一种颜色滤波阵列及插值方法技术

本发明专利技术公开了一种颜色滤波阵列及插值方法，颜色滤波阵列的4

【技术实现步骤摘要】
一种颜色滤波阵列及插值方法


[0001]本专利技术涉及图像传感器
，尤其是一种颜色滤波阵列及插值方法。

技术介绍

[0002]颜色滤波阵列(Color Filter Array，CFA)可以对特定波长的色光进行滤波，使得CCD或者CMOS等图像传感器接收到经过滤波后的光线，获得良好的色彩再现能力和彩色信噪比等效果。
[0003]目前主流的颜色滤波阵列为拜耳格式(Bayer pattern)排列，这种格式的颜色滤波阵列中，由于滤波器对光强的衰减，对暗光场景的感知能力有限，在拍摄暗光场景时会在暗区产生较大的噪声且容易过早的截断。另一方面，拜耳格式排列的颜色滤波阵列容易使得传感器所能采集到的单帧场景的动态范围有限。

技术实现思路

[0004]针对目前的颜色滤波阵列存在对暗光场景的感知能力有限以及单帧场景的动态范围有限等技术问题，本专利技术的目的在于提供一种颜色滤波阵列及插值方法。
[0005]一方面，本专利技术实施例包括一种颜色滤波阵列，其中：
[0006]所述颜色滤波阵列包括4
×
4格式的基本单元，所述基本单元可划分为均为2
×
2格式的第一单元块、第二单元块、第三单元块和第四单元块；在所述基本单元内部，所述第一单元块与所述第四单元块互为对角位置，所述第二单元块与所述第三单元块互为对角位置；
[0007]所述第一单元块、所述第二单元块、所述第三单元块和所述第四单元块分别包括1个白色短曝光通道、1个白色长曝光通道和1个绿色滤波通道；其中，在所述第一单元块、所述第二单元块、所述第三单元块和所述第四单元块各自内部，所述白色短曝光通道与所述白色长曝光通道互为对角位置，各所述绿色滤波通道在各自所在的单元块内的相对位置相同；
[0008]所述第一单元块与所述第四单元块分别包括1个红色滤波通道，所述第二单元块与所述第三单元块分别包括1个蓝色滤波通道；其中，在所述第一单元块和所述第四单元块各自内部，所述红色滤波通道与所述绿色滤波通道互为对角位置；在所述第二单元块和所述第三单元块各自内部，所述蓝色滤波通道与所述绿色滤波通道互为对角位置；
[0009]所述红色滤波通道用于对入射光中红色以外的成分进行滤波，所述蓝色滤波通道用于对入射光中蓝色以外的成分进行滤波，所述绿色滤波通道用于对入射光中绿色以外的成分进行滤波，所述白色长曝光通道与所述白色短曝光通道分别用于对所有波长的入射光进行相同程度的抑制，且所述白色长曝光通道用于接收比所述白色短曝光通道更大的曝光量。
[0010]进一步地，所述基本单元的第一行包括依次排列的红色滤波通道、白色长曝光通道、蓝色滤波通道和白色长曝光通道；
[0011]所述基本单元的第二行包括依次排列的白色短曝光通道、绿色滤波通道、白色短曝光通道和绿色滤波通道；
[0012]所述基本单元的第三行包括依次排列的蓝色滤波通道、白色长曝光通道、红色滤波通道和白色长曝光通道；
[0013]所述基本单元的第四行包括依次排列的白色短曝光通道、绿色滤波通道、白色短曝光通道和绿色滤波通道；
[0014]所述红色滤波通道用于对入射光中红色以外的成分进行滤波，所述蓝色滤波通道用于对入射光中蓝色以外的成分进行滤波，所述绿色滤波通道用于对入射光中绿色以外的成分进行滤波，所述白色长曝光通道用于接收比所述白色短曝光通道更大的曝光量。
[0015]进一步地，所述白色长曝光通道的曝光时间长于所述白色短曝光通道的曝光时间，而且：所述白色长曝光通道、所述红色滤波通道、所述蓝色滤波通道与所述绿色滤波通道的曝光时间相同，或者，所述白色短曝光通道、所述红色滤波通道、所述蓝色滤波通道与所述绿色滤波通道的曝光时间相同；
[0016]或者：
[0017]所述白色长曝光通道的透射率大于所述白色短曝光通道的透射率。
[0018]另一方面，本专利技术实施例还包括一种插值方法，用于对使用实施例中的颜色滤波阵列的图像传感器的像素点进行插值，插值方法包括：
[0019]对白色像素点进行HDR合成；其中，所述白色像素点包括白色长曝光像素点和白色短曝光像素点，所述白色长曝光像素点为所述白色长曝光通道对应的像素点，所述白色短曝光像素点为所述白色短曝光通道对应的像素点；
[0020]对红色像素点、蓝色像素点和绿色像素点执行白色插值；所述红色像素点为所述红色滤波通道对应的像素点，所述蓝色像素点为所述蓝色滤波通道对应的像素点，所述绿色像素点为所述绿色滤波通道对应的像素点；
[0021]对所述白色像素点、所述红色像素点和所述蓝色像素点执行绿色插值；
[0022]对所述白色像素点、所述红色像素点和所述绿色像素点执行蓝色插值；
[0023]对所述白色像素点、所述蓝色像素点和所述绿色像素点执行红色插值。
[0024]进一步地，所述对白色像素点进行HDR合成，包括：
[0025]获取所述白色长曝光通道相对于所述白色短曝光通道的曝光比α；
[0026]根据公式
[0027][0028][0029]确定所述白色像素点的白色像素值；其中，W
L
为经过HDR合成后一个所述白色长曝光像素点的白色像素值，W
s
为经过HDR合成后与该所述白色长曝光像素点相邻的所述白色短曝光像素点的白色像素值，L为经过HDR合成前该所述白色长曝光像素点的亮度值，Thr
high
为高亮阈值，Thr
low
为低亮阈值，Val
L
为使用所述颜色滤波阵列对一个照度均匀的灰度卡拍摄时所述白色长曝光通道的数值，Val
S
为使用所述颜色滤波阵列对一个照度均匀的灰度卡拍摄时所述白色短曝光通道的数值，blc为使用所述颜色滤波阵列的图像传感器对
应的黑电平。
[0030]进一步地，所述获取所述白色长曝光通道相对于所述白色短曝光通道的曝光比α，包括：
[0031]通过公式或者执行计算，获得所述曝光比α；其中，T
L
为所述白色长曝光通道的曝光时间，T
s
为所述白色短曝光通道的曝光时间，Val
L
为使用所述颜色滤波阵列对一个照度均匀的灰度卡拍摄时所述白色长曝光通道的数值，Val
S
为使用所述颜色滤波阵列对一个照度均匀的灰度卡拍摄时所述白色短曝光通道的数值，blc为使用所述颜色滤波阵列的图像传感器对应的黑电平。
[0032]进一步地，所述对红色像素点、蓝色像素点和绿色像素点执行白色插值，包括：
[0033]根据公式
[0034][0035][0036][0037]确定所述红色像素点、所述蓝色像素点或者所述绿色像素点的白色像素值；其中，W
22
为所述颜色滤波阵列中相对位置为22的所述红色像素点、所述蓝色像素点或者所述绿色像素点的白色像素值，表示相对位置为22的像素点对应的水平梯度，表示相对位置为22的像素点对应的垂直梯度，abs(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种颜色滤波阵列，其特征在于：所述颜色滤波阵列包括4
×
4格式的基本单元，所述基本单元可划分为均为2
×
2格式的第一单元块、第二单元块、第三单元块和第四单元块；在所述基本单元内部，所述第一单元块与所述第四单元块互为对角位置，所述第二单元块与所述第三单元块互为对角位置；所述第一单元块、所述第二单元块、所述第三单元块和所述第四单元块分别包括1个白色短曝光通道、1个白色长曝光通道和1个绿色滤波通道；其中，在所述第一单元块、所述第二单元块、所述第三单元块和所述第四单元块各自内部，所述白色短曝光通道与所述白色长曝光通道互为对角位置，各所述绿色滤波通道在各自所在的单元块内的相对位置相同；所述第一单元块与所述第四单元块分别包括1个红色滤波通道，所述第二单元块与所述第三单元块分别包括1个蓝色滤波通道；其中，在所述第一单元块和所述第四单元块各自内部，所述红色滤波通道与所述绿色滤波通道互为对角位置；在所述第二单元块和所述第三单元块各自内部，所述蓝色滤波通道与所述绿色滤波通道互为对角位置；所述红色滤波通道用于对入射光中红色以外的成分进行滤波，所述蓝色滤波通道用于对入射光中蓝色以外的成分进行滤波，所述绿色滤波通道用于对入射光中绿色以外的成分进行滤波，所述白色长曝光通道与所述白色短曝光通道分别用于对所有波长的入射光进行相同程度的抑制，且所述白色长曝光通道用于接收比所述白色短曝光通道更大的曝光量。2.根据权利要求2所述的颜色滤波阵列，其特征在于：所述基本单元的第一行包括依次排列的红色滤波通道、白色长曝光通道、蓝色滤波通道和白色长曝光通道；所述基本单元的第二行包括依次排列的白色短曝光通道、绿色滤波通道、白色短曝光通道和绿色滤波通道；所述基本单元的第三行包括依次排列的蓝色滤波通道、白色长曝光通道、红色滤波通道和白色长曝光通道；所述基本单元的第四行包括依次排列的白色短曝光通道、绿色滤波通道、白色短曝光通道和绿色滤波通道。3.根据权利要求2所述的颜色滤波阵列，其特征在于：所述白色长曝光通道的曝光时间长于所述白色短曝光通道的曝光时间，而且：所述白色长曝光通道、所述红色滤波通道、所述蓝色滤波通道与所述绿色滤波通道的曝光时间相同，或者，所述白色短曝光通道、所述红色滤波通道、所述蓝色滤波通道与所述绿色滤波通道的曝光时间相同；或者所述白色长曝光通道的透射率大于所述白色短曝光通道的透射率。4.一种插值方法，用于对使用权利要求1
‑
3任一项所述的颜色滤波阵列的图像传感器的像素点进行插值，其特征在于，所述插值方法包括：对白色像素点进行HDR合成；其中，所述白色像素点包括白色长曝光像素点和白色短曝光像素点，所述白色长曝光像素点为所述白色长曝光通道对应的像素点，所述白色短曝光像素点为所述白色短曝光通道对应的像素点；对红色像素点、蓝色像素点和绿色像素点执行白色插值；所述红色像素点为所述红色滤波通道对应的像素点，所述蓝色像素点为所述蓝色滤波通道对应的像素点，所述绿色像
素点为所述绿色滤波通道对应的像素点；对所述白色像素点、所述红色像素点和所述蓝色像素点执行绿色插值；对所述白色像素点、所述红色像素点和所述绿色像素点执行蓝色插值；对所述白色像素点、所述蓝色像素点和所述绿色像素点执行红色插值。5.根据权利要求4所述的插值方法，其特征在于，所述对白色像素点进行HDR合成，包括：获取所述白色长曝光通道相对于所述白色短曝光通道的曝光比α；根据公式根据公式确定所述白色像素点的白色像素值；其中，W
L
为经过HDR合成后一个所述白色长曝光像素点的白色像素值，W
S
为经过HDR合成后与该所述白色长曝光像素点相邻的所述白色短曝光像素点的白色像素值，L为经过HDR合成前该所述白色长曝光像素点的亮度值，Thr
high
为高亮阈值，Thr
low
为低亮阈值，Val
L
为使用所述颜色滤波阵列对一个照度均匀的灰度卡拍摄时所述白色长曝光通道的数值，Val
S
为使用所述颜色滤波阵列对一个照度均匀的灰度卡拍摄时所述白色短曝光通道的数值，blc为使用所述颜色滤波阵列的图像传感器对应的黑电平。6.根据权利要求5所述的插值方法，其特征在于，所述获取所述白色长曝光通道相对于所述白色短曝光通道的曝光比α，包括：通过公式或者执行计算，获得所述曝光比α；其中，T
L
为所述白色长曝光通道的曝光时间，T
s
为所述白色短曝光通道的曝光时间，Val
L
为使用所述颜色滤波阵列对一个照度均匀的灰度卡拍摄时所述白色长曝光通道的数值，Val
S
为使用所述颜色滤波阵列对一个照度均匀的灰度卡拍摄时所述白色短曝光通道的数值，blc为使用所述颜色滤波阵列的图像传感器对应的黑电平。7.根据权利要求4所述的插值方法，其特征在于，所述对红色像素点、蓝色像素点和绿色像素点执行白色插值，包括：根据公式根据公式根据公式确定所述红色像素点、所述蓝色像素点或者所述绿色像素点的白色像素值；其中，W
22
为所述颜色滤波阵列中相对位置为22的所述红色像素点、所述蓝色像素点或者所述绿色像素
点的白色像素值，表示相对位置为22的像素点对应的水平梯度，表示相对位置为22的像素点对应的垂直梯度，abs()表示取绝对值，W
21
为所述颜色滤波阵列中相对位置为21的所述白色像素点的白色像素值，W
23
为所述颜色滤波阵列中相对位置为23的所述白色像素点的白色像素值，W
12
为所述颜色滤波阵列中相对位置为12的所述白色像素点的白色像素值，W
32
为所述颜色滤波阵列中相对位置为32的所述白色像素点的白色像素值，Thr表示阈值。8.根据权利要求4所述的插值方法，其特征在于，所述对所述白色像素点、所述红色像素点和所述蓝色像素点执行绿色插值，包括：对于所述白色短曝光像素点，根据公式对于所述白色短曝光像素点，根据公式对于所述白色短曝光像素点，根据公式对于所述白色短曝光像素点，根据公式对于所述白色短曝光像素点，根据公式对于所述白色短曝光像素点，根据公式else确定所述白色短曝光像素点的绿色像素值；其中，G
32
为所述颜色滤波阵列中相对位置为32的所述白色短曝光像素点的绿色像素值，表示相对位置为32的像素点对应的水平梯度，表示相对位置为32的像素点对应的垂直梯度，abs()表示取绝对值，W
22
为所述颜色滤波阵列中相对位置为22的所述白色像素点的白色像素值，W
31
为所述颜色滤波阵列中相对位置为31的所述白色像素点的白色像素值，W
33
为所述颜色滤波阵列中相对位置为33的所述白色像素点的白色像素值，W
42
为所述颜色滤波阵列中相对位置为42的所述白色像素点的白色像素值，G
11
为所述颜色滤波阵列中相对位置为11的所述绿色像素点的绿色像素值，G
13
为所述颜色滤波阵列中相对位置为13的所述绿色像素点的绿色像素值，G
31
为所述颜色滤波阵列中相对位置为31的所述绿色像素点的绿色像素值，G
33
为所述颜色滤波阵列中相对位置为33的所述绿色像素点的绿色像素值，G
51
为所述颜色滤波阵列中相对位置为51的所述绿色像素点的绿色像素值，G
53
为所述颜色滤波阵列中相对位置为53的所述绿色像素点的绿色像素值，Thr表示阈值；对于所述白色长曝光像素点，根据公式对于所述白色长曝光像素点，根据公式对于所述白色长曝光像素点，根据公式
else确定所述白色长曝光像素点的绿色像素值；其中，G
23
为所述颜色滤波阵列中相对位置为23的所述白色长曝光像素点的绿色像素值表示相对位置为23的像素点对应的水平梯度，表示相对位置为23的像素点对应的垂直梯度，abs()表示取绝对值，W
13
为所述颜色滤波阵列中相对位置为13的所述白色像素点的白色像素值，W
22
为所述颜色滤波阵列中相对位置为22的所述白色像素点的白色像素值，W
24
为所述颜色滤波阵列中相对位置为24的所述白色像素点的白色像素值，W
33
为所述颜色滤波阵列中相对位置为33的所述白色像素点的白色像素值，G
11
为所述颜色滤波阵列中相对位置为11的所述绿色像素点的绿色像素值，G
13
为所述颜色滤波阵列中相对位置为13的所述绿色像素点的绿色像素值，G
15
为所述颜色滤波阵列中相对位置为15的所述绿色像素点的绿色像素值，G
31
为所述颜色滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀婉，鲁五一，伍倩莹，陈兰兰，
申请(专利权)人：广州城建职业学院，
类型：发明
国别省市：