专利名称：影像自动校正方法与系统的制作方法
技术领域：
本发明是指 一种影像校正系统与方法，特别是指 一种影像撷 取装置的影像自动校正系统与方法。
背景技术：
近来多媒体的消费市场增大，举凡照相摄影的消费性视讯
设备，都大量使用电荷耦合元件(charge-coupled Device, CCD ) 作为其感光元件，故其重要性也日益增加。在CCD系统的影像 撷取过程，被传送到CCD的影像会被转换成一电子信号输出， 该电子信号经取样后由 一影像处理器(image color processor)进 行影像处理，最后，处理后的信号被输出到显示器将影像呈现。 简而言之，CCD是采(取样)(sample)的方法，将光能转换 为电能。其中，如何找出较佳的撷取点把CCD输出的信号撷取 下来， 一直是影响影像品质最基本的要素。在已知技术中，为使 同一款视讯设备的亮度、色彩表现一致，通常对同款视讯设备设 定相同的取样及保持位置值(取样位置值(SHP)代表参考准位，而 保持位置值(SHD)代表输出准位，两者的差值即为此像素的输 出)。然而，因为集成电路制程以及印刷电路板的不 一致性，往 往造成取样及保持位置值重新调校的需要。
视讯设备的影像若欲校正时，在过去是以人工的方式进行， 在同款视讯设备出厂前——调校以求达到理想并 一 致的品质。这 样的方式不仅浪费时间及成本，也缺乏调校时的一致参考基准。
以美国专利文献公开第US20040008388 号及第 US2003023 5260号为例，其均以电路设计的方式来解决已知技术的问题，然于实作时，这样的方案不仅成本高，同时也无法自动 地寻找到最佳撷取点。
职是之故，创作人鉴于已知技术的缺失，经悉心试验与研究 并一本锲而不舍的精神，终于发明出一种影像自动校正系统与方 法，其利用统计的方法使系统自动找出影像的最佳撷取点，不但 简化了影像校正流程，更可以得到较佳的影像呈现，以下为本发 明的简要说明。
发明内容
本案的目的为提供一种影像自动校正方法，用于一包含一
影像感测装置的影像擷取装置，该方法的步骤包含(a)提供 一 影 像矩阵至该影像感测装置；(b)该影像感测装置将该影像矩阵转 换成一影像信号；(c)使用 一取样时脉，因应该影像信号而产生n 个第 一取样脉沖及n个第二取样脉冲，其中任一该第 一取样脉沖 及任一该第二耳又样脉沖组成一取样脉冲组；(d)依据各该耳又样脉 冲组循环计算该影像信号的 一 特征值；以及(e)留下具有最大的该 特征值的该取样脉冲组作为影像输出的依据。
根据上述构想，其中步骤(a)更包含将该影像矩阵均分为 复数个区块。
根据上述构想，其中步骤(d)更包含分别计算各区块内一 三原色(RGB)像素值的总合，再计算所有区块内该三原色(RGB) 像素值的总合以作为该特征值。
根据上述构想，其中步骤(c)之前更包含由一时脉产生器 产生该取样时脉。
根据上述构想，其中步骤(d)更包含先排除部分的各该取 样脉冲组再计算该特征值，以加快运算速度。
根据上述构想，其中步骤(e)之前更包含比较各该取样脉 冲组所计算出来的该特征值大小。根据上述构想，其中该影像矩阵包含复数个影像像素。 根据上述构想，其中该影像感测装置系为一电荷耦合元件
(charge-coupled device, CCD)。
根据上述构想，其中该特征值系为 一三原色(RGB)像素值的
总合o
本案的另一目的为提供一种影像自动校正系统，用于一影 像撷取装置，该影像撷取装置包含一影像撷取模块以用来撷取一 影像及一影像显示模块以显示该影像，该影像显示模块可藉由复
数取样脉冲组来调整所显示的影像，该影像自动校正系统包含 一统计模块，其内建于该影像撷取装置中，用以依据各该取样脉 冲组分别统计该影像的一特征值；以及一校正模块，其内建于该 影像撷取装置中，用以比较各该特征值大小，并留下具有最大的 该特征值的该取样脉沖组以作为该影像显示模块的影像显示依 据。
根据上述构想，其中该影像撷取模块包含一用以将一影像 矩阵转换成 一 影像信号的 一 影像感测装置。
根据上述构想，其中该影像矩阵包含复数个影像像素。
根据上述构想，其中该影像撷取装置更包含一影像处理模 块以用来处理该影像信号。
根据上述构想，其中该影像感测装置系为 一 电荷耦合元件 (charge-coupled device, CCD)。
根据上述构想，其中该取样脉沖组包含一第 一取样脉冲及 一第二取样脉沖。
根据上述构想，其中该第一及该第二取样脉冲皆为因应该 影像信号而产生。
根据上述构想，其中该特征值系为 一三原色(RGB)信号值的总合。
根据上述构想，其中该影像包含复数个区块，该特征值系分别计算各区块内一三原色(RGB)值的总合，再计算所有区块内 该三原色(RGB)值的总合。
本发明简化了影像校正流程，更可以得到较佳的影像呈现。
本案得藉由下列详细说明，以得更深入的了解
附困说明
图1为本发明的影像撷取装置示意图2为本发明相关的各种时脉信号示意图3为本发明的影像自动校正流程；
图4为本发明的特征值统计流程；以及
图5为本发明的撷取影像均分为35个区块的示意图。
具体实施例方式
以下针对本发明影像自动校正系统与方法的较佳实施例进 行描述，但实际的配置及所采行的方法不须完全符合以下所描述 的内容，熟习本技艺者当能在不脱离本案的实际精神及范围的情 况下，做出种种变化及修改。
请参阅图1，其为本发明的影像撷取装置示意图。该影像撷 取装置包含一影像撷取模块11以及一影像显示模块13，影像撷 取模块11用以撷取影像，而影像显示模块13依据一取样脉冲组 而调整所显示的影像。本发明的影像自动校正系统内建于影像撷 取装置中，其包含一统计模块126和一校正模块125。影像撷取 模块11中包含一影像感测装置111,其用来感测聚焦的影像并 将之转换为一影像信号，其中输入影像感测装置111的影像为一 影像矩阵，而输出的影像信号为一类比信号。本实施例中影像感 测装置111为 一 电荷耦合元件(charge-coupled device, CCD),但 影像感测装置111亦包含任何利用差动信号(differential signal)
来撷取影像信号的元件。
影像感测装置111输出的影像信号需要经过一影像处理模 块12以完成影像处理并输出一数位资料，该数位化的资料是通
过影像处理模块 12中的数位信号处理器(Digital Signal Processor, DSP) 124以产生包含亮度信号及色差信号的影4象信 号。其中，影像处理模块12依序包含一相关二重取样器 (correlated double sampler, CDS) 121以估文j氐干4尤丰lr出、 一 自动增 益控制(Auto Gain Control, AGC)122以将信号放大、及一类比/ 数位转换器(A/D converter, A/D)123以将类比信号转换成数位信 号处理器(DSP) 124输入端的数位信号，最后，处理完成的影像 信号将经由影像显示模块13中的显示器131呈现。
请继续参阅图1,时脉产生器14产生复数个时脉信号以提 供给影像擷取装置中的各个电路元件(例如影像感测装置111、 相关二重取样器121等)，其中包括取样脉冲(SHP)及保持脉沖 (SHD)(以下均以SHP及SHD称之)，也就是第 一取样脉冲及第 二取样脉冲，在本实施例中，第一取样脉冲为SHP，而第二取 样脉冲为SHD,它们是利用时脉产生器14所产生的: 又样时脉而 产生。为了降低干扰，相关二重取样器121对应影像感测装置 111输出信号产生两个不同时间点的取样，而取样的时间则是由 SHP及SHD所控制。
请继续参阅图1,所述类比/数位转换器123输出的数位信 号输入至数位信号处理器124之后，经数位信号处理器124处理 后输出的影像信号输入至统计模块126，统计模块126根据取样 脉冲组进行影像特征值的统计，统计后的特征值输出至校正模块 125,校正模块125比较各特征值的大小，并留下具有最大特征 值的该取样脉沖组以作为该影像显示模块的影像显示依据，并输 出至数位信号处理器124。
请参阅图2，其为本发明相关的各种时脉信号示意图。影像 感测装置111输出的影像信号可分为三个主要的部分，重置信号(reset gate pulse)、 参考位准(reset hold level)及取样位准 (actual video level)。根据影像感测装置 lll的特性，SHP浮动 于参考位准，而SHD浮动于取样位准。也就是说，若将影像感 测装置111的输出信号对应的取样时间划分为N阶，则大致来 说，SHP会落在1/2N之前，而SHD会落在1/2N之后，其中N 可视实际需要而调整。由任 一 个SHP及任 一 个SHD所组成的取 样脉冲组，将会决定影像中每一个像素的值，并直接影响影像的 品质。以N-10为例，则SHP可能介于0-4阶之间，而SHD可 能介于5-9阶之间，故两者组成的取样脉沖组会有25组，若不 事先考虑SHP及SHD可能的范围，则应该有IOO组取样脉冲组。 本发明的影像自动校正系统内建于影像处理模块12中，其藉由 不同的取样脉沖组分别统计撷取的影像的特征值，进而找出最佳 的4颉取点。
请参阅图3,其为本发明的影像自动校正流程，该流程由本 发明影像自动校正系统中的校正模块125执行。在本实施例中， 为了加快系统的运算速度，该校正流程事先考虑SHP及SHD可 能出现的范围。若将影像感测装置111的输出信号对应的取样 时间划分为N阶，则设定SHP对应的a值范围为0至(1/2)N-1， SHD对应的b值范围等于(1/2)N至N-l，其中a值与b值都是采 用整数去做计算，所以N最好是设定为偶数(流程31)。计算预 定范围内任一 SHP及任一 SHD所组成的取样脉冲组所产生的特 征值V(流程32),若在流程33尚未有任何最大特征值Max V的 纪录，则纪录该特征值V为最大特征值Max V并同步纪录其相 对应的a值及b值；若在流程33已有最大特征值Max V的纪录， 则比较特征值V与最大特征值Max V的大小。在比较之后，若 V<Max V，则系统回到流程31重新选定 一 组耳又样脉冲组并计算 其特征值(流程32)，若V>MaxV，则特征值V在流程33耳又代原 最大特征值成为新的最大特征值，然后系统回到流程31重新选 定一组取样脉沖组并计算其特征值。如此重复流程31至33,直 到所有预定的取样脉沖组的特征值都已计算且比较完成，最后，系统将读取最后纪录在流程33中的最大特征值及其相对应的a 值及b值(流程34)。
请参阅图4及图5，图4为本发明的特征值统计流程，即为 图3影像自动校正流程中的流程32的详细统计过程，该特征值 统计流程由本发明影像自动校正系统中的统计模块126执行，图 5为本发明的撷取影像均分为35区块的示意图。图4中以取样 脉沖组[SHP， SHD] =
为例计算其特征值。本实施例中为 了使系统运算更快速，将撷取的影像均分成35个区块(如图5所 示)，用K来表示区块数，并分别计算各个区块内的RGB三原色 像素值。在流程 一 开始先设定取样脉沖组的取样时间点及影像的 区块数K(流程41),当K二0的时候，分别取得三原色R(0)值、 G(O)值及B(O)值(流程42)并得其加总V『0(流程43),接着取得 K二l时该区块三原色R(l)值、G(l)值及B(l)值(流程44)并得其 加总V产Vo十R(l)+G(l)+B(l)(流程45)。其后反复执行流程44及 45直到K=35的特征值V35被统计出来，该特征值V35即代表该 影像的35个区块的RGB值总合，亦代表该影像在取样脉冲组 [SHP, SHD] =
的特征值。
藉由影像自动校正流程所得到具有最大特征值的取样脉冲 组[SHP， SHD] = [a, b],被视为影像感测装置 lll输出的影像信 号的最佳撷取点，所以该两个取样脉沖将被作为影像输出时的基 准。 一般画面下，最佳的影像撷取点，应会产生最大的像素输出 值，所以本发明所提出的影像自动校正系统即是以此作为自动校 正的准则。在上述实施例中，为了使系统运算加速，不但将取样 时间分为N阶，以预先设定SHP及SHD的范围，且亦将影像分 区块统计其特征值。以N=10为例，若没有预先设定SHP及SHD 的范围，则系统将考虑100组可能的取样脉沖组，但是在本实施 例中 <又需考虑25组取样脉冲组，大幅减少系统校正的时间。而 关于影像分区块，在过去都是计算整个影像RGB三原色像素值 的总合以作为判断影像清晰、白平衡...等特性的标准，由于RGB三原色像素值(R值、G值及B值)这些值均已存在，而本实 施例又只需均匀分布的区块，因此得以减少了系统计算特征值的 时间，其中该区块的数目及/或位置可视实际需要而定。所以，
本发明提出的影像自动校正方法和系统简化了影像校正的流程， 且在量产的过程中大幅的减少时间和成本。
上述影像自动校正的方法仅为.一 较佳实施条件，只要是利用 统计的方法找出影像最大的像素输出值，藉此达到系统自动校正 的目的，都应在本发明的保护范围之内。同时本发明中，校正模 块与统计模块设置的方式，不限于上述实施例所揭露，该二模块
亦可内嵌于数位信号处理器中。此外，该二模块除了可以独立设 置之外，亦可合并设置。
本案得由熟悉本技艺的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不 脱如附权利要求范围所欲保护者。
权利要求
1、一种影像自动校正方法，用于一包含一影像感测装置的影像撷取装置，该方法的步骤包含(a)提供一影像矩阵至该影像感测装置；(b)该影像感测装置将该影像矩阵转换成一影像信号；(c)使用一取样时脉，因应该影像信号而产生n个第一取样脉冲及n个第二取样脉冲，其中任一该第一取样脉冲及任一该第二取样脉冲组成一取样脉冲组；(d)依据各该取样脉冲组循环计算该影像信号的一特征值；以及(e)留下具有最大的该特征值的该取样脉冲组作为影像输出的依据。
2、 如权利要求1所述的影像自动校正方法，其中步骤(a)更包含将该影像矩阵均分为复数个区块；及步骤(d)包含分别计算各区块内 一三原色像素值的总合， 再计算所有区块内该三原色像素值的总合以作为该特征值。
3、 如权利要求1所述的影像自动校正方法，其中步骤(c)之 前更包含由 一 时脉产生器产生该取样时脉。
4、 如权利要求1所述的影像自动校正方法，其中步骤(d)更 包含先排除部分的各该耳又样脉冲组再计算该特征值，以加快运算速度。
5、 如权利要求1所述的影像自动校正方法，其中步骤(e)之 前更包含比较各该取样脉冲组所计算出来的该特征值大小。
6、 如权利要求1所述的影像自动校正方法，其中该影像矩 阵包含复数个影像像素。
7、 如权利要求1所述的影像自动校正方法，其中该影像感 测装置为 一 电荷耦合元件。
8、 如权利要求1所述的影像自动校正方法，其中该特征值 为一三原色像素值的总合。
9、 一种影像自动校正系统，用于一影像撷取装置，该影像 撷取装置包含一影像撷取模块以用来撷取一影像及一影像显示 模块以显示该影像，该影像显示模块可藉由复数取样脉沖组来调 整所显示的影像，该影像自动校正系统包含一统计模块，其内建于该影像撷取装置中，用以依据各该 取样脉沖组分另ij统计该影像的 一 特征值；以及一校正模块，其内建于该影像撷取装置中，用以比较各该 特征值大小，并留下具有最大的该特征值的该取样脉沖组以作为 该影像显示模块的影像显示依据。
10、 如权利要求9所述的影像自动校正系统，其中该影像撷 取模块包含 一 用以将 一 影像矩阵转换成 一 影像信号的 一 影像感测装置。
11、 如权利要求10所述的影像自动校正系统，其中该影像 矩阵包含复数个影像像素。
12、 如权利要求10项所述的影像自动校正系统，其中该影 像感测装置为 一 电荷耦合元件。
13、 如权利要求10所述的影像自动校正系统，其中该影像 撷取装置更包含一影像处理模块以用来处理该影像信号。
14、 如权利要求10所述的影像自动校正系统，其中该取样 脉冲组包含一第 一耳又样脉沖及一第二取样脉沖。
15、 如权利要求14所述的影像自动校正系统，其中该第一 及该第二取样脉冲皆为因应该影像信号而产生。
16、 如权利要求9所述的影像自动校正系统，其中该特征值 为一三原色信号值的总合。
17、 如权利要求9所述的影像自动校正系统，其中该影像包含复数个 区块，该特征值是分别计算各区块内一三原色值的总合，再计算所有区块内 该三原色值的总合。
全文摘要
本案是指一种影像自动校正方法与系统，用于一包含一影像感测装置的影像撷取装置，该方法的步骤包含(a)提供一影像矩阵至该影像感测装置；(b)该影像感测装置将该影像矩阵转换成一影像信号；(c)使用一取样时脉，因应该影像信号而产生n个第一取样脉冲及n个第二取样脉冲，其中任一该第一取样脉冲及任一该第二取样脉冲组成一取样脉冲组；(d)依据各该取样脉冲组循环计算该影像信号的一特征值；以及(e)留下具有最大的该特征值的该取样脉冲组作为影像输出的依据。本发明简化了影像校正流程，更可以得到较佳的影像呈现。
文档编号H04N9/04GK101345885SQ200710136330
公开日2009年1月14日 申请日期2007年7月13日 优先权日2007年7月13日
发明者翁仁崇, 蔡键贤 申请人:盛群半导体股份有限公司