影像捕獲設備及其影像校正方法
2023-10-18 04:29:09
專利名稱：影像捕獲設備及其影像校正方法
技術領域：
本發明公開了一種影像捕獲設備，尤指一種具有修正影像歪斜功能的影像捕獲設備及其影像校正方法。
背景技術：
近年來，隨著電子工業的演進以及工業技術的蓬勃發展，科技日新月異，各種電子裝置設計及開發的走向逐漸朝輕便、易於攜帶的方向發展，以利使用者隨時隨地應用於移動商務、娛樂或休閒等用途。舉例而言，各式各樣的可攜式影像捕獲設備正廣泛應用於各種領域，例如手持式掃瞄器，其具有體積小且方便攜帶的優點，使用者得以隨身攜帶並於有使用需求時隨時取出並進行影像獲取，再通過例如智能型手機加以處理並儲存，或進一步通過行動網路上傳至網際網路之中，不僅具有重要的商業價值，更讓一般大眾的日常生活更添色彩。傳統的可攜式影像捕獲設備主要是通過使用者手持的方式滑動以進行影像獲取。然而，由於使用者在操作時無法像機器一樣維持同樣的滑動或操作水平，往往造成獲取到的影像數據產生壓縮、拉長或歪斜的情形，進而造成影像失真、位置偏移或者影像遺漏等問題，而必須重複相同的操作程序以重新進行影像獲取，不單造成使用者困擾，也浪費了許多能源以及時間成本。因此，如何發展一種足以改善上述現有技術的缺失，且能避免獲取的影像數據產生壓縮、拉長或歪斜的情形，以簡化操作流程並降低能源及時間成本花費的影像捕獲設備及其影像校正方法，實為目前迫切需要解決的問題。
發明內容
本發明的主要目的為提供一種影像捕獲設備及其影像校正方法，以解決現有影像捕獲設備因用戶操作因素產生影像壓縮、拉長或歪斜，進而造成影像失真、位置偏移或者影像遺漏等問題，以及重複的操作程序消耗能源以及時間成本等缺點。本發明的另一目的為提供一種影像捕獲設備及其影像校正方法，通過採用加速度感測模塊獲取加速度數據並計算出位置數據，再通過控制模塊對影像數據加以校正，可達到避免影像數據壓縮、拉長或歪斜的功效。本發明的另一目的為提供一種影像捕獲設備及其影像校正方法，通過平面判斷算法、影像偏移補償以及影像修復算法，可有效避免影像失真、位置偏移及影像遺漏等問題，進而減少操作難度及次數，並達到節省能源及時間成本的功效。為達上述目的，本發明的一較佳實施方式為提供一種影像捕獲設備，至少包括:一控制模塊，用於校正一第一影像數據並產生一第二影像數據；一線性感測模塊，與該控制模塊相連接，用以獲取該第一影像數據；一加速度感測模塊，與該控制模塊相連接，並於該線性感測模塊獲取該第一影像數據時獲取一加速度數據；以及一儲存模塊，與該控制模塊相連接，用以儲存該加速度數據、該第一影像數據以及該第二影像數據；其中，該控制模塊根據該加速度數據計算出一位置數據，以根據該位置數據對該第一影像數據進行校正，以產生該第二影像數據。為達上述目的，本發明的另一較佳實施方式為提供一種影像校正方法，至少包括步驟:(a)提供一影像捕獲設備；(b)獲取一第一影像數據以及一加速度數據；以及(C)根據該加速度數據計算出一位置數據，以根據該位置數據對該第一影像數據進行校正，以產
生一第二影像數據。本發明的影像捕獲設備及其影像校正方法，可避免影像數據壓縮、拉長或歪斜，進而有效防止影像失真、位置偏移及影像遺漏等問題，而減少操作難度及次數，並達到節省能源及時間成本的功效。
圖1為本案較佳實施例的影像捕獲設備的組件方塊圖。圖2為本案較佳實施例的影像校正方法流程圖。圖3為本案影像校正方法的詳細流程圖。圖4為本案較佳實施例的影像捕獲設備進行影像獲取的示意圖。圖5為影像捕獲設備於第4圖所示的區域A、B、C的位置示意圖。圖6A為水平平面單位法向量及第一單位法向量具有夾角的示意圖。圖6B為水平平面單位法向量及第二單位法向量平行的示意圖。圖7A為本案影像捕獲設備實際行進路徑的示意圖。圖7B為本案平面判斷算法進行校正的原理不意圖。圖8A為圖4所示的區域A的影像數據示意圖。圖SB為圖4所示的區域B的影像數據示意圖。圖SC為圖SB所示影像數據校正後的影像數據示意圖。圖9A為影像遺漏的影像數據示意圖。圖9B為本案影像校正方法修復影像後的影像數據示意圖。其中，附圖標記說明如下:1:影像捕獲設備2:控制模塊21:開關元件3:線性感測模塊31:感光元件4:加速度感測模塊41:三軸向加速度計5:儲存模塊6:通訊模塊7:媒體A、B、C:區域A1、A2、B1、B2、C1、C2:坐標E:影像遺漏區域
1、P:路徑Μ:方向N1:第一單位法向量N2:第二單位法向量NH:水平平面單位法向量P1、P2、P3、P4:點位R:近似影像數據V11、V12、V21、V22:向量X:水平投影量z:高度差r:斜邊長ΔΧ:水平偏移量Λ Y:垂直偏移量Θ:夾角SlOO S300:步驟S201 S203、S301 S305、S400、S500:步驟
具體實施例方式體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的方式上具有各種的變化，然其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上當作說明之用，而非用以限制本案。請參閱圖1，其為本案較佳實施例的影像捕獲設備的組件方塊圖。如圖1所示，本案的影像捕獲設備I至少包括控制模塊2、線性感測模塊3、加速度感測模塊4以及儲存模塊5。控制模塊2用於校正第一影像數據並產生第二影像數據，線性感測模塊3與控制模塊2相連接，用以獲取第一影像數據，例如通過具有感光元件31的線性感測模塊3對一媒體或文件進行掃描動作，而加速度感測模塊4也與控制模塊2相連接，並於線性感測模塊3獲取第一影像數據時獲取加速度數據，例如通過具有三軸向加速度計41的加速度感測模塊4於一時間區間內連續採樣並獲取影像捕獲設備I的多個加速度值，然皆不以此為限。其中，控制模塊2根據加速度數據進行二次積分，以計算出位置數據，例如但不限於根據影像捕獲設備I的多個加速度值進行二次積分，以計算出影像捕獲設備I的位置數據，以根據該位置數據對第一影像數據進行校正，以產生第二影像數據，例如但不限於一掃描影像成品。至於儲存模塊5，其與控制模塊2相連接，用以儲存加速度數據、第一影像數據以及第二影像數據，且儲存模塊5可為隨機存取內存(Random Access Memory，RAM)、只讀存儲器(Read-OnlyMemory, ROM)、快閃記憶體(Flash Memory)、記憶卡(Memory Card)、硬碟(Hard Disk)或固態硬碟(Solid State Disk or Solid StateDrive)等,但不以此為限。由此可見，本案的影像捕獲設備I通過採用加速度感測模塊4獲取加速度數據並計算出位置數據，再通過控制模塊2對影像數據加以校正，可達到避免影像數據壓縮、拉長或歪斜的功效，而有效避免影像失真、位置偏移及影像遺漏等問題，進而減少操作難度及次數，並達到節省能源及時間成本的功效。
於一些實施例中，本案的控制模塊2可為包括中央處理器(Central ProcessingUnit, CPU)、微處理器(Micro Processing Unit, MPU)或其他具有運算及控制功能的處理器的控制模塊2。且於另一些實施例中，控制模塊2包括開關元件21，用以控制影像捕獲設備I的啟動與停止，例如控制影像捕獲設備I的線性感測模塊3及加速度感測模塊4開始進行第一影像數據及加速度數據的獲取或進入待機狀態，但不以此為限。根據本案的構想，本案的影像捕獲設備I還包括通訊模塊6，其與控制模塊2相連接，用以將第二影像數據傳輸至一儲存裝置或一電子裝置，例如外接記憶卡、硬碟、固態硬碟、快閃記憶體、計算機(PC)、筆記本電腦(Notebook PC)、平板計算機(Tablet PC)、伺服器(Server)、智能型手機(Smart Phone)或個人數字助理(Personal Digital Assistant,PDA)等，但不以此為限，且儲存模塊6可為具有通用串行總線(USB)傳輸接口、雷霆(Thunderbolt)傳輸接口、火線(Firewire)傳輸接口、序列高技術配置(Serial AdvancedTechnology Attachment, SATA)傳輸接口、快捷外設互聯標準(Peripheral ComponentInterconnectExpress, PC1-E)傳輸接口或符合 CAT_5e、CAT-6, CAT_6e 或 CAT-7 等規格的網絡傳輸接口(Ethernet Port),然也不以此為限。請參閱圖2並配合圖1，其中圖2為本案較佳實施例的影像校正方法流程圖。如圖1及圖2所示，本案的影像校正方法至少包括步驟:首先，如步驟S100所示，提供影像捕獲設備1，且該影像捕獲設備I至少包括控制模塊2、線性感測模塊3、加速度感測模塊4以及儲存模塊5。其次，如步驟S200所示，影像捕獲設備I通過線性感測模塊3及加速度感測模塊4獲取第一影像數據以及加速度數據；然後，如步驟S300所示，影像捕獲設備I通過控制模塊2根據加速度數據計算出位置數據，以根據位置數據對第一影像數據進行校正，以產生第二影像數據，其通過平面判斷算法、影像偏移補償以及影像修復算法等對第一影像數據進行校正，可有效避免影像失真、位置偏移及影像遺漏等問題，進而減少操作難度及次數，並達到節省能源及時間成本的功效。請參閱圖3並配合圖1及圖2，其中圖3為本案影像校正方法的詳細流程圖。如圖1、圖2及圖3所示，本案的影像校正方法的詳細流程至少包括步驟:首先，如步驟S100所示，提供影像捕獲設備I ;其次，圖2所示的步驟S200中還包括步驟S201 S203，如步驟S201所示，開啟影像捕獲設備I的電源，並如步驟S202所示，按壓開關元件21以啟動影像獲取及校正程序，再如步驟S203所示，影像捕獲設備I的線性感測模塊3及加速度感測模塊4分別獲取第一影像數據及加速度數據；然後，圖2所示的步驟S300中還包括步驟S301 S305，如步驟S301所示，影像捕獲設備I通過控制模塊2根據加速度數據計算出位置數據，並如步驟S302 S304所示，根據該位置數據對第一影像數據分別以平面判斷算法、影像偏移補償以及影像修復算法進行校正，再如步驟S305所示，產生第二影像數據；接著，再如步驟S400所示，按壓開關元件21以進入待機模式。於待機模式中，若用戶欲將影像捕獲設備I關機，則如步驟S500所示，關閉影像捕獲設備I的電源；若用戶欲續行影像獲取及校正程序，則重複步驟S202，再度按壓開關元件21，以啟動影像獲取及校正程序。請參閱圖4並配合圖1，其中圖4為本案較佳實施例的影像捕獲設備進行影像獲取的示意圖。如圖1及圖4所示，本案影像捕獲設備I可用以對一媒體7進行影像獲取，例如文件、圖片、海報或書籍等，但不以此為限。於一些實施例中，用戶於操作影像捕獲設備I時，無法如同機器般精準操作影像捕獲設備1，故於操作影像捕獲設備I對媒體7進行影像獲取時，雖沿方向M滑動影像捕獲設備1，然而實際路徑卻可能如路徑P滑動而有所偏移，且無法以等速度進行滑動，故影像捕獲設備I的加速度感測模塊4於線性感測模塊3獲取第一影像數據時可獲取到加速度數據。以下將說明影像捕獲設備I根據加速度數據計算出位置數據後，對第一影像數據進行校正的方法原理。請參閱圖5並配合圖1及圖4，其中圖5為影像捕獲設備於圖4所示的區域A、B、C的位置示意圖。如圖1、圖4及圖5所示，當本案的影像捕獲設備I處於第一區域A時，經控制模塊2根據加速度數據計算得出兩端點的坐標A1、A2，且於處於第二區域B及第三區域C時分別計算得出兩端點的坐標B1、B2及Cl、C2。控制模塊2遂依據第一區域A兩端點坐標A1、A2及第二區域B兩端點坐標B1、B2計算出第一垂直向量Vll及第一水平向量V12，並依據第二區域B兩端點坐標B1、B2及第三區域C兩端點坐標Cl、C2計算出第二垂直向量V21及第二水平向量V22，並以向量外積計算出影像捕獲設備I於第一區域A及第二區域B時的坐標平面的第一單位法向量以及影像捕獲設備I於第二區域B及第三區域C時的坐標平面的第二單位法向量。請參閱圖6A及圖6B並配合圖1，其中圖6A及圖6B分別為水平平面單位法向量及第一單位法向量具有夾角的示意圖以及水平平面單位法向量及第二單位法向量平行的示意圖。如圖1、圖6A及圖6B所示，由於水平平面單位法向量NH的坐標表示必定為X = Y=O, Z = 1，也即(0，0，I)，故可通過水平平面單位法向量NH與第一單位法向量NI及第二單位法向量N2的內積計算推得其夾角Θ。於一些實施例中，當水平平面單位法向量NH與第一單位法向量NI的內積結果不等於I時，即代表其具有夾角Θ，也即代表影像捕獲設備I於第一區域A及第二區域B時的坐標平面並非水平。於另一些實施例中，當水平平面單位法向量NH與第二單位法向量N2的內積結果等於I時，即代表水平平面單位法向量NH與第二單位法向量N2平行，且其夾角Θ的角度係為O度，或可稱不具有夾角Θ，也即代表影像捕獲設備I於第二區域B及第三區域C時的坐標平面為水平。當判別出坐標平面並非水平後，本案影像捕獲設備I的控制模塊2對第一影像數據進行校正。請參閱圖7A及圖7B並配合圖1，其中圖7A及圖7B分別為本案影像捕獲設備實際行進路徑的示意圖以及本案平面判斷算法進行校正的原理示意圖。如圖1、圖7A及圖7B所示，本案的影像捕獲設備I若於坐標平面不為水平的情形下，其實際行進路徑沿路徑I進行滑動，然實際於影像辨識時，會將之判斷為路徑I的水平投影量X，若未進行影像校正，則會生成實際長度或寬度等於路徑I的影像於等於投影量X的長度或寬度內，而使得影像失真，本案通過平面判斷算法進行校正，其通過商高定理，並於極短的時間內進行取樣。在判斷坐標平面並非為平面後，即根據路徑I的水平投影量X以及高度差z通過商高定理計算出其近似三角形的斜邊長r，並生成實際長度或寬度等於路徑I的影像於相等於斜邊長r的長度或寬度內，以避免影像失真的問題產生。於水平判斷算法校正完畢後，本案的影像捕獲設備I系進行影像偏移補償的校正。請參閱圖8A、圖8B及圖8C並配合圖1及圖4，其中圖8A為圖4所示的區域A的影像數據示意圖，圖SB為圖4所示的區域B的影像數據示意圖，以及圖SC為圖SB所示影像數據校正後的影像數據示意圖。如圖1、圖4、圖8A、圖SB及圖SC所示，本案的影像捕獲設備I獲取的區域A的影像數據因為影像捕獲設備I的實際滑動路徑P於區域A時並未有偏移的情形，故無須進行影像校正。然而，如圖8B所示的區域B的影像數據，因本案的影像捕獲設備I的實際滑動路徑P於B區域內發生偏移的情形，故必須進行影像偏移的校正，其通過比較位置數據中的坐標位置以計算出兩相鄰數據的水平偏移量ΛΧ以及垂直偏移量ΛΥ，控制模塊2遂對偏移的影像數據逐一進行校正，並反向補回水平偏移量ΛΧ以及垂直偏移量Λ Y，以使影像數據校正為水平狀態下的正常影像(如圖8C所示)。於影像偏移補償校正完畢後，本案的影像捕獲設備I進行影像修復算法的校正。請參閱圖9Α及圖9Β，其分別為影像遺漏的影像數據示意圖以及本案影像校正方法修復影像後的影像數據示意圖。如圖9Α及圖9Β所示，本案的影像獲取I於影像獲取過程中，可記錄影像遺漏的區段，並通過本案影像校正方法的影像修復算法進行校正，於此實施例中，影像捕獲設備I所獲取的第一影像數據具有影像遺漏區域Ε，遂通過控制模塊2進行影像修復算法的校正，控制模塊2以位置數據算出相鄰數據點位Pl、Ρ2、Ρ3及Ρ4的坐標，並依據點位PU Ρ2、Ρ3及Ρ4上的影像數據，以數學內插法的方式得出影像遺漏區域E內原有影像數據的近似影像數據R，並將影像遺漏區域E以近似影像數據R取代，而完成影像修復算法的校正，而生成數據完整的正常影像。根據本案的構想，影像捕獲設備I的控制模塊2對第一影像數據進行平面判斷算法的校正、影像偏移補償的校正以及影像修復算法的校正完成後，其產生的影像數據即為第二影像數據，也即校正完成後的成品影像。綜上所述，本案的影像捕獲設備及其影像校正方法，通過採用加速度感測模塊獲取加速度數據並以二次積分計算出位置數據，再通過控制模塊以平面判斷算法、影像偏移補償以及影像修復算法對第一影像數據加以校正，並產生第二影像數據，可避免影像數據壓縮、拉長或歪斜，進而有效防止影像失真、位置偏移及影像遺漏等問題，而減少操作難度及次數，並達到節省能源及時間成本的功效。縱使本發明已由上述的實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝的人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
權利要求
1.一種影像捕獲設備，至少包括: 一控制模塊，用於校正一第一影像數據並產生一第二影像數據； 一線性感測模塊，與該控制模塊相連接，用以獲取該第一影像數據； 一加速度感測模塊，與該控制模塊相連接，並於該線性感測模塊獲取該第一影像數據時獲取一加速度數據；以及 一儲存模塊，與該控制模塊相連接，用以儲存該加速度數據、該第一影像數據以及該第二影像數據； 其中，該控制模塊根據該加速度數據計算出一位置數據，以根據該位置數據對該第一影像數據進行校正，以產生該第二影像數據。
2.如權利要求1所述的影像捕獲設備，其中該加速度感測模塊包括一三軸向加速度計，該三軸向加速度計與該控制模塊相連接，用以感測三軸向的加速度值。
3.如權利要求1所述的影像捕獲設備，其中該控制模塊包括一開關元件，用以啟動該影像捕獲設備進行影像獲取及影像校正，或使該影像捕獲設備進入待機狀態。
4.如權利要求1所述的影像捕獲設備，其中該控制模塊根據該位置數據以平面判斷算法校正該第一影像數據。
5.如權利要求1所述的影像捕獲設備，其中該控制模塊根據該位置數據以影像偏移補償校正該第一影像數據。
6.如權利要求1所述的影像捕獲設備，其中該控制模塊根據該位置數據以影像修復算法校正該第一影像數據。
7.一種影像校正方法，至少包括步驟: (a):提供一影像捕獲設備； (b):獲取一第一影像數據以及一加速度數據；以及 (c):根據該加速度數據計算出一位置數據，以根據該位置數據對該第一影像數據進行校正，以產生一第二影像數據。
8.如權利要求7所述的影像校正方法，其中步驟(b)還包括步驟: (bl):開啟該影像捕獲設備的電源； (b2):按壓該影像捕獲設備的一開關元件；以及 (b3):該影像捕獲設備獲取該第一影像數據以及該加速度數據。
9.如權利要求8所述的影像校正方法，其中步驟(c)還包括步驟: (cl):該影像捕獲設備根據該加速度數據計算出該位置數據； (c2):根據該位置數據對該第一影像數據以平面判斷算法進行校正； (c3):根據該位置數據對該第一影像數據以影像偏移補償進行校正； (c4):根據該位置數據對該第一影像數據以影像修復算法進行校正；以及 (c5):產生該第二影像數據。
10.如權利要求9所述的影像校正方法，還包括步驟(d):按壓該開關元件以使該影像捕獲設備進入待機狀態，且於步驟(d)之後，選擇性執行步驟(e):關閉電源，或重新執行步驟(b2)。
全文摘要
本發明公開了一種影像捕獲設備及影像校正方法，影像捕獲設備至少包括控制模塊、線性感測模塊、加速度感測模塊以及儲存模塊。控制模塊用於校正第一影像數據並產生第二影像數據，線性感測模塊與控制模塊相連接，用以獲取第一影像數據，加速度感測模塊與控制模塊相連接，並於線性感測模塊獲取第一影像數據時獲取加速度數據，以及儲存模塊與控制模塊相連接，用以儲存加速度數據、第一影像數據以及第二影像數據。其中，控制模塊根據加速度數據計算出位置數據，以根據位置數據對第一影像數據進行校正，以產生第二影像數據，而達到避免影像數據壓縮、拉長或歪斜的功效。
文檔編號H04N5/14GK103188435SQ201110461338
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者陳格猛, 劉育奇 申請人:東友科技股份有限公司