用于图象传感器输出信号的轮廓滤波器制造技术

本发明专利技术涉及数字图象传感器并且更具体地涉及一种用于ＲＧＢＢａｙｅｒ传感器的无图象失真轮廓滤波器。所述滤波器（ＺＳＢ，７）防止后折图象失真假象的放大且进一步消除在图象传感器的绿色中引起的绿色－绿色差异。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字图象传感器并且更具体地涉及一种用于RGBBayer传感器输出信号的轮廓滤波器。
技术介绍
在数字相机中透镜被用来从景物获取光信息。这些可见光子被由众多光敏元件组成的图象传感器转换成电子。当使用数字RGB(三原色)静物相机时，三个图象传感器被用来获取对每个色彩红色、绿色和蓝色的色彩检测。为了降低相机的成本、重量以及尺寸，有可能使用一个具有RGB Bayer滤波器阵列的图象传感器，其中在所述传感器阵列中的每个象素检测出在预先限定图案中的红色、绿色和蓝色。这个图案由交替的绿色、红色列及绿色、蓝色列构建成。在附图说明图1中RGB Bayer图象传感器的滤色器阵列被示出。假设传感器具有方形且相连的象素，这意味着分辨率已经变得独立于传感器的纵横比且在水平与垂直方向上相等。RGB象素的抽样结构被示于图2。间距p是两个近邻象素之间的距离。它的倒数表示在传感器单RGB输出情况下象素或系统的时钟频率‘fs’，因此fs＝1/p。每个RGB色的抽样频率与每个RGB色的象素之间的最短距离成反比。这导致对于在水平和垂直抽样中的红色和蓝色，被称为fsR和fsB的频率等于1/2p＝fs/2，以及对于对角线抽样中的绿色，频率fsG等于1/p√2＝fs/√2。因为fsR和fsB相等，所以这个频率被称为fsRB。对于所抽样的图象它保持着每个色彩的频谱在每个色彩的多个抽样频率处被重复。所述多个抽样频率在一个两维阵列中以相等的距离被放置。借助于图3中的黑点，即图3中示出红色和蓝色频率阵列的左手部分以及图3中示出绿色色抽样频率阵列的右手部分，极有限数量的多个抽样频率点被示出。灰度区域N是Nyquist(奈奎斯特)区域。理论上那个数量是无限的。如果频谱重叠，则引入图形失真。如果抽样频率点周围的每个频谱不重叠，则满足所谓的Nyquist定理即经由光学系统以及与传感器象素的结合光敏部分，景物的输入频率应该低于每个色彩抽样频率的一半。这意味着每个色彩可以提供的最大分辨率由每个色彩抽样频率的一半决定。因此对于着有红色和蓝色的象素在水平和垂直方向上的最大分辨率为fsRB/2＝fs/4，以及在对角线方向上为√2*fs/4。对于绿色象素对角线分辨率具有fsG/2＝fs/2√2的最大值，并且这是由于在fs/2的水平和垂直方向上的五点形结构。为了获取一个通过增强图象轮廓可以用来获得更清晰图象的轮廓信号，轮廓滤波被执行。重要的是轮廓滤波器并不将不同的RGB振幅解释为轮廓。这意味着当对具有不同RGB振幅的着色景物部分进行滤波时，输出应该为零。当在数字静物相机(digital still camera)中应用轮廓滤波器时，缺点是上述的后折图形失真假象将会增强，使那些假象甚至更为明显。专利技术概述本专利技术的一个目的是通过提供改善的轮廓滤波来解决上述问题，在所述的轮廓滤波中获得一个更清晰的图片而并不放大图形失真假象。使用Bayer传感器的另一问题是所谓的绿色-绿色差异。绿色象素的所述不同着色的近邻引起在RGB Bayer传感器的垂直方向上的绿色-绿色差异或绿色非均匀性。在“红色”列的垂直方向上绿色象素仅具有红色近邻，而在“蓝色”列中绿色象素仅具有蓝色近邻象素。取决于传感器的垂直色彩分离的质量，由于在硅层中的电子电荷或在滤色器层中的光串扰，绿色象素可由红色和蓝色象素来调制。如果是这样，则对于某些着色的景物，这将导致列方面的绿色非均匀性。因此这个专利技术的另一目的是提供一种如上所述的轮廓滤波器，这种滤波器还消除在RGB Bayer图象传感器的绿色中所引起的绿色-绿色差异。本专利技术提供一种如独立权利要求中所限定的轮廓滤波器。有利的实施例在独立的权利要求中被加以限定。在本上下文中，象素值自然地可以以任何形式或次序被提供。重要的因素是它们 可以以这样的方式排序或表示，以便于提供出一个表示出图象的阵列。同样，应该注意到零转换不必用正好为零的值来替代。基本上小于保持非零滤波器系数的绝对值的一个值通常便足以。然而，零值通常是所要求的，同样这是由于小于10的自然数通常被用作滤波器系数这样的一个事实。本专利技术还包括一个计算机程序，这个计算机程序包括当所述程序在计算机上运行时适合于执行上述方法全部步骤的计算机程序代码装置以及一个包括计算机程序的计算机可读介质。参考随后所说明的实施例，本专利技术的这些以及其它方面将是显而易见的。附图详细说明现在参考附图将对本专利技术做更详细的说明，其中图1示出RGB Bayer亮度象素；图2示出RGB色彩的间距；图3示出RGB Bayer抽样频率阵列；图4示出5×5无图形失真轮廓滤波器的传递特性；图5示出轮廓滤波器B的传递特性；图6示出一个线性的色彩栅景物；图7左侧示出无图形失真轮廓信号及右侧示出轮廓滤波器B的信号；图8示出5×5阵列的扩展规则2的实现；图9示出RGB Bayer彩色相机的RGB和轮廓重建、矩阵及白色平衡；以及图10示出RGB重建及无图形失真并行轮廓的方框图。优选实施例的说明本专利技术涉及一种用于从RGB Bayer传感器对图象信号进行滤波而并不放大图象中图形失真假象的轮廓滤波器，这意味着它不允许在红色/蓝色和绿色图形失真域中的任何轮廓。所述滤波器为5×5且在所优选的一个实施例中5×5无图形失真轮廓滤波器的系数是-0 -1 -2 -1 -0-1 -0 +2 -0 -1-2 +2 +8 +2 -2-1 -0 +2 -0 -1-0 -1 -2 -1 -0sigmawCR＝8sigmawCR是这个轮廓滤波器的信号输出必须要除以的因子，以为了取得一个几乎统一的信号振幅。应该注意到并不是滤波器的系数重要，而是系数之间的比值重要。可以使用其中所述系数具有与上述相对应的共有比值的任何5×5轮廓滤波器。因此任何满足下述标准的滤波器均处于本专利技术之内-0 -1x -2x -1x -0-1x -0 +2x -0 -1x-2x +2x +8x +2x -2x-1x -0 +2x -0 -1x-0 -1x -2x -1x -0还应该注意到系数比值的轻微偏差(例如25％，但优选为更低如10％或者5％或更低)可以被使用，虽然它将影响滤波器有关图形失真放大方面的性能。最后，当改变系数时，sigmawCR值也必须相应改变以便于维持几乎统一的信号振幅。根据本专利技术的滤波器的传递特性被示于图4。在RGB抽样频率上及之间的零传递是为什么这个滤波器趋向于具有最小的畸变的无图形失真轮廓的原因。这个效应通过发现波带片轮廓而被证实，所述波带片也示出在红色/蓝色和绿色图形失真域中没有轮廓。如下所示，在仅对一些系统做微小改变的情况下，所带来的轮廓将完全不同且要求将不再得到满足。轮廓滤波器B的系数已经以这样的方式被选择，以便于其系数之间的比值不同于根据本专利技术的滤波器。轮廓滤波器B的系数是-0 -1 -1 -1 -0-1 -1 +2 -1 -1-1 +2 +8 +2 -1-1 -1 +2 -1 -1-0 -1 -1 -1 -0sigmawCR＝8在图5中轮廓滤波器B的传递特性被示出，并且可以看到将无法把图形失真从轮廓信号中除去，因为RGB抽样频率之间的传递不是零。利用波带片证实了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从表示图象的象素值阵列中提供轮廓信号的轮廓滤波器，所述阵列包括象素的第一和第二组，所述第一组象素表示利用具有第一色彩（Ｇ）的滤波器进行滤光的图象的一部分（几部分），所述第二组象素表示利用具有一个或多个第二色彩（Ｒ，Ｇ）的一个或多个滤波器进行滤光的图象的一部分（几部分），在第一组中的每个象素具有所述第二组的垂直和水平近邻象素，所述滤波器包括： 用于将所述象素值阵列转换成零转换阵列的装置（ＺＳＢ），其中在所述第二组中象素的象素值由零来代替， 用于将所述零转换阵列进行轮廓滤波且输出所述轮廓信息的装置（７），所述滤波装置包括： 用于为在零转换阵列中的每个象素计算出一个经滤波的象素值的装置，所述计算通过利用具有共有比值的滤波器系数阵列来执行，其由下式定义： －０±Ａ －１ｘ±Ｂ －２ｘ±Ｃ －１ｘ±Ｄ －０±Ｅ －１ｘ±Ｆ －０±Ｇ ＋２ｘ±Ｈ －０±Ｉ －１ｘ±Ｊ －２ｘ±Ｋ ＋２ｘ±Ｌ ＋８ｘ±Ｍ ＋２ｘ±Ｎ －２ｘ±Ｏ －１ｘ±Ｐ －０±Ｑ ＋２ｘ±Ｒ －０±Ｓ －１ｘ±Ｔ －０±Ｕ －１ｘ±Ｖ －２ｘ±Ｘ －１ｘ±Ｙ －０±Ｚ 其中ｘ是一个实数且Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖ、Ｘ、Ｙ、Ｚ中每一个的值处于０和０．２５ｘ之间，以及 用于将实际象素的象素值乘以８ｘ±Ｍ系数且其余的滤波系数乘以在零转换阵列中相应放置的象素值以及最终将所得值求和的装置。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CAM亚斯佩斯，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]