TWI243598B - Device and method to correct an image received at a wide angle - Google Patents

Description

1243598 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種具有數位光學攝取元件之裝置，其用來 以廣角方式攝取個人-，行爲-或物件影像，其空間之方向性 及其典型之影像特徵已固定；本裝置另具有一種記憶元 件，其用來以電子方式儲存該影像。此外，本發明亦涉及 此種影像之修正方法。 【先前技術】 上述形式之裝置例如可以是商用之數位相機，其中特別 是在圖像攝取時會產生數位影像且儲存著該數位影像。在 此種圖像攝取中，空間之方向性和待攝取之物件之典型之 影像特徵已固定。 數位相機最近同樣用在行動電話中，以允許該行動電話 之使用者自動地使所攝取之影像或特定之物件藉由一種至 所期望之目標之通信連接手段（其同樣設有一種通信元件） 而傳送至其周圍環境中。 就圖像攝取而言，其通常使用廣角之物鏡及/或透鏡，因 此使用者可自我攝取相片或攝取各別之影像。數位相機（其 整合在行動電話中）和使用者（其可自動地進行一種攝取過 程）之頭之間之典型之距離大約是4 〇 c m至6 0 c m，因此，廣 角物鏡之使用對數位相機而言是必要的。 但廣角物鏡之缺點是明顯之透視圖像/失真。待攝取之物 件之較接近之區段以過大之比例而被攝取，而較遠之物件 以過小之比例顯示出來。這樣會在圖像攝取時例如個人之 1243598 嘴和鼻被過大地攝取，但頭部輪廓會過小地被攝取。 【發明內容】 本發明之目的是提供一種具有數位光學攝取元件之裝置 和方法，其用來以廣角方式攝取一物件之影像，其中可使 已攝取之影像有效地修正。 就上述形式之裝置而言，本發明之目的藉由以下各種元 件來達成：一種測取元件，以測得所攝取之物件之典型之 影像特徵之相對位置；一種參考記憶元件，其含有典型之 影像特徵之對應於一標準配置之相對位置關係；一種修正 元件，其依據該測取元件所攝取之物件之典型之影像特徵 之相對位置與該參考記憶元件之典型之影像特徵之對應於 該標準配置之相對位置之比較結果，以讀出該記憶元件中 所儲存之影像且對已儲存之影像進行修正。 就上述之敘述而言’所謂”廣角攝取”之意義是測取一種影 像區段，該影像區段大於成像在人類眼睛之視網膜上之影 像區段。這例如適用於小影像攝影中物鏡焦距小於50mm 時之情況，其軟片大小爲24 X 36 mm。 本裝置因此適用於藉由該測取元件來辨認已攝取之物件 之典型之影像特徵（這在人類之面貌中例如是指嘴，鼻和耳） 且測得各已辨認之典型之影像特徵之相對位置。已攝取之 影像之各別之修正以下述方式來進行：須追溯至一種標準 配置’其中可確定各典型之影像特徵之相對應之相對關 係。 該修正元件較佳是至少一部份操作成非線性。就此而言 1243598 須確定：可使用一般之線性化演算法，其在特定値之範圍 中操作成非線性且在另一種値之範圍中操作成線性。 上述已進行之比較可指出以下之情況：在已攝取之物件 以及在該標準配置中各典型之影像特徵之相對位置互相不 同至何種程度。在修正時，已攝取之影像就其典型之影像 特徵之iu置而言可與該標準配置相近似。就此而言，較佳 是選取各典型之影像特徵，使其一部份位於該已攝取之物 件之外部範圍中且一部份位於該已攝取之物件之內部範圍 中。於是該追溯到廣角物鏡之修正可達成一種特殊之代表 影像。較佳是須形成該修正元件，以便在上述之比較中可 測得一種範圍之値，該値又指出該測取元件所攝取之物件 之典型之影像特徵之相對位置與該參考記憶元件之典型之 影像特徵之對應於該標準配置之相對位置之間之相關性 (cone 1 ation) ’其中依據該値之範圍來進行已攝取之物件之 修正或不須修正。 以上述之方式可確定：剛才所攝取之物件就典型之特徵 而言是否適合所設置之標準配置。例如，以上述方式可查 明：剛才所進行之攝影是否爲一種圖像攝影。於是可使用 不同物件之典型特徵之多個標準配置，以便在修正之範圍 中進行上述之比較。 在以人之圖像作爲影像時，較佳是可使用嘴，鼻，眼， 耳，頭部周圍及/或頭部輪廓作爲典型之影像特徵。 該修正元件較佳是用來使影像之一些區段被放大或縮 小，使該修正可藉由一已加入之廣角物鏡而有效地被補 1243598 償。該修正可在像素面上-或在平面上進行。 在像素面上進行該修正時，對一種影像區段之縮小而言 可對已攝取之影像之相對應之像素求取一種平均値以計算 所屬之已縮小之影像區段之像素値。該修正兀件較佳是以 此種方式來形成。 可形成該修正元件以放大一種影像區段且由於已攝取之 影像之相鄰之像素而藉由內插法來計算所屬之已放大之影 像區段之像素値。在此種情況下，由於已攝取之影像區段 已放大而形成另外之像素値（其中分佈著強度値和彩色 値）。此種由於放大而造成之”間隙”藉由內插法而封閉以產 生新的像素。 就方法而言本發明之目的以一物件之以廣角方式攝取之 數位影像之修正用之方法來達成，其空間之方向性和其典 型之影像特徵已藉由數位式攝影和影像之儲存等步驟來確 定’其中另須進行以下之各步驟： 以二維方式測得該已攝取之物件之典型之影像特徵之相 對位置， 提供各典型之影像特徵之對應於一標準配置之相對位 置， 對所儲存之已攝取之影像進行非線性之修正’其中讀出 該已攝取之影像且依據該測取元件所攝取之物件之典型之 影像特徵之相對位置與該參考記憶元件之典型之影像特徵 之對應於該標準配置之相對位置之比較結果來修正該已攝 取之影像。 1243598 本發明申請專利範圍第8至1 2項中之方法及其較佳之實 施形式將依據該裝置之§兌明來描述。 【實施方式】 在較佳之實施形式中，由於修正時所進行之比較，則在 所攝取之物件之典型之影像特徵之相對位置與該標準配置 中該典型之影像特徵之相對位置之間可定出一種出現在該 修正過程中之比例範圍。 藉由上述之措施來考慮以下之事實：就該影像中該物件 之絕對大小與標準配置中該物件之絕對大小而言在特定情 況中可存在一種很大之差異。藉由上述方式中該比例範圍 之決定，則此種差異可被補償。 特別有利的是已攝取之物件中二個典型之影像特徵之位 置之間之距離與該標準配置中相同之二個典型之影像特徵 之位置之間之距離之間之比例用作上述之比例範圍。可考 慮該比例範圍形成時所需之眼睛距離以作爲該圖像攝影之 例子。 雖然待攝取之物件之空間方向性及其典型之特徵已確 定，但該修正仍可藉由以下之方式來改良：在測定該已攝 取之物件之各典型特徵之相對位置關係時，一以該影像來 表示之物件之空間方向性須確定且就上述之比較而言須調 整該標準配置之空間方向性。此種措施是有意義的，當一 圖像攝取時之各典型之特徵以典型之前視圖存在而成爲標 準配置且在已攝取之影像中該人之頭部以透視圖之形式而 被攝取時。在此種情況下，在辨認人類面貌之典型特徵（例 -10- 1243598 如，眼’耳或其它類似物）時須決定該已攝取之影像之空間 方向性且藉此來g周整該標準配置之空間方向性。當然亦能 以電子方式來改變該已攝取之物件之空間方向性，即，依 據該標準配置之空間方向性來調整。 此處須強調：在本發明之裝置和方法中該修正過程可用 於JLL像（其例如以壓縮之資料格式（例如，j p E G )而存在著）中 或用於軟片（Film)中（其中多個影像互相鄰接）。該修正過程 因此可即時地進行，即，在經由通信連接區而傳送時進行， 但亦可偏移一段時間後才進行。 以下另說明本發明之一實施例。 本實施例涉及一種圖像攝取，其藉由一種整合在行動電 話中之數位相機來操作。該數位相機設有一種廣角之物 鏡，使其使用者在任意抓握該行動電話時亦可自動地進行 攝影。 首先’藉由一種已安裝軟體之測取元件來對該使用者之 頭部之典型之影像特徵之相對位置進行二維空間之攝影。 因此可測得各典型之影像特徵，例如，眼，耳，嘴，頭部 大小和頭部輪廓。這些特徵藉由該測取元件來辨認。此外， 須決定各特徵之位置和其相對之位置關係。 然後對該參考記憶元件進行存取，其含有人類頭部之上 述典型影像特徵之對應於一標準配置之相對位置關係。 一種以非線性方式操作之修正元件由一記憶元件讀出該 使用者頭部之暫存之影像。然後對已儲存之影像進行修 正，如下所述。此種修正過程中須對該使用者之已攝影之 -11 - 1243598 頭部之典型之影像特徵之相對位置和該標 影像特徵之相對位置進行比較。相對位置 置儲存在該標準配置中，其例如可由一種 以下述方式來運用該比較過程：已攝影 用者之頭部）之典型之影像特徵之相對位置 元件所製備之相對位置之間是否存在一種 這例如可藉由最小誤差平方法來達成，該 取之影像之像素値和該標準配置之像素値 需之代表値。若未存在足夠之相關性，則不 以此種方式可在本實施例中在非圖像攝影 準配置爲基準之涉及人類容貌之修正。 亦能進行上述之比較過程，使得在修正 件之典型之影像特徵之相對位置與該標準 影像特徵之相對位置之間可定出一種比例 式可在特定之修正之前辨認：情況需要時 和該標準配置之間是否存在很大之絕對尺 所討論之圖像攝取而言該標準配置中二個 可與已攝取之圖像中之眼睛距離相比較， 圍所需之適當之値。 爲了確定該以所攝取之影像來表示之人 向性’則須經由典型影像特徵之位置來運 所提供之結果。由於該使用者之已攝取之 之辨認和位置，則可推知該空間方向性。 準配置之典型之 和典型特徵之位 :”平均方式”來獲 之物件（此處是使 丨和由該參考記憶 很大之相關性。 方法提供該已攝 之間之相關性所 :必進行該修正。 時進行一以該標 時在所攝取之物 配置中該典型之 範圍。以此種方 在已攝取之影像 寸差異。就此處 眼睛之間之距離 以獲得該比例範 類頭部之空間方 用由該測取元件 頭部之眼’耳寺 -12- 1243598 以上述方式，則在修正時能以適當之方式來評定所需之 全部之邊界條件。 典型上在適s e 正日^內部之圖像區段會變小，而外部 之圖像區段會變大。在像素面上進行平均値計算以使已攝 取之影像之若干數目之像素變小，因此獲得該像素（其在原 來之影像區段中又生成該若千數目之像素）之強度値和彩色 値。 · · 若只有已放大之影像區段，則會形成，，像素間隙，，，其由於 已攝取之影像中相鄰之像素而須被塡滿。這由於已攝取之 % 影像中相鄰像素之強度値和彩色値而可藉由內插法來達 成0 由一已攝取之影像之以上述方式所進行之修正，則可獲 得一種成像規則，依據此規則在每一新攝取之影像在進行 圖像攝影時就人類頭部和廣角物鏡之間一特定之距離而言 可自動進行一種修正過程。

【圖式簡單說明】 4fff 〇 -13-

Claims (1)

1243598 [f正替換頁I 丨年n * .....一…一一一一二心一^ —眦..Ϊ 拾、申請專利範圍· 第9 3 1 0 1 1 6 4號「以廣角方式所接收之影像之修正用之裝置 及方法」 （2005年5月修正） 1. 一種具有數位式光學攝取兀件之裝置’其以廣角方式攝 取人員、行爲或物件之影像’該影像之空間方向性和典 型影像特徵已確定，本裝置另具有一記憶元件以對該影 像進行電子式儲存，其特徵爲具有： 一種測取元件，以二維方式測得所攝取物件之典型影像 特徵之相對位置； 一種參考記憶元件，其含有典型影像特徵之對應於一標 準配置之相對位置關係； 一種修正元件，其依據該測取元件所攝取物件之典型影 像特徵的相對位置與該參考記憶元件之典型影像特徵之 對應於該標準配置之相對位置的比較結果，以讀出該記 憶元件中所儲存之影像且對已儲存之影像進行修正。 2 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中須形成該修正元件， 使得在比較時可測得一種範圍所需之値，該値又指出該 測取元件所攝取物件之典型影像特徵的相對位置與該參 考記憶元件之典型影像特徵之對應於該標準配置的相對 位置之間的相關性（correlation)，且依據該値之範圍來進 行已攝取物件之修正。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中在以人類圖像 作爲影像時可使用嘴，鼻，眼，耳，頭部周圍及/或頭部 輪廓作爲典型影像特徵。 4 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中該修正元件用來使 該影像之區段放大或縮小。 5 .如申請專利範圍第4項之裝置，其中該影像區段之縮小 用的修正元件藉由對已攝取影像之相對應像素求得平均 値來計算所屬之已縮小影像區段的像素値。 6. 如申請專利範圍第4或5項之裝置，其中該影像區段之 放大用的修正元件由於已攝取影像之相鄰像素而藉由內 插法來計算所屬之已放大影像區段的像素値。 7. —種以廣角方式所攝取之人員、行爲或物件之數位影像 之修正用方法，該影像之空間方向性和典型影像特徵已 確定，本方法具有之步驟是：以數位方式攝取該影像且 進行儲存，其特徵爲另具有以下各步驟： 以二維方式測得該已攝取物件之典型影像特徵的相對位 置， 製備各典型影像特徵之對應於一標準配置的相對位置， 以非線性方式修正所儲存之該已攝取影像，其中須讀出 該已攝取影像，依據一測取元件所攝取之物件之典型影 像特徵的相對位置與一參考記憶元件典型之影像特徵之 對應於該標準配置的相對位置之比較結果來進行修正。 8 .如申請專利範圍第7項之方法，其中在該修正範圍中進 行比較時須測得一種範圍所需之値，該値又指出所攝取 物件之典型影像特徵的相對位置與該典型影像特徵之對 應於該標準配置的相對位置之間的相關性（correlation)， 且依據該値之範圍來進行已攝取影像之修正。 9 .如申請專利範圍第7項之方法，其中在以人類圖像作爲 影像時可使用嘴，鼻，眼，耳，頭部周圍及/或頭部輪廓 作爲典型影像特徵。 1 0 .如申請專利範圍第7項之方法，其中一修正元件用來使 該影像之區段放大或縮小。 i i .如申請專利範圍第1 〇項之方法，其中就該影像區段之縮 小而言，藉由對已攝取影像之相對應像素求得平均値來 計算所屬之已縮小影像區段的像素値。 i 2.如申請專利範圍第1 0項之方法，其中就該影像區段之放 大而言，對已攝取影像之相鄰像素進行一種內插法，以 計算所屬之已放大影像區段的像素値。 1 3 .如申請專利範圍第7項之方法，其中由於修正時之比較 過程而須在所攝取物件之典型影像特徵的相對位置與該 標準配置中該典型影像特徵之相對位置之間定出一種出 現在該修正過程中的比例範圍。 14.如申請專利範圍第13項之方法，其中已攝取物件中二個 典型影像特徵之位置之間的距離與該標準配置中相同之 二個典型影像特徵之位置之間的距離之間的比例用作該 比例範圍。 1 5.如申請專利範圍第7至1 4項中任一項之方法，其中在測 定該已攝取物件之各典型特徵的相對位置關係時’以該 影像來表示之物件的空間方向性須確定，且就上述比較 而言須調整該標準配置的空間方向性。