CN107547807B - 用于减少空间闪烁伪影的装置和成像系统 - Google Patents

用于减少空间闪烁伪影的装置和成像系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于减少空间闪烁伪影的装置和成像系统。本发明技术的各种实施方案可包括用于减少由具有不同积聚时间的多个图像捕获产生的高动态范围图像中的空间闪烁伪影的装置和成像系统。所述装置和成像系统可在所述图像捕获中通过选择具有预定强度阈值的像素来测量像素强度，基于通道选择来计算比率，将所计算的比率归一化为理想比率，并将归一化的比率应用于第二图像捕获中的对应图像像素以产生无闪烁图像。

Description

用于减少空间闪烁伪影的装置和成像系统
背景技术
在多曝光高动态范围(ME-HDR)成像中，图像传感器捕获具有不同积聚时间的多个图像帧，其中积聚时间之间具有固定比。然后将这些帧组合在一起以产生高动态范围(HDR)图像。大多数图像传感器的积聚时间由电子卷帘快门(ERS)控制。使用基于ERS的图像传感器捕获图像可能会在场景被交流(AC)源照亮时产生空间闪烁。空间闪烁通常表现为遍及图像的强度变化或“带”(即空间伪影)。
带的数量会受到AC源频率和曝光时间的影响。强度变化的幅度取决于驱动场景照明的波形。根据照明的类型，闪烁也可以跨不同颜色通道变化。在ME-HDR中，所有这些因素导致帧因多个帧之间的相位差和幅值变化而呈现空间闪烁。当帧被组合在一起时，除了强度带之外，还会在HDR图像中观察到颜色伪影。
用于避免闪烁的常规方法是将积聚时间调整为闪烁时间段的一半的整数倍。这种技术可以消除最长曝光图像(T1)的闪烁。然而，调整较短曝光图像(T2,T3…TN)的积聚时间同时保持它们之间必要的积聚比不会产生无闪烁图像，因为较短的积聚时间几乎总是小于一个闪烁时间段。
附图说明
当结合以下例证性附图考虑时，可通过参照具体实施方式而得到对本发明技术的更完整理解。在以下附图中，通篇以类似附图标记指代各附图当中的类似元件和步骤。
图1代表性地示出了根据本发明技术的示例性实施方案的成像设备的框图；
图2代表性地示出了根据本发明技术的示例性实施方案的用于减少空间伪影的过程；
图3代表性地示出了根据本发明技术的示例性实施方案的用于减少空间伪影的过程的一部分的图；
图4代表性地示出了根据本发明技术的示例性实施方案的成像系统；
图5代表性地示出了根据本发明技术的示例性实施方案的过程；
图6A至图6D代表性地示出了根据本发明技术的示例性实施方案的滤色器阵列的替代布置；
图7A至图7B代表性地示出了根据本发明技术的示例性实施方案的邻域搜索；
图8代表性地示出了根据本发明技术的示例性实施方案的曲线图；以及
图9A至图9B代表性地示出了根据本发明技术的示例性实施方案的波形和估计波形。
具体实施方式
依据功能块组件和各种加工步骤来描述本发明技术。这样的功能块可通过被构造成执行指定功能并且实现各种结果的任何数量的组件实现。例如，本发明技术可采用可执行多种功能的各种半导体设备、电路、传感器、图像信号处理器等。此外，本发明技术可结合任何数量的成像系统来实施，并且所述系统仅为所述技术的一种示例性应用。
根据本发明技术的各个方面的减少空间闪烁伪影的方法和装置可结合任何合适的成像系统(诸如计算机系统、照相机系统、机器视觉系统、车辆导航系统、视频电话、监视系统、自动对焦系统、运动检测系统、图像稳定系统、智能手机等)操作。
参见图1和图4，示例性成像系统可包括电子设备，在这种情况下是数字照相机405。系统可包括通过总线415与各种设备通信的中央处理单元(CPU)410。
输入/输出(I/O)设备420可连接到总线415，并且在一些实施方案中可提供进出数字照相机405或其他系统的通信。例如，I/O设备420可包括用于促进与诸如计算机显示器、存储卡或某个其他外部单元的外部设备通信的端口。I/O设备420端口可例如从图像信号处理器145传送数字图像数据，诸如视频数据、图像数据、帧数据和/或增益信息。在其他实施方案中，I/O设备420可包括用于直接查看和/或存储数字图像数据的内部设备(诸如显示屏或存储器部件)。
连接到总线415的其他设备可提供存储器，例如随机存取存储器(RAM)425、硬盘驱动器和/或一个或多个外围存储器设备430(诸如软盘驱动器、光盘(CD)驱动器、USB驱动器、存储卡和SD卡)。虽然总线415被示为单条总线，但是可使用任何数量的总线或其他连接来提供通信路径以使元件互连。
在各种实施方案中，电子设备还可包括镜头435，其被配置为将图像聚焦在像素阵列105上。例如，镜头435可包括固定镜头和/或可调镜头，并且可包括在成像设备100的成像表面上形成的微镜头。
成像设备100(也称为“图像传感器”)捕获并生成图像数据。成像设备100可与处理器(诸如，CPU 410、数字信号处理器或微处理器)组合在单个集成电路中，或者可位于单独的芯片上。成像设备100还可从系统接收诸如快门释放的控制或其他信号。在本实施方案中，成像设备100可包括CMOS成像器。
参见图1，在本发明技术的示例性实施方案中，成像设备100可包括排列成行和列以形成像素阵列105的多个像素110。在示例性实施方案中，每个像素110包括用于捕获光并将光转换成电信号的光电检测器，诸如光电二极管。
包括滤色器图案的滤色器系统(诸如滤色器阵列(CFA)155)可位于像素阵列105上以捕获颜色信息。在示例性实施方案中，每个像素110覆盖有一种颜色的CFA 155。例如，可提供拜耳滤色器阵列，该滤色器阵列包括红色R、蓝色B和绿色G滤光器的图案。在其他实施方案中，CFA 155可使用其他滤色器(诸如CYYM滤光器(一个青色、两个黄色和一个品红色)、CYGM滤光器(一个青色、一个黄色、一个绿色和一个品红色)、CRGB滤光器(一个青色、一个红色、一个绿色和一个蓝色)以及任何其他合适的颜色图案)来形成。在各种实施方案中，CFA155可包括“透光”或透明的滤光器元件。CFA 155可形成2×2颜色图案、4×4颜色图案、2×4颜色图案或任何其他合适的图案尺寸。在各种实施方案中，CFA 155可重复覆盖整个像素阵列105。
成像设备100可以捕获并生成对应于像素阵列105中的一行或多行的图像数据。图像数据可包括对应于像素阵列105中的一个或多个像素110的图像像素数据。一旦场景或场景的一部分被成像设备100捕获，则所得的捕获可被表示为图像捕获315(图3)。每个图像捕获315可包括对应于像素阵列105中的像素110的图像像素310。
在示例性实施方案中，图像像素310可包括图像像素数据。图像像素数据可包括表示作为由像素110吸收的光的结果的测量电压、电流或其他量的信息(即，强度值)，使得每个图像像素310包括单独的像素强度值。强度值可以是数字值。图像像素数据还可包括对应于像素阵列105中的每个像素110的行和列信息。
可以不同的积聚(即曝光)时间捕获并生成图像数据。在M图像捕获系统中，其中M是图像捕获的总数，每个捕获可具有不同的积聚时间，并且每个图像捕获通常可被称为TN，其中N＝1,2,3,…M。例如，4图像捕获系统具有如下捕获：具有第一积聚时间的第一捕获T1、具有第二积聚时间的第二捕获T2、具有第三积聚时间的第三捕获T3和具有第四积聚时间的第四捕获T4。同样地，2图像捕获系统具有如下捕获：具有第一积聚时间的第一捕获T1和具有第二积聚时间的第二捕获T2。在示例性实施方案中，具有第一积聚时间T1的图像捕获可以是最长的，其中第二、第三、…第M个捕获具有的积聚时间是第一积聚时间的若干分之几。在各种实施方案中，图像捕获T1:TM可以在短时间跨度内连续获得，其中每个图像捕获T1:TM可产生单个帧。
在各种实施方案中，成像设备100还可包括行电路115、列电路120以及定时和控制单元125，用于选择性地激活要读出到采样保持电路130的连续像素行。然后，像素信号可被传输至放大器135，以在信号通过模数转换器140转换为数字信号之前放大该信号。然后，数字像素数据可被传输并且存储在图像信号处理器145中，以进行进一步处理。
在示例性实施方案中，可以使用行缓冲器(未示出)存储像素数据，以暂时存储像素数据的一部分，诸如，3行像素数据。在可供选择的实施方案中，可以利用帧缓冲器(未示出)存储像素数据以存储整个像素数据帧。
在示例性实施方案中，成像设备100可包括被配置为选择性地启用下述的使第一电路执行第一比率计算(例如，同色通道比)或使第二电路执行第二比率计算(例如，串色通道比)中的一者的开关(未示出)。开关可以手动或自动操作。例如，可使用诸如晶体管的任何合适的设备或用于由用户操作的外部拨动开关来实现此开关。
成像设备100还可包括图像信号处理器145以执行去马赛克和/或其他功能，诸如自动对焦、曝光、降噪和白平衡。图像信号处理器145可包括用于执行计算、发送和接收图像像素数据的任何数量的半导体器件(诸如晶体管、电容器等)以及用于存储图像像素数据的存储单元。在各种实施方案中，图像信号处理器145可用可编程逻辑器件(诸如现场可编程门阵列(FPGA))或具有可重构数字电路的任何其他设备实施。在其他实施方案中，图像信号处理器145可以使用不可编程器件的硬件实现。在可供选择的实施方案中，图像信号处理器145可部分或完全地使用任何合适的互补金属氧化物半导体(CMOS)技术或制造工艺形成于含硅的集成电路内，使用处理器和存储器系统形成于ASIC(专用集成电路)中，或使用另一合适的实施方式形成。
在示例性实施方案中，图像信号处理器145可存储来自具有不同积聚时间的一个或多个图像捕获315的图像像素数据。例如，在2图像捕获系统中，来自第一捕获的一行或多行的图像像素数据可以与第二捕获的一个或多个对应(即，相同的空间位置)的行一起存储。在其他实施方案中，例如，在4图像捕获系统中，图像信号处理器145可从多于两个的图像捕获315接收图像像素数据，使得可在任何给定的时间处理来自四个捕获T1到T4的图像像素数据的对应部分，每个捕获具有不同的积聚时间。如果来自一个图像捕获315的图像像素数据与来自在不同时间捕获的不同图像捕获315的图像像素数据(例如，来自第一捕获的行1:5的图像像素数据和来自第二捕获的行1:5的图像像素数据)是源自相同空间位置处的像素110，则图像像素数据可被定义为对应的，其中第二捕获比第一捕获在时间上稍晚获得。在可供选择的实施方案中，来自整个像素阵列105的图像像素数据可以在给定时间被接收和存储。
现在参见图2和图3，在示例性实施方案中，2图像捕获系统可包括具有第一积聚时间的第一捕获T1和具有第二积聚时间的第二捕获T2。在示例性实施方案中，第一积聚时间比第二积聚时间长。在各种实施方案中，每个图像捕获T1、T2可通过利用电子卷帘快门(未示出)来实现，其中重置、积聚和读出从像素阵列105的第一行开始以逐行方式进行操作。
在2图像捕获系统中，图像信号处理器145(图1)可执行用于减少空间伪影的过程(200)，该过程包括从至少两个捕获接收像素数据(205)(其中第一捕获T1具有第一积聚时间，并且第二捕获T2具有第二积聚时间)，以及例如通过确定每个图像像素310的强度值然后确定强度值是高于还是低于预定阈值(215)、(220)来识别有效和无效图像像素(210)。
现在参见图8，可使用传递函数800描述每个图像像素310。传递函数800示出了模拟像素信号(测量亮度级，单位为勒克斯)与ADC的数字输出(即，强度值)的对应关系。可使用各种量化电平将模拟像素信号转换为数字值。
例如，基于强度值是高于还是低于预定阈值，图像像素310可被定义为“有效”815或“无效”810。可以根据任何合适的标准来定义有效和无效的像素。在本示例性实施方案中，有效像素对应于实际亮度条件，而无效像素不对应。例如，当传感器像素饱和时或当亮度低于传感器像素可靠地测量亮度的能力时，图像像素数据可能不反映实际亮度条件。有效/无效标准也可以或者替代地基于ADC 140的分辨率或其他合适标准。
在一个实施方案中，可以将“有效”815图像像素定义为强度值在阈值下限THL和阈值上限THU之间的那些图像像素。“无效”810图像像素310可被定义为强度值小于或等于阈值下限THL的那些图像像素310，以及强度值大于或等于阈值上限THU的那些图像像素。可基于正在使用的ADC 140(图1)的分辨率来预先确定阈值下限THL和阈值上限THU。
例如，12位ADC可具有设置为32的阈值下限值和设置为3500的阈值上限值。在各种实施方案中，随着ADC 140的分辨率增加，阈值上限THU值也可增加。在各种实施方案中，基于传感器的噪声特性，阈值下限THL可以在全强度范围的小百分比内调谐。在各种实施方案中，阈值上限THU值可小于饱和值SAT，并且可以被选择为使得该值不落入像素信号的非线性区域805内。具有超过ADC 140的最大分辨率的强度值的像素可被定义为“饱和”820。例如，在12位ADC系统中，饱和点为4095。在各种实施方案中，饱和像素为“无效”的。
返回参见图2和图3，在2图像捕获系统中，成像设备100产生第一捕获T1和第二捕获T2，其中每个捕获T1、T2包括图像像素310的阵列325(1)、325(2)。如上所述，每个图像像素310包括对应于曝光像素110进而对应的图像像素310的强度值的图像像素数据。这样，图像信号处理器145可以根据每个图像像素310的强度值将其定义为有效或无效。
例如，第一捕获T1中强度值高于第一预定阈值(例如，阈值上限THU)的图像像素310(1)可被定义为无效图像像素330(1)，并且强度值等于或低于第一预定阈值的图像像素可被定义为有效图像像素335(1)(S215)。类似地，第二捕获T2中强度值低于第二预定阈值(例如，阈值下限THL)的图像像素310可被定义为无效图像像素330(2)(S220)，并且强度值等于或高于第二预定阈值的图像像素310(2)可被定义为有效图像像素335(2)。在其他实施方案中，诸如具有多于两个图像捕获315的那些图像像素，图像信号处理器145可以根据如上所述的其强度值来识别并定义由另外的图像捕获315形成的所得图像像素310中的每一个。参见图3，有效图像像素335被示为白色图像像素，并且无效图像像素330被示为黑色图像像素。
在各种实施方案中，如果图像信号处理器145识别了无效图像像素330，则图像信号处理器145可通过去除和替换那些无效图像像素330进行修改。在当前实施方案中，如果图像捕获T1、T2包括无效图像像素330，则可执行最近的有效图像像素335的邻域搜索(225)。
图像信号处理器145可执行邻域搜索(225)，其包括检测无效图像像素330的邻域内的有效图像像素335。可以任何合适的方式来定义无效图像像素330的邻域，诸如在无效图像像素的相同行或列中或特定范围内的图像像素。在本实施方案中，邻域图像像素被定义为与无效图像像素330共享同一行的那些像素。例如，图像信号处理器145可检测无效图像像素330的左侧和右侧的有效图像像素335。
无效像素330的邻域也可被定义为无效像素330上方和/或下方的预定数目的行中的图像像素310。在各种实施方案中，可以选择定义邻域的总行数，使得对那些所选行的强度比求平均产生闪烁波形的准确表示。例如，对于总共五(5)行，图像信号处理器145可检测具有无效图像像素330的行上方的两(2)行中及其下方的两(2)行中的有效像素335。在其他实施方案中，总共三(3)行可定义邻域(所关注的行的上一行和下一行)。
在各种实施方案中，图像信号处理器145可计算出最大总行数来定义邻域。以下公式得出所估计的闪烁波形随行数的变化，并且可用于确定可用于定义邻域的最大行数。
r1(i)＝mte1+A1cos(ωi+θ1) (公式1)
r2(i)＝mte2+A2cos(ωi+θ2) (公式2)
其中，i＝行数；a＝闪烁幅值；m＝闪烁平均值；tflicker＝闪烁时间段；tr＝行时间；tf＝帧时间；n＝帧数目；te1＝T1积聚时间；te2＝T2积聚时间；r1(i)＝行i处的T1闪烁；r2(i)＝行i处的T2闪烁；
Figure BDA0001302735160000081
Figure BDA0001302735160000082
Figure BDA0001302735160000083
Figure BDA0001302735160000084
以及
Figure BDA0001302735160000085
在各种实施方案中，闪烁时间段tflicker可以基于交流电源的频率来计算。例如，在一些国家，频率为50Hz，而在其他国家，频率为60Hz。
通常，根据以上公式1和2，可用于定义邻域的最大行数等于对应于一个闪烁时间段的行数。例如，如果每个闪烁时间段有10行，则可用于定义邻域的最大行数将为10行，尽管由于硬件约束(诸如行缓冲器数目增加)，该最大数目可能不是理想数字。
图9A至图9B中的曲线图示出，随着用于定义邻域的总行数增加，估计的闪烁波形将越来越不准确。图9A示出了3行邻域，其中估计的闪烁波形基本上类似于实际的闪烁波形并代表实际的闪烁波形。相反，图9B示出了8行邻域，其中估计的闪烁波形没有准确地代表实际的闪烁波形。
在邻域搜索(225)期间，图像信号处理器145可基于邻近的有效图像像素335计算单个代表值。例如，代表值可以是邻近有效图像像素335的计算平均值(即，算术平均值)。在其他实施方案中，代表值可以是中值、众数、几何平均值或适于获得单个值的任何其他计算。在示例性实施方案中，代表值可用于修改和/或替换无效图像像素330。
现在参见图7A至图7B，图像信号处理器145可以任何数目的方式执行邻域搜索。图7A示出了2图像捕获情况下的邻域搜索的一个示例性实施方案，其中来自第一捕获T1和第二捕获T2的每个图像像素的强度值被识别为有效或无效。可例如通过将来自第一捕获T1的每个图像像素的强度值与来自第二捕获T2的处于相同空间位置的图像像素的强度值相除来计算强度比。然后使用上述相同的阈值标准将强度比识别为有效或无效。对于每个无效的图像像素，搜索无效图像像素的邻域以找到有效的强度比。一旦识别出有效的强度比，就可以计算代表值。然后可使用代表值来修改和/或替换无效图像像素以形成用于捕获1的新的第一像素图。
图7B示出了2图像捕获情况下的邻域搜索的另一个示例性实施方案，其中来自第一捕获和第二捕获的每个图像像素的强度值被识别为有效或无效。对于每个捕获，执行邻域搜索以针对每个无效强度值定位具有有效强度值的图像像素。一旦识别出有效图像像素，则可以计算代表值。可使用代表值来修改和/或替换无效图像像素330，以分别形成用于捕获1和2的经校正的第一像素图和第二像素图。然后通过将经校正的第一像素图中每一个的图像像素强度值除以经校正的第二像素图的处于相同空间位置的图像像素来形成新的像素图。然后可使用新的像素图来确定下文所述的预测值。
在各种实施方案中，图像信号处理器145随后可执行比率计算(235)以计算“预测”值。可以利用积聚时间之间的固定积聚时间比率的先验知识来计算特定颜色通道的“预测值”。例如，如果场景中没有运动，则在图像捕获315之间的积聚时间比率保持不变，并且可以通过计算消除闪烁影响所需的增益来获得无闪烁的值。因此，“预测”值将是无闪烁的，并且由于无效图像像素330被修改，例如被去除并且被有效图像像素335替换，所以“预测”值也将是有效的。
在各种实施方案中，图像信号处理器145可利用有效图像像素值执行比率计算(235)，其中有效图像像素值可以是在邻域搜索(225)期间生成的新像素图的计算值和/或原始图像像素值。比率计算235可在相同颜色通道(240)(即，同色通道)的两个图像捕获315之间进行。例如，在2图像捕获系统中，由于第一捕获T1和第二捕获T2具有处于相同空间位置的图像像素310，所以它们也具有对应的颜色通道。因此，可通过将第一捕获T1的颜色通道的像素强度值与第二捕获T2的相同颜色通道的对应像素强度值相除来执行比率计算(235)。例如，参见图5，具有拜耳颜色图案的CFA 155可形成以下同色通道比：R1/R2、B1/B2、G11/G12和G21/G22。在其他实施方案中，利用除拜耳颜色图案之外的CFA 155，可基于正使用的CFA 155的颜色形成同色通道比。
或者，图像信号处理器145可以在同一图像内的不同颜色通道(即，串色通道)之间执行比率计算(235)(245)。例如，图像信号处理器145可执行第一捕获T1内的不同颜色通道之间的比率计算(235)(例如，图5中所示的使用拜耳颜色图案的B1/G21)，或者执行第二捕获T2内的不同颜色通道之间的比率计算(例如，图5中所示的使用拜耳颜色图案的B2/G22)。
在各种实施方案中，在识别无效图像像素并执行邻域搜索以识别有效图像像素从而创建新的经校正图像像素图的情况下，图像信号处理器145使用新的经校正图像像素图代替原始的第一图像捕获T1，以执行同一通道比计算或跨通道比计算。
现在参见图6A至图6D，图像信号处理器145可以与上述相同的方式对可选的CFA155配置执行比率计算(235)。虽然图6A至图6D所示的CFA 155示出了使用拜耳颜色(即红色、绿色和蓝色)的各种配置，但是应当理解，可以操纵任何CFA 155以形成各种颜色图案。
在各种实施方案中，借助开关在同色通道比计算(240)和串色通道比计算(245)之间进行的手动或自动选择可基于特定光源的存在。一些光源(诸如荧光灯)可就不同颜色通道而言存在差异，使得一个颜色通道的闪烁幅值和平均值可能与另一个颜色通道的闪烁幅度和平均值不同。在这种情况下，可以选择并执行同色通道比计算(240)，因为一个颜色通道中的计算增益可能不是使另一个颜色通道中的闪烁最小化的正确值。
在各种实施方案中，图像信号处理器145可以对增益比执行滤波(250)以消除信号中不期望的噪声。滤波(250)可包括利用任何合适的滤波器来实现期望的结果。例如，滤波(250)可包括中值滤波器、求平均滤波器、无限脉冲响应滤波器或其任何组合。在各种实施方案中，可以通过设计来选择核中的行数，使得不超过单个闪烁时间段的空间范围。在示例性实施方案中，对增益比而不是实际的像素数据滤波。
图像信号处理器145可利用已知的理想比率Rideal来归一化所计算的比率(255)。在各种实施方案中，图像信号处理器145可归一化针对同色通道比和串色通道比所计算的比率(255)。
用于跨通道归一化和预测的一般表达式可通过以下公式总结：
Figure BDA0001302735160000111
因此，
Figure BDA0001302735160000112
此时，
Figure BDA0001302735160000113
因此，
Figure BDA0001302735160000114
其中，V1’cc＝在第一捕获T1中所考虑的颜色通道的预测强度值；
V2’cc＝在第二捕获T2中所考虑的颜色通道的预测强度值；
V2cc＝在第二捕获T2中所考虑的颜色通道的原始强度值；
V1icc＝正被用作第一捕获T1中的预测基础的颜色通道的原始强度值；
V2icc＝正被用作第二捕获T2中的预测基础的颜色通道的原始强度值；以及
Rideal＝第一捕获T1和第二捕获T2的积聚时间之间的理想已知比率。
考虑以下利用具有拜耳颜色图案的CFA 155的示例，如图5所示。
令V1’cc＝G21’，即第一捕获T1中的绿蓝色行上的绿色通道的预测强度值；
V2’cc＝G22’，即第二捕获T2中的绿蓝色行上的绿色通道的预测强度值；
V2cc＝G22，即第二捕获T2中的绿蓝色行上的绿色通道的原始强度值；
V1icc＝B1，即正被用作第一捕获T1中的预测基础的蓝色通道的原始强度值；
V2icc＝B2，即正被用作第二捕获T2中的预测基础的蓝色通道的原始强度值；以及
Rideal＝第一捕获和第二捕获T2的积聚时间之间的理想已知比率。
Figure BDA0001302735160000121
Figure BDA0001302735160000122
Figure BDA0001302735160000123
Figure BDA0001302735160000124
可以相同的方式获得对剩余通道的预测值。
下文描述了同一通道归一化和预测的一般表达式：
Figure BDA0001302735160000131
其中，V2’sc＝在第二捕获T2中所考虑的颜色通道的预测强度值；
V2sc＝在第二捕获T2中所考虑的颜色通道的原始强度值；
V1sc＝在第一捕获T1中所考虑的相同颜色通道的原始强度值；以及
Rideal＝第一图像捕获T1和第二图像捕获T2的积聚时间之间的理想已知比率。
考虑以下利用具有拜耳颜色图案的CFA 155的示例，如图5所示。
令V2’sc＝G22’，即第二捕获T2中的绿蓝色行上的绿色通道的预测强度值；
V2sc＝G22，即第二捕获T2中的绿蓝色行上的绿色通道的原始强度值；
V1sc＝G21，即第一捕获T1中的绿蓝色行上的绿色通道的原始强度值；以及
Rideal＝第一图像捕获T1和第二图像捕获T2的积聚时间之间的理想已知比率。
因此，
Figure BDA0001302735160000132
可以相同的方式获得对剩余通道的预测值。
在各种实施方案中，从第一捕获T1和第二捕获T2的每一个中选择的图像像素310的强度值可共享处于相同空间位置的像素110。
在各种实施方案中，预测强度值可用于修改和/或替换第二捕获T2中的对应图像像素310的强度值(260)，以形成新的无闪烁图像。
在需要多于两个图像捕获315的各种实施方案中，上述相同的过程(200)可应用于后续图像捕获315。例如，在包括各自具有不同积聚时间的四个图像捕获T1、T2、T3、T4的情况下，根据上述过程来处理前两个图像捕获T1、T2。随后的图像捕获(例如，第三图像捕获T3和第四图像捕获T4)可与第一图像捕获T1和第二图像捕获T2级联。例如，在串色通道情况下，形成比率计算以获得新的无闪烁第三图像可以使用上述相同的比率计算和归一化在第一捕获T1和第三捕获T3之间或者在第二捕获T2和第三捕获T3之间进行，或者使用来自第二捕获T2的预测值在第二捕获T2和第三捕获T3之间进行并使用来自第三捕获T3的预测值在第三捕获T3和第四捕获T4之间进行。
根据一个实施方案，一种成像设备包括：像素阵列，其排列成行和列，其中像素阵列生成：对应于具有第一曝光时间的像素的第一图像像素数据；以及对应于具有第二曝光时间的像素的第二图像像素数据；其中所述第一图像像素数据和第二图像像素数据源自处于相同空间位置的像素；以及图像信号处理器，其耦接到所述像素阵列，其中所述图像信号处理器：接收第一图像像素数据和第二图像像素数据；基于像素数据值识别有效和无效的图像像素数据；利用有效图像像素数据计算比率；将比率归一化为理想比率；并且根据归一化的比率修改第二图像像素数据。
根据一个实施方案，无效像素数据包括：具有高于第一预定阈值的值的第一图像像素数据和具有低于第二预定阈值的值的第二图像像素数据。
根据一个实施方案，有效像素数据包括具有低于第一预定阈值的值的第一图像像素数据。
根据一个实施方案，有效像素数据还包括具有高于第二预定阈值的值的第二图像像素数据。
根据一个实施方案，图像信号处理器还识别每个所识别的无效图像像素数据的邻域内的有效图像像素数据。
根据一个实施方案，图像信号处理器还计算无效像素的邻域内的有效图像像素的代表值，并用平均像素值替换无效像素值。
根据一个实施方案，成像设备还包括设置在像素阵列上方的滤色器阵列。
根据一个实施方案，计算具有不同曝光时间的图像像素数据的同色通道对之间的比率。
根据一个实施方案，计算具有相同曝光时间的图像像素数据的不同颜色通道之间的比率。
根据一个实施方案，获得具有比第二图像像素数据的曝光时间长的曝光时间的第一图像像素数据。
根据一个操作，一种用于减少多曝光图像中的空间伪影的方法包括：利用包括排列成行和列的像素阵列的图像传感器生成对应于具有第一曝光时间的像素的第一图像像素数据，以及对应于具有第二曝光时间的像素的第二图像像素数据，其中第一图像像素数据和第二图像像素数据源自处于相同空间位置的像素；其中所述第一图像像素数据和第二图像像素数据包括表示光强度的值；识别该值是有效图像像素数据还是无效图像像素数据中的一者；利用有效图像像素数据计算比率；利用理想比率来计算归一化的比率；以及根据归一化颜色比率修改第二图像像素数据。
根据一个操作，如果该值大于第一预定阈值，则该值无效。
根据一个操作，如果该值小于第二预定阈值，则该值无效。
根据一个操作，如果该值在第一预定阈值和第二预定阈值之间，则该值有效。
根据一个操作，图像信号处理器还识别每个所识别的无效图像像素数据的邻域内的有效图像像素数据。
根据一个操作，图像信号处理器计算无效像素的邻域内的有效图像像素的代表值，并用平均像素值替换无效像素值。
根据一个操作，其中图像传感器还包括设置在像素阵列上方的滤色器阵列。
根据一个操作，计算具有不同曝光时间的图像像素数据的同色通道对之间的比率。
根据一个操作，计算具有相同曝光时间的图像像素数据的不同颜色通道之间的比率。
一种用于使用交流源产生由光照射的场景的无闪烁图像的系统，包括：图像传感器，其包括位于排列成行和列的像素阵列上的滤色器阵列，其中所述图像传感器获得：对应于具有第一曝光时间的像素的第一图像像素数据和对应于具有第二曝光时间的像素的第二图像像素数据，其中第一图像像素数据和第二图像像素数据源自处于相同空间位置的像素；存储单元，其耦接到图像传感器，其中所述存储单元存储第一图像像素数据和第二图像像素数据；图像信号处理器，其耦接到存储单元，其中所述图像信号处理器：基于像素数据值识别有效和无效图像像素数据，利用有效图像像素数据计算颜色比率，利用理想比率来计算归一化颜色比率，根据归一化颜色比率修改第二图像像素数据以形成经校正的图像像素数据，并且将经校正的图像像素数据与第一图像像素数据组合以形成多像素数据图像；以及I/O设备，其用于显示多像素数据图像。
在上述描述中，已结合具体示例性实施方案描述了所述技术。所示和所述特定具体实施方式用于展示所述技术及其最佳模式，而不旨在以任何方式另外限制本发明技术的范围。实际上，为简洁起见，方法和系统的常规制造、连接、制备和其他功能方面可能未详细描述。此外，多张图中示出的连接线旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或步骤。在实际系统中会存在多个替代的或另外的功能关系或物理连接。
虽然参照具体的示例性实施方案描述了本技术，但在不脱离本发明技术范围的情况下可以进行各种修改和更改。以例证性而非限制性方式考虑说明书和附图，并且所有此类修改旨在包括在本发明技术的范围内。因此，应通过所述的一般实施方案及其在法律意义上的等同形式，而不是仅通过上述具体例子确定所述技术的范围。例如，除非另外明确说明，否则可以任何顺序执行任何方法或工艺实施例中列举的步骤，并且这些步骤不限于具体例子中提供的明确顺序。另外，任何装置实施方案中列举的组件和/或元件可以多种排列组装或者以其他方式进行操作配置，以产生与本发明技术基本上相同的结果，因此不限于具体例子中阐述的具体配置。
上文已经针对具体实施方案描述了有益效果、其他优点和问题解决方案。然而，任何有益效果、优点、问题解决方案或者可使任何具体有益效果、优点或解决方案出现或变得更明显的任何要素都不应被解释为关键、所需或必要特征或组成部分。
术语“包含”、“包括”或其任何变型形式旨在提及非排他性的包括，使得包括一系列要素的过程、方法、制品、组合物或装置不仅仅包括这些列举的要素，而且还可包括未明确列出的或此类过程、方法、制品、组合物或装置固有的其他要素。除了未具体引用的那些，本发明技术的实施所用的上述结构、布置、应用、比例、元件、材料或组件的其他组合和/或修改可在不脱离其一般原理的情况下变化或以其他方式特别适于具体环境、制造规范、设计参数或其他操作要求。
上文已结合示例性实施方案描述了本发明技术。然而，可在不脱离本发明技术的范围的情况下对示例性实施方案作出变化和修改。这些和其他变化或修改旨在包括在本发明技术的范围内，如随附权利要求所述。

Claims (9)

1.一种成像设备，所述成像设备包括：
像素阵列，其排列成行和列，其中所述像素阵列生成：
对应于具有第一曝光时间的像素的第一图像像素数据；以及
对应于具有第二曝光时间的像素的第二图像像素数据，其中所述第一曝光时间大于所述第二曝光时间；以及
其中用于生成所述第一图像像素数据和所述第二图像像素数据的像素在阵列内具有相同的空间位置；以及
图像信号处理器，其耦接到所述像素阵列，其中所述图像信号处理器：
接收所述第一图像像素数据和所述第二图像像素数据；
基于像素数据值识别有效图像像素数据和无效图像像素数据；
利用所述有效图像像素数据计算比率；
其中：
该比率包括第一单独像素值除以第二单独像素值；
所述第一单独像素值选自所述第一图像像素数据；
所述第二单独像素值选自所述第二图像像素数据；以及
所述第一单独像素值和所述第二单独像素值由阵列内的相同像素生成；
使用理想比率将所计算的比率归一化，其中所述理想比率是所述第一曝光时间除以所述第二曝光时间；并且
使用所归一化的计算的比率修改所述第二图像像素数据。
2.根据权利要求1所述的成像设备，其中所述无效图像像素数据包括：
具有高于第一预定阈值的值的第一图像像素数据，以及
具有低于第二预定阈值的值的第二图像像素数据。
3.根据权利要求1所述的成像设备，其中所述有效图像像素数据包括具有低于第一预定阈值的值的第一图像像素数据。
4.根据权利要求3所述的成像设备，其中所述有效图像像素数据还包括具有高于第二预定阈值的值的第二图像像素数据。
5.根据权利要求1所述的成像设备，其中：
所述图像信号处理器还识别每个所识别的所述无效图像像素数据的邻域内的所述有效图像像素数据；并且
所述图像信号处理器计算所识别的所述无效图像像素数据的邻域内的所识别的所述有效图像像素数据的代表值，并用所述代表值替换所识别的所述无效图像像素数据。
6.根据权利要求1所述的成像设备，还包括设置在所述像素阵列上方的滤色器阵列。
7.根据权利要求6所述的成像设备，其中所述比率的计算是介于具有不同曝光时间的图像像素数据的同色通道对之间的。
8.一种用于使用交流源产生由光照射的场景的无闪烁图像的系统，所述系统包括：
图像传感器，其包括位于排列成行和列的像素阵列上的滤色器阵列，其中所述图像传感器获得：
对应于具有第一曝光时间的像素的第一图像像素数据，以及
对应于具有第二曝光时间的像素的第二图像像素数据；
其中所述第一曝光时间大于所述第二曝光时间；
其中用于生成所述第一图像像素数据和所述第二图像像素数据的像素在阵列内具有相同的空间位置；
存储单元，其耦接到所述图像传感器，其中所述存储单元存储所述第一图像像素数据和所述第二图像像素数据；
图像信号处理器，其耦接到所述存储单元，其中所述图像信号处理器：
基于像素数据值识别有效图像像素数据和无效图像像素数据；
利用所述有效图像像素数据计算颜色比率；
其中：
该颜色比率包括第一单独像素值除以第二单独像素值；
所述第一单独像素值选自所述第一图像像素数据；
所述第二单独像素值选自所述第二图像像素数据；以及
所述第一单独像素值和所述第二单独像素值由阵列内的相同像素生成；
利用理想比率将颜色比率归一化，其中所述理想比率是所述第一曝光时间除以所述第二曝光时间；以及
使用所归一化的颜色比率修改所述第二图像像素数据以形成经校正的图像像素数据；
将所述经校正的图像像素数据与所述第一图像像素数据组合以形成多像素数据图像；以及
I/O设备，其用于显示所述多像素数据图像。
9.一种成像设备，所述成像设备包括：
像素阵列，其排列成行和列，其中所述像素阵列生成：
对应于具有第一曝光时间的像素的第一图像像素数据；以及
对应于具有第二曝光时间的像素的第二图像像素数据，其中所述第一曝光时间大于所述第二曝光时间；以及
其中用于生成所述第一图像像素数据和所述第二图像像素数据的像素在阵列内具有相同的空间位置；
滤色器阵列，覆于所述像素阵列上并且包括多个滤色器；以及
图像信号处理器，其耦接到所述像素阵列，其中所述图像信号处理器：
接收所述第一图像像素数据和所述第二图像像素数据；
基于像素数据值识别有效图像像素数据和无效图像像素数据；
利用所述有效图像像素数据生成比率；
其中：
该比率包括第一单独像素值除以第二单独像素值；
所述第一单独像素值对应于来自所述多个滤色器的第一颜色；
所述第二单独像素值对应于来自所述多个滤色器的不同于所述第一颜色的第二颜色；以及
所述第一单独像素值和所述第二单独像素值具有相同的曝光时间；
使用理想比率将所计算出的比率归一化，其中所述理想比率是所述第一曝光时间除以所述第二曝光时间；并且
使用所归一化的计算出的比率修改所述第二图像像素数据。
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