TWI589984B - 具有高影像感測涵蓋率的影像擷取裝置及其影像擷取方法 - Google Patents

Description

具有高影像感測涵蓋率的影像擷取裝置及其影像擷取方法

本發明係提供一種影像擷取裝置及其影像擷取方法，尤指一種具有高影像感測涵蓋率的影像擷取裝置及其影像擷取方法。

全景攝影裝置因為能達成無死角的監視效果，已成為現今影像監控系統的主流配備。全景攝影裝置的形式之一係將多個攝影鏡頭以環型方式排列，多個攝影鏡頭各自拍攝其視野範圍之影像，後續再透過影像拼接技術取得全景影像，達成全景監控的功能。另一種全景攝影裝置的形式為利用兩個背對背設置的魚眼鏡頭，魚眼鏡頭取得之影像經由反扭曲技術拼接後，拼接後取得的全景影像即能涵蓋任何視角的監控範圍。影像監控裝置通常安裝在天花板、牆邊或地面上，然而在大多數影像監控的實際應用上，靠近天花板、牆邊或地面的視野範圍並非使用者關注的監控範圍，甚至不需進行監控。因此，現行之魚眼鏡頭因受到安裝方式的限制及魚眼鏡頭本身特性的影響，無法在大多數實際應用的場景及影像感測器所能擷取的有限影像資源下，為使用者取得較多其所關注的監控區域內的影像資訊，仍會浪費一些影像資源取得使用者不在意的影像資訊(例如:靠近天花板、牆邊或地面等非使用者關注之監控範圍的影像)，造成無法將影像感測器的影像資源利用到最佳化。故如何調整影像監控系統之攝影鏡頭與影像感測器的匹配關係，使其具有較佳影像感測涵蓋率、及最大化影像感測器的使用面積，以在有限的影像資源下得到最多符合使用者所需的影像資訊，便為相關監控產業的發展目標之一。

本發明係提供一種具有高影像感測涵蓋率的影像擷取裝置及其影像擷取方法，以解決上述之問題。

本發明之申請專利範圍係揭露一種具有高影像感測涵蓋率的影像擷取裝置，其包含有一基座、一影像感測單元以及一光學鏡頭元件。該影像感測單元設置於該基座之一側面、且具有一感測區。該光學鏡頭元件交疊於該影像感測單元且具有一成像圈，該成像圈之一中心光軸未對齊該感測區之一中心點。其中該影像擷取裝置經由該光學鏡頭元件和該影像感測單元取得一影像。該感測區和該成像圈交疊所形成之一視角範圍係大於或等於一百八十度。該影像擷取裝置進一步包含另一影像感測單元以及另一光學鏡頭元件，交疊設置於該基座之另一側面。該影像擷取裝置另利用影像拼接技術將該些影像感測單元所取得之影像進行拼接，以得到一全景影像。

本發明之申請專利範圍另揭露一種具有高影像感測涵蓋率的影像擷取方法，應用於一影像擷取裝置。該影像擷取裝置具有交疊設置之一影像感測單元與一光學鏡頭元件一側面。該影像擷取方法包含有偏移該影像感測單元和/或該光學鏡頭元件，使該影像感測單元之一感測區的中心點和該光學鏡頭元件之一成像圈的一中心光軸未共軸；以及驅動該影像擷取裝置經由該光學鏡頭元件和該影像感測單元取得一影像。

本發明之光學鏡頭元件的成像圈較佳係以邊緣切齊長側邊、且左右邊緣對齊影像感測單元之感測區的左右短側邊的方式交疊設置；然成像圈的左邊緣或右邊緣亦可能未對齊於感測區之對應短側邊，只要成像圈之邊緣能切齊感測區之遠離固定端的長側邊、且成像圈與感測區交疊部份大於或等於一百八十度，意謂影像感測單元及光學鏡頭元件之組合能抓到影像資訊的涵蓋範圍要超過一百八十度，即符合本發明之設計目的。本發明以中心位置偏移的方式將影像感測單元交疊於光學鏡頭元件，可大幅提高影像感測涵蓋率，同時亦能維持欲監控範圍的影像辨識率。

請參閱第1圖至第3圖，第1圖為本發明第一實施例之影像擷取裝置10之側視圖，第2圖為本發明第一實施例之影像擷取裝置10之正視圖，第3圖為本發明第一實施例之感測區18與成像圈20之交疊示意圖。影像擷取裝置10包含基座12、影像感測單元14以及光學鏡頭元件16。影像感測單元14具有感測區18，用來進行影像擷取。影像感測單元14之數量可為一個或多個，分別設置在基座12之對應側面121上。光學鏡頭元件16具有成像圈20。光學鏡頭元件16之數量相等於影像感測單元14之數量。光學鏡頭元件16交疊在對應的影像感測單元14上，且各成像圈20之中心光軸201未對齊對應之感測區18的中心點181。

通常來說，光學鏡頭元件16之成像圈20的直徑長度D係大於影像感測單元14之感測區18的側邊(短側邊)的長度L，成像圈20和感測區18係部份交疊，且交疊所形成之視角範圍較佳為大於或等於一百八十度；因此，基座12係經由固定端122裝設在工作面S上，且光學鏡頭元件16的位置些微移往基座12之固定端122，使得成像圈20靠近自由端123的邊緣202可切齊感測區18遠離固定端122的側邊182(長側邊)，讓中心光軸201位於中心點181和固定端122之間。影像擷取裝置10係經由成像圈20與感測區18之間的重疊部份取得影像，本發明所述成像圈20及感測區18之匹配關係能最大化影像感測單元14之使用面積，從而提高影像感測涵蓋率，擷取到較多的影像資訊。其中，成像圈20的直徑長度D另可小於或等於感測區18的側邊長度L，端視結構設計而定。

請參閱第4圖與第5圖，第4圖為本發明第二實施例之影像擷取裝置10’之側視圖，第5圖為本發明第二實施例之影像擷取裝置10’之正視圖。第一實施例的影像擷取裝置10一般設計成安裝在天花板或屋頂，第二實施例的影像擷取裝置10’則設計成安裝在低處，意即工作面S可為地面或桌面，然實際應用當不限於此。影像擷取裝置10’的影像感測單元14與光學鏡頭元件16之間具有位移偏差，意即光學鏡頭元件16較接近工作面S，同樣可造成感測區18之中心點181未對齊於成像圈20之中心光軸201，且成像圈20靠近自由端123的邊緣202切齊感測區18之遠離固定端122的側邊182(長側邊)。影像擷取裝置10與10’透過左右兩側的影像感測單元14及光學鏡頭元件16之組合分別取得多個影像後，另可利用影像拼接技術將該多個影像進行拼接，以得到全景影像。至於影像拼接技術係為熟習此技藝者所習知，任何能達成將多個影像進行拼接的影像拼接技術，都能為本發明之應用而取得影像拼接後的全景影像，在此不再贅述。

請參閱第6圖，第6圖為本發明實施例之具有高影像感測涵蓋率之影像擷取方法的流程圖。第6圖所述之影像擷取方法適用於第1圖至第5圖所示之影像擷取裝置10以及10’。首先，執行步驟600，影像擷取裝置之控制單元(未示於圖中)偏移影像感測單元14和光學鏡頭元件16的至少其中之一，讓成像圈20之中心光軸201與感測區18的中心點181未共軸；接著，執行步驟602與步驟604，控制單元啟動影像感測單元14及光學鏡頭元件16之組合以取得影像，並利用影像拼接技術將多個影像感測單元14所取得之影像進行拼接，得到全景影像。

步驟600中，控制單元可驅使影像感測單元14相對於光學鏡頭元件16移動、或驅使光學鏡頭元件16相對於影像感測單元14移動、或驅使影像感測單元14與光學鏡頭元件16反向移動，從而造成未共軸的偏移匹配；再者，影像感測單元14和/或光學鏡頭元件16另可選擇由使用者手動進行偏移，其目的在於將成像圈20的中心光軸201移到固定端122與感測區18的中心點181之間，讓成像圈20之邊緣202切齊感測區18遠離固定端122之側邊182(長側邊)。如此一來，影像擷取裝置10以及10’的影像感測涵蓋率可顯著提昇，便能另執行步驟602及步驟604之影像擷取與拼接功能取得高品質的全景/環景監控影像。

請再參閱第1圖，成像圈20較佳係以邊緣202切齊側邊182(長側邊)、且左右邊緣對齊感測區18之左右兩側邊(短側邊)的方式交疊設置；然成像圈20的左邊緣或右邊緣亦可能未對齊於感測區18之對應短側邊，只要成像圈20之邊緣202能切齊感測區18之遠離固定端122的側邊182( 長側邊)、且成像圈20與感測區18交疊部份大於或等於一百八十度，意謂影像感測單元14及光學鏡頭元件16之組合能抓到影像資訊的涵蓋範圍要超過一百八十度，即符合本發明之設計目的。相較先前技術，本發明以中心位置偏移的方式將影像感測單元交疊於光學鏡頭元件，因為實際應用上影像擷取裝置10以及10’裝設的工作面S可能是天花板或是地面，而天花板或是地面的影像資訊對使用者來說可能不是那麼重要(並非使用者關注的監控範圍)，因此將光學鏡頭元件和影像感測單元之相對關係做位置上的偏移，可以符合實際的需求，更可搭配光學鏡頭元件的涵蓋範圍超出影像感測單元尺寸的設計，來大幅提高影像感測涵蓋率，同時亦能維持欲監控範圍的影像辨識率。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10、10’‧‧‧影像擷取裝置

12‧‧‧基座

121‧‧‧側面

122‧‧‧固定端

123‧‧‧自由端

14‧‧‧影像感測單元

16‧‧‧光學鏡頭元件

18‧‧‧感測區

181‧‧‧中心點

182‧‧‧側邊

20‧‧‧成像圈

201‧‧‧中心光軸

202‧‧‧邊緣

S‧‧‧工作面

D‧‧‧成像圈之直徑長度

L‧‧‧感測區之側邊長度

600、602、604‧‧‧步驟

第1圖為本發明第一實施例之影像擷取裝置之側視圖。 第2圖為本發明第一實施例之影像擷取裝置之正視圖。 第3圖為本發明第一實施例之感測區與成像圈之交疊示意圖。 第4圖為本發明第二實施例之影像擷取裝置之側視圖。 第5圖為本發明第二實施例之影像擷取裝置之正視圖。 第6圖為本發明實施例之具有高影像感測涵蓋率之影像擷取方法的流程圖。

10‧‧‧影像擷取裝置

12‧‧‧基座

121‧‧‧側面

122‧‧‧固定端

123‧‧‧自由端

14‧‧‧影像感測單元

16‧‧‧光學鏡頭元件

181‧‧‧中心點

201‧‧‧中心光軸

S‧‧‧工作面

Claims (17)

1. 一種具有高影像感測涵蓋率的影像擷取裝置，其包含有：一基座；一影像感測單元，設置於該基座之一側面且具有一感測區；以及一光學鏡頭元件，交疊於該影像感測單元且具有一成像圈，該成像圈之一中心光軸未對齊該感測區之一中心點；其中該影像擷取裝置經由該光學鏡頭元件和該影像感測單元取得一影像，該感測區和該成像圈交疊所形成之一視角範圍係大於或等於一百八十度。
2. 如請求項1所述之影像擷取裝置，其中該成像圈之一直徑的長度係大於該感測區之一側邊的長度。
3. 如請求項1所述之影像擷取裝置，其中該基座經由一固定端裝設在一工作面上，且該中心光軸係位於該中心點和該固定端之間。
4. 如請求項3所述之影像擷取裝置，其中該成像圈之一邊緣係切齊於該感測區遠離該固定端之一側邊。
5. 如請求項1所述之影像擷取裝置，其中該影像擷取裝置進一步包含另一影像感測單元以及另一光學鏡頭元件，交疊設置於該基座之另一側面。
6. 如請求項5所述之影像擷取裝置，其中該另一光學鏡頭元件之該成像圈的該中心光軸未對齊該另一影像感測單元之該感測區的該中心點。
7. 如請求項6所述之影像擷取裝置，其中該影像擷取裝置另利用影像拼接技術將該些影像感測單元所取得之多張影像進行拼接，以得到一全景影像。
8. 一種具有高影像感測涵蓋率的影像擷取方法，應用於一影像擷取裝置，該影像擷取裝置具有交疊設置在同一側面之一影像感測單元與一光學鏡頭元件，該影像擷取裝置另具有一基座，該影像感測單元與該光學鏡頭元件設置於該基座的同一側面，該影像擷取方法包含有：判斷該基座之一固定端的方位；偏移該影像感測單元和/或該光學鏡頭元件，驅使該中心光軸移向該中心點和該固定端之間的位置，以使該影像感測單元之一感測區的中心點和該光學鏡頭元件之一成像圈的一中心光軸未共軸；以及驅動該影像擷取裝置經由該光學鏡頭元件和該影像感測單元取得一影像。
9. 如請求項8所述之影像擷取方法，其中該影像擷取裝置進一步包含另一影像感測單元以及另一光學鏡頭元件，交疊設置於該基座之另一側面，該影像擷取方法另包含有：利用影像拼接技術將該些影像感測單元所取得之多張影像進行拼接，以得到一全景影像。
10. 如請求項8所述之影像擷取方法，其中該成像圈之一直徑的長度係大於該感測區之一側邊的長度。
11. 一種具有高影像感測涵蓋率的影像擷取裝置，其包含有：一基座；一影像感測單元，設置於該基座之一側面且具有一感測區；以及一光學鏡頭元件，交疊於該影像感測單元且具有一成像圈，該成像圈之一中心光軸未對齊該感測區之一中心點；其中該影像擷取裝置經由該光學鏡頭元件和該影像感測單元取得一影像，該成像圈之一直徑的長度係大於該感測區之一側邊的長度。
12. 一種具有高影像感測涵蓋率的影像擷取裝置，其包含有：一基座；一影像感測單元，設置於該基座之一側面且具有一感測區；以及一光學鏡頭元件，交疊於該影像感測單元且具有一成像圈，該成像圈之一中心光軸未對齊該感測區之一中心點；其中該影像擷取裝置經由該光學鏡頭元件和該影像感測單元取得一影像，該基座經由一固定端裝設在一工作面上，且該中心光軸係位於該中心點和該固定端之間。
13. 如請求項12所述之影像擷取裝置，其中該成像圈之一邊緣係切齊於該感測區遠離該固定端之一側邊。
14. 一種具有高影像感測涵蓋率的影像擷取裝置，其包含有：一基座；一影像感測單元，設置於該基座之一側面且具有一感測區；以及一光學鏡頭元件，交疊於該影像感測單元且具有一成像圈，該成像圈之一中 心光軸未對齊該感測區之一中心點；其中該影像擷取裝置經由該光學鏡頭元件和該影像感測單元取得一影像，該影像擷取裝置進一步包含另一影像感測單元以及另一光學鏡頭元件，交疊設置於該基座之另一側面。
15. 如請求項14所述之影像擷取裝置，其中該另一光學鏡頭元件之該成像圈的該中心光軸未對齊該另一影像感測單元之該感測區的該中心點。
16. 如請求項15所述之影像擷取裝置，其中該影像擷取裝置另利用影像拼接技術將該些影像感測單元所取得之多張影像進行拼接，以得到一全景影像。
17. 一種具有高影像感測涵蓋率的影像擷取方法，應用於一影像擷取裝置，該影像擷取裝置具有交疊設置在同一側面之一影像感測單元與一光學鏡頭元件，該影像擷取方法包含有：偏移該影像感測單元和/或該光學鏡頭元件，使該影像感測單元之一感測區的中心點和該光學鏡頭元件之一成像圈的一中心光軸未共軸；以及驅動該影像擷取裝置經由該光學鏡頭元件和該影像感測單元取得一影像；其中該成像圈之一直徑的長度係大於該感測區之一側邊的長度。