TWI454135B - 影像擷取裝置及其影像擷取方法 - Google Patents

Description

影像擷取裝置及其影像擷取方法

本發明是有關於一種影像擷取裝置及其影像擷取方法，且特別是有關於一種可分離影像擷取裝置所擷取之擷取影像為複數個圖層的影像擷取裝置及其影像擷取方法。

為了提供與影像有關的多樣化的功能，目前可攜式電子裝置或資料處理裝置，例如是行動電話、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、筆記型或桌上型電腦，大都具有影像擷取裝置，例如是數位照相機、數位攝影機、監視器，並且可進行影像辨識功能，例如是人臉辨識、場景辨識、手勢辨識或物品辨識。由此，可以產生新的應用及便利的功能。

然而，在如行動電話之手持裝置中實現影像辨識需要克服其硬體及電源不足的問題。因為進行影像辨識及其前置處理係繁複且耗時的運算處理過程，因此，相較於運算能力較強的電腦系統，可攜式電子裝置如行動電話，受限其硬體資源之不足及運算能力較弱，在進行影像辨識時會消耗大量的運算效能及電力，相對的運算時間也長。此外，其所消耗的電力又減少了待機時間。如此，影響到手機整體的效能。

因此，業界為解決上述問題，一般係以加強電子產品本身硬體運算功能(如更高速的微處理器或更多的記憶體)或加強電池的續航力來改善上述問題。但是，難以避免的是：硬體成本的增加，以及運算及電源的消耗。而且當進行影像辨識時，還是需要進行大量及複雜的影像處理之運算。因此，在可攜式電子裝置尤其是手持裝置上實現影像辨識時，設計者往往只能就硬體成本及功能需求及整體效能上作取捨。如此，局限了影像辨識的應用層面。

有鑑於此，本發明的目的為提出一種影像擷取裝置及其影像擷取方法。依據本發明之實施例，影像擷取裝置係具有自發特定波長的光源，且用以擷取一場景之影像，並用以分離為複數個圖層(例如視為前景或背景)。如此，通訊、電腦、消費性電子產品利用此影像擷取裝置就能以運算能力要求較低的方式獲得影像辨識之前置處理的結果。如此，電子產品整體可獲得較佳的使用效能，如省電、省時之效果。

根據本發明之一方面，提出一種影像擷取裝置，用以擷取一場景之影像以分離為複數個圖層。影像擷取裝置包括光線投射器、濾光鏡、照相機模組以及處理模組。光線投射器用以投射一特定光線到場景中，特定光線具有不可見光波段之一波長。濾光鏡用以過濾出該場景之光線中具有特定光線之波長之成分。照相機模組用以擷取經過濾光鏡過濾之場景之擷取影像，其中擷取影像係對應到經過濾光鏡過濾之場景之光線。處理模組用以依據閥值及擷取影像之畫素之亮度，分離擷取影像為至少第一圖層及第二圖層。

根據本發明之另一方面，提出一種影像擷取方法，用以擷取一場景之影像以分離為複數個圖層。影像擷取方法包括下列步驟：投射特定光線到場景中，特定光線具有不可見光波段之波長；經過濾光，擷取場景之擷取影像，其中擷取影像係對應到經過濾光之場景之光線，而且經過濾光之場景之光線具有特定光線之波長之成分；以及依據閥值及擷取影像之畫素之亮度，分離擷取影像為至少一第一圖層及一第二圖層。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉一實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第1圖，其繪示本發明之一實施例之影像擷取裝置。如第1圖所示，影像擷取裝置100用以擷取一場景之影像以分離為複數個圖層。影像擷取裝置100包括光線投射器10、濾光鏡20、照相機模組30、以及處理模組50。光線投射器10用以投射一特定光線到場景中，特定光線具有不可見光波段之一波長。濾光鏡20用以過濾出該場景之光線中具有特定光線之波長之成分。照相機模組30用以擷取經過濾光鏡20過濾之場景之擷取影像，其中擷取影像係對應到經過濾光鏡過濾之場景之光線。處理模組50用以依據閥值及擷取影像之畫素之亮度，分離擷取影像為至少第一圖層及第二圖層。

請同時參照第1圖及第2圖，第2圖繪示第1圖之影像擷取裝置擷取影像的示意圖。如第2圖所示，影像擷取裝置100之光線投射器10投射不可見光波段之特定光線L1與特定光線L2至一場景中，特定光線L1與特定光線L2具有實質上相同的波長成分。在影像擷取裝置100擷取影像所發射之不可見光波段之特定光線時，被擷取的人像的眼睛不會受到此特定光線的干擾。此處之不可見光波段例如是對人體無害之紅外線光波段，此處之場景係例如是具有人像與背景物，然本發明皆不侷限於此。

濾光鏡20用以過濾出場景中的特定光線，使其特定光線通過濾光鏡20。在實施時，濾光鏡20之濾光範圍係可依據光線投射器10所投射之特定光線之波長之成份以選擇適合之濾光鏡。因此，影像擷取裝置100藉由光線投射器10投射特定光線，且藉由濾光鏡20過濾出此特定光線，以使得影像擷取裝置100不易受到外界光線的干擾。此處之外界光線例如是環境光、太陽光。因此，本實施例之影像擷取裝置100具有良好的穩定性，即降低了外界的影響而得以對所擷取的影像作出圖層分離。

如第2圖所示，影像擷取裝置100之處理模組50用以判斷擷取影像之每一畫素之亮度是否大於閥值，若是，則將畫素歸類為第一圖層，若否，則將畫素歸類為該第二圖層。其中隨著適當的設定閥值，可以得出不同的分離圖層的結果，第一圖層例如是場景中的前景部份，亦即人像部份，第二圖層例如是場景中的背景部份，亦即背景物部份，茲舉例於下列說明。

影像擷取裝置100之照相機模組30接收特定光線L1A與特定光線L2B。其中，特定光線L1A係由光線投射器10投射之特定光線L1於人像所反射之光線。特定光線L2B係由光線投射器10投射之特定光線L2於背景物所反射之光線。於場景中，相較於較遠離影像擷取裝置100之背景物之處B，較靠近影像擷取裝置100之人像之處A所反射之特定光線L1A具有較大的強度，使其影像擷取裝置100擷取此場景之擷取影像的前景部份(人像)，其對應於擷取影像之畫素會具有較高的亮度。相對地，此場景之擷取影像的背景部份對應於擷取影像之畫素會具有較低的亮度(背景物)。

如第2圖所示意的原理，處理模組50依據自使用者設定或預設之閥值以及照相機模組30所擷取之擷取影像之畫素之亮度，就能分離擷取影像為至少第一圖層及第二圖層。例如，上述特定光線L1A與特定光線L2B相對應於擷取影像的畫素之亮度分別為100(較亮)及30(較暗)，若閥值設為介於100及30之間，處理模組50則可以把二維的擷取影像中的畫素，藉由與閥值作比較而區分為第一圖層及第二圖層，也就是分離出人像與背景物。又例如調整設定閥值為其他值，則可按需求，而得出不同的分離圖層的結果。其中，設定閥值之另外一例，例如是依據所處環境來取得或設定閥值，茲舉例如下列說明。

影像擷取裝置100先擷取一張擷取影像，並藉由處理模組50取得擷取影像之畫素之亮度之一統計值，例如是平均值，也就是處理模組50將擷取影像之每一畫素之亮度加總計算後取平均值，並將閥值設定為此平均值以分離人像與背景物。本發明實施例的平均值計算方式並不侷限於此。在另一例子中，影像擷取裝置100先擷取一張擷取影像，並藉由處理模組50取得擷取影像之畫素之亮度之高亮度與低亮度，並調整閥值以使調整之閥值介於此擷取影像之畫素之高亮度與低亮度之間。其中，場景中的人像距離影像擷取裝置100之光線投射器10較近，其所反射的特定光線具有較大的強度。因此，相對於場景中擷取影像的背景物，擷取影像中對應於人像的畫素具有相對較高的高亮度，反之，擷取影像中對應於背景物的畫素具有相對較低的低亮度。

再如第2圖所示，影像擷取裝置100之處理模組50持續調整閥值，並依據調整之閥值及擷取影像之畫素之亮度分離擷取影像為至少另一第一圖層及另一第二圖層。亦即調整閥值相對地可調整人像與背景物的分割點，以取得更精確的人像(前景)或背景物(背景)。

此外，在另外一例中，處理模組50調整光線投射器10所投射之特定光線的亮度，再次取得擷取影像後，並依據閥值與此擷取影像之畫素之亮度，分離擷取影像為至少另一第一圖層及另一第二圖層。例如，藉由處理模組50控制光線投射器10以持續地改變亮度，處理模組50可依續地分離更多的擷取影像為多個圖層，因此可取得對應於二維擷取影像之場景之三維空間的景深資訊。此處以場景中的人像部份舉例說明：取得改變亮度後的擷取影像之人像部份，並以分離出對應於不同擷取影像中的人像的圖層，而藉由分析多個圖層可取出人像的景深資訊，根據其景深資訊可描繪出人像的輪廓。其中，景深資訊係代表著場景的第三維度資訊，分離的多個圖層資訊除了有利於二維擷取影像的分析，藉此並可取得場景中的第三維度資訊，其對於影像辨識及其所需的後置處理具有莫大的幫助。

另外，請同時參照第2圖及第3圖，第3圖繪示本發明實施例之一影像擷取方法的流程圖。上述之第1圖可用以執行此影像擷取之方法，故以此輔助說明，然本方法並不限於應用在此裝置的實施例。如第3圖所示，影像擷取方法用以擷取一場景之影像以分離為複數個圖層，此方法包括步驟S310~S330。如步驟S310所示，投射特定光線到場景中，特定光線具有不可見光波段之波長。

如步驟S320所示，經過濾光，擷取場景之擷取影像，其中擷取影像係對應到經過濾光之場景之光線，而且經過濾光之場景之光線具有特定光線之波長之成分。

如步驟S330所示，依據閥值及擷取影像之畫素之亮度，分離擷取影像為至少一第一圖層及一第二圖層。其中，分離該擷取影像之步驟包括：判斷擷取影像之每一畫素之亮度是否大於閥值；若是，則將此畫素歸類為第一圖層，若否，則將此畫素歸類為第二圖層。另外，在其他實施例中，分離該擷取影像之步驟包括：調整閥值為擷取影像之畫素之亮度的一平均值；或是調整閥值，以介於擷取影像之畫素之一高亮度與一低亮度之間。

此外，在其他例子中，影像擷取方法更包括步驟：調整閥值並依據調整之閥值及擷取影像之畫素之亮度，分離擷取影像為至少另一第一圖層及另一第二圖層。此外，在另一例子中，影像擷取方法更包括步驟：調整特定光線的亮度；再次取得擷取影像後，並依據閥值與此擷取影像之畫素之亮度，分離擷取影像為至少另一第一圖層及另一第二圖層。

本發明之上述實施例之影像擷取裝置及其影像擷取方法，可分離擷取影像為不同的圖層之結果，可視為擷取影像之前景部份與背景部份，並可視為影像辨識之前置處理結果。如此，能有效地幫助影像辨識的後置處理，例如對前置處理的結果加以分析或運用來產生其他功能，例如是人機互動的功能，或依據上述前置處理結果以輔助電子裝置之一般攝影機進行拍攝及其影像分析處理。

因此，3C電子產品應用本發明之實施例，則可有效地降低對一般影像進行例如影像辨識所需要的分析及運算過程之複雜度，及減少其所伴隨而來的電力消耗與影像處理時間。如此，應用本發明實施例之3C電子產品能更有效地使用本身運算能力並能達到影像分析處理之要求，並能節省電力、縮短影像處理時間之諸多優點。這些優點於可攜式電子裝置，如手持裝置中的應用中更為顯著。如此，將大大的有助於普及在不同的可攜式電子裝置之中實現影像辨識的應用。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．光線投射器

20．．．濾光鏡

30．．．照相機模組

50．．．處理模組

100．．．影像擷取裝置

S310~330．．．步驟

第1圖繪示乃本發明一實施例之影像擷取裝置的方塊圖。

第2圖繪示第1圖之影像擷取裝置擷取影像的示意圖。

第3圖繪示應用於本發明實施例之影像擷取裝置之影像擷取方法。

10．．．光線投射器

20．．．濾光鏡

30．．．照相機模組

50．．．處理模組

100．．．影像擷取裝置

Claims (10)

1. 一種影像擷取方法，用以擷取一場景之影像以分離為複數個圖層，用於一可攜式電子裝置的影像辨識之前置處理，該影像擷取方法包括：投射一特定光線到該場景中，該特定光線具有不可見光波段之一波長；經過濾光，擷取該場景之一第一擷取影像，其中該第一擷取影像係對應到經過濾光之該場景之光線，而且該經過濾光之該場景之光線具有該特定光線之波長之成分；依據一閥值及該第一擷取影像之畫素之亮度，分離該第一擷取影像為至少一第一圖層及一第二圖層；調整該特定光線的亮度，經過濾光，擷取該場景之一第二擷取影像；依據該閥值與該第二擷取影像之畫素之亮度，分離該第二擷取影像為至少一第三圖層及一第四圖層；以及藉由至少該第一圖層、該第二圖層、該第三圖層及該第四圖層的資訊，取得該場景三維空間的景深資訊；其中，該可攜式電子裝置的影像辨識之前置處理得出一前置處理結果，該前置處理結果包括該第一圖層、該第二圖層、該第三圖層、該第四圖層以及該場景三維空間的景深資訊，該可攜式電子裝置更依據該前置處理結果執行影像辨識之後置處理。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取方法，其中該分離該第一擷取影像之步驟包括：判斷該第一擷取影像之每一畫素之亮度是否大於該閥值；若是，則將該畫素 歸類為該第一圖層，若否，則將該畫素歸類為該第二圖層。
3. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取方法，其中該方法更包括：調整該閥值並依據調整之該閥值及該第一擷取影像之畫素之亮度，分離該第一擷取影像為至少另一第一圖層及另一第二圖層。
4. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取方法，其中該分離該第一擷取影像之步驟包括：調整該閥值為該第一擷取影像之畫素之亮度的一平均值。
5. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取方法，其中該分離該第一擷取影像之步驟包括：調整該閥值，以介於該第一擷取影像之畫素之一高亮度與一低亮度之間。
6. 一種可攜式電子裝置，包括：一影像擷取裝置，用以擷取一場景之影像以分離為複數個圖層，該影像擷取裝置包括：一光線投射器，用以投射一特定光線到該場景中，該特定光線具有不可見光波段之一波長；一濾光鏡，用以過濾出該場景之光線中具有該特定光線之波長之成分；一照相機模組，用以擷取經過該濾光鏡過濾之該場景之一第一擷取影像，其中該第一擷取影像係對應到經過該濾光鏡過濾之該場景之光線；一處理模組，用以執行影像辨識之前置處理以 得出一前置處理結果，其中該處理模組在進行該影像辨識之前置處理時，該處理模組係：依據一閥值及該第一擷取影像之畫素之亮度以分離該第一擷取影像為至少一第一圖層及一第二圖層；以及調整該光線投射器所投射之該特定光線的亮度以取得一第二擷取影像，又依據該閥值與該第二擷取影像之畫素之亮度以分離該第二擷取影像為至少一第三圖層及一第四圖層，並藉由至少該第一圖層、該第二圖層、該第三圖層及該第四圖層的資訊以取得該場景三維空間的景深資訊；其中該前置處理結果包括該第一圖層、該第二圖層、該第三圖層及該第四圖層以及該場景三維空間的景深資訊，該可攜式電子裝置依據該前置處理結果執行該影像辨識之後置處理。
7. 如申請專利範圍第6項所述之可攜式電子裝置，其中該處理模組用以判斷該第一擷取影像之每一畫素之亮度是否大於該閥值；若是，則將該畫素歸類為該第一圖層，若否，則將該畫素歸類為該第二圖層。
8. 如申請專利範圍第6項所述之可攜式電子裝置，其中該處理模組用以調整該閥值，並依據調整之該閥值及該第一擷取影像之畫素之亮度分離該第一擷取影像為至少另一第一圖層及另一第二圖層。
9. 如申請專利範圍第6項所述之可攜式電子裝置，其中該處理模組用以調整該閥值為該第一擷取影像之畫 素之亮度的一平均值。
10. 如申請專利範圍第6項所述之可攜式電子裝置，其中該處理模組用以調整該閥值，以使得調整之該閥值介於該第一擷取影像之畫素之一高亮度與一低亮度之間。