TWI510087B - 電子系統 - Google Patents

Description

電子系統

本揭露係關於一種電子系統。

影像感測器產生影像，而影像感測器有不同的應用。例如，影像感測器可運用在監控系統中，藉由分析監控系統之影像感測器產生之影像，可找出隱沒在人群中之嫌犯；影像感測器可運用遊戲機上，藉由移動影像感測器，分析移動時影像感測器產生之影像上之圖案變化，以計算出影像感測器之移動量。

影像感測器通常具有複數個感測器，感測器將光轉換成電壓。經額外電路，電壓可轉換成數位訊號(digital data)。

運用影像感測器追蹤一目標物相對於影像感測器之移動，以在電子裝置產生對應之操作指令，是一種常見之輸入技術。目標物可反射光至影像感測器，以在影像感測器產生之圖像上產生亮影像，藉由對圖像進行關連比對或計算亮影像之座標，可計算目標物相對於影像感測器之移動量或目標物相對於影像感測器之座標。

影像感測器在進行拍攝時，除接收來自目標物之反光外，亦同時接收來自環境之光(light in the environment)。環境光會在圖像上產生雜訊。亮度高之環境光所產生之亮影像可能會被誤判為是目標物所產生之亮影像。再者，目標物所產生之亮影像與亮度高之環境光重疊時，可能會讓影像感測器無法分辨出目標物所產生之亮影像，造成位移 或座標無法順利輸出。

在一實施例中，一種電子系統包含一影像感測裝置及一處理器。影像感測裝置包含一影像感測區，影像感測區用於產生一圖像，圖像可包含一雜訊區域。處理器耦接影像感測裝置。處理器於圖像上雜訊區域以外之部分選擇一追蹤區域，其中追蹤區域對應影像感測區上之一操作區域。

在另一實施例中，一種電子系統包含一影像感測裝置及一處理器。影像感測裝置產生一圖像，圖像可包含一雜訊區域。處理器耦接影像感測裝置，處理器偵測雜訊區域之邊緣，並根據該邊緣決定出圖像上雜訊區域以外之部分。而且，處理器在該雜訊區域以外之部分上，決定出複數個候選追蹤區域，並在該些候選追蹤區域中決定出面積最大之追蹤區域。

在另一實施例中，一種電子系統包含一影像感測裝置及一處理器。影像感測裝置產生一圖像，圖像可包含一雜訊區域。處理器耦接影像感測裝置，處理器基於雜訊區域決定圖像上之一座標，其中座標可用以決定一追蹤區域。

以下配合圖式詳述本案諸實施例。

圖1為本發明一實施例之電子系統1之示意圖。參照圖1所示，電子系統1包含一影像感測裝置11，影像感測裝置11可產生圖像，電子系統1可擷取圖像內容之特徵，並加以分析。

在一些實施例中，影像感測裝置11用於產生包含物件13所產生之影像之圖像，電子系統1根據在圖像上之物件13之影像之分析結果，執行對應程式。

在圖1之實施例中，物件13繪製成手，但本發明不以此為限。

在一些實施例中，物件13反光以在圖像上產生物件影像。

在一些實施例中，電子系統1可包含螢幕12，電子系統1根據在圖像上之物件13之影像之分析結果，控制螢幕12上之游標121。在一些實施例中，物件13之影像映射螢幕12上之游標121。

在圖1之實施例中，雖然電子系統1例示為一車用電子系統，但本發明不以此為限。電子系統1可運用在其他載具(vehicles)或非載具上。電子系統1亦可設置在任何可攜式產品上。電子系統1也可設置於固定放置在任何場所之電子產品上。

在一些實施例中，電子系統1可包含一光源裝置14，光源裝置14可在影像感測裝置11進行拍攝時照射物件13，使物件13在圖像上形成亮影像。在一些實施例中，影像感測裝置11與光源裝置14可一同構成一個模組。

圖2為本發明一實施例之電子系統1之方塊圖。圖3為本發明一實施例之影像感測裝置11之示意圖。參照圖1至圖3所示，電子系統1可包含一處理器21，處理器21可耦接影像感測裝置11。處理器21可用於分析影像感測裝置11產生之圖像。

在一些實施例中，處理器21可用於對複數張圖像上之物件影像進行關連比對，以計算物件13之位移。在一些實施例中，處理器21計算圖像中物件影像之座標，並將該座標映射至螢幕12上。

在一些實施例中，如圖3所示，影像感測裝置11包含複數個感測單元311，該些感測單元311相鄰排列，而形成一影像感測區31。在一些實施例中，感測單元311可包含CMOS感光元件、CCD感光元件或其他類似者。

處理器21可計算影像感測區31和螢幕12間之映射資料(mapping data)，以建立影像感測區31和螢幕12間之映射關係(mapping relationship)，如圖4所示。在一些實施例中，映射資料可包含影像感測區31和螢幕12之對應邊長之比例值(W/w或H/h)。在一些實施例中，影像感測區31和螢幕12間之映射可利用一較複雜之轉換方法，其中映射資料可包含該方法所使用之轉換係數。

圖5為本發明一實施例之光源裝置14之電路示意圖。參照圖1與圖5所示，光源裝置14可發出間歇光(intermittent light)。光源裝置14可包含一閃光電路(light flashing circuit)51，閃光電路51耦接一發光元件52。電源Vcc提供閃光電路51電能，閃光電路51則提供發光元件52間歇性電能。發光元件52可包含燈泡、發光二極體或其他適合光源。

光源裝置14之閃爍頻率可配合影像感測裝置11之幀率(frame rate)，藉此在複數張圖像內，區別出物件13之影像與存在於各圖像上之雜訊區域。以例言，參照圖6A至圖6C 所示，若光源裝置14之閃爍頻率為影像感測裝置11之幀率之一半，在複數連續擷取之圖像61至63中，物件影像64可間隔地出現在圖像61和圖像63上。

參照圖6A至圖6C，在一些情形下，影像感測裝置11受影響使得其所產生之圖像61至圖像63包含一雜訊區域(noisy area)65。影響可能來自不均勻的環境光或熱，其中環境光可來自太陽或燈。影響可能是直接或間接地導致圖像61至圖像63上出現雜訊區域65。

電子系統1可分辨雜訊區域65是否為一物件影像。在一些實施例中，雜訊區域65是連續地出現在一系列之圖像61至63上。光源裝置14之閃爍頻率可調整，以使物件影像64可間隔地出現在連續擷取之圖61至63中，然後根據出現頻率(appearing frequency)判斷何者是物件影像64？而何者為雜訊區域65？

除前述方法外，其他判斷方式亦可使用，以圖6A至圖6C之實施例為例，電子系統1可比較出物件影像64在圖6A上出現而在圖6B未出現，藉此確定物件影像64為物件所產生。相同地，電子系統1可比較出雜訊區域65均出現在圖6A至圖6C，藉此確定雜訊區域65非為物件所產生。

在一些實施例中，光源裝置14關閉時，物件不會在影像感測裝置11所產生之圖像上產生影像，因此處理器21可根據複數張在光源裝置14關閉時影像感測裝置11產生之圖像，決定是否有雜訊區域65。

在一些實施例中，當處理器21發現有複數張在光源裝置 14關閉時影像感測裝置11產生之圖像中存在雜訊區域65時，處理器21才進行追蹤區域之選取步驟。

參照圖6B及圖7所示，在本實施例中，雜訊區域65之亮度位準(brightness level)高於背景部分66之亮度位準，但本發明不以此為限。雜訊區域65之邊界像素651可有許多不同決定方式。在一些實施例中，如圖7所示，雜訊區域65b之邊界像素651b可為信號邊緣71上之任一像素。

此外，雜訊區域65之邊界像素651亦可為非信號邊緣71上之像素。在一些實施例中，雜訊區域65a之邊界像素651a可在信號邊緣71內側並靠近信號邊緣71之像素。在一些實施例中，雜訊區域65c之邊界像素651c可在信號邊緣71外側並靠近邊緣71之像素。

參照圖3與圖8所示，當處理器21發現圖像62上存在雜訊區域65時，處理器21會在圖像62上雜訊區域65以外之背景部分66選擇一追蹤區域81。處理器21利用追蹤區域81內之物件影像，來追蹤物件之位置或移動。如此，物件之追蹤不會受到雜訊區域之干擾。

處理器21可先確定出雜訊區域65，然後決定一座標或位置82，其中該位置82可用於決定一追蹤區域81。在一些實施例中，若以圖像62之左下角作為座標原點O，當雜訊區域65僅出現在如圖8所示之圖像62之左側邊，處理器21可先確定出界定雜訊區域65之邊界像素651。接著，處理器21找出邊界像素651之座標中最大x值。然後，處理器21可選擇該最大x值或在x軸上靠近該最大x值之像素，作為決定追蹤區 域81之位置82。在一些實施例中，當雜訊區域65出現在圖像62之右側邊時，則選擇最小x值或靠近該最小x值之像素。類似地，當雜訊區域65出現在圖像62之上側邊時，則選擇最小y值或靠近該最小y值之像素；而當雜訊區域65出現在圖像62之下側邊時，則選擇最大y值或靠近該最大y值之像素。

當雜訊區域出現在圖像之一角落時，可基於該雜訊區域，在該角落附近決定用於界定出追蹤區域之位置。在一些實施例中，參照圖9所示，從圖像91內之雜訊區域92之邊界像素921之座標中找到最大x值，並根據最大x值決定在x軸向之一數值a，其中數值a可為該最大x值或靠近該最大x值之一數值。接著，從雜訊區域92之邊界像素921之座標中找到最小y值，並根據最小y值決定一數值b，其中數值b可為該最小y值或靠近該最小y值之一數值。最後，處理器21決定出可用於界定一追蹤區域93之像素位置P(a,b)。

此外，追蹤區域93可利用另一種方法獲得。首先，決定一第一最大區域(在圖9實施例中是候選追蹤區域95)，其中該第一最大區域包含連續最多複數列之圖像像素，且該連續最多複數列圖像像素未包含任何雜訊區域之圖像像素。接著，決定一第二最大區域(在圖9實施例中是候選追蹤區域94)，其中該第二最大區域包含連續最多複數行圖像像素，且該連續最多複數行圖像像素未包含任何雜訊區域之圖像像素，最後決定第一最大區域與第二最大區域之交集區域。在本實施例中，根據上述步驟，可決定出該交集區 域即為追蹤區域93。

追蹤區域可為複數個候選矩形區域中面積最大者。參照圖9所示，在一些實施例中，處理器21選擇以數值a所決定出一候選追蹤區域94，且選擇以數值b所決定出候選追蹤區域95。然後，處理器21從候選追蹤區域94和候選追蹤區域95中選擇面積最大之追蹤區域。

複數個候選矩形區域可利用另一種方法找出。參照圖10所示，在一些實施例中，先決定出雜訊區域92上之複數個邊界像素922及雜訊區域100上之複數個邊界像素101，然後重複地從複數個邊界像素922中選擇一像素及從複數個邊界像素101中選擇一像素作為一候選矩形追蹤區域102之對角點，並計算該候選矩形追蹤區域之面積，直到所有可能之組合都計算完成。最後，處理器21選擇出具較大面積之候選矩形追蹤區域，並記錄對應邊界像素922和101之座標值。

追蹤區域可為在圖像中雜訊區域以外之區域中所能獲得之具最大面積之矩形追蹤區域。參照圖10所示，在一些實施例中，處理器21從雜訊區域92之所有邊界像素中選擇一像素及從雜訊區域100之所有邊界像素中選擇一像素作為一候選矩形追蹤區域之對角點，並計算該候選矩形追蹤區域之面積，直到所有可能之組合都計算完成。最後，處理器21選擇出具最大面積之候選矩形追蹤區域，並記錄對應邊界像素922和101之座標值。

當雜訊區域落在圖像之兩角落時，可用下列方法獲得追 蹤區域。參照圖11所示，在雜訊區域92附近之圖像之邊緣分別選擇像素111和112，其中像素111和112可為雜訊區域92之邊緣像素或接近雜訊區域92之邊緣像素。在雜訊區域100附近之圖像之邊緣分別選擇像素113和114，其中像素113和114可為雜訊區域100之邊緣像素或接近雜訊區域100之邊緣像素。利用像素111和112及像素113和114可將圖像分割成複數個矩形範圍(1101至1106)。矩形範圍(1101至1106)可組合出複數個候選矩形區域，而追蹤區域通常會選取面積最大之矩形區域作為實施範例，但此部分亦可根據使用者的設計及需求而可略微調整。

參照圖12所示，當影像感測裝置11之一局部區域202受影響，會產生較大雜訊，使得該局部區域202對應之圖像上區域中，物件影像無法妥適地被決定或無法判別出，此時會造成游標在該局部區域202映射之螢幕局部區域內，無法正常操作。為解決前述問題，在一實施例中，處理器21在追蹤區域200決定後，可根據追蹤區域200決定影像感測裝置11上對應之一操作區域201。處理器21亦可計算操作區域201(或追蹤區域200)與螢幕12間之映射資料，以建立新的映射關係。如此，電子系統1可利用操作區域201追蹤物件之位置或移動，並根據追蹤結果進行全螢幕之操作(full screen operation)。如此，當影像感測裝置11之一局部區域202受影響時，不會有局部螢幕上之游標無法操作之情形發生。

在某些情形下，處理器21會決定不使用操作區域/追蹤區 域。在一些實施例中，處理器21會比較追蹤區域之一特徵值與一門檻值，當該特徵值小於該門檻值時，會造成電子系統1對物件之移動過於靈敏，此時處理器21會暫停輸出物件之座標或移動距離。在一些實施例中，特徵值包含追蹤區域之一尺寸，其中該尺寸包含一邊長、一對角線或類似者。在一些實施例中，特徵值包含追蹤區域之面積。

參照圖1所示，在一些情況下，當操作區域/追蹤區域過小時，會改變電子系統1之操作模式。在一些實施例中，電子系統1根據物件產生之亮影像來計算物件之座標或移動距離。當處理器21會比較出追蹤區域之一特徵值小於一門檻值後，影像感測裝置11會產生一第一圖像(P1)，其中該第一圖像是光源裝置14關閉時拍攝物件所產生，因此第一圖像包含物件之暗影像。再者，影像感測裝置11會產生一第二圖像(P2)，其中第二圖像是光源裝置14開啟時拍攝物件所產生，因此第二圖像包含物件之亮影像。處理器21接著會將第一圖像減去第二圖像(P1-P2)，以獲得物件之暗影像。處理器21會根據前述步驟所獲得之暗影像進行物件座標或移動距離之分析。

舉例而言，如圖1、圖5和圖13A至圖13C所示，當操作區域/追蹤區域131過小，意即雜訊區域132過大，此時在取得第一圖像P1時若發光元件52未打光，使用者的手部可能會遮到雜訊區域132的部分而產生前述的物件之暗影像133(圖13A)；相對地，在產生第二圖像P2時若發光元件52打光，則使用者的手部便會在第二圖像P2上產生亮影像 133'(圖13B)，因此若將第一圖像減去第二圖像(P1-P2)，便可獲得手部之暗影像133"(圖13C)，上述是以手部作為舉例說明，但不以此為限。需要說明的是，暗影像133"(圖13C)係指其灰階值相較於周邊的灰階值低。於其他實施例中，亦可將第二圖像減去第一圖像(P2-P1)，而可獲得手部之亮影像(未繪示)，其中亮影像係指其灰階值相較於周邊的灰階值高。

前述實施例雖均以矩形追蹤區域為例，但本發明不以此為限，其他形狀追蹤區域亦適用。

本揭露之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本揭露之教示及揭示而作種種不背離本揭露精神之替換及修飾。因此，本揭露之保護範圍應不限於實施範例所揭示者，而應包括各種不背離本揭露之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

1‧‧‧電子系統

11‧‧‧影像感測裝置

12‧‧‧螢幕

13‧‧‧物件

14‧‧‧光源裝置

21‧‧‧處理器

31‧‧‧影像感測區

51‧‧‧閃光電路

52‧‧‧發光元件

61、62、63‧‧‧圖像

64‧‧‧影像

65‧‧‧雜訊區域

65a、65b、65c‧‧‧雜訊區域

66‧‧‧背景部分

71‧‧‧信號邊緣

81‧‧‧追蹤區域

82‧‧‧位置

91‧‧‧圖像

92‧‧‧雜訊區域

93‧‧‧追蹤區域

94‧‧‧追蹤區域

95‧‧‧追蹤區域

100‧‧‧雜訊區域

101‧‧‧邊界像素

102‧‧‧候選追蹤區域

111‧‧‧像素

112‧‧‧像素

113‧‧‧像素

114‧‧‧像素

121‧‧‧游標

131‧‧‧操作區域/追蹤區域

132‧‧‧雜訊區域

133‧‧‧暗影像

133'‧‧‧亮影像

133"‧‧‧暗影像

200‧‧‧追蹤區域

201‧‧‧操作區域

202‧‧‧局部區域

311‧‧‧感測單元

651‧‧‧邊界像素

651a、651b、651c‧‧‧邊界像素

921‧‧‧邊界像素

922‧‧‧邊界像素

1101至1106‧‧‧矩形範圍

圖1為本發明一實施例之電子系統之示意圖；圖2為本發明一實施例之電子系統之方塊圖；圖3為本發明一實施例之影像感測裝置之示意圖；圖4是本發明一實施例所例示之影像感測區和螢幕間之映射；圖5為本發明一實施例之光源裝置之電路示意圖；圖6A至圖6C為本發明一實施例之連續擷取圖像之示意圖；圖7例示沿圖6B之箭頭線7之像素亮度值； 圖8為本發明一實施例之包含一雜訊區域之一圖像；圖9為本發明另一實施例之包含一雜訊區域之一圖像；圖10為本發明一實施例之包含複數雜訊區域之一圖像；圖11為本發明一實施例之包含複數雜訊區域之一圖像；圖12例示本發明一實施例之追蹤區域/操作區域和螢幕間之映射；圖13A例示本發明一實施例之光源未開啟時所擷取之圖像；圖13B例示本發明一實施例之光源開啟時所擷取之圖像；以及圖13C例示根據圖13A與圖13B之圖像所獲得之減後圖像。

1‧‧‧電子系統

11‧‧‧影像感測裝置

12‧‧‧螢幕

13‧‧‧物件

14‧‧‧光源裝置

121‧‧‧游標

Claims (18)

1. 一種電子系統，包含：一影像感測裝置，包含一影像感測區，該影像感測區用於產生一圖像，該圖像包含一雜訊區域；以及一處理器，耦接該影像感測裝置，該處理器於該圖像上該雜訊區域以外之部分選擇一追蹤區域，其中該追蹤區域對應該影像感測區上之一操作區域；其中該追蹤區域是一第一區域與一第二區域之一交集區域，其中該第一區域包含連續複數列圖像像素，該連續複數列圖像像素未包含該雜訊區域之圖像像素，該第二區域包含連續複數行圖像像素，該連續複數行圖像像素未包含該雜訊區域之該圖像像素。
2. 根據請求項1所述之電子系統，更包含一螢幕，其中該處理器計算該螢幕與該操作區域間之映射資料。
3. 根據請求項1所述之電子系統，其中該追蹤區域之一側邊相鄰或通過該雜訊區域之一邊界像素。
4. 根據請求項1所述之電子系統，其中該處理器決定該雜訊區域之邊界像素座標，並根據該些邊界像素座標決定該追蹤區域。
5. 根據請求項1所述之電子系統，其中該處理器根據該追蹤區域之一特徵值，決定是否輸出一座標。
6. 根據請求項5所述之電子系統，其中該特徵值包含一尺寸或面積。
7. 根據請求項1所述之電子系統，更包含一光源裝置，其 中當該追蹤區域之一特徵值小於一門檻值時，該處理器將一第一圖像減去一第二圖像，其中該第一圖像包含該光源裝置關閉時一物件產生之一暗影像，該第二圖像包含在該光源裝置照射下該物件產生之一亮影像。
8. 根據請求項1所述之電子系統，更包含一光源裝置，該光源裝置發出間歇光，以讓一物件間隔地在複數連續擷取之圖像上形成一亮影像。
9. 根據請求項8所述之電子系統，其中該雜訊區域出現在每一圖像上。
10. 一種電子系統，包含：一影像感測裝置，產生一圖像，該圖像包含一雜訊區域；以及一處理器，耦接該影像感測裝置，該處理器決定該雜訊區域之邊緣，並根據該邊緣決定出該圖像上該雜訊區域以外之部分，該處理器在該雜訊區域以外之該部分上，決定出複數個候選追蹤區域，並在該些候選追蹤區域中決定出面積最大之追蹤區域。
11. 根據請求項10所述之電子系統，更包含一螢幕，其中該處理器計算該螢幕與該面積最大之追蹤區域間之映射資料。
12. 根據請求項10所述之電子系統，其中該面積最大之追蹤區域之一側邊相鄰或通過該雜訊區域之一邊界像素。
13. 根據請求項10所述之電子系統，其中該處理器根據該面積最大之追蹤區域之一特徵值，決定是否輸出一座標。
14. 根據請求項13所述之電子系統，其中該特徵值包含一尺寸或面積。
15. 根據請求項10所述之電子系統，更包含一光源裝置，其中當該面積最大之追蹤區域之一特徵值小於一門檻值時，該處理器將一第一圖像減去一第二圖像，其中該第一圖像包含該光源裝置關閉時一物件產生之一暗影像，該第二圖像包含在該光源裝置照射下該物件產生之一亮影像。
16. 根據請求項10所述之電子系統，更包含一光源裝置，該光源裝置發出間歇光，以讓一物件間隔地在複數連續擷取之圖像上形成一亮影像。
17. 根據請求項16所述之電子系統，其中該雜訊區域出現在每一圖像上。
18. 根據請求項10所述之電子系統，更包含一螢幕，其中該面積最大之追蹤區域是該雜訊區域以外之該部分中所能找出面積最大之矩形追蹤區域。