专利名称：数字影像形成装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种数字影像形成装置以及一种数字影像形成方法，尤其是运用gamma校正(gamma correction)的一种数字影像形成装置以及一种数字影像形成方法。
背景技术：
目前数字影像的表现方式多利用RGB(红、绿、蓝)模式，也是目前绝大部分的屏幕产生颜色的方式。例如，使用24位来表示色彩，即分别以8位来表示红、绿、蓝三种颜色，也就是说，这三种颜色分别会有256(2的8次方)个层次(从最暗到最亮)。如果只使用15位来表示色彩，则三种颜色分别只能用5位来表示，也就是只有32个(2的5次方)层次。
数字相机的光学传感器是将目标物所发出的入射光，转换成电压讯号，其中入射光强度与电压讯号强度彼此的关系，一般可视为具有线性关系。然而，当输出一数字影像时，并非以线性响应此电压讯号强度。也就是说，一数字影像颜色的对比(contrast)与层次(gradation)的表现并非是线性的，举例来说，亮度值为100的亮度会理论上应为亮度值为200的亮度的一半，但是，因为某些限制，在输出时，亮度值为100时的亮度可能会是亮度值为200时的亮度的1/3。为了处理这个问题，可以利用一个函数来修正亮度值，让亮度值为100时，输出亮度会是亮度值200的一半。这种修正函数其中的参数称为gamma值，所以这个修正步骤又称为gamma校正。
一般数字影像形成装置，例如数字相机，所产生的数字影像品质，又跟曝光条件有密切的关系。当曝光量愈高时，所产生的数字影像整体表现上也愈亮，因此，一般数字相机皆具有自动曝光(Auto Exposure)机制，以决定最适当的曝光量。
在美国专利第6,011,547号中，揭示一种呈现数字影像的方法，是从数字相机所获得的数字影像资料，利用一显示器或是一打印机呈现此数字影像。此发明中，此数字相机摄取此数字影像资料，并纪录一影像处理条件，将此数字影像资料与此影像处理条件一同储存为一影像档案于一影像服务器，此显示器或此打印机根据此影像处理条件处理与输出此影像档案，使此数字影像资料的呈现具有最佳品质。
同样地，在美国专利第6,011,547号中，揭示一种影像呈现系统。此影像呈现系统包含一影像拾取单元、一处理单元、与一纪录信息添加单元。此影像拾取单元供纪录数字影像资料。此处理单元，是针对此数字影像资料进行一自动曝光处理(automatic exposure processing)。此纪录信息添加单元，将纪录信息加入此数字影像资料，此纪录信息包含数字相机中输入光量与输出电压的比例，此纪录信息添加单元进一步将此数字影像资料与此纪录信息结合为一影像档案，储存在一影像服务器中。
然而，美国专利第6,011,547号中，在呈现数字影像的方法中，并无揭示如何选定一影像处理条件，使此数字影像资料的呈现具有最佳品质，尤其是并无揭示如何使此数字影像的呈现具有最佳对比效果。同样地，在其所揭示的影像呈现系统中，亦无揭示如何选定数字相机中输入光量与输出电压的比例(即gamma值)，使此数字影像资料的呈现具有最佳品质，尤其是并无揭示如何使此数字影像的呈现具有最佳对比效果。尤其是，美国专利第6,011,547号需使用一影像服务器，使得成本上升且设计复杂。
另外在美国专利第6,094,502号中，揭示一种数字复印机(digital copymachine)。在不利用大容量内存的情况下，此数字复印机能够将其使用的gamma值调整为一最适的gamma值。此数字影印机运用一密度(density)侦测装置，侦测一测试稿件上每一像素的密度，根据所侦测的结果，以求得此最适的gamma值。然而，美国专利第6,094,502号并无揭示，在不使用此测试稿件的情况下，如何选定此最适的gamma值。
现在的数字相机所采用的方法都是定义一通用的gamma值，因此，若是能具有一种可根据拍摄环境，而从预先储存的复数个gamma值中选定一最适gamma值的装置或方法，而使数字影像的呈现具有最佳的对比及/或层次，将会具有极大的优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数字影像形成装置与一种数字影像形成方法，供根据一目标物的亮度资料，设定此数字影像所呈现的对比及/或层次。
本发明的另一目的在于提供一种数字影像形成装置与一种数字影像形成方法，供根据一目标物的亮度资料，自动选定一最适gamma值，进一步根据此最适gamma值设定此影像所呈现的对比及/或层次。
本发明提出一种数字影像形成装置，此数字影像形成装置包含一影像拾取单元、一测量单元、与一影像处理单元。所述影像拾取单元，供对应目标物产生数字影像资料。所述测量单元，供产生该目标物的亮度资料。所述影像处理单元，供根据所述数字影像资料，产生一影像档案。其中，所述影像处理单元根据所述亮度资料，设定所述数字影像资料所呈现的对比及/或层次；如上所述的测量单元亦可与影像拾取单元结合为一可测量亮度资料的影像拾取单元。
本发明亦提出一种数字影像形成方法，此方法包含(a)预存复数笔gamma值；(b)对应目标物产生数字影像资料；(c)产生此目标物的亮度资料；(d)根据此亮度资料与此复数笔gamma值比对出一最适gamma值；以及(e)根据此最适gamma值设定此数字影像资料所呈现的对比及/或亮度，并进一步产生一影像档案。
本发明可根据拍摄环境、目标物的亮度资料，从预先储存的复数个gamma值中选定一最适gamma值，再根据此最适gamma值设定数字影像资料所呈现的对比及/或层次，而使数字影像的呈现具有最佳的对比及/或层次。
图1为本发明一实施例的数字影像形成装置示意图；图2为本发明一实施例的复数个gamma值；图3为本发明一实施例的数字影像形成方法流程图；图4为本发明一实施例中数字影像资料的亮度分布图。
具体实施例方式
如图1所示，数字影像形成装置100包含一影像拾取单元102、一测量单元104、以及分别与二者连接的一影像处理单元106。此影像拾取单元102，供对应一目标物产生一数字影像资料。此测量单元104，供产生此目标物的一亮度资料。此影像处理单元106，供根据此数字影像资料，产生一影像档案。其中，此影像处理单元106根据此亮度资料，设定此影像所呈现的对比(contrast)及/或层次(gradation)。值得一提的是，在另一实施例中，测量单元104亦可与影像拾取单元102结合为一可测量亮度资料的影像拾取单元。熟此技艺者应知，本发明所提出的数字影像形成装置虽以下列实施例说明，但是数字复印机、扫描仪、数字相机、数字摄录像机、以及具有数字相机及/或数字摄录像机功能的可携式电子装置等等，皆在本发明所欲涵盖的范围内。此外，本发明所提出的数字影像形成装置亦适用于数字彩色影像，而此数字彩色影像的基本原理应为熟此技艺者所习知，在此不加赘述。
影像拾取单元102包含一光学系统，以及一传感器(例如一CCD传感器或是一CMOS传感器)。此传感器上将此光学系统所接收的光讯号，依照强度不同，转换为不同程度的电讯号。此传感器具有复数个像素(pixel)，将每一像素所对应产生的电讯号组合起来，则得到一初步的数字影像资料。
测量单元104是一测光表(photometer)，实际测量目标物现场的亮度，而产生一亮度资料。影像拾取单元102可先根据此亮度资料，决定一曝光条件，此即为习知的自动曝光(Automatic Exposure，简称AE)技术，在此不加赘述。然在本发明中，测量单元104进一步将所产生的亮度资料，提供给影像处理单元106使用。
在另一实施例中，测量单元104并非直接测量目标物现场的亮度。测量单元104是根据数字影像资料而产生此亮度资料。由于影像拾取单元102的传感器上每一像素皆负责将所接收到的光讯号转换为电讯号，而不同强度的光讯号所对应的电讯号亦不同。因此将每一像素所接收到的电讯号的程度进行数值处理，可选定所有讯号强度的平均值或中间值，作为此亮度资料，并提供给影像处理单元106使用。
影像处理单元106包含一内存108，内存108预先储存复数个gamma值(gamma1、gamma 2…、gamma N)。如图2所示，每一gamma值包含此数字影像处理装置输入光量与输出电压的比例资料以及一修正函数。输出光量值从0至255共具有256个程度；输出电压值亦对应从0至255共具有256个程度。以gamma 1为例，当输入光量值为80时，输出电压值为150，然对于gamma 2而言，当输入光量值为180时，输出电压值为150。影像处理单元106根据测量单元104所提供的亮度资料，在此复数个gamma值中，根据一预先设定的对应关系，选定一最适gamma值。在此，预先储存于内存108中的gamma值数量越多则产生的影像档案所呈现的对比/或层次品质越佳。影像处理单元106即根据此数字影像资料与此最适gamma值而产生一影像档案，并使此影像档案所呈现的对比及/或层次具有最佳品质。
在一实施例中，数字影像形成装置100更包含一影像输出单元110，此影像输出单元110为一LCD显示屏幕，而影像处理单元100进一步根据LCD显示屏幕110的输出特性，特别是输入电压与输出光量的比例，而选定此最适gamma值，而使此影像资料在LCD显示屏幕110上所呈现的对比及/或层次具有最佳品质。
在另一实施例中，数字影像形成装置100以有线或是无线的方式连接一外部影像输出单元，此外部影像输出单元为一投影机或是一打印机。以投影机为例，影像处理单元100进一步根据此投影机的输出特性，特别是输入电压与输出光量的比例，而选定此最适gamma值，而使此影像资料在此投影机上所呈现的对比及/或层次具有最佳品质。
图3为根据本发明实施例的数字影像形成方法流程图。步骤300中，预先储存复数笔gamma值(如图2所示)，此复数笔gamma值可预先烧录至一电路中，或是以一计算机可执行程序代码的型态纪录于一内存中，此内存可内建于如图1所示的影像处理单元106中，亦可为一外接式或抽取式内存，例如一flash记忆卡。步骤302中，对应一目标物产生一数字影像资料；在步骤304中，产生此目标物的亮度资料；接着在步骤306中，根据亮度资料获得最适的gamma值；而在步骤308中，根据最适gamma值，设定影像所呈现的对比。
步骤302中，透过一光学系统与一传感器，将对应于此目标物的光讯号转换为电讯号，其中依照光讯号强度的不同，转换为不同程度的电讯号。而将所有的电讯号组合起来，则得到～初步的数字影像资料。
步骤304中，根据步骤302中所获得的数字影像资料而产生此亮度资料。图4为一实施例中，根据数字影像资料所产生的亮度分布图，其中X轴代表每一像素所测得的亮度值(范围从0至255)，Y轴代表计数(count)。由图4中可得知，此数字影像资料中，亮度值约为112像素的数目最多，因此可定义此亮度值112作为此亮度资料。另一实施例中，亦可根据图4，将所有像素根据所对应的亮度排序，设定亮度范围为5％，即若有10000个像素，则由最暗的像素起算，挑选亮度排序第500的像素，并根据此像素的亮度值作为此亮度资料。在其它实施例中，步骤304可利用一测光表，实际测量目标物现场的亮度，而作为此亮度资料。
步骤306中，根据步骤304中所得的亮度资料，在预存的复数笔gamma值中选定一最适gamma值，举例来说，当步骤304中的亮度值小于一第一默认值(例如50)时，则选定图2中的gamma 1为此最适gamma值；当步骤304中的亮度值大于一第二默认值(例如200)时，则选定图2中的gamma 2为此最适gamma值。而在步骤308中，根据此最适gamma值，使此数字影像资料所呈现的对比及/或层次具有最佳品质，并进一步产生一影像档案。在一实施例中，此影像档案利用一CRT屏幕输出，则步骤306进一步根据此CRT屏幕的输出特性，特别是输入电压与输出光量的比例，而选定此最适gamma值，而使步骤308中此数字影像资料在此CRT屏幕上所呈现的对比及/或层次具有最佳品质。在另一实施例中，此影像档案利用一彩色喷墨打印机输出，则步骤204进一步根据此彩色喷墨打印机的输出特性，特别是输入电压与输出墨水密度的比例，而选定此最适gamma值，而使步骤308中，此数字影像资料藉由此彩色喷墨打印机所呈现的对比及/或层次具有最佳品质。
权利要求
1.一种数字影像形成装置，其特征在于影像拾取单元、测量单元分别连接影像处理单元，所述影像拾取单元，供对应目标物产生数字影像资料；所述测量单元，供产生该目标物的亮度资料；所述影像处理单元，预存有复数笔gamma值，该影像处理单元可以依据该亮度资料而选定一最适gamma值，以设定该数字影像资料所呈现的对比及/或层次，并进一步产生影像档案。
2.根据权利要求1所述的数字影像形成装置，其特征在于该影像处理单元还包含一内存，供储存该复数笔gamma值。
3.根据权利要求2所述的数字影像形成装置，其特征在于该亮度资料包含该数字影像资料中各像素的亮度分布。
4.根据权利要求1所述的数字影像形成装置，其特征在于该数字影像形成装置还包含一影像输出单元，该影像输出单元供输出该影像档案，其中，该影像处理单元进一步根据该影像输出单元的输出特性，设定该影像档案输出时所呈现的对比及/或层次。
5.根据权利要求1所述的数字影像形成装置，其特征在于该数字影像形成装置还外接一影像输出单元，该影像输出单元供输出该影像档案，其中，该影像处理单元进一步根据该影像输出单元的输出特性，设定该影像档案输出时所呈现的对比及/或层次。
6.一种数字影像形成方法，其特征在于，包含如下步骤(a)预存复数笔gamma值；(b)对应一目标物产生一数字影像资料；(c)产生该目标物的一亮度资料；(d)根据该亮度资料与该复数笔gamma值比对出一最适gamma值；以及(e)根据该最适gamma值设定该数字影像资料所呈现的对比及/或亮度，并进一步产生一影像档案。
7.根据权利要求6所述的一种数字影像形成方法，其特征在于，其中步骤(c)包含(f)根据该数字影像资料而产生该亮度资料。
8.根据权利要求7所述的一种数字影像形成方法，其特征在于该亮度资料包含该数字影像资料中各像素的亮度分布。
9.一种数字影像形成装置，其特征在于包含相互连接的影像拾取单元和影像处理单元，影像拾取单元具有量测亮度功能，供对应一目标物产生一数字影像资料以及一亮度资料；影像处理单元预存有复数笔gamma值，该影像处理单元依据该亮度资料而选定一最适gamma值，以供设定该数字影像资料所呈现的对比(contrast)及/或层次(gradation)，并进一步产生一影像档案。
10.根据权利要求9所述的一种数字影像形成装置，其特征在于还包含一内存，供储存复数个gamma值。
11.根据权利要求9所述的一种数字影像形成装置，其特征在于，该亮度资料包含该数字影像资料中各像素的亮度分布。
12.根据权利要求9所述的一种数字影像形成装置，其特征在于该数字影像形成装置还包含一影像输出单元，该影像输出单元供输出该影像档案，其中，该影像处理单元进一步根据该影像输出单元的输出特性，设定该影像档案输出时所呈现的对比及/或层次。
13.根据权利要求9所述的一种数字影像形成装置，其特征在于该数字影像形成装置还外接一影像输出单元，该影像输出单元供输出该影像档案，其中，该影像处理单元进一步根据该影像输出单元的输出特性，设定该影像档案输出时所呈现的对比及/或层次。
全文摘要
本发明提出一种数字影像形成装置及方法，此数字影像形成装置包含影像拾取单元、测量单元、影像处理单元。所述影像拾取单元，供对应一目标物产生一数字影像资料。所述测量单元，供产生此目标物的一亮度资料。所述影像处理单元，供根据此数字影像资料，产生一影像档案。其中，所述影像处理单元根据所述亮度资料，设定所述数字影像资料所呈现的对比及/或层次。
文档编号H04N5/225GK1585494SQ20041005965
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月15日 优先权日2004年6月15日
发明者兰智强, 胡安金 申请人:亚洲光学股份有限公司