B圖」，其係為根據本發明一實施例之參數調整程序的流程圖。步驟S30所述的參數調整程序可包含擷取一第一影像與一第二影像(步驟S32)；依據第一影像與第二影像計算一靜滯值(still value)(步驟S34)；以及依據靜滯值調整數位相機90之至少一個拍攝參數(步驟S36)。

步驟S32中，處理單元94藉由感光元件92連續或間隔擷取第一影像及第二影像。依不同數位相機90，間隔擷取頻率可能為8張/每秒。而第一、二影像例如可以是其中的第一、二張或第一、六張之任一前後順序。其次，步驟S32中亦可擷取多張影像。在此所擷取之第一、二影像係為了後續比對此二影像間的差異以判斷(或稱推測)數位相機90的穩定狀況。

步驟S34之依據第一、二影像計算靜滯值，以判斷數位相機90的穩定狀態。當靜滯值愈高，數位相機90穩定性愈佳，如有腳架支撐。反之靜滯值愈低，數位相機90穩定性愈差，如正被移動或使用者手晃情形嚴重。

判斷靜滯值過小或過大時可依據實驗法得到之一靜滯門檻值判斷之。即在有無腳架之不同狀態下得到不同的靜滯值後，再採平均或加權平均方式設定靜滯門檻值。

接著於步驟S36即可依據靜滯值調整數位相機90之至少一個拍攝參數，其可以是但不限於感光度值、曝光時間與光圈值。調整感光度值時，可由處理單元94對感光元件92進行調整。調整曝光值或光圈值時，則可由處理單元94對光圈進行調整。前述依據靜滯值進行參數調整之方式可於靜滯值大於靜滯門檻值時直接使用一組拍攝參數進行拍攝。而靜滯值小於靜滯門檻值時，表示不具有腳架；因此使用另一組拍攝參數進行拍攝。除外，亦可採用動態之參數調整方式或查閱參數調整對照表。又根據本發明之另一實施例，當環境亮度值不小於門檻亮度值時，步驟S38不另去調整數位相機90的拍攝參數。

數位相機90藉由執行亮度偵測程序來判斷當時的拍照環境是否足夠明亮。亮度偵測程序的流程請參照「第3A圖」。首先擷取一第三影像(步驟S40)，並把擷取下來的第三影像轉換為灰階影像(步驟S42)。接著計算灰階影像的亮度值並當作環境亮度值。其中亮度值的計算係為針對每一像素，把每一像素的三原色值(RGB value)先轉換成灰階值(0.6G+0.3R+0.1B)，接著將灰階值依照公式log₂ (0.6G+0.3R+0.1B)算出每一像素的一像素亮度，再平均所有像素亮度作為環境亮度值(步驟S44)。

「第3B圖」為依據本發明步驟S20之第二實施例。在步驟S42之後可把所有像素區分為多個加權像素及多個一般像素(步驟S46)，並分別計算加權像素的加權亮度以及一般像素的一般亮度(步驟S48和步驟S50)，最後，平均所有加權亮度與一般亮度為環境亮度值(步驟S52)。

其中步驟S46把灰階影像的像素依照像素位置區分為加權像素及一般像素，並請參照「第4圖」。區分方法可以是但不限於「第4圖」。例如將灰階影像中央部份的像素視為加權像素60，而外圍部分的像素視為一般像素62。於步驟S48與步驟S50個別算出所有加權像素60的加權亮度與一般像素62的一般亮度，步驟S52再把加權亮度與一般亮度加總後平均作為環境亮度值。假設共計有n個加權像素60且將各加權亮度標記為a₁ ,a₂ ...a_n ，以及共計有m個一般像素62且將各一般亮度標記為b₁ ,b₂ ...b_m ，並給予4：1的加權比例。環境亮度值=[(a₁ +a₂ +...+a_n )×4+(b₁ +b₂ +...+b_m )*1]÷(n+m)]，此外在亮度偵測程序中亦可擷取複數影像來計算，以得到更準確的環境亮度值。

需注意的是，其中第三影像亦可以第一影像或是第二影像取代來計算環境亮度值。

若由亮度偵測程序所求得的環境亮度值不小於亮度門檻值，即為環境足夠明亮且拍攝前不另調整拍攝參數；若環境亮度值小於亮度門檻值，則先擷取複數個影像以計算靜滯值判斷數位相機90的穩定狀態。此亮度門檻值可考慮不同數位相機90的硬體進行設定。例如可先對不同的夜景進行拍攝，將各夜景拍攝到的亮度取平均值或加權平均值後以得到門檻值。由於可適於不使用閃光燈下的夜景拍攝，故於夜景拍攝試驗亮度門檻值時，均不使用閃光燈。此述之「夜景」亦可為在亮度不足的室內、清晨或黃昏，或未使用閃光燈時會曝光不足、影像模糊的場景。

請參照「第5圖」，計算靜滯值的步驟如下：把第一影像與第二影像個別標定多個邊緣位置並計算對應邊緣位置的多個邊緣值(步驟S70)；個別比對第一影像與第二影像的邊緣位置，以得到多個重疊邊緣(步驟S72)；平均重疊邊緣的邊緣值，以得到一重疊邊緣平均值(步驟S74)；平均第一影像與該第二影像中全部的邊緣位置的邊緣值，以計算得到一影像邊緣平均值(步驟S76)；以及將重疊邊緣值除以影像邊緣平均值，得到靜滯值(步驟S78)。

於步驟S70以邊緣偵測程序個別標定各影像中各邊緣位置，並把被標記為邊緣的像素的灰階值設為邊緣值。邊緣偵測程序可找出第一、二影像中的邊緣，如物體邊緣或不同色塊的邊緣。其中邊緣偵測程序可以採用Sobel邊緣偵測法、Dijkstra’s演算法、或Canny邊緣偵測演算法等。

重疊邊緣係指將第一、二影像依像素所在位置(亦可稱為座標)進行比對，當第一、二影像在同一像素位置均為邊緣位置時即稱為「重疊邊緣」。於步驟S74平均所有影像中所有重疊邊緣的邊緣值為重疊邊緣平均值；於步驟S76平均所有影像中所有邊緣位置的邊緣值為影像邊緣平均值。最後將重疊邊緣平均值除以影像邊緣平均值即得到靜滯值。換言之，在被擷取的第一、二影像邊緣中重疊邊緣的部分佔的越多，表示連續的影像彼此間的差距越小，而數位相機90處於越穩定的狀態。

請參照「第6A圖」、「第6B圖」、「第6C圖」及「第6D圖」，為根據本發明一實施例之做邊緣偵測及邊緣重疊的示意圖。「第6A圖」係為一在夜晚光線不足的環境下所擷取的第二影像，具有燈、桌子等原始物件100。

「第6B圖」繪示執行邊緣偵測程序於第二影像(即「第6A圖」)後所獲得的第二影像的邊緣102。「第6C圖」則繪示執行邊緣偵測程式於第三影像(即在「第6A圖」之後所擷取的影像)後所獲得的第三影像的邊緣104。由「第6B圖」與「第6C圖」中可以得知，影像經過邊緣偵測程序處理過後會找出影像中的所有邊緣，就像是只留下影像中物件的輪廓。這些被標定出來的邊緣上每個像素所在的位置被定義為邊緣位置，而這些像素的灰階值則定義為邊緣值。

「第6D圖」繪示把第二影像的邊緣102(即「第6B圖」)與第三影像的邊緣104(即「第6C圖」)重疊比對之後，所獲得這兩個影像的重疊邊緣106。重疊邊緣106表示在同一位置上同時被標定為第二影像邊緣亦被標定為第三影像邊緣的邊緣。重疊邊緣106佔第二影像的邊緣102的比例與佔第三影像的邊緣104的比例愈高，則第二影像與第三影像間的差異愈小，表示數位相機90的穩定度愈高。

靜滯值的計算方法可適用於連續兩個影像和兩個以上的影像。若有兩個影像，則標訂出邊緣後比對兩影像之邊緣；若有三個，則標訂三影像之邊緣；以此類推，比對所有影像的邊緣找出重疊邊緣106的部份即可。

求出靜滯值後可藉由查閱參數調整對照表得到對應感光度值、曝光時間與光圈值等拍攝參數。例如在靜滯值高的情況下，可容許較低的感光度值和較長的曝光時間。在靜滯值低的情況下，可能須以較高的感光度值和光圈值來彌補較短的曝光時間。

參數調整對照表係可採用實驗法建立。實驗法建立係指在不同夜景場景下拍攝並計算得對應各個夜景場景之靜滯值後，試驗各靜滯值下哪些對應的拍攝參數較適合拍攝對應的夜景場景，以建立前述參數調整對照表。

此外，若不使用參數調整對照表查閱靜滯值所對應的拍攝參數的話，亦可採用動態計算調整之方式進行。

藉由靜滯值判定相機是否屬於穩定狀態。若是，即可採用延長曝光時間、改變感光度值或是光圈值來得到對應第一、第二或第三影像的灰階值所轉換而得的亮度值，如此一來即可動態計算得到對應的拍攝參數。反之，若相機屬非穩定狀態(即靜滯值過小)，則使用目前的拍攝參數進行照片拍攝。

根據本發明之數位相機的拍攝參數調整方法，可使用軟體偵測的方式察知數位相機所處於的明亮度狀態和數位相機本身的穩定狀態。根據偵測出的狀態，可提供數位相機一組拍攝參數以供數位相機調整鏡頭等硬體設備來拍攝數位影像。

60．．．加權像素

62．．．一般像素

90．．．數位相機

91．．．鏡頭組

92．．．感光元件

93．．．儲存單元

94．．．處理單元

100．．．原始物件

102．．．第二影像的邊緣

104．．．第三影像的邊緣

106．．．重疊邊緣

第1A圖係為根據本發明一實施例之數位相機的拍攝參數的調整方法的流程圖；

第1B圖係為根據本發明一實施例之參數調整程序的流程圖；

第2圖係為本發明所適用之數位相機的架構示意圖；

第3A圖係為根據本發明一實施例之影像的亮度偵測程序的流程圖；

第3B圖係為根據本發明一實施例之影像的步驟S20的流程圖；

第4圖係為根據本發明一實施例之計算環境亮度值時的加權像素及一般像素示意圖；

第5圖係為根據本發明一實施例之靜滯值的計算程序流程圖；

第6A圖係為根據本發明一實施例之第二影像的示意圖；

第6B圖係為根據本發明一實施例之第二影像做邊緣偵測後獲得的邊緣的示意圖；

第6C圖係為根據本發明一實施例之第三影像做邊緣偵測後獲得的邊緣的示意圖；以及

第6D圖係為根據本發明一實施例之重疊第二影像的邊緣及第三影像的邊緣所獲得的重疊邊緣影像的示意圖。

Claims (7)

1. 一種數位相機的拍攝參數的調整方法，適於一數位相機，該方法包括：執行一亮度偵測程序，以取得一環境亮度值；以及在該環境亮度值低於一亮度門檻值時，執行一參數調整程序，該參數調整程序包含：擷取一第一影像與一第二影像；依據該第一影像與該第二影像計算一靜滯值；以及依據該靜滯值判斷該數位相機的穩定狀態，以調整該數位相機之至少一拍攝參數。
2. 如申請專利範圍1所述之數位相機的拍攝參數的調整方法，其中該亮度偵測程序包括：擷取一第三影像；以及計算該第三影像之該環境亮度值。
3. 如申請專利範圍2所述之數位相機的拍攝參數的調整方法，其中該計算該第三影像之該環境亮度值的步驟包括：個別計算該第三影像的多個像素的每一像素亮度；以及計算該些像素亮度之平均值，以得到該環境亮度值。
4. 如申請專利範圍2所述之數位相機的拍攝參數的調整方法，其中該計算該第三影像之該環境亮度值的步驟包括：區分該第三影像的多個像素為多個加權像素及多個一般像素；計算該些加權像素的一加權亮度； 計算該些一般像素的一一般亮度；以及計算該些加權亮度與該些一般亮度之平均值，以得到該環境亮度值。
5. 如申請專利範圍1所述之數位相機的拍攝參數的調整方法，另包含：在該環境亮度值不低於該亮度門檻值時，不調整該拍攝參數。
6. 如申請專利範圍1所述之數位相機的拍攝參數的調整方法，其中該依據該第一影像與該第二影像計算一靜滯值的步驟包括：利用一邊緣偵測程序將該第一影像與該第二影像個別標定多個邊緣位置，並計算對應該些邊緣位置的多個邊緣值；個別比對該些影像的該些邊緣位置，以得到多個重疊邊緣；平均該些重疊邊緣的該些邊緣值，以得到一重疊邊緣平均值；平均該第一影像與該第二影像中全部的該些邊緣位置的該些邊緣值，以得到一影像邊緣平均值；以及將該重疊邊緣平均值除以該影像邊緣平均值，以得到該靜滯值。
7. 如申請專利範圍1所述之數位相機的拍攝參數的調整方法，其中該依據該靜滯值調整該數位相機之至少一拍攝參數的步驟包括：依據該靜滯值查閱一參數調整對照表，以得到對應該靜滯 值的一感光度值、一曝光時間與一光圈值；以及依該感光度值、該曝光時間與該光圈值調整該數位相機。