消除圈纹效应的方法及装置

技术领域

本公开一般涉及消除圈纹效应(Ring Effect)的方法及装置，且更加具体地涉及一种消除由菲涅耳透镜(Fresnel Lens)所造成圈纹效应的方法及装置。

背景技术

现今的虚拟实境(Virtual Reality，VR)头戴式显示装置(Head-MountedDisplay，HMD)几乎都是采用菲涅耳透镜作为成像的光学系统。主要原因是因为菲涅耳透镜可大幅降低非球面镜(Aspherical lens)的厚度。然而，菲涅耳透镜成像时易造成圈纹效应。图1为由菲涅耳透镜所造成圈纹效应的示意图。

污点(Blemish)缺陷通常是由于划痕、污点或异物(例如，尘粒)所造成，并且可能位于菲涅耳透镜的光学成像路径的光学表面上。污点检测(Blemish detection)的原理为由工业相机拍摄一虚拟实境图像后进行轮廓检测(Contour Detection)，以判断污点位置。然而，此圈纹效应会造成在进行轮廓检测时误认此圈纹为一轮廓，而造成污点检测上的错误。

因此，需要一种消除圈纹效应的方法及装置，以改善上述问题。

发明内容

以下公开的内容仅为示例性的，且不意指以任何方式加以限制。除所述说明方面、实施方式和特征之外，通过参照附图和下述具体实施方式，其他方面、实施方式和特征也将显而易见。即，以下公开的内容被提供以介绍概念、重点、益处及本文所描述新颖且非显而易见的技术优势。所选择，非所有的，实施例将进一步详细描述如下。因此，以下公开的内容并不意旨在所要求保护主题的必要特征，也不意旨在决定所要求保护主题的范围中使用。

因此，本公开的主要目的即在于提供一种消除圈纹效应的方法及装置，以改善上述缺点。

本公开提出一种消除圈纹效应(Ring Effect)的方法，包括：藉由一相机拍摄光线照射一标准菲涅耳透镜(Golden Device)的一标准圈纹成像；根据上述标准圈纹成像建立一补偿查找表(Lookup Table)，并取得一标准圈纹中心点；藉由上述相机拍摄光线照射一待测菲涅耳透镜的一圈纹成像；根据上述圈纹成像取得一圈纹中心点；取得上述圈纹中心点与上述标准圈纹中心点之间的一转换关系；以及根据上述补偿查找表及上述转换关系对上述圈纹成像执行一补偿程序，以消除上述圈纹成像中的一圈纹效应。

本公开提出一种消除圈纹效应(Ring Effect)的装置，包括：一或多个处理器；以及一或多个计算机储存介质，储存计算机可读取指令，其中上述处理器使用上述计算机储存介质以执行：藉由一相机拍摄光线照射一标准菲涅耳透镜(Golden Device)的一标准圈纹成像；根据上述标准圈纹成像建立一补偿查找表(Lookup Table)，并取得一标准圈纹中心点；藉由上述相机拍摄光线照射一待测菲涅耳透镜的一圈纹成像；根据上述圈纹成像取得一圈纹中心点；取得上述圈纹中心点与上述标准圈纹中心点之间的一转换关系；以及根据上述补偿查找表及上述转换关系对上述圈纹成像执行一补偿程序，以消除上述圈纹成像中的一圈纹效应。

附图说明

图1为由菲涅耳透镜所造成圈纹效应的示意图。

图2显示根据本公开一实施例所述的消除由透镜(Lens)所造成圈纹效应(RingEffect)的环境示意图。

图3显示根据本公开一实施例所述的消除圈纹效应的方法的流程图。

图4A显示根据本公开一实施例所述的标准圈纹成像的示意图。

图4B显示根据本公开一实施例所述的对应图4A直线处的灰阶值示意图。

图5A显示根据本公开一实施例所述的标准灰阶圈纹图像的示意图。

图5B显示根据本公开一实施例所述的对应图5A直线处的标准灰阶圈纹图像的特征强度示意图。

图6A显示根据本公开一实施例所述的待测菲涅耳透镜的摆放位置较标准菲涅耳透镜的摆放位置平移一距离的情况的示意图。

图6B显示根据本公开一实施例所述的待测菲涅耳透镜的摆放位置较标准菲涅耳透镜的摆放位置倾斜一角度的情况的示意图。

图7A显示根据本公开一实施例的未进行补偿程序前圈纹成像的示意图。

图7B显示根据本公开一实施例的进行补偿程序后圈纹成像的示意图。

符号说明

200 环境示意图

210 相机

220 菲涅耳透镜

230 白板

250 电子装置

300 方法

S305、S310、S315、S320、S325、S330 步骤

410 直线

510 直线

x

600 标准菲涅耳透镜

610 待测菲涅耳透镜

620 待测菲涅耳透镜

具体实施方式

在下文中将参考附图对本公开的各方面进行更充分的描述。然而，本公开可以具体化成许多不同形式且不应解释为局限于贯穿本公开所呈现的任何特定结构或功能。相反地，提供这些方面将使得本公开周全且完整，并且本公开将给本领域技术人员充分地传达本公开的范围。基于本文所教导的内容，本领域的技术人员应意识到，无论是单独还是结合本公开的任何其它方面实现本文所公开的任何方面，本公开的范围旨在涵盖本文中所公开的任何方面。例如，可以使用本文所提出任意数量的装置或者执行方法来实现。另外，除了本文所提出本公开的多个方面之外，本公开的范围更旨在涵盖使用其它结构、功能或结构和功能来实现的装置或方法。应可理解，其可通过权利要求的一或多个元件具体化本文所公开的任何方面。

词语「示例性」在本文中用于表示「用作示例、实例或说明」。本公开的任何方面或本文描述为「示例性」的设计不一定被解释为优选于或优于本公开或设计的其他方面。此外，相同的数字在所有若干图示中指示相同的元件，且除非在描述中另有指定，冠词「一」和「上述」包含复数的参考。

可以理解，当元件被称为被「连接」或「耦接」至另一元件时，该元件可被直接地连接到或耦接至另一元件或者可存在中间元件。相反地，当该元件被称为被「直接连接」或「直接耦接」至到另一元件时，则不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其他词语应以类似方式被解释(例如，「在…之间」与「直接在…之间」、「相邻」与「直接相邻」等方式)。

图2显示根据本公开一实施例所述的消除由透镜(Lens)所造成圈纹效应(RingEffect)的环境示意图200。于一具体实施例中，上述透镜为一菲涅耳透镜(Fresnel Lens)。如图所示，架设于上方的一相机210拍摄光线照射一菲涅耳透镜220于白板230上的一圈纹成像。上述所谓白板是指任何可发光元件，如液晶显示器(Liquid-Crystal Display，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)、液晶覆硅(Liquid Crystal OnSilicon，LCos)元件、或数字光处理投影(Data Loss Prevention，DLP)等。

电子装置250可以藉由网络从相机210接收圈纹成像。电子装置250的类型范围从小型手持装置(例如，移动电话/可携式计算机)到大型主机系统(例如大型计算机)。可携式计算机的示例包括个人数字助理(PDA)、笔记型计算机等装置。网络可以是本领域技术人员所熟悉任何类型的网络，其可使用各种通信上可用协定中的任一种来支持数据通信，包括但不局限于TCP/IP等等。举例来说，网络可为一局域网(Local Area Network，LAN)，像是乙太网络等等、一虚拟网络，包括但不局限于虚拟专用网络(Virtual Private Network，VPN)、网际网络(Internet)、无线网络和/或这些和/或其他网络的任何组合。

应可理解，图2所示的电子装置250为上述环境示意图200架构的示例。图2所示的电子装置250可经由任何类型的计算装置来实现。

图3显示根据本公开一实施例所述的消除圈纹效应(Ring Effect)的方法300的流程图。此方法可由图2所示的电子装置250所执行。

在步骤S305中，电子装置藉由一相机拍摄光线照射一标准菲涅耳透镜(GoldenDevice)的一标准圈纹成像。为方便说明本发明实施例，在此先定义标准菲涅耳透镜及标准圈纹成像。标准菲涅耳透镜定义为摆放位置需要与相机的光轴完全对准且无脏污的菲涅耳透镜。标准圈纹成像定义为相机拍摄光线照射标准菲涅耳透镜所取得的圈纹成像。

在步骤S310中，电子装置根据上述标准圈纹成像建立一补偿查找表(LookupTable)，并取得一标准圈纹中心点。

以下将详细说明在步骤S310中，电子装置如何根据上述标准圈纹成像建立一补偿查找表(Lookup Table)。图4A显示根据本公开一实施例所述的标准圈纹成像的示意图。如图所示，当圈纹效应发生时，圈纹处会变暗。图4B显示根据本公开一实施例所述的对应第4A图直线410处的灰阶值示意图。如图所示，下凹处即为圈纹效应发生的位置。

电子装置先取得如图4A中标准圈纹成像正中央一范围的一平均灰阶值。于一实施例中，此范围为20×20像素大小的一正方形。接着，电子装置以上述平均灰阶值对上述标准圈纹成像的每一像素的一灰阶值进行一正规化处理，并得到对应每一像素的一正规化补偿值。电子装置产生包括上述像素及对应每一像素的上述正规化补偿值的上述补偿查找表。举例来说，假设中央范围的平均灰阶值为250，而像素位置(300,300)的灰阶值为125，经过正规化后该像素的正规化补偿值为125/250＝0.5。表格1是补偿查找表的一个实施例。

表格1

须注意的是，补偿查找表可以为任意形式的数据/存储器结构和/或实现为硬件/软件的形式。可替换地或可附加地，电子装置可使用实现在相关硬件/软件形式中的用于计算正规化补偿值的对应公式。

接下来将详细说明在步骤S310中，电子装置如何根据上述标准圈纹成像取得一标准圈纹中心点。首先，电子装置使用一滤波视窗与标准圈纹成像进行一折积运算(convolution)，以输出一标准灰阶圈纹图像，如图5A所示。电子装置可取得对应图5A直线510处的标准灰阶圈纹图像的特征强度。图5B显示根据本公开一实施例所述的对应图5A直线510处的标准灰阶圈纹图像的特征强度示意图。如图所示，特征强度越高的位置x

电子装置根据上述标准灰阶圈纹图像的特征强度取得上述标准圈纹中心点。举例来说，电子装置可先找出特征强度的两个最大值x

接着，在步骤S315中，电子装置藉由上述相机拍摄光线照射一待测菲涅耳透镜的一圈纹成像。为方便说明本发明实施例，在此先定义待测菲涅耳透镜。待测菲涅耳透镜定义为摆放位置可能平移、倾斜或并未与相机的光轴完全对准的菲涅耳透镜。图6A显示根据本公开一实施例所述的待测菲涅耳透镜610摆放位置的示意图。如图所示，虚线部分为标准菲涅耳透镜600的摆放位置，而实线部分的待测菲涅耳透镜610的摆放位置较标准菲涅耳透镜600的摆放位置平移一距离。图6B显示根据本公开一实施例所述的待测菲涅耳透镜620摆放位置的示意图。如图所示，虚线部分为标准菲涅耳透镜600的摆放位置，而实线部分的待测菲涅耳透镜620的摆放位置较标准菲涅耳透镜600的摆放位置倾斜一角度。

再来，在步骤S320中，电子装置根据上述圈纹成像取得一圈纹中心点。更详细地说明，在步骤S320中，电子装置亦可使用与步骤S310所提的相同方式根据圈纹成像取得一圈纹中心点(x

在步骤S325中，电子装置取得上述圈纹中心点与上述标准圈纹中心点之间的一转换关系。更详细地说明，在步骤S325中电子装置所取得转换关系则可分为两种情况来计算。第一种情况为当待测菲涅耳透镜的摆放位置较标准菲涅耳透镜的摆放位置平移一距离的情况，如图6A所示。在此情况下，圈纹中心点与标准圈纹中心点之间的上述转换关系表示如下：

其中，(x

而第二种情况为当待测菲涅耳透镜的摆放位置较标准菲涅耳透镜的摆放位置倾斜一角度的情况，如图6B所示。在此情况下，圈纹中心点与标准圈纹中心点之间的上述转换关系表示如下：

其中(x

在步骤S330中，电子装置根据上述补偿查找表及上述转换关系对上述圈纹成像执行一补偿程序，以消除上述圈纹成像中的一圈纹效应。更详细地说明，以图6A为例，电子装置先根据转换关系平移上述圈纹成像，以使圈纹中心点与标准圈纹中心点的位置相同。接着，电子装置根据上述补偿查找表对平移后的圈纹成像执行一补偿程序。补偿查找表以表格1为例。假设平移后的圈纹成像的像素位置(300,300)的灰阶值为125，此灰阶值125根据表格1的正规化补偿值0.5进行补偿后的值为125/0.5＝250。以此类推，平移后的圈纹成像的每一像素点的灰阶值皆会进行补偿，如表格2所示。

表格2

类似地，以图6B为例，电子装置先根据转换关系(即公式(2))平移上述圈纹成像，以使圈纹中心点与标准圈纹中心点的位置相同。电子装置再根据上述补偿查找表对平移后的圈纹成像执行补偿程序。补偿程序的步骤亦如前所述，在此不再赘述。

在另一实施例中，在步骤S330执行完后，电子装置可对已消除上述圈纹效应的上述圈纹成像执行一污点检测(Blemish Detection)。

图7A显示根据本公开一实施例的未进行补偿程序前圈纹成像的示意图。图7B显示根据本公开一实施例的进行补偿程序后圈纹成像的示意图。如图7A～图7B所示，进行补偿程序后圈纹成像的圈纹效应显著降低且保留了可供污点检测的污点细节。此外，此经过补偿后的圈纹成像可直接执行污点检测，避免了污点检测误判的问题。

如上所述，本公开的消除由菲涅耳透镜所造成圈纹效应的方法及装置在执行污点检测前先消除了圈纹成像中的圈纹效应，避免了污点检测误判圈纹为污点的问题，进而提升污点检测的正确率。

本发明可通过一或多个处理器经由计算机程序码或机器可使用指令来执行本发明，指令可为程序模块的计算机可执行指令，其程序模块由计算机或其它机器，例如个人数字助理或其它可携式装置执行。一般而言，程序模块包括例程、程序、物件、元件、数据结构等，程序模块指的是执行特定任务或实现特定抽象数据类型的程序码。本发明可在各种系统组态中实现，包括可携式装置、消费者电子产品、通用计算机、更专业的计算装置等。本发明还可在分散式运算环境中实现，处理由通信网络所连结的装置。上述处理器例如为CPU(中央处理器)、GPU(图形处理器)、MCU(微控制器)、ASIC(特殊应用集成电路)、FPGA(现场可编程逻辑门阵列)等。

在此所公开程序的任何具体顺序或分层的步骤纯为一举例的方式。基于设计上的偏好，必须了解到程序上的任何具体顺序或分层的步骤可在此文件所公开的范围内被重新安排。伴随的方法权利要求以一示例顺序呈现出各种步骤的元件，也因此不应被此所展示的特定顺序或阶层所限制。

权利要求中用以修饰元件的「第一」、「第二」、「第三」等序数词的使用本身未暗示任何优先权、优先次序、各元件之间的先后次序、或方法所执行的步骤的次序，而仅用作标识来区分具有相同名称(具有不同序数词)的不同元件。

虽然本公开已以实施范例公开如上，然而其并非用以限定本公开，任何本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，应当可做些许更动与润饰，因此本公开的保护范围应当视权利要求所界定者为准。