具有透明滤波器像素的成像系统技术方案

本发明专利技术涉及具有透明滤波器像素的成像系统。一种图像传感器可具有布置在彩色滤波器单位单元中的图像传感器像素的阵列，每一单元具有产生红图像信号的一个红图像像素、产生蓝图像信号的一个蓝图像像素，以及产生白图像信号的两个透明图像传感器像素。所述图像传感器可耦合到处理电路，所述处理电路对所述红、蓝和白图像信号执行滤波操作以增加所述图像信号中的噪声相关，这减少当将彩色校正矩阵应用于所述图像信号时的噪声放大。所述处理电路可从所述白图像信号提取绿图像信号。所述处理电路可计算包含所述红、蓝、白和绿图像信号的线性组合的定标值。所述定标值可应用于所述红、蓝和绿图像信号以产生具有改进的图像质量的经校正的图像信号。

【技术实现步骤摘要】
分案申请的相关信息本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2013年3月19日、申请号为201310088517.6、专利技术名称为“具有透明滤波器像素的成像系统”的专利技术专利申请案。本申请案主张2013年1月8日申请的第13/736,768号美国专利申请案以及2012年3月19日申请的第61/612,819号美国临时专利申请案的权益，所述专利申请案在此全文以引用的方式并入本文中。
本专利技术大体涉及成像装置，且更特定来说涉及具有透明图像像素的成像装置。
技术介绍
图像传感器普遍用于例如蜂窝式电话、相机和计算机等电子装置中来俘获图像。在典型的布置中，电子装置具备布置成像素行和像素列的图像像素的阵列。电路通常耦合到每一像素列用于从图像像素读出图像信号。常规的成像系统采用单一图像传感器，其中可见光谱通过布置成拜耳马赛克图案的红、绿和蓝(RGB)图像像素取样。拜耳马赛克图案由二乘二图像像素的重复单元组成，其中两个绿像素彼此对角相对，且其它隅角为红和蓝。然而，拜耳图案不能经由较小图像像素大小容易地实现图像传感器的进一步小型化，因为从图像像素俘获的图像信号中的信噪比(SNR)具有局限性。一种改进SNR的手段是通过增加低光级下的曝光来增加可用图像信号，其中SNR限制了图像质量。一种常规方法是使用相减滤波器，其中，举例来说，红、绿和蓝图像像素被和青、品红和黄图像像素代替。然而，这些信号通常必须转换为RGB或某一等效输出图像信号颜色以能够驱动大多数常规图像显示器。此变换通常涉及使用彩色校正矩阵(CCM)修改所俘获的图像信号，这可放大噪声，使得曝光增加的效应受到损害。因此，将需要能够提供具有俘获和处理图像信号的改进的手段的成像装置。
技术实现思路
已描述各种实施例，其说明具有透明图像像素滤波器和用于减少图像信号产生的图像信号中的噪声的图像处理技术(例如，色度去马赛克、应用点滤波器等)的图像传感器。一种图像传感器可具有图像传感器像素的阵列，所述图像传感器像素包含响应于红光产生红图像信号的红图像像素、响应于蓝光产生蓝图像信号的蓝图像像素，以及响应于至少红光、绿光和蓝光(例如，白光)产生白图像信号的透明图像传感器像素。图像像素可布置在像素单位单元的阵列中，每一像素单位单元包含若干不同颜色的图像像素。图像传感器可耦合到处理电路，所述处理电路对红、蓝和白图像信号执行滤波操作以增加与红、蓝和白图像信号相关联的噪声相关。所述处理电路可针对给定图像像素例如通过产生由图像像素阵列中的至少25个图像像素产生的图像信号的加权和来执行滤波操作。加权和可包含可调整权重(例如，基于观察到的图像特征调整的权重)。可针对在多个时间帧期间或从多个图像传感器俘获的图像信号产生加权和。通过产生多个时间帧的加权和，处理电路可减小图像像素的核的大小，同时成功减少图像信号噪声。此实例仅为示范性的。一般来说，图像传感器像素的阵列可包含任何所要颜色的图像传感器像素(例如，响应于任何颜色的光的图像传感器像素)。举例来说，图像传感器像素的阵列可包含响应于第一颜色的光的图像传感器像素的第一群组、响应于第二颜色的光的图像传感器像素的第二群组，以及响应于第三颜色的光(例如，红、蓝和白光)的图像传感器像素的第三群组。第一图像信号可具有第一光谱响应水平(例如，作为图像传感器像素的第一群组所接收的光的频率的函数的集成信号功率电平)，第二图像信号可具有第二光谱响应水平(例如，作为图像传感器像素的第二群组所接收的光的频率的函数的集成信号功率电平)，且第三图像信号可具有第三光谱响应水平(例如，作为图像传感器像素的第三群组所接收的光的频率的函数的集成信号功率电平)。第三图像信号可具有大于第一和第二光谱响应水平的光谱响应水平(例如，第三光谱响应水平可大于第一和第二光谱响应水平之和的百分之75)。换句话说，第三图像信号可响应于比第一和第二图像信号广的范围的光频率而俘获。处理电路可视需要使用第一、第二和第三图像信号产生估计的亮度值(例如，LCH空间中的亮度值)。处理电路可通过将第一、第二和第三图像信号变换为导出的三色空间(例如，线性sRGB空间、CIE空间、XYZ空间、拜耳空间等)来产生经变换的第一、第二和第三图像信号。处理电路可例如通过对第一、第二和第三图像信号执行线性组合来产生经变换的第一、第二和第三图像信号。处理电路可通过组合经变换的第一、第二和
第三图像信号来产生导出的亮度值(例如，LCH空间中的亮度值)。处理电路可将导出的亮度值与所估计的亮度值进行比较且修改经变换的第一、第二和第三图像信号，使得导出的亮度值接近所估计的亮度值(例如，使得导出的亮度值与所估计的亮度值充分匹配)。处理电路可视需要使用具有处理电路的图像传感器处理包含第一颜色的第一图像信号、不同于第一颜色的第二颜色的第二图像信号以及白图像信号的图像数据。处理电路可使用白图像信号产生不同于第一和第二颜色的第三颜色的第三图像信号。处理电路可将第一图像信号、第二图像信号和第三图像信号组合以形成导出的亮度值，且可从第一颜色图像信号、第二颜色图像信号和白图像信号计算所估计的亮度值。处理电路可通过将白图像信号与第一、第二和第三图像信号组合来形成导出的亮度值。处理电路可使用导出的亮度值和所估计的亮度值修改第一图像信号、第二图像信号和第三图像信号。举例来说，处理电路可基于导出的亮度值和所估计的亮度值计算定标值，且可将第一、第二和第三图像信号与所产生的定标值相乘。处理电路可组合第一、第二和第三图像信号以通过使用加权因子计算第一、第二和第三图像信号的线性组合来形成导出的亮度值。处理电路可视需要对所俘获的图像信号执行无限脉冲响应(IIR)滤波。处理电路可通过基于图像像素190俘获的图像信号的特性调整应用于所俘获的图像信号的滤波器(例如，如结合图6-8描述的滤波器)来执行IIR滤波。执行IIR滤波可增加处理电路处理所俘获的图像信号的效率。处理电路可视需要对红、蓝和白图像信号执行白平衡操作。处理电路可将彩色校正矩阵应用于白图像信号以从每一白图像信号提取例如绿图像信号等不同颜色的图像信号。处理电路可组合红图像信号、蓝图像信号、绿图像信号和白图像信号以形成亮度值(例如，通过计算红、蓝、绿和白图像信号的线性组合或加权和)。处理电路可将白图像信号除以亮度值以产生定标值。处理电路可通过将红、绿和蓝图像信号乘以定标值来修改红、绿和蓝图像信号。定标值可充当在对红、绿和蓝图像信号操作时的点滤波器。视需要，可使用任何颜色的图像像素与白图像信号组合。视需要，处理电路可对来自多个图像像素阵列、多个图像传感器上的图像像素阵列和/或多个时间帧期间俘获的图像信号的图像信号执行这些操作。可在一系统中实施透明图像像素和相关联的滤波技术，所述系统还包含中央处理单元、存储器、输入-输出电路，以及成像装置，所述成像装置进一步包含像素阵列、用于将光聚焦到像素阵列上的透镜，和数据转换电路。附图说明图1是根据本专利技术的一实施例的具有成像系统的说明性电子电路的图。图2是根据本专利技术的一实施例的说明性像素阵列以及用于从沿着图像传感器中的列线的图像像素读出像素数据的相关联控制电路的图。图3-5是根据本专利技术的实施例的具有透明滤波器像素的说明性像素单位单元的图。图6是根据本专利技术的一实施例的可由成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用具有图像传感器像素阵列和处理电路的图像传感器处理图像信号的方法，其中所述图像传感器像素阵列包括响应于第一颜色的光的第一组图像传感器像素、响应于第二颜色的光的第二组图像传感器像素以及响应于第三颜色的光的第三组图像传感器像素，所述方法包括：利用所述第一组图像传感器像素，响应于所述第一颜色的光产生第一图像信号；利用所述第二组图像传感器像素，响应于所述第二颜色的光产生第二图像信号；利用所述第三组图像传感器像素，响应于所述第三颜色的光产生第三图像信号；以及利用所述处理电路，对所述第一图像信号、所述第二图像信号以及所述第三图像信号执行滤波操作以增加与所述第一图像信号、所述第二图像信号和所述第三图像信号相关联的噪声相关。

【技术特征摘要】
2012.03.19 US 61/612,819;2013.01.08 US 13/736,7681.一种使用具有图像传感器像素阵列和处理电路的图像传感器处理图像信号的方法，其中所述图像传感器像素阵列包括响应于第一颜色的光的第一组图像传感器像素、响应于第二颜色的光的第二组图像传感器像素以及响应于第三颜色的光的第三组图像传感器像素，所述方法包括：利用所述第一组图像传感器像素，响应于所述第一颜色的光产生第一图像信号；利用所述第二组图像传感器像素，响应于所述第二颜色的光产生第二图像信号；利用所述第三组图像传感器像素，响应于所述第三颜色的光产生第三图像信号；以及利用所述处理电路，对所述第一图像信号、所述第二图像信号以及所述第三图像信号执行滤波操作以增加与所述第一图像信号、所述第二图像信号和所述第三图像信号相关联的噪声相关。2.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述滤波操作包括在所述第一图像信号、所述第二图像信号和所述第三图像信号上执行滤波操作以使得所述第一图像信号、所述第二图像信号和所述第三图像信号中的噪声波动可以以相关方式一起增加或减小。3.根据权利要求1所述的方法，其中所产生的第一图像信号具有第一光谱响应宽度，其中所产生的第二图像信号具有第二光谱响应宽度，以及其中所产生的第三图像信号具有比所述第一光谱响应宽度和所述第二光谱响应宽度要大的第三光谱响应宽度。4.根据权利要求3所述的方法，其中所产生的第三图像信号的所述第三光谱响应宽度比所述第一光谱响应宽度和所述第二光谱响应宽度之和大百分之75。5.根据权利要求1所述的方法，其中对所述第一图像信号、所述第二图像信号和所述第三图像信号执行所述滤波操作包括：将与所述第一图像信号、所述第二图像信号和所述第三图像信号相关联的所述噪
\t声相关增加到大于与所述第一图像信号、所述第二图像信号和所述第三图像信号相关联的所有噪声的百分之70。6.根据权利要求1所述的方法，其中对所述第一图像信号、所述第二图像信号和所述第三图像信号执行所述滤波操作包括：对给定颜色的每个图像传感器像素产生由至少25个图像传感器像素产生的图像信号的加权和。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：利用所述处理电路，将彩色校正矩阵应用于所述第三图像信号，其中所述彩色校正矩阵从所述第三图像信号中提取绿色图像信号。8.一种成像系统，其包括：具有图像传感器像素阵列的图像传感器，其中所述图像传感器像素阵列包含经配置以响应于第一颜色的光产生第一图像信号的第一组图像传感器像素、经配置以响应于第二颜色的光产生第二图像信号的第二组图像传感器像素，以及经配置以响应于第三颜色的光产生第三图像信号的第三组图像传感器像素；以及处理电路，其经配置以对所述第一图像信号、所述第二图像信号以及所述第三图像信号执行滤波操作以增加与所述第一图像信号、所述第二图像信号以及所述第三图像信号相关联的噪声相关。9.根据权利要求8所述的成像系统，其中所述处理电路经配置以执行所述滤波操作以使得所述第一图像信号、所述第二图像信号和所述第三图像信号中的噪声波动可以以相关方式一起增加或减小...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔科·姆利纳尔，布赖恩·基兰，
申请(专利权)人：普廷数码影像控股公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛;KY