CN104639842A - 影像处理装置及曝光控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明是提供一种影像处理装置及曝光控制方法。影像处理装置包括：一感测器阵列，包括多个光线感测器，用以接收一场景的反射光线以产生一影像阵列；一曝光控制器，用以接收来自该感测器阵列的该影像阵列，并将该影像阵列分割为至少一区域；至少两个时序控制器，其中各时序控制器是用以分别接收该至少一区域中的一者的像素数据，并使用一个别曝光设定至相关的该区域；以及一影像处理器，用以组合来自各时序产生器的一曝光区域以产生一曝光影像。

Description

影像处理装置及曝光控制方法

技术领域

本发明是有关于影像处理，特别是有关于一种影像处理装置及其曝光控制方法。

背景技术

CMOS主动式像素感测器代表一数字解析度以获取一照射场景的影像。CMOS技术可让与影像感测有关的电子元件整合至芯片上，其包括，例如在芯片上的一或多个模拟数字转换器以及时序及控制电路。

一个适当定义的影像的一重要特征为曝光。有些相机包括了自动增益及曝光控制。自动增益及曝光控制决定了影像是否曝光不足或是过度曝光，且可调整影像获取的某些特征以校正曝光位准(exposure level)。然而，传统的相机仅能利用单一曝光设定以对所接收的影像进行曝光，且该影像的某些部分可能会过度曝光或是曝光不足，进而导致较差的影像品质。

发明内容

本发明是提供一种影像处理装置，包括：一感测器阵列，包括多个光线感测器，用以接收一场景的反射光线以产生一影像阵列；一曝光控制器，用以接收来自该感测器阵列的该影像阵列，并将该影像阵列分割为至少一区域；至少两个时序控制器，其中各时序控制器是用以分别接收该至少一区域中的一者的像素数据，并使用一个别曝光设定(individual exposure setting)至相关的该区域；以及一影像处理器，用以组合来自各时序产生器的一曝光区域以产生一曝光影像。

本发明更提供一种曝光控制方法，用于一影像处理装置，其中该影像处理装置包括一感测器阵列以及一影像处理器，该方法包括：接收来自一场景的反射光线并依据所接收的反射光线产生一影像阵列；将该影像阵列分割为至少一区域；将一个别曝光设定应用至相关的该区域；以及利用该影像处理器组合已曝光的该区域以产生一曝光影像。

附图说明

图1是显示依据本发明一实施例中的影像处理装置100的功能方块图；

图2是显示包括部分亮场景及部分暗场景的一影像的示意图；

图3A～3D是显示依据本发明中不同实施例中的不同的影像分割方式的示意图；

图4是显示依据本发明一实施例中的曝光控制方法的流程图；

图5是显示依据本发明另一实施例中的影像处理装置500的功能方块图。

【符号说明】

100、500～影像处理装置；

110、510～感测器阵列；

120、520～曝光控制器；

130、530～时序控制器；

140、540～模拟数字转换器；

150、550～记忆体单元；

160、560～影像处理器；

302、304、310、320、330、340、324、344、346、350、352、354～区域。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

图1是显示依据本发明一实施例中的影像处理装置100的功能方块图。在一实施例中，影像处理装置100是包括一感测器阵列(sensor array)110、一曝光控制器120、至少两个时序控制器130、一模拟数字转换器(analog-to-digitalconverter，ADC)140、一记忆体单元150、以及一影像处理器160。在一实施例中，感测器阵列110包括多个光线感测器，例如是互补式金属氧化半导体(CMOS)感测器、电荷耦接装置(CCD)感测器、或是其他本领域人员所已知的感测器，用以撷取一场景的进入光线(incoming light)。曝光控制器120是依据影像分割结果用以分离来自影像感测器110的进入像素数据至时序控制器130(其细节将详述于后)。模拟数字转换器140是用以转换模拟像素数据至数字像素数据。记忆体单元150，例如可为一线缓冲器(line buffer)或是帧缓冲器(frame buffer)，其是用以储存来自时序控制器130的数字像素数据。影像处理器160是用以执行数字像素数据的后续影像处理，例如是高动态对比(highdynamic range)处理、白平衡(white balance)处理、降噪(noise reduction)处理等等。

图2是显示包括部分亮场景及部分暗场景的一影像的示意图。在一实施例中，一般会使用一影像中的所有像素的平均灰阶值。然而，这会导致某些不好的结果。举例来说，考量一影像包括部分亮场景及部分暗场景，如图2所示。若曝光控制是在帧位阶(frame level)被执行，这会导致50％正确的曝光结果以及50％的不佳曝光结果，特别是当对一具有高动态对比范围的影像进行曝光控制处理时。若想要亮场景及暗场景的正确曝光结果，则对于具有不同亮度位阶的场景需设定不然的整合时间(integration time)。更进一步来说，为了达到相同的曝光位准，对于暗场景来说需要更长的整合时间。因此，本发明是提供一种分割式基础的曝光控制方法。

在一实施例中，当影像处理装置100仅有一时序控制器130时，这表示进入影像阵列的像素数据仅能使用一个曝光设定，这会导致在亮场景及暗场景的不平衡的曝光结果。在另一实施例中，当影像处理装置100有至少两个时序控制器130时，曝光控制器120可分析进入影像阵列并将进入影像阵列分割为不同区域。

图3A～3D是显示依据本发明中不同实施例中的不同的影像分割方式的示意图。在一实施例中，如图3A所示，当曝光控制器120决定在进入影像阵列中有两个区域具有明显不同的影像特征(例如灰阶值的平均或分布方式)，曝光控制器120可将来自感测器阵列110的进入影像阵列分割为区域302及304，其与图2类似。

在一实施例中，如图3B所示，当曝光控制器120决定在进入影像阵列中有两个区域具有明显不同的影像特征，曝光控制器120可将来自感测器阵列110的进入影像阵列分割为区域310、320及330。举例来说，曝光控制器120可分析在影像300中的不同区域的像素的灰阶值的平均值及其分布。对于本发明领域具有通常知识者而言,当了解依据灰阶值所进行的分割演算法是已知技术，因此其细节于此不再赘述。当决定了在影像300中有三个主要区域310、320及330，曝光控制器120更分别传送来自各区域的影像数据至第一/第二/第三时序控制器130。需注意的是影像300的分割是矩型基础式(rectangle-based)或是切条基础式(slice-based)，且各区域可包括影像阵列中完整的水平线。

请参考图3C，曝光控制器120可将影像300分割为四个区域340、342、344及346，并传送各区域的像素数据至其相关的时序控制器130。更进一步而言，区域340、342、344及346的像素数据是分别传送至第一/第二/第三/第四时序控制器130。需注意的是，在图3B中的影像300的分割方式与图3A不同，且所分割的区域可为矩形或梯形，且各区域可包括影像阵列中的部分的水平线。

请再参考图3D，曝光控制器120可将影像300分割为三个区域350、352及354。曝光控制器120是分别传送区域350、352及354的像素数据至第一/第二/第三时序控制器130。图3D中的影像300的分割方式是与图3A～3C不同，其所分割的区域，依据分割的结果，可为任何形状及尺寸，并不限于矩形或梯形。更进一步而言，本领域具有通常知识者所熟习的对象分割或是前景/背景分割的演算法均可用于分割影像300中的对象。

综上所述，各时序控制器130可接收一分割区域的像素数据，并使用相关的曝光设定至该分割区域。举例来说，会使用较长的整合时间至具有较小灰阶值的像素的区域(例如暗场景)，并使用较短的整合时间至具有较大灰阶值的像素的区域(例如亮场景)。除此的外，各时序控制器130的整合时间亦可调整，且整张影像的整体曝光结果可得到平衡，也不会牺牲某些区域的影像品质。

图4是显示依据本发明一实施例中的曝光控制方法的流程图。在步骤S410，感测器阵列110接收由一场景(或工作表面)所反射的光线，并依据所接收的光线产生一影像阵列。在步骤S420，曝光控制器120是分析来自感测器阵列110的影像阵列，并将该影像阵列分割为至少两个区域。在步骤S430，曝光控制器120是将各区域的像素数据分配至相关的一时序控制器130。在步骤S440，各时序控制器是利用一个别曝光设定至相关的区域。在步骤S450，影像处理器160是将来自各时序控制器130的曝光区域组合以产生曝光影像阵列。

图5是显示依据本发明另一实施例中的影像处理装置500的功能方块图。在另一实施例中，影像处理装置500的元件是与影像处理装置100的元件相同。影像处理装置500与影像处理装置100的差异在于由影像处理器560至曝光控制器520的间有一条回馈路径。因为影像分析及影像分割运算会极度消耗硬件资源，这可能造成曝光控制器120的严重负担。更进一步而言，影像处理器560可仅使用一个时序控制器130以取得整张曝光影像(意即使用单一曝光设定)，并接着分析所取得的曝光影像。这表示原始的曝光影像可能会有不佳的影像效果。影像处理器560更可使用一对象分割演算法以将该曝光影像分割为多个区域(或对象)，并接着传送分割信息回到曝光控制器520，使得曝光控制器120可依据来自影像处理器560的回馈分割信息以分配各区域的正确的像素数据至相关的时序控制器130。

综上所述，本发明是提供了一种影像处理装置以及一种曝光控制方法，其可使用一个别曝光设定至影像中的各分割区域。各分割区域有了曝光控制后，影像的整体曝光结果会变得更平衡，而不会牺牲某些区域的影像品质。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种影像处理装置，其特征在于，包括：

一感测器阵列，包括多个光线感测器，用以接收一场景的反射光线以产生一影像阵列；

一曝光控制器，用以接收来自该感测器阵列的该影像阵列，并将该影像阵列分割为至少一区域；

至少两个时序控制器，其中各时序控制器是用以分别接收该至少一区域中的一者的像素数据，并使用一个别曝光设定至相关的该区域；以及

一影像处理器，用以组合来自各时序产生器的一曝光区域以产生一曝光影像。

2.根据权利要求1所述的影像处理装置，其特征在于，所述光线感测器为互补金属氧化半导体感测器或电荷耦接装置感测器。

3.根据权利要求1所述的影像处理装置，其特征在于，该曝光控制器是分析该影像阵列以取得在该影像阵列中的不同区域的像素的平均灰阶值，并依据该平均灰阶值分割该影像阵列。

4.根据权利要求1所述的影像处理装置，其特征在于，该至少一区域为矩形及/或梯形。

5.根据权利要求1所述的影像处理装置，其特征在于，该曝光控制器更使用一对象分割演算法以分割该至少一区域，且该分割区域可为任何形状及尺寸。

6.根据权利要求1所述的影像处理装置，其特征在于，还包括：

一模拟数字转换器，用以将来自所述时序控制器至该曝光影像阵列转换至一数字影像阵列，并将该数字影像阵列储存于一记忆体单元。

7.根据权利要求6所述的影像处理装置，其特征在于，该记忆体单元为一线缓冲器或一帧缓冲器，且该影像处理器更由该记忆体单元取得该数字影像阵列以产生该曝光影像。

8.根据权利要求1所述的影像处理装置，其特征在于，该个别曝光设定为各区域的一整合时间，且用于各时序控制器的该整合时间是可调整的。

9.一种曝光控制方法，用于一影像处理装置，其特征在于，该影像处理装置包括一感测器阵列以及一影像处理器，该方法包括：

接收来自一场景的反射光线并依据所接收的反射光线产生一影像阵列；

将该影像阵列分割为至少一区域；

将一个别曝光设定应用至相关的该区域；以及

利用该影像处理器组合已曝光的该区域以产生一曝光影像。

10.根据权利要求9所述的曝光控制方法，其特征在于，该影像阵列包括多个光线感测器，且所述光线感测器为互补金属氧化半导体感测器或电荷耦接装置感测器。

11.根据权利要求9所述的曝光控制方法，其特征在于，还包括：

分析该影像阵列以取得在该影像阵列中不同区域的像素的平均灰阶值；以及

依据该平均灰阶值分割该影像阵列；

12.根据权利要求9所述的曝光控制方法，其特征在于，该至少一区域为矩形及/或梯形。

13.根据权利要求9所述的曝光控制方法，其特征在于，还包括：

使用一对象分割演算法分割该影像阵列为该至少一区域，其中该至少一区域可为任何形状及尺寸。

14.根据权利要求9所述的曝光控制方法，其特征在于，该个别曝光设定为各区域的一整合时间，且用于各区域的该整合时间是可调整的。