從像素陣列讀取像素?cái)?shù)據(jù)的方法及成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)案涉及從像素陣列讀取像素?cái)?shù)據(jù)的方法及一種成像系統(tǒng)。一種從像素陣列讀取像素?cái)?shù)據(jù)的方法包含將多個(gè)像素區(qū)中的每一者曝光一相應(yīng)曝光時(shí)間。從所述多個(gè)像素區(qū)讀取像素?cái)?shù)據(jù)。從所述多個(gè)像素區(qū)中的第一者內(nèi)插所述像素?cái)?shù)據(jù)以確定除所述多個(gè)像素區(qū)中的所述第一者之外的所述像素區(qū)的所述像素?cái)?shù)據(jù)以產(chǎn)生具有第一曝光時(shí)間的第一圖像。從所述多個(gè)像素區(qū)中的第二者內(nèi)插所述像素?cái)?shù)據(jù)以確定除所述多個(gè)區(qū)中的所述第二者之外的所述像素區(qū)的所述像素?cái)?shù)據(jù)以產(chǎn)生具有第二曝光時(shí)間的第二圖像。組合所述圖像以產(chǎn)生高動(dòng)態(tài)范圍圖像。
【專利說(shuō)明】從像素陣列讀取像素?cái)?shù)據(jù)的方法及成像系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)案交叉參考
[0002]本申請(qǐng)案主張2013年5月20日申請(qǐng)的第61/825，419號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案的權(quán)益。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及圖像傳感器。更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)例涉及在高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)圖像傳感器中所利用的圖像處理及信號(hào)處理技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0004]標(biāo)準(zhǔn)圖像傳感器具有為大致60dB到70dB的有限動(dòng)態(tài)范圍。然而，真實(shí)世界的照度動(dòng)態(tài)范圍大得多。自然場(chǎng)景通常橫跨90dB及以上的范圍。為了同時(shí)捕獲高光及陰影，已在圖像傳感器中使用HDR技術(shù)來(lái)增加所捕獲動(dòng)態(tài)范圍。增加動(dòng)態(tài)范圍的最常見技術(shù)是將借助標(biāo)準(zhǔn)(低動(dòng)態(tài)范圍)圖像傳感器捕獲的多個(gè)曝光合并成單一線性HDR圖像，其具有比單曝光圖像大得多的動(dòng)態(tài)范圍。
[0005]最常見HDR傳感器解決方案中的一者將使多個(gè)曝光進(jìn)入到一個(gè)單一圖像傳感器中。在不同曝光積分時(shí)間或不同敏感度(例如，通過(guò)插入中性密度濾波器)的情況下，一個(gè)圖像傳感器可在單一圖像傳感器中具有2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)或甚至更多不同曝光。多曝光圖像可使用此HDR圖像傳感器在單拍中獲得。然而，與正常全分辨率圖像傳感器相比，使用此HDR傳感器會(huì)降低總體圖像分辨率。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于將4個(gè)不同曝光組合于一個(gè)圖像傳感器中的HDR傳感器，每一 HDR圖像將為全分辨率圖像的僅四分之一分辨率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個(gè)方面中，本申請(qǐng)案提供一種從包含多個(gè)像素的像素陣列讀取像素?cái)?shù)據(jù)的方法，其中所述多個(gè)像素被組織成在所述像素陣列中以一圖案布置的多個(gè)像素區(qū)。所述方法可包括:將所述多個(gè)像素區(qū)中的第一者曝光達(dá)第一曝光時(shí)間；將所述多個(gè)像素區(qū)中的第二者曝光達(dá)第二曝光時(shí)間；從所述多個(gè)像素區(qū)讀取像素?cái)?shù)據(jù)；從所述多個(gè)像素區(qū)中的所述第一者內(nèi)插所述像素?cái)?shù)據(jù)以針對(duì)所述第一曝光時(shí)間確定除所述多個(gè)像素區(qū)中的所述第一者之外的所述多個(gè)像素區(qū)的所述像素?cái)?shù)據(jù)，以從所述像素陣列產(chǎn)生多個(gè)圖像中的第一圖像，其中所述多個(gè)圖像中的所述第一圖像具有所述第一曝光時(shí)間；從所述多個(gè)像素區(qū)中的所述第二者內(nèi)插所述像素?cái)?shù)據(jù)以針對(duì)所述第二曝光時(shí)間確定除所述多個(gè)區(qū)中的所述第二者之外的所述多個(gè)像素區(qū)的所述像素?cái)?shù)據(jù)，以從所述像素陣列產(chǎn)生所述多個(gè)圖像中的第二圖像，其中所述多個(gè)圖像中的所述第二圖像具有所述第二曝光時(shí)間；及組合所述多個(gè)圖像以產(chǎn)生高動(dòng)態(tài)范圍圖像。在另一方面中，本申請(qǐng)案提供一種從包含多個(gè)像素的像素陣列讀取像素?cái)?shù)據(jù)的方法，其中所述多個(gè)像素被組織成在所述像素陣列中以一圖案布置的多個(gè)像素區(qū)。所述方法可包括:將多個(gè)像素區(qū)中的每一者曝光達(dá)多個(gè)曝光時(shí)間中的相應(yīng)一者；從所述多個(gè)像素區(qū)讀取像素?cái)?shù)據(jù)；針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的每一相應(yīng)者，確定所述多個(gè)像素區(qū)中的每一者的曝光比率，其中針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的每一相應(yīng)者的所述多個(gè)像素區(qū)中的每一者的所述曝光比率等于所述多個(gè)曝光時(shí)間中的相應(yīng)一者除以所述多個(gè)像素區(qū)中的所述一者的所述曝光時(shí)間；針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的每一相應(yīng)者，將所述多個(gè)像素區(qū)中的其所述曝光比率小于第一閾值的每一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)用來(lái)自所述多個(gè)像素區(qū)中的所述一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)乘以所述多個(gè)像素區(qū)中的所述一者的所述曝光比率替代以產(chǎn)生針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的相應(yīng)一者的圖像；及組合所述多個(gè)圖像以產(chǎn)生高動(dòng)態(tài)范圍圖像。
[0007]在又一方面中，本申請(qǐng)案提供一種成像系統(tǒng)。所述成像系統(tǒng)可包括:像素陣列，其包含多個(gè)像素，其中所述多個(gè)像素被組織成在所述像素陣列中以一圖案布置的多個(gè)像素區(qū)；控制電路，其耦合到所述像素陣列以控制所述像素陣列的操作，其中所述控制電路經(jīng)耦合以將多個(gè)像素區(qū)中的每一者曝光達(dá)多個(gè)曝光時(shí)間中的相應(yīng)一者；及讀出電路，其耦合到所述像素陣列以從所述多個(gè)像素區(qū)讀出像素?cái)?shù)據(jù)，所述成像系統(tǒng)經(jīng)耦合以:針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的每一相應(yīng)者，確定所述多個(gè)像素區(qū)中的每一者的曝光比率，其中針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的每一相應(yīng)者的所述多個(gè)像素區(qū)中的每一者的所述曝光比率等于所述多個(gè)曝光時(shí)間中的相應(yīng)一者除以所述多個(gè)像素區(qū)中的所述一者的所述曝光時(shí)間；針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的每一相應(yīng)者，將所述多個(gè)像素區(qū)中的其所述曝光比率小于第一閾值的每一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)用來(lái)自所述多個(gè)像素區(qū)中的所述一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)乘以所述多個(gè)像素區(qū)中的所述一者的所述曝光比率替代以產(chǎn)生針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的相應(yīng)一者的圖像；及組合所述多個(gè)圖像以產(chǎn)生高動(dòng)態(tài)范圍圖像。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]參考以下各圖描述本發(fā)明的非限制性及非詳盡實(shí)施例，其中在所有各視圖中相似參考編號(hào)指代相似部件，除非另有規(guī)定。
[0009]圖1A是圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的教示的四曝光HDR圖像傳感器的一個(gè)實(shí)例的圖式。
[0010]圖1B是圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的教示的實(shí)例四曝光HDR圖像傳感器中的其中存在第一曝光的像素區(qū)的一個(gè)實(shí)例的圖式。
[0011]圖2是圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的教示的四曝光HDR圖像傳感器的一個(gè)實(shí)例的圖式，其中所述圖像傳感器的全分辨率是利用實(shí)例比例放大技術(shù)捕獲的。
[0012]圖3是圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的教示的四曝光HDR圖像傳感器的一個(gè)實(shí)例的圖式，其中所述圖像傳感器的全分辨率是利用實(shí)例像素?cái)?shù)據(jù)替代技術(shù)捕獲的。
[0013]圖4是圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的教示的成像系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例的圖式，所述成像系統(tǒng)包含具有快速幀內(nèi)自動(dòng)聚焦的圖像傳感器像素陣列。
[0014]在圖式的所有數(shù)個(gè)視圖中，對(duì)應(yīng)參考字符指示對(duì)應(yīng)組件。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，圖中的元件是為簡(jiǎn)單及清晰起見而圖解說(shuō)明的，且未必按比例繪制。舉例來(lái)說(shuō)，為了有助于改進(jìn)對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例的理解，圖中的元件中的一些元件的尺寸可能相對(duì)于其它元件放大。此外，通常未描繪在商業(yè)上可行的實(shí)施例中有用或必需的常見而眾所周知的元件以便促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的這各種實(shí)施例的較不受阻擋的觀察。

【具體實(shí)施方式】
[0015]如將展示，本發(fā)明揭示針對(duì)于具有全分辨率的HDR圖像傳感器的方法及設(shè)備。在以下描述中，陳述眾多特定細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。在以下描述中，陳述眾多特定細(xì)節(jié)以提供對(duì)實(shí)施例的透徹理解。然而，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本文中所描述的技術(shù)可在不具有所述特定細(xì)節(jié)中的一或多者的情況下實(shí)踐或者可借助其它方法、組件、材料等來(lái)實(shí)踐。在其它例子中，未詳細(xì)展示或描述眾所周知的結(jié)構(gòu)、材料或操作以避免使某些方面模糊。
[0016]在本說(shuō)明書通篇中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“一實(shí)施例”、“一個(gè)實(shí)例”或“一實(shí)例”的提及意指結(jié)合所述實(shí)施例或?qū)嵗枋龅奶囟ㄌ卣?、結(jié)構(gòu)或特性包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或?qū)嵗?。因此，在本說(shuō)明書通篇的各個(gè)位置中例如“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在一個(gè)實(shí)例中”等短語(yǔ)的出現(xiàn)未必全部指代同一實(shí)施例或?qū)嵗?。此外，在一或多個(gè)實(shí)施例或?qū)嵗锌梢匀魏芜m合方式組合所述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。以下為通過(guò)參考附圖對(duì)在本發(fā)明的實(shí)例的描述中所使用的術(shù)語(yǔ)及元件的詳細(xì)描述。
[0017]如將展示，根據(jù)本發(fā)明的教示的實(shí)例提供恢復(fù)在一個(gè)單一圖像傳感器芯片中包含兩個(gè)或兩個(gè)以上曝光的HDR圖像傳感器的全分辨率的圖像處理技術(shù)。應(yīng)注意，以下描述的實(shí)例技術(shù)利用四曝光HDR圖像傳感器作為實(shí)例。當(dāng)然，應(yīng)了解，根據(jù)本發(fā)明的教示還可利用具有任何多個(gè)曝光的HDR圖像傳感器。
[0018]在圖1A中所描繪的實(shí)例中，圖解說(shuō)明實(shí)例四曝光HDR圖像傳感器100。在所圖解說(shuō)明的實(shí)例中，出于解釋目的展示拜耳圖案。然而，應(yīng)了解，根據(jù)本發(fā)明的教示也可利用任何其它彩色或非彩色圖案。如所描繪的實(shí)例中所展示，圖像傳感器100包含如所展示布置成二維陣列的多個(gè)像素區(qū)T0、T1、T2及Τ3。在所述實(shí)例中，假定借助多個(gè)像素區(qū)Τ0、Τ1、Τ2及Τ3獲得的圖像是分別借助曝光Ε0、Ε1、Ε2及Ε3獲取的。參考圖1B中所圖解說(shuō)明的實(shí)例，可了解，如果僅使用圖像傳感器100的TO像素區(qū)(其中僅存在曝光Ε0)來(lái)捕獲圖像，那么圖像傳感器100的像素總數(shù)的僅四分之一可用。換句話說(shuō)，所述像素區(qū)的除TO像素區(qū)之外的其它四分之三在曝光EO時(shí)不用來(lái)捕獲圖像，且因而不直接捕獲圖像傳感器100的全分辨率。
[0019]存在根據(jù)本發(fā)明的教示可用來(lái)以HDR捕獲圖像傳感器100的全分辨率的多種技術(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，在一個(gè)實(shí)例中，可借助比例放大以HDR來(lái)捕獲圖像傳感器100的全分辨率。比例縮放是涉及平滑度與清晰度之間的折衷的不平凡過(guò)程?？衫酶鞣N比例縮放方法，例如，最近鄰內(nèi)插、雙線性內(nèi)插、樣條內(nèi)插或其它基于向量的內(nèi)插。在一個(gè)實(shí)例中，可使用雙三次內(nèi)插方法來(lái)針對(duì)曝光Ε0、Ε1、Ε2及Ε3中的每一者獲得經(jīng)比例放大圖像。假定:
[0020]W =比例放大(TO)，
[0021]Tli =比例放大(Tl)，
[0022]Τ2 =比例放大(Τ2)，且
[0023]Τ3'=比例放大(Τ3)，
[0024]根據(jù)本發(fā)明的教示，可恢復(fù)具有不同曝光的其它像素區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。為了圖解說(shuō)明，圖2展示根據(jù)本發(fā)明的教示的實(shí)例圖像傳感器200，針對(duì)遺漏的像素位置(例如，非TO像素區(qū))使用實(shí)例比例放大技術(shù)來(lái)恢復(fù)圖像數(shù)據(jù)，其中針對(duì)EO曝光的經(jīng)恢復(fù)TO'數(shù)據(jù)如所展示。應(yīng)了解，根據(jù)本發(fā)明的教示，對(duì)于El曝光，可針對(duì)非Tl像素區(qū)類似地使用經(jīng)恢復(fù)Tl'數(shù)據(jù)，對(duì)于Ε2曝光，可針對(duì)非Τ2像素區(qū)類似地使用經(jīng)恢復(fù)Τ2'數(shù)據(jù)，且對(duì)于Ε3曝光，可針對(duì)非Τ3像素區(qū)類似地使用經(jīng)恢復(fù)Τ3'數(shù)據(jù)。因此，根據(jù)本發(fā)明的教示，可針對(duì)所有曝光E0、E1、E2及E3獲得圖像傳感器100的全分辨率以使用實(shí)例比例放大技術(shù)獲得全分辨率HDR信息。
[0025]在另一實(shí)例中，可在HDR圖像傳感器中利用像素替代，其中假定像素響應(yīng)相對(duì)于曝光時(shí)間為線性的。在所述實(shí)例中，可從其它曝光估計(jì)遺漏的像素位置的像素值。舉例來(lái)說(shuō)，假定:
FO
[0026]Tl = —

El
「n
[0027]r2=—
「 nEO
[0028]r3 =:—
[0029]接著可假定
[0030]T0_1" = rlXTl
[0031]T0_2" = r2XT2
[0032]T0_3 " = r3X T3
[0033]通過(guò)對(duì)從其它曝光估計(jì)的值進(jìn)行積分且用從其它曝光估計(jì)的值替代遺漏的像素位置，可因此恢復(fù)針對(duì)TO的全分辨率圖像，如在圖3中所圖解說(shuō)明的實(shí)例中所展示，圖3展示根據(jù)本發(fā)明的教示的實(shí)例圖像傳感器300，其中針對(duì)遺漏的像素位置使用實(shí)例像素?cái)?shù)據(jù)替代技術(shù)來(lái)恢復(fù)圖像數(shù)據(jù)。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的教示，對(duì)于剩余的曝光El、Ε2及Ε3，可利用類似像素?cái)?shù)據(jù)替代技術(shù)來(lái)恢復(fù)Τ1、Τ2及Τ3像素?cái)?shù)據(jù)。然而，應(yīng)注意，如果使較長(zhǎng)曝光飽和，那么所估計(jì)曝光像素值丟失，因?yàn)橛杏玫南袼匦畔⒁蛉迦萘慷患羧ァＴ诖饲闆r中，根據(jù)本發(fā)明的教示，可改為使用先前所論述的技術(shù)來(lái)利用經(jīng)比例放大圖像像素值。
[0035]應(yīng)了解，像素替代技術(shù)隨著曝光比率增加而遭受不良信噪比(SNR)。舉例來(lái)說(shuō)，如果Ε0/Ε3 = 64，那么Ε3必須應(yīng)用64χ?jǐn)?shù)字增益來(lái)獲得EO的相同數(shù)字水平，與EO相比，此可具有低18dB的SNR。此外，如果E3落到圖像傳感器的非線性響應(yīng)區(qū)中，那么針對(duì)E0_3"的經(jīng)估計(jì)值將為不準(zhǔn)確的。另一方面，比例放大技術(shù)遭受降低的清晰度及/或無(wú)效的高頻率估計(jì)，此由于內(nèi)插而導(dǎo)致之字形假影。
[0036]在另一實(shí)例中，根據(jù)本發(fā)明的教示，可基于曝光比率而利用比例放大技術(shù)以及像素?cái)?shù)據(jù)替代技術(shù)兩者以恢復(fù)遺漏的像素信息。舉例來(lái)說(shuō)，在一個(gè)實(shí)例中，

/?0 ^
[0〇37] TOrecovered = T0"，如果G ^

EO η
[0038]TOrecovered = (li)XT0"+wXT(V，如果!?_ < — < Rthl；

fI? S.JU
[0039]其中挪=I"""""'..................................................1""""""^I""""'11"""""* 且

EO
[0040]TOrecovered = TO'如果 U > Rm[0041 ] 因此，根據(jù)本發(fā)明的教示，對(duì)于HDR場(chǎng)景，可利用比例放大技術(shù)，而對(duì)于低動(dòng)態(tài)范圍場(chǎng)景，可利用像素?cái)?shù)據(jù)替代技術(shù)，來(lái)恢復(fù)HDR圖像傳感器的全分辨率。
[0042]在一個(gè)實(shí)例中，根據(jù)本發(fā)明的教示，在恢復(fù)T0、Tl、T2及T3的全分辨率圖像之后，可使用HDR組合過(guò)程來(lái)將T0、T1、T2及Τ3的全分辨率圖像組合成單一 HDR圖像。在一個(gè)實(shí)例中，可執(zhí)行色調(diào)映射過(guò)程以壓縮動(dòng)態(tài)范圍且產(chǎn)生適合于顯示的正常圖像。
[0043]圖4是圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的教示包含具有多個(gè)圖像傳感器像素單元的實(shí)例HDR圖像傳感器492的成像系統(tǒng)491的一個(gè)實(shí)例。如在所描繪實(shí)例中所展示，成像系統(tǒng)491包含耦合到控制電路498及讀出電路494 (其耦合到功能邏輯496)的HDR圖像傳感器492。
[0044]在一個(gè)實(shí)例中，HDR圖像傳感器492為圖像傳感器像素單元(例如，像素Ρ1、Ρ2、Ρ3、...、Ρη)的二維(2D)陣列。應(yīng)注意，HDR圖像傳感器492可為圖1Α-1Β的圖像傳感器100的實(shí)例或圖2的圖像傳感器200的實(shí)例或圖3的圖像傳感器300的實(shí)例，且下文所提及的類似命名及編號(hào)的元件類似于如上文所描述而耦合及發(fā)揮作用。如所圖解說(shuō)明，每一像素單元被布置到一行(例如，行Rl到Ry)及一列(例如，列Cl IiJ Cx)中以獲取人、地點(diǎn)、物體等的圖像數(shù)據(jù)，接著可使用所述圖像數(shù)據(jù)再現(xiàn)所述人、地點(diǎn)、物體等的2D圖像。
[0045]在一個(gè)實(shí)例中，在每一像素單元Ρ1、Ρ2、Ρ3、…、Pn已獲取其圖像數(shù)據(jù)或圖像電荷之后，所述圖像數(shù)據(jù)由讀出電路494讀出且接著傳送到功能邏輯496。在各種實(shí)例中，讀出電路494可包含如上文所論述的HDR處理電路、放大電路、模/數(shù)(ADC)轉(zhuǎn)換電路或其它。功能邏輯496可簡(jiǎn)單地存儲(chǔ)所述圖像數(shù)據(jù)或甚至通過(guò)應(yīng)用圖像后效果(例如，HDR處理、色調(diào)映射處理、剪裁、旋轉(zhuǎn)、移除紅眼、調(diào)整亮度、調(diào)整對(duì)比度或其它)來(lái)操縱所述圖像數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)例中，讀出電路494可沿著讀出列線一次讀出一行圖像數(shù)據(jù)(所圖解說(shuō)明)或可使用多種其它技術(shù)(未圖解說(shuō)明)讀出所述圖像數(shù)據(jù)，例如串行讀出或同時(shí)全并行讀出所有像素。
[0046]在一個(gè)實(shí)例中，控制電路498耦合到HDR圖像傳感器492以控制圖像傳感器492的操作特性。舉例來(lái)說(shuō)，控制電路498可產(chǎn)生用于控制圖像獲取的快門信號(hào)。在一個(gè)實(shí)例中，所述快門信號(hào)為用于同時(shí)啟用圖像傳感器492內(nèi)的所有像素以在單一獲取窗期間同時(shí)捕獲其相應(yīng)圖像數(shù)據(jù)的全局快門信號(hào)。在另一實(shí)例中，快門信號(hào)為滾動(dòng)快門信號(hào)，使得在連續(xù)獲取窗期間依序啟用每一像素行、每一像素列或每一像素群組。
[0047]包含發(fā)明摘要中所描述內(nèi)容的本發(fā)明的所圖解說(shuō)明實(shí)例的以上描述并非打算為窮盡性或限制于所揭示的精確形式。盡管出于說(shuō)明性目的而在本文中描述本發(fā)明的特定實(shí)施例及實(shí)例，但可在不背離本發(fā)明的較寬廣精神及范圍的情況下做出各種等效修改。確實(shí)，應(yīng)了解，特定實(shí)例性電壓、電流、頻率、功率范圍值、時(shí)間等是出于解釋目的而提供且根據(jù)本發(fā)明的教示還可在其它實(shí)施例及實(shí)例中采用其它值。
[0048]可根據(jù)以上詳細(xì)描述對(duì)本發(fā)明的實(shí)例做出這些修改。所附權(quán)利要求書中所使用的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)理解為將本發(fā)明限制于說(shuō)明書及權(quán)利要求書中所揭示的特定實(shí)施例。相反，范圍將完全由所附權(quán)利要求書來(lái)確定，所述權(quán)利要求書將根據(jù)所創(chuàng)建的權(quán)利要求解釋原則來(lái)加以理解。因此，應(yīng)將本說(shuō)明書及圖視為說(shuō)明性而非限制性。
【權(quán)利要求】
1.一種從包含多個(gè)像素的像素陣列讀取像素?cái)?shù)據(jù)的方法，其中所述多個(gè)像素被組織成在所述像素陣列中以一圖案布置的多個(gè)像素區(qū)，所述方法包括: 將所述多個(gè)像素區(qū)中的第一者曝光達(dá)第一曝光時(shí)間； 將所述多個(gè)像素區(qū)中的第二者曝光達(dá)第二曝光時(shí)間； 從所述多個(gè)像素區(qū)讀取像素?cái)?shù)據(jù)； 從所述多個(gè)像素區(qū)中的所述第一者內(nèi)插所述像素?cái)?shù)據(jù)以針對(duì)所述第一曝光時(shí)間確定除所述多個(gè)像素區(qū)中的所述第一者之外的所述多個(gè)像素區(qū)的所述像素?cái)?shù)據(jù)，以從所述像素陣列產(chǎn)生多個(gè)圖像中的第一圖像，其中所述多個(gè)圖像中的所述第一圖像具有所述第一曝光時(shí)間； 從所述多個(gè)像素區(qū)中的所述第二者內(nèi)插所述像素?cái)?shù)據(jù)以針對(duì)所述第二曝光時(shí)間確定除所述多個(gè)區(qū)中的所述第二者之外的所述多個(gè)像素區(qū)的所述像素?cái)?shù)據(jù)，以從所述像素陣列產(chǎn)生所述多個(gè)圖像中的第二圖像，其中所述多個(gè)圖像中的所述第二圖像具有所述第二曝光時(shí)間；及 組合所述多個(gè)圖像以產(chǎn)生高動(dòng)態(tài)范圍圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括: 將所述多個(gè)區(qū)中的第三者曝光達(dá)第三曝光時(shí)間；及 從所述多個(gè)像素區(qū)中的所述第三者內(nèi)插所述像素?cái)?shù)據(jù)以針對(duì)所述第三曝光時(shí)間確定除所述多個(gè)區(qū)中的所述第三者之外的所述多個(gè)像素區(qū)的所述像素?cái)?shù)據(jù)，以從所述像素陣列產(chǎn)生所述多個(gè)圖像中的第三圖像，其中所述多個(gè)圖像中的所述第三圖像具有所述第三曝光時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其進(jìn)一步包括: 將所述多個(gè)區(qū)中的第四者曝光達(dá)第四曝光時(shí)間；及 從所述多個(gè)像素區(qū)中的所述第四者內(nèi)插所述像素?cái)?shù)據(jù)以針對(duì)所述第四曝光時(shí)間確定除所述多個(gè)區(qū)中的所述第四者之外的所述多個(gè)像素區(qū)的所述像素?cái)?shù)據(jù)，以從所述像素陣列產(chǎn)生所述多個(gè)圖像中的第四圖像，其中所述多個(gè)圖像中的所述第四圖像具有所述第四曝光時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述內(nèi)插所述像素?cái)?shù)據(jù)包括執(zhí)行最近鄰內(nèi)插、雙線性內(nèi)插、樣條內(nèi)插或基于向量的內(nèi)插中的一者。
5.—種從包含多個(gè)像素的像素陣列讀取像素?cái)?shù)據(jù)的方法，其中所述多個(gè)像素被組織成在所述像素陣列中以一圖案布置的多個(gè)像素區(qū)，所述方法包括: 將多個(gè)像素區(qū)中的每一者曝光達(dá)多個(gè)曝光時(shí)間中的相應(yīng)一者； 從所述多個(gè)像素區(qū)讀取像素?cái)?shù)據(jù)； 針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的每一相應(yīng)者，確定所述多個(gè)像素區(qū)中的每一者的曝光比率，其中針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的每一相應(yīng)者的所述多個(gè)像素區(qū)中的每一者的所述曝光比率等于所述多個(gè)曝光時(shí)間中的相應(yīng)一者除以所述多個(gè)像素區(qū)中的所述一者的所述曝光時(shí)間； 針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的每一相應(yīng)者，將所述多個(gè)像素區(qū)中的其所述曝光比率小于第一閾值的每一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)用來(lái)自所述多個(gè)像素區(qū)中的所述一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)乘以所述多個(gè)像素區(qū)中的所述一者的所述曝光比率替代以產(chǎn)生針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的相應(yīng)一者的圖像；及 組合所述多個(gè)圖像以產(chǎn)生高動(dòng)態(tài)范圍圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其進(jìn)一步包括針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的每一相應(yīng)者，將所述多個(gè)像素區(qū)中的其所述曝光比率大于第二閾值的每一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)用來(lái)自所述多個(gè)像素區(qū)中的具有所述多個(gè)曝光時(shí)間中的所述相應(yīng)一者的所述一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)的內(nèi)插替代以產(chǎn)生針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的所述相應(yīng)一者的所述圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其進(jìn)一步包括針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的每一相應(yīng)者，將所述多個(gè)像素區(qū)中的其所述曝光比率大于所述第一閾值且小于所述第二閾值的每一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)用來(lái)自所述多個(gè)像素區(qū)中的所述一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)乘以所述多個(gè)像素區(qū)中的所述一者的所述曝光比率與來(lái)自所述多個(gè)像素區(qū)中的具有所述多個(gè)曝光時(shí)間中的所述相應(yīng)一者的所述一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)的所述內(nèi)插的組合替代。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述像素陣列中的所述多個(gè)像素中的每一者的像素響應(yīng)相對(duì)于曝光時(shí)間為實(shí)質(zhì)上線性的。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述組合所述多個(gè)圖像包括對(duì)所述多個(gè)圖像執(zhí)行色調(diào)映射過(guò)程以壓縮所述高動(dòng)態(tài)范圍圖像的動(dòng)態(tài)范圍。
10.一種成像系統(tǒng)，其包括: 像素陣列，其包含多個(gè)像素，其中所述多個(gè)像素被組織成在所述像素陣列中以一圖案布置的多個(gè)像素區(qū)； 控制電路，其耦合到所述像素陣列以控制所述像素陣列的操作，其中所述控制電路經(jīng)耦合以將多個(gè)像素區(qū)中的每一者曝光達(dá)多個(gè)曝光時(shí)間中的相應(yīng)一者；及 讀出電路，其耦合到所述像素陣列以從所述多個(gè)像素區(qū)讀出像素?cái)?shù)據(jù)，所述成像系統(tǒng)經(jīng)耦合以: 針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的每一相應(yīng)者，確定所述多個(gè)像素區(qū)中的每一者的曝光比率，其中針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的每一相應(yīng)者的所述多個(gè)像素區(qū)中的每一者的所述曝光比率等于所述多個(gè)曝光時(shí)間中的相應(yīng)一者除以所述多個(gè)像素區(qū)中的所述一者的所述曝光時(shí)間； 針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的每一相應(yīng)者，將所述多個(gè)像素區(qū)中的其所述曝光比率小于第一閾值的每一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)用來(lái)自所述多個(gè)像素區(qū)中的所述一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)乘以所述多個(gè)像素區(qū)中的所述一者的所述曝光比率替代以產(chǎn)生針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的相應(yīng)一者的圖像；及 組合所述多個(gè)圖像以產(chǎn)生高動(dòng)態(tài)范圍圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成像系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括功能邏輯，所述功能邏輯耦合到所述讀出電路以存儲(chǔ)從所述多個(gè)像素讀出的高動(dòng)態(tài)范圍圖像數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成像系統(tǒng)，其中所述成像系統(tǒng)進(jìn)一步經(jīng)耦合以針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的每一相應(yīng)者，將所述多個(gè)像素區(qū)中的其所述曝光比率大于第二閾值的每一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)用來(lái)自所述多個(gè)像素區(qū)中的具有所述多個(gè)曝光時(shí)間中的所述相應(yīng)一者的所述一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)的內(nèi)插替代以產(chǎn)生針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的所述相應(yīng)一者的所述圖像。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的成像系統(tǒng)，其中所述成像系統(tǒng)進(jìn)一步經(jīng)耦合以針對(duì)所述多個(gè)曝光時(shí)間中的每一相應(yīng)者，將所述多個(gè)像素區(qū)中的其所述曝光比率大于所述第一閾值且小于所述第二閾值的每一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)用來(lái)自所述多個(gè)像素區(qū)中的所述一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)乘以所述多個(gè)像素區(qū)中的所述一者的所述曝光比率與來(lái)自所述多個(gè)像素區(qū)中的具有所述多個(gè)曝光時(shí)間中的所述相應(yīng)一者的所述一者的所述像素?cái)?shù)據(jù)的所述內(nèi)插的組合替代。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成像系統(tǒng)，其中所述像素陣列中的所述多個(gè)像素中的每一者的像素響應(yīng)相對(duì)于曝光時(shí)間為實(shí)質(zhì)上線性的。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成像系統(tǒng)，其中所述成像系統(tǒng)進(jìn)一步經(jīng)耦合以對(duì)所述多個(gè)圖像執(zhí)行色調(diào)映射過(guò)程以壓縮所述高動(dòng)態(tài)范圍圖像的動(dòng)態(tài)范圍以組合所述多個(gè)圖像。
【文檔編號(hào)】H04N5/355GK104184965SQ201410210216
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月20日
【發(fā)明者】鄺江濤, 吳東暉, 王超, 船津英一 申請(qǐng)人:全視科技有限公司