TWI640199B - 影像擷取裝置及其攝影構圖的方法 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種影像擷取裝置及其攝影構圖的方法，此方法適用於具有第一鏡頭以及深度感測器的影像擷取裝置，並且包括下列步驟。首先，利用第一鏡頭取得拍攝場景的預覽畫面，並且利用深度感測器取得拍攝場景的深度資訊。接著，根據深度資訊，針對預覽畫面進行場景分析，以產生場景分析結果。之後，根據場景分析結果以及對應的攝影構圖法則，判斷預覽畫面是否符合攝影構圖要求。若是，利用第一鏡頭拍攝預覽畫面；若否，則根據場景分析結果所對應的攝影構圖法則，提供符合拍攝場景的構圖建議。

Description

影像擷取裝置及其攝影構圖的方法

本發明是有關於一種影像擷取的技術，且特別是有關於一種影像擷取裝置及其攝影構圖的方法。

隨著科技的發展，各式各樣的智慧型影像擷取裝置，舉凡平板型電腦、個人數位化助理、智慧型手機等，已成為現代人不可或缺的工具。其中，高階款的智慧型影像擷取裝置所搭載的相機鏡頭已經與傳統消費型相機不相上下，甚至可以取而代之，少數高階款更可藉由雙鏡頭而達到接近數位單眼的畫質或是拍攝三維影像的功能。

一般而言，一張照片的構圖是評判照片是否具有美學（aesthetics）價值的重要依據之一。為了拍攝好的構圖，使用者必須考慮到拍攝場景的種類以及每個被攝元素的取景、角度、方位、光線、顏色等特質，加以安排與組合後再進行拍攝，因此使用者需具備構圖技巧以及攝影知識，以拍攝出符合美學的照片。再者，一般針對拍攝場景的構圖，主要是基於二維畫面的資訊，而並未考量到場景三維結構的資訊，無法達到精準的構圖。

有鑑於此，本發明提出一種影像擷取裝置及其攝影構圖的方法，其可提供更精準的取景以讓使用者拍攝出符合攝影美學價值的照片。

在本發明的一實施例中，上述攝影構圖的方法適用於具有第一鏡頭以及深度感測器的影像擷取裝置，並且包括下列步驟。首先，利用第一鏡頭取得拍攝場景的預覽畫面，並且利用深度感測器取得拍攝場景的深度資訊。接著，根據深度資訊，針對預覽畫面進行場景分析，以產生場景分析結果。之後，根據場景分析結果以及對應的攝影構圖法則，判斷預覽畫面是否符合攝影構圖要求。若是，利用第一鏡頭拍攝預覽畫面；若否，則根據場景分析結果所對應的攝影構圖法則，提供符合拍攝場景的構圖建議。

在本發明的一實施例中，上述影像擷取裝置包括第一鏡頭、深度感測器、記憶體以及處理器，其中處理器耦接第一鏡頭、深度感測器、以及記憶體。記憶體用以儲存多個攝影構圖法則。處理器用以利用第一鏡頭取得拍攝場景的預覽畫面，並且利用深度感測器取得拍攝場景的深度資訊，再根據深度資訊，針對預覽畫面進行場景分析，以產生場景分析結果，以及根據場景分析結果以及對應的攝影構圖法則，判斷預覽畫面是否符合攝影構圖要求。若是，則處理器將利用第一鏡頭拍攝預覽畫面；若否，則處理器將根據場景分析結果所對應的攝影構圖法則，提供符合拍攝場景的構圖建議。

基於上述，本發明所提出的影像擷取裝置及其攝影構圖的方法，其利用拍攝場景的預覽畫面以及深度資訊，針對拍攝場景進行三維空間的場景分析，並且套入攝影構圖法則，以判斷預覽畫面的構圖是否符合攝影構圖要求，據以判定是否拍攝預覽畫面。本發明可提供更精準的取景以讓使用者拍攝出符合攝影美學價值的照片。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本發明的部份實施例接下來將會配合附圖來詳細描述，以下的描述所引用的元件符號，當不同附圖出現相同的元件符號將視為相同或相似的元件。這些實施例只是本發明的一部份，並未揭示所有本發明的可實施方式。更確切的說，這些實施例只是本發明的專利申請範圍中的方法與影像擷取裝置的範例。

圖1是根據本發明一實施例所繪示的影像擷取裝置的方塊圖，但此僅是為了方便說明，並不用以限制本發明。首先圖1先介紹影像擷取裝置的所有構件以及配置關係，詳細功能將配合圖2一併揭露。

請參照圖1，影像擷取裝置100包括第一鏡頭110、深度感測器120、記憶體130以及處理器140，其中處理器140耦接第一鏡頭110、深度感測器120以及記憶體130。在本實施例中，影像擷取裝置100例如是數位相機、單眼相機、數位攝影機或是其他具有影像擷取功能的智慧型手機、平板電腦、個人數位助理等電子裝置，本發明不以此為限。

第一鏡頭110為攝像鏡頭，其用以擷取拍攝場景的影像並且包括透鏡以及感光元件。感光元件用以分別感測進入透鏡的光線強度，進而分別產生影像。感光元件可以例如是電荷耦合元件（charge coupled device，CCD）、互補性氧化金屬半導體（complementary metal-oxide semiconductor，CMOS）元件或其他元件，本發明不在此設限。

深度感測器120用以擷取拍攝場景的深度資訊，其可以分為主動式（active）深度感測器以及被動式（passive）深度感測器。主動式深度感測器可藉由主動發出光源、超音波、雷射等作為訊號，計算拍攝場景的深度資訊。另一方面，被動式深度感測器可以例如是另一個攝像鏡頭，並且與第一鏡頭110以不同視角同時擷取拍攝場景的兩張影像，利用兩張影像的視差來計算拍攝場景的深度資訊。

記憶體130用以儲存影像以及資料，其可以例如是任意型式的固定式或可移動式隨機存取記憶體（random access memory，RAM）、唯讀記憶體（read-only memory，ROM）、快閃記憶體（flash memory）、硬碟或其他類似裝置或這些裝置的組合。

處理器140用以控制影像擷取裝置100的元件之間的作動，其可以例如是中央處理單元（central processing unit，CPU），或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器（microprocessor）、數位訊號處理器（digital signal processor，DSP）、可程式化控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits，ASIC）、可程式化邏輯裝置（programmable logic device，PLD）或其他類似裝置或這些裝置的組合。

以下即搭配圖1的影像擷取裝置100的各元件列舉實施例，以說明影像擷取裝置100執行攝影構圖方法的詳細步驟。

圖2為根據本發明之一實施例所繪示的影像擷取裝置100的攝影構圖方法的流程圖。

請同時參照圖1以及圖2，當影像擷取裝置100欲針對拍攝場景進行拍攝時，處理器140將利用第一鏡頭110取得拍攝場景的預覽畫面（步驟S202），並且利用深度感測器120取得拍攝場景的深度資訊（步驟S204）。在此的深度資訊可以是將拍攝場景的深度量化成8位元的灰階值（0到255）所繪示出的深度圖，其中拍攝場景之中距離影像擷取裝置100越近的物體，其灰階值越大。此外，在另一實施例中，拍攝場景的深度資訊亦可以直接以深度值來表示，本發明不在此設限。

相較於一般攝影構圖僅針對拍攝場景的二維畫面進行分析而忽略其三維的結構資訊，處理器140在取得拍攝場景的預覽畫面以及深度資訊後，將進一步地根據深度資訊，針對預覽畫面進行場景分析，以產生場景分析結果（步驟S206）。詳細來說，處理器140可以先根據拍攝場景的深度資訊來對預覽畫面進行場景分類。在此的場景分類可以是一般常見的戶外場景、室內場景、特寫場景等等。

舉例來說，當處理器140判斷預覽畫面中位於高深度區間的畫素佔有整張畫面的一定比例時（亦即，位於高深度區間的區域面積大於或等於預設遠景面積），則處理器140會將此拍攝場景歸類為戶外場景，以設定為場景分析結果。以深度距離的觀點而言，高深度區間則是深度距離高於高深度距離門檻值（例如2公尺）的區間。以灰階值的觀點而言，高深度區間則是灰階值低於低灰階門檻值（例如85）的區間。

另一方面，當處理器140判斷預覽畫面中位於低深度區間的畫素佔有整張畫面的一定比例時（亦即，位於低深度區間的區域面積大於或等於預設特寫面積），則處理器140會將此拍攝場景歸類為特寫場景，以設定為場景分析結果。以深度距離的觀點而言，低深度區間則是深度距離低於低深度距離門檻值（例如30公分）的區間。以灰階值的觀點而言，低深度區間則是灰階值高於高灰階門檻值（例如170）的區間。

當處理器140判斷預覽畫面中位於中深度區間的畫素佔有整張畫面的一定比例時（亦即，位於中深度區間的區域面積大於或等於預設近景面積），則處理器140會將此拍攝場景歸類為示內場景，以設定為場景分析結果。以深度距離的觀點而言，中深度區間則是深度距離介於低深度距離門檻值與高深度距離門檻值之間的區間。以灰階值的觀點而言，低深度區間則是灰階值介於低灰階門檻值與高灰階門檻值之間的區間。

除此之外，當處理器140判斷預覽畫面具有超過兩個不同深度值區間時，則處理器140會將此拍攝場景設定為至少包括前景以及後景的場景，以做為場景分析結果。舉例來說，當預覽畫面具有兩個不同深度值區間並且兩者皆佔有整張畫面的一定比例時，此拍攝場景則具有前景以及後景。當預覽畫面具有三個不同深度值區間並且三者皆佔有整張畫面的一定比例時，此拍攝場景則具有前景、中景以及後景。此外，處理器140亦可以根據多個不同深度值區間的所在區域，判定拍攝場景的三維場景結構。

處理器140在分析完預覽畫面的場景後，將會根據場景分析結果以及對應的攝影構圖法則，判斷預覽畫面是否符合攝影構圖要求（步驟S208），據以判定是否利用第一鏡頭110拍攝預覽畫面。在此，記憶體130可預先儲存關聯於被攝主體於空間上的配置或是色彩亮度資訊的多個攝影構圖法則，以提供處理器140來進行攝影構圖要求的判定。此些攝影構圖法則為攝影學針對不同場景常用的構圖樣板（template）。處理器140在獲得拍攝場景的分析結果後，將判斷其是否合乎所對應的構圖樣板。

舉例來說，在攝影學上，若一張照片的主體區域落在黃金比例區域之上（亦即，符合黃金比例法則），通常具有嚴格的比例性、藝術性、和諧性，蘊藏豐富的美學價值。因此，上述的構圖樣板可以包括影像三分法構圖、黃金比例構圖、井字構圖等基於黃金比例的樣板。因此，假設處理器140判定拍攝場景具有前景以及後景時，將判斷可能為被攝主體的前景是否位於黃金比例法則中的井字構圖焦點上。若是，則處理器140可判定此預覽畫面符合攝影構圖要求。又假設處理器140判定拍攝場景為具有前景、中景以及後景的戶外場景時，可進一步地判斷此三個景是否符合黃金比例法則中的影像三分法構圖。若是，則處理器140可判定此預覽畫面符合攝影構圖要求。

值得注意的是，本發明並不限定於基於黃金比例的構圖樣板。在其它實施例中，上述的構圖樣板更可以為三角形構圖、放射狀構圖、水平構圖、垂直構圖、透視狀構圖、斜角構圖等攝影學常用的構圖方式，而處理器140可根據場景分析結果判定預覽畫面是否符合一般攝影學上其所對應的攝影構圖要求。

舉例來說，若處理器140判定拍攝場景為戶外場景時並且被攝物位於遠景時，將判斷此預覽畫面是否符合風景照（landscape）的構圖規則。在一張符合攝影構圖美學的風景照中，地平線需要平行於畫面的水平方向，並處於畫面中間或是下三分之一的位置。基於此，處理器140可以是利用邊緣檢測（edge detection）以及霍夫轉換（Hough transform），自預覽畫面中偵測出至少一橫向直線，再輔以預覽畫面的深度資訊過濾近景處的橫向直線來取得地平線。接著，處理器140再判斷地平線是否平行於預覽畫面的水平方向並且位於預覽畫面的中間或是下三分之一處。若是，則處理器140可判定此預覽畫面符合攝影構圖要求。

在又一例中，若處理器140判定拍攝場景為具有前景被攝物的特寫場景時，將判斷此預覽畫面是否符合近物特寫照（close-up）的構圖規則。舉例來說，處理器140可以判斷前景被攝物是否清晰並且符合黃金比例法則中的影像三分法構圖或是位於預覽畫面的中間的中央構圖。若是，則處理器140可判定此預覽畫面符合攝影構圖要求。

此外，色彩資訊亦為攝影構圖中的重要元素，而處理器140可更進一步地取得預覽畫面的色彩亮度資訊，來判斷是否符合攝影構圖要求。舉例來說，假設處理器140判定拍攝場景具有前景、中景以及後景時，除了可判斷是否符合影像三分法構圖之外，更可進一步地判斷三者之間的亮度、色彩以及對比度是否符合攝影構圖要求。

請再回到圖2，在本實施例中，當處理器140判斷預覽畫面符合攝影構圖要求時，則將會利用第一鏡頭110拍攝預覽畫面（步驟S210）。另一方面，當處理器140判斷預覽畫面不符合攝影構圖要求時，可以根據場景分析結果所對應的攝影構圖法則，提供符合的攝影構圖建議（步驟S212）。

舉例來說，當預覽畫面中的前景不位於井字構圖焦點上時，處理器140可在預覽畫面上顯示井字構圖的焦點以及提示訊息，並且引導使用者移動影像擷取裝置100，使得前景可位於井字構圖的焦點以符合黃金構圖法則。此外，處理器140更可以在判斷當前前景的色彩亮度資訊無法突顯出被攝主體時，給予使用者例如是對比度不足等相關建議，引導使用者依據建議調整相關的參數，以讓使用者可拍攝出符合攝影美學價值的照片。又另一例中，當預覽畫面中的地平線沒有水平時，處理器140可在預覽畫面上的中間或是下三分之一處顯示一條水平線以及提示訊息，以引導使用者移動影像擷取裝置100，以使預覽畫面中的地平線與所顯示的水平線重疊。

前述影像擷取裝置100的攝影構圖方法可利用圖3依據本發明一實施例所繪示的功能方塊流程圖來表示。

請同時參照圖1以及圖3，當影像擷取裝置100欲針對拍攝場景進行拍攝時，處理器140將利用第一鏡頭110取得拍攝場景的預覽畫面（步驟S302），並且利用深度感測器120取得拍攝場景的深度資訊（步驟S304）。接著，處理器140將根據深度資訊，針對預覽畫面進行拍攝場景分析（步驟S306），以產生場景分析結果（步驟S306），並且將會根據場景分析結果以及對應的攝影構圖法則R，判斷預覽畫面是否符合攝影構圖要求（步驟S310）。若是，則將利用第一鏡頭110拍攝預覽畫面（步驟S312）。若否，則根據對應的攝影構圖法則R針對影像擷取裝置100的使用者提出攝影構圖建議（步驟S314），以引導使用者拍攝出符合攝影美學價值的照片。步驟S302～步驟S314的詳細步驟請參照前述段落的相關說明，於此不再贅述。

綜上所述，本發明所提出的影像擷取裝置及其攝影構圖的方法，其利用拍攝場景的預覽畫面以及深度資訊，針對拍攝場景進行三維空間的場景分析，並且套入攝影構圖法則，以判斷預覽畫面的構圖是否符合攝影構圖要求，據以判定是否拍攝預覽畫面。此外，本發明亦可針對預覽畫面提供使用者回饋資訊，以輔助並且引導使用者更為精準的取景建議，從而拍攝出符合攝影美學價值的照片。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧影像擷取裝置

110‧‧‧第一鏡頭

120‧‧‧深度感測器

130‧‧‧記憶體

140‧‧‧處理器

S202～S212、S302～S314‧‧‧攝影構圖的方法流程

R‧‧‧攝影構圖法則

圖1是根據本發明一實施例所繪示的影像擷取裝置的方塊圖。 圖2為根據本發明之一實施例所繪示的影像擷取裝置的攝影構圖方法的流程圖。 圖3為根據本發明之一實施例所繪示的影像擷取裝置的攝影構圖方法的功能方塊流程圖。

Claims (21)

1. 一種攝影構圖的方法，適用於具有第一鏡頭以及深度感測器的影像擷取裝置，包括下列步驟：利用該第一鏡頭取得拍攝場景的預覽畫面；利用該深度感測器取得該拍攝場景的深度資訊；根據該深度資訊來基於該預覽畫面位於特定深度區間的區域面積，針對該預覽畫面進行場景分析，以產生場景分析結果，其中該場景分析結果包括戶外場景、特寫場景以及室內場景；根據該場景分析結果以及對應的攝影構圖法則，判斷該預覽畫面是否符合攝影構圖要求；若是，利用該第一鏡頭拍攝該預覽畫面；以及若否，根據該場景分析結果所對應的該攝影構圖法則，提供符合該拍攝場景的構圖建議。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中根據該深度資訊來基於該預覽畫面位於該特定深度區間的該區域面積，針對該預覽畫面進行場景分析，以產生該場景分析結果的步驟包括：當該預覽畫面中位於高深度區間的區域面積大於預設遠景面積時，設定該場景分析結果為該戶外場景，其中位於該高深度區間的畫素的深度距離大於高深度距離門檻值。
3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中位於該高深度區間的畫素的灰階值小於低灰階門檻值。
4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中根據該深度資訊來基於該預覽畫面位於該特定深度區間的該區域面積，針對該預覽畫面進行場景分析，以產生該場景分析結果的步驟包括：當該預覽畫面中位於低深度區間的區域面積大於預設特寫面積時，設定該場景分析結果為該特寫場景，其中位於該低深度區間的畫素的深度距離小於低深度距離門檻值。
5. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中位於該低深度區間的畫素的灰階值大於高灰階門檻值。
6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中根據該深度資訊來基於該預覽畫面位於該特定深度區間的該區域面積，針對該預覽畫面進行場景分析，以產生該場景分析結果的步驟包括：當該預覽畫面中位於中深度區間的區域面積大於預設近景面積時，設定該場景分析結果為該室內場景，其中位於該中深度區間的畫素的深度距離介於低深度距離門檻值與高深度距離門檻值之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中位於該中深度區間的畫素的灰階值介於低灰階門檻值與高灰階門檻值之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該攝影構圖法則包括關聯於至少一被攝主體於空間上的配置以及色彩亮度資訊其中至少之一者。
9. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中根據該深度資訊來基於該預覽畫面位於該特定深度區間的該區域面積，針對該預覽畫面進行場景分析，以產生該場景分析結果的步驟包括：當該預覽畫面中具有超過兩個不同深度區間的區域時，設定該場景分析結果為至少包括前景以及後景的場景。
10. 如申請專利範圍第9項所述的方法，其中根據該場景分析結果以及對應的該攝影構圖法則，判斷該預覽畫面是否符合攝影構圖要求的步驟包括：判斷該前景是否符合黃金比例法則，據以判斷該預覽畫面是否符合該攝影構圖要求。
11. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中當該場景分析結果為具有前景被攝物的該特寫場景時，根據該場景分析結果以及對應的該攝影構圖法則，判斷該預覽畫面是否符合攝影構圖要求的步驟包括：判斷該前景被攝物是否清晰並且符合黃金比例法則或是位於該預覽畫面的中間，據以判斷該預覽畫面是否符合該攝影構圖要求。
12. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中當該場景分析結果為該戶外場景時，根據該場景分析結果以及對應的該攝影構圖法則，判斷該預覽畫面是否符合攝影構圖要求的步驟包括：取得該預覽畫面的地平線；以及 判斷該地平線是否平行於該預覽畫面的水平方向並且位於該預覽畫面的中間或是下三分之一處，據以判斷該預覽畫面是否符合該攝影構圖要求。
13. 如申請專利範圍第12項所述的方法，其中取得該預覽畫面的該地平線的步驟包括：利用邊緣檢測以及霍夫轉換，自該預覽畫面中偵測出至少一橫向直線；以及根據該深度資訊，過濾位於近景的所述橫向直線，以取得該地平線。
14. 一種影像擷取裝置，包括：第一鏡頭；深度感測器；記憶體，用以儲存多個攝影構圖法則；以及處理器，耦接該第一鏡頭、該深度感測器、以及該記憶體，其中該處理器用以利用該第一鏡頭取得拍攝場景的預覽畫面，並且利用該深度感測器取得該拍攝場景的深度資訊，再根據該深度資訊來基於該預覽畫面位於特定深度區間的區域面積，針對該預覽畫面進行場景分析，以產生場景分析結果，以及根據該場景分析結果以及對應的攝影構圖法則，判斷該預覽畫面是否符合攝影構圖要求，其中當該預覽畫面符合該攝影構圖要求時，該處理器利用該第一鏡頭拍攝該預覽畫面，當該預覽畫面不符合該攝影構圖要求時，該處理器根據該場景分析結果所對應的該攝影構圖法 則，提供符合該拍攝場景的構圖建議，其中該場景分析結果包括戶外場景、特寫場景以及室內場景。
15. 如申請專利範圍第14項所述的影像擷取裝置，其中：當該處理器判斷該預覽畫面中位於高深度區間的區域面積大於預設遠景面積時，設定該場景分析結果為該戶外場景，其中位於該高深度區間的畫素的深度距離大於高深度距離門檻值；當該預覽畫面中位於低深度區間的區域面積大於預設特寫面積時，設定該場景分析結果為該特寫場景，其中位於該低深度區間的畫素的深度距離小於低深度距離門檻值；以及當該處理器判斷該預覽畫面中位於中深度區間的區域面積大於預設近景面積時，設定該場景分析結果為該室內場景，其中位於該中深度區間的畫素的深度距離介於該低深度距離門檻值與該高深度距離門檻值之間。
16. 如申請專利範圍第15項所述的影像擷取裝置，其中該預覽畫面中位於該高深度區間的畫素的灰階值小於低灰階門檻值，位於該低深度區間的畫素的灰階值大於高灰階門檻值，位於該中深度區間的畫素的灰階值介於該低灰階門檻值與該高灰階門檻值之間。
17. 如申請專利範圍第14項所述的影像擷取裝置，其中該攝影構圖法則包括關聯於至少一被攝主體於空間上的配置以及色彩亮度資訊其中至少之一者。
18. 如申請專利範圍第15項所述的影像擷取裝置，其中當該處理器判斷該預覽畫面具有超過兩個不同深度值區間的區域時，該處理器設定該場景分析結果為至少包括前景以及後景的場景，並且判斷該前景是否符合黃金比例法則，據以判斷該預覽畫面是否符合該攝影構圖要求。
19. 如申請專利範圍第15項所述的影像擷取裝置，其中當該場景分析結果為具有前景被攝物的該特寫場景時，該處理器判斷該前景被攝物是否清晰並且符合黃金比例法則或是位於該預覽畫面的中間，據以判斷該預覽畫面是否符合該攝影構圖要求。
20. 如申請專利範圍第15項所述的影像擷取裝置，其中當該場景分析結果為該戶外場景時，該處理器取得該預覽畫面的地平線以及判斷該地平線是否平行於該預覽畫面的水平方向並且位於該預覽畫面的中間或是下三分之一處，據以判斷該預覽畫面是否符合該攝影構圖要求。
21. 如申請專利範圍第15項所述的影像擷取裝置，其中該處理器利用邊緣檢測以及霍夫轉換，自該預覽畫面中偵測出至少一橫向直線以及根據該深度資訊，過濾位於近景的所述橫向直線，以取得該地平線。