TWI542943B

TWI542943B - Aperture of the best convergence control signal for automatic searching

Info

Publication number: TWI542943B
Application number: TW103110142A
Authority: TW
Inventors: Jiun Chung Chen
Original assignee: Senao Networks Inc
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2016-07-21
Also published as: TW201537279A

Description

光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法

本發明是有關於一種光圈的最佳收斂控制信號尋找方法，特別是指一種光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法。

在影像調整的技術中，曝光控制的目的在於控制進入鏡頭的光量多寡以拍出期望的影像效果，若曝光過度，將造成影像明顯偏亮；若曝光不足，則會造成影像偏暗。準確的曝光是獲取理想影像的基礎，而控制曝光的主要因子為光圈和感光度。

以光圈來說，藉由控制光圈的大小，就可以控制光線在一定時間內，進入鏡頭內光量的多寡。目前常見的光圈控制技術為精準控制光圈(Precise IRIS，簡稱P-iris)技術及直流驅動光圈(Direct Current IRIS，簡稱DC-iris)技術，若欲採用DC-iris技術來控制光圈，必須先得到所對應之光圈的最佳收斂控制信號。

然而，不同的鏡頭其所對應之光圈的最佳收斂控制信號也隨之不同；即使是兩顆相同型號的鏡頭，由於其各自的硬體或線路存在些微差異，亦將導致其所對應之光圈的最佳收斂控制信號也互不相同，因此，每顆鏡頭在出廠前，皆須經由前端工程師各別測試與評估，以得到其所對應之光圈的最佳收斂控制信號。

此種前置測試與評估作業不但耗時耗力，還容易因人為誤判而導致評估錯誤，實屬不便，故有必要尋求解決之道。

因此，本發明之目的，即在提供一種光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法。

於是本發明光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法適用於一包括一影像擷取模組、一影像處理器、一光圈控制模組及一光圈的影像擷取裝置，該方法包含以下步驟：(A)該影像擷取模組擷取目前的影像畫面；(B)該影像處理器量測該目前的影像畫面的畫面亮度值；(C)該光圈控制模組根據該目前的影像畫面的畫面亮度值、一預設期望亮度值、一與該光圈控制模組相關的預設放大光圈電壓及一與該光圈控制模組相關的預設縮小光圈電壓產生一電壓控制信號，以控制該光圈的大小；(D)當該光圈在目前的該電壓控制信號之控制下，該影像擷取模組擷取下一張影像畫面；(E)該影像處理器量測步驟(D)所擷取的影像畫面的畫面亮度值；(F)該光圈控制模組根據目前的該電壓控制信號、步驟(D)所擷取的影像畫面的畫面亮度值及該預設期望亮度值產生下一電壓控制信號，以控制該光圈的大小；及(G)重覆該步驟(D)~(F)直到該影像擷取模組所擷取到的連續M張影像畫面的畫面亮度值皆為該預設期望亮度值，其中，該光圈控制模組最後於步驟(F)所產生的電壓控制信號即為該光圈的最佳收斂控制信號。

本發明之功效在於，藉由該光圈控制模組持續根據所對應的影像畫面的畫面亮度值及該預設期望亮度值，產生用以控制該光圈之大小的該電壓控制信號，直到連續M張影像畫面的畫面亮度值皆為該預設期望亮度值，此時，該光圈控制模組最後產生的電壓控制信號即為該光圈的最佳收斂控制信號，藉此，達成自動尋找該光圈的最佳收斂控制信號之目的。

1‧‧‧影像擷取裝置

11‧‧‧光學組件

12‧‧‧光圈

13‧‧‧影像擷取模組

14‧‧‧影像處理器

15‧‧‧增益值控制模組

16‧‧‧光圈控制模組

201~218‧‧‧步驟

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一系統方塊圖，說明利用本發明光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法的一影像擷取裝置；圖2是一流程圖，說明本發明光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法產生一電壓控制信號；及圖3是一流程圖，說明本發明光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法尋找出一光圈的最佳收斂控制信號。

參閱圖1，本發明光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法之較佳實施例，適用於一包括一光學組件11、一光圈12、一影像擷取模組13、一影像處理器14、一增益值控制模組15及一光圈控制模組16的影像擷取裝置1。

該光學組件11與該光圈12及影像擷取模組13電連接，該當光從經由該光學組件11(如，透鏡)透射至該影像擷取模組13時，該影像擷取模組13用以擷取經由該光學組件11透射之光，並將其轉換為一組影像電信號，並輸出該組影像電信號以便產生一影像畫面。在本較佳實施例中，該影像擷取模組13包含一CMOS影像感測器或一CCD影像感測器。

該影像處理器14與該影像擷取模組13、增益值控制模組15及光圈控制模組16電連接，且該影像處理器14用以量測該影像畫面的畫面亮度值，此外，該影像處理器14還用以比較該影像畫面的畫面亮度值與一預設期望亮度值。

該增益值控制模組15與該影像擷取模組13及影像處理器14電連接，且該增益值控制模組15用以控制該組影像電信號的增益值(Sensor gain)，當該增益值控制模組15增加該組影像電信號的增益值時，該組影像電信號所對應的該影像畫面之畫面亮度值即會增大；當該增益值控制模組15減少該組影像電信號的增益值時，該組影像電信號所對應的該影像畫面之畫面亮度值即會縮小。關於該增益值控制模組15對增益值進行調整之細節係為熟習此項技術者所熟知，且非本發明之重點，故不在此贅述。

該光圈控制模組16與該光圈12及影像處理器14電連接，且該光圈控制模組16用以產生電壓控制信號，以控制該光圈12的大小。

參閱圖1、圖2與圖3，以下將配合本發明光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法之較佳實施例來說明該影像擷取裝置1中各元件的運作細節，該方法包含下列步驟。

如步驟201所示，該影像擷取模組13擷取目前的影像畫面。

如步驟202所示，該影像處理器14量測該目前的影像畫面的畫面亮度值。

如步驟203所示，該影像處理器14比較該目前的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值，當該目前的影像畫面的畫面亮度值小於該預設期望亮度值時，則進行該步驟204；當該目前的影像畫面的畫面亮度值等於該預設期望亮度值時，則進行該步驟205；當該目前的影像畫面的畫面亮度值大於該預設期望亮度值時，則進行該步驟206。在本較佳實施例中，該預設期望亮度值為50，然而所述的50僅是舉例而已，在本發明其他實施例中，可依不同需求變動，並不以本實施例為限。

值得特別說明的是，本發明光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法之較佳實施例，適用於外在環境亮度很亮(如，該影像擷取裝置1忽然遭受強光照射)的情況下(亦即，無法藉由只調整該影像擷取模組13所擷取之影像電信號的增益值，來使該組影像電信號其對應的影像畫面的畫面亮度值等於該預設期望亮度值之情況)，當外在環境亮度不是很亮的情況下(亦即，可藉由只調整該影像擷取模組13所擷取之影像電信號的增益值，即可使該組影像電信號其對應的影像畫面的畫面亮度值等於該預設期望亮度值之情況)，可藉由調整該影像擷取模組13所擷取之影像電信號的增益值來達成使對應的影像畫面的畫面亮度值等於該預設期望亮度值之目的。然而，利用該增益值控制模組15所進行之處理，並非本發明之重點。該增益值控制模組15僅用以說明本發明光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法之較佳實施例所適用的外在環境之亮度狀態(亦即，當外在環境之亮度使得該影像擷取模組13所擷取之該目前的影像畫面的畫面亮度值大於該預設期望亮度值，且與該目前的影像畫面相關的增益值等於一最小增益值時，即可利用本發明光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法自動尋找出該光圈12的最佳收斂控制信號)。

如步驟204所示，當該目前的影像畫面的畫面亮度值小於該預設期望亮度值時，該增益值控制模組15偵測該目前的影像畫面所對應的影像電信號之增益值是否等於一最大增益值，當判定結果為否時，該增益值控制模組15增加該目前的影像畫面所對應的影像電信號的增益值。而上述關於該增益值控制模組15對該目前的影像畫面所對應的影像電信號的增益值進行調整之細節，非本發明之重點，故不在此贅述其細節。

如步驟205所示，當該目前的影像畫面的畫面亮度值等於該預設期望亮度值時，則該增益值控制模組15及該光圈控制模組16皆不須進行該增益值及該光圈12的調整。

如步驟206所示，該增益值控制模組15偵測該目前的影像畫面所對應的影像電信號之增益值是否等於該最小增益值，當判定結果為是時，進行該步驟208；否則，進行該步驟207。

如步驟207所示，該增益值控制模組15減少該目前的影像畫面所對應的影像電信號的增益值。而上述關於該增益值控制模組15對該目前的影像畫面所對應的影像電信號的增益值進行調整之細節，非本發明之重點，故不在此贅述其細節。

如步驟208所示，該影像擷取模組13獲得該目前的影像畫面之前的(N-1)張影像畫面，在本較佳實施例中，N值為10，然而所述的10僅是舉例而已，在本發明其他實施例中，可依不同需求變動，並不以本實施例為限。

如步驟209所示，該光圈控制模組16根據該目前的影像畫面與該目前的影像畫面之前的(N-1)張影像畫面的畫面亮度值、一預設期望亮度值、一與該光圈控制模組16相關的預設放大光圈電壓及一與該光圈控制模組16相關的預設縮小光圈電壓產生一電壓控制信號，以控制該光圈12的大小。在本較佳實施例中，該預設放大光圈電壓為51000，且該預設縮小光圈電壓為54000，然而所述的51000及54000僅是舉例而已，在本發明其他實施例中，可依不同需求變動，並不以本實施例為限。

如步驟210所示，當該光圈12在目前的該電壓控制信號之控制下，該影像擷取模組13擷取下一張影像畫面。

如步驟211所示，該影像處理器14量測步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值。

如步驟212所示，該影像處理器14比較步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值。

如步驟213所示，當步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值的差異值大於一第一亮度門檻值時，該光圈控制模組16根據目前的該電壓控制信號、步驟210所擷取的影像畫面與在步驟210擷取的影像畫面之前的(N-1)張影像畫面的畫面亮度值及該預設期望亮度值luma _Target，產生下一電壓控制信號，以控制該光圈12的大小。其中，該下一電壓控制信號之電壓大小V _t+1係利用下列公式(1)而求得。

其中，當於步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值大於該預設期望亮度值時，該下一電壓控制信號之電壓大小V _t+1將小於目前的該電壓控制信號之電壓大小V _t，當於步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值小於該預設期望亮度值時，該下一電壓控制信號之電壓大小V _t+1將大於目前的該電壓控制信號之電壓大小V _t。在本較佳實施例中，該第一亮度門檻值為20，然而所述的20僅是舉例而已，在本發明其他實施例中，可依不同需求變動，並不以本實施例為限。

其中V _t代表目前的該電壓控制信號之電壓大小，luma _i代表第i張影像畫面的畫面亮度值。

如步驟214所示，當步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值的差異值小於等於該第一亮度門檻值並大於等於一第二亮度門檻值時，該光圈控制模組16根據目前的該電壓控制信號、步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值、該預設期望亮度值及一第一預設變壓控制值，產生下一電壓控制信號，以控制該光圈12的大小。其中，該下一電壓控制信號之電壓大小V _t+1係利用下列公式(2)而求得。

其中，當於步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值大於該預設期望亮度值時，該下一電壓控制信號之電壓大小V _t+1將小於目前的該電壓控制信號之電壓大小V _t，當於步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值小於該預設期望亮度值時，該下一電壓控制信號之電壓大小V _t+1將大於目前的該電壓控制信號之電壓大小V _t。在本較佳實施例中，該第二亮度門檻值為5，且該第一預設變壓控制值為100，然而所述的5及100僅是舉例而已，在本發明其他實施例中，可依不同需求變動，並不以本實施例為限。

其中，V _t代表目前的該電壓控制信號之電壓大小，當步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值大於該預設期望亮度值時，為負；當步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值小於該預設期望亮度值時，為正。

如步驟215所示，當步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值的差異值小於該第二亮度門檻值且大於零時，該光圈控制模組16根據目前的該電壓控制信號、步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值、該預設期望亮度值及一第二預設變壓控制值，產生下一電壓控制信號，以控制該光圈12的大小。其中，該下一電壓控制信號之電壓大小V _t+1係利用下列公式(3)而求得。

其中，當於步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值大於該預設期望亮度值時，該下一電壓控制信號之電壓大小V _t+1將小於目前的該電壓控制信號之電壓大小V _t，當於步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值小於該預設期望亮度值時，該下一電壓控制信號之電壓大小V _t+1將大於目前的該電壓控制信號之電壓大小V _t。在本較佳實施例中，該第二預設變壓控制值為50，然而所述的50僅是舉例而已，在本發明其他實施例中，可依不同需求變動，並不以本實施例為限。

如步驟216所示，當步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值的差異值等於零時，該光圈控制模組16根據目前的該電壓控制信號、步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值及該預設期望亮度值產生下一電壓控制信號，以控制該光圈12的大小。其中，目前的該電壓控制信號之電壓大小等於該下一電壓控制信號之電壓大小。

如步驟217所示，該影像處理器14判定該影像擷取模組13所擷取到的連續M張影像畫面的畫面亮度值是否皆為該預設期望亮度值。當判定結果為是時，則繼續進行步驟218；否則，繼續進行步驟210。在本較佳實施例中，該M值為100，然而所述的100僅是舉例而已，在本發明其他實施例中，可依不同需求變動，並不以本實施例為限。

如步驟218所示，該光圈控制模組16最後於步驟210所產生的電壓控制信號即為該光圈12的最佳收斂控制信號。

舉例來說，假設目前的該電壓控制信號之電壓大小V _t為52000、步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值為150、該步驟210所擷取的影像畫面之前的9張影像畫面的畫面亮度值分別為180、180、170、170、160、160、160、150、150。

該影像處理器14比較步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值。由於步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值的差異值 (即，|150-50|=100)大於該第一亮度門檻值20，因此該光圈控制模組16根據公式(1)求得該下一電壓控制信號之電壓大小為51887(即， )。

接著，該光圈控制模組16持續產生該電壓控制信號，經過一連串的調整後，假設目前電壓控制信號之電壓大小V _t變成52300、步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值變成40。

該影像處理器14比較步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值。由於步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值的差異值(即，|40-50|=10)小於等於該第一亮度門檻值20並大於等於該第二亮度門檻值5，因此該光圈控制模組16根據公式(2)求得該下一電壓控制信號之電壓大小為52400(即，52300+100=52400)。

接著，該光圈控制模組16持續產生該電壓控制信號，經過一連串的調整後，假設目前電壓控制信號之電壓大小V _t變成52800、步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值變成52。

該影像處理器14比較步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值。由於步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值的差異值(即，|52-50|=2)小於該第二亮度門檻值5，因此該光圈控制模組16根據公式(3)求得該下一電壓控制信號之電壓大小為52750(即，52800+(-50)=52750)。

接著，該光圈控制模組16持續產生該電壓控制信號，經過一連串的調整後，假設目前電壓控制信號之電壓大小V _t變成52700、步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值變成50。

該影像處理器14比較步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值。由於步驟210所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值的差異值(即，|50-50|=0)等於零，因此該光圈控制模組16根據目前的該電壓控制信號產生該下一電壓控制信號，其中該下一電壓控制信號之電壓大小為52700。

接著，該光圈控制模組16持續產生該電壓控制信號之大小為52700的該電壓控制信號，若在該電壓控制信號之大小為52700之控制下，該影像擷取模組13擷取到連續M張影像畫面的畫面亮度值皆為該預設期望亮度值，則該光圈12的最佳收斂控制信號之大小即為52700。

綜上所述，藉由該影像擷取模組13擷取該影像畫面，且該影像處理器14量測該影像畫面的畫面亮度值並比較該影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值。此外，利用該光圈控制模組16持續根據該影像畫面的畫面亮度值及該預設期望亮度值，產生用以控制該光圈12之大小的該電壓控制信號，直到連續M張影像畫面的畫面亮度值皆為該預設期望亮度值，此時，該光圈控制模組16最後產生的電壓控制信號即為該光圈12的最佳收斂控制信號，藉此，達成自動尋找該光圈12的最佳收斂控制信號之目的，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

210~218‧‧‧步驟

Claims

一種光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法，適用於一包括一影像擷取模組、一影像處理器、一光圈控制模組及一光圈的影像擷取裝置，該方法包含以下步驟：(A)該影像擷取模組擷取目前的影像畫面；(B)該影像處理器量測該目前的影像畫面的畫面亮度值；(C)該影像擷取模組獲得該目前的影像畫面之前的(N-1)張影像畫面；(D)該光圈控制模組根據該目前的影像畫面與該目前的影像畫面之前的(N-1)張影像畫面的畫面亮度值、一預設期望亮度值、一與該光圈控制模組相關的預設放大光圈電壓及一與該光圈控制模組相關的預設縮小光圈電壓產生一電壓控制信號，以控制該光圈的大小；(E)當該光圈在目前的該電壓控制信號之控制下，該影像擷取模組擷取下一張影像畫面；(F)該影像處理器量測步驟(E)所擷取的影像畫面的畫面亮度值；(G)該光圈控制模組根據目前的該電壓控制信號、步驟(E)所擷取的影像畫面的畫面亮度值及該預設期望亮度值產生下一電壓控制信號，以控制該光圈的大小；及(H)重覆該步驟(E)至(G)直到該影像擷取模組所擷取到的連續M張影像畫面的畫面亮度值皆為該預設期望亮度值，其中，該光圈控制模組最後於步驟(G)所產生的電壓控制信號即為該光圈的最佳收斂控制信號。
如請求項1所述的光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法，其中，在該步驟(G)中，當於步驟(E)所擷取的影像畫面的畫面亮度值大於該預設期望亮度值時，該下一電壓控制信號之電壓大小將小於目前的該電壓控制信號之電壓大小，當於步驟(E)所擷取的影像畫面的畫面亮度值小於該預設期望亮度值時，該下一電壓控制信號之電壓大小將大於目前的該電壓控制信號之電壓大小。
如請求項1所述的光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法，在該步驟(B)及該步驟(C)之間，還包含一步驟(I)，該影像處理器比較該目前的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值，當該目前的影像畫面的畫面亮度值大於該預設期望亮度值時，進行該步驟(C)。
如請求項3所述的光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法，其中，在該步驟(I)中，當該目前的影像畫面的畫面亮度值大於該預設期望亮度值，且與該目前的影像畫面相關的一增益值等於一最小增益值時，進行該步驟(C)。
如請求項1所述的光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法，其中，在該步驟(G)中，該光圈控制模組根據目前的該電壓控制信號、步驟(E)所擷取的影像畫面與在步驟(E)擷取的影像畫面之前的(N-1)張影像畫面的畫面亮度值及該預設期望亮度值或根據目前的該電壓控制信號、步驟(E)所擷取的影像畫面的畫面亮度值及該預設期望亮度值產生該下一電壓控制信號。
如請求項5所述的光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法，在該步驟(F)及該步驟(G)之間，還包含一步驟(J)，該影像處理器比較步驟(E)所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值，且在該步驟(G)中，當步驟(E)所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值的差異值大於一第一亮度門檻值時，該光圈控制模組根據目前的該電壓控制信號、步驟(E)所擷取的影像畫面與在步驟(E)擷取的影像畫面之前的(N-1)張影像畫面的畫面亮度值及該預設期望亮度值產生該下一電壓控制信號，當步驟(E)所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值的差異值小於等於該第一亮度門檻值時，該光圈控制模組根據目前的該電壓控制信號、步驟(E)所擷取的影像畫面的畫面亮度值及該預設期望亮度值產生該下一電壓控制信號。
如請求項6所述的光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法，其中，該光圈控制模組根據下列公式計算該下一電壓控制信號之電壓大小V _t+1：其中V _t代表目前的該電壓控制信號之電壓大小，luma _i代表第i張影像畫面的畫面亮度值，luma _Targer代表該預設期望亮度值。
如請求項6所述的光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法，其中，在該步驟(G)中，當步驟(E)所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值的差異值小於等於該第一亮度門檻值並大於等於一第二亮度門檻值時，該光圈控制模組根據目前的該電壓控制信號、步驟(E)所擷取的影像畫面的畫面亮度值、該預設期望亮度值及一第一預設變壓控制值產生該下一電壓控制信號，當步驟(E)所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值的差異值小於該第二亮度門檻值且大於零時，該光圈控制模組根據目前的該電壓控制信號、步驟(E)所擷取的影像畫面的畫面亮度值、該預設期望亮度值及一第二預設變壓控制值產生該下一電壓控制信號，當步驟(E)所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值的差異值等於零時，該光圈控制模組根據目前的該電壓控制信號、步驟(E)所擷取的影像畫面的畫面亮度值及該預設期望亮度值產生該下一電壓控制信號。
如請求項8所述的光圈的最佳收斂控制信號自動尋找方法，其中，在該步驟(G)中，當步驟(E)所擷取的影像畫面的畫面亮度值與該預設期望亮度值的差異值等於零時，目前的該電壓控制信號之電壓大小等於該下一電壓控制信號之電壓大小。