專利名稱：使用綠色光譜范圍重疊的單位像素群的圖像傳感器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像傳感器以及其操作方法，更特定地，涉及彩色圖像傳感器以及其操作方法。
背景技術(shù)：
CMOS圖像傳感器(CIS)被普遍地用在消費電子產(chǎn)品中，例如數(shù)碼照相機、錄像機和可拍照的移動終端。在典型裝置中，CIS陣列用來捕捉光能并輸出相應(yīng)的電信號，其中每一個傳感器通常對應(yīng)于圖像的像素。通常，CIS僅區(qū)別光強信息。為了提供彩色區(qū)分，通常在傳感器陣列上設(shè)置彩色濾光片以過濾光的特定彩色成分從而單個傳感器可以提供彩色成分信息。
為了產(chǎn)生高清晰度圖像，通常CIS需要減少尺寸使得在規(guī)定區(qū)域內(nèi)可以
使用大量的傳感器。然而，增加傳感器集成密度會導(dǎo)致增加傳感器之間的串?dāng)_，其會引起靈敏度的降低。具有不同濾色鏡的傳感器之間的串?dāng)_會引起單
個傳感器輸出上的光譜失真，并且會導(dǎo)致信噪比(SNR )和顏色再現(xiàn)性的P爭低。補償串?dāng)_的傳統(tǒng)技術(shù)包括放大傳感器輸出信號和/或使用顏色修正電路來修正串?dāng)_。這種途徑會由于增加的噪音和顏色再現(xiàn)性的問題而受到限制。
通常的傳統(tǒng)圖像裝置使用顏色內(nèi)插(color interpolation )。在通常的顏色內(nèi)插工藝中，聯(lián)合來自多個相鄰像素的信號以產(chǎn)生給定像素的適當(dāng)?shù)念伾畔ⅰ＠?，來自相鄰紅色和綠色像素傳感器的信號可以用來產(chǎn)生用于藍色像素的內(nèi)插的綠色和紅色信號。然而，顏色內(nèi)插可以引起錯誤的顏色誤差。傳統(tǒng)的修正錯誤的顏色誤差的途徑是在每一個傳感器和接收入射光的透鏡之間插入光學(xué)低通濾光器(0LPF)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一些實施例提供一種設(shè)備，其包括排列為多個重復(fù)的2 x 2單元像素群的顏色選擇傳感器陣列。該陣列中的單元像素群的每一個傳感器選擇為用于包括綠色成分的顏色。該單元像素包括對于各個第 一和第二顏色選擇的各個傳感器和對于第三顏色選擇的兩個傳感器。來自單元像素群的傳感器的信號可以表示第 一顏色信號空間的顏色，并且該設(shè)備可以進一步包括圖像處理器電路，其配置成接收來自顏色選擇傳感器陣列的圖像傳感器信號和處理圖像傳感器信號以產(chǎn)生第二顏色信號空間中的圖像信號。例如，圖像處理器電路可以包括內(nèi)插器電路，對于具有第一、第二和第三顏色的第一顏色的濾色鏡的像素來說，其配置成產(chǎn)生相應(yīng)于第一、第二和第三顏色的各自的第二和第三顏色的內(nèi)插顏色信號。顏色修正電路可以配置成接收內(nèi)插顏色信
號和合成內(nèi)插顏色信號以產(chǎn)生RGB信號。該圖像處理器電路可以進一步配置成從RGB信號產(chǎn)生色度信號和從內(nèi)插顏色信號產(chǎn)生亮度信號。該圖像處理器電路還可以配置成識別從顏色選擇傳感器接收的圖像信號中的錯誤顏色誤差像素和向識別的錯誤顏色誤差像素相應(yīng)地補償內(nèi)插顏色信號。
在特定實施例中，單元像素群的第 一列包括黃色濾色傳感器和藍綠色濾色傳感器并且該單元像素群的第二列包括兩個綠色濾色傳感器。該設(shè)備可以包括圖像處理器電路，其配置成產(chǎn)生各個像素的各個黃色、藍綠色和第一及第二綠色信號組，并且配置成合成各個黃色、藍綠色和第一及第二綠色信號組的黃色、藍綠色和兩個綠色信號從而產(chǎn)生各個像素的各個RGB信號組。該圖像處理器電路可以包括串?dāng)_修正器電路，其配置成合成規(guī)定像素的黃色信號和第一綠色信號從而產(chǎn)生規(guī)定像素的RGB信號組的紅色信號，配置成合成規(guī)定像素的藍綠色信號和第二綠色信號從而產(chǎn)生規(guī)定像素的RGB信號組的藍色信號，并且配置成合成規(guī)定像素的第一和第二綠色信號從而產(chǎn)生規(guī)定像素的RGB信號組的綠色信號。例如，該串?dāng)_修正器電路可以配置成從規(guī)定像素的黃色信號去除第一綠色信號從而產(chǎn)生規(guī)定像素的RGB信號組的紅色信號，從規(guī)定像素的藍綠色信號去除第二綠色信號從而產(chǎn)生規(guī)定像素的RGB信號組的藍色信號，對規(guī)定像素的第一和第二綠色信號取平均從而產(chǎn)生規(guī)定像素的RGB信號組的綠色信號。圖像處理器電路還可以配置成對規(guī)定像素的RGB信號的紅色信號、藍色信號和綠色信號施加顏色修正矩陣從而產(chǎn)生規(guī)定像素的一組經(jīng)過顏色修正的紅色、綠色和藍色信號。圖像處理器電路可以包括內(nèi)插器電路，其配置成從顏色選擇傳感器矩陣接收圖像傳感信號并且配置成由已接收的圖像傳感信號產(chǎn)生各個像素的各個黃色、藍綠色和第一及第二綠色信號組。
7本發(fā)明的另 一個實施例提供一種方法，其中圖像傳感信號產(chǎn)生于以多個
重復(fù)的2 x 2單元像素群的形式排列的顏色選擇傳感器矩陣中，每一個單元
像素群中的傳感器選擇包含綠色成分的顏色，該單元像素群包括對于第一和 第二顏色選擇的各個傳感器和對于第三顏色選擇的兩個傳感器。該第一、第 二和第三顏色可以形成第 一顏色信號空間，并且處理該圖像處理器信號以在 第二顏色信號空間中產(chǎn)生圖像信號。處理圖像傳感信號以在第二顏色信號空
間中產(chǎn)生圖像信號的步驟可以包括對于具有第一、第二和第三顏色的第一 顏色的濾色鏡的像素來說，內(nèi)插相應(yīng)于第一、第二和第三顏色的各個第二和 第三顏色的顏色信號，并且合成內(nèi)插的顏色信號以產(chǎn)生RGB信號。該方法還 可以包括產(chǎn)生來自RGB信號的色度信號和產(chǎn)生來自內(nèi)插顏色信號的亮度信
本發(fā)明的另一個實施例提供一種串?dāng)_修正的方法，其包括接收像素的顏 色信號組，該顏色信號組包括黃色信號、藍綠色信號、第一綠色信號和第二 綠色信號。合成該黃色信號和該第一綠色信號從而產(chǎn)生RGB信號組的紅色信 號。合成該藍綠色信號和該第二綠色信號從而產(chǎn)生RGB信號組的藍色信號。 合成該第一和第二綠色信號從而產(chǎn)生RGB信號組的綠色信號。合成該黃色信 號和該第 一綠色信號從而產(chǎn)生RGB信號組的紅色信號的步驟可以包括從黃色 信號去除第一綠色信號從而產(chǎn)生RGB信號組的紅色信號。合成該藍綠色信號 和該第二綠色信號從而產(chǎn)生RGB信號組的藍色信號的步驟可以包括從該藍綠 色信號去除第二綠色信號從而產(chǎn)生RGB信號組的藍色信號。合成該第一和第 二綠色信號從而產(chǎn)生RGB信號組的綠色信號的步驟可以包括對該第一和第二 綠色信號取平均從而產(chǎn)生RGB信號組的綠色信號。
本發(fā)明的另外實施例提供一種錯誤顏色誤差修正方法，該方法用于修正 來自像素傳感器陣列的傳感器信號的由于顏色信號內(nèi)插而產(chǎn)生的錯誤顏色誤 差，該像素傳感器陣列包括在陣列中的按行交織的第一顏色的傳感器和第二 顏色的傳感器。對于該行的每一個像素，該傳感器的傳感信號輸出和在第一 方向上最靠近的同一顏色的傳感器的傳感信號輸出之間的差別被確定。第一 和第二顏色的一對相鄰的像素根據(jù)確定的差別而被識別。識別的相鄰像素對 的內(nèi)插顏色信號得到補償。例如，對于識別的相鄰像素對補償內(nèi)插顏色信號 的步驟可以包括對于該第一顏色的像素來說，向與該第一顏色的該像素相 關(guān)的該第二顏色的內(nèi)插顏色信號添加該第 一顏色的該像素的各個邊上的該第二顏色的像素的顏色信號平均值；并且，對于第二顏色的像素來說，從與該 第二顏色的該像素相關(guān)的該第 一顏色的內(nèi)插顏色信號中減去該第二顏色的該 像素的各個邊上的該第 一顏色的像素的顏色信號平均值。


圖1是示出用于依據(jù)本發(fā)明的某些實施例的圖像傳感器設(shè)備的單元像素 群的排列的電路圖。
圖2是示出圖1的圖像傳感器設(shè)備的傳感器的顏色光譜關(guān)系的圖。 圖3-IO是示出圖1的圖像傳感器設(shè)備的像素傳感器中的串?dāng)_的圖。 圖11是依據(jù)本發(fā)明的某些實施例的圖像傳感器設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。 圖12A-C示出依據(jù)本發(fā)明的另外實施例的圖11的圖像傳感器設(shè)備的RGB
信號產(chǎn)生。
圖13是依據(jù)本發(fā)明的另外實施例的圖像傳感器設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
圖14和15是示出依據(jù)本發(fā)明的某些實施例的由傳感器矩陣中的顏色信
號的內(nèi)插引起的錯誤顏色的產(chǎn)生的圖。
圖16是示出在依據(jù)本發(fā)明的某些實施例的圖像傳感器設(shè)備中的錯誤顏
色誤差修正設(shè)備和操作的結(jié)構(gòu)圖。
圖17和18示出圖16的圖像傳感器設(shè)備中的錯誤顏色誤差修正的操作。 圖19是示出依據(jù)本發(fā)明的某些實施例的處理圖像信號的操作的流程圖。 圖20是示出依據(jù)本發(fā)明的另外實施例的錯誤顏色誤差修正的操作的流程圖。
具體實施例方式
在此結(jié)合附圖更充分地描述本發(fā)明，附圖中示出本發(fā)明的實施例。然而， 本發(fā)明可以以多種不同的形式體現(xiàn)并且不應(yīng)該解釋為限定于在此提出的實施 例。而是，提出這些實施例，從而本公開將是徹底的和完整的，并且將本發(fā) 明的范圍全部傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
這里所使用的術(shù)語"和/或"包括任意和所有所列相關(guān)的術(shù)語的一個或多 個的組合。可以理解的是，當(dāng)元件和/或部件指的是"連接到"和/或"耦接到" 另一個元件和/或部件時，該元件和/或部件可以直接連接和/或耦接到其它元 件和/或部件，或者可以存在中間元件和/或部件。相反，當(dāng)元件和/或部件指
9的是"直接連接到"和/或"直接耦接到"另 一個元件和/或部件時，不存在中間 元件和/或部件。
還可以理解的是，盡管術(shù)語"第一"、"第二"等可以在此用作描述不同的 元件和/或部件，這些元件和/或部件不應(yīng)該限定于這些術(shù)語。而是，這些術(shù) 語僅^又用作方^f更區(qū)分一個元件和/或部件與另一個元件和/或部件。例如，第 一元件和/或部件可以稱作第二元件和/或部件而不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)。
在此使用的術(shù)語僅是為了描述特定實施例并不想限定本發(fā)明。這里使用 的術(shù)語"一個"以及"該，，指的是也包括復(fù)數(shù)形式，除非本文中明確規(guī)定外。還 將理解，術(shù)語"包含"、"包括"、"具有"及其衍生詞詳細說明一定特征、整體、 步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除存在和添加一個或多個其它 特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。
除非另有限定，所有在此使用的術(shù)語(包括技術(shù)的和科學(xué)的術(shù)語)與本 發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員共同理解的意義相同。還將理解，例如在公共使用字 典中限定的那些術(shù)語應(yīng)該解釋為具有這樣的意義，即與本說明書的內(nèi)容中和 相關(guān)領(lǐng)域中的意義是相符的并且不會解釋為理想化或過度形式化的意義，除 非在此表述為這樣限定。
本發(fā)明的某些實施例在于實現(xiàn)圖像傳感器設(shè)備和方法，可以通過使用重
復(fù)的2 x 2矩陣形單元像素群排列提供具有高密度和期望串?dāng)_和顏色保真度
的圖像傳感器設(shè)備和方法，其中像素群的每一個傳感器選用包括綠色成分的 顏色，其中包括為各個第一和第二顏色(例如黃色和藍綠色)選擇的各個傳 感器和為第三顏色(例如綠色)選擇的兩個傳感器。這種像素群排列可以與
顏色修正電路一起使用，以產(chǎn)生例如具有理想信噪比(SNR)的RGB信號以及 在綠色光譜中的相對低水平的空間調(diào)制，這能夠改善清晰度。這可以允許圖 像傳感器實現(xiàn)期望的高解析度。
圖1示出依據(jù)本發(fā)明的某些實施例的圖像傳感器的像素陣列100。該像 素陣列100由排列成重復(fù)的2 x 2單元像素群110的黃色(Ye)、綠色(Gl、 G2)和藍綠色(Cy)像素組成，每一個包括藍綠色像素、黃色像素和兩個綠 色像素。每一個像素G1、 G2、 Cy、 Ye選用顏色，即綠色、藍綠色或黃色，其 包括綠色成分。這由圖2示出，其示出黃色和藍綠色光譜與綠色光語的重疊。 可以理解的是，像素G1、 G2、 Cy、 Ye可以通過一起使用具有合適的光譜選擇 性的各個濾色鏡和例如CIS的圖像傳感器裝置來實現(xiàn)。還可以理解的是，其它的濾鏡組合可以提供類似的光鐠屬性。
圖3和圖4示出圖l所示的陣列IOO的單元像素群的第一綠色像素GI(即 具有包含綠色濾色鏡的傳感器的像素)的串?dāng)_特性。歸因于相鄰綠色像素G2 的串4尤G2，，可以由下給出
G2"=C2+C6,
其中C2和C6代表相鄰綠色像素G2的附加成分。歸因于相鄰藍綠色像素 Cy的串?dāng)_Cy"可以由下給出 Cy"=C4+C8,
其中C4和C8代表相鄰藍綠色像素Cy的附加成分。歸因于相鄰黃色像素 Ye的串?dāng)_Ye，，可以由下給出 Ye，，=Cl+C3+C5+C7，
其中C1、 C3、 C5、 C7代表相鄰黃色像素Ye的附加成分。綠色像素Gl 傳感器的輸入Gl，可以由下給出 Gr=Gl+G2"+Cy，，+Ye"
然而，對角相鄰的黃色像素Ye的貢獻假定為可以忽略的，這樣輸入G1， 可以簡化為
Gl，-Gl+G2"+Cy"
如圖4所示，綠色像素G1傳感器的輸入G1，可以視為包括通過綠色像素 自己的綠色濾鏡貢獻的綠色成分G1、通過垂直相鄰的綠色像素G2的濾鏡貢 獻的綠色成分G2"、通過水平相鄰的藍綠色像素Cy的濾鏡貢獻的綠色成分G" 以及通過水平相鄰的藍綠色像素Cy的濾鏡貢獻的藍色成分B"。
圖5和6示出圖1所示的陣列100的單元像素群的第二綠色像素G2的串 擾特征。來自垂直相鄰的綠色像素Gl的串?dāng)_G1"由以下給出
G1"=C2+C6，
來自水平相鄰黃色像素Ye的串?dāng)_Ye，，可以由下給出 Ye"=C4+C8，
來自對角相鄰藍綠色像素Cy的串?dāng)_Cy"可以如下給出 Cy"=Cl+C3+C5+C7
假定對角相鄰藍綠色像素Cy的貢獻Cy"是可以忽略的，綠色像素G2傳 感器的輸入G2，可以由下給出 G2，=G2+Gr，+Ye，，如圖6所示，綠色像素G2傳感器的輸入G2，可以視為包括通過綠色像素 自己的綠色濾鏡貢獻的綠色成分G2、通過垂直相鄰的綠色像素Gl的濾鏡貢 獻的綠色成分G1"、通過水平相鄰的黃色像素Ye的濾鏡貢獻的綠色成分G" 以及通過水平相鄰的黃色像素Ye的濾鏡貢獻的紅色成分R"。
圖7和8示出圖1所示的陣列100的單元像素群的黃色像素Ye的串?dāng)_特 征。來自垂直相鄰的藍綠色像素Cy的串?dāng)_Cy"由以下給出
Cy"=C2+C6，
來自水平相鄰綠色像素G2的串?dāng)_G2"可以由下給出 G2"=C4+C8,
來自對角相鄰綠色像素G1的串?dāng)_Gl"可以由下給出 G1"=C1+C3+C5+C7
假定對角相鄰綠色像素Gl的貢獻是可以忽略的，黃色像素傳感器的輸入 Ye，可以由下給出 Ye，=Ye+Cy"+G2"
如圖8所示，黃色像素Ye傳感器的輸入Ye，可以^L為包括通過黃色像素 自己的濾鏡貢獻的黃色成分Ye、通過水平相鄰的綠色像素G1的濾鏡貢獻的 綠色成分G2，，、通過垂直相鄰的藍綠色像素Cy的濾鏡貢獻的綠色成分G"以及 通過垂直相鄰的藍綠色像素Cy的濾鏡貢獻的藍色成分B"。
圖9和10示出圖1所示的陣列100的單元像素群的藍綠色像素Cy的串 擾特征。來自垂直相鄰的黃色像素Ye的串?dāng)_Ye"由以下給出
Ye，，=C2+C6，
來自水平相鄰綠色像素Gl的串?dāng)_Gl"可以由下給出 G1"=C4+C8,
來自對角相鄰綠色像素G2的串?dāng)_G2 "可以如下給出 G2，，=C1+C3+C5+C7
假定對角相鄰綠色像素G2的貢獻是可以忽略的，藍綠色像素Cy傳感器 的輸入Cy，可以由下給出 Cy，=Cy+Ye"+Gl"
如圖10所示，藍綠色像素Cy傳感器的輸入Cy，可以視為包括通過藍綠 色像素自己的濾鏡貢獻的藍綠色成分Cy、通過水平相鄰的綠色像素Gl的濾 鏡貢獻的綠色成分G1"、通過垂直相鄰的黃色像素Ye的濾鏡貢獻的綠色成分
12G，，以及通過垂直相鄰的黃色像素Ye的濾鏡貢獻的紅色成分R"。
圖11示出依據(jù)本發(fā)明的某些實施例的圖像傳感器設(shè)備1100。該設(shè)備包 括像素陣列1110,該陣列1110包括上述參考圖1-10排列的單元像素群。傳 感器信號Ye、 G2、 Cy、 Gl，即來自相應(yīng)于單元像素群中的各個黃色、藍綠色 和綠色濾色的像素的傳感器的信號，提供到內(nèi)插器電路1120上，其對每個像 素產(chǎn)生補充顏色信號。特別的，對于具有規(guī)定顏色(例如綠色)的濾鏡的像 素，內(nèi)插器電路1120對來自具有補充顏色濾鏡的相鄰像素的信號的其它補充 顏色(例如藍綠色和黃色)進行內(nèi)插信號。結(jié)果，內(nèi)插器產(chǎn)生輸出黃色、綠 色和藍綠色信號Ye，、 Gl'、 G2'、 Cy，，它們包括相應(yīng)于各自每個像素的真實濾 鏡顏色的信號，以及關(guān)于那個像素的補充顏色的內(nèi)插值。
這些信號提供到顏色修正器電路1130的串?dāng)_修正器電路1132,其相應(yīng) 地產(chǎn)生紅色、綠色和藍色信號R。、 G。、 B。。特別的，串?dāng)_修正器電路1132按 照以下矩陣方程完成串?dāng)_修正操作
—1_100 —G。=00.500.5
人001_1
隨后顏色修正矩陣電路1134向紅色、綠色和藍色信號R。、 G。、 B。施加顏色修 正(例如均勻化)矩陣以產(chǎn)生顏色修正的紅色、綠色和藍色信號R、 G、 B。
假定內(nèi)插的黃色、綠色和藍綠色信號Ye，、 Gl'、 G2，、 Cy，相應(yīng)于上述參 考圖1-10的黃色、綠色和藍綠色信號Ye，、 Gl'、 G2'、 Cy，
G1,K31+G2，,+G，，+B"
G2，=G2+Gr,+G，，+R"
Ye、Ye+G，，+B，，+G2"
Cy，=CyKT+R"+Gr 因此，通過串?dāng)_修正器電路1132產(chǎn)生的紅色、綠色和藍色信號R。、 G。、 B?？?以如圖12A、 12B和12C分別指示。特別的，在藍色信號B。和紅色信號R。中， 串?dāng)_成分G"、 B，，和R，，基本上互相彌補。綠色信號G。保持相對少的紅色和藍 色成分，并且提供與紅色和藍色信號R。、 B。有關(guān)的相對強的綠色成分。通過 使用所述的單位像素群，可以獲得更高的增益和加強的信噪比(SNR)。另夕卜， 因為每一個像素對綠色信號G。有貢獻，可以減少綠色光譜中的空間調(diào)制，這 能夠改善清晰度。這可以允許圖像傳感器獲得接近尼奎斯特界限(Nyquistlimit)的解析度。
可以理解的是，內(nèi)插器電路1120和顏色修正器電路1130通常可以通過 任意的各種模擬和/或數(shù)字電路實現(xiàn)。例如，內(nèi)插器1120可以包括配置成轉(zhuǎn) 換CMOS圖像傳感器產(chǎn)生的模擬圖像信號的模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換電路和配置 成完成數(shù)字內(nèi)插的數(shù)字電路，從而產(chǎn)生內(nèi)插的黃色、綠色和藍綠色信號Ye，、 Gl，、 G2'、 Cy，。顏色修正器電路1130可以數(shù)字化處理內(nèi)插的黃色、綠色和藍 綠色信號Ye，、 Gl'、 G2'、 Cy，，從而產(chǎn)生紅色、綠色和藍色信號R、 G、 B。可 以理解的是，這種電路可以通過例如^f吏用離散的部件來實現(xiàn)，該離散的部件 實現(xiàn)內(nèi)插器電路1120和顏色修正器電路1130的各種功能，和/或這些功能的 各種組合可以集成在例如一個或多個集成電i 各中。
圖13示出依據(jù)本發(fā)明的另外實施例的圖像捕獲系統(tǒng)1300。該系統(tǒng)1300 包括如上所述的像素陣列1310，其產(chǎn)生相應(yīng)于具有那些顏色濾鏡的傳感器的 傳感器輸出的黃色、藍綠色和綠色信號Ye、 Cy、 Gl、 G2。該黃色、藍綠色和 綠色信號Ye、 Cy、 Gl、 G2被提供到內(nèi)插器電路1320中，其產(chǎn)生包括內(nèi)插顏 色信號的黃色、藍綠色和綠色信號Ye'、 Cy，、 Gl，、 G2，。該黃色、藍綠色和綠 色信號Ye，、 Cy，、 Gl，、 G2，被提供到顏色修正電路1330上，其可以如以上參 考圖11和12所述的那樣對黃色、藍綠色和綠色信號Ye，、 Cy，、 Gl'、 G2，進行 操作，從而產(chǎn)生紅色、綠色和藍色信號R、 G、 B。該紅色、綠色和藍色信號R、 G、 B可以被提供到產(chǎn)生白平衡的信號R，、 G，、 B，的自動白平衡(AWB)控制器 電路1340,所述白平衡的信號在伽馬修正器電路1350中依次進行伽馬修正。 由伽馬修正器電路1350產(chǎn)生的伽馬修正的紅色、綠色和藍色信號R"、 G"、 B" 隨后通過顏色信號空間轉(zhuǎn)換器電路1360轉(zhuǎn)換成色度信號Cr 、 Cb。
仍如圖13示出的，黃色、藍綠色和綠色信號Ye，、 Cy，、 Gl'、 G2，還提供 到亮度決定電路1380上，其相應(yīng)地產(chǎn)生亮度信號Y。特別的，該亮度決定電 路1380包括乘法器1382，其將各自的一個黃色、藍綠色和綠色信號Ye，、 Cy'、 Gl'、 G2，乘以各自的系數(shù)a、 b、 c、 d,產(chǎn)生提供到加法器1384上的改變比例 的信號。加法器1384的輸出提供到增益控制器電路1386和伽馬修正器電路 1388上從而產(chǎn)生亮度信號Y。該增益控制器電路1386可以通過色度信號Cr、 Cb平衡亮度信號Y。該亮度信號Y連同色度信號Cr、 Cb可以被提供到RGB轉(zhuǎn) 換器電路1370,其相應(yīng)地產(chǎn)生亮度修正的紅色、綠色和藍色信號R、 G、 B。
依據(jù)本發(fā)明的另外實施例，可以在上述的顏色修正之前，對黃色、綠色和藍綠色信號進行錯誤顏色修正，從而修正由內(nèi)插處理？ 1起的錯誤顏色誤差。 圖14和15示出怎樣引起錯誤顏色修正的例子。可以產(chǎn)生在圖像的"明，，和"暗"
區(qū)域之間的垂直邊界，例如在黃色像素Ye33和水平相鄰的綠色像素G34 (參 見(a))的邊界上。關(guān)于黃色像素Ye33的黃色信號ye33和關(guān)于水平相鄰的 綠色傳感器G34的綠色信號g34是無誤的，由于其簡單相等于傳感器輸出(參 見(b)和(e))。由于產(chǎn)生的傳感器信號G32、 G34、 Cy23、 Cy43都位于"明" 區(qū)域(參見(c)和(d))，為黃色像素Y33內(nèi)插的綠色和藍綠色信號g33、 cy33也是無誤的。
然而，對于跨"明/暗"邊界內(nèi)插的顏色信號來說，則與上不同。例如，黃 色像素Y33的綠色值g33可以由在水平相鄰的綠色像素G32、 G34的值之間的 內(nèi)插確定，即
g33= (G32 + G34) /2
然而，因為黃色像素Ye33位于"明"區(qū)，關(guān)于黃色像素Ye33的實際綠色 值應(yīng)該與綠色像素G32基本上相同，即通過使用來自"暗"區(qū)的顏色信息的內(nèi) 插產(chǎn)生關(guān)于邊界像素Ye33 (參見(c))的錯誤綠色顏色信號g33。類似的， 才艮據(jù)相鄰的4象素Ye33、 Ye35、 Cy23、 Cy43、 Cy25、 Cy45的黃色和藍綠色傳感 器信號對在"暗"區(qū)域的相鄰的綠色像素G34的黃色和藍綠色值ye34、 cy34的 內(nèi)插產(chǎn)生過高的黃色和藍綠色信號ye34、 cy34 (參見(f)和(g))。作為這 些錯誤顏色誤差的結(jié)果，顏色誤差會被？ 1入到這些信號產(chǎn)生的紅色和藍色信 號R、 B,如圖15所示(參見(h)和(i))。因此，在邊界區(qū)域的插入值(如 圖15的箭頭所示)的補償可以是期望的，以阻止內(nèi)插引起的錯誤顏色的產(chǎn)生。
圖16示出依據(jù)本發(fā)明的某些實施例的設(shè)備和操作，其可以補償內(nèi)插引入 的錯誤顏色誤差，按照圖13所示的圖像處理途徑實現(xiàn)。特別的，像素陣列 1310可以產(chǎn)生黃色、綠色和藍綠色信號Ye、 Gl、 G2、 Cy，其提供到內(nèi)插器 1320，上，該內(nèi)插器1320，內(nèi)插這些信號從而產(chǎn)生包括內(nèi)插信號的黃色、綠色 和藍綠色信號Ye。'、 GV、 G2。,、 Cy。'。該內(nèi)插器1320'與圖13的內(nèi)插器1320 不同，因為其配置成探測錯誤顏色誤差可能發(fā)生的像素位置，產(chǎn)生提供到錯 誤顏色修正器電路1325的指示信號。該錯誤顏色修正器電路1325包括響應(yīng) 來自內(nèi)插器1320，的指示信號的修正信號發(fā)生器電路1323，其控制誤差修正 器電路1327從而修正黃色、綠色和藍綠色信號Ye。'、 GV、 G2。'、 Cy。，中選擇 的一個，以產(chǎn)生錯誤顏色誤差修正的黃色、綠色和藍綠色信號Ye，、 Gl'、 G2'、Cy'。該錯誤顏色誤差修正的黃色、綠色和藍綠色信號Ye，、 Gl，、 G2'、 Cy，可 以提供到顏色修正器電路1330，其可以如上參考圖13所述的一樣對這些信 號進行操作。
圖17示出依據(jù)本發(fā)明的某些實施例的圖16的錯誤顏色修正電路1325 的修正信號產(chǎn)生器電路1323的操作。表示明和暗區(qū)域之間的邊界位置((a) 所示)的位置探測信號(f )通過內(nèi)插器電路1320，從為像素Ye31、 G32、 Ye33、 G34、 Y35產(chǎn)生的信號而產(chǎn)生。信號(b)、 ( c )、 ( d )表示在綠色像素G32和 黃色像素Ye33中具有相同顏色指示峰值的相鄰像素之間的差異。添加的這些 峰值產(chǎn)生信號(e),其可以被移位一個像素，從而產(chǎn)生具有以明和暗區(qū)域之 間的邊界為中心的峰值的位置指示信號(f )。可以通過在對稱點的一邊反轉(zhuǎn) 峰值而從位置指示信號(f )中產(chǎn)生修正信號(g)。
圖18示出依據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的圖16的錯誤顏色修正電路1325 的誤差修正器電路1327的梯:作。對于圖17所示的入射光圖形(圖形(a))， 如上所述的產(chǎn)生位置探測和修正信號(b)、 (c)。如(d)和(e)所示，對于 像素Ye33,誤差修正器電路1327從相鄰的綠色像素信號G32、 G34產(chǎn)生平均 綠色信號。類似的，參照(f )和(g),對于像素G34，誤差修正器電路1327 從相鄰的黃色像素Ye33、 Ye35的信號產(chǎn)生綠色像素G34的平均黃色信號。響 應(yīng)于修正信號(c),誤差修正器電路1327向通過內(nèi)插器1320，產(chǎn)生的像素的 內(nèi)插綠色信號添加黃色像素Ye33的平均G信號，并且對內(nèi)插器1320，產(chǎn)生的 綠色像素G34的內(nèi)插黃色信號減去平均黃色信號，因此，修改可能由內(nèi)插器 1320，引入的錯誤顏色。
圖19示出依據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的示例性圖像信號處理操作。按照 以上所述，通過各個黃色、綠色和藍綠色濾鏡傳感器產(chǎn)生黃色、綠色和藍綠 色信號(圖塊1905 )。隨后對每一個像素通過依據(jù)這些原始傳感器輸出信號 內(nèi)插產(chǎn)生補償?shù)狞S色、綠色和藍綠色信號，例如，對黃色像素從鄰近的綠色 和藍綠色濾色的像素產(chǎn)生的信號內(nèi)插綠色和藍綠色信號，對綠色像素從鄰近 的黃色和藍綠色濾色的像素產(chǎn)生的信號內(nèi)插黃色和藍綠色信號，以及對藍綠 色像素從鄰近的黃色和綠色濾色的像素產(chǎn)生的信號內(nèi)插黃色和綠色信號(圖 塊1910)。隨后內(nèi)插處理的信號可以進行錯誤顏色修正(圖塊1915)以及隨 后如上參考圖13所述的在RGB轉(zhuǎn)換中進行顏色修正(圖塊1920 )。隨后，產(chǎn) 生的顏色修正的信號被AWB處理和伽馬修正(圖塊1925、 1930)，從而產(chǎn)生可以轉(zhuǎn)化為色度信號的輸出(圖塊1935 )，如上參考圖13所述的。該內(nèi)插處 理的信號還加權(quán)合成以產(chǎn)生亮度信號(圖塊1940 )。該亮度信號是調(diào)整增益 的和伽馬修正的(圖塊1945、 1950 )。該色度和亮度信號可以轉(zhuǎn)換成RGB信 號(圖塊1955 )。
圖20示出依據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的錯誤顏色誤差修正的示例性操 作。通過使用例如上述參考圖17的操作，從黃色、綠色和藍綠色傳感器信號 識別錯誤顏色誤差像素(圖塊2010)。確定已識別像素的平均顏色值(圖塊 2020 ),并且選擇性地添加和減少已識別像素的內(nèi)插信號，從而修正錯誤顏色 誤差(圖塊2030 )。
上述是本發(fā)明的示例不能解釋為對其的限定。盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的 幾個示例性實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會容易的理解在這些示例性實施例上 進行的許多修改是可能的，并不會實質(zhì)上脫離本發(fā)明的新穎性教導(dǎo)和有益之 處。因此，所有的這些修改都包括在如權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍中。 因此，可以理解的是，上述是本發(fā)明的示例并且不能解釋為對公開的特定實 施例的限定，并且這些對公開的實施例以及其它實施例的修改，都包括在所 附權(quán)利要求的范圍中。
相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求2007年10月5日提交的韓國專利申請No. 10-2007-0100345 的優(yōu)先權(quán)，該公開內(nèi)容在此全部引用以作參考。
1權(quán)利要求
1、一種設(shè)備，其包括顏色選擇傳感器的陣列，其排列成多個重復(fù)的2x2單元像素群，單元像素群每一個傳感器選用包括綠色成分的顏色，該單元像素群包含對于各個第一和第二顏色選擇的各個傳感器和對于第三顏色選擇的兩個傳感器。
2、 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中該單元像素群的傳感器的信號限定第 一顏色信號空間，并且還包括圖像處理器電路，其配置成從該顏色選擇傳感 器的陣列接收圖像傳感器信號以及處理該圖像傳感器信號，從而在第二顏色 信號空間中產(chǎn)生圖像信號。
3、 如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中該圖像處理器電路包括 內(nèi)插器電路，其配置成對于具有該第一、第二和第三顏色的第一顏色的濾色鏡的像素，產(chǎn)生相應(yīng)于該第一、第二和第三顏色的各個第二和第三顏色 的內(nèi)插顏色信號；以及顏色修正器電路，其配置成接收該內(nèi)插顏色信號和合成該內(nèi)插顏色信號， 從而產(chǎn)生RGB信號。
4、 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中該圖像處理器電路還配置成從該RGB 信號生成色度信號和從該內(nèi)插顏色信號產(chǎn)生亮度信號。
5、 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中該圖像處理器電路配置成從自該顏色 選擇傳感器接收的圖像信號中識別錯誤顏色誤差像素并且對該識別的錯誤顏 色誤差像素相應(yīng)地補償內(nèi)插顏色信號。
6、 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該單元像素群的第一列包含黃色濾色 傳感器和藍綠色濾色傳感器并且其中該單元像素群的第二列包含兩個綠色濾 色傳感器。
7、 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，還包含圖像處理器電路，其配置成為各個 像素產(chǎn)生各組黃色、藍綠色和第 一和第二綠色信號并且配置成合成各組黃色、 藍綠色和第一和第二綠色信號的黃色、藍綠色和兩個綠色信號，從而產(chǎn)生該 各個像素的各組RGB信號。
8、 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中該圖像處理器電路包含串?dāng)_修正器電 路，其配置成合成規(guī)定像素的黃色信號和第一綠色信號，從而產(chǎn)生該規(guī)定像 素的該RGB信號組的紅色信號，合成該規(guī)定像素的該黃綠色信號和該第二綠色信號，從而產(chǎn)生該規(guī)定像素的該RGB信號組的藍色信號，以及合成該規(guī)定 像素的該第一和第二綠色信號，從而產(chǎn)生該規(guī)定像素的該RGB信號組的綠色 信號。
9、 如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中該串?dāng)_修正器電路配置成從該規(guī)定像 素的黃色信號減去第一綠色信號，從而產(chǎn)生該規(guī)定像素的該RGB信號組的紅 色信號，從該規(guī)定像素的黃綠色信號減去第二綠色信號，從而產(chǎn)生該規(guī)定像 素的該RGB信號組的藍色信號，以及取該規(guī)定像素的第一和第二綠色信號的 平均值，從而產(chǎn)生該規(guī)定像素的該RGB信號組的該綠色信號。
10、 如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中該圖像處理器電路還配置成將顏色 修正矩陣施加到該規(guī)定像素的該RGB信號組的紅色信號、藍色信號和綠色信 號，從而產(chǎn)生該規(guī)定像素的一組經(jīng)顏色修改的紅色、藍色和綠色信號。
11、 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中該圖像處理器電路包含內(nèi)插器電路， 其配置成從該顏色選擇傳感器的陣列接收圖像傳感器信號和由該接收的圖像 傳感器信號產(chǎn)生各個像素的各組黃色、藍綠色和第 一及第二綠色信號。
12、 一種方法，其包含從排列成多個重復(fù)的2 x 2單元像素群的顏色選擇傳感器的陣列產(chǎn)生圖 像傳感器信號，單元像素群每一個傳感器選用包括綠色成分的顏色，該單元 像素群包含對于各個第 一和第二顏色選擇的各個傳感器和對于第三顏色選擇 的兩個傳感器，該圖像傳感器信號限定第一顏色信號空間；以及處理該圖像傳感器信號從而在第二顏色信號空間產(chǎn)生圖像信號。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中處理該圖像傳感器信號從而在第二 顏色信號空間產(chǎn)生圖像信號的步驟包含對于具有該第一、第二和第三顏色的第一顏色的濾色鏡的像素，內(nèi)插相 應(yīng)于該第一、第二和第三顏色的各個第二和第三顏色的顏色信號；以及 合成該內(nèi)插的顏色信號從而產(chǎn)生RGB信號。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，還包括 從該RGB信號產(chǎn)生色度信號；以及 從該內(nèi)插的顏色信號產(chǎn)生亮度信號。
15、 如權(quán)利要求13所述的方法，還包括從自該顏色選擇的傳感器接收的圖像信號中識別錯誤顏色誤差像素；以及向該識別的錯誤顏色誤差像素相應(yīng)地補償內(nèi)插的顏色信號。
16、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中該單元像素群的第一列包含黃色濾色的傳感器和藍綠色濾色的傳感器并且其中該單元像素群的第二列包含兩個 綠色濾色的傳感器。
17、 如權(quán)利要求16所述的方法，還包括圖像處理器電路，其配置成產(chǎn)生 各個像素的各組黃色、藍綠色和第一和第二綠色信號并且配置成合成各組黃 色、藍綠色和第一和第二綠色信號的黃色、藍綠色和兩個綠色信號，從而產(chǎn) 生該各個像素的各組RGB信號。
18、 如權(quán)利要求17所述的方法，還包括合成規(guī)定像素的黃色信號和第 一綠色信號，從而產(chǎn)生該規(guī)定像素的該 RGB信號組的紅色信號；合成該規(guī)定像素的黃綠色信號和第二綠色信號，從而產(chǎn)生該規(guī)定像素的 該RGB信號組的藍色信號；以及合成該規(guī)定像素的第一和第二綠色信號，從而產(chǎn)生該規(guī)定像素的該RGB 信號組的綠色信號。
19、 如權(quán)利要求8所述的方法，還包括其中合成規(guī)定像素的黃色信號和第 一綠色信號從而產(chǎn)生該規(guī)定像素的該 RGB信號組的紅色信號的步驟包含從該規(guī)定像素的黃色信號減去第 一綠色 信號，從而產(chǎn)生該規(guī)定像素的該RGB信號組的紅色信號；其中合成該規(guī)定像素的黃綠色信號和第二綠色信號從而產(chǎn)生該規(guī)定像素 的該RGB信號組的藍色信號的步驟包含從該規(guī)定像素的黃綠色信號減去第 二綠色信號，從而產(chǎn)生該規(guī)定像素的該RGB信號組的藍色信號；以及其中合成該規(guī)定像素的第 一和第二綠色信號從而產(chǎn)生該規(guī)定像素的該 RGB信號組的綠色信號的步驟包含對該規(guī)定像素的第一和第二綠色信號取 平均，從而產(chǎn)生該規(guī)定像素的該RGB信號組的綠色信號。
20、 如權(quán)利要求18所述的方法，還包含將顏色修正矩陣施加到該規(guī)定像 素的該RGB信號組的該紅色信號、藍色信號和該綠色信號，從而產(chǎn)生該規(guī)定 像素的一組經(jīng)過顏色修正的紅色、藍色和綠色信號。
21、 一種串?dāng)_修正方法，其包括接收像素的一組顏色信號，該組顏色信號包括黃色信號、藍綠色信號、 第 一綠色信號和第二綠色信號；合成該黃色信號和該第一綠色信號，從而產(chǎn)生RGB信號組的紅色信號； 合成該黃綠色信號和該第二綠色信號，從而產(chǎn)生RGB信號組的藍色信號；以及合成第一和第二綠色信號，從而產(chǎn)生RGB信號組的綠色信號。
22、 如權(quán)利要求21所述的方法其中合成該黃色信號和該第一綠色信號從而產(chǎn)生該RGB信號組的紅色信 號的步驟包含從該黃色信號減去該第一綠色信號，從而產(chǎn)生該RGB信號組的 該紅色信號；其中合成該黃綠色信號和該第二綠色信號從而產(chǎn)生該RGB組信號的藍色 信號的步驟包含從該黃綠色信號減去該第二綠色信號，從而產(chǎn)生該RGB信號 組的該藍色信號；以及其中合成該第一和第二綠色信號從而產(chǎn)生該RGB信號組的綠色信號的步 驟包含對該第一和第二綠色信號取平均，從而產(chǎn)生該RGB信號組的該綠色信
23、 一種錯誤顏色誤差修正方法，其用于修正像素傳感器陣列的傳感器 信號中由于顏色信號內(nèi)插而產(chǎn)生的錯誤顏色誤差，該像素傳感器陣列包括在 陣列中按行交織的第一顏色的傳感器和第二顏色的傳感器，該方法包含對于該行的每一個像素，確定該傳感器的傳感器信號輸出與在第一方向 上最靠近其的同色的傳感器的傳感器信號輸出之間的差異；響應(yīng)于已確定的差異識別該第 一和第二顏色的一對相鄰像素；以及 向該識別的相鄰像素對補償內(nèi)插的顏色信號。
24、 如權(quán)利要求23所述的方法，其中向該識別的相鄰像素對補償內(nèi)插的 顏色信號包括對于該第一顏色的該像素，向與該第一顏色的該像素相關(guān)的該第二顏色 的內(nèi)插顏色信號添加該第一顏色的該像素的各個邊上的該第二顏色的像素的 顏色信號平均值；以及對于該第二顏色的該像素，從與該第二顏色的該像素相關(guān)的該第 一顏色 的內(nèi)插顏色信號中減去該第二顏色的該像素的各個邊上的該第 一顏色的像素 的顏色信號平均值。
全文摘要
一種包括排列成多個重復(fù)的2×2單元像素群的顏色選擇傳感器的陣列的設(shè)備。單元像素群每一個傳感器選用包括綠色成分的顏色。該單元像素群包含對于各個第一和第二顏色選擇的各個傳感器和對于第三顏色選擇的兩個傳感器。來自該單元像素群的傳感器的信號限定第一顏色信號空間，并且該設(shè)備還包括圖像處理器電路，其配置成從該顏色選擇傳感器的陣列接收圖像傳感器信號以及處理該圖像傳感器信號，從而在第二顏色信號空間中產(chǎn)生圖像信號。
文檔編號H04N9/07GK101494795SQ20081020988
公開日2009年7月29日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月5日
發(fā)明者田中大通, 金廷妍, 金鎮(zhèn)學(xué) 申請人:三星電子株式會社