TW202213174A - 提升影像辨識率的前處理方法及系統 - Google Patents

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Abstract

本發明公開一種提升影像辨識率的前處理方法及系統。前處理方法包括以下步驟：配置發光二極體於圖像感測器的周圍，圖像感測器對應一影像擷取區域；開啟發光二極體，使其發出具有色溫為3200K的白色光源，白色光源具有固定的光照面積範圍，且光照面積範圍覆蓋影像擷取區域，以使影像擷取區域的色溫接近或等於3200K；以及關閉發光二極體經過一時隙之後，使圖像感測器在介於0.0004Lux~1Lux之間的低照度的狀態下進行影像擷取，以產生前處理圖像。

Description

提升影像辨識率的前處理方法及系統
本發明涉及一種影像辨識的系統及方法，特別是涉及一種提升影像辨識率的前處理系統及方法。
目前的車輛，部分有配置自適應頭燈(Adaptive Driving Beam, ADB)。自適應頭燈能夠對應前方與對向之車輛位置，透過軟韌硬體搭配，控制各個亮暗區，進行對向來車與前車之避光處理。
然而，在夜間要準確辨識出發光物件並不容易。夜晚中的發光物件可能是自發光物件或是反光物件等等，自發光物件例如是車輛的頭燈，而反光物件例如是路上的行人或是車輛。目前的現有技術中，雖然能夠偵測到車輛前方的發光物件的影像，但遇到雨天、霧霾等惡劣天氣狀況，則會增加辨識難度，甚至無法辨識。要能夠清楚辨識出發光物件，才有辦法對應做出適當的處理。
故，如何進行有效的影像前處理，讓夜間中的影像辨識率提高且誤判率降低，已成為該領域所欲解決的重要課題之一。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種提升影像辨識率的前處理方法，其包括：配置發光二極體於圖像感測器的周圍，圖像感測器對應影像擷取區域；開啟發光二極體，使發光二極體發出具有色溫為3200K的白色光源，白色光源具有一固定的光照面積範圍，光照面積範圍覆蓋影像擷取區域，以使影像擷取區域的色溫接近或等於3200K；以及關閉發光二極體經過一時隙之後，使圖像感測器在介於0.0004Lux~1Lux之間的低照度的狀態下進行影像擷取，以產生前處理圖像。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種提升影像辨識率的前處理方法，其包括：配置三個發光二極體於一圖像感測器的左右兩側以及下方，圖像感測器對應影像擷取區域；開啟三個發光二極體，使每個發光二極體發出具有色溫為3200K的白色光源，每個白色光源具有固定的光照面積範圍，三個白色光源的光照面積範圍會至少覆蓋影像擷取區域的二分之一，以使被覆蓋的二分之一影像擷取區域的色溫接近或等於3200K；關閉三個發光二極體經過一時隙之後，使圖像感測器在介於0.0004Lux~1Lux之間的低照度的狀態下進行影像擷取，以產生前處理圖像；以及重複交替開啟及關閉三個發光二極體，以使圖像感測器產生多個前處理圖像。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是提供一種提升影像辨識率的前處理系統，其包括一圖像感測器以及三個發光二極體。圖像感測器對應影像擷取區域。三個發光二極體是配置在圖像感測器的左右兩側以及下方，每個發光二極體發出具有色溫為3200K的白色光源，且每個白色光源具有固定的光照面積範圍。三個白色光源的光照面積範圍會至少覆蓋影像擷取區域的二分之一，以使被覆蓋的二分之一影像擷取區域的色溫接近或等於3200K。圖像感測器在三個發光二極體交替開啟及關閉而產生的介於0.0004Lux~1Lux之間的低照度的狀態下進行影像擷取，以產生前處理圖像。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的提升影像辨識率的前處理方法，其能通過“配置三個發光二極體於一圖像感測器的左右兩側以及下方，圖像感測器對應影像擷取區域”、“開啟三個發光二極體，使每個發光二極體發出具有色溫為3200K的白色光源，每個白色光源具有固定的光照面積範圍，三個白色光源的光照面積範圍會至少覆蓋影像擷取區域的二分之一，以使被覆蓋的二分之一影像擷取區域的色溫接近或等於3200K”、“關閉三個發光二極體經過一時隙之後，使圖像感測器在介於0.0004Lux~1Lux之間的低照度的狀態下進行影像擷取，以產生前處理圖像”以及“重複交替開啟及關閉三個發光二極體，以使圖像感測器產生多個前處理圖像”的技術方案，以提升夜間中的影像辨識率提高並且降低誤判率。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的提升影像辨識率的前處理系統，其能通過“圖像感測器對應影像擷取區域”、“三個發光二極體是配置在一圖像感測器的左右兩側以及下方，每個發光二極體發出具有色溫為3200K的白色光源，且每個白色光源具有固定的光照面積範圍” 、“三個白色光源的光照面積範圍會至少覆蓋影像擷取區域的二分之一，以使被覆蓋的二分之一影像擷取區域的色溫接近或等於3200K”以及“圖像感測器在三個發光二極體交替開啟及關閉而產生的介於0.0004Lux~1Lux之間的低照度的狀態下進行影像擷取，以產生前處理圖像”的技術方案，以提升夜間中的影像辨識率提高並且降低誤判率。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“提升影像辨識率的前處理方法及系統”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件，但這些元件不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
本發明提供一種提升影像辨識率的前處理系統，其主要裝設在車上，用以協助辨識車輛行駛時位於前方的物件。請先參閱圖2所示，本發明的提升影像辨識率的前處理系統100主要包括圖像感測器1與發光二極體2，基本上，兩者皆可裝配置在車輛任何有利於辨識前方目標物件的位置，而發光二極體2可配置在圖像感測器1的周圍。
圖像感測器1就如同是數位相機或是智慧型手機內部常見的圖像感測組件，其包括感光元件和處理器(圖未示出)。感光元件是一種將光學影像轉換成電子訊號的元件，主要有感光耦合元件(Charge-Coupled Cevice, CCD)和互補式金屬氧化物半導體主動像素傳感器(CMOS active pixel sensor)兩種。處理器則是一種圖像訊號處理晶片。感光元件受光之後，將光轉換為電子信號並且傳輸至處理器，再經由處理器進行運算處理，例如自動白平衡調校及自動曝光調校，最後產生數位圖像，數位照片最終才能被存入儲存媒體中。
當數位相機在拍攝時，相機的鏡頭對準目標物件。拍攝時，由物件發射或反射的光線經由鏡頭進入相機內部而照射在圖像感測器1，進而產生目標物件的數位圖像。換言之，圖像感測器1的受光區域即為一影像擷取區域A。本發明也是如此，圖像感測器1會對應一影像擷取區域A(如圖3所示)。
另外，在本發明中，發光二極體(Light Emitting Diode, LED)為可發出白色光源的白光LED，更確切來說，本發明中所使用的白光LED為色溫為3200K的白光LED。色溫就是光線的顏色，色溫值越高，光線顏色會越接近白色，而色溫值越低，光線顏色會越接近黃色。
[實施例]
參閱圖1所示，本發明實施例提供一種提升影像辨識率的前處理方法，其包括以下步驟：
步驟S1：配合參閱圖2所示，配置三個發光二極體2於圖像感測器1的左右兩側及下方處，圖像感測器1對應一影像擷取區域A。
需說明的是，本發明並不以上述所舉的例子為限。發光二極體2的數量以及配置在圖像感測器1周圍的位置可依照實際需求做出調整。
步驟S2：配合參閱圖3所示，開啟三個發光二極體2，使每個發光二極體2發出具有色溫為3200K的白色光源。每個白色光源具有固定的光照面積範圍3，發光二極體2與圖像感測器1的配置關係會使得三個白色光源的光照面積範圍3覆蓋到影像擷取區域A，並且至少覆蓋整個影像擷取區域A的二分之一。
在本實施例中，三個發光二極體2配置在圖像感測器1的左右兩側及下方處，使三個白色光源的光照面積範圍3至少涵蓋整個影像擷取區域下半部。
步驟S3：參閱圖4及圖5所示，關閉三個發光二極體2經過時隙T之後，使圖像感測器1在介於0.0004Lux~1Lux之間的低照度的狀態下進行影像擷取，以產生前處理圖像M。
步驟S4：重複進行步驟2與步驟3，交替開啟及關閉發光二極體2，使圖像感測器1產生多個前處理圖像M，以供後續的影像辨識處理，如圖6所示。
需說明的是，由於三個白色光源的色溫皆為3200K，因此其光照面積範圍3在於影像擷取區域A內的重疊區域AA，其色溫當然會更接近或等於3200K。此時，圖像感測器1會對所接收到的光線會進行自動白平衡調校，使之後的預定要擷取出的圖像也會接近或等於3200K的色溫。
在正常情況下，發光二極體2皆為關閉狀態，直到在夜間或是惡劣天氣下開始進行前方物件的辨識時，發光二極體2開啟且圖像感測器1開始擷取圖像。進一步來說，圖像感測器1通常在一秒鐘能夠擷取N個圖像(Frame)，若發光二極體2開啟且圖像感測器1開始擷取圖像時，那麼達到自動白平衡的時間通常會在小於1秒鐘的時間內完成。
此外，之所以關閉發光二極體2經過時隙T之後，會使圖像感測器1在介於0.0004Lux~1Lux之間的低照度狀態下，是因為關閉發光二極體2的瞬間，圖像感測器1所接收到的照度會跟著瞬間降低。照度是每單位面積所接收到的光通量，單位為勒克斯(Lux)。本發明的主要技術特徵是使圖像感測器1在照度降到最低的瞬間進行影像擷取，如圖7所示。圖7為本發明的圖像感測器1受光時的照度與時間關係曲線圖。當關閉發光二極體2(停止發出白色光源3)時，圖像感測器1停止受光，圖像感測器1在停止受光的瞬間，其照度會瞬間降低，這時圖像感測器1會進行自動曝光調校程序，使照度能夠回歸至一平衡值。圖中的虛線圓框所示之處即照度L降到最低(約為0.0004Lux~1Lux)的瞬間，此時相隔關閉發光二極體2一小段時間，即時隙T，約介於10毫秒至200毫秒之間。較佳者，在關閉發光二極體2經過200毫秒之後的照度最低會達到0.0004Lux。然而，需說明的是，此時的圖像感測器1仍然處在色溫3200K的白平衡狀態。
換言之，在開啟發光二極體2使圖像感測器1對應的影像擷取區域A達到白平衡狀態，接著立即關閉發光二極體2，使圖像感測器1的照度(接收到的光通量)達到最低0.0004Lux。換言之，圖像感測器1同時處於(接近或等於)色溫3200K的白平衡狀態以及低照度狀態。此時，使圖像感測器1對影像擷取區域A內的目標物件進行影像擷取，可產生前處理圖像M。
本發明主要是應用於車輛在光線昏暗(例如夜間)或是惡劣天氣狀況(例如下雨天、霧霾)下行進時辨識前方的目標物件。對於車輛內的駕駛人來說，前方的目標物件有可能是行人、車輛...等等。舉例來說，當駕駛人在夜間行駛並且打開頭燈照射前方時，目標物件可能是對向另一開著頭燈的行駛中車輛。此時，圖像感測器1必定是對著對向來車的發光頭燈進行影像擷取。一般來說，車輛在出廠時，其頭燈的色溫都是依照安全法規而維持在3200K。因此，若依照本發明的提升影像辨識率的前處理方法，圖像感測器1對著對向來車的發光頭燈進行影像擷取所產生的前處理圖像M，能夠進一步強化目標物件(即對向來車所發出的色溫3200K的頭燈)的亮度(因為圖像感測器1維持在色溫3200K的白平衡狀態)，以及更加地暗化周邊環境(因為圖像感測器1在最低照度的狀態下擷取其圖像)。
在本實施例中，由於發光二極體2與圖像感測器1的配置關係會使得白色光源的光照面積範圍3覆蓋到影像擷取區域A，且在本發明中，三個白色光源的光照面積範圍3至少覆蓋整個影像擷取區域A的二分之一。也就是說，發光二極體2與圖像感測器1之間的距離會影響白色光源的光照面積範圍3在影像擷取區域A內的重疊區域大小。具體來說，發光二極體2相距圖像感測器1一間距D而照射在圖像感測器1的發光強度，相當於外界光源相距圖像感測器1一預定距離而照射在圖像感測器1的發光強度。發光強度(Luminous intensity)簡稱光強或光度，表示光源給定方向上單位立體角內發光強弱程度的物理量，單位為燭光。
以上述所舉的例子來說明，對向來車的發光頭燈為外界光源。由於對向來車都是由遠到近，所以預定距離取30公尺至155公尺，較佳者為155公尺，即對向來車距離駕駛人車輛155公尺時開始需要被偵測。因此，外界光源相距圖像感測器1的預定距離155公尺時照射在圖像感測器1的發光強度相等於發光二極體2相距圖像感測器1間距D時照射在圖像感測器1的發光強度。因此，可在固定發光強度的情況下調整間距D，或是在固定間距D的情況下調整發光二極體2照射在圖像感測器1的發光強度。在本實施例中，間距D是調整在介於10毫米至15毫米之間。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的提升影像辨識率的前處理方法，其能通過“配置三個發光二極體2於圖像感測器1的左右兩側以及下方，圖像感測器1對應影像擷取區域A”、“開啟三個發光二極體2，使每個發光二極體2發出具有色溫為3200K的白色光源，每個白色光源具有固定的光照面積範圍3，三個白色光源的光照面積範圍3至少覆蓋影像擷取區域A的二分之一，以使被覆蓋的二分之一影像擷取區域A的色溫接近或等於3200K”、“關閉三個發光二極體2經過一時隙T之後，使圖像感測器1在介於0.0004Lux~1Lux之間的低照度的狀態下進行影像擷取，以產生前處理圖像M”以及“重複交替開啟及關閉三個發光二極體2，以使圖像感測器1產生多個前處理圖像M”的技術方案，以提升夜間中的影像辨識率提高並且降低誤判率。
本發明的另外一有益效果在於，本發明所提供的提升影像辨識率的前處理系統，其能通過“圖像感測器1對應影像擷取區域A”、“三個發光二極體2是配置在圖像感測器1的左右兩側以及下方，每個發光二極體2發出具有色溫為3200K的白色光源，且每個白色光源具有固定的光照面積範圍3”、“三個白色光源的光照面積範圍3至少覆蓋影像擷取區域A的二分之一，以使被覆蓋的二分之一影像擷取區域A的色溫接近或等於3200K”以及“圖像感測器1在三個發光二極體2交替開啟及關閉而產生的介於0.0004Lux~1Lux之間的低照度的狀態下進行影像擷取，以產生前處理圖像M”的技術方案，以提升夜間中的影像辨識率提高並且降低誤判率。
更進一步來說，本發明為解決現有技術中在夜間或惡劣天氣下所擷取到的影像難以辨識的情況，透過將發出色溫為3200K的白光LED配置在圖像感測器1的周圍進行重複交替開啟及關閉，以使圖像感測器1經過自動白平衡調校而維持在色溫3200K以及經過自動曝光調校而維持在低照度的之後再進行影像擷取，使得所得出的前處理圖像M能夠強化目標物件的亮度，以及更加地暗化周邊環境，為之後進一步進行影像辨識處理提供有利材料。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
100:系統 1:圖像感測器 2:發光二極體 3:白色光源的光照面積範圍 A:影像擷取區域 AA:重疊區域 M:前處理圖像 D:間距
圖1為本發明的提升影像辨識率的前處理方法的步驟示意圖。
圖2為本發明實施例的提升影像辨識率的前處理系統的第一示意圖。
圖3為圖2中的發光二極體開啟時的影像擷取區域示意圖。
圖4為本發明實施例的提升影像辨識率的前處理系統的第二示意圖。
圖5為圖4中的發光二極體關閉時的影像擷取區域示意圖。
圖6為本發明的發光二極體重複交替開啟及關閉的示意圖。
圖7為本發明的圖像感測器受光時的照度與時間關係曲線圖。
S1~S4:步驟

Claims (12)

  1. 一種提升影像辨識率的前處理方法，其包括： 配置至少一發光二極體於一圖像感測器的周圍，所述圖像感測器對應一影像擷取區域； 開啟所述至少一發光二極體，使所述至少一發光二極體發出一具有色溫為3200K的至少一白色光源，所述至少一白色光源具有一固定的光照面積範圍，所述光照面積範圍覆蓋所述影像擷取區域，以使所述影像擷取區域的色溫接近或等於3200K；以及 關閉所述至少一發光二極體經過一時隙，使所述圖像感測器在介於0.0004Lux~1Lux之間的低照度的狀態下進行影像擷取，以產生一前處理圖像。
  2. 如請求項1所述的提升影像辨識率的前處理方法，進一步包括：重複交替開啟及關閉所述發光二極體，以使所述圖像感測器產生多個所述前處理圖像。
  3. 如請求項1所述的提升影像辨識率的前處理方法，其中，所述時隙介於10毫秒至200毫秒之間。
  4. 如請求項1所述的提升影像辨識率的前處理方法，其中，所述至少一發光二極體相距所述圖像感測器一間距，且照射在所述圖像感測器的發光強度相等於一外界光源相距所述圖像感測器一預定距離而照射在所述圖像感測器的發光強度。
  5. 如請求項4所述的提升影像辨識率的前處理方法，其中，所述間距介於10毫米至15毫米之間。
  6. 如請求項4所述的提升影像辨識率的前處理方法，其中，所述預定距離介於30公尺至155公尺之間。
  7. 一種提升影像辨識率的前處理方法，其包括： 配置三個發光二極體於一圖像感測器的左右兩側以及下方，所述圖像感測器對應一影像擷取區域； 開啟三個所述發光二極體，使每個所述發光二極體發出一具有色溫為3200K的白色光源，每個所述白色光源具有一固定的光照面積範圍，三個所述白色光源的所述光照面積範圍會至少覆蓋所述影像擷取區域的二分之一，以使被覆蓋的二分之一所述影像擷取區域的色溫接近或等於3200K；以及 關閉三個所述發光二極體經過一時隙，使所述圖像感測器在介於0.0004Lux~1Lux之間的低照度的狀態下進行影像擷取，以產生一前處理圖像；以及 重複交替開啟及關閉三個所述發光二極體，以使所述圖像感測器產生多個所述前處理圖像。
  8. 一種提升影像辨識率的前處理系統，其包括： 一圖像感測器，對應一影像擷取區域；以及 三個發光二極體，是配置在所述圖像感測器的左右兩側以及下方，每個所述發光二極體發出一具有色溫為3200K的白色光源，且每個所述白色光源具有一固定的光照面積範圍， 其中，三個所述白色光源的所述光照面積範圍會至少覆蓋所述影像擷取區域的二分之一，以使被覆蓋的二分之一所述影像擷取區域的色溫接近或等於3200K， 其中，所述圖像感測器在三個所述發光二極體交替開啟及關閉而產生的介於0.0004Lux~1Lux之間的低照度的狀態下進行影像擷取，以產生一前處理圖像。
  9. 如請求項8所述的提升影像辨識率的前處理系統，其中，所述時隙介於10毫秒至200毫秒之間。
  10. 如請求項8所述的提升影像辨識率的前處理系統，其中，所述至少一發光二極體相距所述圖像感測器一間距，且照射在所述圖像感測器的發光強度相等於一外界光源相距所述圖像感測器一設定距離而照射在所述圖像感測器的發光強度。
  11. 如請求項10所述的提升影像辨識率的前處理系統，其中，所述間距介於10毫米至15毫米之間。
  12. 如請求項10所述的提升影像辨識率的前處理系統，其中，所述設定距離介於30公尺至155公尺之間。
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