专利名称：影像系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及影像处理技术，且特别涉及一种影像系统。
背景技术：
TOF(time of flight)相机是一种应用 TOF原理(time of flight principle)来产生距离数据(distance data)的相机系统。一种简单的TOF相机是使用光脉波(lightpulses)。在很短的时间内开启照明，产生光脉波以照射场景(scene)。物件反射光，相机的透镜聚集光，并在感测平面上成像。因距离的缘故，进入光(incoming light)会延迟。相机具有光电二极管(photo diode)。光电二极管将进入光转换成电流。在模拟计时(analogtiming)感测器中，快速开关(fast switches)连接光电二极管，以将电流导引至存储单元。在数字计时(digital timing)感测器中，以数十亿赫(several gigahertz)运作的计数器连接各光电二极管。当感测到光时，计数器则停止计数。在一模拟计时感测器中，光电二极管连接两开关和两存储单元。开关是被与光脉波相同长度的脉冲所控制，其中两该开关的其中之一的控制信号延迟相同的脉冲长度。随延迟的不同，不同比例的光脉冲产生的电流会分别储存在两存储单元。读取两存储单元储存的信号，即可计算物件距离。 由于TOF相机产生的光脉波是照射整个场景，光可能经过不同路径后达到物件，而容易造成测量距离大于实际距离的情形发生。
发明内容
为解决上述的技术问题，本发明的一实施例提供了一影像系统。该影像系统可包含一光源、一影像感测装置，以及一计算装置。光源可照亮一物件，物件包含至少一部位。影像感测装置可产生一图像。图像可包含物件产生的一影像。影像可包含至少一部分，其中该至少一部分对应物件的该至少一部位。计算装置可计算代表影像的该至少一部分的亮度值。计算装置可根据该亮度值和该至少一部分的一尺寸计算物件的该至少一部位与该影像感测装置的至少一距离。本发明的另一实施例提供了一种影像系统。该影像系统可包含一光源、一影像感测装置，以及一计算装置。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连。第一部位和第二部位的反射率可不同。影像感测装置可产生一图像。图像可包含物件产生的一影像，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对应第一部份，物件的第二部位对应第二部分。计算装置可根据代表第一部分的一亮度值和代表第二部分的一亮度值计算第二部位的一反射率。本发明的另一实施例提供了一种影像系统。该影像系统可包含一光源、一影像感测装置，以及一计算装置。光源可照亮一物件。影像感测装置可依序产生一第一图像和一第二图像，其中第一图像和第二图像可分别包含物件产生的一影像。计算装置可根据第一图像的影像计算物件相距影像感测装置的一距离。计算装置可获取代表第一图像的影像的一第一亮度值和在第二图像的影像上对应第一亮度值的一第二亮度值。计算装置可根据第一亮度值、第二亮度值和距离计算物件从产生第一图像至产生第二图像之间所移动的一移动距离。本发明的另一实施例提供了一种影像系统。该影像系统可包含一光源、一影像感测装置，以及一计算装置。光源可照亮一物件。影像感测装置可产生多个图像。各图像包含物件产生的一影像。各影像包含多个部分，其中所述多个部分对应物件的所述多个部位。计算装置根据所述多个影像的所述多个部分的位置及亮度值的变化，产生对应于所述多个部位的相对运动的输出信号。
图1显示本发明一实施例的影像系统拍摄一物件的示意图；图2显示本发明一实施例的图像的示意图；图3显示本发明一实施例的物件的部位与影像感测装置间的距离的示意图；图4显示本发明一实施例的物件的三维影像的示意图；图5显示本发明另一实施例的物件与影像感测装置的示意图；图6显示本发明另 一实施例的图像的示意图；图7显示本发明一实施例的光源开启和影像获取的时序图；图8显示本发明一实施例的可见光图像的示意图；图9显示本发明一实施例的计算装置的功能方块图；图10显示本发明一实施例的部分影像系统的功能方块图；图11显示本发明一实施例的一种侦测姿势方法的流程图；以及图12显示本发明一实施例的自动曝光机制的方块示意图。其中，附图标记说明如下1:影像系统2 :物件3、4、8:图像11 :光源12、14:影像感测装置13 :计算装置21 :脸部22,23 :手部位24 :身体部位31、41、81 :影像71:开启阶段72、73 :获取阶段91 :处理器92 :存储器93 :输出入装置101 :微控制器
102 :像素阵列103 :直流/直流转换器121:自动曝光控制装置122:曝光/增益暂存器311 :脸部分312,313 :手部分314 :身体部分A、A':反射率
·
Clpd2:尺寸1^山山山山距离SllOl S1108 :流程步骤
具体实施例方式本发明一些实施例的影像系统可侦测一物件的一部位的亮度和计算该部位和该影像系统的影像感测装置之间的距离，和利用该亮度和该距离计算另一部位与影像感测装置之间的距离、另一部位的反射率、两部位间的相对位置或物件在不同时间的移动距离。在一些实施例中，该部位和影像感测装置间的距离可从该部位至该影像感测装置测量。在一些实施例中，该部位和影像感测装置之间的距离可从邻近该部位的任何地方至该影像感测装置测量。图1显示本发明一实施例的影像系统I拍摄一物件2的示意图。图2显示本发明一实施例的图像的示意图。参照图1和图2所示，影像系统I包含一光源11、一影像感测装置12，以及一计算装置13。光源11用于照亮一物件2，物件2可包含多个部位21、22、23和24。影像感测装置12可产生一图像3，如图2所示。图像3可包含物件2在光照下产生的影像31，影像31可包含多个部分311、312、313和314，其中多个部分311、312、313和314分别对应多个部位21、22、23和24。计算装置13可计算代表多个部分311、312、313和314的亮度值。计算装置13另可根据代表多个部分311、312、313和314的其中之一的一尺寸和所述多个亮度值计算多个部位21、22、23和24与影像感测装置12之间的距离。通过这些距离值，可建构出物件2的三维影像。光源11的发光照射物件2后，物件2反射该发光，影像感测装置12接受部分反射光。由于距离不同的缘故，物件2的影像31可具有明显的亮度值分布。此外，物件2可包含多个反射率不同的部位。高反射率的部位反光多，会产生较亮的部分；低反射率的部位反光少，易产生较暗的部分。在一些实施例中，物件2可包含真实世界的任何实物(substance)。在一些实施例中，物件2可包含人，但本发明不以此为限。如图3所示，当物件2为人时，物件2可能包含多个相距影像感测装置12不同距离的部位21、22、23和24，例如脸部21、手部位22、另一手部位23和身体部位24。脸部21对应影像31的脸部分311 ;手部位22对应影像31的手部分312 ;手部位23对应影像31的手部分313 ;而身体部位24对应影像31的身体部分314。通常，亮度和距离平方成反比，因此根据影像31的脸部分311、手部分312和手部分313的亮度值，可决定出物件2的脸部21、手部位22和手部位23的相对位置。计算装置13分析图像3后，可获得手部分312的亮度值高于脸部分311的亮度值，而脸部分311的亮度值高于手部分313的亮度值。根据此结果，计算装置13可确认物件2的手部位22较脸部21靠近影像感测装置12或物件2的手部位22在脸部21位置的前方；而物件2的手部位23较脸部21远离影像感测装置12或物件2的手部位23在脸部21位置的后方。在一些实施例中，影像31的脸部分311、手部分312或手部分313的亮度值可为脸部分311、手部分312或手部分313内的所有像素的平均亮度值。在一些实施例中，影像31的脸部分311、手部分312或手部分313的亮度值可为脸部分311、手部分312或手部分313的部分像素的平均亮度值。再者，可根据影像31的亮度分布和应用光学成像原理可进一步决定物件2的不同亮度部位相距影像感测装置12的距离。以图2与图3的实施例为例，计算装置13可分析出影像31的脸部分311的亮度值为I1、影像31的手部分312的亮度值为12，以及影像31的手部分313的亮度值为13。计算装置13再可分析出影像31的脸部分的一尺寸屯。根据光学成像原理计算装置13可计算出脸部21至影像感测装置12的距离U。计算脸部21至影像感测装置12的距离L1所使用的尺寸不限于脸部21的宽度，脸部21的长度或其他尺寸也可。物件2的手部位22和23则可分别以下列式子(I)和⑵计算。
权利要求
1.一种影像系统，其特征在于，包含一光源，照亮一物件，该物件包含至少一部位；一影像感测装置，产生一图像，该图像包含该物件产生的一影像，该影像包含至少一部分，其中该至少一部分对应该至少一部位；以及一计算装置，计算代表该影像的该至少一部分的亮度值和根据该亮度值和该至少一部分的一尺寸计算该物件的该至少一部位与该影像感测装置的至少一第一距离。
2.根据权利要求1所述的影像系统，其特征在于，该物件包含多个部位，而该计算装置计算对应所述多个部位的多个第一距离，并根据该多个第一距离和该图像建立该物件的一二维影像。
3.根据权利要求1所述的影像系统，其特征在于，该图像是一光源照射图像与一非光源照射图像相减获得。
4.根据权利要求1所述的影像系统，其特征在于，该光源发出不可见光，该影像感测装置感测不可见光。
5.根据权利要求4所述的影像系统，其特征在于，该光源发出红外光，而该影像感测装置可感测红外光。
6.根据权利要求4所述的影像系统，其特征在于，还包含一可见光影像感测装置，该可见光影像感测装置用于产生一可见光图像，该可见光图像包含该物件产生的一影像，该计算装置根据该可见光图像取得该图像的该影像的该至少一部分的一位置和该尺寸。
7.根据权利要求1所述的影像系统，其特征在于，该影像感测装置为全域快门影像感测装置。
8.根据权利要求7所述的影像系统，其特征在于，该影像感测装置包含一像素阵列和耦接该像素阵列的一自动曝光控制装置，其中该自动曝光控制装置比较该影像的该至少一部分的该亮度值与一预定亮度范围，产生一曝光/增益值，以控制该像素阵列的曝光时间。
9.根据权利要求1所述的影像系统，其特征在于，该物件包含两相连部位，而该影像包含两相连部分，该两相连部位对应该两相连部分，其中该计算装置计算该两相连部分的亮度值和该两相连部位的其中之一相距该影像感测装置的一第二距离，该计算装置并根据该两相连部分的所述多个亮度值和该第二距离计算该两相连部位的另一者的一反射率。
10.根据权利要求1所述的影像系统，其特征在于，该影像系统比较该影像的该至少一部分的该亮度值与一预定亮度范围，决定该光源的开启时间或该影像感测装置的曝光时间。
11.根据权利要求1所述的影像系统，其特征在于，该计算装置根据该影像的两部分的尺寸计算该物件的相应的两部位相距该影像感测装置的两第三距离，并以一该第三距离校正另一该第三距离。
12.根据权利要求1所述的影像系统，其特征在于，该计算装置根据该影像的两部分的尺寸计算该物件的相应的两部位相距该影像感测装置的两第四距离，并根据该两第四距离校正该两部分的其中之一的一反射率。
13.一种影像系统，其特征在于，包含一光源，照亮一物件，该物件包含一第一部位和一第二部位，其中该第一部位和该第二部位相连，且该第一部位和该第二部位的反射率不同；一影像感测装置，产生ー图像，该图像包含该物件产生的一影像，该影像包含一第一部分和一第二部分，其中该第一部位对应该第一部份，该第二部位对应该第二部分；以及 ー计算装置，根据代表该第一部分的一亮度值和代表该第二部分的一亮度值计算该第二部位的一反射率。
14.根据权利要求13所述的影像系统，其特征在干，该计算装置计算该第一部分的一尺寸和根据该尺寸计算该第一部位相距该影像感测装置的一距离。
15.根据权利要求13所述的影像系统，其特征在于，该影像系统比较该第一部分的该亮度值与一预定亮度范围，决定该光源的开启时间或影像感测装置的曝光时间。
16.根据权利要求13所述的影像系统，其特征在于，该图像是一光源照射图像与一非光源照射图像相减获得。
17.根据权利要求13所述的影像系统，其特征在于，该光源发出不可见光，该影像感测装置感测不可见光，而该影像系统还包含一可见光影像感测装置，该可见光影像感测装置用于取得该物件的该第一部分的一位置和该第一部分的一尺寸。
18.根据权利要求17所述的影像系统，其特征在于，该光源发出红外光，而该影像感测装置可感测该红外光。
19.根据权利要求13所述的影像系统，其特征在于，该影像感测装置感测可见光。
20.根据权利要求13所述的影像系统，其特征在于，该影像感测装置为全域快门影像感测装置。
21.根据权利要求20所述的影像系统，其特征在干，该影像感测装置包含一像素阵列和耦接该像素阵列的一自动曝光控制装置，其中该自动曝光控制装置比较该影像的该第一部分的该亮度值与ー预定亮度范围，产生一曝光/増益值，以控制该像素阵列的曝光时间。
22.—种影像系统，其特征在于，包含 一光源，照亮一物件； 一影像感测装置，依序产生ー第一图像和一第二图像，该第一图像和该第二图像分别包含该物件产生的一影像；以及 ー计算装置，根据该第一图像的该影像计算该物件相距该影像感测装置的ー距离、获取代表该第一图像的该影像的一第一亮度值和在该第二图像的该影像上对应该第一亮度值的ー第二亮度值，及根据该第一亮度值、该第二亮度值和该距离计算该物件从产生该第一图像至产生该第二图像之间所移动的ー移动距离。
23.根据权利要求22所述的影像系统，其特征在于，该光源发出不可见光，该影像感测装置感测不可见光。
24.根据权利要求23所述的影像系统，其特征在于，还包含一可见光影像感测装置，该可见光影像感测装置用于产生一可见光图像，该可见光图像包含该物件产生的一影像，该计算装置根据该可见光图像取得该第一图像或该第二图像的该影像的一部分的一位置和一尺寸。
25.根据权利要求22所述的影像系统，其特征在于，该影像感测装置感测可见光。
26.根据权利要求22所述的影像系统，其特征在于，该影像感测装置为全域快门影像感测装置。
27.根据权利要求26所述的影像系统，其特征在干，该影像感测装置包含一像素阵列和耦接该像素阵列的一自动曝光控制装置，其中该自动曝光控制装置比较该第一亮度值与一预定亮度范围，产生一曝光/增益值，以控制该像素阵列的曝光时间。
28.一种影像系统，其特征在于，包含一光源,照亮一物件,该物件包含多个部位；一影像感测装置，产生多个图像，各该图像包含该物件产生的一影像，各该影像包含多个部分，其中所述多个部分对应所述多个部位；一计算装置，根据所述多个影像的所述多个部分的位置及亮度值的变化，产生对应于所述多个部位的相对运动的输出信号。
29.根据权利要求28所述的影像系统，其特征在于，该计算装置根据各该影像的所述多个位置及所述多个亮度值建立该物件的一三维影像。
30.根据权利要求28所述的影像系统，其特征在于，各该图像是一光源照射图像与一非光源照射图像相减获得。
31.根据权利要求28所述的影像系统，其特征在于，该光源发出不可见光，该影像感测装置感测不可见光。
32.根据权利要求31所述的影像系统，其特征在于，还包含一可见光影像感测装置，该可见光影像感测装置用于产生一可见光图像，该可见光图像包含该物件产生的一影像，该计算装置根据该可见光图像取得一该图像的该影像的所述多个部分的其中之一的一位置和一尺寸。
33.根据权利要求28所述的影像系统，其特征在于，该影像感测装置为全域快门影像感测装置。
34.根据权利要求33所述的影像系统，其特征在于，该影像感测装置包含一像素阵列和耦接该像素阵列的一自动曝光控制装置，其中该自动曝光控制装置比较一该影像的所述多个部分的其中之一的该亮度值与一预定亮度范围，产生一曝光/增益值，以控制该像素阵列的曝光时间。
35.根据权利要求28所述的影像系统，其特征在于，该影像系统比较一该影像的所述多个部分的其中之一的该亮度值与一预定亮度范围，以决定该光源的开启时间或影像感测装置的曝光时间。
全文摘要
本发明公开了一种影像系统，包含一光源、一影像感测装置，以及一计算装置。光源可照亮一物件，物件包含至少一部位。影像感测装置可产生一图像。图像可包含物件产生的一影像。影像可包含至少一部分，其中该至少一部分对应物件的该至少一部位。计算装置可计算代表影像的该至少一部分的亮度值。计算装置可根据该亮度值和该至少一部分的一尺寸计算物件的该至少一部位与该影像感测装置的至少一距离。
文档编号H04N5/335GK103037173SQ201110302860
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者许恩峯 申请人:原相科技股份有限公司