CN101510955B

CN101510955B - 图像获取设备

Info

Publication number: CN101510955B
Application number: CN200910004899.3A
Authority: CN
Inventors: 川崎俊之
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2029-02-04
Also published as: US8089529B2; EP2091237A2; EP2091237A3; JP5152491B2; JP2009194651A; EP2091237B1; US20090207276A1; CN101510955A

Abstract

本发明涉及图像获取设备。该图像获取设备包括：光学系统；图像传感器；AGC电路；图像处理单元，用于至少执行MTF校正处理；以及控制单元，用于控制图像处理，以使得在控制单元基于直接或间接表示照度的信息来确定照度为低的情况下，不执行MTF校正处理。

Description

图像获取设备

技术领域

本发明涉及图像获取设备，更具体地，涉及适合作为车载照相机的图像获取设备。

背景技术

近年来以及今后，存在对于用作车辆的后视监视器的、作为车载照相机的广角图像获取设备的增长的需求。然而，在现有的图像获取设备中，对由图像传感器获得的图像数据简单地(univocally)执行例如倍率色像差、倾斜(skew)校正、失真校正及MTF校正等处理(例如，见专利文献1)。

专利文献1：日本公开专利申请No.2006-345054。

当在昏暗的地方使用图像获取设备时，获得明亮的监视器图像是困难的。当照度(illuminance)为低时，通过增加增益，可以获得明亮的监视器图像。然而，在该图像中噪声会是明显的，因而降低了图像质量。

发明内容

本发明提供一种图像获取设备，其中消除上述缺点中的一个或多个。

本发明的优选实施例提供一种图像获取设备，通过该图像获取设备，即使当照度为低时增加增益，在监视器图像中噪声也不明显。

根据本发明的一个方面，提供一种图像获取设备，包括：光学系统；图像传感器；AGC电路；图像处理单元，用于至少执行MTF校正处理；及控制单元，用于控制图像处理，以使得在控制单元基于直接或间接表示照度的信息而确定照度为低的情况下，不执行MTF校正处理。

根据本发明的一个实施例，提供一种图像获取设备，通过该图像获取设备，即使当照度为低时增加增益，在监视器图像中噪声也不明显，并且通过增加增益可以增加灵敏度，从而可以获得明亮的监视器图像。

附图说明

当结合附图阅读时，通过下面的具体实施方式，本发明的其它目的、特点和优点将变得更加明显，其中：

图1是根据本发明实施例的图像获取设备中的图像处理系统的功能框图；

图2A到2C说明Bayer阵列的彩色滤波器(color filter)；

图3是根据本发明实施例的MTF校正单元的示意图；

图4说明FIR滤波器的示例。

具体实施方式

参考附图，给出本发明的实施例的描述。

本发明描述用于通过使用具有大的倍率色像差以及广域角中的大的倾斜像差的光学系统来获得对象的图像的图像获取设备。在本实施例中，图像处理系统用于执行倍率色像差校正及倾斜像差校正，但图像处理系统并不由此受限。此外，图像的颜色分量是红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)的三原色。颜色分量可以是黄色(Y)、红紫色(M)及蓝绿色(C)的减法三原色(threesubtractive primary color).

图1是应用本发明的实施例的图像获取设备中的图像处理系统的示例的功能框图。虽然图1中未示出，但是图像获取设备还包括操作单元、图像显示单元(监视器)、光学系统及用于控制快门速度并调整镜头的光圈的机械机构。假设图像获取设备被用作车载照相机，但是图像获取设备的目的并不由此受限。

在图1中，控制单元100通过对图像获取设备中的单元提供必需的控制信号(时钟、水平/垂直同步信号等)来以类似流水线的方式控制图像获取设备中的单元的操作。控制单元100包括下面描述的MTF校正开关控制单元105。可以从控制单元100分离地提供MTF校正开关控制单元105。

例如，图像传感器110是用于将光学图像变换为电信号(图像信号)的CCD或CMOS传感器，该光学图像已经通过使用具有大的倍率色像差以及广域角中的大的倾斜像差的光学系统(未示出)来获取。图像传感器110提供有Bayer阵列的彩色滤波器。基于从控制单元100接收的控制信号(时钟、水平/垂直同步信号等)，通过渐进的(progressive)方法顺序输出Bayer阵列的RGB图像数据。

AGC电路120将从图像传感器输出的模拟信号的图像信号放大为预定值。通常，将AGC电路120的增益量确定为考虑到屏幕的所要求的亮度(brightness)和噪声之间的平衡的合适的值。

A/D变换器130是将作为在AGC电路120中放大的模拟信号的Bayer阵列的RGB图像数据变换为数字信号(图像数据)，并将产生的数字信号发送到Bayer互补(complementary)单元140。例如，图像数据包括用于R、G及B中的每一个的八位数据。

Bayer互补单元140接收已经被变换为数字信号的Bayer阵列的RGB图像数据。Bayer互补单元140执行线性互补，从而对每一个RGB颜色分离地产生用于全部坐标位置的图像数据。然后，Bayer互补单元140将图像数据发送到倍率色像差校正单元150。

图2A到2C说明Bayer阵列的彩色滤波器。通过下面的方程式获得G₀。

G₀＝(G₂+G₄+G₆+G₈)/4 (1)

此外，通过下面的方程式获得R₂、R₄、R₆、R₈及R₀。

R₂＝(R₁+R₃)/2 (2)

R₄＝(R₃+R₅)/2 (3)

R₆＝(R₅+R₇)/2 (4)

R₈＝(R₁+R₇)/2 (5)

R₀＝(R₁+R₃+R₅+R₇)/4 (6)

用于获得B₂、B₄、B₆、B₈及B₀的方法与用于获得R₂、R₄、R₆、R₈及R₀的方法相同，从而不再描述。

在本实施例中，给出具有Bayer阵列的彩色滤波器的图像传感器的描述。然而，通过使用例如CMYG阵列或RGB+Ir(红外)阵列等其它阵列的彩色滤波器的图像传感器可以获得相同的效果。由于倍率色像差校正可能要求少的等待时间的存储器或四端口RAM，因此具有四种颜色的彩色滤波器阵列的图像传感器比例如RGB的三种颜色的彩色滤波器阵列的图像传感器更有效。

倍率色像差校正单元150接收已经过Bayer互补的RGB图像数据。在倍率色像差校正单元150中，通过使用预定的多项式方程对R、G及B颜色分量中的每一个分量分开执行坐标变换(倍率色像差坐标变换)。倍率色像差校正单元150输出已经过倍率色像差校正的RGB图像数据。倍率色像差对于颜色分量中的每一个分量是不同的，但是色像差的范围是小的。从而，对于倍率色像差校正中的坐标变换，可以使用具有小容量及少的等待时间的存储器或具有小容量及多个端口的存储器(SRAM等)。将MTF校正单元160和倍率色像差校正单元150的输出侧连接到开关电路170。

MTF校正单元160接收已经过倍率色像差校正的RGB图像数据。在MTF校正单元160中，通过使用FIR滤波器对RGB图像数据执行MTF校正处理。MTF校正单元160输出已经过MTF校正的RGB图像数据。

图3是MTF校正单元160的示意图。通过下面的方程式，变换器162将RGB图像数据变换为YCbCr像素数据。

[0035] Y＝0.299R+0.587G+0.114B (7)

Cr＝0.500R-0.419G-0.081B (8)

[0037] Cb＝-0.169R-0.332G+0.500B (9)

FIR滤波器(5×5滤波器)164仅接收YCbCr信号中的Y辉度(luminance)信号，并对Y辉度信号执行预定的MTF校正处理。图4说明FIR滤波器的示例。通过仅对Y信号执行滤波(MTF校正)，可以获得使颜色噪声放大得到缓解的高质量的图像。由于对Y信号执行滤波，因此，MTF校正需要在倍率色像差校正之后被执行。然而，如果在下面描述的倾斜像差校正之后执行MTF校正，由于在倾斜像差校正中坐标变换的变换长度较长，则往往发生计算误差。通过执行MTF校正，会放大该误差，这对图像质量有不利影响。为了避免该情况，MTF校正单元被优选地提供在倍率色像差校正之后并且在倾斜像差校正之前的阶段。

逆变器166接收CbCr信号和已经过MTF校正的Y信号，通过下面的方程式逆变换这些信号，并输出RGB图像数据。

R＝Y+1.402Cr (10)

G＝Y-0.714Cr-0.344Cb (11)

B＝Y+1.772Cb (12)

开关电路170通常被连接到MTF校正单元160以从MTF校正单元160接收已经过MTF校正的RGB图像数据，并将该RGB图像数据输出到在随后的阶段提供的倾斜像差校正单元180。然而，当开关电路170从控制单元100 的MTF校正开关控制单元105接收用于切断MTF校正的信号时，开关电路170被从MTF校正单元160断开并被连接到倍率色像差校正单元150。在该情况下，开关电路170从倍率色像差校正单元150接收RGB图像数据，并将该RGB图像数据直接输出到倾斜像差校正单元180。

倾斜像差校正单元180从MTF校正单元160接收已经过MTF校正的RGB图像数据，或者从倍率色像差校正单元150接收没有经过MTF校正的RGB图像数据。倾斜像差校正单元180通过使用预定的多项式方程来对RGB的每一个颜色分量执行相同的坐标变换(倾斜像差坐标变换)，并输出已经过倾斜像差校正的RGB图像数据。倾斜像差大于倍率色像差，然而，对于RGB的所有颜色分量，倾斜像差的范围是相同的。为此，对于倾斜像差校正的坐标变换，可以使用具有比用于倍率色像差校正的存储器的容量(对应于一个屏幕的最大量)更大的容量的存储器(DRAM等)，但由于仅单个端口就足够使用，因此该存储器具有长的等待时间。顺便提及，可以同时校正倍率色像差和倾斜像差。

Gamma校正单元190接收从倾斜像差校正单元180输出的RGB图像数据，通过使用对RGB的每一个提供的查找表来执行预定的Gamma校正处理，并将已经过Gamma校正的RGB图像数据输出到显示设备(未示出)。

以上描述了图1所示的根据本发明实施例的图像获取设备的整体操作。下面描述作为本发明实施例的主要元件的MTF校正开关控制单元105。

当控制单元100的MTF校正开关控制单元105基于直接或间接表示周围环境的照度的信息来确定照度为低时，MTF校正开关控制单元105将用于切断MTF校正的开关信号发送到开关电路170。当该信号被接收到时，开关电路170绕过MTF校正单元160。因此，当照度为低时，不执行MTF校正，从而减少重现的图像(reproduced image)中的噪声。此外，当MTF校正开关控制单元105将用于切断MTF校正的开关信号发送的开关电路170时，同时增加了AGC电路120的增益。从而，增加了重现的图像的灵敏度。

MTF校正开关控制单元105通过下面的方法来确定照度是否为低。这些方法仅是一些示例，只要能够确定照度是否为低，可以使用任何方法或手段。

(I)MTF校正开关控制单元105获得图像传感器110的输出，并基于整个屏幕的亮度等级的总和或在某些情况下基于对屏幕中心的某个对象加权的亮度等级的总和，来计算照度。MTF校正开关控制单元105通过将所计算出的照度与阈值相比较来确定照度是否为低。例如，当整个屏幕的平均光量(light amount)小于或等于10lx时，或当屏幕中心上的光量小于或等于10lx时，确定照度为低。

(II)通过控制快门速度并调整镜头的光圈，可以获得具有所希望的照度的图像。因此，基于快门速度和镜头的光圈来确定照度。

(III)基于由设备中的内置时钟表示的时间来间接确定照度。例如，在下午5点之后早上5点之前将照度确定为低，虽然这可能根据季节而发生变化。

(IV)当作为车载照相机使用图像获取设备时，当小灯或尾灯被打开时确定照度为低。

(V)提供分离的照度传感器，并将从该照度传感器输出的值与阈值相比较以确定照度是否为低。

当增益增加时噪声变得明显的原因是由于高通(高频区域)提高了。如果高通降低，则噪声将不明显。为了降低高通，不应该执行MTF校正。

根据本发明的实施例，在根据直接或间接表示照度的信息来确定照度为低的情况下，不执行MTF校正。基于来自图像传感器的输出值、来自分离地提供的照度传感器的输出值、由内置时钟表示的时间、或小灯或尾灯是否被打开，来确定照度。

本发明不限于具体揭示的实施例，可以进行各种变化和修改而不脱离本发明的范围。

本申请基于2008年2月14日递交的日本优先权专利申请No.2008-033586，将该申请的全部内容并入本文作为参考。

Claims

1.一种图像获取设备，包括：

光学系统；

图像传感器；

AGC电路；

Bayer互补单元，对来自AGC电路的变换为数字信号后的Bayer阵列的RGB图像数据执行线性互补，对每一个RGB颜色分离地产生用于全部坐标位置的RGB图像数据；

MTF校正单元，具有将来自Bayer互补单元的已经过倍率色像差校正的RGB图像数据变换为YCbCr像素数据，输出YCbCr信号的变换器、仅接收YCbCr信号中的Y辉度信号，对Y辉度信号执行MTF校正处理的FIR滤波器、以及对CbCr信号和已经过MTF校正的Y辉度信号进行逆变换，输出RGB图像数据的逆变器；以及

控制单元，用于控制MTF校正单元，以使得在控制单元基于直接或间接表示照度的信息而确定照度为低的情况下，MTF校正单元不执行MTF校正处理，

其中，在确定照度为低的情况下，控制单元进一步增加AGC电路的增益。

2.根据权利要求1所述的图像获取设备，其中：

控制单元基于来自图像传感器的输出值来确定照度是否为低。

3.根据权利要求1所述的图像获取设备，其中：

控制单元基于来自分离地提供的照度传感器的输出值来确定照度是否为低。

4.根据权利要求1所述的图像获取设备，其中：

控制单元基于时间来确定照度是否为低。

5.根据权利要求1所述的图像获取设备，其中：

控制单元基于灯是否被点亮来确定照度是否为低。