檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)包含一光源、一影像傳感器，以及一處理器。光源用于照亮一物件。影像傳感器配置以接收來自物件的反射光。影像傳感器在光源開啟時產(chǎn)生至少一第一圖像。影像傳感器在光源關(guān)閉時產(chǎn)生至少一第二圖像。處理器將該至少一第一圖像減該至少一第二圖像，以決定物件的一物件影像。本發(fā)明能準(zhǔn)確地判斷出物件影像。
【專利說明】檢測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測系統(tǒng)，尤其涉及一種影像檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]影像傳感器通常具有多個傳感器，傳感器將光轉(zhuǎn)換成電壓，經(jīng)額外電路，電壓可轉(zhuǎn)換成構(gòu)成圖像的數(shù)字訊號(digital information)。
[0003]影像傳感器可用于物件追蹤。影像傳感器拍攝物件，產(chǎn)生多張圖像后，分析圖像內(nèi)物件影像的變化，即可追蹤物件的狀態(tài)。
[0004]影像傳感器可接收從物件反射而來的光，藉此讓影像傳感器所產(chǎn)生的圖像中包含亮物件影像。然而，除從物件反射而來的光之外，影像傳感器在進行拍攝時，同時也會接收來自環(huán)境的光(light in the environment)。在一些情況下,環(huán)境光會造成圖像上部分背景具有高亮度值，而此高亮度區(qū)域會造成物件影像判斷上的干擾。此外，圖像中若存在會反光的背景物件時，該背景物件的反射光所形成的影像也會干擾物件影像的判斷。再者，圖像中的背景物件影像也會成為一種干擾，而影響物件影像的判斷。因此，為能準(zhǔn)確地判斷出物件影像，來自環(huán)境與背景的干擾需要適當(dāng)?shù)嘏懦?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)有多個實施例被提出。
[0006]本發(fā)明的一實施范例揭不一檢測系統(tǒng)。該檢測系統(tǒng)包含一光源、一影像傳感器，以及一處理器。光源用于照亮一物件。影像傳感器配置以接收來自物件的反射光。影像傳感器在光源開啟時產(chǎn)生至少一第一圖像。影像傳感器在光源關(guān)閉時產(chǎn)生至少一第二圖像。處理器將該至少一第一圖像減該至少一第二圖像，以決定物件的一物件影像。
[0007]本發(fā)明的另一實施范例揭示一種檢測系統(tǒng)。該檢測系統(tǒng)包含一光源、一影像傳感器，以及一處理器。光源用于照亮一物件。影像傳感器在該光源開啟時產(chǎn)生多個第一圖像，且在該光源關(guān)閉時產(chǎn)生多個第二圖像，其中所述多個第一圖像對應(yīng)所述多個第二圖像。處理器獲得多個相減圖像，并比較所述多個相減圖像與一背景模型決定一物件影像，其中各該相減圖像為該第一圖像減去對應(yīng)的該第二圖像。
[0008]本發(fā)明的另一實施范例揭示一種檢測系統(tǒng)。該檢測系統(tǒng)包含一影像傳感器、一測距裝置，以及一處理器。影像傳感器產(chǎn)生一第一圖像，其中第一圖像包含一前景物件的影像及一背景物件的影像。測距裝置提供該前景物件與該背景物件的距離信息。處理器根據(jù)所述多個距離信息從該第一圖像找出前景物件的影像。
[0009]本發(fā)明的另一實施范例揭示一種檢測系統(tǒng)，其包含一影像傳感器、一鏡頭裝置，以及一處理器。影像傳感器拍攝一前景物件及一背景物件，以產(chǎn)生一第一圖像。鏡頭裝置裝設(shè)于影像傳感器上。鏡頭裝置可讓前景物件在第一圖像上產(chǎn)生一清晰影像，讓背景物件在第一圖像上產(chǎn)生一模糊影像。處理器分析第一圖像的多個影像的清晰度值，以確認(rèn)出前景物件的影像。
[0010]本發(fā)明的另一實施范例揭示一種檢測系統(tǒng)，其包含一光源、一影像傳感器，以及一處理器。光源用于照亮一物件。影像傳感器配置以接收來自物件的反射光。影像傳感器在一第一光源亮度下產(chǎn)生至少一第一圖像。影像傳感器在一第二光源亮度下產(chǎn)生至少一第二圖像，其中第一光源亮度不等于第二光源亮度。處理器根據(jù)至少一第一圖像與至少一第二圖像決定該物件的一物件影像。
[0011]本發(fā)明的另一實施范例揭示一種檢測系統(tǒng)，其包含一光源、一影像傳感器，以及一處理器。光源用于照亮一物件。影像傳感器配置以接收來自物件的反射光。影像傳感器在該光源開啟時間Tl時產(chǎn)生至少一第一圖像。影像傳感器在該光源開啟時間T2時產(chǎn)生至少一第二圖像，其中Tl不等于T2。處理器根據(jù)至少一第一圖像與至少一第二圖像決定該物件的一物件影像。
[0012]本發(fā)明之另一實施范例揭示一種檢測系統(tǒng)，其包含一光源、一影像傳感器，以及一處理器。光源用于照亮一物件。影像傳感器配置以接收來自物件的反射光。影像傳感器在光源開啟時以一曝光時間Tl產(chǎn)生至少一第一圖像。影像傳感器在光源開啟時以另一曝光時間T2產(chǎn)生至少一第二圖像，其中Tl不等于T2。處理器根據(jù)至少一第一圖像與至少一第二圖像決定物件的一物件影像。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明對來自環(huán)境與背景的干擾適當(dāng)?shù)嘏懦?，?zhǔn)確地判斷出物件影像。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1A為本發(fā)明一實施例的檢測系統(tǒng)的示意圖；
[0015]圖1B為本發(fā)明一實施例的圖像的示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明一實施例的檢測系統(tǒng)的功能方框圖；
[0017]圖3為本發(fā)明一實施例的光源的功能圖；
[0018]圖4為本發(fā)明一實施例的一流程圖，其顯示排除圖像的背景干擾的方法；
[0019]圖5為本發(fā)明一實施例的一流程圖，其例示利用光源打光時產(chǎn)生的圖像與光源不打光時產(chǎn)生的圖像追蹤移動物件或判斷手勢的方法；
[0020]圖6為本發(fā)明另一實施例的檢測系統(tǒng)的示意圖；
[0021]圖7為本發(fā)明另一實施例的檢測系統(tǒng)的示意圖；
[0022]圖8為本發(fā)明一實施例的光源及影像傳感器的快門開關(guān)信號時序圖；
[0023]圖9為本發(fā)明另一實施例的光源及影像傳感器的快門開關(guān)信號時序圖；
[0024]圖10為本發(fā)明另一實施例的光源及影像傳感器的快門開關(guān)信號時序圖；以及
[0025]圖11為本發(fā)明另一實施例的光源及影像傳感器的快門開關(guān)信號時序圖。
[0026]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0027]I 檢測系統(tǒng)
[0028]6 檢測系統(tǒng)
[0029]7 檢測系統(tǒng)
[0030]10 圖像
[0031]12 影像傳感器[0032]14 光源
[0033]16 物件
[0034]18 背景物件
[0035]22 處理器
[0036]24存儲器
[0037]32發(fā)光元件
[0038]34閃光電路
[0039]62測距裝置
[0040]72鏡頭裝置
[0041]74景深區(qū)
[0042]81信號
[0043]82信號
[0044]83信號
[0045]91信號
[0046]92信號
[0047]93信號
[0048]94信號
[0049]101影像
[0050]102背景影像
[0051]103影像
[0052]105信號
[0053]106信號
[0054]107信號
[0055]108信號
[0056]111信號
[0057]112信 號
[0058]113信號
[0059]114信號
[0060]621光源
[0061]622感光像素陣列
[0062]S42~S46 流程步驟
[0063]S51~S56 流程步驟
【具體實施方式】
[0064]圖1A為本發(fā)明一實施例的檢測系統(tǒng)I的示意圖。圖2為本發(fā)明一實施例的檢測系統(tǒng)I的功能方框圖。參照圖1A、圖1B與圖2所示，檢測系統(tǒng)I可包含一影像傳感器12、一光源14及一處理器22。影像傳感器12用于提取一物件16的影像。光源14用于照亮該物件16，以在影像傳感器12產(chǎn)生的圖像上形成一亮物件影像。處理器22耦接影像傳感器12，以對影像傳感器12產(chǎn)生的圖像進行處理。檢測系統(tǒng)I可另包含一存儲器24，存儲器24可存儲影像傳感器12產(chǎn)生的圖像。
[0065]圖1B為本發(fā)明一實施例的圖像的示意圖。參照圖1A與圖1B所示，影像傳感器12拍攝物件16，產(chǎn)生一圖像10。圖像10包含物件16的影像101及背景影像102，其中背景物件18的影像103可構(gòu)成背景影像102的一部分。
[0066]物件16可為任何物體(physical body)，不限于本實施例中例示的手。
[0067]影像傳感器12可包含CMOS影像傳感器、CXD影像傳感器或其他影像傳感器。影像傳感器12可具有高取像速度，例如取像速度至少每秒960張(960fps)。
[0068]參照圖3所示，光源14可包含一發(fā)光元件32，發(fā)光元件32可包含燈泡、發(fā)光二極體或其他適合光源。光源14另可包含一閃光電路34,閃光電路34 f禹接發(fā)光兀件32。電源Vcc提供閃光電路34電能，閃光電路34則提供發(fā)光元件32間歇性電能，藉此使發(fā)光元件52能間歇地發(fā)光。
[0069]光源14的閃光頻率可配合影像傳感器12的巾貞率(frame rate)，使得物件影像是間隔地出現(xiàn)在影像傳感器12連續(xù)產(chǎn)生的圖像中。
[0070]圖4為本發(fā)明一實施例的一流程圖，其顯示排除圖像的背景干擾的方法。參照圖1A至圖4所示，當(dāng)影像傳感器12提取物件16的影像時，影像傳感器12同時接受來自環(huán)境的光線。此外，若物件16的后方存在背景物件18，背景物件18的影像亦會形成在影像傳感器12所產(chǎn)生的圖像上。環(huán)境光產(chǎn)生的噪聲(ambient light noise)與環(huán)境光照亮的背景物件18的影像可利用下列步驟移除。
[0071]在步驟S42中，獲得在光源14開啟下影像傳感器12所提取的至少一第一圖像(PD，其中至少一第一圖像會包含物件16反光所產(chǎn)生的物件影像、環(huán)境光產(chǎn)生的噪聲及環(huán)境光照亮的背景物件18的影像。在步驟S44中，獲得在光源14關(guān)閉下影像傳感器12所提取的至少一第二圖像(P2)。由于光源14未開啟，因此至少一第二圖像(P2)不包含物件16反光所產(chǎn)生的物件影像，但仍包含環(huán)境光產(chǎn)生的噪聲及環(huán)境光照亮的背景物件18的影像。在步驟S46中，處理器22將該至少一第一圖像減該至少一第二圖像(P1-P2)，以獲得一減后圖像(subtracted picture)。第一圖像與第二圖像的相減可排除環(huán)境光產(chǎn)生的噪聲及環(huán)境光照亮的背景影像。據(jù)此，處理器22可容易地從減后圖像中判斷出物件16所產(chǎn)生的物件影像。
[0072]在一些實施例中，第一圖像包含多個像素，第二圖像包含多個像素，第一圖像的像素與第二圖像的像素對應(yīng)，其中第一圖像與第二圖像的相減是將第一圖像的各像素的像素數(shù)據(jù)和第二圖像上對應(yīng)的像素的像素數(shù)據(jù)相減。
[0073]在一些實施例中，像素數(shù)據(jù)可為灰階亮度(grey scale intensity)。在一些實施例中，像素數(shù)據(jù)可為RGB組成中的一成分(one RGB component)或至少兩成分的混合的亮度。在一些實施例中，像素數(shù)據(jù)可為HSV(Hue,Saturation and Value)組成中的一成分(oneHSV component)或至少兩成分的混合的亮度。在一些實施例中，第一圖像與第二圖像可為連續(xù)提取。
[0074]在一些實施例中，處理器22可計算減后圖像中物件影像的位置。在一些實施例中，處理器22可根據(jù)物件影像的位置輸出座標(biāo)。
[0075]在一些實施例中，影像傳感器12在光源14開啟下產(chǎn)生多個第一圖像。處理器22將各第一圖像減去第二圖像后，獲得多個減后圖像。[0076]在一些實施例中，處理器22可根據(jù)多個減后圖像的尺寸，判斷物件16和影像傳感器12間的距離。在一些實施例中，處理器22可根據(jù)多個減后圖像的尺寸變化，判斷物件16和影像傳感器12間的距離變化。在一些實施例中，處理器22可根據(jù)多個減后圖像中物件影像的位置變化，判斷物件16做出的手勢。在一些實施例中，處理器22可根據(jù)多個減后圖像中物件影像的亮度變化，判斷物件16和影像傳感器12間的距離或距離變化。
[0077]在一些情況下，兩張圖像相減，無法完全移除影像噪聲。此時，檢測系統(tǒng)I會利用較多圖像來移除物件影像判斷時的干擾。在一些實施例中，影像傳感器12在光源14開啟下產(chǎn)生兩第一圖像，及在光源14關(guān)閉下產(chǎn)生一第二圖像。處理器22平均兩第一圖像，獲得一平均圖像。處理器22接著將平均圖像減該第二圖像。在一些實施例中，影像傳感器12在光源14開啟下產(chǎn)生一第一圖像，及在光源14關(guān)閉下產(chǎn)生兩第二圖像。處理器22平均兩第二圖像，獲得一平均圖像。處理器22接著將第一圖像減該平均圖像。在一些實施例中，利用兩張第一圖像和一張第二圖像或一張第一圖像和兩張第二圖像來排除對決定物件影像的干擾可配合使用具高取像速度的影像傳感器12，其中取像速度可為至少每秒960張(960fps)。如此，可達成較佳的干擾濾除效果。
[0078]除上述外，下面另提供扣除環(huán)境光的干擾的方法。
[0079]圖8為本發(fā)明一實施例的光源及影像傳感器的快門開關(guān)信號時序圖。如圖8所示，同時提供一信號81給光源及一快門開啟信號82給影像傳感器，此時影像傳感器會產(chǎn)生在光源與環(huán)境光的光照下的第一圖像(Imagel)。信號81與信號82可具有相同的信號長度(period) Tl (例如:毫秒)。在光源未開啟時提供另一快門開啟信號83給影像傳感器，此時影像傳感器會產(chǎn)生在環(huán)境光的光照下的第二圖像(Image2)。信號83的長度可為Tl (例如:毫秒)。以第一圖像減去 第二圖像(Imagel_Image2)即可從第一圖像(Imagel)扣除環(huán)境光的干擾。
[0080]圖9為本發(fā)明另一實施例的光源及影像傳感器的快門開關(guān)信號時序圖。如圖9所示，同時提供一信號91給光源及一快門開啟信號92給影像傳感器，此時影像傳感器會產(chǎn)生在光源與環(huán)境光的光照下的第一圖像(Imagel)。信號91與信號92可具有相同信號長度Tl (例如:毫秒)及信號強度。再同時提供一信號93給光源及一快門開啟信號94給影像傳感器，此時影像傳感器會產(chǎn)生在光源與環(huán)境光的光照下的第二圖像(Image2)。信號93與信號94具有相同的信號長度Tl (例如:毫秒)，但信號91的信號強度為信號93的信號強度的N倍，其中N不等于I。通過下列公式(I)的計算，可獲得扣除環(huán)境光的干擾的相減圖像。
[0081]Object Im age = (Im agel -1m age!) x —y—r⑴



TV — I
[0082]圖10為本發(fā)明另一實施例的光源及影像傳感器的快門開關(guān)信號時序圖。如圖10所示，同時提供一信號105給光源及一快門開啟信號106給影像傳感器，此時影像傳感器會產(chǎn)生在光源與環(huán)境光的光照下的第一圖像(Imagel)。信號105與信號106可具有相同信號長度Tl (例如:毫秒)及信號強度。再同時提供一信號107給光源及一,決門開啟信號108給影像傳感器，此時影像傳感器會產(chǎn)生在光源與環(huán)境光的光照下的第二圖像(Image2)。信號105的信號長度Tl可為信號107的信號長度T2的N倍，其中N不等于I。信號108的信號長度為Tl。利用下列公式(2)，可獲得扣除環(huán)境光的干擾的相減圖像。
【權(quán)利要求】
1.一種檢測系統(tǒng)，包含: 一光源，用于照亮一物件； 一影像傳感器，配置以接收來自該物件的反射光，該影像傳感器在該光源開啟時產(chǎn)生至少一第一圖像，該影像傳感器在該光源關(guān)閉時產(chǎn)生至少一第二圖像；以及 一處理器，比較該至少一第一圖像與該至少一第二圖像的差異，以決定該物件的一物件影像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其中該影像傳感器產(chǎn)生多張第一圖像，其中該處理器根據(jù)所述多張第一圖像與該至少一第二圖像決定該物件所做的手勢。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其中該至少一第一圖像包含多個像素和該至少一第二圖像包含多個像素，且該至少一第一圖像和該至少一第二圖像是連續(xù)提取，其中該處理器將該至少一第一圖像的各該像素的像素數(shù)據(jù)值減去該至少一第二圖像的一對應(yīng)像素的像素數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其中該影像傳感器產(chǎn)生一第一圖像及兩第二圖像，其中該處理器將該第一圖像減該兩第二圖像的平均。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其中該影像傳感器產(chǎn)生兩第一圖像及一第二圖像，其中該處理器將該兩第一圖像的平均減該第二圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其中該影像傳感器交錯產(chǎn)生多個第一及多個第二圖像(Ii),該處理器根據(jù)下列公式所計算的一計算影像(IramputJ，以獲得該物件影像:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其中該影像傳感器的取像速度至少每秒960張。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其中該處理器進一步利用一背景模型辨認(rèn)該物件影像。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的檢測系統(tǒng)，其中該處理器以該物件影像更新該背景模型。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測系統(tǒng)，其中該物件影像的一像素的像素數(shù)據(jù)與該背景模型的一對應(yīng)像素的像素數(shù)據(jù)的差異大于一預(yù)定值時，該處理器調(diào)整該物件影像的該像素所對應(yīng)的一權(quán)重值。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測系統(tǒng)，其中當(dāng)該影像傳感器產(chǎn)生多個物件影像，且所述多個物件影像于對應(yīng)的所述第一圖像中的位置不同時，該處理器不更新該背景模型。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測系統(tǒng)，其中該影像傳感器產(chǎn)生多個該物件影像，且所述多個物件影像于對應(yīng)的所述第一圖像中的位置不變時，該處理器更新該背景模型。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，還包含一測距裝置，其中該測距裝置用于協(xié)助判定該至少一第一圖像的該物件影像。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，還包含一鏡頭裝置，其中該鏡頭裝置的景深界定該物件的一操作范圍，以分辨該至少一第一圖像的該物件影像和該至少一第一圖像的背景O
15.一種檢測系統(tǒng)，包含: 一光源，用于照亮一物件； 一影像傳感器，在該光源開啟時產(chǎn)生多個第一圖像，且在該光源關(guān)閉時產(chǎn)生多個第二圖像，其中所述多個第一圖像對應(yīng)所述多個第二圖像；以及 一處理器，獲得多個相減圖像，并比較所述多個相減圖像與一背景模型決定一物件影像，其中各該相減圖像為該第一圖像減去對應(yīng)的該第二圖像。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的檢測系統(tǒng)，其中當(dāng)所述多個相減圖像的物件影像在相同位置時，該處理器更新該背景模型。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的檢測系統(tǒng)，其中當(dāng)所述多個相減圖像的物件影像在不同位置時，該處理器不更新該背景模型。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的檢測系統(tǒng)，其中用于更新的相減圖像的一像素的像素數(shù)據(jù)與該背景模型的一對應(yīng)像素的像素數(shù)據(jù)的差異大于一預(yù)定值時，該處理器調(diào)整該背景模型的該像素所對應(yīng)的一權(quán)重值。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的檢測系統(tǒng)，其中該處理器根據(jù)所述多個相減圖像中的所述多個物件影像的位置變化，輸出一手勢事件。
20.—種檢測系統(tǒng)，包含: 一影像傳感器，產(chǎn)生一第一圖像，其中該第一圖像包含一前景物件的影像及一背景物件的影像； 一測距裝置，提供該前景物件與該背景物件的距離信息；以及 一處理器，根據(jù)所述距離信息從該第一圖像找出該前景物件的影像。
21.一種檢測系統(tǒng)，包含: 一影像傳感器，拍攝一前景物件及一背景物件，以產(chǎn)生一第一圖像； 一鏡頭裝置，裝設(shè)于該影像傳感器上，該鏡頭裝置能夠讓該前景物件在該第一圖像上產(chǎn)生一清晰影像，讓該背景物件在該第一圖像上產(chǎn)生一模糊影像；以及 一處理器，分析該第一圖像的多個影像的清晰度值，以確認(rèn)出該前景物件的影像。
22.—種檢測系統(tǒng)，包含: 一光源，用于照亮一物件； 一影像傳感器，配置以接收來自該物件的反射光，該影像傳感器在一第一光源亮度下產(chǎn)生至少一第一圖像，該影像傳感器在一第二光源亮度下產(chǎn)生至少一第二圖像，其中該第一光源亮度不等于該第二光源亮度；以及 一處理器，根據(jù)該至少一第一圖像與該至少一第二圖像決定該物件的一物件影像。
23.—種檢測系統(tǒng)，包含: 一光源，用于照亮一物件； 一影像傳感器，配置以接收來自該物件的反射光，該影像傳感器在該光源開啟時間Tl時產(chǎn)生至少一第一圖像，該影像傳感器在該光源開啟時間T2時產(chǎn)生至少一第二圖像，其中Tl不等于T2 ;以及一處理器，根據(jù)該至少一第一圖像與該至少一第二圖像決定該物件的一物件影像。
24.—種檢測系統(tǒng)，包含: 一光源，用于照亮一物件； 一影像傳感器，配置以接收來自該物件的反射光，該影像傳感器在該光源開啟時以一曝光時間Tl產(chǎn)生至少一第一圖像，該影像傳感器在該光源開啟時以另一曝光時間T2產(chǎn)生至少一第二圖像，其中Tl不等于T2 ;以及 一處理器，根據(jù)該至少一第一 圖像與該至少一第二圖像決定該物件的一物件影像。
【文檔編號】G01C11/00GK103808305SQ201210438772
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月7日
【發(fā)明者】黃昱豪, 許恩峯, 高銘璨 申請人:原相科技股份有限公司