CN104980718B - 色彩校正装置以及方法 - Google Patents

Abstract

一种色彩校正装置以及方法，用于图像传感器。此图像传感器划分为多个区域。色彩校正装置包括量子效率测量电路、定址电路、以及校正电路。量子效率测量电路根据来自图像传感器的多个像素中每一个的感测信号来产生色彩信号。定址电路接收对应每一像素的色彩信号、获得每一像素在图像传感器上的位置、以及平均对应于其位置在多个区域中的一个的多个像素的所有色彩信号以获得平均色彩信号。校正电路接收平均色彩信号以获得多个区域中的该一个的色彩校正矩阵，以及以此色彩校正矩阵来校正其位置在多个区域中的该一个的多个像素的色彩信号。本发明实施例所提出的色彩校正装置以及方法不再限制于特定光源，具有更强的实用性。

Description

色彩校正装置以及方法

技术领域

本发明涉及一种色彩校正装置，特别是涉及一种色彩校正装置，其可根据像素的位置来获得色彩校正矩阵。

背景技术

图像传感器是用来通过像素矩阵来检测来自光源的光线，且接着将检测到的光线转换成电子信号。一般而言，一个图像传感器需要一色彩校正矩阵来校正在电子信号中的色觉误差(color perception error)。然而，此色彩校正矩阵仅适用于一特定光源。当该图像传感器移动到一不同的空间时，图像传感器可能被一不同的光源照射。此时，用于特定光源的色彩校正矩阵则无法再使用。那么，在一公知的图像传感器中，需要预先决定用于不同光源的多个色彩校正矩阵。如上所述，公知的图像传感器都需要根据光源的种类来选择所需采用的色彩校正矩阵。事实上，对于依图像传感器而言，色觉误差可能会随着像素在像素矩阵上的不同位置而也所不同。即使图像传感器仍是被同一光源照射，来自配置在不同位置的像素的电子信号可能需要不同的校正参数，例如，不同的色彩校正矩阵。上述的公知光学传感器都没有考虑到这个问题。

发明内容

因此，此期望提出一种色彩校正装置，其可根据像素的位置来采用色彩校正矩阵。

本发明提供一种色彩校正装置，用于图像传感器。此图像传感器划分为多个区域。色彩校正装置包括量子效率测量电路、定址电路、以及校正电路。量子效率测量电路根据来自图像传感器的多个像素中每一个的感测信号来产生色彩信号。定址电路接收对应每一像素的色彩信号、获得每一像素在图像传感器上的位置、以及平均对应于其位置在多个区域中的一个的多个像素的所有色彩信号以获得平均色彩信号。校正电路接收平均色彩信号以获得多个区域中的该一个的色彩校正矩阵，以及以此色彩校正矩阵来校正其位置在多个区域中的该一个的多个像素的色彩信号。

本发明提供一种色彩校正方法，其用于图像传感器。此图像传感器划分为多个区域。色彩校正方法包括以下步骤：接收来自图像传感器的多个像素中每一个的感测信号；以及根据所接收对应每一像素的感测信号来产生色彩信号；获得每一像素在图像传感器上的位置。此色彩校正方法还包括以下步骤：平均对应于其位置在多个区域中的一个的多个像素的所有色彩信号，以获得平均色彩信号；根据平均色彩信号以获得多个区域中的该一个的色彩校正矩阵；以及以色彩校正矩阵来校正其位置在多个区域中的该一个的多个像素的色彩信号。

本发明实施例所提出的色彩校正装置以及方法不再限制于特定光源，具有更强的实用性。

附图说明

图1表示根据本发明一实施例的感测装置。

图2表示根据本发明一实施例在图1中的图像传感器。

图3表示在图2的划分图样下像素矩阵的模块透镜主光线角度(CRA)曲线。

图4表示根据本发明一实施例的色彩校正装置。

图5表示根据本发明一实施例在图4中的校正电路。

图6表示根据本发明另一实施例图4中的校正电路。

图7表示根据本发明另一实施例的色彩校正装置。

图8表示根据本发明另一实施例在图1中的图像传感器。

图9表示根据本发明一实施例用于图像传感器的色彩校正方法流程图。

图10表示根据本发明另一实施例用于图像传感器的色彩校正方法流程图。

上述附图中的附图标记说明如下：

上述附图中的附图标记说明如下：

1～图像感测装置；

10～图像传感器；

11～色彩校正装置；

20～像素矩阵；

21…25～感兴趣区域；

200、20023～像素；

C20～中心点；

B21…B24～边界；

D21…D24～距离；

3～模块透镜主光线角度(CRA)曲线；

12～光源；

40～量子效率测量电路；

41～定址电路；

42～分类电路；

43～校正电路；

S10～感测信号；

S40～色彩信号；

S41～平均色彩信号；

S42～理想色彩信息信号；

50、51～计算器；

60～存储器；

61～计算器；

70～自动白平衡电路；

81…89～感兴趣区域；

S90…S99～步骤；

S90…S97、S99、S100、S101～步骤。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

图1是表示根据本发明一实施例的感测装置。如图1所示，图像感测装置1包括图像传感器10以及色彩校正装置11。图像感测装置1可通过图像传感器10接收光线，并根据检测到的光线产生多个电子色彩信号。可根据这些彩色信号在一显示器上显示图像。图2是表示根据本发明一实施例的图像传感器10。如图2所示，图像传感器10包括配置成像素矩阵10的多个像素200。在图2中，像素矩阵20是由数个彼此交错的垂直线与平行线来表示。一组交错的垂直线与水平线定了一个像素200。为了清楚显示，图2仅显示六条垂直线以及六条水平线，且在图2中标示两个像素200与20023。图像传感器10被划分成多个感兴趣区域(regionof interest，ROI)。在图2的实施例中，定义了图像传感器10的中心点C20。根据距离中心点C20的五个距离范围，图像传感器11的像素矩阵200划分成五个感兴趣区域21-25。如此一来，在像素矩阵20中的像素200分别配置在这五个感兴趣区域。参阅图2，感兴趣区域21是由边界B21所定义，且在边界B21上的任一点与中心点C20之间相距有距离D21。在感兴趣区域21中的任何一点与中心点C20之间的距离短于距离D21。感兴趣区域22是由边界B21与B22所定义，且在边界B22上的任一点与中心点C20之间相距有距离D22。在感兴趣区域22中的任何一点与中心点C20之间的距离长大于距离D21并短于距离D22。感兴趣区域23是由边界B22与B23所定义，且在边界B23上的任一点与中心点C20之间相距有距离D23。在感兴趣区域23中的任何一点与中心点C20之间的距离长大于距离D22并短于距离D23。感兴趣区域24是由边界B23与B24所定义，且在边界B24上的任一点与中心点C20之间相距有距离D24。在感兴趣区域24中的任何一点与中心点C20之间的距离长大于距离D23并短于距离D24。此外，在图像矩阵20中剩下的区域则定义为感兴趣区域25。在感兴趣区域25中具有配置在感兴趣区域21-24的外部的多个像素，在感兴趣区域25中的任何一点与中心点C20之间的距离长大于距离D24。

图3是表示在图2的划分图样下图像传感器10的像素矩阵20的模块透镜主光线角度(chief ray angle，CRA)曲线3。参阅图3，X轴是表示介于在像素矩阵20中的任何一点与中心点C20之间的距离Dp-c，而Y轴表示当图像传感器10正被一光源照射时的主光线角度CRA。参阅光线角度曲线3，自中心点C20起的不同距离对应主光线角度CRA的不同数值。为了清楚地叙述实施例，图3也通过虚线以及距离的元件符号D21-D24与感兴趣区域的元件符号21-25，来呈现主光线角度CRA与感兴趣区域21-25之间的关系。

图4是表示根据本发明一实施例的色彩校正装置11。如图4所示，色彩校正装置11包括量子效率(quantum efficiency，QE)测量电路40、定址电路41、分类电路42、以及校正电路43。为了说明色彩校正装置11的操作，图4也显示了图像传感器10。参阅图2与图4，当图像传感器10正被一光源12照射时，像素矩阵20中的每一像素200产生一对应的感测信号S10。接着，一色彩校正程序开始。在色彩校正程序中，量子效率测量电路40接收来自每一像素200的感测信号S10，且根据所接收到的感测信号S10来产生一对应的色彩信号S40。在一实施例中，量子效率测量电路40是用来检测图像传感器10的量子效率频谱。举例来说，量子效率测量电路40可测量进入一像素200的光子数量以及在来自该像素200的对应感测信号S10中的电子数量，且根据测量结果来产生一对应的色彩信号S40。定址电路41接收对应每一像素200的色彩信号S40。定址电路41更接收一位址信号Sadd，其表示每一像素200在像素矩阵20上的位址信息。如此一来，定址电路41可根据位址信号Sadd来获得每一像素200在像素矩阵20上的位置。定址电路41预先获得像素矩阵20的划分图样的信息。当获得多个像素200中一个的位置时，定址电路41开始计算该像素与中心点C20之间的距离，且根据计算的距离来判断该像素200配置所在的感兴趣区域。在另一实施例中，定址电路41可根据计算的距离以及该像素200的坐标来判断该像素配置所在的感兴趣区域。接着，定址电路41记录每一像素的所接收到的色彩信号S40以及所获得的位置。举例来说，由定址电路41所计算出介于像素20023与中心点C20之间的距离长于距离D22且短于D23时，定址电路41则判断像素20023是配置在感兴趣区域23。在定址电路41接收像素20023的对应色彩信号S40以及获得其位置之后，定址电路41将所接收的色彩信号S40以及所获得的位置记录在一暂存器或存储器。

当色彩校正程序开始一段时间后。定址电路41则开始检查其位置在感兴趣区域21-25的一个中的所有像素200的色彩信号S40是否已被记录。举例来说，定址电路41检查其位置在感兴趣区域23中的所有像素200的色彩信号S40是否已被记录。当定址电路41检查出其位置在感兴趣区域23中的所有像素200的色彩信号S40已被记录时，定址电路41则平均在感兴趣区域23中的所有像素200的色彩信号S40，以获得一平均色彩信号S41。此外，定址电路41也可对感兴趣区域21-22与24-25中至少一个执行上述的检查与平均操作，以获得对应的平均色彩信号S41。

参阅图4，分类电路42也接收该些像素200的感测信号S10。分类电路42根据所接收的感测信号S10来判断光源12的种类，且根据光源12的判断结果来产生一理想色彩信息信号S42。在此实施例中，理想色彩信息信号S42表示了一理想色卡频谱(ideal color patchspectrum)。在获得理想色彩信息信号S42以及感兴趣区域23的平均色彩信号S41之后，校正电路43则接收理想色彩信息信号S42以及感兴趣区域23的平均色彩信号S41，且接着根据理想色彩信息信号S42以及感兴趣区域23的平均色彩信号S41来产生感兴趣区域23的一色彩校正矩阵。

图5是表示根据本发明一实施例的校正电路43。如图5所示，校正电路43包括计算器50以及计算器51。计算器50接收理想色彩信息信号S42以及感兴趣区域23的平均色彩信号S41，且根据理想色彩信息信号S42与感兴趣区域23的平均色彩信号S41之间的差异来产生感兴趣区域23的一对应色彩校正矩阵S50。计算器51接收所计算出的感兴趣区域23的色彩校正矩阵S50，也接收在感兴趣区域23中的多个像素200的色彩信号S40。接着，计算器51以计算出的色彩校正矩阵S50来校正在感兴趣区域23中的多个像素200的色彩信号S40。

图6是表示根据本发明另一实施例的校正电路43。参阅图6，校正电路43包括存储器60以及计算器61。存储器60存储多个色彩校正参考矩阵。计算器61接收理想色彩信息信号S42以及感兴趣区域23的平均色彩信号S41，并根据理想色彩信息信号S42与感兴趣区域23的平均色彩信号S41之间的差异而自存储器60中读取一对应的色彩校正参考矩阵，以作为感兴趣区域23的色彩校正矩阵S60。在计算器61获得色彩校正矩阵S60后，计算器61以计算出的色彩校正矩阵S60来校正在感兴趣区域23中的多个像素200的色彩信号S40。

在图5与图6的实施例中，感兴趣区域23是作为一个例子来说明在感兴趣区域23中多个像素200的色彩信号S40的校正。然而，在其他感兴趣区域21-22与24-25的每一个中多个像素200的色彩信号S40，也可以由图5 或图6中的校正电路的校正操作来进行校正。由于其为相同的校正操作，因此在此省略相关叙述。

在另一实施例中，色彩校正装置11还包括一自动白平衡(auto white balance，AWB)电路70，如图7所示。参阅图7，自动白平衡电路70耦接于量子效率测量电路40与定址电路41之间。自动白平衡电路70接收每一像素200的色彩信号S40，且对接收到的色彩信号执行一白平衡操作。经过自动白平衡电路70处理过的每一像素200的色彩信号S40传送至定址电路41。

根据上述的实施例，色彩校正矩阵的决定是根据像素200的位置来执行，例如图像传感器11的感兴趣区域21-25。因此，配置在不同位置的多个像素200的色彩信号S40可做适当的校正。根据校正过的色彩信号S40而产生的图像的品质也因此增加了。

在图2的上述实施例中，图像传感器10的感测矩阵20根据距离中心点C20的五个距离范围而被划分成五个感兴趣区域21-25。然而，在其他实施例中，图像传感器10的像素矩阵20可根据其他的图样来划分为数个感兴趣区域。图8是表示根据本发明另一实施例的图像传感器10。如图8所示，图像传感器10的像素矩阵20以九个矩形为基准而被划分成九个感兴趣区域81-89。定址电路41事先获得像素矩阵20的划分图样的信息，使得定址电路41可根据位址信号Sadd来判断一像素200配置所在的感兴趣区域。

图9为根据本发明一实施例用于图像传感器的色彩校正方法流程图。在下文中，举例来说，色彩校正方法是适用于图4的图像传感器10。色彩校正方法将通过通过参阅图2、图4与图9来说明。图像传感器10被光源12所照射，且图像传感器10的每一像素400产生一感测信号S10。首先，量子效率测量电路40接收每一像素200的感测信号S10(步骤S90)，之后根据所接收到的每一像素200的感测信号S10来产生一对应的色彩信号S40(步骤S91)。接着，获得每一像素200在图像传感器10上的位置。在一实施例中，对于每一像素200而言，定址电路41计算该像素200与中心点C20之间的距离(步骤S92)，且根据计算出的距离来判断该像素201配置所在的感兴趣区域(步骤S93)。

然后，定址电路41记录此判断获得的位置且记录其位置在一特定感兴趣区域中的像素200的色彩信号S40(步骤S94)，并检查其位置在该定特感兴趣区域内的所有像素200的色彩信号S40是否已被记录(步骤S95)。当定址电路41检查出其位置在该定特感兴趣区域内的所有像素200的色彩信号S40尚未被记录时，此色彩校正方法则进行回到步骤S94。当定址电路41检查出其位置在该定特感兴趣区域内的所有像素200的色彩信号S40已被记录时，定址电路41将在该特定感兴趣区域内的多个像素200的色彩信号S40进行平均，以获得一平均色彩信号S41(步骤S96)。此外，定址电路41也对其他感兴趣区域中的至少一区域执行上述的步骤S94-S96，以获得对应的平均色彩信号S41。

在步骤S90-S96执行期间中的任何一时间点，分类电路42判断光源12的种类，且根据光源21的判断结果来产生一理想色彩信息信号S42(步骤S97)。在获得理想色彩信息信号S42以及特定感兴趣区域的平均色彩信号S41之后，校正电路43根据理想色标信号S42与特定感兴趣区域的平均色彩信号S41之间的差异来计算该特定感兴趣区域的一色彩校正矩阵(步骤S98)。接着，校正电路43以计算获得的该特定感兴趣区域的色彩校正矩阵来校正在该特定感兴趣区域内的像素200的色彩信号S40(步骤S99)。根据上述，步骤S97可在步骤S98之前的任一时间执行。

图10为根据本发明另一实施例用于图像传感器的色彩校正方法流程图。图10的实施例的步骤相似于图9的实施例的步骤。然而，图10的实施例具有额外的步骤S100与S101，其中，步骤S101是用来取代步骤S97。在步骤S100中，多个色彩校正参考矩阵存储在存储器60内。在步骤S101中，校正电路43根据理想色彩信息信号S42与特定感兴趣区域的平均色彩信号S41之间的差异，自存储器60选取多个色彩校正参考矩阵中一个，以作为该特定感兴趣区域的色彩校正矩阵。在图10的实施例中，步骤S100在步骤S90前执行，然而，并不以此为限。在其他实施例中，步骤S100也可在执行步骤S101之间的任何时间执行。

本发明虽以优选实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种色彩校正装置，用于一图像传感器，该图像传感器包括配置成像素矩阵的多个像素，该像素矩阵划分为多个区域，该色彩校正装置包括：

一量子效率测量电路，根据来自该图像传感器的所述像素中每一个的一感测信号来产生一色彩信号；

一定址电路，接收所述像素中每一该像素的该色彩信号与一位址信号，该位址信号表示每一该像素在该像素矩阵上的位址信息，其中，该定址电路根据该位址信号来获得每一该像素在该像素矩阵上的一位置，根据该位置来判断该像素是配置在所述区域中的一感兴趣区域，以及平均在该感兴趣区域中所有所述像素的所述色彩信号以获得一平均色彩信号；以及

一校正电路，接收该平均色彩信号以获得该感兴趣区域的一色彩校正矩阵，以及以该色彩校正矩阵来校正在该感兴趣区域中的所述像素的所述色彩信号。

2.如权利要求1所述的色彩校正装置，其中，该定址电路计算每一该像素的该位置与该像素矩阵的一中心点之间的一距离，且根据计算的该距离来判断该感兴趣区域。

3.如权利要求1所述的色彩校正装置，

其中，该定址电路记录每一该像素的该位置以及在该感兴趣区域中的每一该像素的该色彩信号，且检查在该感兴趣区域中的所有所述像素的所述色彩信号是否已被记录；以及

其中，当该定址电路判断出在该感兴趣区域中所有所述像素的所述色彩信号已被记录，该定址电路平均在该感兴趣区域中所有所述像素的的所述色彩信号以获得该平均色彩信号。

4.如权利要求1所述的色彩校正装置，还包括：

一分类电路，接收每一该像素的该感测信号，以判断正照射该图像传感器的一光源的种类，且根据判断该光源的种类的一结果来产生一理想色彩信息信号；其中，该校正电路接收该理想色彩信息信号以及每一该区域的该平均色彩信号，且根据该理想色彩信息信号以及该平均色彩信号来计算每一该区域的该色彩校正矩阵。

5.如权利要求4所述的色彩校正装置，其中，该校正电路包括：

一第一计算器，接收该理想色彩信息信号以及该平均色彩信号，且根据该理想色彩信息信号与该平均色彩信号之间的差异来计算该感兴趣区域的该色彩校正矩阵；以及

一第二计算器，接收该感兴趣区域的该色彩校正矩阵，且以该色彩校正矩阵来校正在该感兴趣区域中所述像素的所述色彩信号。

6.如权利要求4所述的色彩校正装置，其中，该校正电路包括：

一存储器，存储多个色彩校正参考矩阵；以及

一计算器，接收该理想色彩信息信号以及该平均色彩信号，且根据该理想色彩信息信号与该平均色彩信号之间的差异自该存储器读取所述理想色彩信息信号中的一个以作为该感兴趣区域的该色彩校正矩阵，以及以该色彩校正矩阵来校正在该感兴趣区域中的所述像素的所述色彩信号。

7.一种色彩校正方法，用于一图像传感器，该图像传感器包括配置成像素矩阵的多个像素，该像素矩阵划分为多个区域，该色彩校正方法包括：

接收来自该图像传感器的所述像素中每一个的一感测信号；

根据所接收对应每一该像素的该感测信号来产生一色彩信号；

接收一位址信号，其中，该位址信号表示每一该像素在该像素矩阵上的位址信息；

根据该位址信号来获得所述像素中每一该像素在该像素矩阵上的一位置；

根据该位置来判断该像素是配置在所述区域中的一感兴趣区域；

平均在该感兴趣区域中的所有所述像素的所述色彩信号，以获得一平均色彩信号；

根据该平均色彩信号以获得该感兴趣区域的一色彩校正矩阵；以及

以该色彩校正矩阵来校正在该感兴趣区域中的所述像素的所述色彩信号。

8.如权利要求7所述的色彩校正方法，其中，判断该像素是配置在所述区域中的該感兴趣区域的步骤包括：

计算每一该像素的该位置与该像素矩阵的一中心点之间的一距离；以及根据计算的该距离来判断该感兴趣区域。

9.如权利要求7所述的色彩校正方法，还包括：

记录每一该像素的该位置以及在该感兴趣区域中的每一该像素的该色彩信号；

检查在该感兴趣区域中的所有所述像素的所述色彩信号是否已被记录；

判断正照射该图像传感器的一光源的种类；

根据一判断结果来产生一理想色彩信息信号；

存储多个色彩校正参考矩阵；以及

其中，获得该色彩校正矩阵的步骤包括：

根据该理想色彩信息信号与该平均色彩信号之间的差异选取所述理想色彩信息信号中的一个以作为该感兴趣区域的该色彩校正矩阵。

10.如权利要求7所述的色彩校正方法，还包括：

判断正照射该图像传感器的一光源的种类；以及

根据一判断结果来产生一理想色彩信息信号。