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TWI662940B - 影像擷取裝置 - Google Patents

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TWI662940B
TWI662940B TW107118968A TW107118968A TWI662940B TW I662940 B TWI662940 B TW I662940B TW 107118968 A TW107118968 A TW 107118968A TW 107118968 A TW107118968 A TW 107118968A TW I662940 B TWI662940 B TW I662940B
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張榮文
林建宏
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廣達電腦股份有限公司
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Abstract

影像擷取裝置用以擷取待測物的影像且包括攝像器、第一光源及控制器。第一光源與攝像器相鄰配置。控制器電性連接於攝像器及第一光源且用以：在第一光源不發光下，控制攝像器擷取待測物之第一張圖片；在第一光源發出第一光線下，控制攝像器擷取待測物之第二張圖片；將第二張圖片減去第一張圖片，以濾除第二張圖片之背景亮度而獲得第一濾除圖片；以及，分析第一濾除圖片，以獲得待測物符合一狀態的機率值。

Description

影像擷取裝置
本發明是有關於一種影像擷取裝置，且特別是有關於一種可獲得待測物符合一狀態的機率值的影像擷取裝置。
當懷疑自己罹患疾病時，通常必須到醫院看診且在進行許多檢查，花費大量時間及金錢後才能獲知結果。基於此，本領域業者努力發展出一種新的且能更夠快速獲得身體狀況的技術。
因此，本發明提出一種影像擷取裝置，可改善前述習知問題。
根據本發明之一實施例，提出一種影像擷取裝置。影像擷取裝置用以擷取一待測物的影像且包括一攝像器、一第一光源及一控制器。第一光源與攝像器相鄰配置。控制器電性連接於攝像器及第一光源且用以：在第一光源不發光下，控制攝像器擷取待測物之一第一張圖片；在第一光源發出第一光線照亮待測 物下，控制攝像器擷取待測物之一第二張圖片；將第二張圖片減去第一張圖片，以濾除第二張圖片之背景亮度而獲得一第一濾除圖片；以及，分析第一濾除圖片，以獲得待測物符合一狀態的一機率值。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
10‧‧‧待測物
11‧‧‧突部
11s1‧‧‧第一面
11s2‧‧‧第二面
100‧‧‧影像擷取裝置
105‧‧‧機殼
105s‧‧‧表面
110‧‧‧攝像器
120‧‧‧第一光源
121‧‧‧第一發光件
122‧‧‧第二發光件
123‧‧‧第三發光件
130‧‧‧第二光源
140‧‧‧控制器
B1、B2‧‧‧亮區
D1、D2‧‧‧暗區
L1‧‧‧第一光線
L2‧‧‧第二光線
F1‧‧‧第一張圖片
F11、F21、F31、F41‧‧‧待測物影像
F12、F22’、F22”、F32’、F32”、F42‧‧‧外輪廓
F2‧‧‧第二張圖片
F3‧‧‧第三張圖片
F4‧‧‧第四張圖片
P1‧‧‧第一濾除圖片
P2‧‧‧第二濾除圖片
P3‧‧‧第三濾除圖片
S110、S111、S112、S120、S121、S122、S130、S140、S141、S142、S150、S160、S161、S162、S170、S180、S181、S182、S183‧‧‧步驟
第1A及1B圖繪示依照本發明一實施例之影像擷取裝置的示意圖。
第2A及2B圖繪示使用第1A圖之影像擷取裝置的影像分析流程圖。
第3A圖繪示第1A圖之影像擷取裝置擷取第一張圖片的示意圖。
第3B圖繪示第3A圖之影像擷取裝置所擷取之第一張圖片的示意圖。
第4A圖繪示第1A圖之影像擷取裝置擷取第二張圖片的示意圖。
第4B圖繪示第4A圖之影像擷取裝置所擷取之第二張圖片的示意圖。
第5A圖繪示第1A圖之影像擷取裝置擷取第三張圖片的示意圖。
第5B圖繪示第5A圖之影像擷取裝置所擷取之第三張圖片的示意圖。
第6A圖繪示第1A圖之影像擷取裝置擷取第四張圖片的示意圖。
第6B圖繪示第6A圖之影像擷取裝置所擷取之第四張圖片的示意圖。
請參照第1A及1B圖，其繪示依照本發明一實施例之影像擷取裝置100的示意圖。
影像擷取裝置100可透過光學影像分析技術，偵測待測物10符合一狀態的機率值。在一實施例中，待測物10例如是生物體(如人體或動物)從外觀上能夠觀察到的組織，例如是皮膚上的疑似病灶。前述「狀態」例如是待測物10的健康狀態，例如是癌化程度。具體來說，「狀態」可以是惡性腫瘤、痣或良性腫瘤的狀態。
影像擷取裝置100具有體積小、攜帶方便的優點，可居家使用。影像擷取裝置100也可在室內或室外使用。
如第1A及1B圖所示，攝像器110、第一光源120、第二光源130及控制器140。第一光源120與第二光源130鄰近 攝像器110配置，且分別位於攝像器110的相對二側。如圖所示，攝像器110、第一光源120及第二光源130配置在影像擷取裝置100之機殼105的同一側，如表面105s。控制器140可以是由半導體製程形成的電路，如中央處理器(CPU)或其它合適功能電路，然亦可為軟體或韌體。
第一光源120及/或第二光源130包括數個發光件，其可分別發出不同的原色光，數種不同的原色光可混光成為一預設色光，如白光、紅光或其它色光。以第一光源120舉例來說，第一光源120包括第一發光件121、第二發光件122及第三發光件123，其中第一發光件121、第二發光件122與第三發光件123之一者可發出紅光，第一發光件121、第二發光件122與第三發光件123之另一者可發出藍光，而第一發光件121、第二發光件122與第三發光件123之其它者可發出藍光。紅光、藍光與綠光可混光成為一預設色光，如白光、紅光或其它色光或其它色光。第二光源130具有類似第一光源120的結構，於此不再贅述。前述預設色光的光色可視待測物的種類及/或狀態的種類而定，本發明實施例不加以限定。
請參照第2A及2B圖，其繪示使用第1A圖之影像擷取裝置100的影像分析流程圖。
在步驟S110中，請同時參照第3A及3B圖，第3A圖繪示第1A圖之影像擷取裝置100擷取第一張圖片F1的示意圖， 而第3B圖繪示第3A圖之影像擷取裝置100所擷取之第一張圖片F1的示意圖。控制器140執行第一張圖片擷取步驟。例如，攝像器110大致對準待測物10的中間位置，且在第一光源120及第二光源130不發光下，控制器140控制攝像器110擷取待測物10之第一張圖片F1。
第一張圖片F1具有在背景亮度照射下的待測物影像F11。背景亮度是待測物10所在環境的環境光源所造成，環境光源例如是太陽光、檯燈及或日光燈等。如第3B圖所示，相較於第6B圖之第四張圖片F4的待測物影像F41的外輪廓F42而言，由於本步驟之第一光源120及第二光源130未發光照亮待測物11，因此第一張圖片F1的待測物影像F11的外輪廓F12相對不明顯(外輪廓F12以細線繪製，表示相對不明顯；外輪廓F42以粗線繪製，表示相對明顯)。
此外，步驟S110可包括步驟S111及S112。在步驟S111中，控制器140控制第一光源120及第二光源130不發光。然後，在步驟S112中，在第一光源120及第二光源130不發光下，控制器140控制攝像器110擷取待測物10之第一張圖片F1。在另一實施例中，當第一光源120及第二光源130已呈不發光狀態時，控制器140不需特別控制第一光源120及第二光源130不發光。
在步驟S120中，請同時參照第4A及4B圖，第4A圖繪示第1A圖之影像擷取裝置100擷取第二張圖片F2的示意圖， 而第4B圖繪示第4A圖之影像擷取裝置100所擷取之第二張圖片F2的示意圖。控制器140執行第二張圖片擷取步驟。例如，在第一光源120發光而第二光源130不發光下，控制器140控制攝像器110擷取待測物10之第二張圖片F2。第二張圖片F2具有第一光源120照光下的待測物影像F21。
步驟S120可包括步驟S121及S122。在步驟S121中，在第二光源130不發光下，控制器140控制第一光源120發出第一光線L1照亮待測物10。然後，在步驟S122中，在第二光源130不發光且第一光源120發出第一光線L1照亮待測物10下，控制器140控制攝像器110擷取待測物10之第二張圖片F2。
如第4A及第4B圖所示，待測物10具有至少一突部11，突部11具有相對之第一面11s1與第二面11s2。由於攝像器110大致對準待測物10的中間位置，而第一光源120位於攝像器110的一側，因此第一光線L1如同斜照待測物10。在第一光線L1斜照待測物10下，突部11的第一面11s1為迎光面，而突部11的第二面11s2為背光面。迎光面於第4B圖之待測物影像F21中形成亮區B1，而背光面於待測物影像F21形成暗區D1。此外，在第一光線L1斜照待測物10下，第二張圖片F2的待測物影像F21中靠近第一光源120的外輪廓F22’相較於遠離第一光源120的外輪廓F22”更明顯(外輪廓F22’以粗線表示，表示相對明顯)。
如第4B圖所示，由第二張圖片F2的亮暗區分佈可 獲得待測物10的凹凸分佈。且由第二張圖片F2可獲得待測物10的相對明顯的部分外輪廓F22’。雖然圖未示，然由第二張圖片F2可獲得待測物10的顏色分佈。
在步驟S130中，控制器140將第二張圖片F2減去第一張圖片F1，以濾除第二張圖片F2之背景亮度而獲得第一濾除圖片P1。由於第一濾除圖片P1已濾除背景亮度，因此使影像分析結果的準確度不受背景亮度的影響。如此，無論影像擷取裝置100在室外或室內使用，皆可排除背景亮度(如室內燈、室外燈或太陽光)的影響。此外，前述的「減去」意指濾除第二張圖片F2的部分光學呈現(如背景亮度)，此光學呈現也存在於第一張圖片F1。本文其它段落的「減去」也具有相似或相同的涵義，於此不再贅述。
在步驟S140中，請同時參照第5A及5B圖，第5A圖繪示第1A圖之影像擷取裝置100擷取第三張圖片F3的示意圖，而第5B圖繪示第5A圖之影像擷取裝置100所擷取之第三張圖片F3的示意圖。控制器140執行第三張圖片擷取步驟。例如，在第一光源120不發光及第二光源130發光照亮待測物10下，控制器140控制攝像器110擷取待測物10之第三張圖片F3。第三張圖片F3具有第二光源130的照光及背景亮度下的待測物影像F31。
步驟S140可包括步驟S141及S142。在步驟S141中， 控制器140控制第一光源120不發光且控制第二光源130發出第二光線L2照亮待測物10。然後，在步驟S142中，在第一光源120不發光且第二光源130發出第二光線L2下，控制器140控制攝像器110擷取待測物10之第三張圖片F3。
如第5A及第5B圖所示，由於攝像器110大致對準待測物10的中間位置，而第二光源130位於攝像器110的另一側，因此第二光線L2如同斜照待測物10。在第二光線L2斜照待測物10下，突部11的第一面11s1為背光面，而突部11的第二面11s2為迎光面。背光面於待測物影像F31形成暗區D2，而迎光面於待測物影像F31形成亮區B2。此外，在第二光線L2斜照待測物10下，第三張圖片F3的待測物影像F31中靠近第二光源130的外輪廓F32”相較於遠離第二光源130的外輪廓F32’更明顯(外輪廓F32”以粗線表示，表示相對明顯)。
如第5B圖所示，由第三張圖片F3的亮暗區分佈可獲得待測物10的凹凸分佈。且由第三張圖片F3可獲得待測物10的相對明顯的部分外輪廓F32”。雖然圖未示，由第三張圖片F3可獲得待測物10的顏色分佈。相較於只有第二張圖片F2或第三張圖片F3，若將第二張圖片F2與第三張圖片F3疊合，可獲得更完整的待測物10的型態，如凹凸分佈、顏色分佈及/或外輪廓。
在步驟S150中，控制器140將第三張圖片F3減去第一張圖片F1，以濾除第三張圖片F3之背景亮度而獲得第二濾除圖 片P2。由於第二濾除圖片P2已濾除背景亮度，因此使影像分析結果的準確度不受背景亮度的影響。
在步驟S160中，請同時參照第6A及6B圖，第6A圖繪示第1A圖之影像擷取裝置100擷取第四張圖片F4的示意圖，而第6B圖繪示第6A圖之影像擷取裝置100所擷取之第四張圖片F4的示意圖。控制器140執行第四張圖片擷取步驟。例如，在第一光源120及第二光源130皆發光照亮待測物10下，控制器140控制攝像器110擷取待測物10之第四張圖片F4。第四張圖片F4具有第一光源120及第二光源130的照光及背景亮度下的待測物影像F41。由於第一光源120及第二光源130皆發光照亮待測物10，因此待測物影像F41的外輪廓F42係相對明顯(相較於第3B圖第一張圖片F1的待測物影像F11的外輪廓F12而言)。此外，如第6B圖所示，由於第一光源120及第二光源130皆發光照亮待測物10，因此亮度較強(相較於前述步驟的發光亮度而言)，使待測物影像F41的表面凹凸影像較不明顯，故而第6B圖的待測物影像F41省略亮、暗區(即對應突部的區域)的繪示。在另一實施例中，可控制第一光源120及第二光源130的發光強度以獲得待測物影像F41的亮、暗區的不同明顯度，例如是明顯、不明顯或完全不顯示出，其中的「明顯」指的是可以達到獲得後述第一判斷值的程度。
步驟S160可包括步驟S161及S162。在步驟S161中， 控制器140控制第一光源120發出第一光線L1照亮待測物10且控制第二光源130發出第二光線L2照亮待測物10。然後，在步驟S162中，在第一光源120及第二光源130皆發光照亮待測物10下，控制器140控制攝像器110擷取待測物10之第四張圖片F4。
在步驟S170中，控制器140將第四張圖片F4減去第一張圖片F1，以濾除第四張圖片F4之背景亮度而獲得第三濾除圖片P3。由於第三濾除圖片P3已濾除背景亮度，因此使影像分析結果的準確度不受背景亮度的影響。
在步驟S180中，控制器140分析第一濾除圖片P1、第二濾除圖片P2及第三濾除圖片P3，以獲得待測物10符合一狀態的機率值。由於第一濾除圖片P1、第二濾除圖片P2及第三濾除圖片P3皆已濾除背景亮度，因此使影像分析結果的準確度不受背景亮度的影響。
在一實施例中，步驟S180可包括步驟S181~S183。
在步驟S181中，控制器140分析第一濾除圖片P1及第二濾除圖片P2，以獲得待測物10的第一判斷值，其中第一判斷值例如是待測物10的突部11的凹凸分布符合該狀態的程度。當第一判斷值愈高，表示待測物10符合該狀態的可能性愈高。
然後，在步驟S182中，控制器140分析第三濾除圖片P3，以獲得待測物10的第二判斷值及第三判斷值，其中第二判斷值例如是待測物10的顏色符合該狀態的程度，而第三判斷值 例如是待測物10的外輪廓符合該狀態的程度。當第一判斷值及第二判斷值愈高，表示待測物10符合該狀態的可能性愈高
然後，在步驟S183中，控制器140計算第一判斷值、第二判斷值與第三判斷值的平均值，並以該平均值做為機率值。機率值愈高，表示待測物10符合該狀態的可能性愈高。以該狀態為皮膚癌舉例來說，當機率值愈高，表示待測物10為皮膚癌的可能性愈高(即風險愈高)。
此外，在步驟S180中，控制器140可以比對濾除圖片(如第一濾除圖片P1、第二濾除圖片P2及第三濾除圖片P3)與數個皮膚癌的特徵影像，以決定或計算判斷值(如第一判斷值、第二判斷值及第三判斷值)。此外，此些皮膚癌的特徵影像可儲存於一資料庫(未繪示)，此資料庫可位於控制器140中或另外的儲存器，如內部記憶體或外部儲存裝置。
在本實施例中，於步驟S181，由於控制器140同時分析第一濾除圖片P1及第二濾除圖片P2，因此可獲得準確度高的第一判斷值。在另一實施例中，於步驟S181，只要第一判斷值的準確度在預期範圍內，控制器140也可只分析第一濾除圖片P1。在其它實施例中，於步驟S181，當控制器140只分析第一濾除圖片P1時，影像擷取裝置100可選擇性省略第二光源130。
在本實施例中，於步驟S182，由於第三濾除圖片P3係在高照光亮度(第一光源120及第二光源130同時發光)下獲 得，因此控制器140分析第三濾除圖片P3能獲得準確度高的第二判斷值及第三判斷值。在另一實施例中，於步驟S182，只要第二判斷值及第三判斷值的準確度在預期範圍內，控制器140也可只分析第一濾除圖片P1。在其它實施例中，於步驟S182，當控制器140只分析第一濾除圖片P1時，影像擷取裝置100可省略第一光源120及第二光源130。
此外，在適當控制第一光源120及/或第二光源130的照光亮度下，若使用第一濾除圖片P1、第二濾除圖片P2與第三濾除圖片P3之至少一者即能獲得第一判斷值、第二判斷值及/或第三判斷值，則可省略第一濾除圖片P1、第二濾除圖片P2與第三濾除圖片P3之其它者的獲得步驟及其相關步驟，對應地可選擇性省略影像擷取裝置100的相關元件。
此外，本發明實施例並不限定第一張圖片F1、第二張圖片F2、第三張圖片F3及第四張圖片F4的擷取順序，第一張圖片F1、第二張圖片F2、第三張圖片F3與第四張圖片F4可以任意順序擷取。另，本發明實施例並不限定第一濾除圖片P1、第二濾除圖片P2及第三濾除圖片P3的擷取順序，第一濾除圖片P1、第二濾除圖片P2及第三濾除圖片P3可以任意順序擷取。
綜上所述，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。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因 此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一種影像擷取裝置，用以擷取一待測物的影像且包括：一攝像器；一第一光源，與該攝像器相鄰配置；以及一控制器，電性連接於該攝像器及該第一光源且用以：在該第一光源不發光下，控制該攝像器擷取該待測物之一第一張圖片；在該第一光源發出一第一光線照亮該待測物下，控制該攝像器擷取該待測物之一第二張圖片；將該第二張圖片減去該第一張圖片，以濾除該第二張圖片之背景亮度而獲得一第一濾除圖片；以及分析該第一濾除圖片，以獲得該待測物的一突部的凹凸分佈符合一狀態的一機率值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的影像擷取裝置，其中該影像擷取裝置更包括一機殼，該攝像器與該第一光源配置在該機殼的同一側。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的影像擷取裝置，其中該影像擷取裝置允許該第一光線斜照該待測物。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的影像擷取裝置，更包括：一第二光源，與該第一光源分別配置在該攝像器的相對二側；其中，在擷取該待測物之該第一張圖片之步驟更包括：在該第一光源及該第二光源皆不發光下，控制該攝像器擷取該待測物之該第一張圖片；其中，在擷取該待測物之該第二張圖片之步驟更包括：在該第二光源不發光且該第一光源發出該第一光線照亮該待測物下，控制該攝像器擷取該待測物之該第二張圖片。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的影像擷取裝置，其中該控制器更用以：在該第一光源不發光且該第二光源發出一第二光線照亮該待測物下，控制該攝像器擷取該待測物之一第三張圖片；將該第三張圖片減去該第一張圖片，以濾除該第三張圖片之背景亮度而獲得一第二濾除圖片；其中，在獲得該機率值之步驟更包括：分析該第一濾除圖片及該第二濾除圖片，以獲得該待測物該機率值。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的影像擷取裝置，其中該影像擷取裝置包括一機殼，該攝像器、該第一光源與該第二光源皆配置在該機殼的同一側。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的影像擷取裝置，其中該影像擷取裝置允許該第二光線斜照該待測物。
  8. 如申請專利範圍第4項所述的影像擷取裝置，其中該控制器更用以：在該第一光源及該第二光源皆發光照亮該待測物下，控制該攝像器擷取該待測物之一第四張圖片；將該第四張圖片減去該第一張圖片，以濾除該第四張圖片之背景亮度而獲得一第三濾除圖片；其中，在獲得該機率值之步驟更包括：分析該第一濾除圖片、該第二濾除圖片及該第三濾除圖片，以獲得該機率值。
  9. 如申請專利範圍第4項所述的影像擷取裝置，其中，於獲得該機率值之步驟更包括：分析該第一濾除圖片及該第二濾除圖片，以獲得該待測物的一第一判斷值；分析該第三濾除圖片，以獲得該待測物的一第二判斷值及一第三判斷值；以及計算該第一判斷值、該第二判斷值與該第三判斷值的平均值，並以該平均值做為該機率值。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的影像擷取裝置，其中該待測物為一生物的組織，該狀態為該組織的健康狀態。
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