專利名稱：數(shù)字影像形成裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字影像形成裝置以及一種數(shù)字影像形成方法，尤其是運用gamma校正(gamma correction)的一種數(shù)字影像形成裝置以及一種數(shù)字影像形成方法。
背景技術(shù)：
目前數(shù)字影像的表現(xiàn)方式多利用RGB(紅、綠、藍(lán))模式，也是目前絕大部分的屏幕產(chǎn)生顏色的方式。例如，使用24位來表示色彩，即分別以8位來表示紅、綠、藍(lán)三種顏色，也就是說，這三種顏色分別會有256(2的8次方)個層次(從最暗到最亮)。如果只使用15位來表示色彩，則三種顏色分別只能用5位來表示，也就是只有32個(2的5次方)層次。
數(shù)字相機的光學(xué)傳感器是將目標(biāo)物所發(fā)出的入射光，轉(zhuǎn)換成電壓訊號，其中入射光強度與電壓訊號強度彼此的關(guān)系，一般可視為具有線性關(guān)系。然而，當(dāng)輸出一數(shù)字影像時，并非以線性響應(yīng)此電壓訊號強度。也就是說，一數(shù)字影像顏色的對比(contrast)與層次(gradation)的表現(xiàn)并非是線性的，舉例來說，亮度值為100的亮度會理論上應(yīng)為亮度值為200的亮度的一半，但是，因為某些限制，在輸出時，亮度值為100時的亮度可能會是亮度值為200時的亮度的1/3。為了處理這個問題，可以利用一個函數(shù)來修正亮度值，讓亮度值為100時，輸出亮度會是亮度值200的一半。這種修正函數(shù)其中的參數(shù)稱為gamma值，所以這個修正步驟又稱為gamma校正。
一般數(shù)字影像形成裝置，例如數(shù)字相機，所產(chǎn)生的數(shù)字影像品質(zhì)，又跟曝光條件有密切的關(guān)系。當(dāng)曝光量愈高時，所產(chǎn)生的數(shù)字影像整體表現(xiàn)上也愈亮，因此，一般數(shù)字相機皆具有自動曝光(Auto Exposure)機制，以決定最適當(dāng)?shù)钠毓饬俊?br> 在美國專利第6,011,547號中，揭示一種呈現(xiàn)數(shù)字影像的方法，是從數(shù)字相機所獲得的數(shù)字影像資料，利用一顯示器或是一打印機呈現(xiàn)此數(shù)字影像。此發(fā)明中，此數(shù)字相機攝取此數(shù)字影像資料，并紀(jì)錄一影像處理條件，將此數(shù)字影像資料與此影像處理條件一同儲存為一影像檔案于一影像服務(wù)器，此顯示器或此打印機根據(jù)此影像處理條件處理與輸出此影像檔案，使此數(shù)字影像資料的呈現(xiàn)具有最佳品質(zhì)。
同樣地，在美國專利第6,011,547號中，揭示一種影像呈現(xiàn)系統(tǒng)。此影像呈現(xiàn)系統(tǒng)包含一影像拾取單元、一處理單元、與一紀(jì)錄信息添加單元。此影像拾取單元供紀(jì)錄數(shù)字影像資料。此處理單元，是針對此數(shù)字影像資料進行一自動曝光處理(automatic exposure processing)。此紀(jì)錄信息添加單元，將紀(jì)錄信息加入此數(shù)字影像資料，此紀(jì)錄信息包含數(shù)字相機中輸入光量與輸出電壓的比例，此紀(jì)錄信息添加單元進一步將此數(shù)字影像資料與此紀(jì)錄信息結(jié)合為一影像檔案，儲存在一影像服務(wù)器中。
然而，美國專利第6,011,547號中，在呈現(xiàn)數(shù)字影像的方法中，并無揭示如何選定一影像處理條件，使此數(shù)字影像資料的呈現(xiàn)具有最佳品質(zhì)，尤其是并無揭示如何使此數(shù)字影像的呈現(xiàn)具有最佳對比效果。同樣地，在其所揭示的影像呈現(xiàn)系統(tǒng)中，亦無揭示如何選定數(shù)字相機中輸入光量與輸出電壓的比例(即gamma值)，使此數(shù)字影像資料的呈現(xiàn)具有最佳品質(zhì)，尤其是并無揭示如何使此數(shù)字影像的呈現(xiàn)具有最佳對比效果。尤其是，美國專利第6,011,547號需使用一影像服務(wù)器，使得成本上升且設(shè)計復(fù)雜。
另外在美國專利第6,094,502號中，揭示一種數(shù)字復(fù)印機(digital copymachine)。在不利用大容量內(nèi)存的情況下，此數(shù)字復(fù)印機能夠?qū)⑵涫褂玫膅amma值調(diào)整為一最適的gamma值。此數(shù)字影印機運用一密度(density)偵測裝置，偵測一測試稿件上每一像素的密度，根據(jù)所偵測的結(jié)果，以求得此最適的gamma值。然而，美國專利第6,094,502號并無揭示，在不使用此測試稿件的情況下，如何選定此最適的gamma值。
現(xiàn)在的數(shù)字相機所采用的方法都是定義一通用的gamma值，因此，若是能具有一種可根據(jù)拍攝環(huán)境，而從預(yù)先儲存的復(fù)數(shù)個gamma值中選定一最適gamma值的裝置或方法，而使數(shù)字影像的呈現(xiàn)具有最佳的對比及/或?qū)哟?，將會具有極大的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)字影像形成裝置與一種數(shù)字影像形成方法，供根據(jù)一目標(biāo)物的亮度資料，設(shè)定此數(shù)字影像所呈現(xiàn)的對比及/或?qū)哟巍?br> 本發(fā)明的另一目的在于提供一種數(shù)字影像形成裝置與一種數(shù)字影像形成方法，供根據(jù)一目標(biāo)物的亮度資料，自動選定一最適gamma值，進一步根據(jù)此最適gamma值設(shè)定此影像所呈現(xiàn)的對比及/或?qū)哟巍?br> 本發(fā)明提出一種數(shù)字影像形成裝置，此數(shù)字影像形成裝置包含一影像拾取單元、一測量單元、與一影像處理單元。所述影像拾取單元，供對應(yīng)目標(biāo)物產(chǎn)生數(shù)字影像資料。所述測量單元，供產(chǎn)生該目標(biāo)物的亮度資料。所述影像處理單元，供根據(jù)所述數(shù)字影像資料，產(chǎn)生一影像檔案。其中，所述影像處理單元根據(jù)所述亮度資料，設(shè)定所述數(shù)字影像資料所呈現(xiàn)的對比及/或?qū)哟?；如上所述的測量單元亦可與影像拾取單元結(jié)合為一可測量亮度資料的影像拾取單元。
本發(fā)明亦提出一種數(shù)字影像形成方法，此方法包含(a)預(yù)存復(fù)數(shù)筆gamma值；(b)對應(yīng)目標(biāo)物產(chǎn)生數(shù)字影像資料；(c)產(chǎn)生此目標(biāo)物的亮度資料；(d)根據(jù)此亮度資料與此復(fù)數(shù)筆gamma值比對出一最適gamma值；以及(e)根據(jù)此最適gamma值設(shè)定此數(shù)字影像資料所呈現(xiàn)的對比及/或亮度，并進一步產(chǎn)生一影像檔案。
本發(fā)明可根據(jù)拍攝環(huán)境、目標(biāo)物的亮度資料，從預(yù)先儲存的復(fù)數(shù)個gamma值中選定一最適gamma值，再根據(jù)此最適gamma值設(shè)定數(shù)字影像資料所呈現(xiàn)的對比及/或?qū)哟?，而使?shù)字影像的呈現(xiàn)具有最佳的對比及/或?qū)哟巍?br>

圖1為本發(fā)明一實施例的數(shù)字影像形成裝置示意圖；圖2為本發(fā)明一實施例的復(fù)數(shù)個gamma值；圖3為本發(fā)明一實施例的數(shù)字影像形成方法流程圖；圖4為本發(fā)明一實施例中數(shù)字影像資料的亮度分布圖。
具體實施例方式
如圖1所示，數(shù)字影像形成裝置100包含一影像拾取單元102、一測量單元104、以及分別與二者連接的一影像處理單元106。此影像拾取單元102，供對應(yīng)一目標(biāo)物產(chǎn)生一數(shù)字影像資料。此測量單元104，供產(chǎn)生此目標(biāo)物的一亮度資料。此影像處理單元106，供根據(jù)此數(shù)字影像資料，產(chǎn)生一影像檔案。其中，此影像處理單元106根據(jù)此亮度資料，設(shè)定此影像所呈現(xiàn)的對比(contrast)及/或?qū)哟?gradation)。值得一提的是，在另一實施例中，測量單元104亦可與影像拾取單元102結(jié)合為一可測量亮度資料的影像拾取單元。熟此技藝者應(yīng)知，本發(fā)明所提出的數(shù)字影像形成裝置雖以下列實施例說明，但是數(shù)字復(fù)印機、掃描儀、數(shù)字相機、數(shù)字?jǐn)z錄像機、以及具有數(shù)字相機及/或數(shù)字?jǐn)z錄像機功能的可攜式電子裝置等等，皆在本發(fā)明所欲涵蓋的范圍內(nèi)。此外，本發(fā)明所提出的數(shù)字影像形成裝置亦適用于數(shù)字彩色影像，而此數(shù)字彩色影像的基本原理應(yīng)為熟此技藝者所習(xí)知，在此不加贅述。
影像拾取單元102包含一光學(xué)系統(tǒng)，以及一傳感器(例如一CCD傳感器或是一CMOS傳感器)。此傳感器上將此光學(xué)系統(tǒng)所接收的光訊號，依照強度不同，轉(zhuǎn)換為不同程度的電訊號。此傳感器具有復(fù)數(shù)個像素(pixel)，將每一像素所對應(yīng)產(chǎn)生的電訊號組合起來，則得到一初步的數(shù)字影像資料。
測量單元104是一測光表(photometer)，實際測量目標(biāo)物現(xiàn)場的亮度，而產(chǎn)生一亮度資料。影像拾取單元102可先根據(jù)此亮度資料，決定一曝光條件，此即為習(xí)知的自動曝光(Automatic Exposure，簡稱AE)技術(shù)，在此不加贅述。然在本發(fā)明中，測量單元104進一步將所產(chǎn)生的亮度資料，提供給影像處理單元106使用。
在另一實施例中，測量單元104并非直接測量目標(biāo)物現(xiàn)場的亮度。測量單元104是根據(jù)數(shù)字影像資料而產(chǎn)生此亮度資料。由于影像拾取單元102的傳感器上每一像素皆負(fù)責(zé)將所接收到的光訊號轉(zhuǎn)換為電訊號，而不同強度的光訊號所對應(yīng)的電訊號亦不同。因此將每一像素所接收到的電訊號的程度進行數(shù)值處理，可選定所有訊號強度的平均值或中間值，作為此亮度資料，并提供給影像處理單元106使用。
影像處理單元106包含一內(nèi)存108，內(nèi)存108預(yù)先儲存復(fù)數(shù)個gamma值(gamma1、gamma 2…、gamma N)。如圖2所示，每一gamma值包含此數(shù)字影像處理裝置輸入光量與輸出電壓的比例資料以及一修正函數(shù)。輸出光量值從0至255共具有256個程度；輸出電壓值亦對應(yīng)從0至255共具有256個程度。以gamma 1為例，當(dāng)輸入光量值為80時，輸出電壓值為150，然對于gamma 2而言，當(dāng)輸入光量值為180時，輸出電壓值為150。影像處理單元106根據(jù)測量單元104所提供的亮度資料，在此復(fù)數(shù)個gamma值中，根據(jù)一預(yù)先設(shè)定的對應(yīng)關(guān)系，選定一最適gamma值。在此，預(yù)先儲存于內(nèi)存108中的gamma值數(shù)量越多則產(chǎn)生的影像檔案所呈現(xiàn)的對比/或?qū)哟纹焚|(zhì)越佳。影像處理單元106即根據(jù)此數(shù)字影像資料與此最適gamma值而產(chǎn)生一影像檔案，并使此影像檔案所呈現(xiàn)的對比及/或?qū)哟尉哂凶罴哑焚|(zhì)。
在一實施例中，數(shù)字影像形成裝置100更包含一影像輸出單元110，此影像輸出單元110為一LCD顯示屏幕，而影像處理單元100進一步根據(jù)LCD顯示屏幕110的輸出特性，特別是輸入電壓與輸出光量的比例，而選定此最適gamma值，而使此影像資料在LCD顯示屏幕110上所呈現(xiàn)的對比及/或?qū)哟尉哂凶罴哑焚|(zhì)。
在另一實施例中，數(shù)字影像形成裝置100以有線或是無線的方式連接一外部影像輸出單元，此外部影像輸出單元為一投影機或是一打印機。以投影機為例，影像處理單元100進一步根據(jù)此投影機的輸出特性，特別是輸入電壓與輸出光量的比例，而選定此最適gamma值，而使此影像資料在此投影機上所呈現(xiàn)的對比及/或?qū)哟尉哂凶罴哑焚|(zhì)。
圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)字影像形成方法流程圖。步驟300中，預(yù)先儲存復(fù)數(shù)筆gamma值(如圖2所示)，此復(fù)數(shù)筆gamma值可預(yù)先燒錄至一電路中，或是以一計算機可執(zhí)行程序代碼的型態(tài)紀(jì)錄于一內(nèi)存中，此內(nèi)存可內(nèi)建于如圖1所示的影像處理單元106中，亦可為一外接式或抽取式內(nèi)存，例如一flash記憶卡。步驟302中，對應(yīng)一目標(biāo)物產(chǎn)生一數(shù)字影像資料；在步驟304中，產(chǎn)生此目標(biāo)物的亮度資料；接著在步驟306中，根據(jù)亮度資料獲得最適的gamma值；而在步驟308中，根據(jù)最適gamma值，設(shè)定影像所呈現(xiàn)的對比。
步驟302中，透過一光學(xué)系統(tǒng)與一傳感器，將對應(yīng)于此目標(biāo)物的光訊號轉(zhuǎn)換為電訊號，其中依照光訊號強度的不同，轉(zhuǎn)換為不同程度的電訊號。而將所有的電訊號組合起來，則得到～初步的數(shù)字影像資料。
步驟304中，根據(jù)步驟302中所獲得的數(shù)字影像資料而產(chǎn)生此亮度資料。圖4為一實施例中，根據(jù)數(shù)字影像資料所產(chǎn)生的亮度分布圖，其中X軸代表每一像素所測得的亮度值(范圍從0至255)，Y軸代表計數(shù)(count)。由圖4中可得知，此數(shù)字影像資料中，亮度值約為112像素的數(shù)目最多，因此可定義此亮度值112作為此亮度資料。另一實施例中，亦可根據(jù)圖4，將所有像素根據(jù)所對應(yīng)的亮度排序，設(shè)定亮度范圍為5％，即若有10000個像素，則由最暗的像素起算，挑選亮度排序第500的像素，并根據(jù)此像素的亮度值作為此亮度資料。在其它實施例中，步驟304可利用一測光表，實際測量目標(biāo)物現(xiàn)場的亮度，而作為此亮度資料。
步驟306中，根據(jù)步驟304中所得的亮度資料，在預(yù)存的復(fù)數(shù)筆gamma值中選定一最適gamma值，舉例來說，當(dāng)步驟304中的亮度值小于一第一默認(rèn)值(例如50)時，則選定圖2中的gamma 1為此最適gamma值；當(dāng)步驟304中的亮度值大于一第二默認(rèn)值(例如200)時，則選定圖2中的gamma 2為此最適gamma值。而在步驟308中，根據(jù)此最適gamma值，使此數(shù)字影像資料所呈現(xiàn)的對比及/或?qū)哟尉哂凶罴哑焚|(zhì)，并進一步產(chǎn)生一影像檔案。在一實施例中，此影像檔案利用一CRT屏幕輸出，則步驟306進一步根據(jù)此CRT屏幕的輸出特性，特別是輸入電壓與輸出光量的比例，而選定此最適gamma值，而使步驟308中此數(shù)字影像資料在此CRT屏幕上所呈現(xiàn)的對比及/或?qū)哟尉哂凶罴哑焚|(zhì)。在另一實施例中，此影像檔案利用一彩色噴墨打印機輸出，則步驟204進一步根據(jù)此彩色噴墨打印機的輸出特性，特別是輸入電壓與輸出墨水密度的比例，而選定此最適gamma值，而使步驟308中，此數(shù)字影像資料藉由此彩色噴墨打印機所呈現(xiàn)的對比及/或?qū)哟尉哂凶罴哑焚|(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字影像形成裝置，其特征在于影像拾取單元、測量單元分別連接影像處理單元，所述影像拾取單元，供對應(yīng)目標(biāo)物產(chǎn)生數(shù)字影像資料；所述測量單元，供產(chǎn)生該目標(biāo)物的亮度資料；所述影像處理單元，預(yù)存有復(fù)數(shù)筆gamma值，該影像處理單元可以依據(jù)該亮度資料而選定一最適gamma值，以設(shè)定該數(shù)字影像資料所呈現(xiàn)的對比及/或?qū)哟?，并進一步產(chǎn)生影像檔案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字影像形成裝置，其特征在于該影像處理單元還包含一內(nèi)存，供儲存該復(fù)數(shù)筆gamma值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字影像形成裝置，其特征在于該亮度資料包含該數(shù)字影像資料中各像素的亮度分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字影像形成裝置，其特征在于該數(shù)字影像形成裝置還包含一影像輸出單元，該影像輸出單元供輸出該影像檔案，其中，該影像處理單元進一步根據(jù)該影像輸出單元的輸出特性，設(shè)定該影像檔案輸出時所呈現(xiàn)的對比及/或?qū)哟巍?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字影像形成裝置，其特征在于該數(shù)字影像形成裝置還外接一影像輸出單元，該影像輸出單元供輸出該影像檔案，其中，該影像處理單元進一步根據(jù)該影像輸出單元的輸出特性，設(shè)定該影像檔案輸出時所呈現(xiàn)的對比及/或?qū)哟巍?br> 6.一種數(shù)字影像形成方法，其特征在于，包含如下步驟(a)預(yù)存復(fù)數(shù)筆gamma值；(b)對應(yīng)一目標(biāo)物產(chǎn)生一數(shù)字影像資料；(c)產(chǎn)生該目標(biāo)物的一亮度資料；(d)根據(jù)該亮度資料與該復(fù)數(shù)筆gamma值比對出一最適gamma值；以及(e)根據(jù)該最適gamma值設(shè)定該數(shù)字影像資料所呈現(xiàn)的對比及/或亮度，并進一步產(chǎn)生一影像檔案。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種數(shù)字影像形成方法，其特征在于，其中步驟(c)包含(f)根據(jù)該數(shù)字影像資料而產(chǎn)生該亮度資料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種數(shù)字影像形成方法，其特征在于該亮度資料包含該數(shù)字影像資料中各像素的亮度分布。
9.一種數(shù)字影像形成裝置，其特征在于包含相互連接的影像拾取單元和影像處理單元，影像拾取單元具有量測亮度功能，供對應(yīng)一目標(biāo)物產(chǎn)生一數(shù)字影像資料以及一亮度資料；影像處理單元預(yù)存有復(fù)數(shù)筆gamma值，該影像處理單元依據(jù)該亮度資料而選定一最適gamma值，以供設(shè)定該數(shù)字影像資料所呈現(xiàn)的對比(contrast)及/或?qū)哟?gradation)，并進一步產(chǎn)生一影像檔案。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種數(shù)字影像形成裝置，其特征在于還包含一內(nèi)存，供儲存復(fù)數(shù)個gamma值。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種數(shù)字影像形成裝置，其特征在于，該亮度資料包含該數(shù)字影像資料中各像素的亮度分布。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種數(shù)字影像形成裝置，其特征在于該數(shù)字影像形成裝置還包含一影像輸出單元，該影像輸出單元供輸出該影像檔案，其中，該影像處理單元進一步根據(jù)該影像輸出單元的輸出特性，設(shè)定該影像檔案輸出時所呈現(xiàn)的對比及/或?qū)哟巍?br> 13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種數(shù)字影像形成裝置，其特征在于該數(shù)字影像形成裝置還外接一影像輸出單元，該影像輸出單元供輸出該影像檔案，其中，該影像處理單元進一步根據(jù)該影像輸出單元的輸出特性，設(shè)定該影像檔案輸出時所呈現(xiàn)的對比及/或?qū)哟巍?br> 全文摘要
本發(fā)明提出一種數(shù)字影像形成裝置及方法，此數(shù)字影像形成裝置包含影像拾取單元、測量單元、影像處理單元。所述影像拾取單元，供對應(yīng)一目標(biāo)物產(chǎn)生一數(shù)字影像資料。所述測量單元，供產(chǎn)生此目標(biāo)物的一亮度資料。所述影像處理單元，供根據(jù)此數(shù)字影像資料，產(chǎn)生一影像檔案。其中，所述影像處理單元根據(jù)所述亮度資料，設(shè)定所述數(shù)字影像資料所呈現(xiàn)的對比及/或?qū)哟巍?br> 文檔編號H04N5/225GK1585494SQ20041005965
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月15日
發(fā)明者蘭智強, 胡安金 申請人:亞洲光學(xué)股份有限公司