TWI780732B - 光調變系統、方法、電腦程式產品及電腦可讀取紀錄媒體 - Google Patents

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Abstract

一種光調變系統、方法、電腦程式產品及電腦可讀取紀錄媒體,所述系統包括:一電控裝置被配置為:控制一光產生器輸出至少一光源到一光調變模組,使該光調變模組響應於一調光控制器的一輸出結果而將該光源調變成至少一調變光,使一光混合器響應於該調變光而產生至少一混合光;控制一光偵測器響應於該混合光而產生至少一原始量測曲線;依據至少一擴展條件將該原始量測曲線擴展成數條高動態範圍調變曲線;依據該些高動態範圍調變曲線建立一擬合線性曲線;及依據該擬合線性曲線從該些高動態範圍調變曲線中選出一高動態範圍線性曲線。

Description

光調變系統、方法、電腦程式產品及電腦可讀取紀錄媒體
本發明係關於一種光調變技術,特別是關於一種可應用於高動態範圍(HDR)光學調變之光調變系統、方法、電腦程式產品及電腦可讀取紀錄媒體。
隨著數位取像技術發展,諸多電子式取像裝置被應用在視覺相關領域。舉例而言,解析度及幀速度可作為一相機的主要選用標準,其中感光度及動態範圍等參數日趨重要,尤其是被應用在汽車工業。
例如車輛駕駛在真實場景中有大幅亮度變化的情境,當車輛由黑暗環境(如隧道)中行進到明亮環境(如露天車道)中,具低動態範圍的感光元件通常只能表現過度曝光或曝光不足的圖像,這代表著發生某些區域細節(或訊息) 損失的情況。此時,假使輔助駕駛系統依賴此訊息進行判斷,極有可能造成錯誤的致命後果。以往雖有一些改良型光源調變技術,但仍有待改善。
有鑑於此,有必要提供一種有別以往的技術方案,以解決習知技術所存在的問題。
本發明之一目的在於提供一種光調變系統,基於曲線擬合提升光調變模組的調變量級,以提高動態範圍。
本發明之次一目的在於提供一種光調變方法,基於曲線擬合提升光調變模組的調變量級,以提高動態範圍。
本發明之另一目的在於提供一種電腦程式產品,基於曲線擬合提升光調變模組的調變量級,以提高動態範圍。
本發明之又一目的在於提供一種電腦可讀取紀錄媒體,基於曲線擬合提升光調變模組的調變量級,以提高動態範圍。
為達上述之目的,本發明的一方面提供一種光調變系統,包含:一光產生器;一光調變模組,光學耦合該光產生器;一調光控制器,光學耦合該光調變模組;一光混合器,光學耦合該光調變模組;一光偵測器,光學耦合該光混合器;及一電控裝置,電性耦合該光產生器、該調光控制器及該光偵測器;其中該電控裝置被配置為:控制該光產生器輸出至少一光源到該光調變模組,使該光調變模組響應於該調光控制器的一輸出結果而將該光源調變成至少一調變光,使該光混合器響應於該調變光而產生至少一混合光;控制該光偵測器響應於該混合光而產生至少一原始量測曲線;依據至少一擴展條件將該原始量測曲線擴展成數條高動態範圍調變曲線;依據該些高動態範圍調變曲線建立一擬合線性曲線;及依據該擬合線性曲線從該些高動態範圍調變曲線中選出一高動態範圍線性曲線,用以配置該光調變模組的運作狀態。
在本發明之一實施例中,該光產生器包括一發光器及一光機調變控制器,該光機調變控制器電性耦合於該發光器與該電控裝置之間,使該光機調變控制器響應於該電控裝置的一控制訊號而驅使該發光器產生該光源。
在本發明之一實施例中,該光產生器包括一發光器、一光機調變控制器及一調變裝置,該調變裝置光學耦合於該發光器與該光調變模組之間,該光機調變控制器電性耦合於該調變裝置與該電控裝置之間,使該調變裝置響應於該電控裝置的一控制訊號而將來自該發光器的光調變成該光源。
在本發明之一實施例中,該調變裝置為一遮蔽式調變裝置或一光學式調變裝置。
在本發明之一實施例中,該調光控制器被配置成能進行連續式光學調變化的一電動機械裝置。
在本發明之一實施例中,該調光控制器被配置成能進行連續式或非連續式光學調變化的一光學濾片系統。
為達上述之目的,本發明的另一方面提供一種光調變方法,其係執行於一系統,該系統包括一光產生器、一光調變模組、一調光控制器、一光混合器、一光偵測器及一電控裝置,該光調變模組光學耦合該光產生器、該調光控制器及該光混合器,該光偵測器光學耦合該光混合器,該電控裝置電性耦合該光產生器、該調光控制器及該光偵測器;該光調變方法包括:將該電控裝置配置為:控制該光產生器輸出至少一光源到該光調變模組,使該光調變模組響應於該調光控制器的一輸出結果而將該光源調變成至少一調變光,使該光混合器響應於該調變光而產生至少一混合光;控制該光偵測器響應於該混合光而產生至少一原始量測曲線;依據至少一擴展條件將該原始量測曲線擴展成數條高動態範圍調變曲線;依據該些高動態範圍調變曲線建立一擬合線性曲線;及依據該擬合線性曲線從該些高動態範圍調變曲線中選出一高動態範圍線性曲線,用以配置該光調變模組的運作狀態。
為達上述之目的,本發明的另一方面提供一種電腦程式產品,當電腦載入該電腦程式並執行後,該電腦能夠執行如上所述之光調變方法。
為達上述之目的,本發明的另一方面提供一種電腦可讀取紀錄媒體,該電腦可讀取紀錄媒體內儲程式,當電腦載入該程式並執行後,該電腦能夠完成如上所述之光調變方法。
本發明的光調變系統、方法、電腦程式產品及電腦可讀取紀錄媒體實施例,依據至少一擴展條件將該原始量測曲線擴展成數條高動態範圍調變曲線;依據該些高動態範圍調變曲線建立一擬合線性曲線;及依據該擬合線性曲線從該些高動態範圍調變曲線中選出一高動態範圍線性曲線。可以使得該光調變模組依據該高動態範圍線性曲線進行運作,成為具備高動態範圍、高解析度及線性輸出的光調變器,可適用於任何類型的光源,將該光調變模組原本的非線性調變模式改善成為線性調變模式,而且,該光調變模組可由原本僅有3個數量級的調變控制步階大幅提升為7個數量級的調變控制步階。
為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂,下文將特舉本發明較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。再者,本發明所提到的方向用語,例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等,僅是參考附加圖式的方向。因此,使用的方向用語是用以說明及理解本發明,而非用以限制本發明。
請參閱第1圖所示,本發明的一方面提供一種光調變系統,可包含:一光產生器1、一光調變模組2、一調光控制器3、一光混合器4、一光偵測器5及一電控裝置6,該光調變模組2光學耦合該光產生器1,該調光控制器3光學耦合該光調變模組2,該光混合器4光學耦合該光調變模組2,該光偵測器5光學耦合該光混合器4,該電控裝置6電性耦合該光產生器1、該調光控制器3及該光偵測器5。
應被理解的是,上述諸多構件運作時應通電者,如未特別說明,應被視為能配置成可通電狀態,以利執行本文所述的相關功能;上述光學耦合方式意指能夠利用光傳輸媒介(譬如透鏡或光纖等)將光進行傳輸的耦接構造,使得被光學耦合的兩個物體間可以相互傳遞光線;上述電性耦合方式意指能夠用於傳遞資料載體(如電訊號)的有線耦接(如電性連接或網路連接等)或無線存取(如電磁耦合等),使得被電性耦合的兩個物體間可以相互傳遞電訊,其係所屬技術領域中具有通常知識者可以理解,不另贅述於此。以下舉例說明本發明上述實施例的實施態樣,惟不以此為限。
舉例而言,如第1圖所示,該光產生器1可為產生任何類型光源的光產生器,用以輸出至少一光源,作為一待調變光源。
可選地,如第1圖所示,在一實施例中,該光產生器1可包括一發光器11及一光機調變控制器12,例如該發光器11可選自於由發光二極體(LED)、雷射二極體(LD)、氣體放電燈及鎢絲燈組成的族群,該光機調變控制器12可為電子機械式光學調變裝置,譬如可為定電壓源或定電流源控制的LED或鹵鎢燈等電子式調變裝置,也可以是具備不同衰減光學濾片或在單一濾片有不同衰減率的光學式調變裝置,也可以是利用可改變光圈開口進行調變的機械式調變裝置等,惟不以此為限,該光機調變控制器12電性耦合於該發光器11與該電控裝置6之間,使該光機調變控制器12可響應於該電控裝置6的一控制訊號而驅使該發光器11產生該光源。藉此,可使用電力控制方式,由該電控裝置的控制訊號驅使該發光器產生該光源。
替代地,如第1圖所示,在一實施例中,該光產生器1可包括一發光器11、一光機調變控制器12及一調變裝置13,例如該調變裝置13可為一遮蔽式調變裝置或一光學式調變裝置,譬如:該遮蔽式調變裝置可透過機械檔塊進行光源遮蔽,該光學式調變裝置可藉由改變輸入的電性特徵來改變輸出光源;該調變裝置13光學耦合於該發光器11與該光調變模組2之間,該光機調變控制器12電性耦合於該調變裝置13與該電控裝置6之間,使該調變裝置13響應於該電控裝置6的一控制訊號而將來自該發光器11的光調變成該光源。藉此,可利用該調變裝置對該光源進行預調變,使得被輸出到該光調變模組的光源可具備不同特徵(如波長等)。
另外,如第1圖所示,該光調變模組2可為能夠被操作成高動態範圍的光調變模組,譬如可為定電壓源或定電流源控制的LED或鹵鎢燈等電子式調變裝置,也可以是具備不同衰減光學濾片或在單一濾片有不同衰減率的光學式調變裝置,也可以是利用可改變光圈開口進行調變的機械式調變裝置,惟不以此為限。
另外,如第1圖所示,該調光控制器3可為能夠被操作成控制高動態範圍光調變模組的控制器。
可選地,如第1圖所示,在一實施例中,該調光控制器3可被配置成能進行連續式光學調變化的一電動機械裝置,譬如各種電子式光學快門(optical shutter)裝置,諸如雷射光束快門(laser beam shutter)等。藉此,只需利用適當電子訊號,即可產生易於控制的光調變效果。
替代地,如第1圖所示,在一實施例中,該調光控制器3可被配置成能進行連續式或非連續式光學調變化的一光學濾片系統,譬如各種濾光透鏡組成的光學裝置,諸如間隙損耗可變光衰減器(gap-loss variable optical attenuator)或用於大功率雷射的可變衰減器(variable attenuators for high power lasers)等。例如該間隙損耗可變光衰減器意指光纖中的光傳輸受到全反射定律的限制,而不會散射,將使光能保持穩定狀態,但若兩個光纖之間有氣體,則光會散射,從而導致光損失,其中衰減值隨間隙間隔不同而有差異;另如衍射衰減器(diffractive attenuators)使用衍射光柵控制雷射輻射的功率,由於相位衍射光柵不吸收光,因此可以用於高功率雷射輻射(cw,脈衝式),沿著基板的光柵參數的變化導致在給定波長下的透射率可變,惟不以此為限。
另外,如第1圖所示,該光混合器4可為能夠被操作成將光混合或均勻化的光學裝置,譬如其一實施例可參閱申請人所提出的另一發明專利公告號為TWI438409的「可提升光均勻度的分光裝置」,惟不以此為限。
另外,如第1圖所示,該光偵測器5可為能夠被操作成對光進行偵測的量測裝置,譬如其一實施例可參酌ENLITECH的日光模擬器(SS-X Solar Simulator),惟不以此為限。
另外,如第1圖所示,該電控裝置6可為能夠進行數據儲存及訊號處理的電子裝置,譬如微控制器/板/卡等使用者控制裝置,諸如桌上型電腦、筆記型電腦或單晶片等,惟不以此為限。
應被注意的是,如第1圖所示,該電控裝置6可被配置為:控制該光產生器1輸出至少一光源到該光調變模組2,使該光調變模組2響應於該調光控制器3的一輸出結果(譬如該電控裝置6可控制該調光控制器3產生該輸出結果)而將該光源調變成至少一調變光,使該光混合器4響應於該調變光而產生至少一混合光;控制該光偵測器5響應於該混合光而產生至少一原始量測曲線;依據至少一擴展條件將該原始量測曲線擴展成數條高動態範圍調變曲線;依據該些高動態範圍調變曲線建立一擬合線性曲線;及依據該擬合線性曲線從該些高動態範圍調變曲線中選出一高動態範圍線性曲線,用以配置該光調變模組2的運作狀態。
舉例而言,如第2圖所示,本發明可用於進行上述配置的一部分的一種方法示例流程包括:步驟S1至S4。
請參閱第1及2圖所示,步驟S1,可產生原始量測曲線,例如控制該光產生器1輸出至少一光源到該光調變模組2,使該光調變模組2響應於該調光控制器3的輸出結果而將該光源調變成至少一調變光,使該光混合器4響應於該調變光而產生至少一混合光;控制該光偵測器5響應於該混合光而產生至少一原始量測曲線。
請參閱第1及2圖所示,步驟S2,可依據至少一擴展條件將該原始量測曲線擴展成數條高動態範圍調變曲線,例如可包括步驟S21及S22,先進行步驟S21,可將該原始量測曲線的至少一部分依據該至少一擴展條件擴展成具備高動態範圍的調變曲線,後續,可進行步驟S22,確認是否完成所有擴展條件,若判斷為否,則重複進行步驟S21,若判斷為是,可進行步驟S3,將被擴展的高動態範圍調變曲線的相關特徵進行儲存;後續,可進行步驟S4,依據該些高動態範圍調變曲線建立一擬合線性曲線(fitting line),及依據該擬合線性曲線從該些高動態範圍調變曲線中選出一高動態範圍線性曲線,譬如可包括步驟S41至S44,先進行步驟S41,依據該些高動態範圍調變曲線建立該擬合線性曲線,譬如可採用曲線擬合演算法,來建立該擬合線性曲線;後續,可進行步驟S42,比對擬合線性曲線,篩選擴展曲線數據,譬如搭配適當取樣數量(sampling number),以在諸多擴展曲線數據中選出最接近擬合線性曲線的數據;後續,可進行步驟S43,確認是否比對完成,若判斷為否,則重複進行步驟S42,若判斷為是,則可進行步驟S44,產生該高動態範圍線性曲線,作為後續操控該光調變模組2成為一高動態範圍調變模組的依據。
如第1及2圖所示,本發明的另一方面提供一種光調變方法,其係執行於一系統,該系統包括一光產生器1、一光調變模組2、一調光控制器3、一光混合器4、一光偵測器5及一電控裝置6,該光調變模組2光學耦合該光產生器1、該調光控制器3及該光混合器4,該光偵測器5光學耦合該光混合器4,該電控裝置6電性耦合該光產生器1、該調光控制器3及該光偵測器5;該光調變方法包括:將該電控裝置6配置為:控制該光產生器1輸出至少一光源到該光調變模組2,使該光調變模組2響應於該調光控制器3的一輸出結果(譬如該電控裝置6可控制該調光控制器3產生該輸出結果)而將該光源調變成至少一調變光,使該光混合器4響應於該調變光而產生至少一混合光;控制該光偵測器5響應於該混合光而產生至少一原始量測曲線;依據至少一擴展條件將該原始量測曲線擴展成數條高動態範圍調變曲線;依據該些高動態範圍調變曲線建立一擬合線性曲線;及依據該擬合線性曲線從該些高動態範圍調變曲線中選出一高動態範圍線性曲線,用以配置該光調變模組2的運作狀態。
另一方面,本發明還提供一種電腦程式產品,當電腦載入該電腦程式並執行後,該電腦能夠執行如上所述之光調變方法。例如:該電腦程式產品可包含數個程式指令,該程式指令可利用現有的程式語言實現,以便用於執行如上所述之光調變方法,例如:採用C、Python、C++或Labview等程式語言,惟不以此為限。
另一方面,本發明還提供一種電腦可讀取紀錄媒體,例如:光碟、隨身碟或硬碟等,該電腦可讀取紀錄媒體內儲程式(如上述電腦程式),當電腦載入該程式並執行後,該電腦能夠完成如上所述之光調變方法。
請參閱第3及4圖所示,本發明的光調變系統、方法、電腦程式產品及電腦可讀取紀錄媒體實施例,可以使得該光調變模組依據該高動態範圍線性曲線進行運作,通過軟硬體協同運作以訓練該光調變模組,在該光調變模組被訓練完成後,成為具備高動態範圍、高解析度及線性輸出的光調變器,可適用於任何類型的光源,將該光調變模組原本的非線性調變曲線C1(如第3圖所示)改善成為線性調變曲線C2(如第4圖所示),而且,該光調變模組可由原本僅有3個數量級的調變控制步階大幅提升為7個數量級的調變控制步階。
承上所述,本發明的光調變系統、方法、電腦程式產品及電腦可讀取紀錄媒體實施例,依據至少一擴展條件將該原始量測曲線擴展成數條高動態範圍調變曲線;依據該些高動態範圍調變曲線建立一擬合線性曲線;及依據該擬合線性曲線從該些高動態範圍調變曲線中選出一高動態範圍線性曲線。可以使得該光調變模組依據該高動態範圍線性曲線進行運作,成為具備高動態範圍、高解析度及線性輸出的光調變器,可適用於任何類型的光源,將該光調變模組原本的非線性調變模式改善成為線性調變模式,而且,該光調變模組可由原本僅有3個數量級的調變控制步階大幅提升為7個數量級的調變控制步階。
雖然本發明已以較佳實施例揭露,然其並非用以限制本發明,任何熟習此項技藝之人士,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種更動與修飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1:光產生器 11:發光器 12:光機調變控制器 13:調變裝置 2:光調變模組 3:調光控制器 4:光混合器 5:光偵測器 6:電控裝置 C1:非線性調變曲線 C2:線性調變曲線 S1:步驟 S2:步驟 S21:步驟 S22:步驟 S3:步驟 S4:步驟 S41:步驟 S42:步驟 S43:步驟 S44:步驟
[第1圖]:本發明實施例之光調變系統的功能方塊示意圖。 [第2圖]:本發明實施例之光調變方法的示例流程圖。 [第3圖]:本發明實施例之光調變模組在訓練前處於非線性調變狀態的特性曲線圖。 [第4圖]:本發明實施例之光調變模組在訓練後處於線性調變狀態的特性曲線圖。
1:光產生器
11:發光器
12:光機調變控制器
13:調變裝置
2:光調變模組
3:調光控制器
4:光混合器
5:光偵測器
6:電控裝置

Claims (6)

  1. 一種光調變系統,包含:一光產生器;一光調變模組,光學耦合該光產生器;一調光控制器,光學耦合該光調變模組;一光混合器,光學耦合該光調變模組;一光偵測器,光學耦合該光混合器;及一電控裝置,電性耦合該光產生器、該調光控制器及該光偵測器;其中該電控裝置被配置為:控制該光產生器輸出至少一光源到該光調變模組,使該光調變模組響應於該調光控制器的一輸出結果而將該光源調變成至少一調變光,使該光混合器響應於該調變光而產生至少一混合光;控制該光偵測器響應於該混合光而產生至少一原始量測曲線;依據至少一擴展條件將該原始量測曲線擴展成數條高動態範圍調變曲線;依據該些高動態範圍調變曲線建立一擬合線性曲線;及依據該擬合線性曲線從該些高動態範圍調變曲線中選出一高動態範圍線性曲線,用以配置該光調變模組的運作狀態;其中該光產生器包括一發光器、一光機調變控制器及一調變裝置,該調變裝置光學耦合於該發光器與該光調變模組之間,該光機調變控制器電性耦合於該調變裝置與該電控裝置之間,使該調變裝置響應於該電控裝置的一控制訊號而將來自該發光器的光調變成該光源,該調變裝置為一遮蔽式調變裝置,該遮蔽式調變裝置透過機械檔塊進行光源遮蔽。
  2. 如請求項1所述之光調變系統,其中該調光控制器被配置成能進行連續式光學調變化的一電動機械裝置。
  3. 如請求項1所述之光調變系統,其中該調光控制器被配置成能進行連續式或非連續式光學調變化的一光學濾片系統。
  4. 一種光調變方法,其係執行於一系統,該系統包括一光產生器、一光調變模組、一調光控制器、一光混合器、一光偵測器及一電控裝置,該光調變模組光學耦合該光產生器、該調光控制器及該光混合器,該光偵測器光學耦合該光混合器,該電控裝置電性耦合該光產生器、該調光控制器及該光偵測器;該光調變方法包括:將該電控裝置配置為:控制該光產生器輸出至少一光源到該光調變模組,使該光調變模組響應於該調光控制器的一輸出結果而將該光源調變成至少一調變光,使該光混合器響應於該調變光而產生至少一混合光;控制該光偵測器響應於該混合光而產生至少一原始量測曲線;依據至少一擴展條件將該原始量測曲線擴展成數條高動態範圍調變曲線;依據該些高動態範圍調變曲線建立一擬合線性曲線;及依據該擬合線性曲線從該些高動態範圍調變曲線中選出一高動態範圍線性曲線,用以配置該光調變模組的運作狀態;其中該光產生器包括一發光器、一光機調變控制器及一調變裝置,該調變裝置光學耦合於該發光器與該光調變模組之間,該光機調變控制器電性耦合於該調變裝置與該電控裝置之間,使該調變裝置響應於該電控裝置的一控制訊號而將來自該發光器的光調變成該光源,該調變裝置為一遮蔽式調變裝置,該遮蔽式調變裝置透過機械檔塊進行光源遮蔽。
  5. 一種電腦程式產品,當電腦載入該電腦程式並執行後, 該電腦能夠執行如請求項4所述之光調變方法。
  6. 一種電腦可讀取紀錄媒體,該電腦可讀取紀錄媒體內儲程式,當電腦載入該程式並執行後,該電腦能夠完成如請求項4所述之光調變方法。
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