TWI608735B - 影像擷取裝置及亮度調整方法 - Google Patents
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Description
本發明關於一種影像擷取裝置及亮度調整方法，尤指一種可有效提升影像整體可視性之影像擷取裝置及亮度調整方法。
隨著安全意識日漸提升，安全監控應用也愈來愈受到重視。目前，在許多公開或非公開的場合中，皆會安裝攝影機來進行監控。此外，有些攝影機裝設有發光單元（例如，紅外線燈），以於夜間或昏暗場所協助照明，使得攝影機可順利擷取可視影像。然而，當物體愈靠近攝影機時，處於影像前景的物體容易產生過曝，而無法得到物體的影像細節。先前技術可透過調整曝光參數的方式讓處於影像前景的物體變得清晰，但是上述方式卻會讓影像背景的可視性變差。
本發明的目的之一在於提供一種可有效提升影像整體可視性之影像擷取裝置及亮度調整方法，以解決上述問題。
根據一實施例，本發明之影像擷取裝置包含複數個發光單元、一影像擷取模組、一記憶單元以及一處理單元，其中該處理單元電性連接於該等發光單元、該影像擷取模組與該記憶單元。該記憶單元儲存一目標亮度值。該處理單元控制該等發光單元發出光線，且控制該影像擷取模組擷取一影像。該影像劃分為複數個區域，且每一該發光單元發出之光線對應該等區域的其中之一。該處理單元計算每一該區域之一目前亮度值，且計算每一該區域之該目前亮度值與該目標亮度值之一絕對差值。該處理單元判斷每一該絕對差值是否大於一第一門檻值。根據該判斷結果，該處理單元計算該目前亮度值大於該目標亮度值之該區域之總數M，且計算該目前亮度值小於該目標亮度值之該區域之總數N ，其中M與N為0或正整數，且M與N不同時為0。該處理單元判斷M或N是否大於一第二門檻值。當M或N大於該第二門檻值時，該處理單元調整該影像擷取模組之一曝光參數。當M與N皆不大於該第二門檻值時，該處理單元調整對應該絕對差值大於該第一門檻值之該區域之該發光單元之發光強度。
根據另一實施例，本發明之亮度調整方法適用於一影像擷取裝置。該影像擷取裝置包含複數個發光單元、一影像擷取模組、一記憶單元以及一處理單元，其中該處理單元電性連接於該等發光單元、該影像擷取模組與該記憶單元。該記憶單元儲存一目標亮度值。該亮度調整方法包含下列步驟：該處理單元控制該等發光單元發出光線；該處理單元控制該影像擷取模組擷取一影像，其中該影像劃分為複數個區域，且每一該發光單元發出之光線對應該等區域的其中之一；該處理單元計算每一該區域之一目前亮度值，且計算每一該區域之該目前亮度值與該目標亮度值之一絕對差值；該處理單元判斷每一該絕對差值是否大於一第一門檻值；根據該判斷結果，該處理單元計算該目前亮度值大於該目標亮度值之該區域之總數M，且計算該目前亮度值小於該目標亮度值之該區域之總數N，其中M與N為0或正整數，且M與N不同時為0；該處理單元判斷M或N是否大於一第二門檻值；當M或N大於該第二門檻值時，該處理單元調整該影像擷取模組之一曝光參數；以及當M與N皆不大於該第二門檻值時，該處理單元調整對應該絕對差值大於該第一門檻值之該區域之該發光單元之發光強度。
綜上所述，本發明係根據影像之每一個區域之目前亮度值與目標亮度值之差值，來決定調整影像擷取模組之曝光參數及/或調整特定發光單元之發光強度。藉由調整影像擷取模組之曝光參數，可調整影像整體亮度。藉由調整特定發光單元之發光強度，可改變對應的特定區域亮度。因此，本發明可根據上述之亮度調整方法使影像中所有區域亮度平衡，進而有效提升影像整體可視性。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
請參閱第1圖至第3圖，第1圖為根據本發明一實施例之影像擷取裝置1的功能方塊圖，第2圖為根據本發明一實施例之亮度調整方法的流程圖，第3圖為第1圖中的影像擷取裝置1之發光單元10a-10h與影像I之區域A1-A7之對應關係的示意圖。第2圖中的亮度調整方法適用於第1圖中的影像擷取裝置1。
如第1圖所示，影像擷取裝置1包含複數個發光單元10a-10h、一影像擷取模組12、一記憶單元14以及一處理單元16，其中處理單元16電性連接於發光單元10a-10h、影像擷取模組12與記憶單元14。於實際應用中，發光單元10a-10h可為紅外線發光二極體或其它光源；影像擷取模組12可為魚眼鏡頭、廣角鏡頭或多個鏡頭組合而成之等效廣角鏡頭；記憶單元14可為記憶體或其它資料儲存裝置；處理單元16可為具有資料運算/處理功能之處理器或控制器。一般而言，影像擷取裝置1中還會設有運作時必要的軟硬體元件，如電路板、電源供應器、應用程式、通訊模組等，視實際應用而定。於此實施例中，記憶單元14儲存一目標亮度值YT。目標亮度值YT係為影像的顯示亮度，可為系統預設值或由使用者自行設定。
影像擷取裝置1可架設於一場所，以對該場所進行監控。當該場所之光線不足時，處理單元16可控制發光單元10a-10h發出光線（第2圖中的步驟S10），以提供影像擷取模組12擷取影像時所需之光線。於實際應用中，影像擷取裝置1可包含一光感測器（未顯示），以感測該場所之光線。接著，處理單元16控制影像擷取模組12擷取該場所之一影像I（第2圖中的步驟S12）。於此實施例中，發光單元10a-10h可分別針對該場所中的特定區域發出光線。因此，影像I可劃分為複數個區域A1-A7，且每一個發光單元10a-10h發出之光線對應區域A1-A7的其中之一。如第3圖所示，發光單元10a-10f發出之光線分別對應區域A1-A6，且發光單元10g-10h發出之光線同時對應區域A7。需說明的是，發光單元之數量以及發光單元與影像之區域之對應關係可根據實際應用而設計，不以圖中所示之實施例為限。
接著，處理單元16計算每一個區域A1-A7之一目前亮度值YC，且計算每一個區域A1-A7之目前亮度值YC與目標亮度值YT之一絕對差值
（第2圖中的步驟S14）。請參閱第4圖以及第5圖，第4圖為區域A1-A7的其中之一的亮度分佈圖，第5圖為區域A1-A7的其中之一的亮度分佈圖。上述之目前亮度值YC可根據第4圖與第5圖所示之不同實施例計算得到。於一實施例中，如第4圖所示，處理單元16可計算一區域中所有像素之一平均亮度值Y，且以平均亮度值Y作為上述之目前亮度值YC。於另一實施例中，如第5圖所示，處理單元16可計算一區域中所有像素之一第一平均亮度值Y1，根據第一平均亮度值Y1於區域中定義一亮部BP，計算亮部BP中所有像素之一第二平均亮度值Y2，且以第二平均亮度值Y2作為上述之目前亮度值YC。本發明可根據實際應用而選擇以上述兩實施例的其中之一來計算每一個區域A1-A7之目前亮度值YC。因此，處理單元16可根據上述方式計算得到對應七個區域A1-A7之七個絕對差值
。需說明的是，第4圖與第5圖所示之亮度分佈圖以可以直方圖的方式來呈現。
接著，處理單元16判斷每一個絕對差值
是否大於一第一門檻值（第2圖中的步驟S16）。於此實施例中，第一門檻值可根據影像擷取裝置1之亮度容忍值而設定。接著，根據判斷結果，處理單元16計算目前亮度值YC大於目標亮度值YT之區域之總數M，且計算目前亮度值YC小於目標亮度值YT之區域之總數N（第2圖中的步驟S18），其中M與N為0或正整數，且M與N不同時為0。本發明可根據下列兩種方式的其中之一來計算上述之總數M與總數N。
方式一：當區域A1-A7的至少其中之一之絕對差值
大於第一門檻值時，處理單元16即會針對所有區域A1-A7計算上述之總數M與總數N。
方式二：當區域A1-A7中的X個區域之絕對差值
大於第一門檻值時，處理單元16僅針對X個區域計算上述之總數M與總數N。舉例而言，若區域A1-A7中的三個區域A1、A3、A6之絕對差值
大於第一門檻值，則處理單元16僅針對三個區域A1、A3、A6計算上述之總數M與總數N。
接著，處理單元16判斷M或N是否大於一第二門檻值（第2圖中的步驟S20）。若發光單元之數量為P，則第二門檻值等於[P/2]，其中P為大於1之正整數。於此實施例中，發光單元之數量為8，則第二門檻值等於[8/2]，亦即第二門檻值等於4。於另一實施例中，若發光單元之數量為7，則第二門檻值等於[7/2]，亦即第二門檻值等於3。
當M或N大於第二門檻值時，處理單元16即會調整影像擷取模組12之一曝光參數（第2圖中的步驟S22）。藉由調整影像擷取模組12之曝光參數，即可調整影像整體亮度。於此實施例中，可根據曝光公式來設定曝光參數中的光圈大小、快門時間以及感光度（International Organization for Standardization，ISO）。
當M與N皆不大於第二門檻值時，處理單元16即會調整對應絕對差值
大於第一門檻值之區域之發光單元之發光強度（第2圖中的步驟S24）。舉例而言，若絕對差值
大於第一門檻值之區域為A1、A3、A6，則處理單元16調整對應區域A1、A3、A6之發光單元10a、10c、10f之發光強度。若區域之目前亮度值YC大於目標亮度值YT，表示此區域過亮，此時，處理單元16可降低對應此區域之發光單元之發光強度。反之，若區域之目前亮度值YC小於目標亮度值YT，表示此區域過暗，此時，處理單元16可提高對應此區域之發光單元之發光強度。藉由調整特定發光單元之發光強度，即可改變對應的特定區域亮度。
在調整影像擷取模組12之曝光參數或調整特定發光單元之發光強度後，處理單元16會持續控制影像擷取模組12擷取影像（回到步驟S12），直到影像I中所有區域A1-A7亮度平衡。藉此，即可有效提升影像I整體可視性。
需說明的是，於步驟S16中，當判斷該等絕對差值皆不大於該第一門檻值時（第2圖中的步驟S26），表示影像擷取模組12之曝光參數與發光單元10a-10h之發光強度皆不需調整。因此，處理單元16會持續控制影像擷取模組12擷取影像（回到步驟S12）。
綜上所述，本發明係根據影像之每一個區域之目前亮度值與目標亮度值之差值，來決定調整影像擷取模組之曝光參數及/或調整特定發光單元之發光強度。藉由調整影像擷取模組之曝光參數，可調整影像整體亮度。藉由調整特定發光單元之發光強度，可改變對應的特定區域亮度。因此，本發明可根據上述之亮度調整方法使影像中所有區域亮度平衡，進而有效提升影像整體可視性。 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。
1‧‧‧影像擷取裝置
10a-10h‧‧‧發光單元
12‧‧‧影像擷取模組
14‧‧‧記憶單元
16‧‧‧處理單元
A1-A7‧‧‧區域
BP‧‧‧亮部
I‧‧‧影像
Y‧‧‧平均亮度值
Y1‧‧‧第一平均亮度值
Y2‧‧‧第二平均亮度值
S10-S26‧‧‧步驟
第1圖為根據本發明一實施例之影像擷取裝置的功能方塊圖。 第2圖為根據本發明一實施例之亮度調整方法的流程圖。 第3圖為第1圖中的影像擷取裝置之發光單元與影像之區域之對應關係的示意圖。 第4圖為區域的其中之一的亮度分佈圖。 第5圖為區域的其中之一的亮度分佈圖。
S10-S26‧‧‧步驟
Claims (10)
- 一種影像擷取裝置，包含： 複數個發光單元； 一影像擷取模組； 一記憶單元，儲存一目標亮度值；以及 一處理單元，電性連接於該等發光單元、該影像擷取模組與該記憶單元； 其中，該處理單元控制該等發光單元發出光線，且控制該影像擷取模組擷取一影像，該影像劃分為複數個區域，每一該發光單元發出之光線對應該等區域的其中之一；該處理單元計算每一該區域之一目前亮度值，且計算每一該區域之該目前亮度值與該目標亮度值之一絕對差值；該處理單元判斷每一該絕對差值是否大於一第一門檻值；根據該判斷結果，該處理單元計算該目前亮度值大於該目標亮度值之該區域之總數M，且計算該目前亮度值小於該目標亮度值之該區域之總數N，M與N為0或正整數，且M與N不同時為0；該處理單元判斷M或N是否大於一第二門檻值；當M或N大於該第二門檻值時，該處理單元調整該影像擷取模組之一曝光參數；當M與N皆不大於該第二門檻值時，該處理單元調整對應該絕對差值大於該第一門檻值之該區域之該發光單元之發光強度。
- 如請求項1所述之影像擷取裝置，其中當該等絕對差值皆不大於該第一門檻值時，該處理單元持續控制該影像擷取模組擷取一影像。
- 如請求項1所述之影像擷取裝置，其中若該等發光單元之數量為P，則該第二門檻值等於[P/2]，P為大於1之正整數。
- 如請求項1所述之影像擷取裝置，其中該處理單元計算該區域中所有像素之一平均亮度值，且以該平均亮度值作為該目前亮度值。
- 如請求項1所述之影像擷取裝置，其中該處理單元計算該區域中所有像素之一第一平均亮度值，根據該第一平均亮度值於該區域中定義一亮部，計算該亮部中所有像素之一第二平均亮度值，且以該第二平均亮度值作為該目前亮度值。
- 一種亮度調整方法，適用於一影像擷取裝置，該影像擷取裝置包含複數個發光單元、一影像擷取模組、一記憶單元以及一處理單元，該記憶單元儲存一目標亮度值，該處理單元電性連接於該等發光單元、該影像擷取模組與該記憶單元，該亮度調整方法包含下列步驟： 該處理單元控制該等發光單元發出光線； 該處理單元控制該影像擷取模組擷取一影像，其中該影像劃分為複數個區域，每一該發光單元發出之光線對應該等區域的其中之一； 該處理單元計算每一該區域之一目前亮度值，且計算每一該區域之該目前亮度值與該目標亮度值之一絕對差值； 該處理單元判斷每一該絕對差值是否大於一第一門檻值； 根據該判斷結果，該處理單元計算該目前亮度值大於該目標亮度值之該區域之總數M，且計算該目前亮度值小於該目標亮度值之該區域之總數N，其中M與N為0或正整數，且M與N不同時為0； 該處理單元判斷M或N是否大於一第二門檻值； 當M或N大於該第二門檻值時，該處理單元調整該影像擷取模組之一曝光參數；以及 當M與N皆不大於該第二門檻值時，該處理單元調整對應該絕對差值大於該第一門檻值之該區域之該發光單元之發光強度。
- 如請求項6所述之亮度調整方法，其中當該等絕對差值皆不大於該第一門檻值時，該處理單元持續控制該影像擷取模組擷取一影像。
- 如請求項6所述之亮度調整方法，其中若該等發光單元之數量為P，則該第二門檻值等於[P/2]，P為大於1之正整數。
- 如請求項6所述之亮度調整方法，其中該處理單元計算該區域中所有像素之一平均亮度值，且以該平均亮度值作為該目前亮度值。
- 如請求項6所述之亮度調整方法，其中該處理單元計算該區域中所有像素之一第一平均亮度值，根據該第一平均亮度值於該區域中定義一亮部，計算該亮部中所有像素之一第二平均亮度值，且以該第二平均亮度值作為該目前亮度值。
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