TWM472212U - 可追蹤景物的影像擷取裝置 - Google Patents

Description

可追蹤景物的影像擷取裝置

本創作係有關於一種影像擷取裝置，尤指一種可調整影像追 蹤模組，自動追蹤一景物，使該景物在活動中亦不逃脫該擷取影像之特定範圍的影像擷取裝置。

影像擷取裝置，比如相機、錄影機或攝錄影機，在運作時往往需要將被攝/錄的景物聚焦定位好後，該景物在攝錄影後所得的影像才能較清晰完整。許多因素造成聚焦作業的失敗，小如攝錄影者手部的震動，大至該景物是頻繁移動而難以聚焦。對於前者，坊間不乏許多防手震的相機或錄影機，以動態機構設計或靜態影像裁切修正的方式，減輕其干擾；然而對於後者，相關的解決方案就比較少了。譬如：人們在拍照時，許多在快門作動前的肢體閃動會造成拍攝的相片失去原來想要的效果；在錄製老師上課的影帶時，需要一位攝影師隨著老師在黑板前的移動而動態調整攝影機鏡頭方向，這樣增加了許多不必要的成本負擔。前述二例，都需要較佳的解決方式來解除該困擾。

一個的解決方案是參考球型攝影機的運作方式。球型攝影機是藉由兩組獨立運作馬達，讓攝影鏡頭能在水平與垂直方向上移動，因而能動態地調整攝影(監視)畫面範圍。也因為球型攝影機的用途大多設定 於安全控制之監視，要做主動定景物的追蹤，應用方式還未成型。

回顧相關前案，許多發明設計也提供相關的解決方案。其 中，中華民國發明專利公告第I390973號揭露一種影像擷取裝置，該影像擷取裝置包括一影像感測模組、一自動聚焦模組及一顯示單元。當影像擷取裝置接收一影像時，使用者對該影像鎖定一目標物，自動聚焦模組根據該影像中之目標物大小，計算出一取景範圍之大小，該取景範圍經數位變焦放大後顯示於顯示單元供使用者檢視拍攝畫面，若影像擷取裝置持續接收影像，則自動聚焦模組偵測取景範圍內之該目標物之移動方向，並根據該目標物的移動方向調整取景範圍的位置，進而保持目標物在取景範圍內。 簡言之，’973利用偵測目標物的移動，達到取景範圍跟隨目標物的目的。 然該發明是以數位方式調整取景範圍，若該目標物移動量超過影像感測模組所能感測範圍，則該裝置無法使用。

又如中華民國發明公開第201014356號，其揭露一種用於影 像擷取裝置之錄影系統，該錄影系統包括顯示模組、視頻錄製模組、確定模組、追蹤模組及放大模組。錄影系統利用所述追蹤模組追蹤所需拍攝之移動物體以使所述操作區域始終包含所述移動物體，並放大操作區域以獲得所需拍攝之移動物體之放大動態影像，從而無需移動影像擷取裝置，就可保證所需拍攝之移動物體之放大動態影像穩定。然該前案尚需人力拍攝移動物體，無法有效減少追蹤所需拍攝移動物體之人力，亦無法有效以其設備固定該移動物體。

綜上所述，一種可以主動追蹤頻繁移動而難以聚焦之攝錄影 景物，使擷取之影像品質穩定，又可盡量減少操作人力的影像擷取裝置， 亟待業界思之。

習知影像擷取裝置，比如相機或攝影機，對於頻繁移動而難 以聚焦的攝錄影景物(景物)，皆有擷取影像品質不良的困擾。

本創作提供一種可追蹤景物的影像擷取裝置，該影像擷取裝 置包括：一影像擷取模組，用以連續擷取光學影像，並將擷取之該光學影像轉換成一光學訊號，其中該影像擷取模組具有一光學鏡頭，可動態地調整焦距；一影像追蹤模組，電連接至該影像擷取模組，藉由連續接收之光學訊號，計算一景物沿該光學鏡頭中心切線方向之位移向量，將該位移向量轉為一位移向量訊號並發送該位移向量訊號；一第一調整模組，包括一第一驅動裝置與一第一傳動結構，該第一驅動裝置驅動該第一傳動結構，該第一傳動結構於一第一方向上調整該影像擷取模組；一第二調整模組，包括一第二驅動裝置與一第二傳動結構，該第二驅動裝置驅動該第二傳動結構，該第二傳動結構於一第二方向上調整該影像擷取模組；及一中央處理單元，電連接至該影像擷取模組、該影像追蹤模組、該第一調整模組與該第二調整模組，用以接收自該影像追蹤模組傳來的位移向量訊號，以該位移向量訊號控制該第一調整模組與該第二調整模組之調整量，以便將該光學鏡頭之中心法向朝向該景物，其中該第一方向與該第二方向實質垂直。

依照本案構想，該影像追蹤模組可進一步計算該景物沿該光 學鏡頭中心法向之移動量，以控制該光學鏡頭將焦距調整至該景物可於該影像擷取模組內部成像之位置。

依照本案構想，該第一驅動裝置為一伺服馬達、一直流馬達 或一步進馬達。

依照本案構想，該第二驅動裝置為一伺服馬達、一直流馬達或一步進馬達。

依照本案構想，該第一傳動結構與該第二傳動結構各自沿該第一方向與該第二方向移動。

依照本案構想，該第一傳動結構與該第二傳動結構各自沿該第一方向與該第二方向轉動。

依照本案構想，該影像追蹤模組進一步包含一控制單元，電連接於該中央處理單元，用以於一擷取影像中選定一區塊，並透過該中央處理單元，以該區塊設定為該景物或更新該景物。

依照本案構想，該影像追蹤模組進一步包含一電源，電連接於該中央處理單元，用以提供電力。

依照本案構想，該電源為一充電電池或一交流轉直流變壓器。

依照本案構想，該影像追蹤模組進一步包含一記憶裝置，電連接於該中央處理單元，用以儲存該影像擷取模組擷取之光學影像。

本創作所提供之影像擷取裝置，由於利用位移向量訊號控制該第一調整模組與該第二調整模組之調整量，以便將該光學鏡頭之中心法向朝向該景物。藉此，該影像擷取裝置可以主動追蹤頻繁移動而難以聚焦之攝錄影景物，使擷取之影像品質穩定，又可盡量減少操作人力。

10‧‧‧影像擷取裝置

100‧‧‧影像擷取模組

101‧‧‧影像追蹤模組

102‧‧‧第一調整模組

103‧‧‧第二調整模組

104‧‧‧中央處理單元

105‧‧‧控制單元

106‧‧‧電源

107‧‧‧記憶裝置

1001‧‧‧光學鏡頭

1021‧‧‧第一驅動裝置

1022‧‧‧第一傳動結構

1031‧‧‧第二驅動裝置

1032‧‧‧第二傳動結構

D‧‧‧位移向量

第1圖係本創作之方框圖。

第2圖係依本創作精神之一局部立體圖。

第3圖係依本創作精神之另一局部立體圖。

請參閱第1圖、第2圖及第3圖，本創作係提供一種可追蹤景 物的影像擷取裝置。如第1圖所示，一影像擷取裝置10包括：一影像擷取模組100、一影像追蹤模組101、一第一調整模組102、一第二調整模組103、一中央處理單元104、一控制單元105、一電源106及一記憶裝置107。

影像擷取模組100，可用來連續擷取光學影像，並將擷取之 該光學影像轉換成一光學訊號。進一步分析，該影像擷取模組具有一光學鏡頭1001，可以動態地調整焦距，使在該光學鏡頭1001後方成像並被擷取的光學影像，可隨使用者的意願，選擇聚焦點。此外，該影像擷取模組100亦具有一影像轉換器(未繪示)，執行光學影像轉換為光學訊號之作業。該光學訊號為一電訊號，以高低電壓差的方式轉譯該擷取之該光學影像。

影像追蹤模組101電連接至該影像擷取模組100，藉由連續接 收之光學訊號，計算一景物沿該光學鏡頭1001中心切線方向之位移向量D，將該位移向量D轉為一位移向量訊號並發送該位移向量訊號。為更進一步解說，請參閱第2圖，第2圖為依本創作精神之一局部立體圖，該圖僅描述影像擷取模組100與第一調整模組102及第二調整模組103之作動關係。該圖以X軸、Y軸與Z軸標示三度空間座標。虛線為光學鏡頭1001法向(法線方向)。 若該景物原本在法向上，因故產生一沿光學鏡頭1001中心切線方向之位移向量D(此處，位移向量D係可能產生於Y-Z平面之任何方向，不記沿X方向之 位移向量)，則該位移向量D因有光學鏡頭1001焦距可知，固可計算出位移向量D在Y軸與Z軸的分量，進一步轉換該分量為該位移向量訊號供第一調整模組102及第二調整模組103調整之用。

第一調整模組102包括一第一驅動裝置1021與一第一傳動結 構1022。該第一驅動裝置1021驅動該第一傳動結構1022，該第一傳動結構1022於一第一方向上調整該影像擷取模組102。此處定義第一方向為Z軸方向。相同地，該第二調整模組103包括一第二驅動裝置1031與一第二傳動結構1032，該第二驅動裝置1031驅動該第二傳動結構1032，該第二傳動結構1032於一第二方向上調整該影像擷取模組102。此處定義第二方向為Y軸方向。由此可知，第一方向(Z軸方向)與第二方向(Y軸方向)垂直。實做上，由於任何機械結構皆無法定義完全垂直的作動方向，故第一方向與第二方向實質垂直即可。

中央處理單元104電連接至影像擷取模組100、影像追蹤模組 101、第一調整模組102與第二調整模組103，用來接收自該影像追蹤模組101傳來的位移向量訊號。中央處理單元104以該位移向量訊號控制第一調整模組102與第二調整模組103之調整量，以便將該光學鏡頭1001之中心法向朝向該景物。如上所言，此舉彌補了景物的位移向量D，使該景物重新回到光學鏡頭1001之中心法向上。

惟，當該景物在Z軸方向產生位移時，依照本創作，影像追 蹤模組101可藉由數個連續之光學訊號，進一步計算該景物沿該光學鏡頭1001中心法向之移動量，以控制該光學鏡頭1001將焦距調整至該景物可於該影像擷取模組100內部成像之位置。此時，該景物之位移量能被影像擷取裝 置10完全補正。

控制單元105電連接於該中央處理單元104，用以於一擷取影 像中選定一區塊，並透過中央處理單元104，以該區塊設定為該景物或更新該景物。該控制單元105可包含一觸控面板，即時地顯現目前的擷取畫面；利用觸控面板，點選擷取畫面中想要設定的區塊或定點為新的景物或於開機時設定追蹤之景物。此時，影像追蹤模組101會進行計算，令第一調整模組102及第二調整模組103調整影像擷取模組100聚焦該景物。

電源106電連接於該中央處理單元104，用以提供電力。該電 力可間接供應於與中央處理單元104電連接之元件。在本實施例中，電源106為一充電電池。然實作上，該電源106一可為一交流轉直流變壓器，藉由與市電插座連接之插頭取得電力。

記憶裝置107，電連接於該中央處理單元104，可用來儲存影 像擷取模組100擷取之光學影像(數位化之光學訊號)。該記憶裝置107為一非揮發性記憶體，亦可由記憶卡或硬碟機代替之。

在本實施例中，第一驅動裝置1021與第二驅動裝置1031為伺 服馬達。依照不同的需求(如景物大位移量之攝影機)，直流馬達或步進馬達亦可完成該作業。

直得注意的是，第一傳動結構1022與該第二傳動結構1032各 自沿該第一方向與該第二方向轉動。亦即於第2圖中，在X-Y平面與Z-X平面上轉動(調整)該影像擷取模組102。此時，調整量為角度。影像擷取裝置10具體可為一攝影機，提供大角度的影像擷取模組102位移量以追蹤該景物，適合用在錄製老師上課的影帶而不必攝影師全程掌控老師的移動情形。

同理，請見第3圖，第一傳動結構1022與該第二傳動結構1032 各自沿該第一方向與該第二方向移動，即，在Z軸與Y軸上移動(調整)該影像擷取模組102。此時，調整量為實際移動尺寸。影像擷取裝置10具體可為一像機，藉由影像擷取模組100微調整，解決在快門作動前的肢體閃動所造成拍攝相片失去原來想要的效果之困擾。譬如，可針對人臉拍攝，而無須過於考慮身體的移動。

此外，該控制單元105亦不限定於設定一組景物。只要數組 景物(如拍攝團體照)可在一焦距內，可被有效拍攝且該等景物又不會過度移動以致遠離了可成像位置，皆可被應用。又如，一般相機或攝影機皆有機殼，上述之元件，不見得必須被裝設於機內。只要達成前述各元件之功能，設於機殼外也無妨(通常第一傳動結構1022與第二傳動結構1032可設於機殼外，藉以施反向力予一外接腳架，達成轉動之目的)。

惟上述所揭露之圖示及說明，僅為本創作之實施例而已，然 其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，當可依據上述之說明做各種之更動與潤飾，如有其他符合本創作之精神與未實質改變本創作之技術手段者，皆屬本創作所涵蓋保護之範圍。

10‧‧‧影像擷取裝置

100‧‧‧影像擷取模組

101‧‧‧影像追蹤模組

102‧‧‧第一調整模組

103‧‧‧第二調整模組

104‧‧‧中央處理單元

105‧‧‧控制單元

106‧‧‧電源

107‧‧‧記憶裝置

1001‧‧‧光學鏡頭

1021‧‧‧第一驅動裝置

1022‧‧‧第一傳動結構

1031‧‧‧第二驅動裝置

1032‧‧‧第二傳動結構

Claims (10)

1. 一種可追蹤景物的影像擷取裝置，包括：一影像擷取模組，用以連續擷取光學影像，並將擷取之該光學影像轉換成一光學訊號，其中該影像擷取模組具有一光學鏡頭，可動態地調整焦距；一影像追蹤模組，電連接至該影像擷取模組，藉由連續接收之光學訊號，計算一景物沿該光學鏡頭中心切線方向之位移向量，將該位移向量轉為一位移向量訊號並發送該位移向量訊號；一第一調整模組，包括一第一驅動裝置與一第一傳動結構，該第一驅動裝置驅動該第一傳動結構，該第一傳動結構於一第一方向上調整該影像擷取模組；一第二調整模組，包括一第二驅動裝置與一第二傳動結構，該第二驅動裝置驅動該第二傳動結構，該第二傳動結構於一第二方向上調整該影像擷取模組；及一中央處理單元，電連接至該影像擷取模組、該影像追蹤模組、該第一調整模組與該第二調整模組，用以接收自該影像追蹤模組傳來的位移向量訊號，以該位移向量訊號控制該第一調整模組與該第二調整模組之調整量，以便將該光學鏡頭之中心法向朝向該景物，其中該第一方向與該第二方向實質垂直。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中該影像追蹤模組可進一步計算該景物沿該光學鏡頭中心法向之移動量，以控制該光學鏡頭將焦距調整至該景物可於該影像擷取模組內部成像之位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中該第一驅動裝置為一伺服馬達、一直流馬達或一步進馬達。
4. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中該第二驅動裝置為一伺服馬達、一直流馬達或一步進馬達。
5. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中該第一傳動結構與該第二傳動結構各自沿該第一方向與該第二方向移動。
6. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中該第一傳動結構與該第二傳動結構各自沿該第一方向與該第二方向轉動。
7. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，進一步包含一控制單元，電連接於該中央處理單元，用以於一擷取影像中選定一區塊，並透過該中央處理單元，以該區塊設定為該景物或更新該景物。
8. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，進一步包含一電源，電連接於該中央處理單元，用以提供電力。
9. 如申請專利範圍第8項所述之影像擷取裝置，其中該電源為一充電電池或一交流轉直流變壓器。
10. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，進一步包含一記憶裝置，電連接於該中央處理單元，用以儲存該影像擷取模組擷取之光學影像。