CN101394570A - 图像传感器和图像数据处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种图像传感器。根据图像传感器的布置，在白平衡状态下具有比另外两个色点更高的光强度的两个色点被布置在像素组的对角线位置上。诸如绿色和白色的更高光强度的颜色比红色和蓝色携带更多的亮度信息，所以较高光强度颜色的绿色和白色应该以对角线排列，以便提高感觉到的亮度平衡，使得与如果将绿色和白色点排列在垂直或水平线上相比，图像传感器中绿色和白色点的分布更加均匀而且视觉感知更为友好。另一方面，四原色图像传感器的这种对角线排列与RGBW显示器的四原色像素模式一致。

Description

图像传感器和图像数据处理系统
相关申请的交叉引用
本申请是以下专利申请的部分延续申请：2005年4月12日提交的U.S.专利申请序列号No.11/103,590；2004年12月16日提交的U.S.专利申请序列号No.11/012,202；2003年12月5日提交的U.S.专利申请序列号No.10/727,545；2003年1月10日提交的U.S.专利申请序列号No.10/339,491；1998年9月11日提交的U.S.专利申请序列号No.09/151,287；并且要求1997年9月13日提交的德国申请No.197 41132.0的按照35 U.S.C§119和37 C.F.R§1.55(a)的优先权。
技术领域
本发明涉及一种图像传感器和图像数据处理系统。
背景技术
参考图1，常规图像传感器是基于RGGB的Bayer模式的，其中利用相邻点信息插入每个单色点以便创建一个RGB像素，然后被显示在RGB显示器上。常规图像传感器10B包括多个像素组12。每个像素组12包括以2×2矩阵排列的四个方形点。每个像素组12包括第一色点121(R)、第二色点122(B)、第三色点123(G)和第四色点124(G)。第一色点121为红色点(R)，第二色点122为蓝色点(B)，第三色点123和第四色点124为绿色点(G)。
诸如US专利申请序列号103590的新型显示器显示了不同的专有的四原色显示器，典型地为RGBW，其中需要相应的四原色图像传感器以便使得从Bayer模式到RGB模式，然后到RGBW模式，以显示在专有的RGBW显示器上的转换步骤最少。
因此，需要提供一种图像传感器和图像数据处理系统以便解决上述的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种图像传感器。该图像传感器包括多个像素组，用于提供由所述像素组形成的像素排列的第一数据，每个像素组包括以预定一致的矩阵形式排列的多个点，每个像素组具有至少一个第一色点、至少一个第二色点、至少一个第三色点以及至少一个第四色点，所述像素组以矩阵形式排列以便形成所述图像传感器，其中所述第一色点和所述第二色点在白平衡状态下比所述第三和所述第四色点具有更高的光强度，所述第一色点和所述第二色点布置在所述像素组的预定一致的矩阵的对角线位置上，而且通过利用相邻点分组以形成多个重叠的全色动态像素组，每个色点代表一个相应的全色像素数据的亮度和色度。
在白平衡状态下，所述红色点和蓝色点具有比绿色点和白色点更低的光强度。此外，诸如绿色和白色的更高光强度的颜色比红色和蓝色携带更多的亮度信息，所以较高光强度颜色的绿色和白色应该以对角线排列以便提高感觉到的亮度平衡，使得与将绿色和白色点排列在垂直或水平线上相比，图像传感器中绿色和白色点的分布更加均匀而且视觉感知更为友好。另一方面，四原色图像传感器的这种对角线排列与US专利申请序列号11/103,590中的RGBW显示器的四原色像素模式一致。
本发明的另一个目的是提供一种图像数据处理系统。该图像数据处理系统包括一个图像传感器、色彩校正装置、灰度系数校正装置以及数据输出装置。所述图像传感器用于捕获图像，而且所述图像传感器包括多个像素组，用于提供由所述像素组形成的像素排列的第一数据。每个像素组包括多个以预定一致的矩阵形式排列的点。每个像素组具有至少一个第一色点、至少一个第二色点、至少一个第三色点以及至少一个第四色点，所述像素组以矩阵形式排列以便形成所述图像传感器。每个色点都有多个与其它不同颜色点相邻的边，而且所述第一色点和所述第二色点在白平衡状态下比所述第三和所述第四色点具有更高的光强度，所述第一色点和所述第二色点排列在所述像素组的预定一致的矩阵的对角线位置上。通过利用相邻点分组以形成多个重叠的全色动态像素组，每个色点代表一个相应的全色像素数据的亮度和色度。所述色彩校正装置用于将所述第一数据转换为第二数据。所述灰度系数校正装置用于将所述第二数据转换为第三数据。所述数据输出装置用于输出所述第三数据到四原色显示器。
因此，本发明的所述图像传感器和所述图像数据处理系统能够捕获图像的亮度和色度，校正色彩和灰度系数，然后输出到相同色彩空间内的专有的四原色显示器，不会使图像的视觉感受和视频质量降质。
附图说明
所附权利要求书中描述了其它有利的技术手段。附图中示意了本发明并将在下文中进行更为详细的描述。
图1示出了一种常规图像传感器的排列方案；
图2A示出了根据本发明的第一个实施例的图像传感器的布置方案；
图2B到2H示出了根据本发明的第一个实施例的像素组的布置方案；
图3示出了根据本发明的第二个实施例的图像传感器的布置方案；以及
图4示出了根据本发明的图像数据处理系统的框图。
具体实施方式
根据发明，一种图像传感器包括多个像素组。每个像素组包括多个以预定一致的矩阵形式排列的点。每个像素组有至少一个第一色点、至少一个第二色点、至少一个第三色点以及至少一个第四色点。像素组以矩阵形式排列以便形成图像传感器。其中每个色点都有多个与其它不同颜色点相邻的边。第一色点和第二色点在白平衡状态下比第三和第四色点具有更高的光强度。第一色点和第二色点排列在像素组的预定一致的矩阵的对角线位置上。通过利用相邻点分组以形成多个重叠的全色动态像素组，每个色点代表一个相应的全色像素数据的亮度和色度。
参考图2A，根据本发明，第一个实施例的图像传感器10A包括多个像素组11。每个像素组包括以2×2矩阵排列的四个方形点。每个像素组11包括第一色点111(G)、第二色点112(W)、第三色点113(B)、以及第四色点114(R)。第一色点111为绿色点(G)，第二色点112为白色点(W)，第三色点113为蓝色点(B)。第四色点114为红色点(R)。
在白平衡状态下，第一色点111(G)和第二色点112(W)具有比第三色点113(B)和第四色点114(R)更高的光强度。因此，第一色点111(G)和第二色点112(W)布置在像素组11的对角线位置上。也就是说，第一色点111(G)布置在像素组11的第一列和第一行位置上，第二色点112(W)布置在像素组11的第二列和第二行位置上。在其它的实施例中，图2B到图2H中示出了其它的像素组的排列方案。
通常，在白平衡状态下，红色点和蓝色点具有比绿色点和白色点更低的光强度。此外，诸如绿色和白色的更高光强度的颜色比红色和蓝色携带更多的亮度信息，所以较高光强度颜色的绿色和白色应该以对角线排列以便提高感觉到的亮度平衡，使得与将绿色和白色点排列在垂直或水平线上相比，图像传感器中绿色和白色点的分布更加均匀而且视觉感知更为友好。另一方面，四原色图像传感器的这种对角线排列与US专利申请序列号11/103,590中的RGBW显示器的四原色像素模式一致。
参考图3，根据本发明，第二个实施例的图像传感器10D包括多个像素组14。每个像素组包括以2×2矩阵排列的四个方形点。每个像素组14包括第一色点143(C)、第二色点144(D)、第三色点141(A)、以及第四色点142(B)。第一色点143、第二色点144、第三色点141和第四色点142没有被限制为任何的颜色。
如果第一色点143(C)和第二色点144(D)在白平衡状态下具有比第三色点141(A)和第四色点142(B)更高的光强度，则第一色点143(C)和第二色点144(D)被布置在像素组14的对角线位置上。即，第一色点143(C)布置在像素组14的第一列和第二行位置上，第二色点144(D)布置在像素组14的第二列和第一行位置上。
参考图4，根据本发明，图像数据处理系统40包括图像传感器41、色彩校正装置42、灰度系数校正装置43和数据输出装置44。图像传感器41用于捕获图像，而且图像传感器41包括多个像素组，用于提供由像素组形成的像素排列的第一数据。每个像素组包括多个以预定一致的矩阵形式排列的点。每个像素组具有至少一个第一色点、至少一个第二色点、至少一个第三色点以及至少一个第四色点，像素组以矩阵形式排列使得形成图像传感器。每个色点都有多个与其它不同的颜色点相邻的边，而且第一色点和第二色点在白平衡状态下比第三和第四色点具有更高的光强度，第一色点和第二色点布置在像素组的预定一致的矩阵的对角线位置上。通过利用相邻点分组以形成多个重叠的全色动态像素组，每个色点代表一个相应的全色像素数据的亮度和色度。例如，第一色点为绿色点、第二色点为白色点、第三色点为蓝色点而第四色点为红色点，如图2A所示。
色彩校正装置52用于将第一数据转换为第二数据。灰度系数校正装置53用于将第二数据转换为第三数据。数据输出装置44用于输出第三数据到四原色显示器。图像数据处理系统4还包括用于显示第三数据的显示器45。第三数据是4色原始数据，而且被输出到显示器。优选地，显示器45是一个具有与例如图2A中所示的图像传感器相同的排列方案的相应的4色显示器。
因此，本发明的图像传感器和图像数据处理系统能够捕获图像的亮度和色度，校正色彩和灰度系数，然后输出到相同色彩空间内的专有的四原色显示器，不会使图像的视觉感受和视频质量降质。
虽然已经举例说明并描述了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以作出各种各样的修改和改进。因此，描述本发明的实施例是示意性而不是限制性意义。其旨在本发明不受所示意的特定形式的限制，而且所有主张本发明的精神和范围的修改都在所附权利要求书中定义的范围之内。

Claims (10)

1、一种用于捕获图像的图像传感器，包括：
多个像素组，用于提供由所述像素组形成的像素排列的第一数据，每个像素组包括以预定一致的矩阵形式排列的多个点，每个像素组具有至少一个第一色点、至少一个第二色点、至少一个第三色点以及至少一个第四色点，所述像素组以矩阵形式排列以便形成所述图像传感器，
其中每个色点都具有多个与其它不同颜色点相邻的边，所述第一色点和所述第二色点在白平衡状态下比所述第三和所述第四色点具有更高的光强度，所述第一色点和所述第二色点布置在所述像素组的预定一致的矩阵的对角线位置上，而且通过利用相邻点分组以形成多个重叠的全色动态像素组，每个色点代表一个相应的全色像素数据的亮度和色度。
2、根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一色点为绿色点，所述第二色点为白色点，所述第三色点为蓝色点，而所述第四色点为红色点。
3、根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述像素组包括以2×2矩阵排列的四个方形点。
4、根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一色点布置在所述像素组的第一列和第一行位置上，所述第二色点布置在所述像素组的第二列和第二行位置上。
5、根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一色点布置在所述像素组的第二列和第一行位置上，所述第二色点布置在所述像素组的第一列和第二行位置上。
6、根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一色点布置在所述像素组的第一列和第二行位置上，所述第二色点布置在所述像素组的第二列和第一行位置上。
7、根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一色点布置在所述像素组的第二列和第二行位置上，所述第二色点布置在所述像素组的第一列和第一行位置上。
8、一种图像数据处理系统，包括：
用于捕获图像的图像传感器，所述图像传感器包括多个像素组，用于提供由所述像素组形成的像素排列的第一数据，每个像素组包括多个以预定一致的矩阵形式排列的点，每个像素组具有至少一个第一色点、至少一个第二色点、至少一个第三色点以及至少一个第四色点，所述像素组以矩阵形式排列以便形成所述图像传感器，其中每个色点都具有多个与其它不同颜色点相邻的边，所述第一色点和所述第二色点在白平衡状态下比所述第三和所述第四色点具有更高的光强度，所述第一色点和所述第二色点布置在所述像素组的预定一致的矩阵的对角线位置上，而且通过利用相邻点分组以形成多个重叠的全色动态像素组，每个色点代表一个相应的全色像素数据的亮度和色度；
用于将所述第一数据转换为第二数据的色彩校正装置；
用于将所述第二数据转换为第三数据的灰度系数校正装置；以及
用于输出所述第三数据到四原色显示器的数据输出装置。
9、根据权利要求8所述的图像数据处理系统，其中所述第一色点为绿色点，所述第二色点为白色点，所述第三色点为蓝色点，所述第四色点为红色点。
10、根据权利要求8所述的图像数据处理系统，其中所述图像数据处理系统还包括用于显示所述第三数据的显示器。
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