數字影像截取裝置和方法

專利名稱：數字影像截取裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種本發明涉及用于獲取目標物體的數字影像的裝置和方法，且更特 定來說涉及具有一個或一個以上用于照射目標物體的光源的方法和裝置。
背景技術：
例如相機等影像截取裝置可能常常由于光源、正被拍攝的物體以及相機影像傳感 器的相對角度而在截取的影像中獲取到不希望的眩光或“熱點”。此類眩光通常是由用以照 射正被成像的物體的實際光源的鏡像的產生造成的，且可能由從光源發出的直接對間接光 線引起。具有光滑、發亮或反射性表面的物體通常引起大多數眩光。所獲取影像中的眩光可能是不合意的，因為其可往往使得影像的若干部分由于相 對于影像其余部分的過度曝光而褪色。人工光源可定位于直接光線的角度不會直接反射到獲取影像的相機的透鏡中的 位置。然而，在許多情況下，存在對光源相對于相機和正被拍攝的物體的位置的約束，其可 使得眩光的消除在常規布置下較困難或不可能。此外，在光源可能位于遠離影像傳感器相 對較大距離的布置中，所得影像可能具有不合意的陰影(對于具有三維特征的物體來說)。 這可能妨礙影像處理。此外，在光源可能位于遠離影像傳感器相對較大距離的布置中，所得 影像可能具有不合意的陰影(對于具有三維特征的物體來說)。這可能妨礙影像處理。

發明內容


圖1是根據一個實施例的裝置的側視橫截面圖。圖2是根據另一實施例的裝置的方框示意圖。圖3是可通過類似于圖1和/或2所示裝置的裝置獲取的影像部分的表示。圖4A到4F是展示根據另外實施例的裝置和方法的圖。圖5A到5E是展示根據額外實施例的裝置和方法的圖。圖6A到6F是展示根據其它實施例的裝置和方法的圖。圖7A到7E是展示根據更多實施例的裝置和方法的圖。圖8A到8D是展示根據額外實施例的裝置和方法的圖。圖9A到9D是展示另一實施例的側視橫截面圖。圖IOA到IOC是展示額外實施例的圖。圖IlA和IlB是根據實施例的裝置的側視橫截面圖和平面圖。圖12A和12B是根據實施例的裝置的側視橫截面圖和平面圖。圖13A和13B是根據實施例的裝置的側視橫截面圖和平面圖。圖14A和14B是根據實施例的裝置的側視橫截面圖和平面圖。圖15A到15E是展示各種其它實施例的圖。
具體實施例方式現在將描述各種實施例，其展示用于截取目標物體的數字影像的裝置和方法。在 特定實施例中，可在不同條件下獲取同一影像的不同部分且隨后將其組合在一起以產生可 能不經受常規方法中存在的不合意眩光的最終影像。
參看圖1，以側視圖展示且通過一般參考字符100指定用于照射目標物體并截取 其影像的裝置。裝置100可包含結構102、影像傳感器104、多個光源(在此特定實例中，兩 個光源106-0和106-1)以及控制部分108。結構102可提供一個或一個以上表面，各種組 件(包含影像傳感器104、光源(106-0和106-1)和/或控制部分108)可附接到所述表面。 在特定布置中，結構102可包含一個或一個以上電路板，其提供各種組件之間的導電連接。 然而，雖然圖1展示影像傳感器104和光源(106-0和106-1)附接到同一平面表面，但如其 它實施例中將展示且從本文所示的多種實施例將了解，此類組件可以非共平面方式相對于 彼此定位。任選地，結構102可包含附接部分110，其可使得裝置100能夠物理附接到被成像 物體112(將被拍攝影像的物體)。甚至更特定地說，在非常特定的布置中，結構102可為 相對于物體112的封閉結構，從而防止光進入結構102的內部，且因此使得光源(106-0和 106-1)成為用于影像截取的照射源。另外或替代地，結構102可任選地包含安置于影像傳 感器104與物體112之間的透明窗結構114。影像傳感器104可獲取物體的數字影像。此影像可劃分為一個或一個以上影像部 分。在圖1的實施例中，當影像傳感器104附接到結構102時，其可經概念化為具有截取場 116，所述截取場指示所截取影像的范圍。此截取場116可以虛軸118為中心。應了解，截 取場116可具有由影像傳感器104的光圈、透鏡或感測陣列(或其組合)指定的形狀。在 非常特定的實施例中，影像傳感器104可包含集成電路裝置，例如CMOS影像傳感器或CXD 影像傳感器。此外，此集成電路可安裝在光圈和/或透鏡下方以提供所需的焦點場和/或 焦點范圍。光源(106-0和106-1)可提供在截取目標112的影像中利用的照射。光源(106_0 和106-1)可獨立受控以使得一個光源(例如，106-0或106-1)能夠發射光，同時另一光源 (例如，106-1或106-0)不發射光。在非常特定的布置中，光源可為發光二極管(LED)。控制部分108可提供用于控制影像傳感器104和/或光源(106_0和106_1)的操 作的信號。控制部分108可與任何其它組件(例如，104)集成，但在圖1的實施例中展示為 單獨的。在此布置中，控制部分108可提供用于單獨激活和減活光源(106-0和106-1)和 /或用于起始一個或一個以上用于影像傳感器104的影像截取操作的控制信號。控制部分 108還可提供用于影像傳感器104的配置信息以實現影像截取操作的特定特征。控制部分 108可位于裝置100內的各種其它位置處，且圖1所示的特定位置只是實例。仍參看圖1，任一光源(106-0和106-1)的激活可致使此類光源的反射產生眩光。 此類眩光由箭頭120-0/1和122-0/1表示。更特定來說，箭頭120-0可表示從物體112反射 的由光源106-0產生的光線，而箭頭120-1可表示從透明窗結構144反射的來自光源106-0 的光線。類似地，箭頭122-0和122-1可分別表示從物體112和透明窗結構114反射的來 自光源106-1的光線。
以此方式，裝置可包含多個可單獨控制的光源以及影像傳感器。現在參看圖2，以方框示意圖展示且通過一般參考字符200指定根據另一實施例 的裝置。裝置200可包含圖1的相同項目中的一些項目，因此類似項目將由相同參考字符 指代，但第一數字是“2”而不是“ 1 ”。在一個特定布置中，裝置200可為圖1所示裝置100 的一個實例。仍參看圖2，在所示的實施例中，控制部分208可包含微控制器(MCU) 208-0以及 存儲器208-1。MCU 208-0可包含用于執行指令的處理器，所述指令可存儲在專用處理器存 儲器中或存儲器208-1中。響應于此類指令，MCU208-0可在控制信號路徑226上產生控制 信號以單獨控制光源(至少206-0和206-1)和影像傳感器204的操作。圖2的實施例還 展示地址/數據總線224，其可允許影像傳感器204和MCU 208-0存取存儲器208-1。應了 解，MCU 208-0可經由與影像傳感器204利用的總線分開的總線存取存儲器208-1。另外的 此類地址/數據總線可允許以串行和/或并行方式傳送數據。
影像傳感器204可將影像數據傳送到存儲器208-1。此傳送可涉及整個影像或影 像的一部分。圖2展示額外的光源206-2和206_3以證明替代實施例可包含兩個以上光源。以此方式，裝置可包含影像傳感器、單獨可控的光源以及用于存儲由影像傳感器 截取的一個或一個以上影像的存儲器。參看圖3，在圖中展示可由類似于圖1和/或2的裝置的裝置截取的影像的表示。 圖3展示偏轉型針規的影像300。此影像300可具有相對于光源和影像傳感器的定向。更 特定來說，圖1由箭頭展示方向“y”。影像300中的對應方向也由指定為“y”的箭頭展示。 另外，軸118的特定位置在圖3中展示為318。從此定向，光源106-0和106-1可經概念化為安置于“y”方向上(其也可描述為 相對于所得影像的“水平”方向)。然而，替代實施例可包含以各種其它定向布置的光源，例 如在“X”方向(垂直于y方向)或對角線方向上(僅舉兩例)。影像300可包含可各自在不同條件下獲取的多個部分以借此解決不希望的眩光 效應。在所示的實例中，影像300可包含第一部分328-0和第二部分328-1。如圖所示，第 一部分328-0可包含“熱點”320-0和320-1，其可包含圖1中分別由箭頭120-0和120-1指 示的反射。以相同方式，第二部分328-1可包含“熱點”322-0和322-1，其可包含圖1中分 別由箭頭122-0和122-1指示的反射。以此方式，裝置可獲取其中來自一個光源的眩光可能不利地影響第一影像部分但 不影響第二影像部分而來自另一光源的眩光可能不利地影響第二影像部分但不影響第一 影像部分的影像。參看圖4A到4F，在一系列圖中展示根據另一實施例的裝置和方法。圖4A到4F展 示其中可在不同照明條件下截取影像的兩個不同部分且隨后將其接合(即，接合)在一起 以形成最終影像的布置。在所示的特定實例中，所述不同部分可不含有不希望的眩光效應。圖4A和4B是展示根據實施例的裝置400的兩個不同操作的圖。裝置400可包含 如圖1的裝置100的項目中的一些或全部，因此類似特征以相同參考字符展示，但第一數字 為“4”而不是“1”。在一種布置中，裝置400可為圖1或圖2所示裝置的一個版本。參看圖4A，在第一操作中，裝置400可激活第一光源406_0，同時第二光源406_1保持減活。在此類條件下，影像傳感器404可經操作以獲取目標物體412的至少第一影像部分，其在此特定實例中再次是偏轉型針規。圖4C展示可通過此操作截取的影像數據的一 個特定實例。參看圖4C，在類似于圖4A的操作的操作中截取的影像數據430可截取至少第一影 像部分428-0。應注意，此影像部分428-0可不含有來自經激活第一光源406-0的眩光效應 (420-0和420-1)。任選地，操作可截取可能包含眩光效應(420-0和420-1)的第二影像部 分428-1。然而，如果此第二影像部分428-1被截取，那么其可在后續的影像“接合”操作中 丟棄或忽略，如下文將更詳細描述。參看圖4B，在第二操作中，裝置400可激活第二光源406-1，同時第一光源406_0 經減活。在此類條件下，影像傳感器404可經操作以獲取目標物體412的至少第二影像部 分。圖4D展示可通過此操作截取的影像數據的一個特定實例。參看圖4D，在類似于圖4B的操作的操作中截取的影像數據430’可截取至少第二 影像部分428-1’。應注意，此影像部分428-1’可不含有從經激活第二光源406-1產生的眩 光效應(422-0和422-1)。類似于圖4C所示的操作，任選地，操作可截取可能包含眩光效應 (422-0和422-1)的第一影像部分428-0，。然而，如果此第一影像部分428-0，被截取，那 么其也可在后續的影像“接合”操作中丟棄/忽略。參看圖4E，可通過將如圖4C所示獲取的第一影像部分428-0與如圖4D所示獲取 的第二影像部分428-1’組合來產生“經接合”影像430”。此經接合影像430”可不含有眩 光效應。影像430”可隨后經處理以例如產生所述量規的數字值讀數。經接合影像430”可以若干方式產生。僅作為一個實例，在第一獲取操作中，影像 傳感器404可存儲具有眩光效應的第一影像(例如，430或430’的全部)。在第二獲取操 作中，影像傳感器可獲取不具有眩光的影像的全部或影像的一部分，且蓋寫具有眩光效應 的先前影像數據位置(例如，以428-1，蓋寫428-1或以428-0蓋寫428-0，)。或者，兩個 影像(430的全部和430’的全部)可在不同的照明條件下完全截取。此類影像(428-0和 428-1’ )的不含眩光的部分可隨后在影像處理操作中讀出，或存儲在另一位置。參看圖4F，在圖中展示另一實施例。圖4F可展示根據實施例的方法。或者，圖4F 可表示可由類似于圖2中展示為208的控制部分的控制部分執行的指令的偽碼版本。如圖4F所示，可激活第一光源(光源1)。此動作可不在影像的第一部分(部分 1)中產生眩光，同時在另一部分(部分2)中產生眩光。隨后可截取影像的至少第一部分 (部分1)。在所示的特定實例中，這可包含具有布置為列的像素且僅獲取特定鄰接的列群 組(列0到i)的影像傳感器。當然，取決于影像傳感器定向以及關于眩光已知的信息，可 利用許多其它分割影像的方式，包含但不限于根據連續的行、根據由行/列坐標界定的矩 形區域、根據對角行、根據同心圓、根據徑向掃描來劃分，僅舉幾例。仍參看圖4F，隨后可對影像的第二部分執行相同的一般方法。可激活第二光源 (光源2)。此動作可不在影像的第二部分(部分2)中產生眩光，同時在第一部分(部分1) 中產生眩光。隨后可截取影像的至少第二部分(部分2)。在所示的特定實例中，這可包含 具有布置為列且僅獲取特定鄰接的列群組(列i+Ι到η)的影像傳感器。隨后可通過組合至少第一和第二影像部分(總影像=部分1和部分2)因此產生 例如不包含不希望的眩光效應的影像來形成總影像。隨后可處理此總影像。僅作為一個實例，此處理可根據影像產生讀數值。以此方式，裝置可具有兩個不同的影像獲取操作以在不同獲取條件下獲取兩個不 同的影像部分，以產生沒有例如不合意眩光的不同影像部分。隨后可組合此類影像部分以 產生沒有例如不合意眩光的影像。現在參看圖5A到5E，在一系列圖中展示根據其它實施例的裝置和方法。圖5A到 5E展示其中可在單個獲取操作中截取影像的兩個不同部分的布置。因此，不必接合兩個不 同的影像部分。圖5A和5B是展示在同一影像獲取操作中裝置500的兩個不同動作的圖。裝置 500可包含如圖1的裝置100的項目的一些或全部，因此類似特征以相同參考字符表示，但 第一數字為“5”而不是“ 1 ”。在一個布置中，裝置500可為圖1或2所示裝置的一個版本。
參看圖5A，在操作的第一部分中，裝置500可激活第一光源506_0，同時第二光源 506-1保持減活。同時，影像傳感器504可經操作以獲取第一影像部分528-0，其在此特定 實例中再次為偏轉型針規。圖5C是在操作中此點處由影像傳感器504截取的影像的表示。參看圖5C，影像數據530可初始包含第一影像部分528_0。應注意，此影像部分 528-0可不含有來自經激活第一光源506-0的眩光效應(520-0和520-1)。參看圖5B，在同一獲取操作中，裝置500可激活第二光源506_1且減活第一光源 506-0。同時，影像傳感器504可繼續且獲取第二影像部分528-1，且因此完成(在此實例 中)所獲取影像。圖5D是在獲取操作之后所獲取影像530的表示。參看圖5D，所截取的影像數據530包含第一影像部分528-0和第二影像部分 528-1。如圖所示，影像數據530可不含有眩光效應。類似于圖5A到5D所示操作的操作可包含利用包含“滾動快門”型特征的影像傳 感器，例如CMOS型影像傳感器。具有滾動快門的裝置可依序啟用影像感測單元的列(或 行)。因此，在利用此類滾動快門時，第一光源(例如，506-0)可初始在滾動快門獲取影像 的第一部分(例如，第一組列)時經啟用。第一光源(例如，506-0)可隨后經停用，且第二 光源(例如，506-1)可在滾動快門繼續獲取影像的又一部分時經啟用。應注意，對于許多影 像傳感器集成電路，顏色過濾特征可內建(例如，具有“拜爾(Bayer)”圖案布置的影像傳感 器單元)。這可使得可能以單個影像獲取(如上文所述)進行過濾，以獲得較低功率消耗 (對比多個影像和接合)。此外，不使用額外的物理過濾器。參看圖5E，在圖中展示另一實施例。圖5E可展示根據實施例的方法，或者，可由類 似于圖2中展示為208的控制部分的控制部分執行的指令的偽碼版本。如圖5E所示，在正在截取影像的第一部分(部分1)時，可激活第一光源(光源 1)。在正在截取影像的第二部分(部分2)時，可激活第二光源(光源2)。如在圖4F的情 況下，所得的總影像可不含有不希望的眩光效應。隨后可處理此總影像。以此方式，裝置可具有一個影像獲取操作，其在正在截取單個影像的不同部分時 改變條件。此類條件改變可防止將不希望的眩光引入每一部分中，因此產生沒有不合意眩 光的單個影像。現在參看圖6A到6F，在一系列圖中展示根據另一實施例的裝置和方法。圖6A到 6F展示其中可確定第一影像的不合意部分且隨后通過在不同條件下拍攝的第二影像的對 應部分來替換的布置。在所示的特定實例中，可檢測含有不希望的眩光的影像部分且通過不具有此類不希望的眩光的另一影像的對應部分來替換。圖6A和6B是展示根據實施例的裝置600的兩個不同操作的圖。裝置600可包含 如圖1的裝置100的項目的一些或全部，因此類似特征以相同參考字符表示，但第一數字為 “6”而不是“1”。在一種布置中，裝置600可為圖1或圖2中所示裝置的一個版本。參看圖6A，在第一操作中，裝置600可激活第一光源606_0，同時第二光源606_1 保持減活。在此類條件下，影像傳感器604可經操作以獲取目標物體612的第一影像。圖6C是可在類似于圖6A的操作的操作中截取的影像數據630的表示。影像數據 630可包含來自經激活第一光源606-0的眩光效應(620-0和620-1)。隨后可檢測此類眩 光效應(“熱點”620-0和620-1)。僅作為一個實例，可檢查像素數據以確定其是否表示熱 點數據。在一個實例中，可通過找到完全飽和像素的位置來確定熱點數據。然而，替代布置 可包含針對一個或一個以上色譜的強度閾值水平。一旦已確定了熱點影像位置，便可執行第二操作以在不同條件下截取影像數據以 替換第一影像中的熱點位置。參看圖6B，在第二操作中，裝置600可激活第二光源606_1，同時第一光源606_0 經減活。在此類條件下，影像傳感器604可經操作以獲取在第一操作中含有熱點的那些位 置的數據。圖6D展示可通過此操作截取的影像數據的一種表示。此有限的截取場由632-0 和632-1展示。參看圖6D，在第二操作中，影像傳感器604可截取對應于熱點位置的部分場632_0 和632-1。在圖6D中，此類部分場展示為疊加于將為完整截取場的場(例如，在先前操作中 截取的場)上。雖然將部分場(632-0和632-1)展示為具有矩形形狀，但其它配置可具有 其它形狀。僅作為一個實例，部分場可包含如圖6D中的虛線指示的列(或行)。或者，部分 場可為具有不規則的側面和/或彼此不鄰接的像素集合。部分場(632-0和632-1)可不含 有從經激活第二光源606-1產生的眩光效應。參看圖6E，可通過用在相同位置處但在不同條件(在此情況下，照明條件)下獲取 的部分場截取數據(632-0和632-1)替換來自第一影像數據630的熱點位置來產生“經接 合”影像630’。如圖所示，此影像數據630’可不含有眩光效應。影像630’隨后可經處理 以例如產生所述量規的數字值讀數。參看圖6E，在圖中展示又一實施例。圖6E可展示根據實施例的方法。或者，圖6E 可表示可由類似于圖2中展示為208的控制部分的控制部分執行的指令的偽碼版本。如圖6E所示，可激活第一光源(光源1)。此步驟可在第一影像的一個部分中產生 眩光。可定位含有此類眩光的那些位置(例如，飽和像素)。可將含有眩光的位置指定為目 標像素。隨后可激活第二光源(光源2)，且可獲取目標像素的數據。隨后可通過組合第一 影像與目標像素來產生影像(總影像)。隨后可處理此總影像。以此方式，裝置可具有兩個不同影像獲取操作以在第一獲取條件下獲取第一影像 部分以確定例如不需要的影像位置。在第二條件下，可獲取此類不需要的位置的影像數據。 在第二條件下獲取的位置的數據可用以代替第一影像中的對應位置以產生不具有不需要 的影像數據的總體影像。參看圖7A到7F，在一系列圖中展示根據另外實施例的裝置和方法。圖7A到7F展 示其中可在不同濾光條件下截取影像的兩個不同部分以形成可不含有不希望的眩光效應的最終影像的布置。圖7A展示根據實施例的裝置700的操作。裝置700可包含如圖1的裝置100的 項目的一些或全部，因此類似特征以相同參考字符表示，但第一數字為“7”而不是“1”。在 一種布置中，裝置700可為圖1或圖2中所示裝置的一個版本。在圖7A的特定實施例中，光源706-0可發射與光源706_1’不同的光譜。另外，影像傳感器704可具有可單獨過濾所截取影像的不同部分的濾光能力。因此，在圖7A中，影 像傳感器704可包含影像傳感器陣列734，其可劃分為多個部分(在此實例中，劃分為部分 734-0和734-1)。每一此類部分(734-0和734-1)可經配置以過濾掉不同的光譜。每一陣 列部分(734-0和734-1)可包含單元傳感器，其兩者展示為736-0和736-1。圖7A僅展示可如何針對不同的濾色來配置此類單元的一種可能實例。每一單元 (736-0和736-1)可包含多個濾色器738-0到738-2，其可各自以不同方式過濾入射光。單 元傳感器740-0和740-1可各自選擇性地截取來自不同過濾器的光。對應于特定過濾器的 傳感器可經停用以用經過濾方式獲取光。在所示的實例中，在傳感器單元736-0中，可停用 對應于過濾器738-0的傳感器，同時在傳感器單元736-1中，可停用對應于過濾器738-1的 傳感器。參看圖7A，在影像截取操作中，裝置700可激活第一光源706_0和第二光源 706-1’兩者。影像傳感器704可經操作以獲取目標物體712的影像。然而，影像傳感器704 可如上所述經配置以過濾掉影像的不同部分之間的不同光譜。更特定來說，在影像傳感器 704將由于第一光源706-0 (對應于射線720-0和720-1)而檢測到熱點的情況下，影像傳感 器704可過濾掉此類光顏色，且因此過濾掉此類熱點。類似地，在影像傳感器704將由于第 二光源706-1’ (對應于射線722-0和722-1)而檢測到熱點的情況下，影像傳感器704可過 濾掉此類光顏色，且因此過濾掉此類不同顏色的熱點。圖7B是在影像傳感器經配置以僅過濾掉從第二光源706-1’產生的光的情況下將 如何截取影像的表示。在此布置中，影像部分728-0將被過濾掉眩光。圖7C是在影像傳感器經配置以僅過濾掉從第一光源706-0產生的光的情況下將 如何截取影像的表示。在此布置中，影像部分728-1將被過濾掉眩光。圖7D是展示根據實施例獲取的影像的表示。如在圖7B中過濾影像部分728-0，同 時如在圖7C中過濾影像部分728-1。因此，可從兩個影像部分過濾掉不希望的眩光。在一 個布置中，可在處理之前將影像數據轉換為常見強度格式(例如，灰度級)。參看圖7E，在圖中展示又一實施例。圖7E可展示根據實施例的方法。或者，圖7E 可表示可由類似于圖2中展示為208的控制部分的控制部分執行的指令的偽碼版本。如圖7E所示，可激活兩種顏色(顏色1和顏色2)的光源。此步驟可在影像的不 同部分中產生具有不同顏色類型的眩光。在此類條件下，可截取影像。然而，含有特定顏色 (顏色2)的眩光的一個影像部分(部分1)可針對所述顏色的眩光而經過濾。在特定實例 中，也可將影像部分(部分1)轉換為灰度級。類似地，含有特定顏色(顏色1)的眩光的另 一影像部分(部分2)可針對所述顏色的眩光而經過濾。在特定實例中，也可將影像部分 (部分2)轉換為灰度級。隨后可處理所得灰度級影像。以此方式，裝置可獲取具有兩個或兩個以上不同照射顏色的影像。在正在獲取影 像時，可以不同方式過濾影像的不同部分以移除特定顏色的眩光。因此，所獲取影像可不含有不合意的眩光。雖然以上實施例已展示了可用以移除來自照射源的眩光的布置，但替代方案可使 用不同的獲取條件來達到其它或額外結果。圖8A到8D中展示一種此類布置。圖8A到8D 的布置可由類似于圖4A裝置的裝置執行，因此在此描述中將采用對裝置400的參考。現在參看圖8A，展示可由影像傳感器804獲取的第一影像830的表示，其中第一光 源(例如，406-0)經啟用且第二光源(例如，406-1)經停用。影像830可包含由目標物體 412的特征(在此實例中為針)產生的第一陰影842-0。現在參看圖8B，展示可由影像傳感器804獲取的第二影像830’的表示，其中第二 光源(例如，406-1)經啟用且第一光源(例如，406-0)經停用。影像830’可包含由目標物 體412的同一特征(即，針)產生的第二陰影842-1。可將一個影像(例如，830’ )從另一影像(例如，830)減去以產生差影像。在圖 8C中將此差影像的表示展示為844。如圖8C所示，差影像844可提供目標物體的特征的位
直fe息。
參看圖8D，在圖中展示另一實施例。圖8D可展示根據實施例的方法。或者，圖8D 可表示可由類似于圖2中展示為208的控制部分的控制部分執行的指令的偽碼版本。如圖8D所示，可激活第一光源(光源1)。此步驟可產生目標物體的一個或一個以 上特征的第一類型陰影。可在此類條件下截取影像。隨后可激活第二光源(光源2)。此步 驟可產生目標物體的特征的第二類型陰影。可通過將一個影像從另一影像減去來產生差影 像(影像差)。隨后可處理此差影像。以此方式，裝置可具有兩個不同影像獲取操作以獲取具有不同陰影的兩個不同影 像。可將此類影像彼此相減以導出被成像目標的信息(例如，三維特性)。參看圖9A到9D，將在一系列圖中描述另一實施例。圖9A和9B是展示裝置900的 圖，所述裝置900可包含如圖1的裝置100的項目的一些或全部，因此類似特征以相同參考 字符展示，但第一數字是“9”而不是“1”。在一個布置中，裝置900可為圖1或圖2所示裝 置的一個版本。圖9A展示在平行于截取場軸918而引導第一光源906_0的配置中如何可將最大 光強度(由較靠近間隔的射線指示)引導到照射區域946-0，同時可將最小光強度引導到照 射區域946-1。如以上實施例中所述，具有較大光強度的照射區域946-0可對應于具有眩光 的影像區，且因此是被丟棄或忽略的影像部分。類似地，圖9B展示在平行于截取場軸918而引導第二光源906_1的配置中如何可 將最大光強度(由較靠近間隔的射線指示)引導到照射區域946-1，同時可將最小光強度引 導到照射區域946-0。具有較大第二光源強度的照射區域946-1可為不包含于最終處理影 像中的區，因為其可能含有眩光。圖9C展示類似于圖9A的布置和裝置的布置和裝置，然而，第一光源906-0’可相對 于截取場軸918成角度以將較大光強度引導到照射區域946-1。類似地，第二光源906-1’ 也可相對于截取場軸918成角度以將較大光強度引導到照射區域946-0。以此方式，在操作 中獲取的影像部分可接收比圖9A和9B中所示實施例大的光強度。應注意，類似于圖9C和9D布置的成角度光源布置也可減少或消除影像中的熱點， 因為可將來自光源的反射引導到影像傳感器904截取場的外部。
以此方式，裝置可具有可在不同獲取條件(包含成角度光源)下獲取兩個不同影 像部分的影像傳感器。參看圖IOA到10D，在一系列圖中展示根據另一實施例的裝置和方法。實施例展示 具有兩個以上光源的裝置，其中在獲取影像的不同部分時激活不同的光源組合。參看圖10A，在俯視平面圖中展示裝置1000。裝置1000可包含如圖1的裝置100 的項目的一些或全部，因此類似特征以相同參考字符表示，但前導數字為“ 10 ”而不是“ 1 ”。 在一種布置中，裝置1000可為圖1或圖2中所示裝置的一個版本。裝置1000可包含影像傳感器1004，其周圍可定位有兩個以上光源(在此情況下， 四個光源(1006-0到1006-3))。在一個特定實施例中，此類光源可為LED(LED1到LED4)。 疊加在裝置1000上方的是表示劃分為影像截取扇區1016-0到1016-3的影像截取區的虛 線。在一個特定實施例中，光源1006-0、1006-1、1006-3、1006-4可分別在影像截取扇區 1016-0、1016-1、1016-3、1016-4 中產生熱點。參看圖10B，在圖中展示影像截取操作的一個實例。圖IOB展示影像截取扇區 1016-0、1016-1、1016-3、1016-4，且另外識別可激活哪些光源以獲取這些影像截取扇區的 影像數據。因此，在圖IOB的實施例中，當針對扇區1016-0截取影像數據時，可激活光源 1006-1 和 1006-3 (LED2 和 LED4)，同時減活光源 1006-0 和 1006-2 (LED1 和 LED3)。可根據 此類變化的照明條件來針對每一不同扇區截取影像數據。隨后可組合此影像數據以產生 “經接合”影像(在此實施例中，四個不同部分)用于影像處理。參看圖10C，在圖中展示影像截取操作的另一實例。圖IOC展示與圖IOB所示布置 類似的布置。然而，在圖IOB的實施例中，在針對影像截取扇區(1016-0、1016-1、1016-3、 1016-4)的數據獲取中可激活三個光源，同時減活一個光源。因此，在圖IOBC的實施例中， 當針對扇區1016-0截取影像數據時，可激活光源1006-1、1006-2和1006-3 (LED2、LED3和 LED4)，同時減活光源1006-0 (LEDl)。可根據此類變化的照明條件針對每一不同扇區截取影 像數據，且隨后可組合此些扇區以形成總體影像用于影像處理。在不同扇區的獲取中激活多個不同光源可針對具有三維過濾器的物體減少不合 意的陰影效應，因為存在來自多個角度的同時照射。以此方式，裝置可通過以不同組合激活三個或三個以上不同照明源來截取影像的 三個或三個以上不同部分。可組合此類不同部分以產生單個影像。現在參看圖IlA和11B，在一系列視圖中展示且通過一般參考字符1100指定根據 又一實施例的裝置。裝置1100可包含如圖1的裝置100的項目的一些或全部，因此類似特 征以相同參考字符表示，但前導數字為“11”而不是“ 1 ”。在一種布置中，裝置1100可為圖 1或圖2中所示裝置的一個版本。圖IlA是側視橫截面圖且圖IlB是俯視平面圖。參看圖11A，在所示實施例中，結構1102可為封閉物，其具有由透明窗結構1114覆蓋的開口。在結構1102內，影像傳感器1104可附接到第一表面1148，同時光源1106-0到 1106-3可形成在安置于(在既定目標物體的方向上)第一表面1148上方的第二表面1150 上。第二表面1150可具有形成于其中的開口 1152，影像傳感器1104可穿過開口 1152截取 影像數據。電連接可存在于光源1106-0到1106-3、影像傳感器1104與控制部分1108之 間。在所示特定實施例中，裝置1100還可包含電池1154作為電源。此布置可以“夾層”方式將光源(1106-0到1106-3)放置于由結構1104封閉的空間內的不同水平面處。這可導致光源(1106-0到1106-3)較靠近目標物體而獲得較大照射。雖然圖IlA和IlB展示具有四個光源的裝置1100，但替代實施例可包含較少或較多數目的光源，以及不同的光源定位。此外，光源可如同在圖9C和9D的實施例中的情況下 成角度。以此方式，裝置可具有影像傳感器，其具有定位于不同于影像傳感器的水平面上 的用于照射目標物體的多個光源。現在參看圖12A和12B，在一系列視圖中展示且通過一般參考字符1200指定根據 又一實施例的裝置。裝置1200可包含如圖11的裝置1100的項目的一些或全部，因此類似 特征以相同參考字符表示，但前導數字為“ 12”而不是“ 11 ”。參看圖12A，裝置1200與圖IlA的裝置的不同之處可在于，可導引光源以在影像 傳感器1204的截取場軸1218的方向上引導照射。在所示實施例中，裝置1200可包含光源 1206和光“管” 1256。光源1206可將光引導到光管1256，且不一定引導于目標物體處。更 特定來說，光源1206可能甚至不直接照射目標物體。然而，光管1256可將從光源1206發 射的光導引于目標1212處。在圖12A的實施例中，光管1256沿著軸1218將光引導于目 標1212處。光管1256可包含折射性或反射性表面以用于引導從光源1206接收的光。在 圖12A的非常特定的實施例中，光管1256可在一端處接收光，且在另一端處包含將光引導 于物體1212處的反射性表面。在一個實施例中，光管1256可為透明的，以便不遮擋從物體 1212獲取影像數據。雖然光管1256末端處的反射性表面可能會遮擋影像數據的中心部分， 但在許多類型的物體(例如，圓規)中，可能不包含此中心部分或其可能在確定量規讀數中 不是關鍵的。沿著軸1218引導光可消除具有三維特征的物體的不合意陰影，因為影像傳感器 和光源是沿著同一軸且具有相似的視場。這可帶來較準確的影像處理。以此方式，裝置可具有定位于影像傳感器的視角以外且未經定向以將光引導于目 標物體處的光源。光導引結構可將光引導于目標物體處以沿著影像傳感器的截取場軸提供 照射。現在參看圖13A和13B，在一系列視圖中展示且通過一般參考字符1300指定根據 又一實施例的裝置。裝置1300可包含如圖11的裝置1100的項目的一些或全部，因此類似 特征以相同參考字符表示，但前導數字為“13”而不是“11”。在一種布置中，裝置1300可為 圖1或圖2中所示裝置的一個版本。圖13A是側視橫截面圖，且圖13B是俯視平面圖。類似于圖12A，圖13A的裝置1300可包含由光管引導的光源。然而，裝置1300包 含兩個光源1306-0和1306-1，其分別具有對應的光管1356-0和1356-1。光源(1306-0和 1306-1)可定位于結構1302的側面，且光管(1356-0和1356-1)可從結構的側面朝向物體 1312投射光。類似于圖12A和12B的實施例的實施例也可減少或消除影像中的熱點，因為 來自從光管發射的光的反射可被引導到影像傳感器1304截取場的外部。以此方式，裝置可具有定位于影像傳感器的視角外的多個光源。光導引結構可將 光引導于目標物體處以為影像傳感器提供照射。現在參看圖14A和14B，在一系列圖中展示且由一般參考字符1400指定根據又一 實施例的裝置。裝置1400可包含如圖11的裝置1100的項目的一些或全部，因此類似特征 以相同參考字符表示，但前導數字為“ 14”而不是“ 11 ”。
參看圖14A，裝置1400與圖IlA的裝置的不同之處可在于，光源1406可位于影像傳感器1404與目標物體1412之間。在圖14A的特定實施例中，光源1406可沿著截取場 軸1418定位。此布置可將光源1406放置為較靠近地接近目標物體1412，以提供與將光源 1406放置于與影像傳感器1406大約相同水平面處的實施例相比更大且/或更均勻的對目 標1412的照射。雖然光源1406可能遮擋影像數據的中心部分，如先前在許多類型的物體 (例如，圓規)中所述，但在確定量規讀數中可能不包含此中心部分。以此方式，裝置可具有定位于影像傳感器與目標物體之間的光源。參看圖15A到15E，在一系列圖中展示根據另外實施例的裝置和方法。圖15A到 15E展示可包含具有安置于光源與目標影像之間的成角度表面的透明窗的實施例。此成角 度窗可使光源離開影像傳感器的反射成角度以減少不希望的眩光效應(例如，熱點)。圖15A和15B是展示根據實施例的裝置1500和對應操作的方面的圖。裝置1500 可包含如圖1的裝置100的項目的一些或全部，因此類似特征以相同參考字符表示，但第一 數字為“15”而不是“1”。在一種布置中，裝置1500可為圖1或圖2中所示裝置的一個版 本。圖15A和15B與圖1的不同之處可在于，其可包含成角度窗結構1558。成角度窗 結構1558可為具有與光源1506-0和1506-1的方向成不垂直角度的透明部分的結構。在 圖15A和15B的實施例中，光源(1506-0和1506-1)可沿著窗角度的方向彼此對準。也就 是說，光源(1506-0和1506-1)與成角度表面之間的距離變化。如圖15A所示，由于成角度窗結構1558的成角度表面，可將從光源1506-1反射離 開成角度窗結構1558的光引導離開影像傳感器1504，因此將任何熱點置于所獲取影像之 外或其邊緣處。如圖15B所示，當光源(1506-0和1506-1)沿著窗角度的方向對準時，雖然一個光 源(1506-1)的光可能已被反射離開影像傳感器1504，但另一光源(例如，1506-0)可能仍 產生熱點(由箭頭1520-0表示)。圖15C展示具有成角度窗的另外實施例。圖15C與圖15A和15B所示配置的不同 之處可在于，光源1506-0和1506-1(視圖中未展示)可在垂直于窗角度方向的方向上彼此 對準。也就是說，光源(1506-0和1506-1)與成角度表面之間的距離不變化。在此布置中， 來自兩個光源(1506-0和1506-1)的光可被反射離開影像傳感器1504，因此移除或減少由 位于影像傳感器與目標物體(未圖示)之間的透明窗產生的熱點。參看圖15D，在圖中展示可通過類似于圖15C的裝置的裝置截取的影像1530的表 示。在所示的實例中，影像1530可包含由離開成角度透明窗的反射產生的熱點1520-0和 1522-0。如圖所示，此類熱點(1520-0和1522-0)可與影像1530的外圍成角度，且因此可 能不會不利地影響所獲取影像的后續處理。在圖15D的特定實例中，由離開目標物體的反 射產生的熱點1520-1和1522-1可能保留。參看圖15E，在透視圖中展示成角度窗1558的一個非常特定的實施例。在非常特 定的布置中，圖15D的成角度窗1558可安裝在類似于圖IlA和IlB所示裝置的裝置中。以此方式，裝置可包含位于影像傳感器與目標物體之間的透明成角度窗，其可將 來自光源的光反射離開影像傳感器以借此減少不希望的眩光效應。雖然以上實施例已展示了包含僅一個影像傳感器的布置，但其它實施例可包含具有不同截取場以消除眩光的多個影像傳感器。僅作為一個實例，一個影像傳感器可截取在 第一影像部分中具有熱點的影像，而第二影像傳感器可截取第一部分不具有熱點的同一影 像。第二影像傳感器可與第一相機間隔開且/或相對于第一影像傳感器成角度。以此方式， 在光源數目與影像傳感器數目之間可存在折衷。應了解，在對本發明示范性實施例的以上描述中，有時在本發明的單個實施例、圖 式或描述中將本發明的各種特征分組在一起，以串聯本發明而輔助理解各種發明性方面中 的一者或一者以上。然而，本發明的此方法不應解釋為反映所主張發明需要比每一權利要 求中明確陳述的特征多的特征的意圖。而是，如所附權利要求書反映，發明性方面存在于比 單個上述揭示的實施例的所有特征少的特征中。因此，在詳細描述之后的權利要求書借此 明確地并入此詳細描述中，其中每一權利要求獨立地作為本發明的單獨實施例。
還應了解，可在不存在未具體揭示的元件和/或步驟的情況下實踐本發明的實施 例。也就是說，本發明的發明性特征可為元件的消除。因此，雖然已詳細描述了本文陳述的特定實施例的各個方面，但在不脫離本發明 的精神和范圍的情況下，本發明可經受各種改變、替代和更改。
權利要求
一種截取物體的數字影像的方法，其包括在用第一光源照射具有至少部分光反射性表面的所述物體的同時用影像傳感器截取至少第一部分數字影像；在用第二光源照射所述物體的同時用所述影像傳感器截取至少第二部分數字影像；以及組合至少所述第一部分數字影像與第二部分數字影像，以形成比所述第一部分數字影像大的經接合數字影像。
2.根據權利要求1所述的方法，其中截取至少所述第一部分數字影像包含截取具有所述第一部分數字的第一數字影像和 具有第一光源反射的第一反射部分；截取至少所述第二部分數字影像包含具有所述第二部分數字影像的截取第二數字影 像和具有第二光源反射的第二反射部分；且所述經接合數字影像不包含所述第一反射部分或所述第二反射部分。
3.根據權利要求1所述的方法，其中截取至少所述第一部分數字影像包含在所述影像傳感器截取所述第一部分數字影像 的同時啟用所述第一光源；且截取至少所述第二部分數字影像包含在所述影像傳感器從獲取所述第一部分數字影 像轉變為獲取所述第二部分數字影像時停用所述第一光源且啟用所述第二光源。
4.根據權利要求1所述的方法，其進一步包含截取至少所述第一部分數字影像包含截取第一數字影像，所述第一數字影像具有所述 第一部分和帶有具有第一光源反射的像素的第一反射部分；確定所述第一數字影像中具有所述第一光源反射的反射像素位置； 截取所述第二部分數字影像包含截取所述第一光源被停用的所述反射像素位置的像 素；且組合至少所述第一部分數字影像與第二部分數字影像包含用所述第一光源被停用的 所述反射像素位置的所述像素替換所述第一數字影像中的所述反射像素位置處的像素。
5.根據權利要求1所述的方法，其進一步包含 所述第一光源提供第一色譜的照射；所述第二光源提供第二色譜的照射；截取至少所述第一部分數字影像包含從所述第一部分數字影像過濾掉所述第二色譜；截取至少所述第二部分數字影像包含從所述第二部分數字影像過濾掉所述第一色譜；以及在組合所述第一部分數字影像與第二部分數字影像之前將所述第一部分數字影像和 第二部分數字影像轉換為常見強度影像格式。
6.根據權利要求1所述的方法，其中截取至少所述第一部分數字影像包含截取包含由所述第一光源產生的所述物體的第 一陰影的第一數字影像；截取至少所述第二部分數字影像包含截取具有由所述第二光源產生的所述物體的第二陰影的第二數字影像；以及將所述數字影像中的一者從另一者減去以產生包含所述第一陰影與第二陰影之間的 差的相減數字影像。
7.根據權利要求1所述的方法，其進一步包含截取至少所述第一部分數字影像包含在所述第二光源不照射所述物體且至少第三光 源照射所述物體的情況下截取所述第一部分數字影像；截取至少所述第二部分數字影像包含在所述第一光源不照射所述物體且所述第三光 源照射所述物體的情況下截取所述第二部分數字影像；在用所述第三光源照射所述物體且所述第一光源不照射所述物體的同時用所述影像 傳感器截取至少第三部分數字影像；且組合至少所述第一部分數字影像與第二部分數字影像包含組合所述第一部分數字影 像、第二部分數字影像與第三部分數字影像。
8.一種用于照射并截取物體影像的裝置，其包括 第一光源，其安裝到結構；第二光源，其安裝到所述結構；影像傳感器，其安置為鄰近于所述第一和第二光源且安裝到所述結構，所述影像傳感 器截取目標區域的至少兩個不同的部分影像，所述部分影像是在不同的獲取條件下截取 的；以及控制器部分，其包含至少一存儲器，所述存儲器存儲所述至少兩個部分影像以形成較大影像。
9.根據權利要求8所述的裝置，其中所述控制器部分進一步經耦合以激活和減活所述第一光源和第二光源；且 所述影像傳感器在所述第一光源經激活且所述第二光源經減活的同時產生第一部分 影像的影像數據，且在所述第二光源經激活且所述第一光源經減活的同時產生第二部分影 像的影像數據，其中所述不同獲取條件包含不同光源的激活。
10.根據權利要求9所述的裝置，其中所述影像傳感器在所述第一光源經啟用且第二光源經停用的情況下截取所述目標區 域的包含所述第一部分影像的第一影像，且在所述第二光源經啟用且第一光源經停用的情 況下截取所述目標區域的包含所述第二部分影像的第二影像。
11.根據權利要求9所述的裝置，其中所述控制器部分在第一時間周期中激活所述光源，同時所述第二光源經減活，且在第 二時間周期中激活所述第二光源，同時所述第一光源經減活；且所述影像傳感器在連續的截取操作中截取包含所述第一部分影像和第二部分影像的 影像，所述第一部分影像是在所述第一時間周期中獲取的，所述第二部分影像是在所述第 二時間周期中獲取的。
12.根據權利要求11所述的裝置，其中所述第一部分影像包括第一鄰接像素列群組，且 所述第二部分影像包括第二鄰接像素列群組。
13.根據權利要求8所述的裝置，其中所述影像傳感器用經配置以過濾掉至少第一預定顏色的第一組成像單元截取所述第 一部分影像，且用經配置以過濾掉至少第二預定顏色的第二組成像單元截取所述第二部分 影像，其中所述不同獲取條件包含對不同部分影像的不同預定顏色的過濾。
14.根據權利要求8所述的裝置，其中 所述結構包含用于附接到模擬量規的量規基座。
15.根據權利要求8所述的裝置，其中 所述結構包含第一表面，其上安裝所述影像傳感器，安裝表面，其形成于所述影像傳感器與所述目標區域之間且具有孔，所述影像傳感器 穿過所述孔獲取影像，且所述第一光源和第二光源鄰近于所述孔安裝而在所述安裝表面上。
16.根據權利要求8所述的裝置，其進一步包含 至少第三光源；所述控制器部分進一步經耦合以激活和減活所述第一光源、第二光源和第三光源；且 所述影像傳感器在所述第一和第三光源經激活且所述第二光源經減活的同時產生第 一部分影像的影像數據，在所述第二光源經激活且所述第一光源經減活的同時產生第二部 分影像的影像數據，且在所述第三光源經停用且所述第二光源經啟用的同時產生第三部分 影像的影像數據。
17.根據權利要求8所述的裝置，其中第一光源和第二光源相對于影像傳感器截取場的中心軸成角度。
18.根據權利要求8所述的裝置，其中所述第一光源包含第一光發射器和第一光管，所述第一光管將光從所述第一光發射器 導引到目標物體位置，且所述第二光源包含第二光發射器和第二光管，所述第二光管將光從所述第二光發射器 導引到所述目標物體位置。
19.根據權利要求8所述的裝置，其中所述結構包含透明窗結構，所述透明窗結構具有不垂直于所述影像傳感器截取場的中 心軸的表面。
20.一種用于照射并截取物體影像的裝置，其包括影像傳感器，其安裝到具有帶有在第一方向上延伸的中心軸的截取場的結構表面；以及至少一個光源，其在所述第一方向上與所述影像傳感器分離，所述光源提供沿著所述 截取場的所述中心軸引導的照射。
21.根據權利要求20所述的裝置，其進一步包含透明窗結構，其在所述第一方向上與所述影像傳感器分開而形成；且 所述至少一個光源附接到所述透明窗結構。
22.根據權利要求20所述的裝置，其中所述至少一個光源包含光發射器和第一光管，所述第一光管接收來自所述光發射器的 光且沿著所述截取場的所述中心軸弓I導所述所接收光。
全文摘要
本發明提供一種用于照射并截取物體影像的裝置，其可包含第一光源，其安裝到結構；第二光源，其安裝到所述結構；以及影像傳感器，其安置為鄰近于所述第一和第二光源且安裝到所述結構。所述影像傳感器可截取目標區域的至少兩個不同的部分影像，所述部分影像是在不同獲取條件下截取的。還可包含控制器部分，其具有至少一存儲器，所述存儲器存儲所述至少兩個部分影像以形成較大影像。
文檔編號H04N3/14GK101828384SQ200880104760
公開日2010年9月8日 申請日期2008年9月12日 優先權日2007年9月14日
發明者史考特·瓦洛夫, 艾瑞克·賈文, 馬庫斯·克拉墨爾 申請人:賽普拉斯半導體公司