专利名称：影像补偿方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种成像装置，特别是涉及一种影像形变的补偿方法及系统。
背景技术：
光学镜头是相机的主要构件之一，其是由一或多个光学透镜所组成，用以收集并偏折光线，使其聚焦于影像感测元件。光学透镜本身即会对影像造成扭曲失真，又因为相机体积、重量或成本的各种考量，相机镜头会造成严重的影像形变。镜头所造成的影像形变一般有桶状形变及枕状形变两者。受到桶状形变影响的影像，距中心点愈远的像素，其影像放大率愈小；而受到枕状形变影响的影像，距中心点愈远的像素，其影像放大率愈大。该中心点一般是对应至镜头的光轴。此外，即使同一型态的镜头，当其搭配不同的影像感测元件或其他硬件电路时，影像形变的态样及大小也会跟着改变。因此，造成相机制造者在搭配运用上缺乏弹性。当影像形变量超过一定程度时，必须通过形变补偿技术加以矫正。传统形变补偿方法是对影像的每一像素，分别沿四个方向执行移动计算，亦即正X方向、负X方向、正Y方向及负Y方向。此造成运算量过大，无法达到即时处理，且耗费处理资源及占用大量存储器空间。因此，并不适用于现今讲求小体积、轻量及低成本的相机制造。由此可见，上述现有的影像补偿机制显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的影像补偿方法及系统，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的影像补偿机制存在的缺陷，而提供一种新的影像补偿方法及系统，所要解决的技术问题是使其用以补偿光学镜头所造成的影像形变，不但能简化传统之形变补偿技术，且能增加与其他相机构件的搭配弹性，非常适于实用。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种影像补偿方法，包含提供具有多个第一像素的一第一图框；及对这些第一像素执行一补偿步骤，以产生具有多个第二像素的一第二图框，使两相邻的这些第二像素的一间距相等；其中于该补偿步骤之前、之后或前后两者，分别对该第一图框或该第二图框执行一图框调整步骤。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的影像补偿方法，其中该第一图框还包含一基点，该补偿步骤是依据该基点，沿一补偿方向对这些第一像素进行一位移运算。前述的影像补偿方法，其中该补偿方向是以该基点为中心，使该第一图框向外放射或向内收敛。
前述的影像补偿 方法，其中该位移运算是依据两相邻的这些第一像素执行内插法运算，以产生这些第二像素。前述的影像补偿方法，还包含提供一储存空间，用以储存于该补偿步骤后，超出该第一图框的一范围的这些第二像素。前述的影像补偿方法，其中该图框调整步骤是执行于该补偿步骤之前、之后或之前暨之后，用以对这些第一像素沿水平或垂直方向进行该平移运算。前述的影像补偿方法，还包含于该图框调整步骤之前、之后或前后两者，执行一裁切步骤，以删除部分这些第一像素或部分这些第二像素。前述的影像补偿方法，其中这些第一像素是一原始数据，且这些第二像素是一色彩空间的成分编码。本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种影像补偿系统，包含一影像撷取模块，用以提供一第一图框，该第一图框具有多个第一像素及一基点；一运算单元，对这些第一像素执行一补偿步骤，以产生具有多个第二像素的一第二图框，使两相邻的这些第二像素的一间距彼此等距，且这些第一像素是以该基点沿一补偿方向进行一位移运算；及一调变单元，在该补偿步骤之前、之后或前后两者，分别对该第一图框或该第二图框执行一图框调整步骤。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的的影像补偿系统，其中该补偿方向是以该基点为中心，使该第一图框向外放射或向内收敛。前述的影像补偿系统，其中该补偿步骤是依据相邻的这些第一像素进行内插法运
算，以产生这些第二像素。前述的影像补偿系统，其中该图框调整步骤是执行于该补偿步骤之前、之后或之前暨之后，用以分别对这些第一像素或这些第二像素沿水平或垂直方向进行该平移运算。前述的影像补偿系统，还包含至少一整合单元，在该图框调整步骤之前、之后或前后两者，沿该第一图框或该第二图框之水平方向、垂直方向或水平暨垂直方向执行一裁切步骤，以删除部分这些第一像素或部分这些第二像素。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本发明提供了一种影像补偿方法及系统。根据本发明实施例所揭露的影像补偿方法，首先，提供具有多个第一像素的第一图框。接着，对这些第一像素执行补偿步骤，以产生具有多个第二像素的第二图框，使两相邻的这些第二像素的间距相等。其中，在补偿步骤之前、之后或前后两者，分别对第一图框或第二图框执行图框调整步骤。根据本发明另一实施例，影像补偿系统包含影像撷取模块、运算单元及调变单元。影像撷取模块用以提供第一图框，其具有多个第一像素及一基点。运算单元对这些第一像素执行补偿步骤，以产生具有多个第二像素的第二图框，使两相邻的这些第二像素的间距彼此等距，且这些第一像素系以该基点沿一补偿方向进行位移运算。调变单元于补偿步骤之前、之后或前后两者，分别对第一图框或第二图框执行图框调整步骤。借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果该影像补偿方法及系统用以补偿光学镜头所造成的影像形变，不但能简化传统之形变补偿技术，且能增加与其他相机构件的搭配弹性。综上所述，本发明一种影像补偿方法及系统。该方法包括，提供具有多个第一像素的第一图框。对这些第一像素执行补偿步骤，以产生具有多个第二像素的第二图框，使两相邻的这些第二像素的间距相等。其中，在补偿步骤之前、之后或前后两者，分别对第一图框或第二图框执行图框调整步骤。该影像补偿方法及系统用以补偿光学镜头所造成的影像形变，不但能简化传统之形变补偿技术，且能增加与其他相机构件的搭配弹性。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1A显示本发明实施例的影像补偿系统的方块图。图IB例示具桶状形变态样的第一图框及第二图框。图2A显示本发明另一实施例的影像补偿系统的方块图。图2B例示具桶状形变态样的第一图框及第二图框。图3显示本发明又一实施例的影像补偿系统的方块图。图4A显示调变单元的细节方块图。图4B显不调变单兀的另一种细节方块图。图4C显示调变单元的又一种细节方块图。图5A显示本发明实施例的影像补偿方法的流程图。图5B显示本发明另一实施例的影像补偿方法的流程图。图5C显示本发明又一实施例的影像补偿方法的流程图。图6A显示于图框调整步骤之前执行裁切步骤。图6B显示于图框调整步骤之后执行裁切步骤。图6C显示于图框调整步骤之前及之后，分别执行裁切步骤。图7显示原始像素及内插像素。
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的影像补偿方法及系统其具体实施方式
、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。图IA显示本发明实施例的影像补偿系统的方块图。该影像补偿系统可适用于成像装置，例如相机、摄影机、移动电话、个人数字助理、数字音乐播放器或网络摄影机，但不以此为限。在本实施例中，影像补偿系统主要包含影像撷取模块10、调变单元12、运算单元14及储存模块16。图IB例示具桶状形变态样的第一图框110，且第一图框110具有往外扩张的至少一边框。参阅图IA及图1B，影像撷取模块10是用以提供第一图框110，该第一图框110具有多个第一像素112及一基点114。在本实施例中，基点114是以对应至影像撷取模块10的光轴为例，但熟知此技艺者亦可以第一图框110的正中心作为基点，而不限定于此。当以光轴作为选定基点114的基准时，则以基点114为圆心，相同距离但不同方向的不同第一像素112即有相同的影像放大率，且距基点114愈远的第一像素112，其影像放大率愈小。此夕卜，另一种常见的影像形变态样为枕状形变，意即第一图框110的至少一边框是往内收敛，在此前提下，距基点114愈远的第一像素点112具有愈大的影像放大率。
再同时参阅图IA及图1B，调变单元12用以接收第一图框110并对其执行图框调整步骤。而运算单元14是对这些第一像素112执行补偿步骤，以产生具有多个第二像素113的第二图框111，使两两相邻的这些第二像素113的间距等长，且运算单元14对这些第二像素113以基点114为中心，沿一补偿方向进行位移运算。储存模块16可用以储存运算单元14的参数。在本实施例中，第一图框110的这些第一像素112可以是原始数据，而第二图框111的这些第二像素113则为一色彩空间的成分编码，例如YUV色彩空间，且调变单元12及运算单元14可整合于一中央处理器或数字信号处理器中，但不以此为限。图2A显示本发明另一实施例的影像补偿系统的方块图，图2B例示具桶状形变态样的第一图框110。同时参阅图2A及图2B。和图IA所示实施例不同的是，本实施例的运算单元14自影像撷取模块10接收第一图框110，并对这些第一像素112执行补偿步骤，以产生具有多个第二像素113的第二图框111。调变单元12接收第二图框111并对其执行图框调整步骤。在本实施例中，在运算单元14执行补偿步骤后，可能会产生超出第一图框110范围或数目的部分这些第二像素113，而超出第一图框110的范围的这些第二像素113可储存于储存模块16，留待后续之用。图3显示本发明又一实施例的影像补偿系统的方块图。和图IA所示实施例不同的是，本实施例使用二调变单元12A及12B，在运算单元14执行补偿步骤之前和之后，分别由调变单元12A及调变单元12B对这些第一像素112及第二像素113执行图框调整步骤。具体而言，本实施例是分别以调变单元12A及调变单元12B对这些第一像素112及第二像素113进行图框调整步骤，但实作上亦可以一个调变单元依序对这些第一像素112及第二像素113执行图框调整步骤，而不以此为限。图4A显示调变单元12的细节方块图，其中，调变单元12除了包含执行图框调整步骤的图框调整单元120外，还可于图框调整步骤之前，利用一整合单元122以执行裁切步骤。在裁切步骤中，整合单元122沿第一图框110或第二图框111的水平方向、垂直方向或同时对水平暨垂直方向删除部分这些第一像素112或部分这些第二像素113。此外，图4B显示调变单元12的另一细节方块图。和图4A不同的是，整合单元122是于图框调整单元120完成图框调整步骤后，始进行裁切步骤。再者，图4C显示调变单元12的又一细节方块图。有别于图4A及图4B，在图框调整单元120进行图框调整步骤之前与之后，分别以整合单元122A及122B在图框调整步骤之前及之后进行裁切步骤，其中实作上亦可以一个整合单元122分别在图框调整步骤之前及之后进行裁切步骤，而不以此为限。图5A显示本发明实施例的影像补偿方法的流程图，请同时参阅图IA及图1B。首先，在步骤51，影像撷取模块10提供具有多个第一像素112的第一图框110。接着，在步骤52，调变单元12对第一图框110执行图框调整步骤。在本实施例中，图框调整步骤是对这些第一像素112沿水平方向、垂直方向或同时于水平与垂直方向进行平移运算。在步骤53，对这些第一像素112执行补偿步骤，以产生具有多个第二像素113的第二图框111，并使两两相邻的这些第二像素113的间距相等。其中，补偿步骤是依据基点114并沿一补偿方向对这些第一像素112进行位移运算。更确切而言，补偿方向是以基点114为中心，使第一图框110向外扩张或向内收敛，使得两相邻的这些第二像素113的间距相等。此外，在本实施例中，若以基点114为中心，则补偿方向为背离基点114的水平X方向和垂直Y方向，如图IB所示箭号116，相较于传统补偿方法是沿四个方向进行补偿，本实施例因而可大量减少计算量以加速补偿的执行。再者，本实施例的补偿步骤的位移运算是依据两相邻的这些第一像素112执行内插法运算，以产生这些第二像素113。
图5B显示本发明另一实施例的影像补偿方法的流程图，请同时参阅图2A及图2B。和图5A所示实施例不同的是，本实施例先对第一图框110执行补偿步骤53后，才对第二图框111执行图框调整步骤52。如图2B所示，在运算单元14执行补偿步骤后，部分这些第二像素113有可能超出第一图框110，而超出第一图框110的范围的这些第二像素113可储存于储存模块16所提供的储存空间，留待后续之用。图5C显示本发明又一实施例的影像补偿方法的流程图，请同时参阅图3。和图5A及图5B所示实施例不同的是，本实施例于补偿步骤53之前和之后，分别执行图框调整步骤52A与图框调整步骤52B，其中一个图框调整步骤可对这些第一像素112沿水平方向进行平移运算，而另一个图框调整步骤可对这些第一像素112沿垂直方向进行平移运算，亦即，这些第一像素112可先经图框调整步骤52A沿水平方向进行平移运算，在补偿步骤53后再由图框调整步骤52B沿垂直方向进行平移运算；或可先经图框调整步骤52A沿垂直方向进行平移运算，再由由图框调整步骤52B沿水平方向进行平移运算。图6A显示于图框调整步骤52之前执行裁切步骤52C，是沿第一图框110或第二图框111的水平方向、垂直方向或水平暨垂直方向删除部分这些第一像素112或部分这些第二像素113。图6B显示于图框调整步骤52之后执行裁切步骤52D。图6C显示于图框调整步骤52之前及之后，分别执行裁切步骤52C及52D。上述各实施例的补偿步骤，可采用各种影像内插技术来实施。经执行补偿步骤后，可能会增加像素的数目，也可能会减少像素的数目。确切来说，在执行内插运算时，可对相邻至少二像素的参数进行内插运算，以获得其内插值，并以此内插值作为相邻像素之间的新增像素，因此会增加像素的数目；或者，可对相邻至少二像素进行平均运算，以取得其内插值，并以此值取代部分相邻像素，因此会减少像素的数目。图7显示原始像素P1-P8及内插像素Q。在一例子中，可使用双线性内插法对原始像素P1、P3、P6、P8进行内插运算，以得到内插像素Q。其中，内插像素Q不一定需要位于原始像素PU P3、P6、P8的正中心。上述的双线性内插法是属于非可适性影像内插法的其中一种演算法，然而，也可使用可适性影像内插法，例如，边缘感测内插法。以图7所示为例，当水平梯度，例如P4和P5的差值绝对值，小于一临界值，而垂直梯度，例如P2和P7的差值绝对值，大于一临界值时，表示水平方向存在有影像边缘，因此可对原始像素P4和P5取平均值以得到内插像素Q，亦即，Q = (P4+P5)/2。参阅图IB及图2B，上述各实施例的的图框调整步骤，可以基点114为中心，沿水平方向对每一像素施以相同的影像放大率，以调整图框的水平方向大小。或者，以基点114为中心，沿垂直方向对每一像素施以相同的影像放大率，以调整图框的垂直方向大小。或者，以基点114为中心，沿水平暨垂直方向对每一像素施以相同的影像放大率，以调整图框的整体大小。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.ー种影像补偿方法，其特征在于，包含 提供具有多个第一像素的一第一图框；及 对这些第一像素执行ー补偿步骤，以产生具有多个第二像素的一第二图框，使两相邻的这些第二像素的一间距相等； 其中于该补偿步骤之前、之后或前后两者，分别对该第一图框或该第二图框执行ー图框调整步骤。
2.根据权利要求I所述的影像补偿方法，其特征在于，其中该第一图框还包含一基点，该补偿步骤是依据该基点，沿ー补偿方向对这些第一像素进行一位移运算。
3.根据权利要求2所述的影像补偿方法，其特征在于，其中该补偿方向是以该基点为中心，使该第一图框向外放射或向内收敛。
4.根据权利要求3所述的影像补偿方法，其特征在于，其中该位移运算是依据两相邻的这些第一像素执行内插法运算，以产生这些第二像素。
5.根据权利要求3所述的影像补偿方法，其特征在于，还包含 提供ー储存空间，用以储存于该补偿步骤后，超出该第一图框的ー范围的这些第二像素。
6.根据权利要求2所述的影像补偿方法，其特征在于，其中该图框调整步骤是执行于该补偿步骤之前、之后或之前暨之后，用以对这些第一像素沿水平或垂直方向进行该平移运算。
7.根据权利要求I所述的影像补偿方法，其特征在于，还包含于该图框调整步骤之前、之后或前后两者，执行ー裁切步骤，以删除部分这些第一像素或部分这些第二像素。
8.根据权利要求I所述的影像补偿方法，其特征在于，其中这些第一像素是ー原始数据，且这些第二像素是一色彩空间的成分编码。
9.ー种影像补偿系统，其特征在于，包含 一影像撷取模块，用以提供一第一图框，该第一图框具有多个第一像素及一基点； 一运算单元，对这些第一像素执行ー补偿步骤，以产生具有多个第二像素的一第二图框，使两相邻的这些第二像素的ー间距彼此等距，且这些第一像素是以该基点沿一补偿方向进行一位移运算 '及 一调变单元，在该补偿步骤之前、之后或前后两者，分别对该第一图框或该第二图框执行一图框调整步骤。
10.根据权利要求9所述的影像补偿系统，其特征在于，其中该补偿方向是以该基点为中心，使该第一图框向外放射或向内收敛。
11.根据权利要求10所述的影像补偿系统，其特征在于，其中该补偿步骤是依据相邻的这些第一像素进行内插法运算，以产生这些第二像素。
12.根据权利要求9所述的影像补偿系统，其特征在于，其中该图框调整步骤是执行于该补偿步骤之前、之后或之前暨之后，用以分别对这些第一像素或这些第二像素沿水平或垂直方向进行该平移运算。
13.根据权利要求9所述的影像补偿系统，其特征在干，还包含至少ー整合単元，在该图框调整步骤之前、之后或前后两者，沿该第一图框或该第二图框之水平方向、垂直方向或水平暨垂直方向执行ー裁切步骤，以删除部分这些第一像素或部分这些第二像素。
全文摘要
本发明是有关于一种影像补偿方法及系统。该方法包括，提供具有多个第一像素的第一图框。对这些第一像素执行补偿步骤，以产生具有多个第二像素的第二图框，使两相邻的这些第二像素的间距相等。其中，在补偿步骤之前、之后或前后两者，分别对第一图框或第二图框执行图框调整步骤。该影像补偿方法及系统用以补偿光学镜头所造成的影像形变，不但能简化传统之形变补偿技术，且能增加与其他相机构件的搭配弹性。
文档编号H04N5/225GK102625040SQ20111003467
公开日2012年8月1日 申请日期2011年1月30日 优先权日2011年1月30日
发明者李宜坚, 蔡亦雯, 陈泰宏 申请人:佳能企业股份有限公司