CN105810697B - 图像传感器及其色彩识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像传感器及其色彩识别方法，所述图像传感器包括：图像传感器像素阵列；覆盖于所述图像传感器像素阵列上的彩色滤光片，所述彩色滤光片包括：蓝色滤光片、绿色滤光片。本发明的图像传感器的彩色滤光片只包含蓝色和绿色两种滤波片，使得图像传感器只接收并转换蓝色和绿色两种色彩，不需要对红色进行插值，因此本发明的图像传感器及其色彩识别方法可提高插值精度和复杂度，从而大大提高使用黑，蓝，绿的彩色一维码的识别效率，而且简化了图像传感器的结构。

Description

图像传感器及其色彩识别方法

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，特别涉及一种图像传感器及其色彩识别方法。

背景技术

传统的图像传感器摄像头为了还原真实的颜色，会利用三原色原理在芯片表面采用RGB三色的彩色滤光片进行光谱滤波，这样对应的像素就对应为该种颜色的光电转换，那么每个像素就认为是具有RGB中的一种颜色信息。后续通过色彩还原算法，把另外两种颜色还原，得到完整的R，G，B三色信息，从而实现对真实色彩的再现。图1为现有技术的一种图像传感器的彩色滤光片的排列分布图，在图1中，绿色滤光片为标有G的滤光片，蓝色滤光片为标有B的滤光片，红色滤光片为标有R的滤光片。其中，奇数行的彩色滤光片是由绿色滤光片和红色滤光片间隔排列形成，偶数行的彩色滤光片由蓝色滤光片和绿色滤光片间隔排列形成。

由于传统一维码编码容量的关系，一维码的每个编码是表示一种商品，即一品一码，但不能标识单个商品的唯一性。然而，现在商品的溯源等应用都要求是一件一码，即，每个商品都具有唯一标识，因此，现已提出了一种基于同一个一维条码上叠加不同彩色、灰度信息形成的特定条码，通过在传统一维码上叠加彩色或灰度信息，形成彩色一维码。该彩色一维码不仅能够识别传统的一维码所具有的特定商品信息，而且其色彩组合还包含的大量其他信息，可以用做一物一码识别、商品溯源、商家特殊信息展示等等。

该彩色一维码的应用中，由于条形码的识读是通过条和空的颜色对比为实现的，一般情况下，只要能够满足对比度(pcs值，print contrast signal)的要求的颜色即可使用。通常采用浅色作空的颜色，例如白色、橙色、黄色等，采用深色作为条的颜色，例如黑色、暗绿色、深棕色等。传统的搭配是黑条白空。根据条形码检测的实践经验，红色、金色、浅黄色不宜作为条的颜色，透明、金色不能作为空的颜色，为了完全符合国家条码的检测标准，在我们设想的3种颜色的组合中(即，在彩色一维码中的每个条有3种色彩可选)，使用黑，蓝，绿可以很好的通过国家条码的检测标准。而在该彩色一维码的推广中，需要能够很好的识别黑，蓝，绿三色，因此，为了满足该彩色一维码的特殊识别要求，提供一种能够识别黑，蓝，绿三色的图像传感器成为本领域技术人员亟待解决的问题。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种能够识别黑，蓝，绿三色的图像传感器，从而能够很好的识别由黑，蓝，绿三色组成的彩色一维码。

为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括：

图像传感器像素阵列；

覆盖于所述图像传感器像素阵列上的彩色滤光片，所述彩色滤光片包括：蓝色滤光片、绿色滤光片。

优选地，所述彩色滤光片分别对应于图像传感器像素。

优选地，所述蓝色滤光片、绿色滤光片分隔交叉排布。

优选地，所述蓝色滤光片位于同一行并且所述绿色滤光片位于同一行。

优选地，所述蓝色滤光片位于同一列并且所述绿色滤光片位于同一列。

相应地，根据本发明的第二方面，本发明提供一种图像传感器的色彩识别方法，所述方法包括：

接收光线；

通过彩色滤光片过滤光线，使每一图像传感器像素分别接收蓝色色彩、绿色色彩中的一种色彩；

通过算法分别还原每一图像传感器像素使其具有蓝色色彩、绿色色彩。

优选地，所述彩色滤光片分别对应于图像传感器像素。

优选地，所述蓝色滤光片、绿色滤光片分隔交叉排布。

优选地，所述蓝色滤光片位于同一行并且绿色滤光片位于同一行。

优选地，所述蓝色滤光片位于同一列并且绿色滤光片位于同一列。

根据本发明的第三方面，本发明提供一种适于上述图像传感器识别的特定条形码，所述特定条形码包括：具有黑色、蓝色、绿色间隔排布的条。

本发明的有益效果为：本发明的图像传感器的彩色滤光片只包含蓝色和绿色两种滤波片，使得图像传感器只接收并转换蓝色和绿色两种色彩，不需要对红色进行插值，因此本发明的图像传感器可提高插值精度和复杂度，从而大大提高使用黑，蓝，绿的彩色一维码的识别效率，而且简化了图像传感器的结构。

附图说明

通过说明书附图以及随后与说明书附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式，本发明所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。

图1为现有技术的一种图像传感器的彩色滤光片的排列分布图。

图2为示意性地示出了根据本发明实施例的图像传感器的结构。

图3为根据本发明一实施例的图像传感器的彩色滤光片的排列分布图。

图4为根据本发明另一实施例的图像传感器的彩色滤光片的排列分布图。

图5为根据本发明又一实施例的图像传感器的彩色滤光片的排列分布图。

图6为根据本发明的图像传感器的色彩识别方法的流程图。

主要符号说明：

200 光线；

201 图像传感器像素阵列；

202 彩色滤光片；

203 微镜头；

204 信号处理电路；

205 图像处理电路。

应当了解，说明书附图并不一定按比例地显示本发明的具体结构，并且在说明书附图中用于说明本发明某些原理的图示性特征也会采取略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在说明书附图的多幅附图中，相同的附图标记表示本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

下面，结合附图对本发明的具体实施例进行描述。

图1示出了现有技术的一种图像传感器的彩色滤光片的排列分布图，关于该图的描述已经在背景技术中给出，在此不再赘述。

通常彩色滤光片可以是常规使用RGB三色的彩色滤光片，RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准，是通过对红(R:Red)、绿(G:Green)、蓝(B：Blue)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色，RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色。RGB色彩模式使用RGB模型为图像中每一个像素的RGB分量分配一个0-255范围内的强度值。RGB图像只使用三种颜色，就可以使它们按照不同的比例混合，在屏幕上呈现16777216(256*256*256)种颜色。

然而，为了实现能够用于识别使用黑，蓝，绿彩色一维码的图像传感器，在本发明中，仅采用蓝色滤光片和绿色滤光片，而不需要使用红色滤光片。

请参阅图2所示，本发明提供一种图像传感器20，所述图像传感器20包括图像传感器像素阵列201，所述图像传感器像素阵列201包括由光电传感器(图中未示出)构成的多个图像传感器像素；覆盖于所述图像传感器像素阵列201上的彩色滤光片202，所述彩色滤光片202包括：蓝色滤光片、绿色滤光片；以及覆盖于所述彩色滤光片202上的微镜头203，所述微镜头203用于将光经过彩色滤光片202会聚到图像传感器像素阵列201上。其中，所述彩色滤光片202分别对应于每一个图像传感器像素。

微镜头203位于彩色滤光片202上方，并且所述微镜头203可以是聚合物微镜头也可以是本领域任何可用的光学镜头，利用微镜头实现光线的会聚，以使入射的光线经过彩色滤光片202会聚到图像传感器像素阵列201的光电传感器上。

所述绿色滤光片G会滤掉除绿光之外的其他颜色的光，使得位于所述绿色滤光片G下方的光电传感器只会记录绿色的图像信息；所述蓝色滤光片B会滤掉除蓝光之外的其他颜色的光，使得位于所述蓝色滤光片B下方的光电传感器只会记录蓝色的图像信息。

由于每个像素的光电传感器上方都设置有一种颜色的彩色滤光片，即蓝色滤光片或绿色滤光片，因此，图像传感器像素阵列中的每个光电传感器只能感知一种颜色信息，例如，由光源发出的光线经过光学系统(图中未示出)照射到彩色一维码上，被反射回来的光线200经过彩色滤光片202过滤光线后入射在图像传感器像素阵列201的光电传感器上，其中当入射光经过蓝色滤光片B照射到光电传感器的表面时，使得所述光电传感器产生与蓝光光强对应的电流，通过测量所述电流强度即可获得照射在所述像素单元表面的蓝光的信息；当入射光经过绿色滤光片G照射到光电传感器表面时，使得所述光电传感器产生与绿光光强对应的电流，通过测量所述电流强度即可获得照射在所述像素单元表面的绿光的信息。因此，在图像信号处理操作中，每个像素的其他一种颜色信息要使用邻近像素的信号加以运算获得。

以下结合图3至5例示了彩色滤光片的排列分布图，在图3至5中，绿色滤光片为标有G的滤光片，蓝色滤光片为标有B的滤光片。

图3示出了根据本发明一实施例的图像传感器的彩色滤光片的排列分布图。在图3中，所述蓝色滤光片B、绿色滤光片G分隔交叉排布，在该排列中，第一、三、五行中的滤色器排列为GBGBGB，第二、四、六行中的滤色器排列为BGBGBG。其中，蓝色滤光片B对应的像素采集的是蓝色光信号，而其中的绿色光信号要使用该蓝色滤光片B相邻行和相邻列中邻近的绿色滤光片G对应的像素的绿色光信号加以运算获得，同理绿色滤光片G对应的像素中的蓝色光信号要使用该绿色滤光片G的相邻行和相邻列中邻近的蓝色滤光片B对应的像素的蓝色光信号加以运算获得。

图4为根据本发明另一实施例的图像传感器的彩色滤光片的排列分布图。在图4中，所述蓝色滤光片位于同一行并且所述绿色滤光片位于同一行，在该排列中，第一、三、五行中的滤色器排列为GGGGGG，第二、四、六行中的滤色器排列为BBBBBB。其中，蓝色滤光片B对应的像素采集的是蓝色光信号，而其中的绿色光信号要使用该蓝色滤光片B相邻行中邻近的绿色滤光片G对应的像素的绿色光信号加以运算获得，同理绿色滤光片G对应的像素中的蓝色光信号要使用该绿色滤光片G相邻行中的蓝色滤光片B对应的像素的蓝色光信号加以运算获得。

图5为根据本发明又一实施例的图像传感器的彩色滤光片的排列分布图。在图5中，所述蓝色滤光片位于同一列并且所述绿色滤光片位于同一列，在该排列中，第一至六行中的滤色器排列都为GBGBGB。其中，蓝色滤光片B对应的像素采集的是蓝色光信号，而其中的绿色光信号要使用该蓝色滤光片B相邻列中邻近的绿色滤光片G对应的像素的绿色光信号加以运算获得，同理绿色滤光片G对应的像素中的蓝色光信号要使用该绿色滤光片G相邻列中的蓝色滤光片B对应的像素的蓝色光信号加以运算获得。

其中，所述运算可以是本领域可用的任何插值算法或图像还原算法。

在上述各实施例中，所述光电传感器为光电二极管，通过所述光电二极管可以感知经过彩色滤光片照射到所述像素单元表面对应颜色光的光强。所述光电传感器还包括控制开关(图中未示出)，所述光电二极管在控制开关的控制下，将采集到的电流转换成输出信号并输出到后续的信号处理电路204和图像处理电路205中，以获得对应光线在所述光电传感器位置的图像信息。但本发明不限于此，所述光电传感器还可以为光电三极管。

其中信号处理电路204对从光电传感器201输出的信号进行放大处理，相关双采样处理、A/D转换处理等处理，并将处理结果作为像素数据输出到图像处理电路205。

图像处理电路205对从信号处理电路204输出的像素数据进行插值算法(例如，去马赛克算法)处理。即，对全部像素，根据周围像素的像素数据来对所对应的颜色以外的颜色的像素数据进行插值，生成全部像素的G、B像素数据。并且对所生成的G、B像素数据实施所谓的YC转换处理，生成亮度数据、色差数据。但本发明不限于此，所述插值算法可以是本领域中的任何可用的插值算法。

此外，在上述各实施例中，相邻的像素单元上下左右对齐分布，然而，本发明不限于此，在其他实施例中，相邻列的像素单元可交错排列。

本发明还提供一种图像传感器的色彩识别的方法，如图6所示，所述方法包括：

在步骤S1处，接收光线200，所述光线200可以是由照射到成像对象上的光反射回来的光线；

在步骤S2处，通过彩色滤光片202过滤光线，使每一图像传感器像素分别接收蓝色色彩、绿色色彩中的一种色彩；其中所述光线200可经过微镜头203照射到所述彩色滤光片202上，所述微镜头203可以是光学镜头或聚合物微镜头；所述绿色滤光片G会滤掉除绿光之外的其他颜色的光，使得位于所述绿色滤光片G下方的图像传感器像素只会记录绿色的图像信息；所述蓝色滤光片B会滤掉除蓝光之外的其他颜色的光，使得位于所述蓝色滤光片B下方的图像传感器像素只会记录蓝色的图像信息。

在步骤S3处，通过算法分别还原每一图像传感器像素使其具有蓝色色彩、绿色色彩；其中所述算法可以是插值算法，由于每个像素的光电传感器上方都设置有一种颜色的彩色滤光片，即蓝色滤光片或绿色滤光片，因此，图像传感器像素阵列中的每个光电传感器只能感知一种颜色信息。因此，在图像信号处理操作中，每个像素的其他一种颜色信息要使用邻近像素的信号加以运算获得，例如，使用去马赛克算法。

具体而言，当本发明的图像传感器用于识别彩色一维码时，由光源发出的光线经过光学系统(图中未示出)照射到彩色一维码上，被反射回来的光经过彩色滤光片202过滤光线后入射在图像传感器像素阵列201的光电传感器上，每个传感器像素分别对应一个彩色滤光器，使每一图像传感器像素分别接收蓝色色彩、绿色色彩中的一种色彩，从而使得所述光电传感器产生与入射光强对应的电流，然后基于各个光电传感器产生的电流通过算法分别还原每一图像传感器像素使其具有蓝色色彩、绿色色彩。

其中，在该方法中的图像传感器的彩色滤光片的排列分布，可以是以上图3至5中所示的排列分布。即，所述蓝色滤光片B、绿色滤光片G可以分隔交叉排布；所述蓝色滤光片B可以位于同一行，并且所述绿色滤光片G可以位于同一行；或所述蓝色滤光片B可以位于同一列，并且所述绿色滤光片G位于同一列。

此外，本发明还提供了一种适于上述本发明的图像传感器识别的特定条形码，所述特定条形码包括：具有黑色、蓝色、绿色间隔排布的条。

上述实施例是用于例示性说明本发明的原理及其功效，但是本发明并不限于上述实施方式。本领域的技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，在权利要求保护范围内，对上述实施例进行修改。因此本发明的保护范围，应如本发明的权利要求书覆盖。

Claims (11)

1.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：

图像传感器像素阵列；

覆盖于所述图像传感器像素阵列上的彩色滤光片，所述彩色滤光片仅包括：蓝色滤光片、绿色滤光片。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述彩色滤光片分别对应于图像传感器像素。

3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述蓝色滤光片、绿色滤光片分隔交叉排布。

4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述蓝色滤光片位于同一行并且所述绿色滤光片位于同一行。

5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述蓝色滤光片位于同一列并且所述绿色滤光片位于同一列。

6.一种权利要求1-5中任一项所述的图像传感器的色彩识别方法，其特征在于，所述色彩识别方法包括：

接收光线；

通过彩色滤光片过滤光线，使每一图像传感器像素分别接收蓝色色彩、绿色色彩中的一种色彩；

通过算法分别还原每一图像传感器像素使其具有蓝色色彩、绿色色彩。

7.根据权利要求6所述的图像传感器的色彩识别方法，其特征在于，所述彩色滤光片分别对应于每一个图像传感器像素。

8.根据权利要求6所述的图像传感器的色彩识别方法，其特征在于，所述蓝色滤光片、绿色滤光片分隔交叉排布。

9.根据权利要求6所述的图像传感器的色彩识别方法，其特征在于，所述蓝色滤光片位于同一行并且所述绿色滤光片位于同一行。

10.根据权利要求6所述的图像传感器的色彩识别方法，其特征在于，所述蓝色滤光片位于同一列并且所述绿色滤光片位于同一列。

11.一种适于权利要求1至5中任意一项所述的图像传感器识别的特定条形码，其特征在于，所述特定条形码包括：具有黑色、蓝色、绿色间隔排布的条。