用于获取双模态图像的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种图像获取设备，其包含：由光敏像素的阵列组成的传感器，和覆盖所述传感器的初级过滤器的阵列。像素可具有三种不同的类型：全色像素、原色像素和红外像素。在低照度条件下，所述设备显示使用全色像素显示单色图像；而在高照度条件下，所述设备通过组合原色图像并减去红外图像来显示具有高信噪比的彩色图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于获取双模态图像的设备
本专利技术涉及图像获取设备领域，尤其涉及使用彩色阵列过滤器的设备。
技术介绍
大多数的图像获取设备，例如数字静像和视频照相机，使用由初级光敏传感器的阵列组成的传感器(CCD或CMOS)，其中初级光敏传感器也被称为像素。通过放置在像素阵列上的初级彩色过滤器阵列(CFA)获得彩色信息，从而使每个像素被阵列中的一个初级过滤器覆盖，以仅允许可见光谱的一部分穿过。已对彩色过滤器阵列和从不同像素接收的信号进行图像重建的技术进行了大量的研究。文献US-A-3971065中公开了当前使用的大多数分布广泛的彩色过滤器阵列，并且示于图1中。通过对由四个初级过滤器组成的模式的周期性重复获得此阵列，称为Bayer阵列，即：其中，G为仅允许绿色通过的过滤器，R为仅允许红色通过的过滤器，而B为仅允许蓝色穿过的过滤器。位于初级G,R,B过滤器下方的像素分别被称为绿色、红色和蓝色过滤器。可见，Bayer阵列是由50％的绿色像素、25％的红色像素和25％的蓝色像素组成。由从传感器中的不同像素接收的强度重建彩色图像构成的操作被称为去马赛克。文献中已对此去马赛克操作进行了激烈地研究，例如，在Proc.ofIS&T/SPIEVCIP,SanJose,CA,Jan.2008中出版的D.Alleyson等人的题为“Frequencyselectiondemosaicking:areviewandalook-ahead”的论文中。已公开了其它彩色过滤器阵列以提高传感器在低照度条件下的灵敏度。这些阵列中的大多数使用被称为白色像素的额外像素，其也被称为透明、中性或全色像素。除色度信号之外，其还能够被用于获得亮度信号。在申请WO-A-2007/089416中给出了此阵列的实例。一种经常使用的用于在低照度条件下获得良好灵敏度的过滤器阵列是由以下基本模式生成的所谓的KodakTM阵列：其中，元素R,G,B具有上述相同的含义，并且W表示白色像素，换言之，缺少色彩过滤。此过滤器阵列示于图2中。用于进一步提高传感器在低照度条件下的灵敏度的第一简单方案为利用近红外区内的传感器响应。然而，大多数的图像获取设备在输入端处包含红外截止过滤器以减少来自CCD或CMOS传感器的输出噪声。首先，当前经常使用的初级传感器是由硅制成，因此对近红外线敏感；其次，放置在不同像素前方的初级彩色过滤器不能有效地阻断光谱的红外部分。除彩色像素之外，文献JP-A-2010062604还公开了红外像素的使用，其中彩色像素用于日视觉而红外像素用于夜视觉。因此，在这种情况下，传感器不能受到红外输入过滤器的保护。结果导致传感器在日视觉下运行时的高噪声。本专利技术的目的公开一种能够在日视觉和夜视觉中以良好的信噪比运行的图像获取系统。
技术实现思路
本专利技术定义了一种图像获取设备，其包含：由被称为像素的光敏元件的阵列组成的传感器；覆盖所述传感器的初级过滤器的阵列，其中每个初级过滤器与对应的像素相关联；以及，处理装置。此设备的特征在于：所述初级过滤器阵列包含原色过滤器，其中，一个原色过滤器仅传输一种原色，传输整个可见光谱的过滤器被称为全色过滤器，红外过滤器传输近红外线，全色过滤器表示所述初级过滤器的至少50％；所述处理装置被设计成：计算一组全色像素的平均亮度，以确定至少一个传感器区域是处于低照度条件还是处于高照度条件；若所述区域是处于低照度条件，则使用所述全色像素形成所述区域的单色图像；若所述区域是处于高照度条件，则使用原色像素形成所述区域的彩色图像并从自红外像素获得的所述区域中减去红外图像。有利地，所述区域的单色图像由形成此区域的一部分的全色像素的内插来获得。类似地，所述区域的彩色图像由所述区域的原色图像的组合来获得，其中原色图像由所述区域的原色像素的内插来获得。最终，可通过所述区域的红外像素的内插获得所述区域的红外图像。有利地，全色过滤器代表所述初级过滤器的至少75％。根据一个有利实施例，所述初级过滤器阵列是通过以下模式的二维周期性重复来生成：其中，R,G,B分别表示红色、绿色和蓝色的透射过滤器，IR为红外过滤器，而W为全色过滤器，所述模式被定义在R,G,B,IR的一个排列内。根据第二有利实施例，所述初级过滤器阵列是通过以下模式的二维周期性重复来生成：其中，Ye,Ma,Cy分别表示黄色、品红和青色的透射过滤器，IR为红外过滤器，而W为全色过滤器，所述模式被定义在Ye,Ma,Cy,IR的一个排列内。根据第三有利实施例，所述初级过滤器阵列是通过以下模式的二维周期性重复生成：其中，R,G,B分别红色、绿色和蓝色的透射过滤器，IR为红外过滤器，而W为全色过滤器，所述模式定义在R,G,B,IR的一个排列内。根据第四有利实施例，所述初级过滤器阵列是通过以下模式的二维周期性重复生成：其中，Ye,Ma,Cy分别表示黄色、品红和青色的透射过滤器，IR为红外过滤器，而W为全色过滤器，所述模式被定义在Ye,Ma,Cy,IR的一个排列内。优选地，若所述区域内的所有全色像素的平均亮度小于第一阈值，则所述处理装置确定所述区域具有低照度；而若所述区域内的所有全色像素的平均亮度高于第二阈值，则所述处理装置确定所述区域具有高照度，其中所述第二阈值高于所述第一阈值。若所述区域内的所有全色像素的亮度平均值介于所述第一和第二阈值之间，则所述处理装置能够将所述区域的单色图像和彩色图像组合。当所述传感器区域为整个传感器时，所述处理器装置确定所述传感器是处于低照度条件还是高照度条件。替代地，将所述传感器的单色图像分割成同质区域，并且所述处理装置对所述传感器的每个同质区域进行独立地操作。附图说明在参照附图阅读对本专利技术优选实施例的描述之后，本专利技术的其它特点和优点将变得清晰，其中：图1用图解法示出本领域中已知的第一彩色过滤器阵列；图2用图解法示出本领域中已知的第二彩色过滤器阵列；图3A用图解法示出用于根据本专利技术第一例示性实施例的图像获取设备的例示性过滤器阵列；图3B用图解法示出用于根据本专利技术第二例示性实施例的图像获取设备的例示性过滤器阵列；图4A用图解法示出用于根据本专利技术第三例示性实施例的图像获取设备的例示性过滤器阵列；图4B用图解法示出用于根据本专利技术第四例示性实施例的图像获取设备的例示性过滤器阵列；图5用图解法示出根据本专利技术第一实施例的图像获取设备的像素处理；以及图6用图解法示出根据本专利技术第二实施例的图像获取设备的像素处理。具体实施方式下文将再次考虑一种图像获取设备，其包括：由(亦被称为像素的)初级光敏传感器(CCD或CMOS)的阵列组成的传感器；以及覆盖所述传感器的初级过滤器阵列，其中每个初级过滤器与一个像素相关联。更确切地说，每个初级过滤器对相关像素的入射光进行过滤。阵列中的初级过滤器为三种不同类型的透射过滤器：彩色过滤器、透明(或全色)过滤器以及红外过滤器。彩色初级过滤器允许一组原色穿过其，从而实现对可见光谱中的所有颜色进行相加合成或相减合成。因此，彩色过滤器可为如相加合成情况下的介绍中所定义的R,G,B过滤器，或如相减合成情况下的Ye,Ma,Cy过滤器，其中，Ye允许黄色通过，Ma允许品红通过，而Cy允许青色通过。在不背离本专利技术的范围下，本领域的技术人员可设想其它原色基。全色初级过滤器允许整个可见光谱通过。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像获取设备，其包含：由被称为像素的光敏元件的阵列组成的传感器；覆盖所述传感器的初级过滤器的阵列，其中每个初级过滤器与对应的像素相关联；以及，处理装置；其特征在于：‑所述初级过滤器阵列包括原色过滤器，其中，一个原色过滤器仅传输一种原色，传输整个可见光谱的过滤器被称为全色过滤器，并且红外过滤器传输近红外线，全色过滤器代表所述初级过滤器的至少50％；所述处理装置被设计成：‑计算一组全色像素的平均亮度，以确定至少一个传感器区域是处于低照度条件还是处于高照度条件；‑若所述区域是处于低照度条件，则使用所述全色像素形成所述区域的单色图像；‑若所述区域是处于高照度条件，则使用原色像素形成所述区域的彩色图像并从自红外像素获得的所述区域中减去红外图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.04.17 FR 13534821.一种图像获取设备，其包含：由被称为像素的光敏元件的阵列组成的传感器；覆盖所述传感器的初级过滤器的阵列，其中每个初级过滤器与对应的像素相关联；以及，处理装置；其特征在于：-所述初级过滤器阵列包括原色过滤器、全色过滤器以及红外过滤器，其中，一个原色过滤器仅传输一种原色，全色过滤器用于传输整个可见光谱，红外过滤器用于传输近红外线，并且全色过滤器占所述初级过滤器阵列的至少50％；所述处理装置被设计成：-计算一组全色像素的平均亮度，以确定至少一个传感器区域是处于低照度条件还是处于高照度条件；-若所述区域是处于低照度条件，则使用所述全色像素形成所述区域的单色图像；-若所述区域是处于高照度条件，则使用原色像素形成所述区域的彩色图像并从自红外像素获得的所述区域中减去红外图像。2.根据权利要求1所述的图像获取设备，其特征在于，所述区域的单色图像是由形成此区域的一部分的全色像素的内插来获得。3.根据权利要求1所述的图像获取设备，其特征在于，所述区域的彩色图像由所述区域的原色图像的组合来获得，其中原色图像由所述区域的原色像素的内插来获得。4.根据权利要求1所述的图像获取设备，其特征在于，所述区域的红外图像由所述区域的红外像素的内插来获得。5.根据前述权利要求中的一项所述的图像获取设备，其特征在于，全色过滤器占所述初级过滤器阵列的至少75％。6.根据权利要求5所述的图像获取设备，其特征在于，所述初级过滤器阵列是通过以下模式的二维周期性重复来生成：其中，R,G,B分别表示红色、绿色和蓝色的透射过滤器，IR为红外过滤器，而W为全色过滤器，所述模式被定义在R,G,B,IR的一个排列内。7.根据权利要求5所述的图像获取设备，其特征在于，所述初级过滤器阵列是通过以下模式的二维周期性重复来生成：其中，Ye,Ma,Cy分别表示黄色、品红和青色的透射过滤器，IR为红外过滤器，而W为全色过滤器，所述模式被定义在Ye,Ma,Cy,IR的一个排列内。8.根据权利要求1至4中的一项所述的图像获取设备，其特征在于，所述初级过滤器阵列是通过以下模式的二维周期性重复生成：其中，R,G,B分别表示红色、绿色和蓝色的透射过滤器，IR为红外过滤器，而W为全色过滤器，所述模式被定义在R,G,B,IR的一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡洛·凯撒，弗兰克·罗伯特，达米安·勒特希尔，
申请(专利权)人：法国甫托尼公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR