光学测距系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明有关一种测距系统，更特别有关一种使用多工曝光机制的光学测距系统及方法。
【背景技术】
[0002]光学测距系统可采用三角测量方法计算物体的距离。例如，光学测距器系统可包含光源以及照相机。所述光源朝向待测物投射光线，所述照相机接收来自所述待测物的反射光以形成图像帧。当所述光源与所述照相机的空间关系为已知时，根据所述图像帧中的物体图像位置即能够根据三角测量计算出所述待测物的距离。
[0003]然而，当空间中同时存在不同距离的多个待测物时，近距离的待测物可能会有过曝(over exposure)的情形，而远距离的待测物可能会有曝光不足(under exposure)的情形，光学测距系统的计算精确度可能会因此而降低。尤其，当远距离待测物的曝光不足时，会出现无法计算远距离待测物的物体距离的问题。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明还提出一种可在图像帧中同时保留远近待测物信息的光学测距系统及方法，以增加计算精确度。
[0005]本发明提供一种使用时间多工曝光机制的光学测距系统及方法。
[0006]本发明提供一种使用空间多工曝光机制的光学测距系统及方法。
[0007]本发明提供一种光学测距系统，包含图像感测器及处理单元。所述图像感测器以第一曝光时间获取第一图像并以第二曝光时间获取第二图像，其中所述第一曝光时间不同于所述第二曝光时间。所述处理单元用以接收所述第一图像及所述第二图像、分割所述第一图像为多个第一图像区域、分割所述第二图像为多个第二图像区域、比较相对应的所述第一图像区域与所述第二图像区域的信号特征、并将所述信号特征较大的所述第一图像区域与所述信号特征较大的所述第二图像区域组合为组合图像。
[0008]本发明还提供一种光学测距系统，包含图像感测器及处理单元。所述图像感测器以参考曝光时间获取参考图像并以多个曝光时间获取目前图像的不同图像区域。所述处理单元用以接收所述参考图像、分割所述参考图像为多个图像区域、分别计算所述参考图像的所述图像区域的平均亮度并根据所述平均亮度控制所述图像感测器获取所述目前图像的所述不同图像区域的所述多个曝光时间。
[0009]本发明还提供一种光学测距系统的测距方法，包含下列步骤:利用图像感测器以第一曝光时间获取第一图像；利用所述图像感测器以第二曝光时间获取第二图像；分割所述第一图像为多个第一图像区域并计算每一所述第一图像区域的第一信号特征；分割所述第二图像为多个第二图像区域并计算每一所述第二图像区域的第二信号特征；比较每一所述第一图像区域的所述第一信号特征与相对应的所述第二图像区域的所述第二信号特征；以及将所述第一信号特征大于所述第二信号特征的所述第一图像区域与所述第二信号特征大于所述第一信号特征的所述第二图像区域组合成组合图像。
[0010]本发明还提供一种光学测距系统的测距方法，包含下列步骤:利用图像感测器以参考曝光时间获取参考图像；分割所述参考图像为多个图像区域并计算每一所述图像区域的平均亮度；以及利用所述图像感测器根据所述平均亮度以多个曝光时间分别获取目前图像的不同图像区域。
[0011]发明另提供一种光学测距系统，包含图像感测器及处理单元。所述图像感测器分别以不同的曝光时间获取第一图像与第二图像。所述处理单元用以接收所述第一图像及所述第二图像、并将所述第一图像中的部分图像区域与所述第二图像中的部分图像区域组合为组合图像。
[0012]为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，于本发明的说明中，相同的构件以相同的符号表示，在此提前说明。
【附图说明】
[0013]图1为本发明一实施例的光学测距系统的方块示意图；
[0014]图2为本发明一实施例的光学测距系统的示意图；
[0015]图3为本发明第一实施例的光学测距系统的测距方法的流程图；
[0016]图4A为本发明第一实施例的光学测距系统的图像获取的时序图；
[0017]图4B为本发明第一实施例的光学测距系统的运作示意图；
[0018]图5为本发明第二实施例的光学测距系统的测距方法的流程图；
[0019]图6A为本发明第二实施例的光学测距系统的图像获取的时序图；
[0020]图6B为本发明第二实施例的光学测距系统的运作示意图。
[0021]附图标记说明
[0022]I光学测距系统
[0023]11图像感测器
[0024]13处理单元
[0025]131曝光控制单元
[0026]133多工模组
[0027]135距离计算单元
[0028]15光源
[0029]9待测物
[0030]19反射光图像
[0031]Fm待计算图像
[0032]AV1-AV4平均亮度
[0033]F、Fs、FL、FT、Fm 图像
[0034]C1-C4、C1’-C4’信号特征
[0035]A1-A4、A1’-A4’图像区域
[0036]ETl_ET4、ETs、ETL、ETr 曝光时间
[0037]S31-S36、S51_S53步骤
【具体实施方式】
[0038]请参照图1所示，其为本发明一实施例的光学测距系统的方块示意图。光学测距系统I包含图像感测器以11以及处理单元13。所述图像感测器11较佳为主动式图像感测器，例如互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像感测器，其可改变获取图像F时的曝光时间(exposure time)或者以多个曝光时间分别获取所述图像F的不同图像区域(举例详述于后)。
[0039]所述处理单元13例如可为数字信号处理器(DSP)、单晶片(MCU)、中央处理器(CPU)等，用以接收所述图像感测器11所输出的图像F以进行后处理，并控制所述图像感测器11的图像获取。一实施例中，所述处理单元13可包含曝光控制单元131、多工模组133以及距离计算单元135 ;其中，所述曝光控制单元131、多工模组133及距离计算单元135为所述处理单元13内的数据处理单元，其可以软体或硬体的方式实现，并无特定限制。可以了解的是，虽然图1中将所述处理单元13分割为不同工作模组以便于说明，所述处理单元13内的工作模组所执行的所有功能，均可以说是由所述处理单元13所执行的。
[0040]所述曝光控制单元131用以控制所述图像感测器11以不同曝光时间获取不同图像F的所有图像区域(即一张图像对应一个曝光时间)，或者以多个曝光时间获取同一张图像F的不同图像区域(即一张图像对应多个曝光时间)。所述多工模组133利用时间多工或空间多工处理所述处理单元13所接收的图像F并产生待计算图像Fm(例如本说明后述的组合图像及目前图像)。所述距离计算单元135则利用预设演算法根据所述待计算图像Fm计算至少一个物体距离，例如利用三角测量方法计算所述物体距离。
[0041]请参照图2所示，其为本发明一实施例的光学测距系统的示意图。光学测距系统I可还包含光源15用以投射二维光区域(例如具有预设宽度的光线条)至待测物9 ;其中，所述光源15例如可为同调光源、部分同调光源或非同调光源，并无特定限制，用以发出可见光或