專利名稱：影像系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及影像處理技術，且特別涉及一種影像系統(tǒng)。
背景技術：
TOF(time of flight)相機是一種應用 TOF原理(time of flight principle)來產生距離數據(distance data)的相機系統(tǒng)。一種簡單的TOF相機是使用光脈波(lightpulses)。在很短的時間內開啟照明，產生光脈波以照射場景(scene)。物件反射光，相機的透鏡聚集光，并在感測平面上成像。因距離的緣故，進入光(incoming light)會延遲。相機具有光電二極管(photo diode)。光電二極管將進入光轉換成電流。在模擬計時(analogtiming)感測器中，快速開關(fast switches)連接光電二極管，以將電流導引至存儲單元。在數字計時(digital timing)感測器中，以數十億赫(several gigahertz)運作的計數器連接各光電二極管。當感測到光時，計數器則停止計數。在一模擬計時感測器中，光電二極管連接兩開關和兩存儲單元。開關是被與光脈波相同長度的脈沖所控制，其中兩該開關的其中之一的控制信號延遲相同的脈沖長度。隨延遲的不同，不同比例的光脈沖產生的電流會分別儲存在兩存儲單元。讀取兩存儲單元儲存的信號，即可計算物件距離。 由于TOF相機產生的光脈波是照射整個場景，光可能經過不同路徑后達到物件，而容易造成測量距離大于實際距離的情形發(fā)生。

發(fā)明內容
為解決上述的技術問題，本發(fā)明的一實施例提供了一影像系統(tǒng)。該影像系統(tǒng)可包含一光源、一影像感測裝置，以及一計算裝置。光源可照亮一物件，物件包含至少一部位。影像感測裝置可產生一圖像。圖像可包含物件產生的一影像。影像可包含至少一部分，其中該至少一部分對應物件的該至少一部位。計算裝置可計算代表影像的該至少一部分的亮度值。計算裝置可根據該亮度值和該至少一部分的一尺寸計算物件的該至少一部位與該影像感測裝置的至少一距離。本發(fā)明的另一實施例提供了一種影像系統(tǒng)。該影像系統(tǒng)可包含一光源、一影像感測裝置，以及一計算裝置。光源可照亮一物件。物件可包含一第一部位和一第二部位。第一部位和第二部位可相連。第一部位和第二部位的反射率可不同。影像感測裝置可產生一圖像。圖像可包含物件產生的一影像，而影像可包含一第一部分和一第二部分，其中物件的第一部位對應第一部份，物件的第二部位對應第二部分。計算裝置可根據代表第一部分的一亮度值和代表第二部分的一亮度值計算第二部位的一反射率。本發(fā)明的另一實施例提供了一種影像系統(tǒng)。該影像系統(tǒng)可包含一光源、一影像感測裝置，以及一計算裝置。光源可照亮一物件。影像感測裝置可依序產生一第一圖像和一第二圖像，其中第一圖像和第二圖像可分別包含物件產生的一影像。計算裝置可根據第一圖像的影像計算物件相距影像感測裝置的一距離。計算裝置可獲取代表第一圖像的影像的一第一亮度值和在第二圖像的影像上對應第一亮度值的一第二亮度值。計算裝置可根據第一亮度值、第二亮度值和距離計算物件從產生第一圖像至產生第二圖像之間所移動的一移動距離。本發(fā)明的另一實施例提供了一種影像系統(tǒng)。該影像系統(tǒng)可包含一光源、一影像感測裝置，以及一計算裝置。光源可照亮一物件。影像感測裝置可產生多個圖像。各圖像包含物件產生的一影像。各影像包含多個部分，其中所述多個部分對應物件的所述多個部位。計算裝置根據所述多個影像的所述多個部分的位置及亮度值的變化，產生對應于所述多個部位的相對運動的輸出信號。


圖1顯示本發(fā)明一實施例的影像系統(tǒng)拍攝一物件的示意圖；圖2顯示本發(fā)明一實施例的圖像的示意圖；圖3顯示本發(fā)明一實施例的物件的部位與影像感測裝置間的距離的示意圖；圖4顯示本發(fā)明一實施例的物件的三維影像的示意圖；圖5顯示本發(fā)明另一實施例的物件與影像感測裝置的示意圖；圖6顯示本發(fā)明另 一實施例的圖像的示意圖；圖7顯示本發(fā)明一實施例的光源開啟和影像獲取的時序圖；圖8顯示本發(fā)明一實施例的可見光圖像的示意圖；圖9顯示本發(fā)明一實施例的計算裝置的功能方塊圖；圖10顯示本發(fā)明一實施例的部分影像系統(tǒng)的功能方塊圖；圖11顯示本發(fā)明一實施例的一種偵測姿勢方法的流程圖；以及圖12顯示本發(fā)明一實施例的自動曝光機制的方塊示意圖。其中，附圖標記說明如下1:影像系統(tǒng)2 :物件3、4、8:圖像11 :光源12、14:影像感測裝置13 :計算裝置21 :臉部22,23 :手部位24 :身體部位31、41、81 :影像71:開啟階段72、73 :獲取階段91 :處理器92 :存儲器93 :輸出入裝置101 :微控制器
102 :像素陣列103 :直流/直流轉換器121:自動曝光控制裝置122:曝光/增益暫存器311 :臉部分312,313 :手部分314 :身體部分A、A':反射率
·
Clpd2:尺寸1^山山山山距離SllOl S1108 :流程步驟
具體實施例方式本發(fā)明一些實施例的影像系統(tǒng)可偵測一物件的一部位的亮度和計算該部位和該影像系統(tǒng)的影像感測裝置之間的距離，和利用該亮度和該距離計算另一部位與影像感測裝置之間的距離、另一部位的反射率、兩部位間的相對位置或物件在不同時間的移動距離。在一些實施例中，該部位和影像感測裝置間的距離可從該部位至該影像感測裝置測量。在一些實施例中，該部位和影像感測裝置之間的距離可從鄰近該部位的任何地方至該影像感測裝置測量。圖1顯示本發(fā)明一實施例的影像系統(tǒng)I拍攝一物件2的示意圖。圖2顯示本發(fā)明一實施例的圖像的示意圖。參照圖1和圖2所示，影像系統(tǒng)I包含一光源11、一影像感測裝置12，以及一計算裝置13。光源11用于照亮一物件2，物件2可包含多個部位21、22、23和24。影像感測裝置12可產生一圖像3，如圖2所示。圖像3可包含物件2在光照下產生的影像31，影像31可包含多個部分311、312、313和314，其中多個部分311、312、313和314分別對應多個部位21、22、23和24。計算裝置13可計算代表多個部分311、312、313和314的亮度值。計算裝置13另可根據代表多個部分311、312、313和314的其中之一的一尺寸和所述多個亮度值計算多個部位21、22、23和24與影像感測裝置12之間的距離。通過這些距離值，可建構出物件2的三維影像。光源11的發(fā)光照射物件2后，物件2反射該發(fā)光，影像感測裝置12接受部分反射光。由于距離不同的緣故，物件2的影像31可具有明顯的亮度值分布。此外，物件2可包含多個反射率不同的部位。高反射率的部位反光多，會產生較亮的部分；低反射率的部位反光少，易產生較暗的部分。在一些實施例中，物件2可包含真實世界的任何實物(substance)。在一些實施例中，物件2可包含人，但本發(fā)明不以此為限。如圖3所示，當物件2為人時，物件2可能包含多個相距影像感測裝置12不同距離的部位21、22、23和24，例如臉部21、手部位22、另一手部位23和身體部位24。臉部21對應影像31的臉部分311 ;手部位22對應影像31的手部分312 ;手部位23對應影像31的手部分313 ;而身體部位24對應影像31的身體部分314。通常，亮度和距離平方成反比，因此根據影像31的臉部分311、手部分312和手部分313的亮度值，可決定出物件2的臉部21、手部位22和手部位23的相對位置。計算裝置13分析圖像3后，可獲得手部分312的亮度值高于臉部分311的亮度值，而臉部分311的亮度值高于手部分313的亮度值。根據此結果，計算裝置13可確認物件2的手部位22較臉部21靠近影像感測裝置12或物件2的手部位22在臉部21位置的前方；而物件2的手部位23較臉部21遠離影像感測裝置12或物件2的手部位23在臉部21位置的后方。在一些實施例中，影像31的臉部分311、手部分312或手部分313的亮度值可為臉部分311、手部分312或手部分313內的所有像素的平均亮度值。在一些實施例中，影像31的臉部分311、手部分312或手部分313的亮度值可為臉部分311、手部分312或手部分313的部分像素的平均亮度值。再者，可根據影像31的亮度分布和應用光學成像原理可進一步決定物件2的不同亮度部位相距影像感測裝置12的距離。以圖2與圖3的實施例為例，計算裝置13可分析出影像31的臉部分311的亮度值為I1、影像31的手部分312的亮度值為12，以及影像31的手部分313的亮度值為13。計算裝置13再可分析出影像31的臉部分的一尺寸屯。根據光學成像原理計算裝置13可計算出臉部21至影像感測裝置12的距離U。計算臉部21至影像感測裝置12的距離L1所使用的尺寸不限于臉部21的寬度，臉部21的長度或其他尺寸也可。物件2的手部位22和23則可分別以下列式子(I)和⑵計算。
權利要求
1.一種影像系統(tǒng)，其特征在于，包含一光源，照亮一物件，該物件包含至少一部位；一影像感測裝置，產生一圖像，該圖像包含該物件產生的一影像，該影像包含至少一部分，其中該至少一部分對應該至少一部位；以及一計算裝置，計算代表該影像的該至少一部分的亮度值和根據該亮度值和該至少一部分的一尺寸計算該物件的該至少一部位與該影像感測裝置的至少一第一距離。
2.根據權利要求1所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該物件包含多個部位，而該計算裝置計算對應所述多個部位的多個第一距離，并根據該多個第一距離和該圖像建立該物件的一二維影像。
3.根據權利要求1所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該圖像是一光源照射圖像與一非光源照射圖像相減獲得。
4.根據權利要求1所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該光源發(fā)出不可見光，該影像感測裝置感測不可見光。
5.根據權利要求4所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該光源發(fā)出紅外光，而該影像感測裝置可感測紅外光。
6.根據權利要求4所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，還包含一可見光影像感測裝置，該可見光影像感測裝置用于產生一可見光圖像，該可見光圖像包含該物件產生的一影像，該計算裝置根據該可見光圖像取得該圖像的該影像的該至少一部分的一位置和該尺寸。
7.根據權利要求1所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該影像感測裝置為全域快門影像感測裝置。
8.根據權利要求7所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該影像感測裝置包含一像素陣列和耦接該像素陣列的一自動曝光控制裝置，其中該自動曝光控制裝置比較該影像的該至少一部分的該亮度值與一預定亮度范圍，產生一曝光/增益值，以控制該像素陣列的曝光時間。
9.根據權利要求1所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該物件包含兩相連部位，而該影像包含兩相連部分，該兩相連部位對應該兩相連部分，其中該計算裝置計算該兩相連部分的亮度值和該兩相連部位的其中之一相距該影像感測裝置的一第二距離，該計算裝置并根據該兩相連部分的所述多個亮度值和該第二距離計算該兩相連部位的另一者的一反射率。
10.根據權利要求1所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該影像系統(tǒng)比較該影像的該至少一部分的該亮度值與一預定亮度范圍，決定該光源的開啟時間或該影像感測裝置的曝光時間。
11.根據權利要求1所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該計算裝置根據該影像的兩部分的尺寸計算該物件的相應的兩部位相距該影像感測裝置的兩第三距離，并以一該第三距離校正另一該第三距離。
12.根據權利要求1所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該計算裝置根據該影像的兩部分的尺寸計算該物件的相應的兩部位相距該影像感測裝置的兩第四距離，并根據該兩第四距離校正該兩部分的其中之一的一反射率。
13.一種影像系統(tǒng)，其特征在于，包含一光源，照亮一物件，該物件包含一第一部位和一第二部位，其中該第一部位和該第二部位相連，且該第一部位和該第二部位的反射率不同；一影像感測裝置，產生ー圖像，該圖像包含該物件產生的一影像，該影像包含一第一部分和一第二部分，其中該第一部位對應該第一部份，該第二部位對應該第二部分；以及 ー計算裝置，根據代表該第一部分的一亮度值和代表該第二部分的一亮度值計算該第二部位的一反射率。
14.根據權利要求13所述的影像系統(tǒng)，其特征在干，該計算裝置計算該第一部分的一尺寸和根據該尺寸計算該第一部位相距該影像感測裝置的一距離。
15.根據權利要求13所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該影像系統(tǒng)比較該第一部分的該亮度值與一預定亮度范圍，決定該光源的開啟時間或影像感測裝置的曝光時間。
16.根據權利要求13所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該圖像是一光源照射圖像與一非光源照射圖像相減獲得。
17.根據權利要求13所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該光源發(fā)出不可見光，該影像感測裝置感測不可見光，而該影像系統(tǒng)還包含一可見光影像感測裝置，該可見光影像感測裝置用于取得該物件的該第一部分的一位置和該第一部分的一尺寸。
18.根據權利要求17所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該光源發(fā)出紅外光，而該影像感測裝置可感測該紅外光。
19.根據權利要求13所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該影像感測裝置感測可見光。
20.根據權利要求13所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該影像感測裝置為全域快門影像感測裝置。
21.根據權利要求20所述的影像系統(tǒng)，其特征在干，該影像感測裝置包含一像素陣列和耦接該像素陣列的一自動曝光控制裝置，其中該自動曝光控制裝置比較該影像的該第一部分的該亮度值與ー預定亮度范圍，產生一曝光/増益值，以控制該像素陣列的曝光時間。
22.—種影像系統(tǒng)，其特征在于，包含 一光源，照亮一物件； 一影像感測裝置，依序產生ー第一圖像和一第二圖像，該第一圖像和該第二圖像分別包含該物件產生的一影像；以及 ー計算裝置，根據該第一圖像的該影像計算該物件相距該影像感測裝置的ー距離、獲取代表該第一圖像的該影像的一第一亮度值和在該第二圖像的該影像上對應該第一亮度值的ー第二亮度值，及根據該第一亮度值、該第二亮度值和該距離計算該物件從產生該第一圖像至產生該第二圖像之間所移動的ー移動距離。
23.根據權利要求22所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該光源發(fā)出不可見光，該影像感測裝置感測不可見光。
24.根據權利要求23所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，還包含一可見光影像感測裝置，該可見光影像感測裝置用于產生一可見光圖像，該可見光圖像包含該物件產生的一影像，該計算裝置根據該可見光圖像取得該第一圖像或該第二圖像的該影像的一部分的一位置和一尺寸。
25.根據權利要求22所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該影像感測裝置感測可見光。
26.根據權利要求22所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該影像感測裝置為全域快門影像感測裝置。
27.根據權利要求26所述的影像系統(tǒng)，其特征在干，該影像感測裝置包含一像素陣列和耦接該像素陣列的一自動曝光控制裝置，其中該自動曝光控制裝置比較該第一亮度值與一預定亮度范圍，產生一曝光/增益值，以控制該像素陣列的曝光時間。
28.一種影像系統(tǒng)，其特征在于，包含一光源,照亮一物件,該物件包含多個部位；一影像感測裝置，產生多個圖像，各該圖像包含該物件產生的一影像，各該影像包含多個部分，其中所述多個部分對應所述多個部位；一計算裝置，根據所述多個影像的所述多個部分的位置及亮度值的變化，產生對應于所述多個部位的相對運動的輸出信號。
29.根據權利要求28所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該計算裝置根據各該影像的所述多個位置及所述多個亮度值建立該物件的一三維影像。
30.根據權利要求28所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，各該圖像是一光源照射圖像與一非光源照射圖像相減獲得。
31.根據權利要求28所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該光源發(fā)出不可見光，該影像感測裝置感測不可見光。
32.根據權利要求31所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，還包含一可見光影像感測裝置，該可見光影像感測裝置用于產生一可見光圖像，該可見光圖像包含該物件產生的一影像，該計算裝置根據該可見光圖像取得一該圖像的該影像的所述多個部分的其中之一的一位置和一尺寸。
33.根據權利要求28所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該影像感測裝置為全域快門影像感測裝置。
34.根據權利要求33所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該影像感測裝置包含一像素陣列和耦接該像素陣列的一自動曝光控制裝置，其中該自動曝光控制裝置比較一該影像的所述多個部分的其中之一的該亮度值與一預定亮度范圍，產生一曝光/增益值，以控制該像素陣列的曝光時間。
35.根據權利要求28所述的影像系統(tǒng)，其特征在于，該影像系統(tǒng)比較一該影像的所述多個部分的其中之一的該亮度值與一預定亮度范圍，以決定該光源的開啟時間或影像感測裝置的曝光時間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種影像系統(tǒng)，包含一光源、一影像感測裝置，以及一計算裝置。光源可照亮一物件，物件包含至少一部位。影像感測裝置可產生一圖像。圖像可包含物件產生的一影像。影像可包含至少一部分，其中該至少一部分對應物件的該至少一部位。計算裝置可計算代表影像的該至少一部分的亮度值。計算裝置可根據該亮度值和該至少一部分的一尺寸計算物件的該至少一部位與該影像感測裝置的至少一距離。
文檔編號H04N5/335GK103037173SQ201110302860
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權日2011年9月28日
發(fā)明者許恩峯 申請人:原相科技股份有限公司