光學(xué)測距系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)一種測距系統(tǒng),更特別有關(guān)一種使用多工曝光機(jī)制的光學(xué)測距系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)測距系統(tǒng)可采用三角測量方法計(jì)算物體的距離。例如,光學(xué)測距器系統(tǒng)可包含光源以及照相機(jī)。所述光源朝向待測物投射光線,所述照相機(jī)接收來自所述待測物的反射光以形成圖像幀。當(dāng)所述光源與所述照相機(jī)的空間關(guān)系為已知時(shí),根據(jù)所述圖像幀中的物體圖像位置即能夠根據(jù)三角測量計(jì)算出所述待測物的距離。
[0003]然而,當(dāng)空間中同時(shí)存在不同距離的多個(gè)待測物時(shí),近距離的待測物可能會(huì)有過曝(over exposure)的情形,而遠(yuǎn)距離的待測物可能會(huì)有曝光不足(under exposure)的情形,光學(xué)測距系統(tǒng)的計(jì)算精確度可能會(huì)因此而降低。尤其,當(dāng)遠(yuǎn)距離待測物的曝光不足時(shí),會(huì)出現(xiàn)無法計(jì)算遠(yuǎn)距離待測物的物體距離的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]有鑒于此,本發(fā)明還提出一種可在圖像幀中同時(shí)保留遠(yuǎn)近待測物信息的光學(xué)測距系統(tǒng)及方法,以增加計(jì)算精確度。
[0005]本發(fā)明提供一種使用時(shí)間多工曝光機(jī)制的光學(xué)測距系統(tǒng)及方法。
[0006]本發(fā)明提供一種使用空間多工曝光機(jī)制的光學(xué)測距系統(tǒng)及方法。
[0007]本發(fā)明提供一種光學(xué)測距系統(tǒng),包含圖像感測器及處理單元。所述圖像感測器以第一曝光時(shí)間獲取第一圖像并以第二曝光時(shí)間獲取第二圖像,其中所述第一曝光時(shí)間不同于所述第二曝光時(shí)間。所述處理單元用以接收所述第一圖像及所述第二圖像、分割所述第一圖像為多個(gè)第一圖像區(qū)域、分割所述第二圖像為多個(gè)第二圖像區(qū)域、比較相對(duì)應(yīng)的所述第一圖像區(qū)域與所述第二圖像區(qū)域的信號(hào)特征、并將所述信號(hào)特征較大的所述第一圖像區(qū)域與所述信號(hào)特征較大的所述第二圖像區(qū)域組合為組合圖像。
[0008]本發(fā)明還提供一種光學(xué)測距系統(tǒng),包含圖像感測器及處理單元。所述圖像感測器以參考曝光時(shí)間獲取參考圖像并以多個(gè)曝光時(shí)間獲取目前圖像的不同圖像區(qū)域。所述處理單元用以接收所述參考圖像、分割所述參考圖像為多個(gè)圖像區(qū)域、分別計(jì)算所述參考圖像的所述圖像區(qū)域的平均亮度并根據(jù)所述平均亮度控制所述圖像感測器獲取所述目前圖像的所述不同圖像區(qū)域的所述多個(gè)曝光時(shí)間。
[0009]本發(fā)明還提供一種光學(xué)測距系統(tǒng)的測距方法,包含下列步驟:利用圖像感測器以第一曝光時(shí)間獲取第一圖像;利用所述圖像感測器以第二曝光時(shí)間獲取第二圖像;分割所述第一圖像為多個(gè)第一圖像區(qū)域并計(jì)算每一所述第一圖像區(qū)域的第一信號(hào)特征;分割所述第二圖像為多個(gè)第二圖像區(qū)域并計(jì)算每一所述第二圖像區(qū)域的第二信號(hào)特征;比較每一所述第一圖像區(qū)域的所述第一信號(hào)特征與相對(duì)應(yīng)的所述第二圖像區(qū)域的所述第二信號(hào)特征;以及將所述第一信號(hào)特征大于所述第二信號(hào)特征的所述第一圖像區(qū)域與所述第二信號(hào)特征大于所述第一信號(hào)特征的所述第二圖像區(qū)域組合成組合圖像。
[0010]本發(fā)明還提供一種光學(xué)測距系統(tǒng)的測距方法,包含下列步驟:利用圖像感測器以參考曝光時(shí)間獲取參考圖像;分割所述參考圖像為多個(gè)圖像區(qū)域并計(jì)算每一所述圖像區(qū)域的平均亮度;以及利用所述圖像感測器根據(jù)所述平均亮度以多個(gè)曝光時(shí)間分別獲取目前圖像的不同圖像區(qū)域。
[0011]發(fā)明另提供一種光學(xué)測距系統(tǒng),包含圖像感測器及處理單元。所述圖像感測器分別以不同的曝光時(shí)間獲取第一圖像與第二圖像。所述處理單元用以接收所述第一圖像及所述第二圖像、并將所述第一圖像中的部分圖像區(qū)域與所述第二圖像中的部分圖像區(qū)域組合為組合圖像。
[0012]為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯,下文將配合所附圖示,詳細(xì)說明如下。此外,于本發(fā)明的說明中,相同的構(gòu)件以相同的符號(hào)表示,在此提前說明。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)測距系統(tǒng)的方塊示意圖;
[0014]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)測距系統(tǒng)的示意圖;
[0015]圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)測距系統(tǒng)的測距方法的流程圖;
[0016]圖4A為本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)測距系統(tǒng)的圖像獲取的時(shí)序圖;
[0017]圖4B為本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)測距系統(tǒng)的運(yùn)作示意圖;
[0018]圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)測距系統(tǒng)的測距方法的流程圖;
[0019]圖6A為本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)測距系統(tǒng)的圖像獲取的時(shí)序圖;
[0020]圖6B為本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)測距系統(tǒng)的運(yùn)作示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記說明
[0022]I光學(xué)測距系統(tǒng)
[0023]11圖像感測器
[0024]13處理單元
[0025]131曝光控制單元
[0026]133多工模組
[0027]135距離計(jì)算單元
[0028]15光源
[0029]9待測物
[0030]19反射光圖像
[0031]Fm待計(jì)算圖像
[0032]AV1-AV4平均亮度
[0033]F、Fs、FL、FT、Fm 圖像
[0034]C1-C4、C1’-C4’信號(hào)特征
[0035]A1-A4、A1’-A4’圖像區(qū)域
[0036]ETl_ET4、ETs、ETL、ETr 曝光時(shí)間
[0037]S31-S36、S51_S53步驟
【具體實(shí)施方式】
[0038]請參照圖1所示,其為本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)測距系統(tǒng)的方塊示意圖。光學(xué)測距系統(tǒng)I包含圖像感測器以11以及處理單元13。所述圖像感測器11較佳為主動(dòng)式圖像感測器,例如互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像感測器,其可改變獲取圖像F時(shí)的曝光時(shí)間(exposure time)或者以多個(gè)曝光時(shí)間分別獲取所述圖像F的不同圖像區(qū)域(舉例詳述于后)。
[0039]所述處理單元13例如可為數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、單晶片(MCU)、中央處理器(CPU)等,用以接收所述圖像感測器11所輸出的圖像F以進(jìn)行后處理,并控制所述圖像感測器11的圖像獲取。一實(shí)施例中,所述處理單元13可包含曝光控制單元131、多工模組133以及距離計(jì)算單元135 ;其中,所述曝光控制單元131、多工模組133及距離計(jì)算單元135為所述處理單元13內(nèi)的數(shù)據(jù)處理單元,其可以軟體或硬體的方式實(shí)現(xiàn),并無特定限制??梢粤私獾氖牵m然圖1中將所述處理單元13分割為不同工作模組以便于說明,所述處理單元13內(nèi)的工作模組所執(zhí)行的所有功能,均可以說是由所述處理單元13所執(zhí)行的。
[0040]所述曝光控制單元131用以控制所述圖像感測器11以不同曝光時(shí)間獲取不同圖像F的所有圖像區(qū)域(即一張圖像對(duì)應(yīng)一個(gè)曝光時(shí)間),或者以多個(gè)曝光時(shí)間獲取同一張圖像F的不同圖像區(qū)域(即一張圖像對(duì)應(yīng)多個(gè)曝光時(shí)間)。所述多工模組133利用時(shí)間多工或空間多工處理所述處理單元13所接收的圖像F并產(chǎn)生待計(jì)算圖像Fm(例如本說明后述的組合圖像及目前圖像)。所述距離計(jì)算單元135則利用預(yù)設(shè)演算法根據(jù)所述待計(jì)算圖像Fm計(jì)算至少一個(gè)物體距離,例如利用三角測量方法計(jì)算所述物體距離。
[0041]請參照圖2所示,其為本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)測距系統(tǒng)的示意圖。光學(xué)測距系統(tǒng)I可還包含光源15用以投射二維光區(qū)域(例如具有預(yù)設(shè)寬度的光線條)至待測物9 ;其中,所述光源15例如可為同調(diào)光源、部分同調(diào)光源或非同調(diào)光源,并無特定限制,用以發(fā)出可見光或