TWI549500B - 影像擷取方法及使用此方法之影像擷取裝置 - Google Patents

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Description

影像擷取方法及使用此方法之影像擷取裝置
下列敘述是有關於一影像擷取方法及使用此方法之影像擷取裝置，特別的是利用兩種不同視角的鏡頭以達成防手震的改善拍攝影像品質的方法及使用其之影像擷取裝置。
與光學防手震技術相比，數位防手震技術不須額外的光學機構，以有利於相機輕薄化以及降低成本。然而，數位變焦技術也有其待解決的問題。
一般數位變焦技術會將攝影鏡頭的曝光時間縮短以及感光度拉高，此舉雖然可以降低使用者手震對拍攝影像的影像，但是高感光度也容易在影像中產生雜訊，降低影像品質。
有鑑於上述問題，本發明之目的係提供一種改善拍攝影像品質的方法及使用其之影像擷取裝置，以達到防手震的效果。
基於上述目的，本發明提供一種改善拍攝影像品質的方法，適用於具有一第一鏡頭模組、一第二鏡頭模組、一特徵擷取單元、一影像縮放暨變形單元以及一影像融合單元的一影像擷取裝置，第一鏡頭模組之一視角係大於第二鏡頭模組，此方法包含下列步驟：(a)提高第一鏡頭模組之一曝光時間以及降低第一鏡頭模組之一感光值，並使用第一鏡頭模組擷取一第一影像。(b)降低 第二鏡頭模組之一曝光時間以及提高第二鏡頭模組之一感光值，並使用第二鏡頭模組擷取一第二影像，(c)使用特徵擷取單元分別擷取第一影像以及第二影像中的複數個一影像特徵，並根據複數個影像特徵產生第一影像中對應於第二影像之一區域；(d)使用影像縮放暨變形單元分別對第二影像及第一影像對應於第二影像之該區域進行縮放及變形；以及(e)使用影像融合單元將縮放變形後之第二影像融合至第一影像中的區域內產生一拍攝輸出影像。
較佳地，本發明之方法更包含：在步驟(d)之前：利用影像縮放暨變形單元及利用複數個影像特徵之位置關係，以第一影像為準，對第二影像進行校正，使第一影像及第二影像可以彼此對齊。
較佳地，校正所包含之數據係包含第一鏡頭模組以及第二鏡頭模組之間的相對幾何關係參數。
較佳地，本發明之方法係於影像擷取裝置之一影像穩定模式或防手震模式下執行。
基於上述目的，本發明再提供一種影像擷取裝置，包含一第一鏡頭模組、一第二鏡頭模組、一特徵擷取單元、一影像縮放暨變形單元以及一影像融合單元。第一鏡頭模組之一視角係大於第二鏡頭模組。特徵擷取單元分別擷取第一影像及第二影像之複數個影像特徵。影像縮放暨變形單元根據第一影像及第二影像之複數個一影像特徵，判斷第一影像中對應於第二影像之一區域。影像融合單元將第二影像融合至第一影像中的區域內產生一拍攝輸出影像。
較佳地，本發明之影像擷取裝置更包含一輸入單元。此輸入單元用以接收一啟動影像穩定指令或一拍攝指令。
較佳地，本發明之影像擷取裝置更包含一控制單元，此控制單元係提高第一鏡頭模組之一曝光時間以及降低第一鏡頭模組之一感光值，以及降低第二鏡頭模組之一曝光時間以及提高第二鏡頭模組之一感光值；當控制單元接收到拍攝指令，則控制單元分別控制第一鏡頭模組以及第二鏡頭模組擷取一第一影像以及一第二影像。
較佳地，影像融合單元進行影像融合之前，係利用影像縮放暨變形單元及利用複數個影像特徵之位置關係，以第一影像為準，對第二影像進行校正，使第一影像及第二影像可以彼此對齊。
10‧‧‧第一鏡頭模組
11‧‧‧第一影像
12、22‧‧‧曝光時間
13、23‧‧‧感光值
20‧‧‧第二鏡頭模組
21‧‧‧第二影像
30‧‧‧特徵擷取單元
31‧‧‧影像特徵
32a、32b、33a、33b、34‧‧‧區域
40‧‧‧影像融合單元
41‧‧‧輸出影像
50‧‧‧輸入單元
51‧‧‧啟動影像穩定指令
52‧‧‧拍攝指令
60‧‧‧顯示單元
70‧‧‧影像擷取裝置
80‧‧‧控制單元
90‧‧‧影像縮放暨變形單元
S11~S15‧‧‧步驟流程
本發明之上述及其他特徵及優勢將藉由參照附圖詳細說明其例示性實施例而變得更顯而易知，其中：第1圖係為根據本發明之影像擷取裝置之實施例之方塊圖；第2圖係為根據本發明之影像擷取裝置之實施例之示意圖；以及第3圖係為根據本發明之改善拍攝影像品質之方法的步驟流程圖。
為利 貴審查員瞭解本發明之特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍。
本發明之優點、特徵以及達到之技術方法將參照例示性實施例及所附圖式進行更詳細地描述而更容易理解，且本發明或可以不同形式來實現， 故不應被理解僅限於此處所陳述的實施例，相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇，且本發明將僅為所附加的申請專利範圍所定義。
於此使用，詞彙“與/或”包含一或多個相關條列項目之任何或所有組合。當“至少其一”之敘述前綴於一元件清單前時，係修飾整個清單元件而非修飾清單中之個別元件。
請參閱第1圖，其為根據本發明之影像擷取裝置之實施例之方塊圖。圖中，影像擷取裝置70包含第一鏡頭模組10、第二鏡頭模組20、輸入單元50、控制單元80、特徵擷取單元30、影像縮放暨變形單元90、影像融合單元40以及顯示單元60。
第一鏡頭模組10之一攝影範圍係大於第二鏡頭模組20，且第二鏡頭模組20之一視角係不同於第一鏡頭模組10。實施上，第一鏡頭模組10與第二鏡頭模組20係設置在影像擷取裝置70外殼之同一側上並朝向同一方向。舉例而言，第一鏡頭模組包含一廣角鏡頭模組(wide)、第二鏡頭模組包含一長焦鏡頭模組(tele)，而第二鏡頭模組之焦距大於第一鏡頭模組。
實施上，第一鏡頭模組10以及第二鏡頭模組20係分別包含一取像鏡頭以及一影像感測器，第一鏡頭模組10之取像鏡頭的取像角度範圍係大於第二鏡頭模組20之取像鏡頭的取像角度範圍，上述影像感測器可包含使用感光耦合元件(Charge-coupled Device；CCD)或是使用互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor；CMOS)的影像感測器。
輸入單元50可接收啟動影像穩定指令51或拍攝指令52。例如，輸入單元50可為一觸控模組、一按鍵模組或是兩種模組的組合。實施上，當輸入 單元50為觸控模組時，觸控模組係設置在顯示單元60表面上，使用者可透過觸碰顯示單元60所顯示的虛擬按鍵圖示來輸入啟動影像穩定指令51或拍攝指令52；當輸入單元50為按鍵模組時，按鍵模組包含多方向按鍵組以及快門鍵，用以分別輸入啟動影像穩定指令51或拍攝指令52。
控制單元80、特徵擷取單元30、影像縮放暨變形單元90以及影像融合單元40可為影像擷取裝置70內之處理單元以軟體方式執行，例如控制單元80、特徵擷取單元30、影像縮放暨變形單元90以及影像融合單元40分別為處理單元可執行之程式碼；或是以硬體方式執行，控制單元80、特徵擷取單元30、影像縮放暨變形單元90以及影像融合單元40分別為處理單元內的特定電路；或是以軟體以及硬體混合搭配執行，例如部分單元以軟體方式執行，而部分單元以硬體方式執行。
當控制單元80接收到拍攝指令52，則控制單元80分別控制第一鏡頭模組10以及第二鏡頭模組20擷取第一影像11以及第二影像21。參見第2圖，第一影像11及第二影像21分別包含視野不同之影像。
特徵擷取單元30分別於第一影像11以及第二影像21中擷取複數個影像特徵31。此複數個影像特徵31例如是包含亮度梯度變化值(Gradient)較大的區域。
影像縮放暨變形單元90根據特徵擷取單元30所擷取之複數個影像特徵31，判斷第一影像11與第二影像21之相對應之一區域，例如是包含在第一影像11中之區域32a及第二影像21中之區域32b。此外，影像縮放暨變形單元90可對第一影像11及第二影像21進行影像轉換處理，例如是視角轉換處理。此影像轉換處理例如是包含利用該些影像特徵31之位置關係，以第一影像11為 準，將第二影像21進行校正，使此二影像可以彼此對齊。其中，此影像校正包含第一鏡頭模組以及第二鏡頭模組之間的相對幾何關係參數。接著，影像縮放暨變形單元90再將第一影像11之區域32a進行尺寸放大，使其與第二影像21之區域32b具有一樣的尺寸。之後分別獲得變形後第一影像11之區域33a及變形後第二影像21之區域33b。
影像融合單元40可將第一影像11之區域33a與第二影像21之區域33b進行融合(Fusing)以產生一輸出影像41，其中此輸出影像41上之區域34即包含融合後清晰之影像特徵31。上述的影像特徵辨識技術以及影像融合技術已為此領域之技術者所熟知，故在此不再贅述。
由於第一鏡頭模組10的攝影視野比第二鏡頭模組20廣，因此拍攝的影像比較不容易受拍攝者的手震影響，因此主要以第一影像11作為拍攝影像，且被設定成長曝光時間以及低感光值(ISO值)。然而第一鏡頭模組10所拍攝之第一影像11與第二影像21之相對應區域32a，易因放大而呈現模糊的現象。另一方面，第二鏡頭模組20因使用較短的曝光時間及較高之ISO值，因此其拍攝到的第二影像21雖然保留較多的影像細節，但卻容易因為高ISO值而具有較多的雜訊(noise)。因此，透過影像融合單元40對第二影像21以及第一影像11中的區域32b及32a進行融合(fusion)，可進一步提高第一影像11中的區域32a的細節度(清晰度)，進而產生輸出影像41。此輸出影像41可以具有較廣的拍攝視野，同時在特定區域可以維持不錯的清晰度。最後由顯示單元60顯示所拍攝的輸出影像41。
請參閱第3圖，其係為根據本發明之改善拍攝影像品質之方法的步驟流程圖。圖中，改善拍攝影像品質的方法適用於具有一第一鏡頭模組、一第二鏡頭模組以及一處理單元的一影像擷取裝置，如第1圖所示。第一鏡頭模組 10之一攝影範圍係大於第二鏡頭模組20，且第二鏡頭模組20之一視角係不同於第一鏡頭模組10，此方法通常係於影像擷取裝置之一影像穩定模式或防手震模式下執行，包含下列步驟。
在步驟S11，提高第一鏡頭模組10之一曝光時間12以及降低第一鏡頭模組10之一感光值13，並使用第一鏡頭模組10擷取一第一影像11。接著，在步驟S12，降低第二鏡頭模組20之一曝光時間12以及提高第二鏡頭模組20之一感光值13，並使用第二鏡頭模組20擷取一第二影像21。
在步驟S13，使用特徵擷取單元30分別擷取第一影像11以及第二影像21中的複數個影像特徵31，並根據複數個影像特徵31產生第一影像11中對應於第二影像21之一區域。
在步驟S14，使用影像縮放暨變形單元90分別對第二影像21及第一影像11對應於第二影像21之區域進行縮放及變形。
在步驟S15，使用影像融合單元40將縮放變形後之第二影像21融合至第一影像11中的區域內產生一輸出影像41。
第一影像11之區域內的影像比第二影像21模糊，而第二影像21比第一影像11之區域內的影像有更多雜訊。
實施上，改善拍攝影像品質之方法更可包含在步驟S14之前使用影像縮放暨變形單元90根據一校正數據對第二影像21進行一影像轉換處理，以產生與第一影像11之區域內的影像具有一致性的一經處理之第二影像21以及在步驟S14中使用影像融合單元40將處理過後之第二影像21融合至第一影像11中的區域內產生拍攝的輸出影像41。
校正數據可包含第一鏡頭模組10以及第二鏡頭模組20之間的相對幾何關係參數，影像轉換處理可包含一視角轉換處理。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
S11~S15‧‧‧步驟流程

Claims (9)

  1. 一種影像擷取方法，適用於具有一第一鏡頭模組、一第二鏡頭模組、一特徵擷取單元、一影像縮放暨變形單元及一影像融合單元的一影像擷取裝置，該第一鏡頭模組之一視角係大於該第二鏡頭模組，該方法包含：(a)提高該第一鏡頭模組之一曝光時間以及降低該第一鏡頭模組之一感光值，並使用該第一鏡頭模組擷取一第一影像；(b)降低該第二鏡頭模組之一曝光時間以及提高該第二鏡頭模組之一感光值，並使用該第二鏡頭模組擷取一第二影像，其中該第二鏡頭模組之該感光值係高於該第一鏡頭模組之該感光值；(c)使用該特徵擷取單元分別擷取該第一影像以及該第二影像中的複數個影像特徵，並根據該複數個影像特徵產生該第一影像中對應於該第二影像之一區域；(d)使用該影像縮放暨變形單元分別對該第二影像及該第一影像對應於該第二影像之該區域進行縮放及變形；以及(e)使用該影像融合單元將縮放變形後之該第二影像融合至該第一影像中的該區域內產生一拍攝輸出影像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含：在該步驟(d)之前：利用該影像縮放暨變形單元及利用該複數個影像特徵之位置關係，以該第一影像為準，對該第二 影像進行一校正，使該第一影像及該第二影像可以彼此對齊。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該校正所包含之數據包含該第一鏡頭模組以及該第二鏡頭模組之間的相對幾何關係參數。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該方法係於該影像擷取裝置之一影像穩定模式或防手震模式下執行。
  5. 一種影像擷取裝置，包含：一第一鏡頭模組；一第二鏡頭模組，該第一鏡頭模組之一視角係大於該第二鏡頭模組；一控制單元，當該控制單元接收到一啟動影像穩定指令，該控制單元係提高該第一鏡頭模組之一曝光時間以及降低該第一鏡頭模組之一感光值，以及降低該第二鏡頭模組之一曝光時間以及提高該第二鏡頭模組之一感光值；當該控制單元接收到一拍攝指令，則該控制單元分別控制該第一鏡頭模組以及該第二鏡頭模組擷取一第一影像以及一第二影像；一特徵擷取單元，分別擷取該第一影像及該第二影像之複數個影像特徵；一影像縮放暨變形單元，分別擷取該第一影像及該第二影像之該複數個影像特徵，並根據該複數個影像特徵判斷該第一影像中對應於該第二影像之一區域；及 一影像融合單元，係將該第二影像融合至該第一影像中的該區域內產生一拍攝輸出影像。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之影像擷取裝置，其中，更包含一輸入單元，係接收該啟動影像穩定指令或該拍攝指令。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之影像擷取裝置，其中該影像縮放暨變形單元更利用該複數個影像特徵之位置關係，以該第一影像為準，對該第二影像進行一校正，使該第一影像及該第二影像可以彼此對齊。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之影像擷取裝置，其中該校正所包含之數據係包含該第一鏡頭模組以及該第二鏡頭模組之間的相對幾何關係參數。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之影像擷取裝置，更包含一顯示單元，用以顯示該拍攝輸出影像。
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