本發(fā)明涉及一種圖像處理方法與圖像處理系統(tǒng)，特別是指一能夠賦予不同增益至像素陣列的不同區(qū)域的圖像處理方法與圖像處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

請參考圖1，其顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圖像處理系統(tǒng)的方塊圖?，F(xiàn)有技術(shù)的圖像處理系統(tǒng)10包含一圖像傳感器19及一處理器13。圖像傳感器19包括一像素陣列11及一自動增益控制(automatic gain control,AGC)單元12。在一使能階段TAVG_EN中，處理器13提供一使能訊號TAVG_EN至像素陣列11及自動增益控制(AGC)單元12，由此，像素陣列11產(chǎn)生背景決定訊號S-VRST及S-VRSTD，而自動增益控制(AGC)單元12根據(jù)背景決定訊號S-VRST及S-VRSTD而產(chǎn)生一脈寬調(diào)變(PWM)訊號TAVG，以此決定相關(guān)于例如環(huán)境光強度的一背景光照值。關(guān)于訊號S-VRST及S-VRSTD以及訊號TAVG的功能，于之后的圖2-3會有更詳細的說明。在一快門階段，處理器13提供一快門訊號SHU，以控制像素陣列11經(jīng)由一光源1所發(fā)出的光及被物體(圖未示)所反射的光而被曝光的時間點及期間。由此，像素陣列11根據(jù)物體的圖像而產(chǎn)生一圖像訊號(圖未示)。處理器13亦提供一光源控制訊號L_Ctl，以控制光源1，使得光源1在指定的時間下發(fā)光。

圖2顯示一像素電路的一像素單元。如圖2所示，一像素單元包括一光電流產(chǎn)生器110，其根據(jù)光而產(chǎn)生一電流I；一電容111；一PMOS開關(guān)117，其用以拉升電壓；以及一快門開關(guān)118。光電流產(chǎn)生器110可如圖所示包括，例如：一雙極結(jié)型晶體管(bipolar junction transistor,BJT)開關(guān)115，其根據(jù)光而產(chǎn)生一電流I；一電流源112；以及MOS晶體管113及116，其用以使雙極結(jié)型晶體管的基底電壓產(chǎn)生偏壓，且用以分別作為共同柵極。

圖3顯示圖1中各個訊號的波形。請參考圖2-3并對照圖1。在使能階段TAVG_EN(低狀態(tài))之前，使能訊號TAVG_EN關(guān)閉PMOS開關(guān)117，節(jié)點VRST的電壓被拉升至一對應(yīng)于供應(yīng)電壓VDDA的位準(zhǔn)，此位準(zhǔn)即為背景決定訊號S-VRSTD。在使能階段TAVG_EN中，使能訊號TAVG_EN打開PMOS開關(guān)117，電容111放電直至電容111的跨壓下降至一預(yù)設(shè)位準(zhǔn)V_threshold，此下降的波形即為背景決定訊號S-VRST。背景決定訊號S-VRST下降至默認(rèn)位準(zhǔn)V_threshold的時間(例如：當(dāng)背景決定訊號S-VRST所達到的位準(zhǔn)等于S-VRSTD減去V_threshold時)會決定PWM訊號TAVG。PWM訊號TAVG可被視作一增益控制訊號。處理器13根據(jù)PWM訊號TAVG決定快門訊號SHU的脈寬。

像素陣列11包括多個像素單元。傳統(tǒng)上，對于像素陣列11中的每一個像素單元而言，自動增益控制(AGC)單元12所提供的增益控制訊號皆為相同的。

然而，在某些情況下，像素陣列11并非被均勻地光照，因此某些像素單元可能是曝光不足或是過度曝光。而由于對于像素陣列11中的每一個像素單元而言，PWM訊號TAVG及快門訊號SHU皆為相同，因此該現(xiàn)有技術(shù)將無法獲得完整足夠的像素陣列11的信息。

有鑒于此，本發(fā)明即針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種能夠賦予不同增益至像素陣列的不同區(qū)域的圖像處理方法與圖像處理系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種賦予不同增益至不同區(qū)域的圖像處理方法與圖像處理系統(tǒng)，能夠賦予不同增益至像素陣列的不同區(qū)域。

為達上述目的，就其中一觀點言，本發(fā)明提供了一種圖像處理系統(tǒng)，包含：一像素陣列，其被分割成多個彼此不重疊的區(qū)域，其中在一用以決定背景光照值的使能階段，每一不重疊的區(qū)域產(chǎn)生各自的背景決定訊號；多個自動增益控制(automatic gain control,AGC)單元，其中每一自動增益控制(AGC)單元根據(jù)各不重疊的區(qū)域所產(chǎn)生的個別背景決定訊號，產(chǎn)生對應(yīng)于各不重疊的區(qū)域的個別增益控制訊號；一處理器，用以在一快門階段產(chǎn)生具有相同脈寬的同一快門訊號，以根據(jù)其中一個自動增益控制單元的該增益控制訊號控制兩個或全部的不重疊的區(qū)域的曝光時間，或者，該處理器用以在該快門階段產(chǎn)生具有個別的脈寬的各快門訊號，以根據(jù)自動增益控制單元的增益控制訊號分別地控制該不重疊的區(qū)域的曝光時間。

在一種較佳的實施型態(tài)中，各不重疊的區(qū)域包括一電容，其在該使能階段之前，被拉至一電壓位準(zhǔn)且其在該使能階段期間進行放電直到一預(yù)設(shè)下降位準(zhǔn)，且其中該背景決定訊號包括由該電容所產(chǎn)生的電壓訊號，該電壓訊號代表該電壓位準(zhǔn)及到達該預(yù)設(shè)下降位準(zhǔn)的時間。

在一種較佳的實施型態(tài)中，圖像處理系統(tǒng)，還包含：統(tǒng)一開關(guān)，其連結(jié)二個或多個不重疊的區(qū)域的電容所產(chǎn)生的電壓訊號，其中當(dāng)處理器產(chǎn)生該同一快門訊號，以根據(jù)其中的一自動增益控制單元的該增益控制訊號控制兩個或全部的不重疊的區(qū)域的曝光時間時，該統(tǒng)一開關(guān)將該二個或多個不重疊的區(qū)域的電容所產(chǎn)生的該電壓訊號進行短路。

在一種較佳的實施型態(tài)中，在該使能階段期間，其中一個不重疊的區(qū)域的電容相對地放電較快，其中的另一不重疊的區(qū)域的電容相對地放電較慢，且，在該快門階段期間，針對電容相對地放電較快的該不重疊的區(qū)域，該處理器產(chǎn)生具有相對地較短的脈寬的一快門訊號，且針對電容相對地放電較慢的該不重疊的區(qū)域，該處理器產(chǎn)生具有相對地較長的脈寬的另一快門訊號。

為達上述目的，就另一觀點言，本發(fā)明提供了一種圖像處理方法，包含：分割一像素陣列，使其成為多個彼此不重疊的區(qū)域；在一用以決定背景光照值的使能階段，每一不重疊的區(qū)域產(chǎn)生各自的背景決定訊號；根據(jù)各不重疊的區(qū)域所產(chǎn)生的個別背景決定訊號，產(chǎn)生對應(yīng)于各不重疊的區(qū)域的個別增益控制訊號；在一快門階段產(chǎn)生具有個別的脈寬的各快門訊號，以根據(jù)增益控制訊號分別地控制該不重疊的區(qū)域的曝光時間。

在一種較佳的實施型態(tài)中，各不重疊的區(qū)域包括一電容，其在該使能階段之前，被拉至一電壓位準(zhǔn)且其在該使能階段期間進行放電直到一預(yù)設(shè)下降位準(zhǔn)，且其中該背景決定訊號包括由該電容所產(chǎn)生的電壓訊號，該電壓訊號代表該電壓位準(zhǔn)及到達該預(yù)設(shè)下降位準(zhǔn)的時間。

在一種較佳的實施型態(tài)中，在該使能階段期間，其中一個不重疊的區(qū)域的電容相對地放電較快，其中的另一不重疊的區(qū)域的電容相對地放電較慢，且，在該快門階段期間，針對電容相對地放電較快的該不重疊的區(qū)域，產(chǎn)生具有個別的脈寬的各快門訊號的該步驟產(chǎn)生具有相對地較短的脈寬的一快門訊號，且針對電容相對地放電較慢的該不重疊的區(qū)域，產(chǎn)生具有個別的脈寬的各快門訊號的該步驟產(chǎn)生具有相對地較長的脈寬的另一快門訊號。

以下通過具體實施例詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點及其所達成的功效。

附圖說明

圖1顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圖像處理系統(tǒng)的方塊圖；

圖2顯示一像素電路的一像素單元；

圖3顯示圖1中各個的訊號的波形；

圖4顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖像處理系統(tǒng)的方塊圖；

圖5顯示圖像傳感器的像素陣列被分割成四個彼此不重疊的區(qū)域的一實施例，其中各個不重疊的區(qū)域各自被不同的快門脈寬所曝光；

圖6顯示圖4中各個的訊號的波形；

圖7顯示各像素區(qū)域的電容如何通過開關(guān)而被短路，以使該圖像處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成具有單一增益的結(jié)構(gòu)。

圖中符號說明

〔現(xiàn)有〕

10 現(xiàn)有圖像處理系統(tǒng)

1 現(xiàn)有光源

11 現(xiàn)有像素陣列

110 現(xiàn)有光電流產(chǎn)生器

111 現(xiàn)有電容

112 現(xiàn)有電流源

113 現(xiàn)有MOS晶體管

115 現(xiàn)有雙極結(jié)型晶體管(BJT)開關(guān)

116 現(xiàn)有MOS晶體管

117 現(xiàn)有PMOS開關(guān)

118 現(xiàn)有快門開關(guān)

12 現(xiàn)有自動增益控制(AGC)單元

13 現(xiàn)有處理器

19 現(xiàn)有圖像傳感器

I 現(xiàn)有電流

L_Ctl 現(xiàn)有光源控制訊號

SHU 現(xiàn)有快門訊號

S-VRST 現(xiàn)有背景決定訊號

S-VRSTD 現(xiàn)有背景決定訊號

TAVG 現(xiàn)有脈寬調(diào)變(PWM)訊號

TAVG_EN 現(xiàn)有使能訊號

TAVG_EN 現(xiàn)有使能階段

VDDA 現(xiàn)有供應(yīng)電壓

VRST 現(xiàn)有節(jié)點

V_threshold 現(xiàn)有預(yù)設(shè)位準(zhǔn)

〔本發(fā)明〕

20 圖像處理系統(tǒng)

1 光源

110A～110D 光電流產(chǎn)生器

111A～111D 電容

117A～117D PMOS開關(guān)

118A～118D 快門開關(guān)

221～224 自動增益控制(AGC)單元

23 處理器

29 圖像傳感器

L_Ctl 光源控制訊號

R_A～R_D 不重疊的區(qū)域

SHU_A～SHU_D 快門訊號

SW1-SW3 開關(guān)

S-VRST_A～S-VRST_D 背景決定訊號

S-VRSTD_A～S-VRSTD_D 背景決定訊號

TAVG_A～TAVG_D 增益控制訊號

TAVG_EN 使能訊號

TAVG_EN 使能階段

VDDA 供應(yīng)電壓

VRST_A～VRST_D 節(jié)點

V_threshold 預(yù)設(shè)下降位準(zhǔn)

具體實施方式

有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考圖式的一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。本發(fā)明中的圖式均屬示意，主要意在表示各裝置以及各元件之間的功能作用關(guān)系，至于形狀、厚度與寬度則并未依照比例繪制。

請參考圖4-6。圖4顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖像處理系統(tǒng)的方塊圖。圖5顯示圖像傳感器的像素陣列被分割成四個彼此不重疊的區(qū)域的一實施例，其中各個不重疊的區(qū)域各自被不同的快門脈寬所曝光。圖6顯示圖4中各個的訊號的波形。

如圖4所示，本實施例的圖像處理系統(tǒng)20包含一圖像傳感器29及一處理器23。一光源1在由處理器23所提供的一光源控制訊號L_Ctl所控制的時間下發(fā)出光。圖像傳感器29能夠根據(jù)不同的像素區(qū)域所接收到的不同的環(huán)境光強度而產(chǎn)生多個增益控制訊號TAVG_A～TAVG_D。處理器23根據(jù)多個快門訊號SHU_A～SHU_D產(chǎn)生對應(yīng)的多個增益控制訊號TAVG_A～TAVG_D，以分別地控制不同的像素區(qū)域。

詳言之，請參考圖5。圖像傳感器29包括一個被分割成四個彼此不重疊的區(qū)域R_A～R_D的像素陣列21以及四個自動增益控制(AGC)單元221-224。在本實施例中，區(qū)域的數(shù)目以四個作為例子說明。在其他實施例中，區(qū)域的數(shù)目可以根據(jù)實際的設(shè)計情況而有所不同。此外，于圖5所示的實施例中，所有的區(qū)域Region R_A～R_D皆為矩形并具有相同的面積大小。這僅是用以作為例子說明，并不用以限定本發(fā)明的范圍。在其他實施例中，像素陣列21可以被任何其他的方式分割，其中這些區(qū)域的形狀可為相同或不同，這些區(qū)域的面積大小可為相同或不同，且這些區(qū)域的位置可以為任意的布局。

在用以決定背景光照值的一使能階段，像素陣列21的每一區(qū)域R_A～R_D能夠產(chǎn)生各自的背景決定訊號(即：區(qū)域R_A產(chǎn)生背景決定訊號S-VRST_A及S-VRSTD_A；區(qū)域R_B產(chǎn)生背景決定訊號S-VRST_B及S-VRSTD_B；區(qū)域R_C產(chǎn)生背景決定訊號S-VRST_C及S-VRSTD_C；區(qū)域R_D產(chǎn)生背景決定訊號S-VRST_D及S-VRSTD_D)，以使各自動增益控制(AGC)單元221-224從各自對應(yīng)的區(qū)域接受對應(yīng)的背景決定訊號。也就是說，自動增益控制(AGC)單元221從其所對應(yīng)的區(qū)域R_A接受其所對應(yīng)的背景決定訊號S-VRST_A及S-VRSTD_A；自動增益控制(AGC)單元222從其所對應(yīng)的區(qū)域R_B接受其所對應(yīng)的背景決定訊號S-VRST_B及S-VRSTD_B；自動增益控制(AGC)單元223從其所對應(yīng)的區(qū)域R_C接受其所對應(yīng)的背景決定訊號S-VRST_C及S-VRSTD_C；自動增益控制(AGC)單元224從其所對應(yīng)的區(qū)域R_D接受其所對應(yīng)的背景決定訊號S-VRST_D及S-VRSTD_D。

于圖5所示的例子中，像素陣列21并非被均勻地光照。其中，區(qū)域R_B被曝光于一較低光強度，而區(qū)域R_C被曝光于一較高光強度，而區(qū)域R_A及R_D被曝光于介于較低光強度與較高光強度之間的一中度光強度。

請參考圖5并對照圖6。由于區(qū)域R_B被曝光于一較低光強度，因此區(qū)域R_B具有較慢的電容放電速率(請參考訊號S-VRST_B的波形)。故此，增益控制訊號TAVG_B的脈寬在四個增益控制訊號TAVG_A～TAVG_D當(dāng)中是最長的。如此一來，處理器23輸出具有相對最長脈寬的一快門訊號SHU_B，以使區(qū)域R_B以一相對最長時間被曝光。

相反地，由于區(qū)域R_C被曝光于一較高光強度，因此區(qū)域R_C具有較快的電容放電速率(請參考訊號S-VRST_C的波形)。故此，增益控制訊號TAVG_C的脈寬在四個增益控制訊號TAVG_A～TAVG_D當(dāng)中是最短的。如此一來，處理器23輸出具有相對最短脈寬的一快門訊號SHU_C，以使區(qū)域R_C以一相對最短時間被曝光。

區(qū)域R_A及R_D被曝光于一中度光強度，因此區(qū)域R_A及R_D具有中度的電容放電速率(請參考訊號S-VRST_A及S-VRST_D的波形)。故此，增益控制訊號TAVG_A的脈寬及增益控制訊號TAVG_D的脈寬是中度的，意即增益控制訊號TAVG_A的脈寬及增益控制訊號TAVG_D的脈寬是介于增益控制訊號TAVG_B的脈寬及增益控制訊號TAVG_C的脈寬之間。如此一來，處理器23輸出具有中度的脈寬的快門訊號SHU_A及SHU_D。

值得注意的是，在本實施例中，由于區(qū)域R_A及R_D接受相同的光強度，因此快門訊號SHU_A的脈寬及快門訊號SHU_D的脈寬是相同的。在其他實施例中，快門訊號SHU_A的脈寬及快門訊號SHU_D的脈寬可以是彼此不同的。

值得注意的是，雖然圖5所示的實施例揭露了將三個不同的曝光參數(shù)(即快門的脈寬)賦予四個不同的區(qū)域R_A～R_D，本發(fā)明并不限于此種安排。本發(fā)明僅需要將至少兩種不同的曝光參數(shù)賦予至少兩個不同的區(qū)域。最低的要求乃是：在其中一個區(qū)域所賦予的曝光參數(shù)必須要不同于在另一區(qū)域所賦予的另一曝光參數(shù)。至于這兩個區(qū)域之外的其他區(qū)域，則被賦予相同于或不同于這兩個區(qū)域的曝光參數(shù)。

相較于圖1-3所示的現(xiàn)有技術(shù)，將整個像素陣列11視為一個區(qū)域，本發(fā)明能夠從非均勻光照的像素陣列21取得更完整的信息。

在一實施例中，上述的圖像處理系統(tǒng)20應(yīng)用于手勢辨識。在另一實施例中，上述的圖像處理系統(tǒng)20應(yīng)用于環(huán)境光感測或彩色圖像感測。

請參考圖7。為了圖面簡潔清楚，每一區(qū)域僅示出一個像素單元。在一實施例中，一開關(guān)SW1可用以連接節(jié)點VRST_A及節(jié)點VRST_B；一開關(guān)SW2可用以連接節(jié)點VRST_B及節(jié)點VRST_C；一開關(guān)SW3可用以連接節(jié)點VRST_C及節(jié)點VRST_D。當(dāng)開關(guān)SW1-SW3皆為關(guān)閉的，圖像處理系統(tǒng)20可以轉(zhuǎn)變成具有單一增益(single-gain)的結(jié)構(gòu)。本實施例提供電路使用上的彈性，意即同一電路可以用于分割像素陣列的分析(例如：手勢辨識)或是用于整個像素陣列的分析(例如：用于環(huán)境光感測或彩色圖像感測)。

以上已針對較佳實施例來說明本發(fā)明，以上所述，僅為使本領(lǐng)域技術(shù)人員易于了解本發(fā)明的內(nèi)容，并非用來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍。在本發(fā)明的相同精神下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以思及各種等效變化。凡此種種，皆可根據(jù)本發(fā)明的教示類推而得，因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)涵蓋上述及其他所有等效變化。此外，本發(fā)明的任一實施型態(tài)不必須達成所有的目的或優(yōu)點，因此，權(quán)利要求任一項也不應(yīng)以此為限。