TWI767463B - 多頻譜影像的成像系統 - Google Patents

Abstract

一種多頻譜影像的成像系統，包含一攝像模組、一濾鏡模組，及一運算處理模組，該攝像模組用以拍攝影像並包括一用於供光線通過的鏡頭，該濾鏡模組包括多個分別供預定波長範圍的光通過的濾鏡，並以該等濾鏡分別可變換地對應貼靠該鏡頭而與該攝像模組相組裝在一起，該運算處理模組電連接該攝像模組，且包括一儲存單元及一運算單元，該儲存單元用以儲存該拍攝模組自該鏡頭分別透過該等濾鏡拍攝同一景物的多張影像，該運算單元用以將該儲存單元的多張影像融合產生一張擬真影像。

Description

多頻譜影像的成像系統

本發明是有關於一種成像系統，特別是指一種根據多張頻譜影像產生擬真影像的成像系統。

在印刷廠、美術設計等影像處理產業中，由於一般拍攝裝置，例如手機、數位相機所拍攝出的影像與肉眼所視的真實環境的色彩有所差異，因此相關業者多是以拍攝裝置對受測物拍攝得到影像後，再利用各式影像處理軟體對拍攝得到的影像進行影像處理，以產生與肉眼所視的真實環境的色彩差異較小的「擬真影像」。

而這樣的過程雖然能夠得到「擬真影像」，但存在著例如受到進行影像處理時所使用的顯示器的色差，或是操作者本身對於顏色的感知的影響等外在因素，而使得得到的「擬真影像」與真實環境所呈現的色彩仍有差異，因此，需要相關業者就此進行研究改良。

因此，本發明的目的，即在提供一種產生擬真影像時避免受到外在因素影響的成像系統。

於是，本發明多頻譜影像的成像系統，包含一攝像模組、一濾鏡模組，及一運算處理模組。

該攝像模組用以拍攝影像並包括一用於供光線通過的鏡頭。

該濾鏡模組包括多個分別供預定波長範圍的光通過的濾鏡，該濾鏡模組以該等濾鏡分別可變換地對應貼靠該鏡頭而與該攝像模組相組裝在一起。

該運算處理模組與該攝像模組電連接，包括一用以儲存該拍攝模組自該鏡頭分別透過該等濾鏡拍攝同一景物的多張影像的儲存單元，及一用以將該儲存單元的多張影像融合產生一張擬真影像的運算單元。

本發明的功效在於：該運算處理模組根據該攝像模組自該鏡頭分別透過該等濾鏡拍攝影像融合產生該擬真影像，藉此，避免受到外在因素的影響使得擬真影像與真實環境有所差異。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明多頻譜影像的成像系統的一第一實施例，根據多張頻譜影像產生一張顏色與真實環境的色彩較為接近的擬真影像，該多頻譜影像的成像系統包含一攝像模組1、一濾鏡模組2，及一運算處理模組3。

該攝像模組1用以拍攝影像並包括一用於供光線通過的鏡頭11。

該濾鏡模組2包括一用以容納該攝像模組1的固定座21、一自該固定座21的一側延伸的支架22、一可轉動地設置於該支架22上的濾鏡盤23，以及多個設置於該濾鏡盤23上排列成環狀的濾鏡24。該等濾鏡24分別供預定波長範圍的光通過。該濾鏡模組2以該等濾鏡24分別可變換地對應貼靠該鏡頭11而與該攝像模組1相組裝在一起，藉此，當該攝像模組1裝設於該固定座21中時，可透過轉動該濾鏡盤23快速地切換貼靠於該鏡頭11的該濾鏡24，進而方便地對同一景物利用該等濾鏡24拍攝多張分別對應該等濾鏡24的影像。

該運算處理模組3與該攝像模組1電連接，並包括一儲存單元31及一電連接該儲存單元31的運算單元32。該儲存單元31用以儲存該拍攝模組1自該鏡頭11分別透過該等濾鏡24拍攝同一景物的影像，並儲存有每一濾鏡24的透射頻譜。該運算單元32用以將該儲存單元31的多張影像融合產生一張擬真影像。

當轉動該濾鏡盤23而令該攝像模組1自該鏡頭11分別透過該等濾鏡24拍攝同一景物的影像後，該運算單元32先根據該等影像進行影像對齊，之後該運算單元32對於每一張影像進行灰階轉換以獲得多張灰階影像，並根據該等灰階影像和該等灰階影像對應的每一濾鏡24的透射頻譜產生多張已處理影像，以及將該等已處理影像融合得到該擬真影像。詳細地說，對於每一灰階影像，該運算單元32根據以下公式獲得該灰階影像中每一個像素的像素頻譜： P=a×t

其中，P代表該像素的像素頻譜，a代表該像素的灰階值，t代表對應該灰階影像的該濾鏡24的透射頻譜。

該運算單元32根據每一像素的像素頻譜產生對應該灰階影像的該已處理影像，之後再根據同一個像素在不同張已處理影像的像素頻譜產生此像素的頻譜曲線圖，並根據該像素的頻譜曲線圖產生該像素較為貼近真實世界色彩呈現的擬真像素值，進而根據該等已處理影像獲得每一個像素的擬真像素值，而得到該擬真影像。

經由上述，使用者透過該攝像模組1與該濾鏡模組2拍攝出影像後，直接經過該運算處理模組3獲得經過多張分別透過不同的濾鏡24所拍攝的影像獲得每一個像素的頻譜曲線圖，進而得到一張擬真影像。

值得一提的是，在上述說明中該運算單元32是根據該等影像進行灰階轉換後所得到的該等灰階影像產生該等已處理影像，並根據該等已處理影像融合得到該擬真影像。但是，該運算單元32也可用下列方式根據所拍攝的影像獲得擬真影像。詳細地說，該儲存單元31儲存有每一濾鏡24的透射頻譜以及該鏡頭11的透射頻譜，其中，該鏡頭11的透射頻譜包含分別對應三原色光中的紅光的透射頻譜，對應綠光的透射頻譜，及對應藍光的透射頻譜。在該運算單元32對於每一影像進行影像對齊後，對於每一影像的每一像素，該運算單元32根據該像素分別對應三原色光中紅光、綠光，及藍光的數值、該影像對應的該濾鏡24的透射頻譜，及該鏡頭11的透射頻譜，透過以下的公式獲得對應該像素的像素頻譜P： P=r×t×t _r+g×t×t _g+b×t×t _b

其中，r、g、b代表該像素分別對應三原色光中紅光、綠光，及藍光的數值，t代表對應該灰階影像的該濾鏡24的透射頻譜，t _r、t _g、t _b分別代表該鏡頭11對應紅光、綠光，及藍光的透射頻譜，該運算單元32根據同一個像素在不同張影像的像素頻譜產生此像素的頻譜曲線圖，並根據該像素的頻譜曲線圖產生該像素較為貼近真實世界色彩呈現的擬真像素值，進而生成擬真影像。

參閱圖2，本發明多頻譜影像的成像系統的一第二實施例類似於該第一實施例，其相異之處在於，該第二實施例還包含一滑軌4，及一光源模組5，用以使該攝像模組1從不同的方向拍攝一受測物後，該運算處理模組3產生該受測物不同面向的多張擬真影像，以及多個分別對應該等擬真影像的光澤比例值。

該滑軌4成弧形並定義一中心位置A，其中該固定座21設置於該滑軌4並可沿該滑軌4移動，該光源模組5用以照射該中心位置A。藉此，當放置該受測物於該中心位置A時，該攝像模組1能夠和該光源模組5對應該受測物的位置，亦即該中心位置A，夾成預定角度拍攝對應該受測物的多張影像，此時，該儲存單元31儲存該等影像外，還儲存有該攝像模組1拍攝該等影像時與該光源模組5對應該中心位置A所夾的預定角度，該運算單元32還根據分別對應該等擬真影像中之任兩者的預定角度獲得分別對應該等擬真影像中之任兩者的光澤比例值，並根據該等擬真影像中之任兩者及該等光澤比例合成一模擬影像。詳細地說，該儲存單元31儲存有每張影像時拍攝時該攝像模組1與該光源模組5對應該中心位置A所夾的預定角度，該運算單元32則根據該等影像分別產生對應不同預定角度的該等擬真影像，其中包含對應預定角度為α的擬真影像，以及對應預定角度為β的擬真影像，當欲產生對應預定角度為α與β間的γ的該模擬影像時，該運算單元32分別根據對應預定角度α與β的擬真影像獲得分別對應預定角度α與β的光澤比例值，其中光澤比例值的範圍介於0.5至1之間，越接近1代表光澤度越高，亦即該擬真影像越明亮，反之越接近0.5代表該擬真影像越暗沉。之後該運算單元32根據分別對應α與β的該等擬真影像及該等光澤比例值，利用Phong光學模型(Phong model)、阿法混合(Alpha blending)、梯形校正演算法等演算法合成對應預定角度為γ的該模擬影像。

藉此，該攝像模組1在該滑軌4移動時能夠自不同預定角度拍攝該受測物產生該等影像，並藉由該運算處理模組3產生對應不同預定角度的擬真影像及光澤比例值，進而合成出在不同預定角度間的模擬影像，呈現受測物對於不同預定角度，以及在該等預定角度間的樣貌。

綜上所述，本發明多頻譜影像的成像系統，藉由該攝像模組1利用該等濾鏡24拍攝多張分別對應該等濾鏡24的影像，並藉由該運算處理模組3根據該等影像及對應每一濾鏡24的透射頻譜獲得每一個像素的頻譜曲線圖進而獲得該擬真影像，進而避免了由於顯示器的色差或是操作者的認知造成擬真影像與真實環境產生差異的困境，另一方面，藉由該滑軌4及該光源模組5，該攝像模組1得以拍攝與該光源模組5對應該受測物夾不同預定角度的該等影像，並藉由該運算處理模組3根據該等影像產生分別對應不同預定角度的光澤比例值，進而產生分別對應不同預定角度的該等擬真影像，以及根據對應不同預定角度的該等擬真影像產生在該等預定夾角之間的模擬影像，藉此，能夠真實地呈現受測物對於不同預定角度，以及在該等預定角度間的樣貌，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

1:攝像模組

11:鏡頭

2:濾鏡模組

21:固定座

22:支架

23:濾鏡盤

24:濾鏡

3:運算處理模組

31:儲存單元

32:運算單元

4:滑軌

5:光源模組

A:中心位置

α、β、γ:預定角度

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一示意圖，說明本發明多頻譜影像的成像系統的一第一實施例；及 圖2是一示意圖，說明本發明多頻譜影像的成像系統的一第二實施例。

1:攝像模組

11:鏡頭

2:濾鏡模組

21:固定座

22:支架

23:濾鏡盤

24:濾鏡

3:運算處理模組

31:儲存單元

32:運算單元

Claims (5)

1. 一種多頻譜影像的成像系統，包含：一攝像模組，用以拍攝影像並包括一用於供光線通過的鏡頭；一濾鏡模組，包括多個分別供預定波長範圍的光通過的濾鏡、一用以容納該攝像模組的固定座、一自該固定座的一側延伸的支架，及一可轉動地設置於該支架上用以供該等濾鏡排列成環狀地設置的濾鏡盤，該濾鏡模組以該等濾鏡分別可變換地對應貼靠該鏡頭而與該攝像模組相組裝在一起，當該攝像模組被設置於該固定座中時，該濾鏡盤可轉動地使該等濾鏡其中之一者對應貼靠於該鏡頭前，用以供預定波長範圍的光進入該鏡頭；一運算處理模組，與該攝像模組電連接，包括一用以儲存該拍攝模組自該鏡頭分別透過該等濾鏡拍攝同一景物的多張影像的儲存單元，及一用以將該儲存單元的多張影像融合產生一張擬真影像的運算單元；一滑軌，成弧形並定義一中心位置；及一光源模組，用以照射該中心位置，該固定座可沿該滑軌移動地設置於該滑軌，用以供該攝像模組和該光源模組對應該中心位置夾成預定角度拍攝對應該中心位置的影像。
2. 如請求項1所述的多頻譜影像的成像系統，其中，該儲存單元還儲存有每一濾鏡的透射頻譜，該攝像模組透過每一濾鏡對同一景物拍攝影像後，該運算單元對透過每一濾鏡 得到的影像進行影像對齊後，再對每一張影像的畫素進行灰階轉換得到多張灰階影像，然後根據該等灰階影像和該等灰階影像對應的每一濾鏡的透射頻譜產生多張已處理影像，再將該等已處理影像融合得到該擬真影像。
3. 如請求項1所述的多頻譜影像的成像系統，其中，該儲存單元還儲存有每一濾鏡及該鏡頭的透射頻譜，該攝像模組透過每一濾鏡對同一景物拍攝影像後，該運算單元對透過每一濾鏡得到的影像進行影像對齊後，對於每一影像的每一像素，該運算單元根據該像素的RGB值、該影像對應的該濾鏡的透射頻譜，及該鏡頭的透射頻譜，獲得一對應該像素的像素頻譜。
4. 如請求項1所述的多頻譜影像的成像系統，其中，該儲存單元還儲存有每一濾鏡及該鏡頭的透射頻譜，該攝像模組透過每一濾鏡對同一景物拍攝影像後，該運算單元根據該攝像模組在不同預定角度中所拍攝的該等影像產生分別對應於不同預定角度的該等擬真影像，並根據該等擬真影像中之任兩者合成一模擬影像。
5. 如請求項4所述的多頻譜影像的成像系統，其中，該儲存單元還儲存有該攝像模組拍攝該等影像時的預定角度，且該運算單元還根據分別對應該等擬真影像中之任兩者的預定角度獲得分別對應該等擬真影像中之任兩者的光澤比例，並根據該等擬真影像中之任兩者及該等光澤比例合成該模擬影像。

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