颜色滤光器阵列以及图像处理方法技术

本发明专利技术公开了一种颜色滤光器阵列以及图像处理方法，其中颜色滤光器阵列包括多个M行N列的彩色滤光阵列以及将各相邻的彩色滤光阵列分隔的多个透明滤光阵列，其中M≥3，N≥3，每一透明滤光阵列包括多个透明滤光单元，每一彩色滤光阵列包括至少一个第一光谱响应的彩色滤光单元、至少一个第二光谱响应的彩色滤光单元、至少一个第三光谱响应的彩色滤光单元以及数个透明滤光单元，各透明滤光单元设置在各彩色滤光单元之间，以使得任意方向上的两个彩色滤光单元之间有至少一个透明滤光单元。

Color filter array and image processing method

The invention discloses a color filter array and an image processing method, wherein the color filter array comprises a plurality of color filter arrays with M rows and N rows, and a plurality of transparent filter arrays separating adjacent color filter arrays, wherein M < 3, N < 3, and each transparent filter array comprises a plurality of transparent filter units, each of which comprises a plurality of transparent filter units. A color filter array includes at least one color filter unit with a first spectral response, at least one color filter unit with a second spectral response, at least one color filter unit with a third spectral response, and a plurality of transparent filter units, each of which is arranged between each color filter unit so as to be arbitrarily square. There are at least one transparent filter unit between the two upward color filter units.

【技术实现步骤摘要】
颜色滤光器阵列以及图像处理方法
本专利技术涉及图像成像
，尤其涉及一种颜色滤光器阵列以及基于该颜色滤光器阵列的图像处理方法。
技术介绍
数字彩色图像通常使用红绿蓝三种基色来表示颜色，在常见的图像传感器中，为了获取彩色图像，通常使用颜色滤光器阵列(CFA)来过滤光线。通常图像传感器上的每个像素都覆盖滤光器，使得每个像素都只能接收单色红光、单色绿光、单色蓝光中的一种。经过CFA过滤之后得到的图像为Raw图，Raw图必须经过颜色插值处理过程才能得到一张全彩图像。CFA的种类有很多，最常使用的是Bayer型的CFA，其特点是绿色分量占50％，红色分量和蓝色分量各占25％。但是由于所有像素都只接收到单色光，每个像素进光量都会降低到原来的三分之一，因此降低了每个像素的光灵敏度。通过这种方法处理图像会使得图像的解析度下降，图像中不同颜色之间的过渡不自然，会出现轻微的颜色异常。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种颜色滤光器阵列，有利于增加图像传感器的进光量，进而提升图像的解析度。本专利技术的目的之二在于提供一种基于颜色滤光器阵列的图像处理方法，有利于得到解析度高、色彩还原能力好的图像。本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：一种颜色滤光器阵列，其特征在于，包括多个M行N列的彩色滤光阵列以及设于各所述彩色滤光阵列之间的多个透明滤光阵列，其中M≥3，N≥3，相邻的所述彩色滤光阵列被所述透明滤光阵列分隔，每一所述透明滤光阵列包括数个透明滤光单元，每一所述彩色滤光阵列包括至少一个第一光谱响应的彩色滤光单元、至少一个第二光谱响应的彩色滤光单元、至少一个第三光谱响应的彩色滤光单元以及设置在各个所述彩色滤光单元之间数个透明滤光单元，以使得在任意方向上，所述颜色滤光器阵列的两个所述彩色滤光单元之间有至少一个所述透明滤光单元。进一步地，每一所述彩色滤光阵列中的各所述彩色滤光单元位于所述彩色滤光阵列的顶点。进一步地，所述彩色滤光阵列为3行3列的正方形阵列，各相邻的所述彩色滤光阵列之间的所述透明滤光阵列为一行或一列，所述彩色滤光阵列包括一个所述第一光谱响应的彩色滤光单元、一个所述第二光谱响应的彩色滤光单元、两个所述第三光谱响应的彩色滤光单元以及五个所述透明滤光单元。可变形地，所述彩色滤光阵列为4行4列的正方形阵列，各相邻的所述彩色滤光阵列之间的所述透明滤光阵列为两行或两列，所述彩色滤光阵列包括一个所述第一光谱响应的彩色滤光单元、一个所述第二光谱响应的彩色滤光单元、两个所述第三光谱响应的彩色滤光单元以及十二个所述透明滤光单元。进一步地，所述第一光谱响应的彩色滤光单元为红色滤光单元，只允许红光通过；所述第二光谱响应的彩色滤光单元为蓝色滤光单元，只允许蓝光通过；所述第三光谱响应的彩色滤光单元为绿色滤光单元，只允许绿光通过。本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：一种基于所述颜色滤光器阵列的图像处理方法，所述颜色滤光器阵列定位在一像素阵列之上，所述像素阵列包括多个像素单元，其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取与所述彩色滤光单元对应的所述像素单元的初始单色信息，获取与所述透明滤光单元对应的所述像素单元的初始亮度信息；将所述像素阵列划分为多个成像单元，所述成像单元至少包括与三种不同颜色的彩色滤光单元对应的三个所述像素单元，与所述彩色滤光单元对应的所述像素单元属于至少一所述成像单元；计算所述成像单元的颜色信息，所述成像单元的颜色信息包括第一单色信息、第二单色信息以及第三单色信息，每一所述单色信息为所述成像单元内所有的对应颜色的所述像素单元的初始单色信息的平均值，将所述成像单元的颜色信息记入包含在该成像单元内的每个所述像素单元；计算所述像素单元的输出颜色信息，当所述像素单元内计入一个或多个颜色信息时，该像素单元的输出颜色信息为记入该像素单元的所有颜色信息的平均值，当所述像素单元内未计入颜色信息时，该像素单元的输出颜色信息的每一单色信息为距离该像素单元最近的数个对应颜色的像素单元的初始单色信息的平均值；计算所述像素单元的输出亮度信息，其中与所述透明滤光单元对应的所述像素单元的输出亮度信息为其初始亮度信息，与所述彩色滤光单元对应的所述像素单元的输出亮度信息为其周围数个获得初始亮度信息的所述像素单元的亮度信息的平均值；根据所述像素单元的输出颜色信息以及输出亮度信息，输出彩色图像。进一步地，相邻的所述成像单元之间部分重叠。进一步地，所述成像单元是包括了与三种不同颜色的彩色滤光单元对应的三个所述像素单元的最小矩形阵列或最小三角形阵列。进一步地，与所述彩色滤光单元对应的所述像素单元的输出亮度信息为其上下左右四个与所述透明滤光单元对应的像素单元的亮度信息的平均值。可变形地，与所述彩色滤光单元对应的所述像素单元的输出亮度信息为其周围八个与所述透明滤光单元对应的像素单元的亮度信息的平均值。进一步地，所述彩色滤光阵列为3行3列的正方形阵列，各相邻的所述彩色滤光阵列之间的所述透明滤光阵列为一行或一列，所述彩色滤光阵列包括一个所述第一光谱响应的彩色滤光单元、一个所述第二光谱响应的彩色滤光单元、两个所述第三光谱响应的彩色滤光单元以及数个所述透明滤光单元，四个所述彩色滤光单元分别位于所述彩色滤光阵列的四个顶点，将与所述第一光谱响应的彩色滤光单元对应的像素单元记为第一像素单元、与所述第二光谱响应的彩色滤光单元对应的像素单元记为第二像素单元、与所述第三光谱响应的彩色滤光单元对应的像素单元记为第三像素单元，各所述成像单元为包括一个所述第一像素单元、一个所述第二像素单元、两个所述第三像素单元的最小矩形阵列，所述第一像素单元、所述第二像素单元以及两所述第三像素单元分别位于所述成像单元的四个顶点，在行方向相邻的所述成像单元之间共享一列，在列方向相邻的所述成像单元之间共享一行。进一步地，所述彩色滤光阵列为3行3列的正方形阵列，各相邻的所述彩色滤光阵列之间的所述透明滤光阵列为一行或一列，所述彩色滤光阵列包括一个所述第一光谱响应的彩色滤光单元、一个所述第二光谱响应的彩色滤光单元、两个所述第三光谱响应的彩色滤光单元以及数个所述透明滤光单元，四个所述彩色滤光单元分别位于所述彩色滤光阵列的四个顶点，将与所述第一光谱响应的彩色滤光单元对应的像素单元记为第一像素单元、与所述第二光谱响应的彩色滤光单元对应的像素单元记为第二像素单元、与所述第三光谱响应的彩色滤光单元对应的像素单元记为第三像素单元，各所述成像单元为包括一个所述第一像素单元、一个所述第二像素单元、一个所述第三像素单元的最小三角形阵列，所述第一像素单元、所述第二像素单元以及所述第三像素单元分别位于所述成像单元的三个顶点。进一步地，所述第一光谱响应的彩色滤光单元与所述第二光谱响应的彩色滤光单元不在同一行也不在同一列，在行方向相邻的所述成像单元之间共享对角线上的数个像素单元或共享一列，在列方向相邻的所述成像单元之间共享对角线上的数个像素单元或共享一行。进一步地，所述第一光谱响应的彩色滤光单元与所述第二光谱响应的彩色滤光单元在同一行，在行方向相邻的所述成像单元之间共享一列，在列方向相邻的所述成像单元之间共享一行。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术的颜色滤光器阵列通过增加透明滤光单元，以及对彩色滤光单元和透明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颜色滤光器阵列，其特征在于，包括多个M行N列的彩色滤光阵列以及设于各所述彩色滤光阵列之间的多个透明滤光阵列，其中M≥3，N≥3，相邻的所述彩色滤光阵列被所述透明滤光阵列分隔，每一所述透明滤光阵列包括数个透明滤光单元，每一所述彩色滤光阵列包括至少一个第一光谱响应的彩色滤光单元、至少一个第二光谱响应的彩色滤光单元、至少一个第三光谱响应的彩色滤光单元以及设置在各个所述彩色滤光单元之间数个透明滤光单元，以使得在任意方向上，所述颜色滤光器阵列的两个所述彩色滤光单元之间有至少一个所述透明滤光单元。

【技术特征摘要】
1.一种颜色滤光器阵列，其特征在于，包括多个M行N列的彩色滤光阵列以及设于各所述彩色滤光阵列之间的多个透明滤光阵列，其中M≥3，N≥3，相邻的所述彩色滤光阵列被所述透明滤光阵列分隔，每一所述透明滤光阵列包括数个透明滤光单元，每一所述彩色滤光阵列包括至少一个第一光谱响应的彩色滤光单元、至少一个第二光谱响应的彩色滤光单元、至少一个第三光谱响应的彩色滤光单元以及设置在各个所述彩色滤光单元之间数个透明滤光单元，以使得在任意方向上，所述颜色滤光器阵列的两个所述彩色滤光单元之间有至少一个所述透明滤光单元。2.如权利要求1所述的颜色滤光器阵列，其特征在于，每一所述彩色滤光阵列中的各所述彩色滤光单元位于所述彩色滤光阵列的顶点。3.如权利要求2所述的颜色滤光器阵列，其特征在于，所述彩色滤光阵列为3行3列的正方形阵列，各相邻的所述彩色滤光阵列之间的所述透明滤光阵列为一行或一列，所述彩色滤光阵列包括一个所述第一光谱响应的彩色滤光单元、一个所述第二光谱响应的彩色滤光单元、两个所述第三光谱响应的彩色滤光单元以及五个所述透明滤光单元。4.如权利要求2所述的颜色滤光器阵列，其特征在于，所述彩色滤光阵列为4行4列的正方形阵列，各相邻的所述彩色滤光阵列之间的所述透明滤光阵列为两行或两列，所述彩色滤光阵列包括一个所述第一光谱响应的彩色滤光单元、一个所述第二光谱响应的彩色滤光单元、两个所述第三光谱响应的彩色滤光单元以及十二个所述透明滤光单元。5.如权利要求2-4任一所述的颜色滤光器阵列，其特征在于，所述第一光谱响应的彩色滤光单元为红色滤光单元，只允许红光通过；所述第二光谱响应的彩色滤光单元为蓝色滤光单元，只允许蓝光通过；所述第三光谱响应的彩色滤光单元为绿色滤光单元，只允许绿光通过。6.一种基于颜色滤光器阵列的图像处理方法，其特征在于，所述颜色滤光器阵列包括多个M行N列的彩色滤光阵列以及设于各所述彩色滤光阵列之间的多个透明滤光阵列，其中M≥3，N≥3，相邻的所述彩色滤光阵列被所述透明滤光阵列分隔，每一所述透明滤光阵列包括数个透明滤光单元，每一所述彩色滤光阵列包括至少一个第一光谱响应的彩色滤光单元、至少一个第二光谱响应的彩色滤光单元、至少一个第三光谱响应的彩色滤光单元以及设置在各个所述彩色滤光单元之间数个透明滤光单元，以使得所述颜色滤光器阵列任意方向上，两个所述彩色滤光单元之间有至少一个所述透明滤光单元，所述颜色滤光器阵列定位在一像素阵列之上，所述像素阵列包括多个像素单元，所述方法包括以下步骤：获取与所述彩色滤光单元对应的所述像素单元的初始单色信息，获取与所述透明滤光单元对应的所述像素单元的初始亮度信息；将所述像素阵列划分为多个成像单元，所述成像单元至少包括与三种不同颜色的彩色滤光单元对应的三个所述像素单元，与所述彩色滤光单元对应的所述像素单元属于至少一所述成像单元；计算所述成像单元的颜色信息，所述成像单元的颜色信息包括第一单色信息、第二单色信息以及第三单色信息，每一所述单色信息为所述成像单元内所有的对应颜色的所述像素单元的初始单色信息的平均值，将所述成像单元的颜色信息记入包含在该成像单元内的每个所述像素单元；计算所述像素单元的输出颜色信息，当所述像素单元内计入一个或多个颜色信息时，该像素单元的输出颜色信息为记入该像素单元的所有颜色信息的平均值，当所述像素单元内未计入颜色信息时，该像素单元的输出颜色信息的每一单色信息为距离该像素单元最近的数个对应颜色的像素单元的初始单色信息的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振宇，孙鑫翔，
申请(专利权)人：宁波舜宇光电信息有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33