CN102316328B - 输出单色图像数据和彩色图像数据的终端 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及输出单色图像数据和彩色图像数据的终端。提供了一种包括图像感测和处理电路的成像终端，该电路包含混合型单色和彩色图像传感器像素阵列，具有由无彩色滤波元件的单色像素提供的第一像素子集和由具有彩色滤波元件的彩色像素提供的第二像素子集。该终端可操作以使得该图像感测和处理电路可输出图像数据帧以用于存储在CPU可寻址图像帧存储器中。该图像感测和处理电路可操作以使得该图像感测和处理电路所输出的用于存储在CPU可寻址图像帧存储器中的图像数据帧可包括对应于图像传感器像素阵列的彩色像素位置的单色像素值。

Description

输出单色图像数据和彩色图像数据的终端
相关申请交叉引用
本申请要求2010年6月30日提交的、标题为“TerminalOutputtingMonochromeImageDataAndColorImageData”的第12/827,619号美国专利申请的优先权。上述申请的优先权被要求并全部通过引用合并于本文。
技术领域
本发明总体上涉及基于传感器的终端，并且特别地涉及基于图像传感器的终端。
背景技术
基于图像传感器的终端已知用于工业数据收集应用。例如，基于图像传感器的标记读取终端多年来已经为了对编码为条码符号的编码信息进行解码的目的而使用。为了解码条码符号，利用基于图像传感器的终端所捕获的被捕获图像能够被捕获并经受一个或多个条码解码算法的应用的处理。基于图像传感器的标记读取终端可以利用一维图像传感器或者二维图像传感器而获得。
最近，将彩色图像传感器包括在蜂窝电话中是流行的。在一般可用蜂窝电话中，图像传感器能够被包括。基于图像传感器的蜂窝电话可操作用于捕获图像数据的彩色帧以用于存储在终端上和/或向外部终端无线传输。
发明内容
提供了一种包含图像感测和处理电路的成像终端，该电路包括混合型单色和彩色图像传感器像素阵列，其具有由无彩色滤波元件(colorfilterelement)的单色像素提供的第一像素子集和由具有彩色滤波元件的彩色像素提供的第二像素子集。该终端可操作以使得图像感测和处理电路能够输出图像数据帧，以用于存储在CPU可寻址图像帧存储器中。该图像感测和处理电路可操作以使得由图像感测和处理电路输出的用于存储在CPU可寻址图像帧存储器中的图像数据帧能够包括对应于图像传感器像素阵列的彩色像素位置的单色像素值。
附图说明
本文描述的特征可以参考以下描述的附图而更好地理解。附图并非一定按比例绘制，重点总体上放在说明本发明的原理。附图内各个视图中同样的附图标记用于指示同样的部分。
图1为成像终端的框图；
图2为图示了具有图像传感器像素阵列的图像传感器集成电路的透视图及附带的示意图；
图3为成像终端的框图；
图4为图像数据帧的表示；
图5为一个实施例中图像感测和处理电路的框图；
图6为另一个实施例中图像感测和处理电路的框图；
图7为图像数据帧的表示；
图8为图像感测和处理电路能够应用的掩模核(maskkernel)的表示；
图9-17为图像感测和处理电路能够应用的作为滤波器的各种掩模的表示；
图18为一个实施例中成像终端的物理形态的透视图；
图19为图示一个实施例中的成像终端的操作的流程图；
图20为一个实施例中包括在集成电路中的图像感测和处理电路的物理形态的透视图；
图21为图示一个实施例中的成像终端的操作的流程图；
图22为图像数据帧的表示；
图23为图示一个实施例中的成像终端的操作的时序图。
具体实施方式
提供了一种基于图像传感器的终端1000，包括混合型单色和彩色图像传感器像素阵列182，其具有由无彩色滤波元件的单色像素提供的第一像素子集和由包括彩色滤波元件的色敏(colorsensitive)像素提供的第二像素子集。在一个实施例中，图像传感器像素阵列182可以被包括在集成电路1082中。可提供作为图像感测和处理电路502的一部分的图像传感器像素阵列182，其可操作用于确定对应于图像传感器像素阵列182的彩色像素位置的缺失的单色像素信息，以使得初始存储于其上的CPU可寻址帧能够包括对应于图像传感器像素阵列182的彩色像素位置的单色图像数据。终端1000也可包括CPU可寻址图像帧存储器1080和CPU1060。
参见图2，基于图像传感器的终端1000的图像传感器像素阵列182可包括排列成复数行像素的像素，并可包括没有(无)彩色滤波元件的单色像素12的第一子集和包括彩色滤波元件的彩色像素14的第二子集。此类色敏像素可布置在图像传感器像素阵列182的隔开的(spacedapart)位置，并可布置为均匀地或基本上均匀地遍布图像传感器像素阵列182的位置。在一个实施例中，图像传感器像素阵列182的隔开的彩色像素尽管被隔开，但仍可遵循一种根据Bayer模式(pattern)的模式。例如，如果红＝R，绿＝G，蓝＝B，则行141中所示的彩色像素可具有模式…GRGRGRG…，该模式可针对行143和145进行重复。行142的像素可具有模式…BGBGBGB…，该模式可针对行144进行重复，且这种模式可遍及图像传感器像素阵列182进行重复。利用兼有彩色和单色像素的彩色图像传感器像素阵列182所捕获的图像数据的彩色帧可包括单色像素图像数据和彩色像素图像数据。在另一实施例中，图像传感器像素阵列182可仅具有彩色像素而没有单色像素。在另一实施例中，图像传感器像素阵列182可包括Bayer模式滤波器。在另一实施例中，图像传感器像素阵列182可由无彩色滤波元件的单色图像传感器像素阵列提供。图像传感器像素阵列182可封装在如图2所示的图像传感器集成电路中。图像传感器像素阵列182可包括像素的模式，例如遍及图像传感器像素阵列182的某个区域重复M×M的块(示例M＝12)。在一个实施例中，模式148可遍及整个图像传感器像素阵列182重复。
在图3中示出了示例性成像终端1000的硬件框图，其可包括图像感测和处理电路502，其具有可组成本文所述的图像感测和处理电路502的一部分的图像传感器像素阵列182。
成像终端1000可包括图像感测和处理电路502，其包括多像素的图像传感器像素阵列182，具有按像素行和列排列的像素。列电路270和行电路296可关联于图像传感器像素阵列182。图像感测和处理电路502也可具有相关联的计时和控制电路1092，用于控制例如图像传感器像素阵列182的曝光时间，和施加于从图像传感器像素阵列182读出的图像信号的增益。在一个实施例中标出的组成图像感测和处理电路502的电路组件或这样的组件的子集可被封装成通用的图像传感器集成电路1082。在一个实例中，图像感测和处理电路502可包括可从Micron科技公司获得的MT9V022图像传感器集成电路，其被修改以包括布置于图像传感器像素阵列的集成电路中的像素子集上的彩色滤波器，以定义本文所述的混合型单色和彩色图像传感器像素阵列。可供成像终端1000使用的附加特征在2005年6月30日提交的、标题为“DigitalPictureTakingOpticalReaderHavingHybridMonochromeAndColorImageSensorArray”的第11/174,447号美国专利申请中描述，通过引用合并入本文。可供成像终端1000使用的附加特征在标题为“ImageSensorPixelArrayHavingOutputResponseCurveIncludingLogarithmicPatternForImageSensorBasedTerminal”的第12/421,476号美国专利申请中公开，通过引用合并入本文。
在终端1000的操作期间，图像信号可从图像传感器像素阵列182读出，被转换并存储于系统存储器例如RAM1080中。终端1000的存储器可包括RAM1080、非易失存储器例如EPROM1082以及闪存或硬盘驱动存储器等提供的存储器设备1084中的一个或多个。在一个实施例中，终端1000可包括CPU1060，其可适配成读出存储于存储器1080的图像数据以及使这种图像数据经受各种图像处理算法。终端1000可包括直接存储器存取单元(DMA)1070，用于路由从图像传感器像素阵列182读出的图像信息，其已经受向RAM1080的转换。在另一实施例中，系统总线1500可包括总线仲裁机构(例如PCI总线)，借此减少对中央DMA控制器的需求。本领域技术人员将会理解，提供图像传感器像素阵列182与RAM1080之间的高效数据传输的系统总线体系结构和/或直接存储器存取组件的其他实施例也在本发明的范围和精神之内。
关于终端1000的进一步方面，镜头组件100可适配成将位于衬底1250上视图1240的视场1240内的可解码标记15的图像聚焦到图像传感器像素阵列182上。成像光束可沿成像轴25传输。镜头组件100可适配成能够具有多个焦距或多个最佳对焦距离。
终端1000也可包括照明模式(illuminationpattern)光源库1204和相关联的用于生成基本上对应于终端1000的视场1240的照明模式1260的光整形光学器件1205。库1204与光学器件1205的结合可被视为照明模式生成器1206。终端1000还可包括对准(aiming)模式光源库1208和相关联的用于在衬底1250上生成对准模式1270的光整形光学器件1209。库1208与光学器件1209的结合可被视为对准模式生成器1210。在使用中，终端1000可由操作者以对准模式1270投射于可解码标记15的方式来相对于承载可解码标记15的衬底1250进行定向。在图3的示例中，可解码标记15由1D条码符号提供。可解码标记15还可由2D条码符号或光学字符识别(OCR)字符来提供。
照明模式光源库1204和对准模式光源库1208中的每一个可包括一个或多个光源。镜头组件100可利用镜头组件控制单元1320来控制。照明模式光源库1204可利用照明光源控制单元1220来控制。对准模式光源库1208可利用对准模式光源库控制电路1222来控制。镜头组件控制单元1320能够输出用于控制镜头组件100的信号，例如用于改变镜头组件100的焦距和/或最佳对焦距离(光学焦平面)。镜头组件控制单元1320能够通过连接到系统总线1500的接口电路1318与CPU进行通信。照明光源库控制单元1220能够输出用于控制照明模式光源库1204的信号，例如用于改变照明模式光源库1204输出的照明级别。对准模式光源库控制单元1222能够向对准模式光源库1208输出信号，例如用于改变对准模式光源库1208输出的照明级别。
终端1000还可包括多个外围设备，包括可用于产生激活触发信号的触发器3408，该信号用于激活读出的帧和/或特定解码过程。触发器3408可通过接口电路3406耦合至系统总线1500。终端1000可被适配成使得对触发器3408的激励能够激活触发信号并发起读取尝试。特别地，终端1000可操作以使得响应于触发信号的激活，通过从图像传感器像素阵列182读出图像信息并然后在转换到存储器1080(其能够在给定时间缓冲一系列帧中的一个或多个)之后存储图像信息，一系列帧可被捕获。在存储于存储器1080中之前，图像信息可由图像感测和处理电路502来处理。CPU1060可操作以使一系列帧中的一个或多个经受读取尝试。为尝试读取条码符号，CPU1060能够处理对应于一行像素位置的图像数据帧，以确定暗和亮的单元的空间模式，并能够将所确定的每个亮和暗的单元模式通过查找表转换成字符或字符串，以确定并输出消息。
终端1000可包括多种接口电路，用于将多种外围设备耦合至系统地址/数据总线(系统总线)1500，用于与也耦合于系统总线1500的CPU1060进行通信。终端1000可包括用于将图像传感器计时和控制电路1038耦合至系统总线1500的接口电路1028，用于将光源库控制电路1220耦合至系统总线1500的接口电路1218和用于将对准光源库控制电路1222耦合至系统总线1500的接口电路1224。终端1000也可包括显示器3420，其耦合于系统总线1500并与CPU1060通过接口电路3418通信，以及指示器机构3410，其与CPU1060通过连接系统总线1500的接口电路3414通信，以及键盘3424，其与CPU1060通过连接系统总线1500的接口电路3422通信。触发器3408可与CPU1060通过连接系统总线1500的接口电路3406通信。
一系列能够被捕获并经受所述处理的图像数据帧可为全帧(包括对应于图像传感器像素阵列182的每个像素或者在另一实施例中表示在终端1000操作中从阵列182读出的像素最大数量的阵列182的预定区域上的每个像素阵列的像素值)。一系列能够被捕获并经受所述处理的图像数据帧也可为“加窗帧(windowedframe)”，其包括对应于少于图像传感器像素阵列182的预定区域上的每个像素的像素值且在某些情况下少于约50％而在某些情况下少于图像传感器像素阵列182像素的10％。一系列能够被捕获并经受所述处理的图像数据帧也可包括全帧和加窗帧的结合。全帧可通过选择性寻址以读出对应于该全帧的图像传感器像素阵列182的像素来捕获。加窗帧可通过选择性寻址以读出对应于该加窗帧的图像传感器像素阵列182的像素来捕获。通过可操作以捕获图像数据帧，终端1000可作为成像终端。
终端1000可以以称为帧率的速率来捕获图像数据帧。一个典型的帧率为60帧每秒(FPS)，转换成帧时间(帧周期)为16.6ms。另一典型的帧率为30帧每秒(FPS)，转换成帧时间(帧周期)为33.3ms每帧。
参考图1-3所描述的终端1000的组件可包括于手持外壳中，图6示出了其示例性物理形态的视图。包括图像传感器像素阵列182的图像传感器180可置于外壳1014中。再参见图3的视图，图3的虚线边框标记为边框1014，以指示边框1014内的元件能够被布置于手持外壳1014内。
再参见图3的框图，描述了在一个实施例中图像感测和处理电路502的进一步方面。图像感测和处理电路502可包括图像传感器像素阵列182，其包含以复数个像素行和复数个像素列形成的复数个像素、行电路296和列电路270。图像传感器像素阵列182可为单色或彩色，并可具有构成于其上的物理滤波器，其形式为2005年6月30日提交的、标题为“DigitalPictureTakingOpticalReaderHavingHybridMonochromeAndColorImageSensorArray”的第11/174,447号美国专利申请中所描述的标准RGB滤波器或物理滤波器，通过引用合并入本文。列电路270可包括读出电路，用于典型地以模拟电压的形式从图像传感器像素阵列182的像素180读出图像信号。在一个实施例中，图像传感器像素阵列182为CMOS型图像传感器像素阵列182。
进一步关于图像感测和处理电路502，图像感测和处理电路502可配置为在将图像数据存储至图像帧存储器1080中之前实现对图像数据的处理。图像感测和处理电路502可包括用于缓冲对应于图像传感器像素阵列182的复数行像素的图像数据的行缓冲器电路1102(N行缓冲器)、块存取电路1104、计算电路1106、选择器电路1108及控制和计时电路1092。
为减小芯片尺寸，行缓冲器电路1102可为多行的模拟采样与保持电路。行缓冲器电路1102还可为数字缓冲器电路，用于缓冲数字像素值。在行缓冲器电路1102为数字缓冲器的情况下，行缓冲器电路1102能够包括模数转换器(ADC)，以用于将从图像传感器像素阵列182的像素180通过上文提到的读出电路读出的模拟像素电压图像信号数字化为像素密度值，“或像素值”的形式。单个ADC可被包括在从列电路270至行缓冲器电路1102的第一行缓冲器的第一管道中，且该数字像素值能够传至行缓冲器电路1102的剩余行缓冲器而无需重新数字化。行缓冲器电路1102所缓冲的像素值大小可为多位，例如8位。在像素180为单色的情况下，对应于像素180的像素值可称为灰度(grayscale)像素值。在像素180具有彩色滤波器的情况下，对应于像素180的像素值可称为彩色级(colorscale)值。行缓冲器电路1102能够缓冲部分图像数据行、基本上完整的图像数据行或者完整的图像数据行。在一个实施例中，行缓冲器电路1102能够缓冲对应于并表示入射在图像传感器像素阵列182的三行像素上的光的像素值。在一个实施例中，行缓冲器电路1102缓冲对应于并表示入射在阵列N行像素上的光的像素值。在进一步方面，图像感测和处理电路502可配置为输出来自行缓冲器电路1102的原始像素值。图像感测和处理电路502可配置为逐像素且逐行地输出来自行缓冲器电路1102的原始像素值直至所有组成图像数据的输出帧的像素值都已经被输出。在一个实施例中，图像感测和处理电路502可被配置以使得行缓冲器电路1102不可由CPU1060所寻址。
图像感测和处理电路502也可包括块存取电路1104，其从行缓冲器电路1102存取图像数据块。图像感测和处理电路502也可包括计算电路1106。关于块存取电路1104的进一步方面，块存取电路1104能够从行缓冲器电路1102存取图像数据并能够将像素值呈现给计算电路1106。因而图像感测和处理电路502能够在接口588以每像素时钟一个像素值的速率来输出像素值，块存取电路1104可从行缓冲器电路(在为数字的情况下)1102并行读出复数个像素值，如字节输出的阵列1118所示。相似地，块存取电路1104能够将复数个多位像素值并行地呈现给计算电路1106，如字节输出1120所示。块存取电路1104能够以例如3×3的块或N×N的块来存取和呈现像素值块。
在一个实施例中，在图像传感器像素阵列182为混合型单色和彩色图像传感器像素阵列的情况下，图像感测和处理电路502利用行缓冲器电路1102(N行缓冲器)可操作用于确定对应于彩色像素位置的缺失的单色像素值。块存取电路1104能够从行缓冲器电路1102(N行缓冲器)中读出复数个像素值并可将N×N像素值块呈现至计算电路1106，其可操作以确定(例如内插(interpolate))对应于彩色像素位置的缺失的单色像素值。
图4中，示出了具有复数个像素位置的图像数据帧。像素位置P21、P41、P23、P43…为对应于图像传感器像素阵列182B的色敏像素205C的缺失像素位置。参见图4所表示的图像数据帧，终端1000可通过对邻接于像素位置P23的每个像素位置以及角邻接于(corneradjacentto)彩色像素位置P23的每个像素位置的灰度值求平均来计算彩色像素位置例如位置P23的灰度级像素值。例如，参见图4所表示的帧，彩色像素位置P23的灰度值可利用对像素位置P12、P22、P32、P13、P33、P14、P24和P34的像素值求平均来进行内插。“缺失像素”位置P23的像素值也可利用多于8个的相邻像素位置来内插。同样，角邻接像素在求平均值时可具有比两侧、顶端或底端邻接像素更小的权重。在一个简单的平均方法中，仅周边的四个像素被平均；即邻接于对其内插灰度值的像素位置的顶端和底端邻接像素以及两侧邻接像素。在进一步的内插方法中，仅两个像素用于求均值；即邻接于该像素位置的两侧邻接像素被内插，或者顶端与底端邻接像素被内插。线性条码符号的二维图像表示可被期望在沿一列具有若干个连贯的具有类似灰度值的像素位置，如果该符号的表示以0°或180°的旋转角度(即该符号为正面向上或颠倒)来定向。如果该符号的表示具有90°或280°的旋转角度，则在像素位置的行上若干个连贯的像素位置可被期望具有类似取值的灰度值。因而可见，对在符号表示中的条码方向上传播的邻接像素位置值的像素值进行内插产生了比用所有周边像素位置进行内插更准确的边缘信息。
在本发明的一种方法中，一对水平定向的扫描线之间的相关性与一对垂直定向的扫描线之间的相关性一同被计算出来。随后对两个相关性的度量进行比较。如果行扫描线更紧密地相关，则选择列邻接像素进行内插。如果列扫描线更紧密地相关，则选择行邻接像素进行内插。用于计算一对扫描线(水平或垂直)的一阶导数相关性的一组示例性代码如表1所示。
表1
用于执行一阶导数相关性计算的示例性代码
％OneDcorelate：将两个1D一阶导数信号相关以报告％相关性
％输入a、b：1D阵列
％输出c：一阶导数相关性
Fuctionc＝OneDcorrelate(a，b)
％“diff”为一阶导数计算。
％对于输入阵列 a = [ a i ] i = 1 n , 则 diff ( a ) = [ a i - a i + 1 ] i = 1 n - 1
da＝diff(double(a))；
db＝diff(double(b))；
n＝length(da)；
c＝0；
fori＝1:n
c＝c+da(i)*db(i)；
end
[表1结束]
表2显示了一组用于通过三种方法之一(一阶导数相关性、简单相关性以及简单均值)对缺失彩色像素位置值进行内插的代码，其中“M-set”代表单色像素集。
表2
用于将对应与彩色像素位置的缺失像素进行内插的示例性代码
[表2结束]
进一步关于图像感测和处理电路502，该图像感测和处理电路502可包括控制/计时电路1092、选择器电路1108以及掩模数据电路1110。响应于触发信号被激活，控制/计时电路1092能够向图像传感器像素阵列182发送曝光控制、复位和读出信号，以实现图像传感器像素阵列182的像素的图像信号读出。如从控制/计时电路1092延伸的多种控制线所指示，控制/计时电路1092可与行缓冲器电路1102、块存取电路1104以及计算电路1106进行通信。在一个实施例中，CPU1060和图像感测和处理电路502可通过I2C接口1028进行通信。CPU1060可通过I2C接口1028向图像感测和处理电路502发送多种命令，例如复位命令、曝光设置命令、休眠命令等等。CPU1060还能够通过I2C接口1028向图像感测和处理电路502发送滤波掩模核数据和其它配置数据。终端1000可被配置为使得激活的触发信号在例如当触发器3408被激励时、当触发命令从由外部设备的用户启动的外部设备接收时、当终端1000上电时或当检测到图像传感器像素阵列182的视场中物体的存在时被接收。终端1000可被配置以使触发信号例如响应于通过对与CPU1060通信的触发器3408的手动激励所接收的启动、响应于从外部设备的用户所启动的外部设备接收的触发命令，或者响应于在图像传感器像素阵列182的视场中检测到物体而被激活。
当将图像数据帧输出以用于存储至CPU可寻址图像帧存储器1080中时，终端1000可输出对应于图像传感器像素阵列182中全部或少于全部像素180的像素值。存储于图像帧存储器1080中的帧可被视为缓冲帧(而图像帧存储器1080可被视为缓冲存储器)，其中终端1000可操作以利用图像帧存储器1080的通用地址单元将一系列帧存储于图像帧存储器1080中。图像传感器像素阵列182的像素可被选择性地寻址以用于读出，以使得对应于少于阵列182的全部像素的图像信号被读出。可通过读出对应于图像传感器像素阵列182的少数像素的图像信号来增加帧率(并且也可减小帧周期)。并且，图像感测和处理电路502可配置以抑制将表示从图像传感器像素阵列182读出的图像信号的每个像素光数字化。在帧读出周期期间，对应于图像传感器像素阵列182中全部或少于全部像素处的电荷的图像信号可被读出。图像感测和处理电路502当输出一帧像素值时可输出对应于少于图像传感器像素阵列182的全部像素的像素值，例如当少于阵列的全部像素已被选择性地寻址以读出时，或当图像感测和处理电路502已被抑制产生表示已从阵列中读出的图像信号的每个像素光的像素值时。当输出表示入射在少于阵列182的全部像素的光的像素值时，图像感测和处理电路502仍能输出一组表示二维区域的像素值，例如表示条码或其它设置于衬底上的可解码标记的二维区域。该组像素值可对应于少于图像传感器像素阵列182的全部像素，但仍能对应于表示二维区域的邻近像素组。
图像传感器像素阵列182在此已经描述为二维图像传感器像素阵列182。图像传感器像素阵列182也可为一维图像传感器像素阵列182，具有例如1280×1或1280×2(2行)的像素。图像感测和处理电路502能够将组成对应于表示2D区域的邻近2D像素组的像素值的图像数据帧进行输出，图像感测和处理电路502也能够输出组成对应于线性像素组(例如对应于一行像素或双行或一行对角线的像素值)的像素值的图像数据帧。在图像感测和处理电路502输出线性图像数据帧的情况下，图像感测和处理电路502能够包括1D或2D图像传感器像素阵列182。
存储于图像帧存储器1080的图像数据帧可包括对应于图像传感器像素阵列182的像素的一组像素值。图像数据帧中每个像素值可表示在图像传感器像素阵列182的特定像素处的光，而表示特定像素处的光的像素值可被视为对应于该特定像素的像素值。包括图像帧存储器1080的终端1000可被配置为使得组成图像数据帧的该组像素值被同步地(simultaneously)保留(存储)在图像帧存储器1080，其可由CPU1060寻址。由CPU可寻址图像帧存储器1080同步地保留的该组像素值能够对应于比图像感测和处理电路502的N行缓冲器1102保存的图像信息所表示的像素阵列行数量更多的像素阵列行。图像传感器像素阵列182中一组像素值所对应的像素可为邻近像素组，即其中的每个像素都是邻接的一组像素(右侧、左侧、上端、下端或角邻接该组中的至少一个其他像素)。对应于一邻近像素组的一组像素值可视为像素值的邻近组。组成图像数据帧的一组像素值可表示衬底的2D区域，例如承载可解码标记的衬底，或者承载可解码标记的衬底的1D切片区域(sliceregion)。表示2D区域的一组示例性像素值可为对应于二维图像传感器像素阵列182的每个像素或对应于定义二维区域的二维图像传感器阵列的一组像素的一组像素值。表示衬底的1D切片区域的一组示例性像素值可为对应于一维或二维图像传感器像素阵列182的单行像素的一组像素。
关于选择器电路1108，终端1000可被配置为使得选择器电路1108响应于输入至终端1000的用户接口(例如可为触摸屏显示器的显示器3420和/或键盘3424和/或指示器机构3416)的用户发起的命令。在一个实施例中，终端1000可被配置以使得用户可以改变终端1000的操作配置，实现对图像感测和处理电路502的操作。为使用户能够改变操作配置，终端1000可被配置以使得当用户在适当的时间(例如呈现菜单的状态)利用用户接口向终端1000输入控制信号时，CPU1060将适当的配置改变命令发送至配置选择器电路1108。如控制线1130、1132、1134、1136、1138所指示，配置选择器电路1108响应于配置改变命令的接收，可重新配置控制/计时电路1092、块存取电路1104、计算电路1106和掩模数据电路1110中的一个或多个。
在一个实施例中，图像感测和处理电路502可将掩模滤波器应用于像素值块。关于掩模数据电路1110，掩模数据电路1110能够存储一个或复数个候选的掩模，例如拉普拉斯掩模、高斯掩模、LoG掩模、具有不同参数集的LoG掩模等。掩模数据电路1110可将所选掩模发送至计算电路1106，以供计算电路1106在计算经滤波的像素值时使用。然而，在某些用例中，掩模数据电路1110无需发送任何掩模数据至计算电路1106。例如，当计算电路1106被配置为其中计算电路1106仅用于执行均值或中值滤波的配置时，掩模数据电路1110不需要发送任何掩模数据至计算电路1106。在一个实施例中，图像传感器像素阵列182、行缓冲器电路1102、块存取电路1104、计算电路1106、控制/计时电路1092、配置选择器电路1108(选择器电路)和掩模数据电路1110中的每一个都能够集成在单个集成电路1082上。并且，DMA1070也可包括到集成电路1082中。图像感测和处理电路502的电路设计可利用合适的硅编译软件进行优化。
终端1000可被配置以使得图像感测和处理电路502输出多种数据，包括存储于图像帧存储器1080中的图像数据。为输出用于存储(例如缓冲)在图像帧存储器1080中的数据，图像感测和处理电路502能够将数据输出至DMA1070。DMA1070提供了直接存储器存取(DMA)功能，允许像素值或其它数据存储在图像帧存储器1080中。DMA电路可缓冲图像数据并将所缓冲的图像数据以突发形式传送至图像帧存储器1080。在一个实施例中，图像帧存储器1080可由多端口RAM提供。CPU1060可包括到具有集成DMA帧抓取(framegrabbing)功能的微处理器IC芯片中。具有集成DMA帧抓取电路的微处理器IC的一个示例为可从Intel获得的带有“快速照相机接口”的XSCALEPXA27X处理器。
在图3的实施例中，图像感测和处理电路502的组件被包括在单个集成电路上；即集成电路1082。图像感测和处理电路502的组件也可分布于多于一个的集成电路之中。
在图5的实施例中，图像感测和处理电路502可包括两个集成电路；即图像传感器集成电路1082和集成电路1082-2。图像传感器集成电路1082可包括附加的控制和计时电路1092-2，增益块1142和模数转换器1144。集成电路1082-2可包括本文所描述的行缓冲器电路1102、块存取电路1104、计算电路1106、控制/计时电路1092、配置选择器电路1108和掩模数据电路1110。
在图6的实施例中，图像感测和处理电路502可包括三个集成电路；即图像传感器集成电路1082、集成电路1082-2和集成电路1082-3。集成电路1082可包括参考图3所描述的组件。集成电路1082-2可包括行缓冲器电路1102、块存取电路1104、计算电路1106和附加的控制/计时电路1092-3，而集成电路1082-3可包括控制/计时电路1092、选择器电路1108和掩模数据电路1110。
在图5和图6的实施例中，图像传感器集成电路1082可由商业上现有可用的图像传感器集成电路来提供，例如与可从MICRON公司获得类型的TRUESNAP全局电子快门集成的MT9V022或MT9M413(单色或彩色)图像传感器。
终端1000已被描述为用于读取可解码标记例如条码和光学字符识别(OCR)字符的标记读取装置。并且，终端1000的元件的组合还能够用于标记解码之外的其它应用。能够包括到终端1000中的示例性图像数据处理功能在第10/958,779号美国专利申请(现为第7,293,712号美国专利)中描述，通过引用合并入本文。
一方面，图像感测和处理电路502可配置成在将组成图像数据帧的像素值存储至图像帧存储器1080中之前对其进行处理。在这种处理的一个示例中，图像感测和处理电路502能够确定对应于彩色像素位置的缺失单色像素值。可选地或附加地，原始像素值可由图像感测和处理电路502输出，以用于存储于图像帧存储器1080中并且在适当的程序空制下CPU1080能够在存储于图像帧存储器1080之后以数字形式处理像素。通过配置图像感测和处理电路502以在存储于图像帧存储器1080中之前对像素值进行处理以确定对应于彩色像素位置的单色像素值，解码速度可显著提高。本文提出了一种方法，包括提供手持成像终端，其具有图像传感器像素阵列、触发器、微处理器可寻址的图像帧存储器以及与该微处理器可寻址的图像帧存储器相通信的微处理器，其中该图像传感器像素阵列为混合型单色和彩色图像传感器像素阵列，该混合型单色和彩色图像传感器像素阵列具有第一像素子集和第二像素子集，该第一像素子集为无彩色滤波元件的单色像素而该第二像素子集为包括彩色滤波元件的色敏像素子集，第一像素子集具有单色像素位置，第二像素子集具有彩色像素位置；激励所述触发器以启动触发信号；响应于触发信号的启动，从所述图像传感器阵列的邻近像素组中读出图像信号，所述图像信号包括该组的每个像素的模拟强度值，该每个像素的模拟强度值表示入射在该像素上的光；将读出的模拟强度值数字化为像素值以形成构成图像数据帧的一组像素值；在将所述图像数据帧输出以将所述图像数据帧存储至所述图像帧存储器中之前，处理所述图像数据帧，以确定对应于该第二像素子集的像素的单色像素值；将经处理的帧图像数据存储于所述图像帧存储器中，该经处理的图像数据帧具有对应于彩色像素位置的所述确定的单色像素值；及寻址存储于所述图像帧存储器中的所述处理的图像数据帧的像素值。
计算电路1106在被配置以执行数字滤波的情况下，能够对像素值进行滤波并能够输出经滤波的像素值。多种类型的数字滤波过程可通过应用数字掩模来实现。例如，高斯、拉普拉斯和LoG滤波可通过将像素块与具有与像素块相等维度(3×3，4×4)的预定掩模进行卷积来实现。在图像传感器像素阵列182为线性图像传感器像素阵列182的情况下，线性核，例如N×1个核适用滤波。当被配置成执行高斯滤波时，计算电路1106能够针对电路1080所输出的组成图像数据帧的每个像素值，将接收自块存取电路1104的像素值块与高斯掩模进行卷积。当被配置成执行拉普拉斯滤波时，计算电路1106能够针对电路1080所输出的组成图像数据帧的每个像素值，将接收自块存取电路1104的像素值块与拉普拉斯掩模进行卷积。当被配置成执行LoG滤波时，计算电路1106能够针对电路1080所输出的组成图像数据帧的每个像素值，将接收自块存取电路1104的像素值块使用LoG掩模进行卷积。对于图7所示的像素位置P22的像素值，将位置P22的像素值与图8所示的3×3核卷积的结果可由下面的公式1给出
C22＝P11K11+P12K12+P13K13+P21K21+P22K22+P31K31+P32K32+P33K33
公式1
可替换的候选高斯滤波掩模在图9、10和11中示出。可替换的拉普拉斯滤波掩模在图12、13和14中示出。可选的LoG滤波掩模在图15、16和17中示出。
计算电路1106能够执行滤波过程，例如不需要应用数字掩模(掩模核)的均值和中值滤波。为执行均值滤波，计算电路1106能够针对所输出的组成帧的每个像素，对接收自块存取电路1104的像素块求平均。为执行中值滤波，计算电路1106能够针对所输出的组成帧的每个像素，将该块的像素值进行排序，并选择中间值作为经滤波的像素输出值。
当具有不同参数集的滤波掩模在像素值存储于图像帧图像存储器1080中之前应用于像素值时，在接口588处输出的经滤波的像素值的动态范围预计会发生变化。终端1000可被配置以使得用户可通过将命令输入至终端1000的用户接口来调整接口588处输出的图像数据的格式。随着终端1000被配置以使得用户可调整接口588处的图像数据格式，如果用户预期应用特定的数字滤波掩模能使一组要输出至接口588的像素值具有大的动态范围，则该用户可以将接口588处输出的图像数据格式调整为浮点格式，例如IEEE754的浮点格式。当图像感测和处理电路502调整要输出的像素值格式时，也可以输出由CPU1060读取的数据，表示像素值格式已经改变。
在一个实施例中，图像感测和处理电路502可配置以监视接口588处输出的一组像素值的动态范围，以及如果图像感测和处理电路502确定一组像素值的动态范围超出了预定动态范围，则将输出像素值的像素值格式自动调整为浮点格式，例如IEEE754的浮点格式。当图像感测和处理电路502调整所输出的像素值格式时，它也可输出由CPU1060读取的数据，表示当前的输出像素值格式。
尽管图像感测和处理电路502可配置以处理像素值进而确定对应于彩色像素位置的像素值或者对组成图像数据帧的像素值进行滤波，图像感测和处理电路502无需对任何像素值进行滤波，且在一个实施例中，仅在以下程度上对图像数据进行处理：传递像素值以通过输出接口进行输出。在一个实施例中，图像感测和处理电路502可包括用于输出原始像素值的单个输出接口。
在另一方面，图像感测和处理电路502可配置以将两个图像数据帧同时输出以存储(例如缓冲)至图像帧存储器1080中；一个原始图像数据帧和一个经处理的图像数据帧。经处理的图像数据帧可被处理以用于确定对应于彩色像素位置的像素值，和/或可通过应用由本文提出的滤波器来进行处理。为同时输出两个图像数据帧，图像感测和处理电路502可例如同步地输出两帧，例如使得其间在相应第一和第二接口输出帧的时段中存在至少一定重叠，和/或能够通过利用公共像素时钟输出图像数据来同步地输出图像数据，例如组成不同的两帧的原始的和经滤波的像素值。图像数据帧可在单个帧周期内输出。在图像感测和处理电路502同时输出两个图像数据帧时，可为CPU1060提供对原始和经滤波图像数据的快速存取(即寻址能力)。图像感测和处理电路502可同时输出表示入射在阵列182的像素上的光的原始像素值以及表示入射在阵列182的像素上的经数字滤波的光的像素值。
在图3所示的进一步方面，图像感测和处理电路502可具有双像素值输出接口；即用于输出原始像素值的第一输出接口586和用于输出经滤波像素值的第二输出接口588。图像感测和处理电路502能够例如通过同步地输出原始的和经处理的像素值(在输出时间上存在一定重叠)和/或使用公共像素时钟来分别在接口586和接口588同步地按时钟输出(clockout)像素值，以在接口586、588同时输出原始的和经处理的像素值。当输出图像数据时，接口586、588可视为图像数据输出接口。图像感测和处理电路502可配置以连续输出，同时输出的原始的和经滤波的图像数据帧的并行“对”。接口586、588中的每一个均能够可选地被称为“总线”、“端口”、“一组触点”(“触点组”)或在由一组管脚组成的情况下为“一组管脚”(“管脚组”)。已经提及，接口590能够重复接口586的输出，且接口592能够重复接口588的输出。与接口586和接口588类似，接口590和592中的每一个均能够可选地被称为“总线”、“端口”、“一组触点”(“触点组”)或在由管脚组成的情况下为“一组管脚”(“管脚组”)。本文描述的“像素值”可为多位像素值。对于图像传感器像素阵列182没有彩色滤波器的像素位置，此类像素值通常称为“灰度”像素值。对于图像传感器像素阵列182含有彩色滤波器的像素位置，此类像素值通常称为彩色级值，当对应于具有物理滤波器的像素时。
图20示出了接口586、588的示例性物理形态的视图，图示了一种可包括所述接口的示例性集成电路配置。图20中示出了图像传感器集成电路1082，其可具有由借以输出原始像素值的一组管脚提供的第一接口586，以及由借以输出经处理像素值的一组管脚提供的第二接口588，例如用于存储至CPU可寻址图像帧存储器1080中。
图18示出了在一个实施例中终端1000的物理形态值。终端1000可包括外壳1014，其可将元件封装在图3的虚线1014(表示外壳1014)之内。在一个示例中，解码模式可通过激励按钮3444而被激活，且触发信号随后可通过激励能够设置在外壳1014上的触发器3408而被激励。可设置于外壳1014上的还有显示器3420、指示器机构3416和键盘3424。拍照模式可通过激励按钮3442而被激活，且触发信号随后可通过激励触发器3408而被激活。在另一示例中，按钮3442、3444可配置以同步地起到模式选择器和触发信号激活按钮的作用，使得按钮3442和按钮3444中任一者的激励同步地选择对应于该按钮的模式并激活触发信号。
现参见图19所示的流程图。在框4002中，终端1000可确定触发信号是否是活动的。若是，终端1000可进行到框4004、4006以确定标记解码模式或拍照模式是否已被选择并且是活动的。已经参考图18描述了如何使解码模式和/或拍照模式活动的示例。如果解码模式为活动的，则终端1000可进行到框4010、4014。如果拍照模式为活动的，则终端1000可进行到框4020、4024、4028。
在框4010中，终端1000可输出一个或多个单色帧。在一个实施例中，所述一个或多个帧可为一系列帧。在图像传感器像素阵列182为混合型单色和彩色图像传感器像素阵列图像的情况下，为了输出单色帧，图像感测和处理电路502可确定对应于彩色像素位置的单色像素值，例如用参考图4阐述的方式。
现参见在解码操作模式期间活动的框4010、4014、4018。为输出此类帧，图像感测和处理电路502可将所述帧输出至CPU可寻址图像帧存储器1080。图像帧存储器1080能够同步地存储对应于图像传感器像素阵列182的像素行的复数行图像数据。N行缓冲器1102也可同步地存储对应于图像传感器阵列的像素行的图像数据行。图像帧存储器1080能够同步地存储定义图像数据全帧的图像数据，所述图像数据可对应于比图像感测和处理电路502的N行缓冲器1102所缓冲的图像数据行的数量更多的图像数据行。
在框4014中，终端1000可使一帧或多帧中的至少之一经受可解码标记的解码尝试。为尝试解码条码符号，例如一维条码符号，CPU1060能够处理对应于一条像素位置线(例如一行、一列或像素位置的对角线集合)的一帧图像数据，以确定暗和亮单元的空间模式，并可将所确定的每个亮和暗的单元模式通过查找表转换成字符或字符串。在可解码标记表示为2D条码符号体系的情况下，解码尝试可包括以下步骤：利用特征检测算法定位寻像图形(finderpattern)、根据预定的与该寻像图形的关系来定位与寻像图形交叉的矩阵线、确定沿所述矩阵线的暗和亮单元的模式，以及将每个亮模式通过查找表转换成字符或字符串。
在框4018中，终端1000可输出解码的消息。为输出解码的消息，终端1000可将该解码的消息输出至例如显示器3024和或存储器1084和/或终端1000外部的外部设备。
现参见拍照操作模式期间活动的框4020、4024、4028。在框4020中，在图像传感器像素阵列182包括混合型单色和彩色像素阵列的情况下，图像感测和处理电路502可输出一帧或多帧的单色和彩色图像数据。在框4024的一个示例中，图像感测和处理电路502可输出一个或多个原始的或经处理的图像数据帧，包括单色图像数据和彩色图像数据这二者。为输出此类帧，图像感测和处理电路502可将所述帧输出至CPU可寻址图像帧存储器1080。图像帧存储器1080能够同步地存储对应于图像传感器像素阵列182的像素行的复数行图像数据。N行缓冲器1102也可同步地存储对应于图像传感器阵列182的像素行的图像数据行。终端1000可操作以使图像感测和处理电路502能够输出而且图像帧存储器1080能够同步地存储定义图像数据全帧或加窗帧的图像数据，所述图像数据可对应于比图像感测和处理电路502的N行缓冲器1102所缓冲的图像数据行的数量更多的图像数据行。本文提出了一种装置，包括具有混合型单色和彩色图像传感器像素阵列的图像感测和处理电路，该混合型单色和彩色图像传感器像素阵列具有第一像素子集和第二像素子集，该第一像素子集为无彩色滤波元件的单色像素而该第二像素子集为包括彩色滤波元件的色敏像素子集，第一像素子集具有单色像素位置，第二像素子集具有彩色像素位置；该图像感测和处理电路具有用于缓冲对应于所述图像传感器像素阵列的N行像素的图像数据的N行缓冲器；其中该图像感测和处理电路可操作以输出具有对应于所述图像传感器像素阵列的K行像素的图像数据的图像数据帧，其中K＞N；且其中图像感测和处理电路可操作以利用该N行缓冲器确定对应于图像传感器像素阵列中复数个彩色像素位置的单色像素值，因此由图像感测和处理电路所输出的图像数据帧包括对应于图像传感器像素阵列的彩色像素位置的复数个单色像素值。在一个实施例中，N行缓冲器可操作以缓冲对应于少于图像传感器像素阵列182的行数的百分之十(10％)的图像数据。终端1000和N行缓冲器1102可操作以使得对应于少于完整像素行的图像数据能够被N行缓冲器1102所缓冲。
在框4024中，终端1000可使单色和彩色图像数据经受处理以确定至少一个去马赛克化帧。参考图21描述了框4024的一个示例。参见图21的流程图，在框1446中终端1000可生成RGB图像，具有图像传感器像素阵列182的色敏像素子集的分辨率。为实现这种生成，终端1000可首先读取通过对图像传感器像素阵列182的彩色像素进行选择性寻址而输出的所存储的加窗帧。可选地，终端1000可从具有单色和彩色图像数据的被存储的帧读取彩色图像数据。进一步地，为执行框4024，终端1000可确定用于对应于彩色像素位置的彩色图像数据的剩余彩色信息。
参见图22中所表示的帧5204，终端1000能够简单地通过读取像素位置P32的彩色级值来确定红色像素位置P32的红色值。终端1000能够通过对绿色像素位置P31、P22、P42和P33的值求平均来确定红色像素P32的绿色值。终端1000可通过对蓝色像素位置P21、P41、P23和P43的值求平均来对红色像素位置P32的蓝色值进行内插。可以看出，每个像素位置的红色、绿色和蓝色值可在需要时通过内插像素值来确定。随着处理速度的增长，可以利用数十个或更多的周围像素值对每个像素位置的红色、绿色和蓝色像素进行内插。再参见图21的流程图，在框1446中终端1000能够生成RGB图像，具有与图像传感器像素阵列182的色敏像素子集相等的分辨率。进一步关于过程1440，在框1450中终端1000可扩展生成于框1446的RGB图像的像素数，使得该彩色图像的像素数等于全帧单色图像的像素数(能够例如通过处理已存储的单色和彩色帧以用于确定彩色像素位置的单色像素值，或者通过从图像感测和处理电路502输出具有由本文提出的电路502所执行的处理所确定的单色像素位置的单色帧来确定全帧单色图像)。当终端1000执行框1450时，框1442中生成的单色灰度图像与在该处理阶段的彩色图像具有相同的像素数，使得每个像素位置，例如单色图像的像素，在彩色图像中具有对应的像素位置。在图像传感器像素阵列182具有周期P＝3的情况下，在框1450中终端1000可将每个像素扩展为3×3的像素块。在图像传感器像素阵列182B具有周期P＝4的情况下，在框1450中控制电路552将每个像素扩展为4×4的像素块。在框1454中终端1000计算扩展的彩色图像的每个像素位置的强度值IC。在框1454中终端1000可根据公式Ic＝0.299R+0.587G+0.144B(公式2)计算扩展的彩色图像的每个像素位置的强度值Ic。
在框1460中终端1000然后计算每个像素位置的强度值增量(delta)D(Px，Py)，在每个像素位置处利用单色图像强度值Im和扩展的彩色图像强度值Ic。在框1460中终端1000可根据公式D(Px，Py)＝Im(Px，Py)-Ic(Px，Py)(公式3)计算单色和扩展的彩色图像的每个像素位置的强度值增量。
在框1464中终端1000可利用公式组R′(Px，Py)＝R(Px，Py)+D(Px，Py)(公式4)、G′(Px，Py)＝G(Px，Py)+D(Px，Py)(公式5)和B′(Px，Py)＝B(Px，Py)+D(Px，Py)(公式6)来更新扩展的RGB彩色图像的RGB数据集彩色级值。
在框1468中终端1000可截取(truncate)大于255(在使用8位灰度的情况下)的RGB数据集彩色级值。在终端1000截取大于255的RGB值之后，终端1000可按图19的流程图所阐述的那样输出一个或多个彩色帧。在一个实施例中，框1446、1450、1454、1460、1464、1468可以由CPU1060执行。
再参见图19的流程图，在框4028中终端1000能够输出图像数据的彩色帧。为输出图像数据的彩色帧，终端1000可将彩色帧输出至例如显示器3420和或存储器1084和/或终端1000外部的外部设备。输出帧可被格式化为例如JPEG、BMP、TIF、GIF等格式化的图像帧输出。在一个实施例中，框4028中终端1000可输出一系列彩色帧。该系列的彩色帧可被格式化为例如MPEG、MPG、MOV、RM、WVM、SWF等格式化的视频格式。
参见图23的时序图，信号5504为触发信号，可通过触发器1220的激励来使该信号活动，并可通过触发器1220的释放来对该信号去激活。触发信号也可在超时时段之后或在成功解码可解码标记之后变为不活动。信号5510为曝光信号。信号5510的逻辑高周期定义了曝光周期5320、5322和5324。信号5512为读出信号。信号5512的逻辑高周期定义了读出周期5420、5422和5424。
进一步关于图23的时序图，操作者可在时刻t0激活触发信号5504(例如激励触发器1220)。响应于触发信号5504被激活，终端1000可曝光一系列帧。在每个曝光周期5320、5322和5324期间，一帧图像数据可被曝光。位于每个曝光周期5320、5322和5324的可为读出周期5420、5422和5424。在读出周期5420、5422和5424期间，图像感测和处理电路502能够在输出图像数据以存储至CPU可寻址图像帧存储器1080中之前以先前提出的方式对图像数据进行处理。例如在周期5420、5422和5424期间图像感测和处理电路502可确定对应于例如通过执行参考图4提出的内插方法所输出的输出帧彩色像素位置的单色像素值。
关于处理周期5520、5522和5524，标出的处理周期可表示在解码模式中活动的处理周期，其间终端1000的CPU1060处理所存储(例如缓冲)的帧，所述帧表示能够承载可解码标记的衬底。这种处理可包括尝试对帧中所表示的可解码标记进行解码。关于处理周期6520、6522和6524，处理周期6520、6522和6524可表示在拍照模式中活动的CPU1060的处理周期，其间终端1000利用单色图像数据和彩色图像数据来确定去马赛克化的图像数据帧。在处理周期6520、6522和6524期间，CPU1060可执行结合图19的流程图所描述的框4024。
关于处理周期5520、5522和5524，本文提出的图像感测和处理电路502的提供能够显著减少周期5520、5522和5524的持续时间。在没有被配置以确定对应于彩色像素位置的单色像素值的图像感测和处理电路502的情况下且在解码处理利用单色图像数据的情况下，CPU1060在周期5520、5522和5524的处理可包括确定对应于彩色像素位置(在被在周期5520、5522和5524中处理的帧包括单色和彩色图像数据这二者的情况下)的单色像素值。对于处理周期5520、5522和5524，通过提供本文提出的图像感测和处理电路502来避免用于确定对应于彩色像素位置的单色像素值的处理时间，其能够输出具有对应于所确定的彩色像素位置的单色像素值的单色帧。
在进一步方面，终端1000可具有复数个操作者激活的操作模式。
本文所描述的系统、方法和装置的小型示例如下所述：
A1、一种终端，包括：
具有混合型单色和彩色图像传感器像素阵列的图像感测和处理电路，该混合型单色和彩色图像传感器像素阵列具有第一像素子集和第二像素子集，第一像素子集为无彩色滤波元件的单色像素且第二像素子集为包括彩色滤波元件的色敏像素子集，第一像素子集具有单色像素位置，第二像素子集具有彩色像素位置；
用于将图像聚焦到图像传感器像素阵列上的镜头组件；及
手持外壳，其中该终端被配置为使得该混合型单色和彩色图像传感器像素阵列被支持在该手持外壳内；
中央处理单元(CPU)；
可由该CPU寻址的图像帧存储器；
其中该图像感测和处理电路可操作以输出CPU可寻址的图像数据帧以用于存储至CPU可寻址图像帧存储器中，该图像感测和处理电路可操作以确定对应于图像传感器像素阵列中复数个彩色像素位置的单色像素值，使得由图像感测和处理电路输出的用于存储至图像帧存储器中的CPU可寻址的图像数据帧包括对应于图像传感器像素阵列的彩色像素位置的复数个单色像素值。
A2、如A1所述的终端，其中该图像感测和处理电路包括N行缓冲器。
A3、如A1所述的终端，其中该图像感测和处理电路包括N行缓冲器，其可操作以同步地存储对应于所述图像传感器像素阵列的N行像素的图像数据，其中该图像帧存储器可操作以同步地存储对应于所述图像传感器像素阵列的M行像素的图像数据，其中M＞N。
A4、如A1所述的终端，其中该图像感测和处理电路包括N行缓冲器，其可操作以同步地存储对应于所述图像传感器像素阵列的N行像素的图像数据，其中该图像帧存储器可操作以同步地存储对应于所述图像传感器像素阵列的M行像素的图像数据，其中M＞N，且其中N行缓冲器不可由CPU寻址。
A5、如A1所述的终端，其中该图像感测和处理电路可操作以使得CPU可寻址的图像数据帧仅包括单色图像数据而没有彩色图像数据。
A6、如A1所述的终端，其中该图像感测和处理电路可操作以输出第一格式的帧和第二格式的帧，第一格式不同于第二格式。
A7、如A1所述的终端，其中该图像感测和处理电路可操作以输出第一格式的帧和第二格式的帧，第一格式不同于第二格式，第一格式为单色帧格式，第二格式为单色和彩色帧格式。
A8、如A1所述的终端，其中该图像感测和处理电路可操作以输出第一格式的帧和第二格式的帧，第一格式不同于第二格式，其中图像感测和处理电路可操作以同时输出第一格式的帧和第二格式的帧。
A9、如A1所述的终端，其中该图像感测和处理电路可操作以输出第一格式的帧和第二格式的帧，第一格式不同于第二格式，第一格式为单色帧格式，第二格式为单色和彩色帧格式，其中图像感测和处理电路可操作以同时输出第一格式的帧和第二格式的帧。
A10、如A1所述的终端，其中该终端可操作以使得CPU利用该CPU可寻址帧尝试对可解码标记进行解码。
A11、如A1所述的终端，其中该图像感测和处理电路包括与所述图像传感器像素阵列一起包括在共同集成电路上的N行缓冲器。
B1、一种装置，包括：
具有混合型单色和彩色图像传感器像素阵列的图像感测和处理电路，该混合型单色和彩色图像传感器像素阵列具有第一像素子集和第二像素子集，该第一像素子集为无彩色滤波元件的单色像素而该第二像素子集为包括彩色滤波元件的色敏像素子集，该第一像素子集具有单色像素位置，该第二像素子集具有彩色像素位置；
该图像感测和处理电路具有用于将对应于所述图像传感器像素阵列的N行像素的图像数据进行缓冲的N行缓冲器；
其中该图像感测和处理电路可操作以输出具有对应于所述图像传感器像素阵列的K行像素的图像数据的图像数据帧，其中K＞N；且其中图像感测和处理电路可操作以利用该N行缓冲器确定对应于图像传感器像素阵列中复数个彩色像素位置的单色像素值，使得由图像感测和处理电路所输出的图像数据帧包括对应于图像传感器像素阵列的彩色像素位置的复数个单色像素值。
B2、如B1所述的装置，其中该N行缓冲器可操作以缓冲对应于少于图像传感器像素阵列的行数的10％的图像数据。
B3、如B1所述的装置，其中该图像感测和处理电路可操作以输出第一格式的帧和第二格式的帧，第一格式不同于第二格式。
B4、如B1所述的装置，其中该图像感测和处理电路可操作以输出第一格式的帧和第二格式的帧，第一格式不同于第二格式，第一格式为单色帧格式，第二格式为单色和彩色帧格式。
B5、如B1所述的装置，其中该图像感测和处理电路可操作以输出第一格式的帧和第二格式的帧，第一格式不同于第二格式，其中图像感测和处理电路可操作以同时输出第一格式的帧和第二格式的帧。
B6、如B1所述的装置，其中该图像感测和处理电路可操作以输出第一格式的帧和第二格式的帧，第一格式不同于第二格式，第一格式为单色帧格式，第二格式为单色和彩色帧格式，其中图像感测和处理电路可操作以同时输出第一格式的帧和第二格式的帧。
B7、如B1所述的装置，其中N行缓冲器与所述图像传感器像素阵列一起包括在共同集成电路上。
C1、一种方法，包括：
提供手持成像终端，其具有图像传感器像素阵列、触发器、微处理器可寻址图像帧存储器以及与该微处理器可寻址图像帧存储器相通信的微处理器，该图像传感器像素阵列为混合型单色和彩色图像传感器像素阵列，该混合型单色和彩色图像传感器像素阵列具有第一像素子集和第二像素子集，该第一像素子集为无彩色滤波元件的单色像素而该第二像素子集为包括彩色滤波元件的色敏像素子集，第一像素子集具有单色像素位置，第二像素子集具有彩色像素位置；
激励所述触发器以启动触发信号；
响应于触发信号的启动，从所述图像传感器阵列的邻近像素组中读出图像信号，所述图像信号包括该组的每个像素的模拟强度值，每个像素的模拟强度值指示入射在该像素上的光；
将读出的模拟强度值数字化为像素值以形成一组构成图像数据帧的像素值；
在输出所述图像数据帧以将所述图像数据帧存储于所述图像帧存储器中之前，处理所述图像数据帧，以确定对应于第二像素子集的像素的单色像素值；
将经处理的帧图像数据存储于所述图像帧存储器中，该经处理的图像帧具有对应于彩色像素位置的所述确定的单色像素值；及
寻址存储于所述图像帧存储器中的所述处理的图像数据帧的像素值。
C2、如C1所述的方法，其中所述确定包括利用对应于在彩色像素位置周围(about)的像素位置的单色像素值对单色像素值进行内插。
C3、如C1所述的方法，其中所述确定包括简单平均。
C4、如C1所述的方法，其中所述确定包括相关。
C5、如C1所述的方法，其中所述寻址包括寻址所述像素值，以尝试对可解码标记进行解码。
虽然已经参考多个具体实施例对本发明进行了描述，但应当理解，应仅从本发明的说明书所支持的权利要求来确定本发明的精神和范围。进一步地，尽管本文在各种情况下描述了具有一定数量元件的系统、装置和方法，然而应当理解此类系统、装置和方法可利用少于所提及的一定数量的元件来实现。并且，虽然提出了多个特定的实施例，但应当理解参考每个特定实施例所描述的特征和方面也可用于所特别阐述的每个其余实施例。

Claims (15)

1.一种成像终端，包括：
具有混合型单色和彩色图像传感器像素阵列的图像感测和处理电路，该混合型单色和彩色图像传感器像素阵列具有第一像素子集和第二像素子集，第一像素子集为无彩色滤波元件的单色像素而第二像素子集为包括彩色滤波元件的色敏像素子集，第一像素子集具有单色像素位置，第二像素子集具有彩色像素位置；
用于将图像聚焦到图像传感器像素阵列上的镜头组件；及
手持外壳，其中该终端被配置为使得该混合型单色和彩色图像传感器像素阵列被支持在该手持外壳内；
中央处理单元（CPU）；
可由该CPU寻址的图像帧存储器；
行缓冲器电路；
其中该图像感测和处理电路可操作以输出CPU可寻址的图像数据帧以用于存储至CPU可寻址图像帧存储器中以确定至少一个去马赛克化的帧；
该图像感测和处理电路可操作以将图像数据的行输出到所述行缓冲器电路中以确定对应于行缓冲器电路中的图像数据的复数个彩色像素位置的单色像素值；
其中行缓冲器电路包括N行缓冲器，所述N行缓冲器可操作以存储对应于所述图像传感器像素阵列的N行像素的图像数据，并且其中图像帧存储器可操作以同步地存储对应于所述图像传感器像素阵列的M行像素的图像数据，其中M>N，且其中N行缓冲器不可由CPU寻址。
2.如权利要求1所述的终端，其中所述行缓冲器电路包括N行缓冲器，且其中该图像感测和处理电路可操作以使得图像数据的所述N行缓冲器仅包括单色图像数据而没有彩色图像数据。
3.如权利要求1所述的终端，其中该终端可操作以使得CPU利用来自所述行缓冲器电路的图像数据尝试对可解码标记进行解码。
4.如权利要求1所述的终端，其中该图像感测和处理电路可操作以输出第一格式的帧和第二格式的帧，第一格式不同于第二格式。
5.如权利要求1所述的终端，其中该图像感测和处理电路可操作以输出第一格式的帧和第二格式的帧，第一格式不同于第二格式，第一格式为单色帧格式，第二格式为单色和彩色帧格式。
6.如权利要求1所述的终端，其中该图像感测和处理电路可操作以输出第一格式的帧和第二格式的帧，第一格式不同于第二格式，其中图像感测和处理电路可操作以同时输出第一格式的帧和第二格式的帧。
7.如权利要求1所述的终端，其中该图像感测和处理电路可操作以输出第一格式的帧和第二格式的帧，第一格式不同于第二格式，第一格式为单色帧格式，第二格式为单色和彩色帧格式，其中图像感测和处理电路可操作以同时输出第一格式的帧和第二格式的帧。
8.一种成像装置，包括：
具有混合型单色和彩色图像传感器像素阵列的图像感测和处理电路，该混合型单色和彩色图像传感器像素阵列具有第一像素子集和第二像素子集，第一像素子集为无彩色滤波元件的单色像素而第二像素子集为包括彩色滤波元件的色敏像素子集，第一像素子集具有单色像素位置，第二像素子集具有彩色像素位置；
该图像感测和处理电路具有用于缓冲对应于所述图像传感器像素阵列的N行像素的图像数据的N行缓冲器；
其中该图像感测和处理电路可操作以输出具有对应于所述图像传感器像素阵列的K行像素的图像数据的图像数据帧，其中K>N；且
其中该图像感测和处理电路可操作以利用该N行缓冲器确定对应于图像传感器像素阵列的复数个彩色像素位置的单色像素值，使得由该图像感测和处理电路所输出的图像数据帧包括对应于图像传感器像素阵列的彩色像素位置的复数个单色像素值；
其中行缓冲器电路包括N行缓冲器，所述N行缓冲器可操作以存储对应于所述图像传感器像素阵列的N行像素的图像数据，并且其中图像帧存储器可操作以同步地存储对应于所述图像传感器像素阵列的M行像素的图像数据，其中M>N，且其中N行缓冲器不可由CPU寻址。
9.如权利要求8所述的装置，其中该N行缓冲器可操作以缓冲对应于少于图像传感器像素阵列的行数的10%的图像数据。
10.如权利要求8所述的装置，其中该图像感测和处理电路可操作以输出第一格式的帧和第二格式的帧，第一格式不同于第二格式。
11.如权利要求8所述的装置，其中该图像感测和处理电路可操作以输出第一格式的帧和第二格式的帧，第一格式不同于第二格式，第一格式为单色帧格式，第二格式为单色和彩色帧格式。
12.如权利要求8所述的装置，其中该图像感测和处理电路可操作以输出第一格式的帧和第二格式的帧，第一格式不同于第二格式，其中图像感测和处理电路可操作以同时输出第一格式的帧和第二格式的帧。
13.如权利要求8所述的装置，其中该图像感测和处理电路可操作以输出第一格式的帧和第二格式的帧，第一格式不同于第二格式，第一格式为单色帧格式，第二格式为单色和彩色帧格式，其中图像感测和处理电路可操作以同时输出第一格式的帧和第二格式的帧。
14.一种成像方法，包括：
提供手持成像终端，其具有图像传感器像素阵列、触发器、图像帧存储器、行缓冲器电路以及与该图像帧存储器相通信的微处理器，该图像传感器像素阵列具有混合型单色和彩色图像传感器像素阵列，该混合型单色和彩色图像传感器像素阵列具有第一像素子集和第二像素子集，第一像素子集为无彩色滤波元件的单色像素而第二像素子集为包括彩色滤波元件的色敏像素子集，第一像素子集具有单色像素位置，第二像素子集具有彩色像素位置；
激励所述触发器以启动触发信号；
响应于触发信号的启动，从所述图像传感器像素阵列的邻近像素组中读出图像信号，所述图像信号包括该组的每个像素的模拟强度值，该每个像素的模拟强度值指示入射在该像素上的光；
将读出的模拟强度值数字化为像素值以形成一组构成图像数据帧的像素值；
在输出所述图像数据帧以将所述图像数据帧存储于所述图像帧存储器中之前，处理所述图像数据帧，以确定对应于第二像素子集的像素的单色像素值；
将经处理的图像数据帧存储于所述图像帧存储器中，经处理的图像数据帧具有对应于彩色像素位置的所述确定的单色像素值；
将来自所述帧的像素数据的行存储到所述行缓冲器电路；
从所述行缓冲器电路向块存取电路读出单色像素值；
尝试对可解码标记的所述单色像素值进行解码，其中行缓冲器电路包括N行缓冲器，所述N行缓冲器可操作以存储对应于所述图像传感器像素阵列的N行像素的图像数据，并且其中图像帧存储器可操作以同步地存储对应于所述图像传感器像素阵列的M行像素的图像数据，其中M>N，且其中N行缓冲器不可由CPU寻址。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述确定包括利用对应于在彩色像素位置周围的像素位置的单色像素值对单色像素值进行内插。
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