TWI647427B - 物體距離估算方法與電子裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明的一實施例提供一種物體距離估算方法，其用於包括光感測器的電子裝置，所述物體距離估算方法包括：由所述光感測器偵測從物體反射的光線；根據所偵測的所述光線建立物體亮度表，其中所述物體亮度表記載所述光線對應於多個像素位置的亮度資訊；分析所述物體亮度表與多個基準亮度表以獲得差異量化資訊並根據所述差異量化資訊獲得所述些基準亮度表中的目標基準亮度表所對應的目標基準距離；以及根據所述目標基準距離決定所述電子裝置與所述物體之間的距離。

Description

物體距離估算方法與電子裝置
本發明是有關於一種物體距離估算方法，且特別是有關於一種利用偵測與比對物體反射光線的亮度資訊來估算物體距離的方法與電子裝置。
一般來說，用來計算物體距離(或深度)的技術包括立體視覺、結構光(Structure Light)偵測及光傳遞時間(TOF, Time of Flight)偵測。立體視覺是模擬人眼的視差來量測遠方物體的真實距離。結構光偵測是使用投射光線來掃描遠方物體表面以量測遠方物體的真實距離。光傳遞時間偵測則是透過計算光的射出與反射的傳遞時間來量測遠方物體的真實距離。
然而，以上這些技術都是用於量測遠方物體的真實距離，故需要較為精密或昂貴的儀器與較為複雜的計算。若只是需要概略的估測遠方物體的距離或遠方物體的概略距離變化，使用前述技術並不方便且會增加系統運算負擔或是建置成本。
本發明提供一種物體距離估算方法與電子裝置，可概略估算遠方物體與電子裝置之間的距離。
本發明的一實施例提供一種物體距離估算方法，其用於包括光感測器的電子裝置，所述物體距離估算方法包括：由所述光感測器偵測從物體反射的光線；根據所偵測的所述光線建立物體亮度表，其中所述物體亮度表記載所述光線對應於多個像素位置的亮度資訊；分析所述物體亮度表與多個基準亮度表以獲得差異量化資訊並根據所述差異量化資訊獲得所述些基準亮度表中的目標基準亮度表所對應的目標基準距離；以及根據所述目標基準距離決定所述電子裝置與所述物體之間的距離。
本發明的另一實施例提供一種電子裝置，其包括光感測器、儲存電路及處理器。所述處理器耦接至所述光感測器與所述儲存電路。所述處理器用以經由所述光感測器偵測從物體反射的光線並根據所偵測的所述光線建立物體亮度表，其中所述物體亮度表記載所述光線對應於多個像素位置的亮度資訊。所述處理器更用以分析所述物體亮度表與所述多個基準亮度表以獲得差異量化資訊並根據所述差異量化資訊獲得所述些基準亮度表中的目標基準亮度表所對應的目標基準距離。此外，所述處理器更用以根據所述目標基準距離決定所述電子裝置與所述物體之間的距離。
基於上述，在光感測器偵測到從物體反射的光線後，根據所偵測的光線，一個物體亮度表可被建立，並且此物體亮度表記載此光線對應於多個像素位置的亮度資訊。藉由分析此物體亮度表與多個基準亮度表，一個差異量化資訊可被獲得。此差異量化資訊可進一步用於決定一個目標基準距離，並且電子裝置與物體之間的距離可根據此目標基準距離而決定。藉此，本發明使用光感測器搭配簡單的演算法即可概略估算遠端物體與電子裝置之間的距離。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是根據本發明的一實施例所繪示的電子裝置的示意圖。請參照圖1，電子裝置10包括光發射器11、光感測器12、儲存電路13及處理器14。光發射器11用於發射光線。例如，光發射器11可發射紅外光。光感測器12包括光學鏡頭等各式光學偵測器。例如，光感測器12可偵測由光發射器11發射且從某一物體(亦稱為目標物)反射回來的紅外光。在本實施例中，光感測器12的數目少於光發射器11的數目。例如，光發射器11的數目可為二個，且光感測器12的數目可為一個。然而，在另一實施例中，光發射器11與光感測器12的數目皆可視實務需求調整。
儲存電路13包括傳統硬碟(Hard Disk Drive, HDD)、固態硬碟(Solid State Drive, SSD)或唯讀記憶體(Read Only Memory, ROM)等非揮發性(non-volatile)儲存電路，以非揮發性地儲存資料及運算程式。在一實施例中，儲存電路13還可包括隨機存取記憶體(Random Access Memory, RAM)等揮發性儲存電路，以暫存電子裝置10運作過程中產生的暫態資料。
處理器14耦接至光發射器11、光感測器12及儲存電路13。處理器14可以是中央處理單元(Central Processing Unit, CPU)，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器、數位訊號處理器(Digital Signal Processor, DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits, ASIC)、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device, PLD)或其他類似裝置或這些裝置的組合。在本實施例中，處理器14可控制光發射器11與光感測器12並執行與物體距離估算方法相關的處理與操作。在另一實施例中，處理器14亦可控制電子裝置10的其他操作。
在本實施例中，電子裝置10可以是智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、智慧電視或頭戴式顯示裝置等各式具有光線發送、光線偵測、光亮度計算及距離估算之功能的電子裝置。此外，在一實施例中，光發射器11與光感測器12可同時或擇一設置於電子裝置10外並藉由特定連接介面連接至處理器13。
在本實施例中，物體距離估算方法可概略分為兩個階段。第一個階段為準備階段，而第二個階段為應用階段。在準備階段中，處理器14可建立多個亮度表(亦稱為基準亮度表)並將所建立的基準亮度表儲存於儲存電路13。每一個基準亮度表對應於一個特定層級(亦稱為距離層級)並且用以記載在此特定距離層級下光感測器12偵測到的光線(亦稱為基準光線)對應於多個像素位置的亮度資訊(亦稱為基準亮度資訊)。
在應用階段中，處理器14可根據光感測器12現場實際偵測的光線建立一個亮度表(亦稱為物體亮度表)並將此物體亮度表儲存於儲存電路13。此物體亮度表用以記載所偵測之光線對應於多個像素位置的亮度資訊(亦稱為物體亮度資訊)。處理器14可分析此物體亮度表與預先建立的多個基準亮度表以獲得差異量化資訊並根據此差異量化資訊獲得此些基準亮度表的其中之一(亦稱為目標基準亮度表)所對應的基準距離(亦稱為目標基準距離)。處理器14可根據此目標基準距離決定電子裝置10與目標物之間的距離。
換言之，準備階段是用以建立基準亮度表，應用階段是用以實際決定電子裝置10與目標物之間的距離，並且所決定的距離為根據所偵測之光線的亮度所估算的(概略)距離。須注意的是，在本實施例中，是假設光感測器12設置於電子裝置10上，因此，電子裝置10與目標物之間的距離可等同於光感測器12與目標物之間的距離。然而，在另一實施例中，光感測器12可分離設置於電子裝置10外，故所決定的距離亦可以是指光感測器12與目標物之間的距離。
在一實施例中，若在電子裝置10出廠前，應用階段所需的基準亮度表即已儲存於儲存電路13中，則準備階段可不需執行。或者，在一實施例中，準備階段之操作亦可以用來校正或調整儲存電路13中的基準亮度表。
圖2與圖3是根據本發明的一實施例所繪示的準備階段之操作的示意圖。請參照圖1與圖2，在準備階段中，光感測器12可依序偵測從物體(亦稱為基準物)21(1)~21(N)反射的光線(即基準光線)分佈以產生多張灰階影像。N可為大於或等於2的任意整數。物體21(1)~21(N)分別與光感測器12相距距離(亦稱為基準距離)D(1)~D(N)，且距離D(1)~D(N)逐漸增加。此外，距離D(1)對應於第一距離層級，距離D(2)對應於第二距離層級，且距離D(N)對應於第N距離層級。
從物體21(1)~21(N)反射之光線的光亮度分布可呈現如灰階影像22(1)~22(N)所示。例如，當基準物與光感測器12之間的距離越近時，所偵測到的光線的整體亮度越高。反之，當基準物與光感測器12之間的距離越遠時，所偵測到的光線的整體亮度越低。此外，越接近灰階影像中心，所偵測之光線的亮度也越高。處理器14可根據所偵測之光線建立對應於特定距離層級的基準亮度表。
請參照圖1與圖3，處理器14可分別將灰階影像22(1)~22(N)所呈現的光亮度分布轉換為基準亮度表31(1)~31(N)。基準亮度表31(1)~31(N)所記載的資訊(即基準亮度資訊)反映灰階影像22(1)~22(N)所呈現的光亮度分布。基準亮度表31(1)~31(N)中的每一者具有多個像素位置，且每一個像素位置可記載一個亮度值。在本實施例中，亮度值的範圍可以是0~255。某一個像素位置所記載的亮度值與此像素位置所偵測的光線之亮度成正相關。其中，亮度值0表示幾乎沒有偵測到光線，而亮度值255表示偵測到亮度最高的光線。例如，對應於灰階影像22(1)所呈現的光亮度分布，基準亮度表31(1)中心的16個像素位置所記載的數值為255，而其餘像素位置所記載的數值小於255。例如，對應於灰階影像22(2)所呈現的光亮度分布，基準亮度表31(2)中心的12個像素位置所記載的數值為255，而其餘像素位置所記載的數值小於255。例如，對應於灰階影像22(N)所呈現的光亮度分布，基準亮度表31(N)中心的4個像素位置所記載的數值為255，而其餘像素位置所記載的數值小於255。
須注意的是，在本實施例中，亮度值的最大值是255。但是，實際上，不同亮度的光線可能具有相同的亮度值255。也就是說，在所偵測之光線的亮度超過一預設亮度後，此些光線的亮度值皆可能在基準亮度表中被記載為亮度值255，進而可能導致所估測的距離產生誤差。因此，在本實施例中，基準亮度表中的亮度值255可被視為無效資訊(或無意義資訊)並且在後續應用中被濾除。
在本實施例中，處理器14可分析基準亮度表31(1)~31(N)以建立遮罩表32(1)~32(N)。例如，根據基準亮度表31(1)中亮度值為255的像素位置，處理器14可將遮罩表32(1)中相同像素位置(位於虛線301(1)範圍內)所記載的數值設定為一預設值(例如0)，並將遮罩表32(1)中剩餘的像素位置所記載的數值設定為另一預設值(例如1)。例如，根據基準亮度表31(2)中亮度值為255的像素位置，處理器14可將遮罩表32(2)中相同像素位置(位於虛線301(2)範圍內)所記載的數值設定為0，並將遮罩表32(2)中剩餘的像素位置所記載的數值設定為1。例如，根據基準亮度表31(N)中亮度值為255的像素位置，處理器14可將遮罩表32(N)中相同像素位置(位於虛線301(N)範圍內)所記載的數值設定為0，並將遮罩表32(N)中剩餘的像素位置所記載的數值設定為1。藉此，遮罩表32(1)~32(N)可用以濾除基準亮度表31(1)~31(N)中的無效資訊，而基準亮度表31(1)~31(N)中未被濾除的資訊則可視為有效資料。
須注意的是，在對應於不同距離層級的基準亮度表中，記載無效資訊的像素位置之數目可不相同。以圖3為例，基準亮度表31(1)中有16個像素位置所記載的亮度值是255，基準亮度表31(2)中有12個像素位置所記載的亮度值是255，且基準亮度表31(N)中有4個像素位置所記載的亮度值是255。在對應於不同距離層級的遮罩表32(1)~32(N)中，虛線301(1)~301(N)範圍內的像素位置的數目也可不相同。此外，所建立的基準亮度表31(1)~31(N)與遮罩表32(1)~32(N)可儲存於儲存電路13中，以在應用階段中使用。
圖4與圖5是根據本發明的一實施例所繪示的應用階段之操作的示意圖。請參照圖1與圖4，在應用階段中，光感測器12可偵測從物體(即目標物)401反射的光線。物體401與光感測器12相距一段需要估測的距離D(T)。根據所偵測的光線所產生的灰階影像，處理器14可建立物體亮度表41。例如，類似於圖3的實施例，處理器14可將所偵測的光線對應於多個像素位置的光亮度分布轉換為物體亮度表41中記載的資訊(即物體亮度資訊)。例如，物體亮度表41可記載亮度值L 11~L 66以反映所偵測的光線對應於此些像素位置的光亮度分布。例如，在物體亮度表41中，某一個像素位置所記載的亮度值可以是以數值0~255來表示，以反映光線對應在此像素位置的亮度(或灰階亮度)。
在獲得物體亮度表41後，處理器14可分別將物體亮度表41所記載的物體亮度資訊與圖3的基準亮度表31(1)~31(N)所記載的基準亮度資訊進行比對，並根據比對出的差異獲得差異量化資訊。在本實施例中，處理器14還可根據圖3的遮罩表32(1)~32(N)來獲得物體亮度表41中的有效資訊，並(僅)以物體亮度表41中的有效資訊進行比對。例如，在比對物體亮度表41與對應於第一距離層級的基準亮度表31(1)時，處理器14可使用遮罩表32(1)來獲得物體亮度表41中對應於第一距離層級的有效資訊，並將物體亮度表41中對應於第一距離層級的有效資訊與基準亮度表31(1)中的有效資訊進行比對，以獲得對應於第一距離層級的差異量化資訊。在比對物體亮度表41與對應於第N距離層級的基準亮度表31(N)時，處理器14可使用遮罩表32(N)來獲得物體亮度表41中對應於第N距離層級的有效資訊，並將物體亮度表41中對應於第N距離層級的有效資訊與基準亮度表31(N)中的有效資訊進行比對，以獲得對應於第N距離層級的差異量化資訊。
須注意的是，對應於某一距離層級的差異量化資訊可反映出物體亮度表41中的物體亮度資訊與對應於此距離層級的基準亮度表所記載的基準亮度資訊之間的差異程度。例如，若物體亮度表41中的物體亮度資訊與基準亮度表31(1)中的基準亮度資訊的平均數值之差異較小，表示物體亮度表41中的物體亮度資訊與基準亮度表31(1)中的基準亮度資訊的差異程度較低。反之，若物體亮度表41中的物體亮度資訊與基準亮度表31(1)中的基準亮度資訊的平均數值之差異較大，表示物體亮度表41中的物體亮度資訊與基準亮度表31(1)中的基準亮度資訊的差異程度較高。
根據對應於第一距離層級至第N距離層級的差異量化資訊，處理器14可將圖2中的距離D(1)~D(N)的其中之一決定為目標基準距離。例如，在獲得對應於第一距離層級至第N距離層級的差異量化資訊後，處理器14可判定物體亮度表41中的物體亮度資訊與對應於某一個距離層級的基準亮度表中的基準亮度資訊的差異程度最小。處理器14可將對應於此距離層級的基準距離決定為目標基準距離。根據所決定的目標基準距離，處理器14可決定距離D(T)。例如，若物體亮度表41中的物體亮度資訊與基準亮度表31(2)中的基準亮度資訊的差異程度最小，則處理器14可根據距離D(2)(即目標基準距離)來決定距離D(T)。例如，處理器14可直接將距離D(T)決定為相同於距離D(2)。或者，處理器14也可對距離D(2)執行一邏輯運算以獲得距離D(T)，本發明不加以限制。
請參照圖1與圖5，在本實施例中，處理器14可分別執行對應於第一距離層級至第N距離層級的比對操作。在對應於第一距離層級的比對操作中，處理器14可將物體亮度表41中的物體亮度資訊與遮罩表32(1)中相應像素位置的數值相乘以獲得有效資訊，然後計算有效資訊與基準亮度表31(1)中相應像素位置所記載之資訊的差值，以獲得差異量化表51(1)。藉此，在不考慮物體亮度表41與基準亮度表31(1)中的無效資訊之前提下，差異量化表51(1)可包括20個(有效)數值V 11~V 16、V 21、V 26、V 31、V 36、V 41、V 46、V 51、V 56及V 61~V 66。例如，數值V 11等於數值L 11減去248(或248減去數值L 11)，數值V 12等於數值L 12減去251(或251減去數值L 12)，且數值V 13等於數值L 13減去252(或252減去數值L 13)，依此類推。
在對應於第二距離層級的比對操作中，處理器14可將物體亮度表41中的物體亮度資訊與遮罩表32(2)中相應像素位置的數值相乘以獲得有效資訊，然後計算有效資訊與基準亮度表31(2)中相應像素位置所記載之資訊的差值，以獲得差異量化表51(2)。藉此，在不考慮物體亮度表41與基準亮度表31(2)中的無效資訊之前提下，差異量化表51(2)可包括24個(有效)數值V 11~V 16、V 21、V 22、V 25、V 26、V 31、V 36、V 41、V 46、V 51、V 52、V 55、V 56及V 61~V 66。依此類推，在對應於第N距離層級的比對操作中，處理器14可將物體亮度表41中的物體亮度資訊與遮罩表32(N)中相應像素位置的數值相乘以獲得有效資訊，然後計算有效資訊與基準亮度表31(N)中相應像素位置所記載之資訊的差值，以獲得差異量化表51(N)。藉此，在不考慮物體亮度表41與基準亮度表31(N)中的無效資訊之前提下，差異量化表51(N)可包括32個(有效)數值V 11~V 16、V 21~V 26、V 31、V 32、V 35、V 36、V 41、V 42、V 45、V 46、V 51~V 56及V 61~V 66。
處理器14可根據差異量化表51(1)~51(N)決定物體亮度表41中的物體亮度資訊分別與基準亮度表31(1)~31(N)中的基準亮度資訊的差異程度。例如，處理器14可計算差異量化表51(1)中數值V 11~V 16、V 21、V 26、V 31、V 36、V 41、V 46、V 51、V 56及V 61~V 66的總和並將此總合除以20，以獲得對應於第一距離層級的差異量化值。對應於第一距離層級的差異量化值可反映出物體亮度表41中的物體亮度資訊與基準亮度表31(1)中的基準亮度資訊的差異程度(或平均數值之差異)。處理器14可計算差異量化表51(2)中數值V 11~V 16、V 21、V 22、V 25、V 26、V 31、V 36、V 41、V 46、V 51、V 52、V 55、V 56及V 61~V 66的總和並將此總合除以24，以獲得對應於第二距離層級的差異量化值。對應於第二距離層級的差異量化值可反映出物體亮度表41中的物體亮度資訊與基準亮度表31(2)中的基準亮度資訊的差異程度(或平均數值之差異)。依此類推，處理器14可計算差異量化表51(N)中數值V 11~V 16、V 21~V 26、V 31、V 32、V 35、V 36、V 41、V 42、V 45、V 46、V 51~V 56及V 61~V 66的總和並將此總合除以32，以獲得對應於第N距離層級的差異量化值。對應於第N距離層級的差異量化值可反映出物體亮度表41中的物體亮度資訊與基準亮度表31(N)中的基準亮度資訊的差異程度(或平均數值之差異)。
根據對應於第一距離層級至第N距離層級的N個差異量化值，處理器14可決定目標基準距離。例如，假設在所獲得的N個差異量化值中，對應於第二距離層級的差異量化值最小，則處理器14可將圖2中對應於第二距離層級的距離D(2)決定為目標基準距離並根據距離D(2)來決定圖4中待估算的距離D(T)。
須注意的是，雖然在前述實施例中皆是以使用遮罩表來濾除物體亮度表中的無效資訊作為範例進行說明，但本發明不限於此。在另一實施例的距離估算操作中，亦可以不使用遮罩表。例如，在圖5的另一實施例中，處理器14亦可以直接評估物體亮度表41中的物體亮度資訊分別與基準亮度表31(1)~31(N)之間的差異程度，而將物體亮度表41中的物體亮度資訊分別與遮罩表32(1)~32(N)相乘的操作可不執行。換言之，在不使用遮罩表的實施例中，處理器14可不考慮亮度值為255而導致亮度失真的狀況，而其餘操作皆相同或相似於前述實施例之說明，在此便不贅述。此外，在一實施例中，任何可以用來評估物體亮度表41中的資訊與基準亮度表中的資訊之差異程度的演算法皆可以被用來取代或修改圖5的實施例中的運算規則，本發明不加以限制。
在一實施例中，所偵測的反射光線還可能包含從目標物以外的物體(亦稱為背景物)所反射的光線。因此，處理器14還可以進一步濾除物體亮度表中的背景資訊。換言之，此背景資訊可包括從背景物反射的光線所對應亮度資訊。例如，在初步建立物體亮度表後，處理器14可進一步將物體亮度表中亮度值小於一預設亮度閥值的資訊視為背景資訊並將其濾除。以圖4為例，若物體亮度表41中的數值L 11小於此預設亮度閥值(例如50)，則數值L 11可被視為背景資訊並且被濾除。爾後，物體亮度表41中被濾除的背景資訊可不被用於計算差異量化資訊。
在一實施例中，處理器14亦可以透過分析物體亮度表41中符合特定條件之亮度資訊的分布範圍及/或分布形狀，來偵測及/或濾除物體亮度表中的背景資訊。例如，在圖4的一實施例中，即便物體亮度表41中的數值L 25大於預設亮度閥值，但是由於數值L 25周圍的數值L 14、L 15、L 16、L 24、L 26、L 35及L 36皆小於預設亮度閥值，則處理器14可將數值L 25連同其周圍的數值L 14、L 15、L 16、L 24、L 26、L 35及L 36一併視為背景資訊。或者，在圖4的一實施例中，在物體亮度表41中，16個數值L 11~L 14、L 21~L 24、L 31~L 34及L 41~L 44落於同一數值範圍(亦稱為第一數值範圍)，6個數值L 51~L 53與L 61~L 63落於同一數值範圍(亦稱為第二數值範圍)，6個數值L 15、L 16、L 25、L 26、L 35及L 36落於同一數值範圍(亦稱為第三數值範圍)，8個數值L 45、L 46、L 54~L 56及L 64~L 66落於同一數值範圍(亦稱為第四數值範圍)，且第一數值範圍至第四數值範圍各不相同，則處理器14可將包含最多個相近數值的數值範圍(即第一數值範圍)視為不包含背景資訊，而其餘的數值範圍(即第二數值範圍至第四數值範圍)內的資訊皆可視為背景資訊。在一實施例中，前述利用不同數值範圍來決定背景資訊的操作亦可以視為是使用分水嶺影像分割法來識別物體亮度表中的背景資訊。
在一實施例中，處理器14亦可以透過分析多個連續的光灰階影像，來偵測或濾除物體亮度表中的背景資訊。例如，在假設光偵測器12未被移動的前提下，多個連續偵測的光灰階影像(或光亮度分布)的背景資訊應是相同的。因此，在一實施例中，處理器14可分析多個連續的時間點測得的光亮度分布所對應的多個物體亮度表。若在此些物體亮度表中的同一個特定像素位置所記載的亮度值皆是相同的，則處理器14可判定此特定像素位置所記載的亮度值為背景資訊。或者，處理器14可在初始進入應用階段時，先儲存所偵測的初始物體亮度表作為背景圖，而後續測得的物體亮度表即可與此背景圖比較以篩選出其中的背景資訊。在一實施例中，前述根據多個時間點測得的物體亮度表來決定背景資訊的操作亦可以視為是使用背景相減法來識別物體亮度表中的背景資訊。此外，更多未提及的影像或光學演算法亦可用於識別物體亮度表中的背景資訊，本發明不加以限制。
圖6是根據本發明的一實施例所繪示的物體距離估算方法的流程圖。請參照圖6，在步驟S601中，由光感測器偵測從物體(即目標物)反射的光線。在步驟S602中，根據所偵測的光線建立物體亮度表。在步驟S603中，分析物體亮度表與多個基準亮度表以獲得差異量化資訊。在步驟S604中，根據差異量化資訊獲得目標基準亮度表所對應的目標基準距離。在步驟S605中，根據目標基準距離決定電子裝置與物體之間的距離。
圖7與圖8是根據本發明的另一實施例所繪示的物體距離估算方法的流程圖。請參照圖7，在一實施例中，物體距離估算方法的準備階段可包括步驟S701~S705。在步驟S701中，由光感測器偵測從基準物反射的基準光線。在步驟S702中，根據所偵測的基準光線建立基準亮度表。在步驟S703中，建立對應於此基準亮度表的遮罩表。在步驟S704中，判斷是否建立足夠的基準亮度表。以圖2的實施例為例，可判斷是否已建立N個基準亮度表。若尚未建立足夠的基準亮度表(例如，尚未建立N個基準亮度表)，在步驟S705中，調整光感測器與基準物之間的距離。例如，將光感測器與基準物之間的距離從圖2的距離D(1)調整為距離D(2)。此外，若已建立足夠的基準亮度表(例如，已建立N個基準亮度表)，則準備階段可被結束。
請參照圖8，在一實施例中，物體距離估算方法的應用階段可包括步驟S801~S808。在步驟S801中，由光感測器偵測從物體(即目標物)反射的光線。在步驟S802中，根據所偵測的光線建立物體亮度表。在步驟S803中，根據對應於特定距離層級的遮罩表獲得物體亮度表中對應於此特定距離層級的有效資訊。在步驟S804中，比較有效資訊與對應於此特定距離層級的基準亮度資訊以獲得對應於此特定距離層級的差異量化資訊。在步驟S805中，判斷是否獲得足夠的差異量化資訊。以圖5的實施例為例，可判斷是否已獲得N個差異量化表(或N個差異量化值)。若尚未獲得足夠的差異量化資訊(例如尚未獲得N個差異量化表或差異量化值)，在步驟S806中，改變特定距離層級(例如，將特定距離層級從第一距離層級改變為第二距離層級)，並且重複執行步驟S803至S805。若已獲得足夠的差異量化資訊(例如已獲得N個差異量化表或差異量化值)，在步驟S807中，根據所獲得的差異量化資訊決定目標基準距離。在步驟S808中，根據目標基準距離決定電子裝置與物體之間的距離。
值得注意的是，圖6至圖8中各步驟可以實作為多個程式碼或是電路，本發明不加以限制。此外，圖6至圖8的方法可以搭配以上範例實施例使用，也可以單獨使用，本發明不加以限制。
綜上所述，在光感測器偵測到從目標物反射的光線後，根據所偵測的光線，一個物體亮度表可被建立，並且此物體亮度表記載此光線對應於多個像素位置的亮度資訊。藉由分析此物體亮度表與多個基準亮度表之差異，一個差異量化資訊可被獲得。此差異量化資訊可進一步用於決定一個目標基準距離，並且電子裝置與物體之間的距離可根據此目標基準距離而決定。相較於使用立體視覺或結構光來量測遠端物體的距離(或深度)，本發明所需的鏡頭數目較少，且不需要過多複雜或昂貴的分析儀器。此外，相較於使用光反射(或飛行)時間來量測遠端物體的距離(或深度)，本發明只需要考慮所偵測到的反射光的亮度值，而不需要精密地量測光線飛行時間。藉此，本發明使用光感測器搭配簡單的演算法來估算遠端物體與電子裝置之間的距離，可有效節省硬體設置成本並提高運算效率。特別是，針對只需要獲得物體之概略深度的使用情境，本發明更可以發揮前述優勢。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧電子裝置
11‧‧‧光發射器
12‧‧‧光感測器
13‧‧‧儲存電路
14‧‧‧處理器
21(1)~21(N)、401‧‧‧物體
22(1)~22(N)‧‧‧灰階影像
31(1)~31(N)‧‧‧基準亮度表
32(1)~32(N)‧‧‧遮罩表
301(1)~301(N)‧‧‧虛線
41‧‧‧物體亮度表
51(1)~51(N)‧‧‧差異量化表
S601~S605、S701~S705、S801~S808‧‧‧步驟
圖1是根據本發明的一實施例所繪示的電子裝置的示意圖。 圖2與圖3是根據本發明的一實施例所繪示的準備階段之操作的示意圖。 圖4與圖5是根據本發明的一實施例所繪示的應用階段之操作的示意圖。 圖6是根據本發明的一實施例所繪示的物體距離估算方法的流程圖。 圖7與圖8是根據本發明的另一實施例所繪示的物體距離估算方法的流程圖。

Claims (20)

  1. 一種物體距離估算方法，用於包括一光感測器的一電子裝置以估算一物體至該電子裝置之一距離，該方法包括： 取得多個基準亮度表，其中每一基準亮度表對應於不相同的一基準距離； 由該光感測器偵測從該物體反射的一光線； 根據所偵測的該光線建立一物體亮度表，其中該物體亮度表記載該光線對應於多個像素位置的一物體亮度資訊； 分析該物體亮度表與該多個基準亮度表之差異以獲得一差異量化資訊； 比較該差異量化資訊以從該多個基準亮度表中決定出一目標基準亮度表，並以該目標基準亮度表所對應的基準距離作為一目標基準距離；以及 根據該目標基準距離決定該電子裝置與該物體之間的該距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的物體距離估算方法，其中該多個基準亮度表包括一第一基準亮度表與一第二基準亮度表，而該方法更包括： 由該光感測器偵測從一第一基準物反射的一第一基準光線，其中該光感測器與該第一基準物之間相距一第一基準距離； 根據所偵測的該第一基準光線建立該第一基準亮度表，其中該第一基準亮度表記載該第一基準光線對應於該多個像素位置的一第一基準亮度資訊； 由該光感測器偵測從一第二基準物反射的一第二基準光線，其中該光感測器與該第二基準物之間相距一第二基準距離，且該第一基準距離不同於該第二基準距離；以及 根據所偵測的該第二基準光線建立該第二基準亮度表，其中該第二基準亮度表記載該第二基準光線對應於該多個像素位置的一第二基準亮度資訊。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的物體距離估算方法，更包括： 分析該第一基準亮度表以建立一第一遮罩表；以及 分析該第二基準亮度表以建立一第二遮罩表， 其中該第一遮罩表用以濾除該第一基準亮度表中的一第一無效資訊，且該第二遮罩表用以濾除該第二基準亮度表中的一第二無效資訊。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的物體距離估算方法，其中該第一基準亮度表中記載該第一無效資訊的至少一第一像素位置的一數目不同於該第二基準亮度表中記載該第二無效資訊的至少一第二像素位置的一數目。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的物體距離估算方法，其中該多個基準亮度表包括一第一基準亮度表與一第二基準亮度表，而分析該物體亮度表與該多個基準亮度表之差異以獲得該差異量化資訊並比較該差異量化資訊的步驟包括： 比較該物體亮度資訊與該第一基準亮度表所記載的一第一基準亮度資訊以獲得一第一差異量化資訊； 比較該物體亮度資訊與該第二基準亮度表所記載的一第二基準亮度資訊以獲得一第二差異量化資訊；以及 根據該第一差異量化資訊與該第二差異量化資訊將該第一基準亮度表所對應的一第一基準距離決定為該目標基準距離。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的物體距離估算方法，更包含： 根據該第一差異量化資訊取得一第一差異量化值；以及 根據該第二差異量化資訊取得一第二差異量化值， 其中該第一差異量化值小於該第二差異量化值。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的物體距離估算方法，其中比較該物體亮度資訊與該第一基準亮度表所記載的該第一基準亮度資訊以獲得該第一差異量化資訊的步驟包括： 　　根據一第一遮罩表獲得該物體亮度資訊中的一第一有效資訊；以及 　　比較該第一有效資訊與該第一基準亮度資訊以獲得該第一差異量化資訊， 其中比較該物體亮度資訊與該第二基準亮度表所記載的該第二基準亮度資訊以獲得該第二差異量化資訊的步驟包括： 　　根據一第二遮罩表獲得該物體亮度資訊中的一第二有效資訊；以及 　　比較該第二有效資訊與該第二基準亮度資訊以獲得該第二差異量化資訊。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的物體距離估算方法，其中分析該物體亮度表與該多個基準亮度表之差異以獲得該差異量化資訊的步驟包括： 濾除該物體亮度資訊中的背景資訊。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的物體距離估算方法，其中該光感測器包括一光學鏡頭。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的物體距離估算方法，更包括： 由一光發射器發射該光線。
  11. 一種電子裝置，用以估算一物體至該電子裝置之一距離，包括： 一光感測器； 一儲存電路，用以儲存多個基準亮度表，其中每一基準亮度表對應於不相同的一基準距離；以及 一處理器，耦接至該光感測器與該儲存電路， 其中該處理器用以經由該光感測器偵測從該物體反射的一光線並根據所偵測的該光線建立一物體亮度表，其中該物體亮度表記載該光線對應於多個像素位置的一物體亮度資訊， 該處理器更用以分析該物體亮度表與該多個基準亮度表之差異以獲得一差異量化資訊並比較該差異量化資訊以從該些基準亮度表中決定出一目標基準亮度表，並以該目標基準亮度表所對應的基準距離作為一目標基準距離，並且 該處理器更用以根據該目標基準距離決定該電子裝置與該物體之間的該距離。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，其中該多個基準亮度表包括一第一基準亮度表與一第二基準亮度表，而該處理器更用以： 經由該光感測器偵測從一第一基準物反射的一第一基準光線，其中該光感測器與該第一基準物之間相距一第一基準距離； 根據所偵測的該第一基準光線建立該第一基準亮度表，其中該第一基準亮度表記載該第一基準光線對應於該多個像素位置的一第一基準亮度資訊； 經由該光感測器偵測從一第二基準物反射的一第二基準光線，其中該光感測器與該第二基準物之間相距一第二基準距離，且該第一基準距離不同於該第二基準距離；以及 根據所偵測的該第二基準光線建立該第二基準亮度表，其中該第二基準亮度表記載該第二基準光線對應於該多個像素位置的一第二基準亮度資訊。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的電子裝置，其中該處理器更用以： 分析該第一基準亮度表以建立一第一遮罩表；以及 分析該第二基準亮度表以建立一第二遮罩表， 其中該第一遮罩表用以濾除該第一基準亮度表中的一第一無效資訊，且該第二遮罩表用以濾除該第二基準亮度表中的一第二無效資訊。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的電子裝置，其中該第一基準亮度表中記載該第一無效資訊的至少一第一像素位置的一數目不同於該第二基準亮度表中記載該第二無效資訊的至少一第二像素位置的一數目。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，其中該多個基準亮度表包括一第一基準亮度表與一第二基準亮度表，而該處理器分析該物體亮度表與該多個基準亮度表之差異以獲得該差異量化資訊並比較該差異量化資訊的操作包括： 比較該物體亮度資訊與該第一基準亮度表所記載的一第一基準亮度資訊以獲得一第一差異量化資訊； 比較該物體亮度資訊與該第二基準亮度表所記載的一第二基準亮度資訊以獲得一第二差異量化資訊；以及 根據該第一差異量化資訊與該第二差異量化資訊將該第一基準亮度表所對應的一第一基準距離決定為該目標基準距離。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的電子裝置，其中該處理器更用以根據該第一差異量化資訊取得一第一差異量化值並根據該第二差異量化資訊取得一第二差異量化值，且該第一差異量化值小於該第二差異量化值。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的電子裝置，其中該處理器比較該物體亮度資訊與該第一基準亮度表所記載的該第一基準亮度資訊以獲得該第一差異量化資訊的操作包括： 　　根據一第一遮罩表獲得該物體亮度資訊中的一第一有效資訊；以及 　　比較該第一有效資訊與該第一基準亮度資訊以獲得該第一差異量化資訊， 其中該處理器比較該物體亮度資訊與該第二基準亮度表所記載的該第二基準亮度資訊以獲得該第二差異量化資訊的操作包括： 　　根據一第二遮罩表獲得該物體亮度資訊中的一第二有效資訊；以及 　　比較該第二有效資訊與該第二基準亮度資訊以獲得該第二差異量化資訊。
  18. 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，其中該處理器分析該物體亮度表與該多個基準亮度表之差異以獲得該差異量化資訊的操作包括： 濾除該物體亮度資訊中的背景資訊。
  19. 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，其中該光感測器包括一光學鏡頭。
  20. 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，更包括： 一光發射器，用以發射該光線。
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