TWI572209B - 影像景深測量方法以及應用該方法的影像擷取裝置與電子裝置 - Google Patents

影像景深測量方法以及應用該方法的影像擷取裝置與電子裝置 Download PDF

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Description

影像景深測量方法以及應用該方法的影像擷取裝置與電子裝 置
本發明係涉及影像光學的領域，尤其係關於一種影像景深測量方法以及應用該方法的一種影像擷取裝置與一種電子裝置。
近年來，隨著電子工業的演進以及工業技術的蓬勃發展，各種電子裝置設計及開發的走向逐漸朝輕便、易於攜帶的方向發展，以利使用者隨時隨地應用於行動商務、娛樂或休閒等用途。舉例而言，各式各樣的影像擷取裝置正廣泛應用於各種領域，例如智慧型手機、穿戴式電子裝置、空拍裝置等電子裝置，其具有體積小且方便攜帶之優點，使用者得以於有使用需求時隨時取出並進行影像擷取並儲存，或進一步透過行動網路上傳至網際網路之中，不僅具有重要的商業價值，更讓一般大眾的日常生活增添色彩。而隨著生活品質的提升，人們對影像有更多的訴求，特別是希望所獲得的影像具有更高的成像品質或更多的成像效果。
舉例來說，請參閱圖1，其為現有智慧型手機的外觀 結構示意圖。智慧型手機1上設置有二個平形排列的光學鏡頭11、12，且由於該二個光學鏡頭11、12可以不同的角度對同一使用環境進行拍攝，故透過對分別由該二個光學鏡頭11所擷取的二個影像進行分析與計算，就可獲得具有景深資訊的立體影像。而目前宏達電(HTC)、索尼(SONY)、樂金(LG)、華為等廠商皆有出產類似於圖1所示具有雙鏡頭11、12的智慧型手機1，故透過二個光學鏡頭11、12獲得景深資訊的技術係為熟知本技藝人士所知悉，在此即不再予以贅述。
然而，為了獲得影像的景深資訊而於智慧型手機上設置有二個光學鏡頭具有以下缺陷：第一、額外設置的光學鏡頭及其配套元件導致製造成本的增加；第二、額外設置的光學鏡頭及其配套元件必定佔有一定的體積，此將增加智慧型手機朝輕、薄、短小的方向發展的難度。是以，習知獲得影像之景深資訊的方法具有改善的空間。
本發明之一目的在提供一種影像景深測量方法，尤其係關於一種僅利用單一光學鏡頭就可獲得影像景深的影像景深測量方法，藉以降低影像擷取裝置的體積以及製造成本。
本發明之一另一目的在提供應用上述影像景深測量方法的一種影像擷取裝置以及一種電子裝置。
於一較佳實施例中，本發明提供一種影像景深測量方法，應用於具有一光學鏡頭之一影像擷取裝置，該影像景深測量方法包括：(a)於一第一位置擷取一第一影像；(b)驅動該光學鏡頭沿著一非光軸之方向移動至一第二位置，並於該第二位置擷取一第二影像；以及(c)利用該第一影像以及該第二影像之差異獲得該第一影像 或該第二影像之一景深資訊。
於一較佳實施例中，本發明亦提供一種影像擷取裝置，包括：一光學鏡頭；一驅動單元，連接於該光學鏡頭，並用以驅動該光學鏡頭由一第一位置沿著一非光軸之方向移動至一第二位置；一感測元件，用以於該光學鏡頭位於該第一位置時感應經過該光學鏡頭並入射至該感測元件之光束以獲得一第一影像，並用以於該光學鏡頭位於該第二位置時感應經過該光學鏡頭並入射至該感測元件之光束以獲得一第二影像；以及一計算單元，連接於該感測元件，用以計算該第一影像以及該第二影像之差異而獲得該第一影像或該第二影像之一景深資訊。
於一較佳實施例中，本發明亦提供一種電子裝置，包括：一殼體；一影像擷取裝置，射至於該殼體內，包括：一光學鏡頭，至少部份暴露於該殼體外，一驅動單元，連接於該光學鏡頭，並用以驅動該光學鏡頭由一第一位置沿著一非光軸之方向移動至一第二位置；一感測元件，用以於該光學鏡頭位於該第一位置時感應經過該光學鏡頭並入射至該感測元件之光束以獲得一第一影像，並用以於該光學鏡頭位於該第二位置時感應經過該光學鏡頭並入射至該感測元件之光束以獲得一第二影像；以及一計算單元，連接於該感測元件，用以計算該第一影像以及該第二影像之差異而獲得該第一影像或該第二影像之一景深資訊。
1‧‧‧智慧型手機
2‧‧‧影像擷取裝置
3‧‧‧電子裝置
11‧‧‧光學鏡頭
12‧‧‧光學鏡頭
21‧‧‧光學鏡頭
22‧‧‧感測元件
23‧‧‧計算單元
24‧‧‧驅動單元
29‧‧‧光軸
31‧‧‧殼體
311‧‧‧穿孔
D‧‧‧方向
L‧‧‧光束
P1‧‧‧第一位置
P2‧‧‧第二位置
S1‧‧‧步驟
S2‧‧‧步驟
S3‧‧‧步驟
圖1：係為現有智慧型手機的外觀結構示意圖。
圖2：係為本發明影像擷取裝置於一較佳實施例之概念示意圖。
圖3：係為本發明影像景深測量方法的一較佳方法流程圖。
圖4：係為圖3所示方法中光學鏡頭的作動概念示意圖。
圖5：係為本發明電子裝置於一較佳實施例之外觀結構示意圖。
圖6：係為圖5所示電子裝置的側視圖。
首先說明本發明影像擷取裝置。請參閱圖2，其為本發明影像擷取裝置於一較佳實施例之概念示意圖。影像擷取裝置2包括光學鏡頭21、感測元件22、計算單元23以及驅動單元24，且感測元件22連接於計算單元23，並用以感應經過光學鏡頭21並入射至感測元件22的光束L而獲得可供計算單元23進行分析與計算的影像，而驅動單元24則連接於光學鏡頭21，並用以驅動光學鏡頭21沿著非光軸29的方向D(請參見圖4)移動，此將於稍後詳述；於本較佳實施例中，驅動單元24係為一馬達，而感測元件22係為電荷耦合元件(CCD)或互補式金氧半(CMOS)元件，但不以上述為限。
接下來說明影像擷取裝置2是如何進行影像景深測量。請參閱圖3與圖4，圖3為本發明影像景深測量方法的一較佳方法流程圖，圖4為圖3所示方法中光學鏡頭的作動概念示意圖。影像景深測量方法包括步驟S1~步驟S3，以下分別對步驟S1~步驟S3進行詳述。
步驟S1，於光學鏡頭21位在第一位置P1時，利用 感測元件22感應經過光學鏡頭21並入射至感測元件22的光束L而獲得第一影像。步驟S2，利用驅動單元24驅動光學鏡頭21由第一位置P1沿著非光軸29的方向D移動至第二位置P2，進而供感測元件22感應經過光學鏡頭21並入射至感測元件22的光束L而獲得第二影像；於本較佳實施例中，第一位置P1以及第二位置P2係分別位在光學鏡頭21於非光軸29之方向D的一可移動行程28的最二端，即圖4所示的左極限位置以及右極限位置，但實際應用上並不以此為限。
步驟S3，利用計算單元23計算第一影像以及第二影像的差異而獲得第一影像或第二影像的景深資訊。於本較佳實施例中，第一影像以及第二影像的差異係透過計算峰值信號雜訊比(PSNR)而獲得；其中，峰值信號雜訊比是一種用來評斷二圖像之相似度的客觀標準，而峰值信號雜訊比越高則代表圖像相位差異越小。惟，上述僅為一實施例，實際應用上並不以此為限，舉例來說，第一影像以及第二影像的差異亦可透過一去均值歸一化相關法(ZNCC)而獲得。此外，有關於如何透過第一影像以及第二影像的差異獲得第一影像或第二影像的景深資訊以及如何透過峰值信號雜訊比或去均值歸一化相關法獲得第一影像以及第二影像的差異，係為熟知本技藝人士所知悉，在此即不再予以贅述。
此外，現有的影像擷取裝置2中大都提供有光學防手震(Optical Image Stabilization,OIS)的功能，亦即影像擷取裝置2中會設置運動感測器(圖未示，如陀螺儀)，而驅動單元24會依據運動感測器的感測結果驅動光學鏡頭21移動，使光軸29與感測元件22保持垂直，從而避免拍攝到模糊的影像。而這邊要特別說明的是，若本案影像景深測量方法應用在原本就已具有光學防手震功能的影像擷取裝置2上，則於步驟S2中就可直接利用影像擷取裝置2中原本就已設置的驅動單元24驅動光學鏡頭21由第一位置P1沿著非光軸29的方向D移動至第二位置P2；是以，原本就已具有光學防手震功能的影像擷取裝置2可在不額外設置驅 動單元24的情況下提供景深測量的功能，故不會增加製造成本。
請參閱圖5與圖6，圖5為本發明電子裝置於一較佳實施例之外觀結構示意圖，圖6為圖5所示電子裝置的側視圖。電子裝置3可為手機、個人數位助理或穿戴裝置(智慧型手錶、智慧型手環、智慧型眼鏡)，並包括殼體31以及影像擷取裝置2，且殼體31具有供影像擷取裝置2之光學鏡頭21暴露於外的穿孔311，因此殼體31外的光束L可入射至影像擷取裝置2；其中，圖5所示電子裝置3的影像擷取裝置2係大致類似於圖2所示者，在此即不再予以贅述。
根據以上的說明可知，本案影像景深測量方法以及應用該方法的影像擷取裝置與電子裝置僅須單一光學鏡頭就可獲得影像的景深資訊，因此可有效減少影像擷取裝置的製造成本，同時亦不會大幅增加影像擷取裝置的體積，有助於應用影像擷取裝置的電子裝置朝向輕、薄、短小的方向發展。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之申請專利範圍，因此凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含於本案之申請專利範圍內。
S1‧‧‧步驟
S2‧‧‧步驟
S3‧‧‧步驟

Claims (15)

  1. 一種影像景深測量方法，應用於具有一光學防手震(Optical Image Stabilization,OIS)功能之一影像擷取裝置，且當該影像擷取裝置提供該光學防手震功能時，該影像擷取裝置之一光學鏡頭被驅動沿著一非光軸之方向的一可移動行程移動，其中，該影像景深測量方法包括：(a)於該可移動行程上的一第一位置擷取一第一影像；(b)驅動該光學鏡頭沿著該非光軸之方向移動至該可移動行程上的一第二位置，並於該第二位置擷取一第二影像；以及(c)利用該第一影像以及該第二影像之差異獲得該第一影像或該第二影像之一景深資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像景深測量方法，其中於該步驟(c)中，該第一影像以及該第二影像之差異係透過計算一峰值信號雜訊比(PSNR)而獲得。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之影像景深測量方法，其中於該步驟(c)中，該第一影像以及該第二影像之差異係透過一去均值歸一化相關法(ZNCC)而獲得。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之影像景深測量方法，其中該第一位置以及該第二位置係分別位在該可移動行程的最二端。
  5. 一種影像擷取裝置，包括：一運動感測器；一光學鏡頭；一驅動單元，連接於該光學鏡頭，並用以依據該運動感測器之一感測結果驅動該光學鏡頭沿著一非光軸之方向的一可移動行程移動，以提供一光學防手震(Optical Image Stabilization,OIS)功 能；一感測元件，用以於該光學鏡頭位於該可移動行程上的一第一位置時感應經過該光學鏡頭並入射至該感測元件之光束以獲得一第一影像，並用以於該光學鏡頭被該驅動單元驅動而沿著該非光軸之方向移動至該可移動行程上的一第二位置時感應經過該光學鏡頭並入射至該感測元件之光束以獲得一第二影像；以及一計算單元，連接於該感測元件，用以計算該第一影像以及該第二影像之差異而獲得該第一影像或該第二影像之一景深資訊。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之影像擷取裝置，其中該驅動單元係為一馬達。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之影像擷取裝置，其中計算單元係透過計算一峰值信號雜訊比(PSNR)而得到該第一影像以及該第二影像之差異。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之影像擷取裝置，其中計算單元係透過一去均值歸一化相關法(ZNCC)而得到該第一影像以及該第二影像之差異。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之影像擷取裝置，其中該第一位置以及該第二位置係分別位在該可移動行程的最二端。
  10. 一種電子裝置，包括：一殼體；一影像擷取裝置，設置於該殼體內，包括：一運動感測器；一光學鏡頭，至少部份暴露於該殼體外；一驅動單元，連接於該光學鏡頭，並用以依據該運動感 測器之一感測結果驅動該光學鏡頭沿著一非光軸之方向的一可移動行程移動，以提供一光學防手震(Optical Image Stabilization,OIS)功能；一感測元件，用以於該光學鏡頭位於該可移動行程上的一第一位置時感應經過該光學鏡頭並入射至該感測元件之光束以獲得一第一影像，並用以於該光學鏡頭被該驅動單元驅動而沿著該非光軸之方向移動至該可移動行程上的一第二位置時感應經過該光學鏡頭並入射至該感測元件之光束以獲得一第二影像；以及一計算單元，連接於該感測元件，用以計算該第一影像以及該第二影像之差異而獲得該第一影像或該第二影像之一景深資訊。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，其中該驅動單元係為一馬達。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，其中計算單元係透過計算一峰值信號雜訊比(PSNR)而得到該第一影像以及該第二影像之差異。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，其中計算單元係透過一去均值歸一化相關法(ZNCC)而得到該第一影像以及該第二影像之差異。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，其中該第一位置以及該第二位置係分別位在該可移動行程的最二端。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，係為一手機、一個人數位助理或一穿戴裝置。
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