CN106412531A - 像素阵列构件、图像处理装置及摄像机 - Google Patents

像素阵列构件、图像处理装置及摄像机 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种像素阵列构件、图像处理装置及摄像机。其中，该像素阵列构件包括：多个彩色像素点，用于采集三原色光的第一感光量；红外像素点，围绕各个彩色像素点设置，用于采集红外光的第二感光量。通过本申请在确保图像无色差的情况下解决了摄像机的小型化设计复杂的问题。

Description

像素阵列构件、图像处理装置及摄像机
技术领域
本申请涉及图像处理领域，具体而言，涉及一种像素阵列构件、图像处理装置及摄像机。
背景技术
监控领域的摄像机，绝大多数要求带夜视功能，为了实现该功能，因此需要在摄像机边上增加850nm的红外LED进行补光，从而使得整个摄像机的夜间图像效果有较大幅度的提升。
现有的摄像机都在图像处理装置的前方放置一个IRCUT(滤光片切换装置)，这个IRCUT由一个白玻璃(感光波长：340nm-1000nm)、红外截止滤光片(340nm-650nm)和一个电动装置组成，在白天的场景下，将IRCUT切换到红外截止滤光片，将所有红外光全部滤除，实现白天画面的色彩正常，在夜间场景下,摄像机都切换为黑白模式，所有色彩信息全部删除，由此不存在偏色的问题,因此将IRCUT切换到白玻璃，红外光可以进入到图像处理装置，提升画面亮度。
但是，现有的IRCUT的体积较大，放置在图像处理装置前方使得摄像机的小型化设计更加复杂。
针对现有技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种像素阵列构件、图像处理装置及摄像机，以在确保图像无色差的情况下解决上述摄像机的小型化设计复杂的技术问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种像素阵列构件，该像素阵列构件包括：多个彩色像素点，用于采集三原色光的第一感光量；红外像素点，围绕各个彩色像素点设置，用于采集红外光的第二感光量。
进一步地，彩色像素点包括红色R像素点、绿色G像素点和蓝色B像素点。
进一步地，在像素阵列构件中，R像素点、G像素点、B像素点以及红外像素点的数量比为：R像素点：G像素点：B像素点：红外像素点＝1:2:1:4。
进一步地，彩色像素点和红外像素点按照马赛克排布方式排列。
进一步地，像素阵列构件的第N行排布的红外像素点与第N行排布的G像素点交替排列设置，其中，N为自然数；第N行排布中的红外像素点与像素阵列构件的第N+1行排布中的红外像素点交替排列设置；第N+1行排布中的R像素点与B像素点交替排列设置，任意一个R像素点与任意一个B像素点之间至少间隔一个红外像素点排列设置。
进一步地，像素阵列构件的第M列排布的红外像素点与第M列排布的G像素点交替排列设置，其中，M为自然数；第M列排布中的红外像素点与像素阵列构件的第M+1列排布中的红外像素点交替排列设置；第M+1列排布中的R像素点与B像素点交替排列设置，任意一个R像素点与任意一个B像素点之间至少间隔一个红外像素点排列设置。
进一步地，四个红外像素点围绕一个彩色像素点设置。
根据本申请的一个方面，提供了一种图像处理装置，该图像处理装置包括：上述的任一种的像素阵列构件。
进一步地，图像处理装置还包括：处理器，用于根据像素阵列构件采集到的第二感光量得到红外像素点的感光量平均值，并根据像素阵列构件采集到的第一感光量和感光量平均值得到每个彩色像素点的实际感光量；图像生成器，用于根据实际感光量生成图像。
根据本申请的一个方面，提供了一种摄像机，该摄像机包括：上述的图像处理装置。
采用本申请，该像素阵列构件包括多个彩色像素点和对应的红外像素点，通过红外像素点采集红外光的感光量，并通过彩色像素点采集三原色光的感光量，从而可以基于红外光的感光量和三原色的感光量将画面中的红外线成分删除，以达到颜色不会偏色的目的。通过上述实施例，不需要设置IRCUT即可生成与实际图像无色差的图像，解决了在确保图像无色差的情况下解决上述摄像机的小型化设计复杂的技术问题，在确保图像无色差的情况下实现摄像机的小型化设计。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的一种像素阵列构件的示意图；
图2是根据本申请实施例的一种像素阵列构件中像素阵列构件单元的排列示意图；
图3是根据本申请实施例的另一种像素阵列构件中像素阵列构件单元的排列示意图；
图4是根据本申请实施例的一种红色像素点与红外像素点的排列示意图；
图5是根据本申请实施例的一种图像处理装置的示意图；以及
图6是根据本申请实施例的一种图像生成方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1示出了本申请实施例的一种像素阵列构件，如图1所示，该像素阵列构件包括：多个彩色像素点11和对应的红外像素点13。
其中，多个彩色像素点，用于采集三原色光的第一感光量；红外像素点，围绕各个彩色像素点设置，用于采集红外光的第二感光量。
采用本申请，该像素阵列构件包括多个彩色像素点和对应的红外像素点，通过红外像素点采集红外光的感光量，并通过彩色像素点采集三原色光的感光量，从而可以基于红外光的感光量和三原色的感光量将画面中的红外线成分删除，以达到颜色不会偏色的目的。通过上述实施例，不需要设置IRCUT即可生成与实际图像无色差的图像，解决了在确保图像无色差的情况下解决上述摄像机的小型化设计复杂的技术问题，在确保图像无色差的情况下实现摄像机的小型化设计。
可选地，该彩色像素点包括RGB像素点，该RGB像素点包括红色R像素点、绿色G像素点和蓝色B像素点，在本申请一种可能的实现方式中，在该像素阵列构件中，该R像素点、该G像素点和该B像素点以及该红外像素点的数量比为：R像素点：G像素点：B像素点：红外像素点＝1:2:1:4。
在本申请上述实施例中，彩色像素点和红外像素点按照马赛克排布方式排列。
其中，马赛克排布方式为将不同属性的单元拼接的排布方式，不同属性可以包括：颜色、形状和大小中的至少之一。对应于本申请，马赛克排布方式即为将不同属性的像素点拼接的排布方式。
在本发明实施例中，按照马赛克排布方式排列的像素阵列构件中任意两个相邻的像素点具有不同的感光属性。
在上述实施例中，像素阵列构件的第N行排布的红外像素点与第N行排布的G像素点交替排列设置，其中，N为自然数；第N行排布中的红外像素点与像素阵列构件的第N+1行排布中的红外像素点交替排列设置；第N+1行排布中的R像素点与B像素点交替排列设置，任意一个R像素点与任意一个B像素点之间至少间隔一个红外像素点排列设置。
可选地，像素阵列构件的第M列排布的红外像素点与第M列排布的G像素点交替排列设置，其中，M为自然数；第M列排布中的红外像素点与像素阵列构件的第M+1列排布中的红外像素点交替排列设置；第M+1列排布中的R像素点与B像素点交替排列设置，任意一个R像素点与任意一个B像素点之间至少间隔一个红外像素点排列设置。
需要说明的是，在一个可选的实现方式中，四个红外像素点围绕一个彩色像素点设置。
可选地，该像素阵列构件的第N行排布与该像素阵列构件的第N+1行排布交替排列设置，其中，N为自然数；该第N行排布的该红外像素点与该第N行排布的该G像素点交替排列设置；该第N+1行排布的第一像素点组和该第N+1行排布的第二像素点组交替排列设置，其中，该第一像素点组的该红外像素点和该第一像素点组的该R像素点相邻，该第二像素点组的该红外像素点和该第二像素点组的该B像素点相邻，该第一像素点组的R像素点与该第二像素点组的红外像素点相邻，该第一像素点组的红外像素点与该第二像素点组的B像素点相邻。
示例地，参照图2进行说明，图2示出了本申请实施例中像素阵列构件中的像素阵列构件单元的示意图，需要说明的是，该像素阵列构件中设置的像素阵列构件可以由多个像素阵列构件单元排列构成，如图2所示，该像素阵列构件单元可以根据彩色像素点和红外像素点设置成四行(分别记为行1、行2、行3和行4)四列(记为列1、列2、列3和列4)的阵列单元，其中，按照图中行1至行4的方向，该行1的像素点排布分别为G像素点、IR像素点(即红外像素点)、G像素点和IR像素点，该行2的像素点排布分别为IR像素点、R像素点、IR像素点和B像素点，该行3的像素点排布分别为G像素点、IR像素点、G像素点和IR像素点，该行4的像素点排布分别为IR像素点、B像素点、IR像素点和R像素点，其中，该行2和行4中的B像素点和R像素点的排布顺序本申请不作限定，例如，该行2的像素点排布还可以是IR像素点、B像素点、IR像素点和R像素点，该行4的像素点排布还可以是IR像素点、R像素点、IR像素点和B像素点；这样，根据上述像素点排布的像素阵列构件单元得到的像素阵列构件中，每个彩色像素点(即R像素点、B像素点和G像素点)的周围(即与该彩色像素点在图中的上下左右四个方位)都与IR像素点相邻，这样，图像处理装置即可根据每个彩色像素点和四周的红外像素点的感光量生成无色差的图像。
需要说明的是，上述像素阵列构件单元也可以是如图3所示的排布，如图3所示，按照图中行1至行4的方向，该行1的像素点排布分别为IR像素点、R像素点、IR像素点和B像素点，该行2的像素点排布分别为G像素点、IR像素点、G像素点和IR像素点，该行3的像素点排布分别为IR像素点、B像素点、IR像素点和R像素点，该行4的像素点排布分别为G像素点、IR像素点(即红外像素点)、G像素点和IR像素点，其中，该行1和行3中的B像素点和R像素点的排布顺序本申请不作限定，例如，该行1的像素点排布还可以是IR像素点、B像素点、IR像素点和R像素点，该行3的像素点排布还可以是IR像素点、R像素点、IR像素点和B像素点；这样，根据上述像素点排布的像素阵列构件单元得到的像素阵列构件中，每个彩色像素点(即R像素点、B像素点和G像素点)的周围(即与该彩色像素点在图中的上下左右四个方位)都与IR像素点相邻。
可选地，该像素阵列构件的第M列排布与该像素阵列构件的第M+1列排布交替排列设置，其中，M为自然数；该第M列排布的该红外像素点与该第M列排布的该G像素点交替排列设置；该第M+1列排布的第三像素点组和该第M+1列排布的第四像素点组交替排列设置，其中，该第三像素点组的该红外像素点和该第三像素点组的该R像素点相邻，该第四像素点组的该红外像素点和该第四像素点组的该B像素点相邻，该第三像素点组的R像素点与该第四像素点组的红外像素点相邻，该第三像素点组的红外像素点与该第四像素点组的B像素点相邻。
示例地，参照图2进行说明，图2所示的像素阵列构件单元可以根据彩色像素点和红外像素点设置成四行(分别记为行1、行2、行3和行4)四列(记为列1、列2、列3和列4)的阵列单元，其中，按照图中列1至列4的方向，该列1的像素点排布分别为G像素点、IR像素点(即红外像素点)、G像素点和IR像素点，该列2的像素点排布分别为IR像素点、R像素点、IR像素点和B像素点，该列3的像素点排布分别为G像素点、IR像素点、G像素点和IR像素点，该列4的像素点排布分别为IR像素点、B像素点、IR像素点和R像素点，其中，该列2和列4中的B像素点和R像素点的排布顺序本申请不作限定，例如，该列2的像素点排布还可以是IR像素点、B像素点、IR像素点和R像素点，该列4的像素点排布还可以是IR像素点、R像素点、IR像素点和B像素点；这样，根据上述像素点排布的像素阵列构件单元得到的像素阵列构件中，每个彩色像素点(即R像素点、B像素点和G像素点)的周围(即与该彩色像素点在图中的上下左右四个方位)都与IR像素点相邻，这样，图像处理装置即可根据每个彩色像素点和四周的红外像素点的感光量生成无色差的图像。
需要说明的是，上述像素阵列构件单元也可以是如图3所示的排布，如图3所示，按照图中列1至列4的方向，该列1的像素点排布分别为IR像素点、R像素点、IR像素点和B像素点，该列2的像素点排布分别为G像素点、IR像素点、G像素点和IR像素点，该列3的像素点排布分别为IR像素点、B像素点、IR像素点和R像素点，该列4的像素点排布分别为G像素点、IR像素点(即红外像素点)、G像素点和IR像素点，其中，该列1和列3中的B像素点和R像素点的排布顺序本申请不作限定，例如，该列1的像素点排布还可以是IR像素点、B像素点、IR像素点和R像素点，该列3的像素点排布还可以是IR像素点、R像素点、IR像素点和B像素点，这样，根据上述像素点排布的像素阵列构件单元得到的像素阵列构件中，每个彩色像素点(即R像素点、B像素点和G像素点)的周围(即与该彩色像素点在图中的上下左右四个方位)都与IR像素点相邻。
图5是根据本申请实施例的图像处理装置的示意图。如图5所示的图像处理装置可以包括上述实施例中的任一种像素阵列构件10。
采用本申请的图像处理装置，该图像处理装置的像素阵列构件包括多个彩色像素点和对应的红外像素点，通过红外像素点采集红外光的感光量，并通过彩色像素点采集三原色光的感光量，从而可以基于红外光的感光量和三原色的感光量将画面中的红外线成分删除，以达到颜色不会偏色的目的。通过上述实施例，不需要设置IRCUT即可生成与实际图像无色差的图像，解决了在确保图像无色差的情况下解决上述摄像机的小型化设计复杂的技术问题，在确保图像无色差的情况下实现摄像机的小型化设计。
可选地，图像处理装置还包括：图5所示的处理器30，用于根据像素阵列构件采集到的第二感光量得到红外像素点的感光量平均值，并根据像素阵列构件采集到的第一感光量和感光量平均值得到每个彩色像素点的实际感光量；图像生成器，用于根据实际感光量生成图像
可选地，处理器在该像素阵列构件得到每个彩色像素点对应的第一感光量和该红外像素点对应的第二感光量后，获得该设置在该彩色像素点周围的全部红外像素点对应的第二感光量之和IRa，并通过如下公式根据该全部红外像素点对应的第二感光量之和得到该感光量平均值IRave：该公式为：其中，N为排布在该彩色像素点周围的红外像素点的数量，并计算该第一感光量与该感光量平均值的差值，得到该实际感光量。
示例地，参照图4以R像素点为例进行说明，如图4所示，该R像素点的周围包括四个IR像素点，该传感器在曝光后，该R像素点得到对应的第一感光量(记为R’)，其中，该第一感光量包括R像素点实际感光量(记为R)和红外感光量(记为IR)，则R’＝R+IR；该四个红外IR像素点各自得到对应的第二感光量(分别记为IR1、IR2、IR3和IR4)，则感光量平均值且该IRave＝IR，由R’＝R+IR可得，R＝R’-IR，因此通过计算该第一感光量(即R’)与该感光量平均值(即IRave)的差值，从而得到该实际感光量。同样地，采用上述方式获取像素阵列构件中每个彩色像素点对应的实际感光量，最终根据全部彩色像素点对应的实际感光量通过插值运算得到无色差的图像。
采用上述图像处理装置，不需要再设置IRCUT，通过在彩色像素点的周围设置用于感应红外光的红外像素点，处理器可通过红外像素点和彩色像素点的感光量得到色彩纯正的彩色像素分量，从而生成与实际图像无色差的图像，因而能够在确保图像无色差的情况下实现摄像机的小型化设计，该方案的摄像机体积小、造价低且稳定性高。
本申请实施例还提供的一种摄像机，该摄像机包括上述图像处理装置，其中，对该摄像机的具体地描述可以参考上述实施例中对图像处理装置的描述，此处不再赘述了。
图6为本申请实施例提供的一种图像生成的方法的示意图，如图5所示，本申请实施例的执行主体可以为图像生成装置，该图像生成装置可以是一种摄像机，该方法包括：
步骤S602，通过曝光获取像素阵列构件中每个彩色像素点对应的第一感光量和设置在该彩色像素点周围的红外像素点对应的第二感光量。
其中，该像素阵列构件包括多个彩色像素点和对应的红外像素点，该红外像素点用于感应红外光。
可选地，该彩色像素点包括RGB像素点。
需要说明的是，关于该像素阵列构件的描述可以参考上述实施例中对图2和图3的描述，此处不再赘述了。
步骤S604，根据该第二感光量得到该红外像素点的感光量平均值。
可选地，获得该设置在该彩色像素点周围的全部红外像素点对应的第二感光量之和IRa；通过如下公式根据该全部红外像素点对应的第二感光量之和得到该感光量平均值IRave：该公式为：其中，N为排布在该彩色像素点周围的红外像素点的数量。
步骤S606，根据该第一感光量和该感光量平均值得到该每个彩色像素点对应的实际感光量,并根据该实际感光量生成图像。
可选地，计算该第一感光量与该感光量平均值的差值，得到该实际感光量。
需要说明的是，图像生成装置在得到每个彩色像素对应的实际感光量后，根据实际感光量通过插值运算得到与实际图像无色差的图像。
示例地，参照图4以R像素点为例进行说明，如图4所示，该R像素点的周围包括四个IR像素点，该传感器在曝光后，该R像素点得到对应的第一感光量(记为R’)，其中，该第一感光量包括R像素点实际感光量(记为R)和红外感光量(记为IR)，则R’＝R+IR；该四个红外IR像素点各自得到对应的第二感光量(分别记为IR1、IR2、IR3和IR4)，则感光量平均值且该IRave＝IR，由R’＝R+IR可得，R＝R’-IR，因此通过计算该第一感光量(即R’)与该感光量平均值(即IRave)的差值，从而得到该实际感光量。同样地，采用上述方式获取像素阵列构件中每个彩色像素点对应的实际感光量，最终根据全部彩色像素点对应的实际感光量通过插值运算得到无色差的图像。
采用上述图像处理装置，不需要再设置IRCUT，通过在彩色像素点的周围设置用于感应红外光的红外像素点，处理器可通过红外像素点和彩色像素点的感光量得到色彩纯正的彩色像素分量，从而生成与实际图像无色差的图像，因而能够在确保图像无色差的情况下实现摄像机的小型化设计，降低了整机的成本，提升了可靠性和性价比。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种像素阵列构件，其特征在于，包括：
多个彩色像素点，用于采集三原色光的第一感光量；
红外像素点，围绕各个所述彩色像素点设置，用于采集红外光的第二感光量。
2.根据权利要求1所述的像素阵列构件，其特征在于，
所述彩色像素点包括红色R像素点、绿色G像素点和蓝色B像素点。
3.根据权利要求2所述的像素阵列构件，其特征在于，
在所述像素阵列构件中，所述R像素点、所述G像素点、所述B像素点以及所述红外像素点的数量比为：
R像素点：G像素点：B像素点：红外像素点＝1:2:1:4。
4.根据权利要求2或3所述的像素阵列构件，其特征在于，所述彩色像素点和所述红外像素点按照马赛克排布方式排列。
5.根据权利要求4所述的像素阵列构件，其特征在于，
所述像素阵列构件的第N行排布的所述红外像素点与所述第N行排布的所述G像素点交替排列设置，其中，N为自然数；
所述第N行排布中的红外像素点与所述像素阵列构件的第N+1行排布中的红外像素点交替排列设置；
所述第N+1行排布中的所述R像素点与所述B像素点交替排列设置，任意一个所述R像素点与任意一个所述B像素点之间至少间隔一个所述红外像素点排列设置。
6.根据权利要求4所述的像素阵列构件，其特征在于，
所述像素阵列构件的第M列排布的所述红外像素点与所述第M列排布的所述G像素点交替排列设置，其中，M为自然数；
所述第M列排布中的红外像素点与所述像素阵列构件的第M+1列排布中的红外像素点交替排列设置；
所述第M+1列排布中的所述R像素点与所述B像素点交替排列设置，任意一个所述R像素点与任意一个所述B像素点之间至少间隔一个所述红外像素点排列设置。
7.根据权利要求1所述的像素阵列构件，其特征在于，四个所述红外像素点围绕一个所述彩色像素点设置。
8.一种图像处理装置，其特征在于，包括：权利要求1至7中任意一项所述的像素阵列构件。
9.根据权利要求8所述的图像处理装置，其特征在于，所述图像处理装置还包括：
处理器，用于根据所述像素阵列构件采集到的第二感光量得到所述红外像素点的感光量平均值，并根据所述像素阵列构件采集到的第一感光量和所述感光量平均值得到每个所述彩色像素点的实际感光量；
图像生成器，用于根据所述实际感光量生成图像。
10.一种摄像机，其特征在于，包括权利要求8或9所述的图像处理装置。
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