光學測距系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明有關一種測距系統，更特別有關一種使用多工曝光機制的光學測距系統及方法。
【背景技術】
[0002]光學測距系統可采用三角測量方法計算物體的距離。例如，光學測距器系統可包含光源以及照相機。所述光源朝向待測物投射光線，所述照相機接收來自所述待測物的反射光以形成圖像幀。當所述光源與所述照相機的空間關系為已知時，根據所述圖像幀中的物體圖像位置即能夠根據三角測量計算出所述待測物的距離。
[0003]然而，當空間中同時存在不同距離的多個待測物時，近距離的待測物可能會有過曝(over exposure)的情形，而遠距離的待測物可能會有曝光不足(under exposure)的情形，光學測距系統的計算精確度可能會因此而降低。尤其，當遠距離待測物的曝光不足時，會出現無法計算遠距離待測物的物體距離的問題。

【發明內容】

[0004]有鑒于此，本發明還提出一種可在圖像幀中同時保留遠近待測物信息的光學測距系統及方法，以增加計算精確度。
[0005]本發明提供一種使用時間多工曝光機制的光學測距系統及方法。
[0006]本發明提供一種使用空間多工曝光機制的光學測距系統及方法。
[0007]本發明提供一種光學測距系統，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間獲取第一圖像并以第二曝光時間獲取第二圖像，其中所述第一曝光時間不同于所述第二曝光時間。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第一圖像區域、分割所述第二圖像為多個第二圖像區域、比較相對應的所述第一圖像區域與所述第二圖像區域的信號特征、并將所述信號特征較大的所述第一圖像區域與所述信號特征較大的所述第二圖像區域組合為組合圖像。
[0008]本發明還提供一種光學測距系統，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間獲取參考圖像并以多個曝光時間獲取目前圖像的不同圖像區域。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圖像區域、分別計算所述參考圖像的所述圖像區域的平均亮度并根據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域的所述多個曝光時間。
[0009]本發明還提供一種光學測距系統的測距方法，包含下列步驟:利用圖像感測器以第一曝光時間獲取第一圖像；利用所述圖像感測器以第二曝光時間獲取第二圖像；分割所述第一圖像為多個第一圖像區域并計算每一所述第一圖像區域的第一信號特征；分割所述第二圖像為多個第二圖像區域并計算每一所述第二圖像區域的第二信號特征；比較每一所述第一圖像區域的所述第一信號特征與相對應的所述第二圖像區域的所述第二信號特征；以及將所述第一信號特征大于所述第二信號特征的所述第一圖像區域與所述第二信號特征大于所述第一信號特征的所述第二圖像區域組合成組合圖像。
[0010]本發明還提供一種光學測距系統的測距方法，包含下列步驟:利用圖像感測器以參考曝光時間獲取參考圖像；分割所述參考圖像為多個圖像區域并計算每一所述圖像區域的平均亮度；以及利用所述圖像感測器根據所述平均亮度以多個曝光時間分別獲取目前圖像的不同圖像區域。
[0011]發明另提供一種光學測距系統，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域與所述第二圖像中的部分圖像區域組合為組合圖像。
[0012]為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，詳細說明如下。此外，于本發明的說明中，相同的構件以相同的符號表示，在此提前說明。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明一實施例的光學測距系統的方塊示意圖；
[0014]圖2為本發明一實施例的光學測距系統的示意圖；
[0015]圖3為本發明第一實施例的光學測距系統的測距方法的流程圖；
[0016]圖4A為本發明第一實施例的光學測距系統的圖像獲取的時序圖；
[0017]圖4B為本發明第一實施例的光學測距系統的運作示意圖；
[0018]圖5為本發明第二實施例的光學測距系統的測距方法的流程圖；
[0019]圖6A為本發明第二實施例的光學測距系統的圖像獲取的時序圖；
[0020]圖6B為本發明第二實施例的光學測距系統的運作示意圖。
[0021]附圖標記說明
[0022]I光學測距系統
[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距離計算單元
[0028]15光源
[0029]9待測物
[0030]19反射光圖像
[0031]Fm待計算圖像
[0032]AV1-AV4平均亮度
[0033]F、Fs、FL、FT、Fm 圖像
[0034]C1-C4、C1’-C4’信號特征
[0035]A1-A4、A1’-A4’圖像區域
[0036]ETl_ET4、ETs、ETL、ETr 曝光時間
[0037]S31-S36、S51_S53步驟
【具體實施方式】
[0038]請參照圖1所示，其為本發明一實施例的光學測距系統的方塊示意圖。光學測距系統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較佳為主動式圖像感測器，例如互補式金屬氧化物半導體(CMOS)圖像感測器，其可改變獲取圖像F時的曝光時間(exposure time)或者以多個曝光時間分別獲取所述圖像F的不同圖像區域(舉例詳述于后)。
[0039]所述處理單元13例如可為數字信號處理器(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以進行后處理，并控制所述圖像感測器11的圖像獲取。一實施例中，所述處理單元13可包含曝光控制單元131、多工模組133以及距離計算單元135 ;其中，所述曝光控制單元131、多工模組133及距離計算單元135為所述處理單元13內的數據處理單元，其可以軟體或硬體的方式實現，并無特定限制。可以了解的是，雖然圖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內的工作模組所執行的所有功能，均可以說是由所述處理單元13所執行的。
[0040]所述曝光控制單元131用以控制所述圖像感測器11以不同曝光時間獲取不同圖像F的所有圖像區域(即一張圖像對應一個曝光時間)，或者以多個曝光時間獲取同一張圖像F的不同圖像區域(即一張圖像對應多個曝光時間)。所述多工模組133利用時間多工或空間多工處理所述處理單元13所接收的圖像F并產生待計算圖像Fm(例如本說明后述的組合圖像及目前圖像)。所述距離計算單元135則利用預設演算法根據所述待計算圖像Fm計算至少一個物體距離，例如利用三角測量方法計算所述物體距離。
[0041]請參照圖2所示，其為本發明一實施例的光學測距系統的示意圖。光學測距系統I可還包含光源15用以投射二維光區域(例如具有預設寬度的光線條)至待測物9 ;其中，所述光源15例如可為同調光源、部分同調光源或非同調光源，并無特定限制，用以發出可見光或