TWI554105B - 電子裝置與影像處理方法 - Google Patents

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TWI554105B
TWI554105B TW104137821A TW104137821A TWI554105B TW I554105 B TWI554105 B TW I554105B TW 104137821 A TW104137821 A TW 104137821A TW 104137821 A TW104137821 A TW 104137821A TW I554105 B TWI554105 B TW I554105B
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洪志揚
張耀宗
蔡竹嘉
陳炳宏
許進福
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緯創資通股份有限公司
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Description

電子裝置與影像處理方法
本發明為一種影像產生方法，特別是一種利用已知影像產生一高解析度影像的影像產生方式。
隨著科技的進步與發展，許多手持式電子裝置(例如，行動電話、個人數位助理、平板電腦等)上都配備有相機單元，以實現照相功能。一般而言，手持式電子裝置上配備的相機模組是無法更換的。也就是說，透過手持式電子裝置上配備的相機模組所拍攝的照片的解析度是無法變動的。對於有高解析度影像需求的使用者來說是相當不便利的。
隨著3D影像的普及，越來越多手持式電子裝置配備有雙鏡頭的照相模組。本發明即是利用配備有雙鏡頭照相模組的手持式電子裝置以取得兩張影像，再根據這兩張影像已產生具有更高解析度的影像。
本發明的一實施例提供一種電子裝置，該電子裝置包括一照相模組、一控制單元以及一運算單元。該控制單元，控制該照相模組以取得一第一影像與一第二影像。該運算單元，接收該第一影像與該第二影像以產生一第三影像，其中該第三影像的解析度大於該第一影像與該第二影像。
本發明的另一實施例提供一種影像處理方法。該方法適用於具有照像模組的電子裝置。該方法包括：透過該照項模組取得一第一影像與一第二影像；對該第一影像與第二影像進行一影像比對程序，以找出該第一影像與該第二影像的對應關係；根據該第一影像與該第二影像的對應關係結合該第一影像與第二影像以產生該第三影像，其中該第三影像的解析度大於該第一影像與該第二影像。
11‧‧‧第一鏡頭
12‧‧‧第二鏡頭
13‧‧‧影像感測器
14‧‧‧影像處理單元
60、70、80‧‧‧電子裝置
61、71、81‧‧‧控制單元
62、72、82‧‧‧運算單元
63、73、83‧‧‧記憶單元
64、74、84‧‧‧顯示單元
65、75、85‧‧‧輸入輸出單元
66‧‧‧第一照像模組
67‧‧‧第二照像模組
76、86‧‧‧照像模組
77、87‧‧‧微機電裝置
88‧‧‧感光元件
S61‧‧‧控制器控制照相模組取得一第一影像以及一第二影 像
S62‧‧‧將第一影像以及第二影像儲存在電子裝置內的記憶單元內
S63‧‧‧運算單元結合第一影像與第二影像以產生一第三影像
S64‧‧‧將第三影像儲存在電子裝置內的記憶單元
S65‧‧‧透過輸入輸出裝置將第三影像傳送至其他電子裝置顯示
S71‧‧‧控制器控制照相模組取得一第一影像
S72‧‧‧控制器控制照相模組內的微機電裝置，使得照像模組的鏡頭偏移一預定位移或預定角度後，再次擷取一第二影像
S73‧‧‧將第一影像以及第二影像儲存在電子裝置內的記憶單元
S74‧‧‧運算單元結合第一影像與第二影像以產生一第三影像
S75‧‧‧將第三影像儲存在電子裝置內的記憶單元
S76‧‧‧透過輸入輸出裝置將第三影像傳送至其他電子裝置顯示
S81‧‧‧控制器控制照相模組取得一第一影像
S82‧‧‧控制器控制照相模組內的微機電裝置，使得照像模組的感光元件或影像感測器偏移一預定位移或預定角度後，再次擷取一第二影像
S83‧‧‧將第一影像以及第二影像儲存在電子裝置內的記憶單元
S84‧‧‧運算單元結合第一影像與第二影像以產生一第三影像
S85‧‧‧將第三影像儲存在電子裝置內的記憶單元
S86‧‧‧透過輸入輸出裝置將第三影像傳送至其他電子裝置顯示
第1圖為根據本發明之一電子裝置的一實施例的示意圖。
第2圖為一第一影像的示意圖。
第3圖為一第二影像的示意圖。
第4圖為根據本發明之影像處理方法所產生之一暫存影像的示意圖。
第5圖為根據本發明之影像處理方法所產生一高解析度影像的示意圖。
第6A圖為根據本發明之一具有雙鏡頭照相模組的電子裝置的一實施例的示意圖。
第6B圖為根據本發明之一影像產生方法的一實施例的流程圖。
第7A圖為根據本發明之一具有單鏡頭照相模組的電子裝置的一實施例的示意圖。
第7B圖為根據本發明之一影像產生方法的另一實施例的流程圖。
第8A圖為根據本發明之一具有單鏡頭照相模組的電子裝置的另一實施例的示意圖。
第8B圖為根據本發明之一影像產生方法的另一實施例的流程圖。
第1圖為根據本發明之一電子裝置的一實施例的示意圖。電子裝置包括了一第一鏡頭11、一第二鏡頭12、一影像感測器13以及一影像處理單元14。第一鏡頭11傳送一第一光線至影像感測器13以產生一第一影像。第二鏡頭12傳送一第二光線至影像感測器13以產生一第二影像。在本實施例中，第一影像與第二影像的解析度皆為N x M個像素。
影像感測器13將第一影像與第二影像傳送給一影像處理單元14，以產生一第三影像，其中第三影像的解析度高於第一影像與第二影像的解析度。在一實施例中，影像處理單元14先對第一影像與第二影像進行圖像比對後，找出第一影像與第二影像的對應關係後，再進行影像處理以產生第三影像。在另一實施例中，影像處理單元14計算第一影像與第二影像的視角差後，再對第一影像與第二影像進行比對，以找出第一影像與第二影像的對應關係，接著將第一影像與第二影像以重疊的方式產生第三影像。
在一實施例中，影像處理單元14可能是電子裝置內的一圖像處理器、一控制器或是由一處理器或控制器所執行的軟體或是韌體。為了更清楚說明影像處理單元14的動作，請參考第2圖至第5圖。
第2圖為一第一影像的示意圖。第3圖為一第二影像的示意圖。當影像處理單元14接收到第一影像與第二影像時，影像處理單元14根據第一影像與第二影像建立一暫存影像，該暫存影像之組成如第4圖所示。第4圖為根據本發明之影像處理方法所產生之一暫存影像的示意圖。從第4圖中可以發現，第一影像的每一列像素與第二影像的每一列像素是交錯地排列，且第二影像的第一列像素(像素△(0,0)~△(0,n))的第一個像素△(0,0)是較第一影像的第一列像素(像素O(0,0)~O(0,n))的第一個像素O(0,0)偏移了一個像素。
接著，影像處理單元14會根據暫存影像中已知的像素(圖上以P(i,j)所表示)的顯示資料，產生未知的像素(圖上以X(i,j)所表示)的顯示資料，以產生前述之第三影像，如第5圖所示。未知的像素X(i,j)的顯示資料產生方式如下：如果像素X(i,j)位於第三影像的四個邊時，如第一行或第一列像素，則像素X(i,j)的顯示資料根據下列方程式所產生：X(i,j)=(1/3)*[P(i-1,j)+P(i+1,j)+P(i,j±1)]或是X(i,j)=(1/3)*[(P(i,j-1)+P(i,j+1)+P(i±1,j)]
如果像素X(i,j)位於第三影像的四個角時，如像素X(2m,0)或X(0,2n)，則像素X(i,j)的顯示資料根據下列方程式所產生：X(i,j)=(1/2)*[P(i±1,j)+P(i,j±1)]
如果像素X(i,j)位於第三影像的內部時，如像素 X(2,1)，則像素X(i,j)的顯示資料根據下列方程式所產生：X(i,j)=(1/4)*[P(i+1,j)+P(i-1,j)+P(i,j+1)+P(i,j-1)]
根據上述的說明，本發明可以將兩張解析度為(N x M)的第一影像與第二影像進行影像處理以產生一張解析度為(2N x 2M)的第三影像。
此外，上述像素X(i,j)的顯示資料產生方式僅是舉例說明，並非將本發明限制於此，習知技藝者可以根據第一影像與第二影像的視角差產生一對應的權值，以計算像素X(i,j)的顯示資料。
在另一實施例中，第三影像的產生方式是將第一影像與第二影像的每一行像素交錯的安排在一起，或是將第一影像與第二影像的每一列像素交錯的安排在一起。舉例來說，第三影像的第一行像素為第一影像的第一行像素，第三影像的第二行像素為第二影像的第一行像素，以此類推。或是第三影像的第一列像素為第一影像的第一列像素，第三影像的第二列像素為第二影像的第一列像素，以此類推。
第6A圖為根據本發明之一具有雙鏡頭照相模組的電子裝置的一實施例的示意圖。電子裝置60包括一控制單元61、一運算單元62、一記憶單元63、一顯示單元64、一輸入輸出單元65、一第一照像模組66以及一第二照像模組67。在另一實施例中，第一照像模組66以及第二照像模組67可以整合成具有雙鏡頭的單一照像模組，且第一照像模組66以及第二照像模組67仍分別具有對應的影像感測器以分別擷取影像。
在本實施例中，第一照像模組66以及第二照像模組67所拍得的影像解析度皆為(N x M)。控制單元61為一處理器或控制器所實現，可對第一照像模組66以及第二照像模組67進行控制，如控制第一照像模組66以及第二照像模組67的對焦、快門或光圈。在另一實施例中，控制單元61負責電子裝置60的運作。
記憶單元63可用以儲存第一照像模組66以及第二照像模組67所擷取的影像，此外記憶單元63儲存有控制單元61執行的程式。輸出入單元65用以提供使用者輸入資料、對電子裝置60的進行控制或是輸出電子裝置60內的資料。在一實施例中，輸出入單元65產生一控制界面，並顯示在顯示單元64。在本實施例中，顯示單元64可顯示第一照像模組66以及第二照像模組67所擷取的影像，也可顯示運算單元62產生的影像。
運算單元62接收第一照像模組66擷取的第一影像以及第二照像模組67所擷取的第二影像，並進行一影像比對程序後，找出第一影像與第二影像的對應關係，以產生如第2圖與第3圖的影像資訊。接著運算單元62結合第一影像與第二影像以產生一第三影像，其中第三影像的影像解析度為(2N x 2M)。運算單元62的詳細動作可參考第4圖與第5圖的說明。
第6B圖為根據本發明之一影像產生方法的一實施例的流程圖。本實施例的影像產生方法適用於具有雙鏡頭的電子裝置。在一實施例中，本實施例的影像產生方法可由第6A圖的電子裝置所執行。在步驟S61中，電子裝置內的控制器控制具有雙鏡頭的照相模組或是兩個照像模組進行拍照以取得 一第一影像以及一第二影像。第一影像以及第二影像可能是同時取得或是在不同的時間點取得。
在步驟S62中，將第一影像以及第二影像儲存在電子裝置內的記憶單元內。在步驟S63中，電子裝置內的運算單元讀取第一影像以及第二影像，並進行一影像比對程序後，找出第一影像與第二影像的對應關係，以產生如第2圖與第3圖的影像資訊。接著運算單元結合第一影像與第二影像以產生一第三影像。在本實施例中，第一影像與第二影像的影像解析度皆為(N x M)，而第三影像的影像解析度為(2N x 2M)。運算單元的詳細動作可參考第4圖與第5圖的說明。
在步驟S64中，第三影像被儲存在電子裝置內的記憶單元內，並透過電子裝置的顯示單元顯示。要注意的是，當使用者決定要透過電子裝置內的運算單元以合成一高解析度影像時，第一影像與第二影像並不會被顯示在電子裝置的顯示單元。在步驟S65中，第三影像可透過電子裝置的輸入輸出裝置，傳送至其他電子裝置顯示。
第7A圖為根據本發明之一具有單鏡頭照相模組的電子裝置的一實施例的示意圖。與第6圖的電子裝置相比，本實施例是只有單一照相模組，透過微機電裝置77的控制，在不同的時間內拍攝兩張照片，並合成一張高解析度的影像。電子裝置70包括一控制單元71、一運算單元72、一記憶單元73、一顯示單元74、一輸入輸出單元75、一照像模組76以及微機電裝置77。
在本實施例中，照像模組76所拍得的影像解析度 為(N x M)。控制單元71為一處理器或控制器所實現，可對照像模組76進行控制，如控制照像模組76的對焦、快門或光圈。在另一實施例中，控制單元71負責電子裝置70的運作。在本實施例中，控制單元71在第一時間點控制照像模組76取得一第一影像。接著控制單元71發出一控制信號給微機電裝置77，微機電裝置77會根據控制信號，使得照像模組76的鏡頭偏移一預定位移或預定角度後，於第二時間點，照像模組76再次擷取一第二影像。
記憶單元73可用以儲存照像模組76擷取的第一影像與第二影像。此外記憶單元73儲存有控制單元71執行的程式。輸出入單元75用以提供使用者輸入資料、對電子裝置70的進行控制或是輸出電子裝置70內的資料。在一實施例中，輸出入單元75產生一控制界面，並顯示在顯示單元74。在本實施例中，顯示單元74可顯示照像模組76所擷取的影像，也可顯示運算單元72產生的影像。
運算單元72接收照像模組76擷取的第一影像以及第二影像，並進行一影像比對程序後，找出第一影像與第二影像的對應關係，以產生如第2圖與第3圖的影像資訊。接著運算單元72結合第一影像與第二影像以產生一第三影像，其中第三影像的影像解析度為(2N x 2M)。運算單元72的詳細動作可參考第4圖與第5圖的說明。
第7B圖為根據本發明之一影像產生方法的一實施例的流程圖。本實施例的影像產生方法適用於單鏡頭的電子裝置。在一實施例中，本實施例的影像產生方法可由第7A圖的電 子裝置所執行。在步驟S71中，電子裝置內的控制器控制電子裝置的照相模組行拍照以取得一第一影像。在步驟S72中，電子裝置內的控制器控制照相模組內的微機電裝置，使得照像模組的鏡頭偏移一預定位移或預定角度後，照像模組再次擷取一第二影像。
在步驟S73中，將第一影像以及第二影像儲存在電子裝置內的記憶單元內。在步驟S74中，電子裝置內的運算單元讀取第一影像以及第二影像，並進行一影像比對程序後，找出第一影像與第二影像的對應關係，以產生如第2圖與第3圖的影像資訊。接著運算單元結合第一影像與第二影像以產生一第三影像。在本實施例中，第一影像與第二影像的影像解析度皆為(N x M)，而第三影像的影像解析度為(2N x 2M)。運算單元的詳細動作可參考第4圖與第5圖的說明。
在步驟S75中，第三影像被儲存在電子裝置內的記憶單元內，並透過電子裝置的顯示單元顯示。要注意的是，當使用者決定要透過電子裝置內的運算單元以合成一高解析度影像時，第一影像與第二影像並不會被顯示在電子裝置的顯示單元。在步驟S76中，第三影像可透過電子裝置的輸入輸出裝置，傳送至其他電子裝置顯示。
第8A圖為根據本發明之一具有單鏡頭照相模組的電子裝置的另一實施例的示意圖。與第6圖的電子裝置相比，本實施例是只有單一照相模組，透過微機電裝置87的控制，在不同的時間內拍攝兩張照片，並合成一張高解析度的影像。電子裝置80包括一控制單元81、一運算單元82、一記憶單元83、 一顯示單元84、一輸入輸出單元85以及一照像模組86。照像模組86包括一微機電裝置87以及一感光元件88。
在本實施例中，照像模組86所拍得的影像解析度為(N x M)。控制單元81為一處理器或控制器所實現，可對照像模組86進行控制，如控制照像模組86的對焦、快門或光圈。在另一實施例中，控制單元81負責電子裝置80的運作。在本實施例中，控制單元81在第一時間點控制照像模組86取得一第一影像。接著控制單元81發出一控制信號給微機電裝置87，微機電裝置87會根據控制信號，使得照像模組76內的感光元件88偏移一預定位移或預定角度後，照像模組86再次擷取一第二影像。
記憶單元83可用以儲存照像模組86擷取的第一影像與第二影像。此外記憶單元83儲存有控制單元81執行的程式。輸出入單元85用以提供使用者輸入資料、對電子裝置80的進行控制或是輸出電子裝置80內的資料。在一實施例中，輸出入單元85產生一控制界面，並顯示在顯示單元84。在本實施例中，顯示單元84可顯示照像模組86所擷取的影像，也可顯示運算單元82產生的影像。
運算單元82接收照像模組86擷取的第一影像以及第二影像，並進行一影像比對程序後，找出第一影像與第二影像的對應關係，以產生如第2圖與第3圖的影像資訊。接著運算單元82結合第一影像與第二影像以產生一第三影像，其中第三影像的影像解析度為(2N x 2M)。運算單元82的詳細動作可參考第4圖與第5圖的說明。
第8B圖為根據本發明之一影像產生方法的另一實施例的流程圖。本實施例的影像產生方法適用於單鏡頭的電子裝置。在一實施例中，本實施例的影像產生方法可由第8A圖的電子裝置所執行。在步驟S81中，在第一時間點，電子裝置內的控制器控制電子裝置的照相模組行拍照以取得一第一影像。在步驟S82中，電子裝置內的控制器控制照相模組內的微機電裝置，使得照像模組的內的感光元件或影像感測器偏移一預定位移或預定角度後，在第二時間點，照像模組再次擷取一第二影像。
在步驟S83中，將第一影像以及第二影像儲存在電子裝置內的記憶單元內。在步驟S84中，電子裝置內的運算單元讀取第一影像以及第二影像，並進行一影像比對程序後，找出第一影像與第二影像的對應關係，以產生如第2圖與第3圖的影像資訊。接著運算單元結合第一影像與第二影像以產生一第三影像。在本實施例中，第一影像與第二影像的影像解析度皆為(N x M)，而第三影像的影像解析度為(2N x 2M)。運算單元的詳細動作可參考第4圖與第5圖的說明。
在步驟S85中，第三影像被儲存在電子裝置內的記憶單元內，並透過電子裝置的顯示單元顯示。要注意的是，當使用者決定要透過電子裝置內的運算單元以合成一高解析度影像時，第一影像與第二影像並不會被顯示在電子裝置的顯示單元。在步驟S86中，第三影像可透過電子裝置的輸入輸出裝置，傳送至其他電子裝置顯示。
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發明說明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。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。
11‧‧‧第一鏡頭
12‧‧‧第二鏡頭
13‧‧‧影像感測器
14‧‧‧影像處理單元

Claims (12)

  1. 一種電子裝置，包括：一照相模組；一控制單元，控制該照相模組以取得一第一影像與一第二影像；以及一運算單元，接收該第一影像與該第二影像以產生一第三影像，其中該第三影像的解析度大於該第一影像與該第二影像；其中該運算單元先根據該第一影像與第二影像產生一暫存影像，該暫存影像包括該第一影像與第二影像的像素值以及複數個未知像素，接著根據該暫存影像中複數已知的像素計算該等未知像素的像素值後，根據該第一影像、第二影像以及該等未知像素的像素值產生該第三影像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，更包括一記憶單元，用以儲存該第一影像、該第二影像與該第三影像。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該運算單元對該第一影像與第二影像進行一影像比對程序，以找出該第一影像與該第二影像的對應關係，並根據該第一影像與該第二影像的對應關係結合該第一影像與第二影像以產生該第三影像。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電子裝置，其中該照相模組包括一第一鏡頭以擷取該第一影像，以及一第二鏡頭以擷取該第二影像。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該照相模組更 包括：一鏡頭；以及一微機電裝置，用以控制該鏡頭，其中在一第一時間點，該照相模組透過該鏡頭擷取該第一影像，接著該微機電裝置控制該鏡頭偏移一預定位移或預定角度，於一第二時間點，該照相模組透過該鏡頭擷取該第二影像。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該照相模組更包括：一感光元件；一鏡頭；以及一微機電裝置，用以控制該感光元件，其中在一第一時間點，該照相模組透過該鏡頭擷取該第一影像，接著該微機電裝置控制該感光元件偏移一預定位移或預定角度，於一第二時間點，該照相模組透過該鏡頭擷取該第二影像。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該運算單元根據該第一影像與第二影像產生該暫存影像更包括：該第一影像的每一列像素與該第二影像的每一列像素交錯地排列形成該暫存影像中該等已知的像素；以及該等已知的像素和該等未知像素交錯地排列，使該等已知的像素彼此不相鄰且該等未知像素彼此不相鄰；其中該運算單元計算該等未知像素的像素值更包括：該未知像素的像素值為與該未知像素最相鄰之該等已知的像素的像素值總和的一平均值。
  8. 一種影像處理方法，適用於具有一照像模組的一電子裝 置，包括：透過該照項模組取得一第一影像與一第二影像；對該第一影像與第二影像進行一影像比對程序，以找出該第一影像與該第二影像的對應關係；根據該第一影像與該第二影像的對應關係結合該第一影像與第二影像以產生該第三影像，其中該第三影像的解析度大於該第一影像與該第二影像；根據該第一影像與第二影像產生一暫存影像，該暫存影像包括該第一影像與第二影像的像素值以及複數個未知像素；根據該暫存影像中複數已知的像素計算該等未知像素的像素值；以及根據該第一影像、第二影像以及該等未知像素的像素值產生該第三影像。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其中該照相模組包括一第一鏡頭以擷取該第一影像，以及一第二鏡頭以擷取該第二影像。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其中該照相模組包括一鏡頭以及一微機電裝置，且在一第一時間點，該照相模組透過該鏡頭擷取該第一影像，接著該微機電裝置控制該鏡頭偏移一預定位移或預定角度，於一第二時間點，該照相模組透過該鏡頭擷取該第二影像。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，該照相模組更包括一感光元件、一鏡頭以及一微機電裝置，其中在一第 一時間點，該照相模組透過該鏡頭擷取該第一影像，接著該微機電裝置控制該感光元件偏移一預定位移或預定角度，於一第二時間點，該照相模組透過該鏡頭擷取該第二影像。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理方法，其中根據該第一影像與第二影像產生該暫存影像更包括：該第一影像的每一列像素與該第二影像的每一列像素交錯地排列形成該暫存影像中該等已知的像素；以及該等已知的像素和該等未知像素交錯地排列，使該等已知的像素彼此不相鄰且該等未知像素彼此不相鄰；其中計算該等未知像素的像素值更包括：該未知像素的像素值為與該未知像素最相鄰之該等已知的像素的像素值總和的一平均值。
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