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TW201320734A - 產生背景模糊的影像處理方法及其影像擷取裝置 - Google Patents

產生背景模糊的影像處理方法及其影像擷取裝置 Download PDF

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TW201320734A
TW201320734A TW100140167A TW100140167A TW201320734A TW 201320734 A TW201320734 A TW 201320734A TW 100140167 A TW100140167 A TW 100140167A TW 100140167 A TW100140167 A TW 100140167A TW 201320734 A TW201320734 A TW 201320734A
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Abstract

一種產生背景模糊的影像處理方法及其影像擷取裝置。此影像處理方法包括下列步驟。首先，對一主體連續擷取多數個預覽影像，並擷取一目標影像。然後，對這些預覽影像進行幾何校正以產生多數個校正後預覽影像。此外，對這些校正後預覽影像進行相關性比對，藉以產生一相對景深圖。另外，放大此相對景深圖。最後，依據放大後的相對景深圖判斷此目標影像中包含主體之一主體區域，並對主體區域以外之區域進行模糊化處理，藉以產生一背景模糊影像。

Description

產生背景模糊的影像處理方法及其影像擷取裝置
本發明是有關於一種影像處理方法及其影像擷取裝置，且特別是有關於一種產生背景模糊的影像處理方法及其影像擷取裝置。
隨著光學技術的進步，可調整光圈、快門甚至可更換鏡頭的相機逐漸普及，相機的功能也趨於多樣化。其中，在使用相機拍攝影像時，為了突顯所拍攝影像中的主題，一般會採用所謂淺景深的拍攝技巧，將相機透鏡的焦距聚集到影像中的特定距離範圍，使得此距離範圍內的物件可以清楚成像，同時也使得此距離範圍外的物件逐漸模糊。
然而，一般相機鏡頭所能製造出的淺景深效果相當有限，若要獲得較佳的淺景深效果，則需倚賴大孔徑鏡頭來加強遠距離物件的模糊化，而讓清楚成像的主題得以從背景中突顯出來。然而，大孔徑鏡頭的體積龐大且價格昂價，並非一般消費型相機所能配備。
另一種方法則是需要藉由改變相機拍攝參數來產生不同程度模糊或清楚的影像，例如對同一場景以不同焦距進行一系列的連拍，分別找出每個像素點在各影像中最清晰的位置，進而利用焦距與景深的關係，來推出影像中各像素點的相對景深，然而此方法需要使用者適當地控制相機拍攝參數方能有效估計出相對景深，進而產生主體清晰背景模糊的淺景深影像，然而對於大部分使用者來說，相機拍攝參數的調整與控制實屬困難。
有鑑於此，本發明提供一種產生背景模糊的影像處理方法及其影像擷取裝置，可藉由不須改變相機拍攝參數所擷取的多張影像，判斷出主體區域，進而產生主體清晰背景模糊的淺景深影像。
從一觀點來看，本發明提出一種產生背景模糊的影像處理方法，適用於影像擷取裝置。此影像處理方法包括下列步驟。首先，對一主體連續擷取多數個預覽影像，並擷取一目標影像。並對這些預覽影像進行幾何校正以產生多數個校正後預覽影像。此外，對這些校正後預覽影像進行相關性(correlation)比對，藉以產生一相對景深圖。另外，放大此相對景深圖。最後，依據放大後的相對景深圖判斷此目標影像中包含主體之一主體區域，並對主體區域以外之區域進行模糊化處理，藉以產生一背景模糊影像。
在本發明之一實施例中，所述之對校正後預覽影像進行相關性比對，藉以產生相對景深圖的步驟包括對校正後預覽影像的每一像素點位置，以一遮罩(mask)進行相關性比對。並依據相關性高低的不同而給予不同的數值作代表以產生此相對景深圖。
在本發明之一實施例中，所述之預覽影像之解析度低於此目標影像之解析度。
在本發明之一實施例中，所述之在放大相對景深圖的步驟之前更包括縮小此目標影像，使縮小後的目標影像之解析度相同於預覽影像之解析度。
在本發明之一實施例中，所述之在放大該相對景深圖的步驟之前，更包括將縮小後的目標影像與預覽影像其中之一進行幾何校正，並產生幾何校正參數，使校正後的預覽影像對齊縮小後的目標影像。
在本發明之一實施例中，所述之在放大該相對景深圖的步驟之前更包括依據幾何校正參數對相對景深圖進行幾何校正，以產生校正後的相對景深圖。
在本發明之一實施例中，所述之放大該相對景深圖的步驟包括對校正後的相對景深圖之解析度進行放大，使放大後的相對景深圖之解析度相同於目標影像之解析度。
從另一觀點來看，本發明提出一種產生背景模糊的影像擷取裝置，其包括擷取模組、幾何校正模組、處理單元以及縮放模組。其中，擷取模組對一主體連續擷取多數個預覽影像，並擷取一目標影像，其中預覽影像之解析度低於目標影像之解析度。幾何校正模組耦接至擷取模組，對預覽影像進行幾何校正以產生多數個校正後預覽影像。處理單元耦接至幾何校正模組，對校正後預覽影像進行相關性比對，藉以產生一相對景深圖。縮放模組耦接至處理單元，接收並放大處理單元所產生的相對景深圖。此外，處理單元依據縮放模組放大後的相對景深圖判斷目標影像中包含主體之一主體區域。處理單元並對主體區域以外之區域進行模糊化處理，藉以產生一背景模糊影像。
在本發明之一實施例中，所述之處理單元對校正後預覽影像的每一像素點位置，以一遮罩進行相關性比對，處理單元並依據相關性高低的不同而給予不同的數值作代表以產生相對景深圖。
在本發明之一實施例中，所述之縮放模組更包括縮小目標影像，使縮小後的目標影像之解析度相同於預覽影像之解析度，並將縮小後的目標影像傳送至幾何校正模組。
在本發明之一實施例中，所述之幾何校正模組對縮小後的目標影像與預覽影像其中之一進行幾何校正，並產生一幾何校正參數，使校正後的預覽影像對齊縮小後的目標影像。幾何校正模組更依據幾何校正參數對相對景深圖進行幾何校正，以產生校正後的相對景深圖。
在本發明之一實施例中，所述之縮放模組對校正後的相對景深圖之解析度進行放大，使放大後的相對景深圖之解析度相同於目標影像之解析度。
基於上述，本發明所提供之產生背景模糊的影像處理方法及其影像擷取裝置，可藉由不須改變相機拍攝參數所擷取的多張低解析度影像，判斷出主體區域，並對非主體區域進行模糊化處理，進而產生主體清晰背景模糊的淺景深影像。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是依照本發明一實施例所繪示之一種產生背景模糊的影像處理方法的流程圖。圖2是依照本發明一實施例所繪示之產生背景模糊的影像擷取裝置的方塊圖。本實施例的產生背景模糊的影像擷取裝置200例如是數位相機、單眼相機、數位攝影機或是其他具有影像擷取功能的智慧型手機、平板電腦等等，不限於上述。產生背景模糊的影像擷取裝置200包括擷取模組210、幾何校正模組220、處理單元230以及縮放模組240。上述各模組可為硬體、軟體或其組合實作而得。以下即搭配圖2中的各模組說明圖1產生背景模糊的影像處理方法的詳細步驟：
首先如步驟S110所述，擷取模組210對一主體連續擷取多數個預覽影像(live-view images)，並擷取一目標影像。預覽影像係為影像擷取裝置200開機後處於預覽模式或處於快門鍵被半壓時的模式(half shutter)時，於影像擷取裝置200的顯示螢幕(未繪示)上所顯示低解析度的畫面。最後，當快門鍵被全壓時的模式(full shutter)所擷取的影像即為目標影像。因此，預覽影像之解析度低於目標影像之解析度。必須說明的是，預覽影像所擷取的個數並未限制，可視影像擷取裝置200的規格所設定，但通常影像擷取裝置200連續擷取多數個預覽影像的時間小於或等於擷取一目標影像所需的時間。
接下來在步驟S120中，耦接至擷取模組210與處理單元230的幾何校正模組220對預覽影像進行幾何校正以產生多數個校正後預覽影像。由於預覽影像係由使用者對同一主體連續拍攝所得，期間由於相機的晃動或移動，易於拍攝出不同角度與不同景深的影像，但主體仍然存在各預覽影像中，因此幾何校正模組220對各預覽影像之主體為目標進行幾何校正，使得校正後預覽影像之主體皆位於同一位置。
接著如步驟S130所述，處理單元230接收幾何校正模組220所產生的校正後預覽影像，並對校正後預覽影像進行相關性(correlation)比對，藉以產生一相對景深圖。由於校正後預覽影像之主體皆位於同一位置，而其餘與主體位於不同距離的物體則因景深的差異會無法完全對齊，因此利用各校正後預覽影像間的差異進行景深的估計。在各校正後預覽影像之間，包含主體之主體區域會呈現較高的相關性，而其餘主體區域以外的影像則會呈現較低的相關性。若相關性愈低，則表示離主體的拍攝距離愈遠；若相關性愈高，則表示離主體的拍攝距離愈近。根據此相關性來判別主體區域以外的各物件與主體的相對距離關係，並把相關性量化以產生一相對景深圖。
在步驟S140中，縮放模組240耦接至處理單元230，接收並放大處理單元230所產生的相對景深圖，以使相對景深圖的解析度相同於目標影像之解析度。縮放模組240所採用的放大方法例如是雙向性內插(bilateral interpolation)、雙線性內插(bilinear interpolation)等等，在此不加以限制。
最後在步驟S150中，處理單元230依據縮放模組240放大後的相對景深圖來判斷目標影像中包含主體之一主體區域。其中，主體區域代表了在該區域內的各物件皆與主體具有相同攝影距離。因此，在主體區域內的影像維持既有的清晰影像，而處理單元230對主體區域以外之區域進行模糊化處理，藉以產生一主體清晰背景模糊之影像。其中，模糊化處理例如可採用空間濾波器(spatial filter)、線性濾波器(linear filter)、非線性濾波器(non-linear filter)或模糊化濾波器(blur filter)等，在此不加以限制。
具上所述，本發明藉由對預覽影像進行相關性比對所產生的相對景深圖，即可判別目標影像之主體區域與非主體區域，進而對非主體區域進行模糊化處理。據此，使用者利用相機連續擷取多張影像時，並不需要改變相機拍攝參數即可產生主體清晰背景模糊之影像。
為了使本發明之內容更為明瞭，以下另舉一實施例作為本發明確實能夠據以實施的範例。圖3是依照本發明另一實施例所繪示之一種產生背景模糊的影像處理方法的流程圖。以下請配合參照圖3。
首先，對一主體連續擷取多數個預覽影像，並擷取一目標影像(步驟S310)。並對這些預覽影像進行幾何校正以產生多數個校正後預覽影像(步驟S320)。接著對這些校正後預覽影像進行相關性比對，藉以產生一相對景深圖。在一實施例中，例如可將校正後預覽影像之第一張影像作為參考影像，對參考影像中的每一像素點位置，以一遮罩(mask)與其餘之校正後預覽影像之對應位置進行相關性比對。並依據相關性高低的不同而給予不同的數值作代表以產生此相對景深圖，使用者例如可依據實際需求做設定，將相關性高低分成十個等級0~10，當判斷出相關性為最高等級時，則以數值10作為代表；當判斷出相關性為最低等級時，則以數值0作為代表，據此便能產生出相對景深圖(步驟S330)。
與前述實施例不同的是，在放大相對景深圖之前，更包括縮小目標影像，使縮小後的目標影像之解析度相同於預覽影像之解析度(步驟S340)。以及將縮小後的目標影像與預覽影像其中之一進行幾何校正，並產生幾何校正參數，使校正後的預覽影像對齊縮小後的目標影像(步驟S350)。由於目標影像與預覽影像所擷取的時間仍具有時間差，因此可能因拍攝期間的晃動或移動造成影像偏差，故必須將目標影像縮小並且與預覽影像做幾何校正。
接下來便依據上述所產生的幾何校正參數對相對景深圖進行幾何校正，以產生校正後的相對景深圖(步驟S360)。由於相對景深圖的產生是根據預覽影像所產生，若要將此相對景深圖提供給目標影像作參考，則必須根據幾何校正參數做調校，以提升參考的精準度。
接著，放大校正後的相對景深圖，使放大後的相對景深圖之解析度相同於目標影像之解析度(步驟S370)。依據放大後的相對景深圖判斷此目標影像中包含主體之一主體區域，並對主體區域以外之區域進行模糊化處理，藉以產生一背景模糊影像(步驟S380)。至於本實施例的其他細部流程已包含在前述實施例中，故在此不予贅述。
綜上所述，本發明所提供之產生背景模糊的影像處理方法及其影像擷取裝置，可利用連續擷取的多張低解析度影像進行相關性比對，以判斷出主體區域與非主體區域資訊，並利用上述資訊對目標影像之非主體區域進行模糊化處理，進而產生主體清晰背景模糊的淺景深影像，提升了影像的品質。此外，本發明並不需要倚賴大孔徑鏡頭，亦不需要改變相機拍攝參數來進行一系列的連拍，因此提升消費者使用的方便性。
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，任何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，當可作些許之更動與潤飾，故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。
200．．．產生背景模糊的影像擷取裝置
210．．．擷取模組
220．．．幾何校正模組
230．．．處理單元
240．．．縮放模組
S110~S150．．．本發明一實施例之產生背景模糊的影像處理方法之各步驟
S310~S380．．．本發明另一實施例之產生背景模糊的影像處理方法之各步驟
圖1是依照本發明一實施例所繪示之一種產生背景模糊的影像處理方法的流程圖。
圖2是依照本發明一實施例所繪示之產生背景模糊的影像擷取裝置的方塊圖。
圖3是依照本發明另一實施例所繪示之一種產生背景模糊的影像處理方法的流程圖。
S110~S150．．．產生背景模糊的影像處理方法之各步驟

Claims (12)

  1. 一種產生背景模糊的影像處理方法，適用於一影像擷取裝置，該影像處理方法包括：對一主體連續擷取多數個預覽影像，並擷取一目標影像；對該些預覽影像進行幾何校正以產生多數個校正後預覽影像；對該些校正後預覽影像進行相關性比對，藉以產生一相對景深圖；放大該相對景深圖；以及依據放大後的該相對景深圖判斷該目標影像中包含該主體之一主體區域，並對該主體區域以外之區域進行模糊化處理，藉以產生一背景模糊影像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之產生背景模糊的影像處理方法，其中對該些校正後預覽影像進行相關性比對，藉以產生該相對景深圖的步驟包括：對該些校正後預覽影像的每一像素點位置，以一遮罩進行相關性比對；以及依據相關性高低的不同而給予不同的數值作代表以產生該相對景深圖。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之產生背景模糊的影像處理方法，其中該些預覽影像之解析度低於該目標影像之解析度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之產生背景模糊的影像處理方法，其中在放大該相對景深圖的步驟之前，更包括：縮小該目標影像，使縮小後的該目標影像之解析度相同於該些預覽影像之解析度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之產生背景模糊的影像處理方法，其中在放大該相對景深圖的步驟之前，更包括：將縮小後的該目標影像與該些預覽影像其中之一進行幾何校正，並產生一幾何校正參數，使校正後的該些預覽影像對齊縮小後的該目標影像。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之產生背景模糊的影像處理方法，其中在放大該相對景深圖的步驟之前，更包括：依據該幾何校正參數對該相對景深圖進行幾何校正，以產生校正後的該相對景深圖。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之產生背景模糊的影像處理方法，其中放大該相對景深圖的步驟包括：對校正後的該相對景深圖之解析度進行放大，使放大後的該相對景深圖之解析度相同於該目標影像之解析度。
  8. 一種產生背景模糊的影像擷取裝置，包括：一擷取模組，對一主體連續擷取多數個預覽影像，並擷取一目標影像，其中該些預覽影像之解析度低於該目標影像之解析度；一幾何校正模組，耦接至該擷取模組，對該些預覽影像進行幾何校正以產生多數個校正後預覽影像；一處理單元，耦接至該幾何校正模組，對該些校正後預覽影像進行相關性比對，藉以產生一相對景深圖；以及一縮放模組，耦接至該處理單元，接收並放大該處理單元所產生的該相對景深圖，其中，該處理單元依據該縮放模組放大後的該相對景深圖判斷該目標影像中包含該主體之一主體區域，該處理單元並對該主體區域以外之區域進行模糊化處理，藉以產生一背景模糊影像。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之產生背景模糊的影像擷取裝置，其中：該處理單元對該些校正後預覽影像的每一像素點位置，以一遮罩進行相關性比對，該處理單元並依據相關性高低的不同而給予不同的數值作代表以產生該相對景深圖。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之產生背景模糊的影像擷取裝置，其中：該縮放模組更包括縮小該目標影像，使縮小後的該目標影像之解析度相同於該些預覽影像之解析度，並將縮小後的該目標影像傳送至該幾何校正模組。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之產生背景模糊的影像擷取裝置，其中：該幾何校正模組對縮小後的該目標影像與該些預覽影像其中之一進行幾何校正，並產生一幾何校正參數，使校正後的該些預覽影像對齊縮小後的該目標影像，該幾何校正模組更依據該幾何校正參數對該相對景深圖進行幾何校正，以產生校正後的該相對景深圖。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之產生背景模糊的影像擷取裝置，其中：該縮放模組對校正後的該相對景深圖之解析度進行放大，使放大後的該相對景深圖之解析度相同於該目標影像之解析度。
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