CN102023456B - 测光权重调整方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
测光权重调整方法及其装置。该测光权重调整方法包括下列步骤。首先,将一输入图像分为多个测光区域,输入图像包括多笔像素数据,而此些测光区域对应至多个曝光权重值。接着,判断输入图像的各笔像素数据所表示的颜色是否为肤色(skin color)。之后,计算于各个测光区域中被判定为肤色的像素数据的数量。然后,依据计算结果,调整此些测光区域所对应的曝光权重值。
Description
技术领域
本发明涉及一种测光权重调整方法及其装置,且特别涉及一种多区域的测光权重调整方法及其装置。
背景技术
在摄影学中,曝光为在拍照的过程中,允许让光线照射在摄像媒介上的总量。摄像媒介例如是底片、或图像感测器。曝光量的单位为勒克斯(lux)与秒的乘积,并且能够在一特定区域内,经由曝光值(exposure value,EV)与环境光线来计算而得。
现今,相机可提供多种测光(light metering)模式,来找出相片所适用的最佳曝光量。一般而言,测光模式包括点测光模式、中央加权平均测光模式、平均测光模式、局部测光模式、及多区域测光模式。
传统中,在对人像进行拍照时,通常会对脸部在拍摄环境下的亮度进行分析,以决定最佳的曝光时间,而使相片中的人脸具有合适的亮度。然而,此种作法需对整张图像进行大量的数学运算及图像分析,才能找出人脸的位置。如此,将会增加成本及运算量。另外,此种作法还需将整张图像暂于存储器中,而造成成本增加高、速度降低。
发明内容
本发明涉及一种测光权重调整方法及其装置,其是将一张输入图像分为多个测光区域,并计算出被判断为肤色(skin color)的像素数据于各个测光区域中的数量,而据以调整各个测光区域所对应的曝光权重值。如此,曝光时间便能由此些经由简易的运算,如计算数量,所取得的曝光权重值来决定,而能降低成本、减少运算量。而且,本发明的一实施例能依序对各笔像素数据进行处理,故能够有效地提高运算速度。再者,本发明一实施例可避免使用大容量的存储器来存储整张输入图像,故能节省硬件电路的面积。
根据本发明的一方面,提出一种测光权重调整方法,包括下列步骤。首先,将一输入图像分为多个测光区域,输入图像包括多笔像素数据,此些测光区域对应至多个曝光权重值。接着,判断输入图像的各笔像素数据所表示的颜色是否为肤色。之后,计算于各个测光区域中被判定为肤色的像素数据的数量。然后,依据计算结果,调整此些测光区域所对应的曝光权重值。
根据本发明的另一方面,提出一种测光权重调整装置,用以将一输入图像分为多个测光区域,并调整此些测光区域所对应的多个曝光权重值。输入图像包括多笔像素数据。测光权重调整装置包括一判断单元、一计算单元、及一权重调整单元。判断单元用以判断输入图像的各笔像素数据所表示的颜色是否为肤色。计算单元用以计算于各个测光区域中被判定为肤色的多个像素数据的一数量。权重调整单元用以依据计算单元的计算结果,调整此些测光区域所对应的此些曝光权重值。
为让本发明的上述内容能更明显易懂,下文特举优选实施例,并配合附图,作详细说明如下。
附图说明
图1绘示依照本发明一实施例的测光权重调整方法的流程图。
图2绘示依照本发明一实施例的测光权重调整装置的方块图。
图3A绘示为一图像感测单元所撷取的一张包含人脸的图像的示意图。
图3B绘示为图3A的图像的多个测光区域。
图3C绘示为判断单元依据图3A的输入图像所产生的肤色点于图3B的多个测光区域上的分布的示意图的一个例子。
图3D绘示为图3C的肤色点在通过过滤单元后于图3B的多个测光区域上的分布的一个例子的示意图。
图3E绘示为肤色点于多个测光区域上的比例的一个例子的示意图。
图3F绘示乃本发明一实施例的权重调整单元依据图3A的输入图像所设定的曝光权重值的一个例子的示意图。
图3G绘示为一中央加权曝光权重值。
图4绘示为图2的测光权重调整装置的过滤单元的一个例子的示意图。
【主要元件符号说明】
102:图像感测单元
200:测光权重调整装置
210:色彩比例计算单元
220:判断单元
230:过滤单元
232:判断矩阵
234:多输入与门
240:计算单元
250:权重调整单元
P(n):像素
K:第一参考值
Z:第二参考值
Im:输入图像
MA(1)~MA(25):测光区域
Rg1~Rg11:寄存器
S110~S140:流程步骤
WEV1、WEV2:曝光权重值
具体实施方式
请参照图1,其绘示依照本发明一实施例的测光权重调整方法的流程图。此测光权重调整方法包括下列步骤。如步骤S110所示,将一输入图像分为多个测光区域。输入图像包括多笔像素数据,而此些测光区域对应至多个曝光权重值。如步骤S120所示,判断输入图像的各笔像素数据所表示的颜色是否为肤色。如步骤S130所示,计算于各个测光区域中被判定为肤色的像素数据的数量。如步骤S140所示,依据计算步骤的结果,调整此些测光区域所对应的多个曝光权重值。
现在以执行图1的测光权重调整方法的一测光权重调整装置为例说明如下。请参照图2、第3A及3B图。图2绘示依照本发明一实施例的测光权重调整装置的方块图。图3A绘示为一图像感测单元所撷取的一张包含人脸的输入图像Im的示意图。图3B绘示为图3A的输入图像Im所对应的多个测光区域MA。
测光权重调整装置200例如包括一色彩比例计算单元210、一判断单元220、一过滤单元230、一计算单元240、及一权重调整单元250。测光权重调整装置200耦接至一图像感测单元102。测光权重调整装置200例如但不受限地可将图像感测单元102所撷取的输入图像Im分为如图3B所示的5×5个测光区域MA(1)~MA(25),并用以调整对应的曝光权重值。
图像感测单元102例如包括互补式金属-氧化层-半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor,CMOS)、或电荷耦合元件(Charge-coupledDevice,CCD)。图像感测单元102所拍摄的输入图像Im包含多个像素。各像素对应至一笔像素数据。例如,像素P(n)对应至一笔像素数据。而像素P(n)例如包括三个子像素,故其像素数据亦会包括三笔子像素数据。而像素的数量可依据图像感测单元102的规格(如解析度)而定。
色彩比例计算单元210耦接至图像感测单元102,用以从图像感测单元102取得输入图像Im的多笔像素数据,并计算各像素数据相关于肤色的色彩成份。以图3A的像素P(n)的像素数据为例。在一实施例中,色彩比例计算单元210在取得一笔像素P(n)的像素数据后,可针对此笔像素P(n),依据其像素数据的多个子像素数据之间的比例,计算一第一参考值K及一第二参考值Z。举例来说,此两参考值K及Z的计算方式如下:
其中,Rinput、Ginput、及Binput表示为一笔像素数据的三个子像素数据,其分别可为红色、绿色、及蓝色子像素数据。此两参考值K及Z由此些像素数据的比例计算而得。之后,此两参考值K及Z会被传送至判断单元220,而作为肤色判断的参考值。
判断单元220用以判断输入图像Im的各笔像素数据所表示的颜色是否为肤色。以像素P(n)为例。在一实施例中,判断单元220于判断像素P(n)的像素数据所表示的颜色是否为肤色时,判断第一参考值K及第二参考值Z所表示的坐标是否位于一预定范围。举例来说,判断两参考值K及Z所表示的坐标是否位于预定范围的方式如下:
其中,此预定范围为K介于0及2.1、且Z介于0及0.35之间的区间。SkinPixel代表判断单元220对于一笔像素数据的判断结果。SkinPixel的数值用以表示此笔像素数据是否为肤色。对于像素P(n)的像素数据而言,如果SkinPixel(n)被指定为1,则表示像素P(n)的像素数据为肤色。如果SkinPixel(n)会被指定为0,则表示像素P(n)的像素数据非为肤色。换句话说,对于各笔像素数据而言,判断单元220会产生对应的一个SkinPixel,并通过判断参考值K与Z是否为上述的区域来决定SkinPixel的数值,以得知各笔像素数据是否为肤色。在本实施例中,称数值为1的SkinPixel所对应的像素为肤色点。
在上述的实施例中,两参考值K与Z的计算方式及预定范围的决定方式,应可视不同的需求来予以设计。再者,上述的说明以色彩比例计算单元210计算一笔像素数据的两参考值K及Z、并由判断单元220来据以判断此像素数据是否为肤色的数据,然其用以说明本发明所用,而本发明并非限制于此。在实作中,判断肤色的方式应可有其他不同的实施态样,例如,可先统计出一般肤色在红色、绿色、及蓝色子像素数据中可能的数值范围,而分别与三笔子像素数据来比对以进行判断。总之,只要能在接收一笔像素数据时,能判断其是否为肤色,皆为本发明的可行实施例。
请参照图3C,其绘示为判断单元220依据图3A的输入图像Im所产生的肤色点于图3B的多个测光区域上的分布的一个例子的示意图。在此例中,肤色点依据式(1)~(3)产生。肤色点包含于肤色区域F1~F3中。在此例中,肤色区域F1及F2中的肤色点实质上对应至图3A的人脸的位置。
然而,在实作中,仍有可能会出现非对应至人脸位置的区域,如图3C的肤色区域F3。由于肤色具有连续的特性。连续的特性可意指为肤色点的数量较多、聚集的区域较大、或肤色点有连续出现的特性。鉴此,在本发明的一实施例中,可利用此连续的特性来移除不必要信息(如离散的肤色点),而保留较接近于人脸位置的肤色点,从而提高的肤色判断的正确性。此种功能由过滤单元230来完成,现在配合图2说明如下。
过滤单元230用以依据判断单元220对于一笔像素数据及多笔邻近像素数据的判断结果,以再次判断此笔像素数据所表示的颜色是否为肤色。以像素P(n)为例。在一实施例中,如果判断单元220判定像素P(n)为肤色点,则过滤单元230可依据多笔先前的像素数据来再次进行判断。
举例来说,请参照图4,其绘示乃图2的测光权重调整装置200的过滤单元230的一例子的示意图。此过滤单元230包括一个1×11的判断矩阵232及一多输入与门234。判断矩阵232包括11个寄存器Rg1~Rg11,而多输入与门234依据此11个寄存器的内容来决定其的输出。寄存器Rg1~Rg11分别存储了像素P(n)及其前十笔像素(未绘示)的判断结果,即存储了判断单元依据式(3)所产生的SkinPixel(n-1)~SkinPixel(n-10)及SkinPixel(n)的值。在此例中,如果像素P(n)及其前十笔像素皆被判定为肤色点(亦即SkinPixel(n)及SkinPixel(n-1)~SkinPixel(n-10)的值皆为1),则多输入与门234将会输出数值为1的SkinPixel_f(n),以表示像素P(n)的像素数据确实为肤色点。反之,如果像素P(n)及其前十笔像素的任何一个并非被判定为肤色点(亦即肤色点SkinPixel(n)及SkinPixel(n-1)~SkinPixel(n-10)的任一笔的值不为1),则对于原本被判定为肤色点的像素P(n)而言,过滤单元230会输出数值为0的SkinPixel_f(n)而重新判定像素P(n)非为肤色点。
请参照图3D,其绘示为图3C的肤色点在通过过滤单元230后于图3B的多个测光区域上的分布的示意图的一个例子。在图3C所示的例中,通过过滤单元230再一次的判断后,便能移除肤色区域F3中的肤色点,而保留具有连续特性的区域F1及F2中的肤色点。如此,便能提高的肤色判断的正确性。
请继续参照图2。在一实施例中,计算单元240用以计算各个测光区域中被判定为肤色的像素数据的数量占各个测光区域所各自涵盖的所有像素数据的数量的一比例。而权重调整单元250用以依据计算单元240所计算的比例,调整此些测光区域所对应的曝光权重值。计算单元240计算比例的方式例如如下:
其中,Skinpixel′表示肤色点在此测光区域中的数量;Biockpixel表示为此测光区域所涵盖的所有像素数据的数量,而Wskin表示肤色点的数量占此测光区域所涵盖的所有像素数据的数量的比例。
以图3D为例。计算单元240可在此25个测光区域MA(1)~MA(25)中,各自依据式(4)来计算对应的比例Wskin(1)~Wskin(25),其结果如图3E所示。之后,权重调整单元250便会依据计算单元240所计算的比例Wskin(1)~Wskin(25),来调整测光区域MA(1)~MA(25)所对应的曝光权重值。
在调整测光区域所对应的曝光权重值时,权重调整单元250例如可设定较高的曝光权重值至比例较高的测光区域,且临近低权重区域也可提供曝光值参考,以避免过度针对人脸区域的曝光让整张图像不协调。请参照图3F,其绘示乃本发明一实施例的权重调整单元250依据图3A的输入图像Im所设定的曝光权重值WEV2的一个例子的示意图。权重调整单元250为测光区域MA(1)~MA(25)所设定的多个曝光权重值WEV2(1)~WEV2(25)例如为区域的数值所示。其中,包含较多肤色点的测光区域(如测光区域MA(12)及MA(9))被设定以较高的曝光权重值。如此,本实施例为各区域所提供的曝光权重值的高低将会对应至肤色点于图像的各区域中所占的比例,故能够增加肤色曝光的准确性。
在另一实施例中,计算单元240用以计算于各个测光区域中被判定为肤色的像素数据的一数量,其例如为式(4)的Skin’Pixel所示。而权重调整单元250用以依据计算单元240所计算的数量,调整此些测光区域所对应的曝光权重值。之后,权重调整单元250便会依据计算单元240所计算的数量,来调整测光区域MA(1)~MA(25)所对应的曝光权重值。相仿地,权重调整单元250也可设定较高的曝光权重值至数量较高的测光区域,其结果也可如图3F所示。
上述以计算单元240计算肤色点的比例或数量为例做说明,然本发明亦不限于此。只要能通过肤色点计算出在各个测光范围中对于肤色统计值有意义的参考值,皆为本发明的可行实施例。再者,在图3B所示的例中,是将输入图像Im分为25个测光区域MA(1)~MA(25),此处的测光区域的数量用以说明本实施例,并非用以限制。测光区域的数量应可视使用者的需求及实际应用来予以设计。
由上述的说明可知,测光权重调整装置可通过计算出肤色点(即被判断为肤色的像素数据)的数量或比例,来调整各个测光区域的曝光权重值,并据以决定曝光时间。故知,本实施例的测光权重调整装置可经由简易的运算,如计算数量或比例,来决定曝光权重值。如此,便能降低成本、并减少运算量。
此外,在再一实施例中,权重调整单元250调整曝光权重值的方式也可实施如下。以图3A为例,假设输入图像Im的像素数据依据测光区域MA(1)~MA(25)所对应的多个第一曝光权重值WEV1(1)~WEV1(25)来取得,其例如为图3G所示的中央加权曝光权重值。此时,权重调整单元250用以依据计算单元240的计算结果(如上述的肤色点的数量或其比例),产生测光区域MA(1)~MA(25)所对应的多个第二曝光权重值WEV2(1)~WEV2(25),其例如为图3F所示。之后,重权调整单元250依据测光区域MA(1)~MA(25)所对应的第一曝光权重值WEV1(1)~WEV1(25)及第二曝光权重值WEV2(1)~WEV2(25),决定测光区域MA(1)~MA(25)所对应的曝光权重值。在实作中,测光区域MA(1)~MA(25)的曝光权重值可通过将两曝光权重值WEV1及WEV2以适当的计算方式整合而得。例如,可将两曝光权重值WEV1及WEV2对应地相加或取最大值来取得各测光区域MA(1)~MA(25)的曝光权重值。
在一实施例中,测光权重调整装置200还可进一步提高运算速度,兹说明如下。请参照图2,在实作中,色彩比例计算单元210在从图像感测单元102取得输入图像Im的多笔像素数据时,可依序取得多笔像素数据。换句话说,色彩比例计算单元210一次取得输入图像Im之一笔像素数据。之后,计算单元240会视各个像素数据所属的测光区域而来进行计算的动作。如此,测光权重调整装置200能依序对各笔像素数据进行处理,而能够有效地提高测光权重调整装置200的运算速度。故知,本实施例能达到实质上即时(real time)的曝光修正,而可应用于动态的视频技术中。而且,由于测光权重调整装置200可避免使用大容量的存储器件,故还能节省硬件电路的面积。
本发明上述实施例所公开的测光权重调整方法及其装置,是将一张输入图像分为多个测光区域,并计算出被判断为肤色的像素数据于各个测光区域中的数量,而据以调整各个测光区域所对应的曝光权重值。如此,将能降低成本、减少运算量。而且,本发明的一实施例能依序对各笔像素数据进行处理,故能够有效地提高运算速度。而且,本发明一实施例可避免使用大容量的存储器来存储整张输入图像,故能节省硬件电路的面积。
综上所述,虽然本发明已以一优选实施例公开如上,然其并非用以限定本发明。本发明所属领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰。因此,本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
Claims (16)
1.一种测光权重调整方法,包括:
将一输入图像分为多个测光区域,该输入图像包括多笔像素数据,这些测光区域对应至多个曝光权重值;
判断该输入图像的各笔像素数据所表示的颜色是否为肤色;
计算于各个测光区域中被判定为肤色的这些像素数据的数量;以及
依据该计算步骤的结果,调整这些测光区域所对应的这些曝光权重值;
其中,判断这些笔像素数据所表示的颜色是否为肤色的步骤包括:
依据一笔像素数据的多个子像素数据之间的比例,计算一第一参考值及一第二参考值;以及
判断该第一参考值及该第二参考值所表示的坐标是否位于一预定范围;
其中,依据一笔像素数据的多个子像素数据之间的比例,计算一第一参考值及一第二参考值的步骤具体包括,以如下方式计算第一参考值K及一第二参考值Z:
其中,Rinput、Ginput、及Binput表示为该一笔像素数据的三个子像素数据,其分别为红色、绿色、及蓝色子像素数据。
2.如权利要求1所述的测光权重调整方法,还包括:
从一图像感测单元依序取得该输入图像的这些像素数据;
其中,该图像感测单元为互补式金属-氧化层-半导体或电荷耦合元件。
3.如权利要求1所述的测光权重调整方法,其中,判断这些笔像素数据所表示的颜色是否为肤色的步骤还包括:
依据该判断的步骤对于一笔像素数据及多笔邻近像素数据的判断结果,以再次判断该笔像素数据所表示的颜色是否为肤色。
4.如权利要求3所述的测光权重调整方法,其中,这些邻近像素数据为该笔像素数据的多笔先前的像素数据。
5.如权利要求1所述的测光权重调整方法,其中,在计算于各个测光区域中被判定为肤色的这些像素数据的该数量的步骤中,还计算各个测光区域中被判定为肤色的这些像素数据的该数量占各个测光区域所涵盖的所有像素数据的数量的一比例。
6.如权利要求1所述的测光权重调整方法,其中,在调整这些测光区域所对应的这些曝光权重值的步骤中,设定较高的曝光权重值至数量较多的这些测光区域。
7.如权利要求1所述的测光权重调整方法,其中,该输入图像的这些笔像素数据依据这些测光区域所对应的多个第一曝光权重值来取得,而调整这些测光区域的这些曝光权重值的步骤包括:
依据该计算步骤的结果,产生这些测光区域所对应的多个第二曝光权重值;以及
依据这些测光区域所对应的这些第一曝光权重值及这些第二曝光权重值,决定这些测光区域所对应的这些曝光权重值。
8.如权利要求1所述的测光权重调整方法,其中,判断该第一参考值及该第二参考值所表示的坐标是否位于一预定范围的步骤具体包括,以如下方式判断第一参考值K及第二参考值Z所表示的坐标是否位于一预定范围内:
其中,此预定范围为K介于0及2.1、且Z介于0及0.35之间的区间,且SkinPixel代表对于一笔像素数据的判断结果。
9.一种测光权重调整装置,用以将一输入图像分为多个测光区域,并调整这些测光区域所对应的多个曝光权重值,该输入图像包括多笔像素数据,该测光权重调整装置包括:
一判断单元,用以判断该输入图像的各笔像素数据所表示的颜色是否为肤色;
一计算单元,用以计算于各个测光区域中被判定为肤色的这些像素数据的一数量;
一权重调整单元,用以依据该计算单元的计算结果,调整这些测光区域所对应的这些曝光权重值;以及
一色彩比例计算单元,用以依据一笔像素数据的多个子像素数据之间的比例计算一第一参考值及一第二参考值;
其中,该判断单元于判断这些笔像素数据所表示的颜色是否为肤色时,判断该第一参考值及该第二参考值所表示的坐标是否位于一预定范围;
其中,该色彩比例计算单元以如下方式计算第一参考值K及一第二参考值Z:
其中,Rinput、Ginput、及Binput表示为该一笔像素数据的三个子像素数据,其分别为红色、绿色、及蓝色子像素数据。
10.如权利要求9所述的测光权重调整装置,其中,该色彩比例计算单元耦接至一图像感测单元,用以从该图像感测单元依序取得该输入图像的这些像素数据;
其中,该图像感测单元为互补式金属-氧化层-半导体或电荷耦合元件。
11.如权利要求9所述的测光权重调整装置,还包括:
一过滤单元,用以依据该判断单元对于一笔像素数据及多笔邻近像素数据的判断结果,以再次判断该笔像素数据所表示的颜色是否为肤色。
12.如权利要求9所述的测光权重调整装置,其中,这些邻近像素数据为该笔像素数据的多笔先前的像素数据。
13.如权利要求9所述的测光权重调整装置,其中,该计算单元更计算各个测光区域中被判定为肤色的这些像素数据的该数量占各个测光区域所各自涵盖的所有像素数据的数量的一比例。
14.如权利要求9所述的测光权重调整装置,其中,该权重调整单元于调整这些测光区域所对应的这些曝光权重值时,设定较高的曝光权重值至数量较多的这些测光区域。
15.如权利要求9所述的测光权重调整装置,其中,该输入图像的这些笔像素数据依据这些测光区域所对应的多个第一曝光权重值来取得,而该权重调整单元用以:
依据该计算单元的计算结果,产生这些测光区域所对应的多个第二曝光权重值;以及
依据这些测光区域所对应的这些第一曝光权重值及这些第二曝光权重值,决定这些测光区域所对应的这些曝光权重值。
16.如权利要求9所述的测光权重调整装置,其中,该判断单元以如下方式判断第一参考值K及第二参考值Z所表示的坐标是否位于一预定范围内:
其中,此预定范围为K介于0及2.1、且Z介于0及0.35之间的区间,且SkinPixel代表对于一笔像素数据的判断结果。
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