一种光源感测装置及其光源感测方法。光源感测装置包括光感测器、杆体、马达以及控制器。其中,光感测器用以感测光源所发出的照明亮度。杆体设置于光感测器周围的环形轨道上。当光源照射于杆体时,形成阴影于光感测器的感测面上。马达驱动杆体以移动速率沿着环形轨道移动。控制器耦接至马达与光感测器,控制器控制光感测器在取样时间内以取样频率进行取样,以获取多个亮度值。控制器对上述亮度值进行运算处理,以获得关于光源的照射方位角。
1.一种光源感测装置,包括:一光感测器,用以感测一光源所发出的一照明亮度;一杆体,设置于该光感测器周围的一环形轨道上,其中当该光源照射于该杆体时,形成一阴影于该光感测器的一感测面上;一马达,驱动该杆体以一移动速率沿着该环形轨道移动;以及一控制器,耦接至该马达与该光感测器,该控制器控制该光感测器在一取样时间内以一取样频率进行取样,以获取多个亮度值,该控制器对这些亮度值进行运算处理,以获得关于该光源的一照射方位角。
2.如权利要求1所述的光源感测装置,其中:该控制器量化这些亮度值,以获得多个亮度感测值,并自这些亮度感测值中取得一最小亮度感测值,该控制器判断该最小亮度感测值所对应的一取样位置L是否位于一合理取样区间,若是,该控制器依据该取样位置L来计算该光源的该照射方位角。
3.如权利要求2所述的光源感测装置,其中:该控制器还自这些亮度感测值中取得一最大亮度感测值,该控制器并计算该最大亮度感测值与该最小亮度感测值之差,以作为一反差值。
4.如权利要求3所述的光源感测装置,其中:该控制器计算每相邻两个亮度感测值之间的一区间差值,并且该控制器自各该区间差值中选取一最大差值及一最小差值,同时取得对应该最大差值的一取样位置M与对应该最小差值的一取样位置N,该控制器判断该最大差值的绝对值与该最小差值的绝对值是否小于该反差值,若否,该控制器控制该光感测器以该取样频率重新进行取样。
5.如权利要求4所述的光源感测装置,其中:该控制器比较该取样位置M、该取样位置N与该取样位置L的大小关系,据以判断该取样位置L是否位于该合理取样区间。
6.如权利要求3所述的光源感测装置,该光源感测装置还耦接一影像撷取装置,其中:该控制器判断该反差值是否大于一临界值,若该反差值大于该临界值,该控制器启动该影像撷取装置的一补光单元,且依据该光源的该照射方位角对应调整该补光单元的一补光方向。
7.如权利要求2所述的光源感测装置,其中:该控制器先对这些亮度值进行希尔伯转换,再对去除杂讯后的这些亮度值进行量化处理。
8.如权利要求2所述的光源感测装置,其中:该控制器计算每相邻两个亮度感测值之间的一区间差值,并且该控制器自各该区间差值中选取一最大差值及一最小差值,同时取得对应该最大差值的一取样位置M与对应该最小差值的一取样位置N;以及该控制器比较该取样位置M、该取样位置N与该取样位置L的大小关系,据以判断该取样位置L是否位于该合理取样区间。
9.一种光源感测方法,适用于具有一光感测器的一光源感测装置,该光感测器感测一光源所发出的一照明亮度,该光源感测方法包括:驱动一杆体在该光感测器周围的一环形轨道上移动,其中当该光源照射于该杆体时,形成一阴影于该光感测器的一感测面上;由该光感测器在一取样时间内以一取样频率对所感测的该照明亮度进行取样,以获取多个亮度值;以及对这些亮度值进行运算处理,以获得关于该光源的一照射方位角。
10.如权利要求9所述的光源感测方法,其中对这些亮度值进行运算处理,以获得关于该光源的该照射方位角的步骤包括:量化并分析这些亮度值以获得多个亮度感测值;自这些亮度感测值中取得一最小亮度感测值;判断该最小亮度感测值所对应的一取样位置L是否位于一合理取样区间;以及若是,依据该取样位置L来计算该光源的该照射方位角,若否,控制该光感测器以该取样频率重新进行取样。
11.如权利要求10所述的光源感测方法,其中判断该最小亮度感测值所对应的该取样位置L是否位于该合理取样区间的步骤包括:自这些亮度感测值中取得一最大亮度感测值;以及计算该最大亮度感测值与该最小亮度感测值之差,以作为一反差值。
12.如权利要求11所述的光源感测方法,其中在获得该反差值之后还包括:计算每相邻两个亮度感测值之间的一区间差值,并自各该区间差值中选取一最大差值及一最小差值,并取得对应该最大差值的一取样位置M与对应该最小差值的一取样位置N;以及判断该最大差值的绝对值与该最小差值的绝对值是否小于该反差值,若否,控制该光感测器以该取样频率重新进行取样。
13.如权利要求12所述的光源感测方法,若该最大差值的绝对值与该最小差值小于该反差值,判断该最小亮度值所对应的该取样位置L是否位于该合理取样区间的步骤包括:比较该取样位置M、该取样位置N与该取样位置L的大小关系,据以判断该取样位置L是否位于该合理取样区间。
14.如权利要求11所述的光源感测方法,还包括:判断该反差值是否大于一临界值;以及若该反差值大于该临界值,启动一影像撷取装置的一补光单元,依据该光源的该照射方位角对应调整该补光单元的一补光方向。
15.如权利要求10所述的光源感测方法,其中在量化并分析这些亮度值的步骤之前还包括:对这些亮度值进行希尔伯转换以去除杂讯。
16.如权利要求10所述的光源感测方法,判断该最小亮度值所对应的该取样位置L是否位于该合理取样区间的步骤包括:计算每相邻两个亮度感测值之间的一区间差值,并自各该区间差值中选取一最大差值及一最小差值,并取得对应该最大差值的一取样位置M与对应该最小差值的一取样位置N;以及比较该取样位置M、该取样位置N与该取样位置L的大小关系,据以判断该取样位置L是否位于该合理取样区间。技术领域
本发明涉及一种光源感测装置,特别是涉及一种用于检测有关光源的位置信息的光源感测装置及其光源感测方法。
背景技术
在现今信息时代中,人类对于电子装置的依赖性与日俱增,例如是具照相功能的便携式电子装置已渐成主流,且已成为现代人生活中不可或缺的工具。近年来,各种影像撷取装置(例如传统相机、数字相机、具有影像撷取功能的移动电话等)的使用已越来越广泛。一般摄影是由自动曝光(AutoExposure,AE)功能来执行曝光运算,让整体影像达到理想的亮度。当光线不足或曝光时间达安全快门以下时,使用者所拍摄的影像因为亮度太暗导致无法识别。因此,为提升影像撷取装置的拍摄功能,影像撷取装置中常常需配设一闪光灯模块(Flashlightmodule),以利用闪光灯模块的补光效果来弥补环境光线不足的情形,进而获得较清晰的图像。然而,当使用者于逆光的情形下进行拍摄时,即使环境光线充足,但由于所拍摄的物体或人物背对光线,也会导致于所拍摄的物体不清或所拍摄的物体或人物呈现较黑暗的状况发生。此时,为了拍摄出令人满意的影像,就需要开启闪光灯模块对所拍摄的物进行补光。但影像撷取装置并无法判断出光源所造成的高反差效应以及光源的所在位置,因此使用者需以手动的方式开启闪光灯模块,且也没办法特别针对暗部细节进行补光。基于上述,若有一装置可以辅助影像撷取装置判断出光线的来源,就可以让使用者据以拍摄出更佳的影像。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种光源感测装置及其光源感测方法,可依据光感测器所感测的照明亮度来计算出光源的照射方位角,以取得光源的位置信息与亮度信息。本发明提出一种光源感测装置,其包括光感测器、杆体、马达以及控制器。其中,光感测器用以感测光源所发出的照明亮度。杆体设置于光感测器周围的环形轨道上。当光源照射于杆体时,形成阴影于光感测器的感测面上。马达电性连接杆体,并驱动杆体以移动速率沿着环形轨道移动。控制器耦接至马达与光感测器,控制器控制光感测器在取样时间内以取样频率进行取样,以获取多个亮度值。控制器对上述亮度值进行运算处理,以获得关于光源的照射方位角。在本发明的一实施例中,上述的光源感测装置中,控制器量化亮度值,以获得多个亮度感测值,并自亮度感测值中取得最小亮度感测值,且控制器判断最小亮度感测值所对应的取样位置L是否位于一合理取样区间,若是,控制器依据取样位置L来计算光源的照射方位角。在本发明的一实施例中,上述的光源感测装置中,控制器还自亮度感测值中取得最小亮度感测值,控制器并计算最大亮度感测值与最小亮度感测值之差,以作为反差值。在本发明的一实施例中,上述的光源感测装置中,控制器计算每相邻两个亮度感测值之间的区间差值,并且控制器自各区间差值中选取最大差值及最小差值,同时取得对应该最大差值的取样位置M与对应最小差值的取样位置N。控制器判断最大差值的绝对值与该最小差值的绝对值是否小于反差值,若否,控制器控制光感测器以取样频率重新进行取样。在本发明的一实施例中,上述的光源感测装置中,控制器比较该取样位置M、该取样位置N与该取样位置L的大小关系,据以判断该取样位置L是否位于该合理取样区间。在本发明的一实施例中,上述的该光源感测装置还耦接影像撷取装置,其中控制器判断反差值是否大于临界值,若反差值大于临界值,控制器启动影像撷取装置的补光单元,且依据光源的照射方位角对应调整补光单元的补光方向。在本发明的一实施例中,上述的控制器先对亮度值进行希尔伯转换(Hilberttransform)以去除杂讯。本发明提出一种光源感测方法,适用于具有光感测器的光源感测装置。光感测器感测光源所发出的照明亮度,此光源感测方法包括下列步骤。首先,驱动杆体在光感测器周围的环形轨道上移动,且当光源照射于该杆体时,形成阴影于光感测器的感测面上。接着,由光感测器在取样时间内以取样频率对所感测的照明亮度进行取样,以获取多个亮度值。然后,对亮度值进行运算处理,以获得关于光源的照射方位角。基于上述,本发明所提供的光源感测装置及其光源感测方法藉由马达来驱动杆体在光感测器周围的环形轨道上移动,同时由光感测器以取样频率对所感测的照明亮度进行取样,并计算处理多个照明亮度取样值来获得关于光源的照射方位角。据此,仅需要利用简易的检测装置,便可取得光源的相关位置信息,进而得知光线的来源。为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并结合附图详细说明如下。
附图说明
图1A是依照本发明实施例所绘示的光源感测装置的应用情境侧视示意图。图1B是依照本发明实施例所绘示的光源感测装置的应用情境上视示意图。图2A是依照本发明实施例所绘示的光源感测装置判断光源的照射方位角的示意图。图2B是依照本发明实施例所绘示的光源感测装置判断光源的照射方位角的示意图。图3是依照本发明一实施例所绘示的光源感测装置的方块图。图4是依照本发明一实施例所绘示的光源感测方法的流程图。图5是根据本发明范例实施例所绘示图4中步骤S453的详细流程图。图6A~6C是依照本发明实施例所绘示的亮度感测值构成的亮度曲线图。图7为依照本发明一实施例所绘示的光源感测装置与影像撷取装置的方块图。图8A是依照本发明另一实施例所绘示一种光源的照射方位角的简单示意图。图8B是依照本发明另一实施例所绘示一种光源的照射方位角的简单示意图。附图符号说明10、30:光源感测装置110:光感测器111:感测面120:杆体130:马达140:环形轨道112a、112b:阴影区块310:控制器320:光感测器330:杆体340:马达70:影像撷取装置710:补光单元S410~S454:一实施例的光源感测方法的各步骤S510~S563:一实施例的光源感测方法的各步骤max:最大亮度值min:最小亮度值M、N、L、:取样位置d1、d2:亮度差值di:反差值
具体实施方式
当太阳斜射时,会在任何的杆体旁产生阴影,此时可以依据阴影的位置判断出太阳从哪个方位照射杆体。本发明即依此特性,在光感测器旁设置一杆体,并驱动杆体环绕移动于光感测器四周,藉此利用杆体于光感测器上产生的阴影来得知太阳光源的所在位置方位。为了使本发明的内容更为明了,以下列举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。图1A是依照本发明实施例所绘示的光源感测装置的应用情境侧视示意图。图1B是依照本发明实施例所绘示的光源感测装置的应用情境上视示意图。请参照图1A与图1B,本实施例的光源检测装置10包括光感测器110、杆体120、马达130以及环形轨道140。另外,光源检测装置10还包括控制器(未绘示于图1A与图1B),控制器耦接至马达130与光感测器110,用以控制光感测器110与马达130。当马达130受到控制器的控制而启动时,马达130会驱动杆体120,使杆体120以一移动速率沿着环形轨道140开始旋转。假设光源照射方向不变且杆体120沿着环形轨道140移动,则光源照射杆体120所产生在光感测面111上的阴影位置也会随之改变。如此一来,光感测器110所感测到的照明亮度就会因为阴影位置改变而有所不同。依据光感测器110所感测到的照明亮度进行取样并做运算处理后,便可得知光源的照射方位角。图2A与图2B是依照本发明实施例所绘示的光源感测装置判断光源的照射方位角的示意图。请参照图2A与图2B,当光源的照射方位角为0度,且杆体120位于方位角0度的位置时,杆体120会产生阴影区块112a,此时阴影区块112a与感测面111重迭的面积是最大的。也就是说,光源照射在感测面111上的光线已大部分被杆体120所遮蔽,所以光感测器110所感测的照明亮度会最小。当杆体120开始移动至其他方位角时,光感测器110所感测的照明亮度就会开始改变。举例来说,如图2B所示,当杆体120开始移动至方位角45度的位置时,杆体120会产生阴影区块112b,而阴影区块112b与感测面111重迭的面积会小于阴影区块112a与感测面111重迭的面积,此时光感测器110所感测的照明亮度就会大于杆体120位于方位角0度所感测的照明亮度。由此可知,当杆体120所在的方位角位置与光源的照射方位角相同时,光感测器110所感测的照明亮度会最小。基此,便可藉由光感测器110所感测的照明亮度来判出光源的照射方位角。另外需要注意的是,上述实施例中的方位角设定不限于上述说明,上述实施例仅为示范性实施例,可依据实际的需求而假设方位角的数值,本发明对此不限制。图3是依照本发明一实施例所绘示的光源感测装置的方块图。请参照图3,本实施例的光源感测装置30包括光感测器320、杆体330、马达340以及控制器310。光感测器320是一种可以感测周遭环境光线变化的元件,用以感测光源所发出的照明亮度。杆体330设置于光感测器320周围的环形轨道(未绘示于图3)上,其中当光源照射于杆体330时,会形成阴影于光感测器320上。马达340提供动力给杆体330,驱动杆体330以移动速率沿着环形轨道移动。控制器310耦接至马达340与光感测器320,控制器310例如是中央处理器、芯片组、微处理器、嵌入式控制器等具有运算功能的设备,在此不限制。控制器310用来控制光感测器320在取样时间内以取样频率进行取样,以获取多个亮度值。且控制器310还对亮度值进行运算处理,以获得关于光源的照射方位角。然而,控制器310对于亮度值的运算处理可针对于实际的需求有多种实施方式。以下所列举的实施例将进一步说明如何利用亮度值来判断出光源的照射方位角。图4是依照本发明一实施例所绘示的光源感测方法的流程图。本实施例的方法适用于图3的光源感测装置30,以下即结合光源感测装置30中的各构件说明本实施例光源感测方法的详细步骤。首先,在步骤S410中,马达340驱动杆体330在光感测器320周围的环形轨道上移动,其中当光源照射于杆体330时,形成阴影于光感测器320的感测面111上。接着,在步骤S430中,由光感测器320在取样时间内以取样频率对所感测的照明亮度进行取样,以获取多个亮度值。然后,在步骤S450中,控制器310对亮度值进行运算处理,以获得关于光源的照射方位角。详言之,当控制器310控制马达340提供动力给杆体330时,杆体330以一固定的移动速率沿着环形轨道移动,而杆体330沿环形轨道绕行光感测器320一周所需要时间为t。此时,控制器310同时控制光感测器320以取样频率f对所感测的照明亮度进行取样以获取多个亮度值。所以当杆体320绕行光感测器320一周时,光感测器320可通过取样获得(f*t)个亮度值,其中各个亮度值皆分别相对应一个取样位置,也就是说,每当杆体330移动(360度/取样频率)度时,光感测器320便执行一次取样动作。举例来说,假设杆体330需要1秒来绕行光感测器320一周,且光感测器320以每秒36次的取样频率进行取样,因此,当杆体330绕行光感测器320一周时,光感测器320可获取36个亮度值。在此,还假设杆体330的移动起始位置为方位角0度的位置,可得知:取样位置为1的亮度值对应至杆体330移动至方位角10度的位置时,光感测器320所取样的照明亮度。同理,取样位置为2的亮度值对应至杆体330移动至方位角20度的位置时,光感测器320所取样的照明亮度。由此可知,每个亮度值的取样位置与杆体330所在位置的方位角有其对应关系。再者,依照前述说明中光源的照明方位角与光感测器320所感测的照明亮度大小的关系,可得知当杆体330所在位置的方位角与光源的照射方位角相同时,光感测器320会感测到最小的照明亮度。基此,上述步骤S450中控制器310对亮度值进行运算处理,以获得关于光源的照射方位角的步骤还可分为4个子步骤S451~S454。在步骤S451中,控制器310量化并分析亮度值以获得多个亮度感测值。仔细来说,光感测器320会具有其初始设定的最小值V与最大值U。但对于一般的感测器而言,其上限到下限并非一般容易运算的范围。举例来说,最小值V可能是32,而与最大值U可能是25565,由此可见最小值V至最大值U之间的范围并非是个容易运算的数值范围。因此,量化这个步骤是将光感测器320所感测到的亮度值量化成在一个容易计算的范围内。举例来说,若要将亮度值量化在0~100的范围内,可以通过算式[亮度值*100/(U-V)]来实现,如此一来,就可以将亮度值转换到分布在0~100的数值范围之间。在步骤S452中,控制器310自多个亮度感测值中取得最小亮度感测值。在步骤S453中,控制器310判断最小亮度感测值所对应的取样位置L是否位于合理区间。若是,在步骤S454中,控制器310依据取样位置L来计算源的照射方位角。也就是说,将最小亮度感测值所对应的取样位置L来换算的方位角,设定为光源的照射方位角。若最小亮度感测值所对应的取样位置L并非位于合理区间,控制器310控制马达再次驱动杆体320,并且控制光感测器320以相同的取样频率重新进行取样。藉此,控制器310可通过从多个亮度感测值中寻找合理的最小的亮度感测值,再依据最小的亮度感测值所对应的取样位置L进而判断出杆体330所在位置的方位角以及光源的照射方位角。然而,本发明的实现方式不限于上述说明,可以对于实际的需求而酌予变更上述实施例的内容。例如,在本发明的一实施例中,可以利用所有的感测亮度值来判断选取的最小亮度值是否合理。图5是根据本发明范例实施例所绘示图4中步骤S453的详细流程图。此外,图6A~6C是依照本发明实施例所绘示的亮度感测值构成的亮度曲线图。为了辅助说明与帮助了解,以下将搭配参照图6A~6C来详细描述控制器310如何判断最小亮度感测值是否位于合理区间的技术手段。而图6A~6C所列举的实施例仅为辅助说明,本案的技术手段并不限于所列举的附图。图6A~6C是依照本发明实施例所绘示的光源感测装置的亮度曲线图,其中纵轴定义为亮度值,横轴定义为取样位置。在本实施例中,假设亮度值分布在数值0~100之间,且光感测器取样36次而取得36个亮度感测值。此外,还可对亮度值进行希尔伯转换(Hilberttransform)以去除杂讯,得到一个较平滑的亮度曲线,避免因杂讯的干扰而取得不正确的最小亮度值。首先请参照图5与图6A。首先在步骤S510中,自亮度感测值中取得最大亮度感测值max,并计算最大亮度感测值max与最小亮度感测值min之差,以作为反差值di。如图6A所示,可发现最大亮度感测值max的取样位置为10,且最小亮度感测值min的取样位置为26。接着,在步骤S520中,计算每相邻两个亮度感测值之间的区间差值,举例来说,将取样位置为22的亮度感测值减掉取样位置为21的亮度感测值,而产生区间差值d1。然后自各区间差值中选取最大差值d2及最小差值d1,并取得对应最大差值d2的取样位置M与对应最小差值d1的取样位置N。在图6A所示的例子中,对应最大差值d2的取样位置M为30,而对应最小差值d1的取样位置N为21。然后,在步骤S530中,判断最大差值d2的绝对值与最小差值d1的绝对值是否小于反差值di,若否,控制光感测器重新进行取样。据此,便可以避免因杂讯在亮度曲线图中产生的其他峰值而干扰到最小亮度感测值的选取。除此之外,还可进一步藉由比较取样位置M、取样位置N与取样位置L的大小关系,来据以判断取样位置L是否位于合理取样区间。换句话说,在本实施例中可进而为之,将亮度曲线图的取样位置分成多个区间,并依据各区间的判断方式来判断最小亮度感测值min所对应的取样位置是否位于一合理区间。在步骤S540中,判断最小亮度感测值min对应的取样位置L所在的取样位置区间。在本示范性实施例中,将36个取样位置分成三个取样位置区间,分别是取样位置大于0且小于等于9的第一取样位置区间I,取样位置大于9且小于等于27的第二取样位置区间II,以及取样位置大于27且小于等于36的第三取样位置区间III。在步骤S551,如图6C所示的例子中,判定出取样位置L落在取样位置大于0且小于等于9的第一取样位置区间I,即0