信号处理方法和设备、计算机程序产品、计算系统和摄影机技术方案

提出一种基于白补偿的亮度重构并使用被称作ｓｍａｒｔｇｒｅｅｎ参数的滤波器权重的重构方法。即使在摄影机没有光学低通滤波器的情况下，在样本频率的各倍数下也能实现无混叠的亮度信号。此外，这个经白补偿的亮度信号还没有信号失真。所提出的方法允许增加或者组合一个适当的低通滤波器，并且特别适于实现各种无混叠的颜色和轮廓滤波器。利用可作为传感器矩阵的重量以及摄影机的光学传输的函数而被选择的滤波器权重来重构ＲＧＢ颜色信号。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信号处理方法，其中，提供图像传感器的传感器信号作为输入，并且该输入在一个滤波器中被重构，以建立一个用于进一步处理的输出，其中，所述滤波器包含至少一个从由亮度重构滤波器、红-绿-蓝颜色重构滤波器和轮廓重构滤波器组成的组中选择的重构滤波器，其中，该输入包含多个像素，并且一个像素提供被赋予红色、绿色或蓝色中至少之一的一个颜色值。本专利技术也涉及一种特别适合于执行所述方法的信号处理设备，包含一个用于提供传感器信号作为输入的图像传感器和一个用于重构该输入以建立用于进一步处理的输出的滤波器，其中，所述滤波器包含至少一个从由亮度重构滤波器、红-绿-蓝颜色重构滤波器、轮廓重构滤波器组成的组中选择的重构滤波器，其中，该输入包含多个像素，并且一个像素提供被赋予红色、绿色或蓝色中至少之一的一个颜色值。本专利技术进一步涉及适于信号处理的计算机程序产品、计算系统和摄影机。
技术介绍
基于例如对视频和静止图像的数字信号图像传感的数字摄影机可有利地配备一个包含一个红-绿-蓝(RGB)拜尔(Bayer)颜色滤波器阵列的图像传感器。在这样一个RGB拜尔颜色滤波器阵列中，每个像素检测一个预先确定的图案(pattern)中的红、绿或蓝原色(primarycolor)。这个图案是由交错的绿/红列和绿/蓝列构成的。这样一个传感器与对于每个原色使用一个单独的图像传感器的摄影机相比，可能具有有限的分辨率。然而，一个带有三个图像传感器的摄影机具有三倍于单一的RGB拜尔传感器的对分辨率有贡献的像素。由于应用的成本和大小要求，使用三个传感器对多数应用来说是不利的。另一方面，当使用一个单一的图像传感器检测一个单一的阵列内的(有利地是RGB拜尔颜色滤波器阵列中的)所有红、绿、蓝三原色时，有必要重构某些颜色的缺失的(missing)像素，以处理一个一致的完整画面。由于RGB拜尔结构，分别对应于绿、红和蓝色的不同的奈奎斯特域(Nyquist-domains)导致依赖颜色的分辨率并且可能导致混叠的(aliasing)图案。不过，RGB拜尔结构是表现最佳的信号颜色阵列之一。可以提供几种插值(interpolation)方案来提高信号质量。W099/39504中相当概括地描述了一种常规的插值方法，其中，在不存在给定颜色的信号的位置处插值一个中间颜色信号，并生成一个给定颜色的平均。另一个信号处理方法使用一个如在WO99/04555中和在尚未公布的申请号为EP 01 200 422.2的欧洲专利申请中描述的更有利的插值方案。然而，这样的方法仍然遭受例如自由亮度信号的混叠或进一步的信号失真(distortion)。这样的信号失真尤其导致虚假颜色(false colors)在图像中的错误生成。在WO 99/04555中已经描述了一种用于RGB拜尔图像传感器的绿色重构方法，该方法只涉及绿颜色的重构。红色和蓝色依然被以传统方式重构。仅仅是缺失的绿色像素被重构。对缺失的绿色像素的重构，是通过一个分类(sorting)三个特定变量的中值(median)滤波器执行的其中两个变量得自绿色，第三个变量得自红色或蓝色。这个方法的一个缺点是，对于高度饱和的彩色边缘来说，引入了看起来像邮票边沿的假象(artifacts)。在WO99/04555中公开的算法将被称作smartgreen1算法。该算法所根据的概念是，在靠近白色场景的部分，分辨率损失在高频下被最好地观察到，在靠近彩色部分则不太好观察。记住这一点，红色和蓝色像素的贡献被用来帮助确定缺失的绿色像素的重构值。Smartgreen1重构的目的，是最大化绿色的分辨率。为此，以下述方式应用中值滤波器算法自然地，由一个红色(R)或蓝色(B)像素占据的位置，是一个缺失的绿色像素的位置。在smartgreen1重构算法中，一个3×3像素阵列的中心值(也称中值(median value))被应用于缺失的绿色像素的重构。因此，用于绿色的简单的中值滤波器仅仅代替传统的绿色重构插值概念，而传统的红色和蓝色重构方法被保持为简单的插值。亮度滤波、颜色滤波和轮廓(contour)滤波也被限于对绿色的滤波。此外，虚假颜色检测仅仅根据传统的绿色重构插值概念，同样，传统的红色和蓝色重构方法被保持为简单的插值。这样的smartgreen1重构方法借助一个红色和/或蓝色像素的信息改善水平方向和垂直方向上的绿色的分辨率。这个传统的方法依赖于插值颜色样本，所述颜色样本要依赖于相同颜色的相邻的颜色样本和仅仅来自相同位置的不同颜色的样本被插值。因此，重构的信号遭受红和/或蓝色的混叠。垂直和水平的彩色边缘在相应的方向上遭受像邮票的边沿一样的绿色强度调制。在EP 01200422.2中概述的进一步的改进(这里称作smartgreen2重构算法)能显著改善分辨率，但是不能除去所提到的信号失真和信号混叠的缺点。特别地，在边缘和高频率下，仍然可见一些信号失真，诸如与邻近像素交替的颜色。假象的黑点和白点也被错误地生成。这是本专利技术的切入点，本专利技术的目的是规定一种信号处理方法和设备，用于信号处理的计算机程序产品、计算系统和适于进行信号处理以改善信号质量的摄影机。特别地，应当针对信号失真和混叠而改善信号，但是该信号仍然提供足够的分辨率。关于所述方法，其目的是通过在介绍部分提及的方法实现的，其中，按照本专利技术，该方法进一步包含以下步骤—把重构滤波器应用于一个具有预定阵列大小的、包含多个像素的像素阵列，其中，所述多个像素中的至少一个是由一个被赋予红色的红色像素构成的，所述多个像素中的至少一个是由一个被赋予蓝色的蓝色像素构成的，所述多个像素中的至少一个是由一个被赋予绿色的绿色像素构成的；以及—用一个绿色参数加权红色和/或蓝色像素；以及—把阵列的像素总合成一个输出像素；以及—把输出-像素在阵列中居中；以及关于所述设备，其目的是通过在介绍部分提及的设备实现的，其中，按照本专利技术，提出—重构滤波器适于被应用于一个具有预定阵列大小的、包含多个像素的像素阵列，其中，所述多个像素中的至少一个是由一个被赋予红色的红色像素构成的，所述多个像素中的至少一个是由一个被赋予蓝色的蓝色像素构成的，所述多个像素中的至少一个是由一个被赋予绿色的绿色像素构成的，该设备进一步包含—用于用一个绿色参数加权红色和/或蓝色像素的装置；—用于把阵列的像素总合成一个输出像素的装置；以及—用于把输出像素在阵列中居中的装置。术语像素在这里特别是指信号中的一个颜色样本值。本专利技术来自为图像重构提供灵活的设计的概念、并且基于白补偿的亮度重构的构思。该构思基本上是通过用一个绿色参数加权红色和/或蓝色像素来实现的，而现有技术的概念仅仅依赖于缺失的绿色像素的重构。所提出的重构滤波器被设计成要被应用于一个预定阵列大小的像素阵列。因此以有利的方式对这个阵列进行滤波。传统的方法依赖于根据相邻样本或相同位置的样本的简单插值，而所提出的概念提供特别适配的考虑了阵列的所有像素的重构滤波器。即使在没有光学低通滤波器的摄影机的情况下，在样本频率的各倍数下，所提出的白补偿的概念也有益地导致无混叠的亮度信号。此外，这个往白补偿的亮度信号没有信号失真。所提出的基本方法和设备适于提供一个宽而灵活的扩展。有可能提供例如可根据光学系统的光学传输和/或图像传感器的传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号处理方法，其中，提供图像传感器的传感器信号作为输入，并且该输入在一个滤波器中被重构，以建立一个用于进一步处理的输出，其中，所述滤波器包含至少一个从由亮度重构滤波器、红－绿－蓝颜色重构滤波器和轮廓重构滤波器组成的组中选择的重构滤波器，其中，－该输入包含多个像素，一个像素提供被赋予红色、绿色或蓝色中至少之一的一个颜色值，其特征在于－把重构滤波器应用于一个具有预定阵列大小的、包含多个像素的像素阵列，其中，所述多个像素中的至少一个是由一个被赋予红色的红色像素构成的，所述多个像素中的至少一个是由一个被赋予蓝色的蓝色像素构成的，所述多个像素中的至少一个是由一个被赋予绿色的绿色像素构成的；和－用一个绿色参数加权红色和／或蓝色像素；－把阵列的像素总合成一个输出像素；以及－把输出像素在阵列中居中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CAM贾斯佩斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[]