TW201724838A

TW201724838A - 產生包含旋轉軌跡的相片的方法及相關攝影裝置

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Publication number: TW201724838A
Application number: TW104143483A
Authority: TW
Inventors: 張耀宗
Original assignee: 緯創資通股份有限公司
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2015-12-24
Publication date: 2017-07-01
Also published as: TWI620440B; CN106921831B; US9906734B2; US20170187965A1; CN106921831A

Abstract

一種產生包含旋轉軌跡的相片的方法，包含有控制一鏡頭於一第一時段內開啟一快門以及控制一感光單元於該第一時段內旋轉一角度，以產生一第一相片，其中該第一相片包含旋轉軌跡。

Description

產生包含旋轉軌跡的相片的方法及相關攝影裝置

本發明係指一種產生包含旋轉軌跡的相片的方法及相關攝影裝置，尤指一種透過增設一旋轉驅動單元，用來在拍攝的過程中同時旋轉感光單元，以產生包含旋轉軌跡的相片的方法及相關攝影裝置。

近年來，數位攝影技術日趨進步及普及化，市面上出現各種規格的相機，手持式裝置（例如智慧型手機及平板電腦）也內建了相機以具備攝影功能，因此使用者可隨時隨地透過數位攝影來分享日常點滴，以增添生活樂趣。

由於專業攝影師對於相機的掌握度優於一般使用者，因此可拍攝出各種類型的相片，例如包含旋轉軌跡的相片。具體而言，此類相片的中心較清晰，且相片的背景略為模糊，呈現以中心為圓心，由多個同心圓軌跡所包圍的漣漪狀。若要拍攝包含旋轉軌跡的相片，需先設定足夠的快門秒數，讓運動中的背景呈現模糊狀。由於快門秒數較長，因此需將光圈設定為較小的數值，以防止手震而導致失焦。感光度也需稍微調降，以避免過度曝光。於此同時，還需控制相機旋轉，以使背景呈現漣漪狀。

由此可見，若要拍攝此類相片，對一般使用者而言是很大的挑戰。如何讓一般使用者也可輕易拍攝包含旋轉軌跡的相片，已成為業界的挑戰之一。

因此，本發明的主要目的即在於提供一種產生包含旋轉軌跡的相片的方法及相關攝影裝置，讓一般使用者也可輕易拍攝包含旋轉軌跡的相片。

本發明揭露一種產生包含旋轉軌跡的相片的方法。該方法包含有輸出一控制訊號，以控制一鏡頭於一第一時段內開啟一快門以及控制一感光單元於該第一時段內旋轉一角度，以產生一第一相片，其中該第一相片包含旋轉軌跡。

本發明另揭露一種產生包含旋轉軌跡的相片的攝影裝置。該攝影裝置包含有一感光單元、一控制器、一鏡頭、一旋轉驅動單元以及一記憶單元。該控制器耦接於該感光單元，用來產生一控制訊號。該鏡頭耦接於該控制器。該旋轉驅動單元耦接於該控制器及該感光單元，用來根據該控制訊號，控制該感光單元旋轉一角度。該記憶單元耦接於該控制器，用來儲存一程式碼，該程式碼指示該控制器執行一產生包含旋轉軌跡的相片的方法。該方法包含有輸出該控制訊號，以控制該鏡頭於一第一時段內開啟一快門以及控制該感光單元於該第一時段內旋轉該角度，以產生一第一相片，其中該第一相片包含旋轉軌跡。

第1圖為本發明實施例一攝影裝置1的功能示意圖。第2圖為本發明實施例攝影裝置1的剖面圖。攝影裝置1較傳統攝影裝置增設了一旋轉驅動單元，用來在拍攝的過程中同時旋轉感光單元，以產生以畫面中心為圓心，背景呈現由多個同心圓軌跡所包圍的相片。如第1圖及第2圖所示，攝影裝置1包含一鏡頭10、一鏡頭控制單元11、一控制器12、一記憶單元13、一輸出／輸入單元14、一顯示單元15、一旋轉驅動單元16及一感光單元17。

鏡頭控制單元11耦接於鏡頭10及控制器12，用來根據一控制訊號CTRL_sig，以控制鏡頭10執行一拍攝操作。控制訊號CTRL_sig用來指示拍攝操作的快門時間（即快門的開啟時間及關閉時間）、光圈大小、感光度及一旋轉角度。記憶單元13耦接於控制器12，其可為永久記憶體，用來儲存一程式碼、拍攝的相片及影片，其亦可為暫存記憶體，用來輔助控制器12執行程式碼。輸出／輸入單元14耦接於控制器12，用來作為一輸入介面以接收使用者的輸入指令，或是作為一輸出介面以輸出拍攝的相片及影片至其他電子裝置。顯示單元15耦接於控制器12，用來顯示即時畫面、預覽相片或操作介面。

感光單元17耦接於旋轉驅動單元16，用來感測鏡頭10捕捉影像的色彩及亮度。於拍攝時，當光線從鏡頭10入射後（光線的路徑以虛線表示而繪示於第2圖），可經由反射鏡即五稜鏡反射至景觀窗，讓使用者可透過景觀窗觀看影像。在使用者按下快門的瞬間，鏡頭10捕捉的光線及對應影像可成像於感光單元17上。感光單元17可為一感光耦合元件（Charge Coupled Device，CCD）或CMOS影像感測器（Complementary Metal-Oxide Semiconductor Image Sensor，簡稱CIS）。

旋轉驅動單元16耦接於鏡頭控制單元11及感光單元17，用來讓感光單元17旋轉一角度，使旋轉中的影像可連續疊加而成像於感光單元17上，以產生包含旋轉軌跡的相片P_moving。旋轉驅動單元16可為動力驅動的伺服馬達，或是機械力驅動的彈簧。控制器12耦接於鏡頭控制單元11、記憶單元13、輸出／輸入單元14及顯示單元15，用來輸出控制訊號CTRL_sig至鏡頭控制單元11，以控制鏡頭10執行拍攝功能以及控制旋轉驅動單元16旋轉感光單元17，以產生包含旋轉軌跡的相片P_moving。

第3圖為本發明實施例用來產生包含旋轉軌跡的相片的一流程30的示意圖。流程30可編譯為一程式碼，儲存於記憶單元13，用來控制控制鏡頭10拍攝相片及控制感光單元17旋轉一角度，以產生包含旋轉軌跡的相片P_moving。如第3圖所示，流程30包含以下步驟。

步驟300：開始。

步驟301：輸出一控制訊號，以控制一鏡頭於一第一時段內開啟一快門以及控制一感光單元於該第一時段內旋轉一角度，以產生一第一相片，其中該第一相片包含旋轉軌跡，且該控制訊號指示產生該第一相片的該第一時段、光圈大小、感光度及該感光單元旋轉的該角度。

步驟302：結束。

根據流程30，攝影裝置1在第一時段開啟快門的同時，控制感光單元旋轉一角度，以產生包含旋轉軌跡的相片。假設第一時段從一第一時間（即，快門開啟時間）開始，並於一第二時間（即，快門關閉時間）結束。攝影裝置1可控制鏡頭於第一時間開啟快門並同時控制控制感光單元旋轉一角度，接著，攝影裝置1控制鏡頭於第二時間關閉快門並停止旋轉感光單元，以產生包含旋轉軌跡的相片。請注意，在鏡頭拍攝相片時，可設定為慢速快門，讓旋轉中的影像可連續疊加而成像於感光單元上。如此一來，透過流程30，一般使用者也可輕易拍攝包含旋轉軌跡的相片。

在另一實施例中，為了讓相片P_moving中心的主體更為清晰明確，攝影裝置1可透過連拍功能，產生主體清晰的靜態相片以及背景呈現由多個同心圓軌跡所包圍的動態相片，再透過影像處理來合成靜態主體及動態背景，以產生主體清晰且背景包含旋轉軌跡的相片P_moving。

如第1圖所示，控制訊號CTRL_sig另指示連拍速度（即，連拍的間隔時間），讓控制器12透過控制訊號CTRL_sig，進一步控制鏡頭10執行連拍功能，例如連續拍攝兩張相片，使控制感光單元17產生相片P1及P2。接著，控制器12執行程式碼，並根據相片P1及P2，產生包含旋轉軌跡的相片P_moving。

第4圖為本發明實施例用來產生包含旋轉軌跡的相片的一流程40的示意圖。流程40可編譯為一程式碼，儲存於記憶單元13，用來控制控制鏡頭10拍攝相片及控制感光單元17旋轉一角度，以產生包含旋轉軌跡的相片P_moving。如第4圖所示，流程40包含以下步驟。

步驟400：開始。

步驟401：輸出一控制訊號，以控制一鏡頭於一第一時段開啟一快門並於該第一時段內控制一感光單元旋轉一角度，以產生一第一相片，以及控制該鏡頭於一第二時段開啟該快門，以產生一第二相片，其中該控制訊號指示產生該第一相片及該第二相片的該第一時段、該第二時段、光圈大小、感光度及該感光單元旋轉的該角度。

步驟402：根據一權重係數，混合該第一相片及該第二相片，以產生一第三相片，其中該第三相片包含一旋轉軌跡。

步驟403：結束。

根據流程40，在步驟401中，攝影裝置1連續拍攝兩張相片，以透過影像處理來產生包含旋轉軌跡的相片。請注意，當拍攝第一相片時，可設定為慢速快門，且於第一時段內同時控制感光單元旋轉一角度，使旋轉中的影像可連續疊加而成像於感光單元上，因此第一相片略為模糊，並呈現由多個同心圓軌跡所包圍的漣漪狀。當攝影裝置1拍攝第二相片時，可設定為快速快門（即第一時段大於第二時段），以取得清晰的主體及背景。最後，在步驟402中，攝影裝置1根據權重係數，混合第一相片及第二相片，以產生包含旋轉軌跡的第三相片。

權重係數可為正比於一距離R的一變數函數W（R），其中距離R是第一及第二相片的影像畫素座標與其中心座標的距離。為突顯中心主體與背景的差異化，在混和第一及第二相片時，越靠近中心座標的影像畫素，可由較少第一相片成分及較多第一二相片成分所組成，讓第一相片的權重係數小於第二相片的權重係數，以使第三相片的中心主體保持清晰。同時，越遠離中心座標的影像畫素，可由較多第一相片成分及較少第二相片成分所組成，讓第一相片的權重係數大於第二相片的權重係數，如此可使第三相片的背景保持由多個同心圓軌跡所包圍的漣漪狀。如此即可混和出主體清晰且背景包含旋轉軌跡的第三相片。如此一來，透過流程40，一般使用者也可輕易拍攝包含旋轉軌跡的相片。

請注意，拍攝第一及第二相片的順序無所限，即第二時段可優先於第一時段。因此，攝影裝置可先拍第二相片再拍攝第一相片，在此情況下，混和第一及第二相片的結果略有不同，但仍可產生主體清晰且背景包含旋轉軌跡的第三相片。

第5圖至第7圖繪示本發明實施例由攝影裝置1產生包含旋轉軌跡的相片P_moving的影像處理過程。第5圖為第一時段拍攝的第一相片P1，第6圖為第二時段拍攝的第二相片P2，且第7圖為本發明實施例影像畫素座標與相片的中心座標的示意圖。

如第5圖及第6圖所示，相片P1及P2皆繪示四個物體A、B、C及X，其中物體A、B及C為背景，而物體X為主體。假設旋轉角度為順時針九十度，第5圖中的物體A、B及C呈現類似扇形的形狀，而物體X本身為圓形，因此旋轉後的成像不變。

因此，當相片P1及P2以數位資料形式儲存的情況下，相片P1及P2可由影像畫素座標來表示，以相片P1為例，如第7圖所示，中心座標為（X_C ，Y_C ）而影像畫素座標為（X₁ ，Y₁ ），R為兩座標的距離。如上述，假設變數函數W（R）正比於距離R（即，若距離R越大，則變數函數W（R）越大；反之，若距離R越小，則變數函數W（R）越小）。當相片P1及P2進行混和時，例如阿爾發混和（Alpha blending），可執行下列轉換函數來產生包含旋轉軌跡的相片P_moving。

其中，（R₁ ，G₁ ，B₁ ）、（R₂ ，G₂ ，B₂ ）及（R₃ ，G₃ ，B₃ ）分別為相片P1、P2及P_moving的畫素值。由上述轉換函數可知，若距離R越小，則變數函數W（R）越小，可使畫素值（R₁ ，G₁ ，B₁ ）加乘的權重係數W（R）小於畫素值（R₂ ，G₂ ，B₂ ）加乘的權重係數[1-W（R）]，因此相片P_moving在靠近中心座標的畫素值含有較少模糊相片P1成分以及較多清晰相片P2成分。反之，若距離R越大，則變數函數W（R）越大，使畫素值（R₁ ，G₁ ，B₁ ）加乘的權重係數W（R）大於畫素值（R₂ ，G₂ ，B₂ ）加乘的權重係數[1-W（R）]，因此相片P_moving在遠離中心座標的畫素值含有較多模糊相片P1的成分以及較少清晰相片P2成分。

在另一實施例中，可分割相片P1及P2為一第一區塊及一第二區塊，其中第一區塊用來顯示主體，而第二區塊用來顯示背景。在此情況下，可保留相片P2在第一區塊的影像，使主體（即物體X）保持清晰，並根據權重係數，混和相片P1及P2在第二區塊的影像，以產生相片P_moving。

綜上所述，本發明的攝影裝置增設一旋轉驅動單元，用來在拍攝的過程中同時旋轉感光單元，以產生以中心為圓心，背景呈現由多個同心圓軌跡所包圍的相片。此外，為了讓相片中心的主體更為清晰明確，本發明的攝影裝置可透過連拍功能，產生主體清晰的靜態相片以及背景呈現由多個同心圓軌跡所包圍的動態相片，再透過影像處理來合成靜態主體及動態背景，以產生主體清晰且背景包含旋轉軌跡的相片。如此一來，透過本發明，一般使用者也可輕易拍攝出包含旋轉軌跡的相片。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1‧‧‧攝影裝置
10‧‧‧鏡頭
11‧‧‧鏡頭控制單元
12‧‧‧控制器
13‧‧‧記憶單元
14‧‧‧輸出／輸入單元
15‧‧‧顯示單元
16‧‧‧旋轉驅動單元
17‧‧‧感光單元
CTRL_sig‧‧‧控制訊號
P1、P2、P_moving‧‧‧相片
A、B、C、X‧‧‧物體
R‧‧‧距離
X_C，Y_C）、（X₁，Y₁）‧‧‧座標
30、40‧‧‧流程
300、301、302、400、401、402、403‧‧‧步驟

第1圖為本發明實施例一攝影裝置的功能示意圖。第2圖為本發明實施例第1圖的攝影裝置的剖面圖。第3圖為本發明實施例用來產生包含旋轉軌跡的相片的一流程的示意圖。第4圖為本發明實施例用來產生包含旋轉軌跡的相片的另一流程的示意圖。第5圖繪示本發明實施例一靜態相片。第6圖繪示本發明實施例一包含旋轉軌跡的相片。第7圖為本發明實施例影像畫素座標與相片的中心座標的示意圖。

30‧‧‧流程

300、301、302‧‧‧步驟

Claims

一種產生包含旋轉軌跡的相片的方法，包含有：輸出一控制訊號，以控制一鏡頭於一第一時段內開啟一快門以及控制一感光單元於該第一時段內旋轉一角度，以產生一第一相片，其中該第一相片包含旋轉軌跡。
如請求項1所述的方法，其中該控制訊號指示產生該第一相片的該第一時段、光圈大小、感光度及該感光單元旋轉的該角度。
如請求項2所述的方法，其另包含有：輸出該控制訊號，以控制該鏡頭於一第二時段內開啟該快門，以產生一第二相片；以及根據一權重係數，混合該第一相片及該第二相片，以產生一第三相片，其中該第三相片包含旋轉軌跡。
如請求項3所述的方法，其中該控制訊號另指示產生該第二相片的該第二時段、光圈大小及感光度，且該第一時段大於該第二時段。
如請求項3所述的方法，其中該權重係數為正比於一距離的變數函數，其中該距離為該第一相片及該第二相片的影像畫素座標與一中心座標的距離。
如請求項3所述的方法，其中根據該權重係數，混合該第一相片及該第二相片，以產生該第三相片的步驟包含有：分割該第一相片及該第二相片為一第一區塊及一第二區塊；以及保留該第二相片在該第一區塊的影像，以及根據該權重係數，混和該第一相片及該第二相片在該第二區塊的影像，以產生該第二相片。
如請求項6所述的方法，其中該第一區塊用來顯示一主體，以及該第二區塊用來顯示一背景。
如請求項1所述的方法，其用於一攝影裝置，該攝影裝置包含該鏡頭、該感光單元以及一旋轉驅動單元，該旋轉驅動單元用來控制該感光單元旋轉該角度，且該旋轉驅動單元為動力驅動的一伺服馬達，或機械力驅動的一彈簧。
一種產生包含旋轉軌跡的相片的攝影裝置，包含有：一感光單元；一控制器，耦接於該感光單元，用來產生一控制訊號；一鏡頭，耦接於該控制器；一旋轉驅動單元，耦接於該控制器及該感光單元，用來根據該控制訊號，控制該感光單元旋轉一角度；以及一記憶單元，耦接於該控制器，用來儲存一程式碼，該程式碼指示該控制器執行一產生包含旋轉軌跡的相片的方法，其中該方法包含有：輸出該控制訊號，以控制該鏡頭於一第一時段內開啟一快門以及控制該感光單元於該第一時段內旋轉該角度，以產生一第一相片，其中該第一相片包含旋轉軌跡。
如請求項9所述的攝影裝置，其中該控制訊號指示產生該第一相片的該第一時段、光圈大小、感光度及該感光單元旋轉的該角度。
如請求項10所述的攝影裝置，其另包含有：輸出該控制訊號，以控制該鏡頭於一第二時段內開啟該快門，以產生一第二相片；以及根據一權重係數，混合該第一相片及該第二相片，以產生一第三相片。
如請求項11所述的攝影裝置，其中該控制訊號另指示產生該第二相片的該第二時段、光圈大小及感光度，且該第一時段大於該第二時段。
如請求項11所述的攝影裝置，其中該權重係數為正比於一距離的變數函數，其中該距離為該第一相片及該第二相片的影像畫素座標與一中心座標的距離。
如請求項11所述的攝影裝置，其中根據該權重係數，混合該第一相片及該第二相片，以產生該第三相片的步驟包含有：分割該第一相片及該第二相片為一第一區塊及一第二區塊；以及保留該第二相片在該第一區塊的影像，以及根據該權重係數，混和該第一相片及該第二相片在該第二區塊的影像，以產生該第三相片。
如請求項14所述的攝影裝置，其中該第一區塊用來顯示一主體，以及該第二區塊用來顯示一背景。
如請求項9所述的攝影裝置，其中該旋轉驅動單元為動力驅動的一伺服馬達，或該旋轉驅動單元為機械力驅動的一彈簧。