影像系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 本发明是一件分案申请，原申请的申请日为：2011年09月28日；原申请号为： 201110302860. 7 ;原发明创造名称为：影像系统。
技术领域
[0002] 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】
[0003] 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（light pulses)。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（analog timing)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。
[0004] 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。
[0005] 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】
[0006] 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。其中，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。
[0007] 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。其中，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。
[0008] 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。其中，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。
[0009] 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。其中，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。
【附图说明】
[0010] 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；
[0011] 图2显示本发明一实施例的图像的示意图；
[0012] 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；
[0013] 图4显示本发明一实施例的物件的三维影像的示意图；
[0014] 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；
[0015] 图6显示本发明另一实施例的图像的示意图；
[0016] 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；
[0017] 图8显示本发明一实施例的可见光图像的示意图；
[0018] 图9显示本发明一实施例的计算装置的功能方块图；
[0019] 图10显示本发明一实施例的部分影像系统的功能方块图；
[0020] 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
[0021] 图12显示本发明一实施例的自动曝光机制的方块示意图。
[0022] 其中，附图标记说明如下：
[0023] 1 :影像系统
[0024] 2 :物件
[0025] 3、4、8:图像
[0026] 11 :光源
[0027] 12、14:影像感测装置
[0028] 13 :计算装置
[0029] 21 :脸部
[0030] 22、23 :手部位
[0031] 24 :身体部位
[0032] 31、41、81 :影像
[0033] 71:开启阶段
[0034] 72、73 :获取阶段
[0035] 91 :处理器
[0036] 92 :存储器
[0037] 93 :输出入装置
[0038] 101 :微控制器
[0039] 102 :像素阵列
[0040] 103 :直流/直流转换器
[0041] 121 :自动曝光控制装置
[0042] 122:曝光/增益暂存器
[0043] 311 :脸部分
[0044] 312、313 :手部分
[0045] 314 :身体部分
[0046] A、A' ：反射率
[0047] Cl1U2:尺寸
[0048] LnLpLrL4'L5:距离
[0049] SllOl ~S1108 :流程步骤
【具体实施方式】
[0050] 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。
[0051] 图1显示本发明一实施例的影像系统1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1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。
[0052] 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。
[0053] 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 314〇
[0054] 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