CN107995396B - 一种双摄像头模组以及终端 - Google Patents

一种双摄像头模组以及终端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双摄像头模组，包括：感光元件为曲面全透光CMOS传感器的第一摄像头，感光元件为曲面RGB传感器的第二摄像头和图像合成模块；所述图像处理模块包括图像传感处理器和数字信号处理器；所述图像传感处理器用于将所述第一摄像头和所述第二摄像头拍摄到的图像进行合成，并对合成后的图像进行预处理；所述数字信号处理器用于对通过所述图像传感处理器进行预处理后的图像进行放大和校正处理。本发明所公开的双摄像头模组可以有效改善现有技术中双摄像头拍摄图像四角模糊的现象。本发明还公开了一种终端，具有上述有益效果。

Description

一种双摄像头模组以及终端
技术领域
本发明涉及通信设备技术领域，特别是涉及一种双摄像头模组以及终端。
背景技术
现有的双摄像头大多采用的是彩色传感器和黑白传感器的组合，以达到增大进光量，打造超级夜景，提升解析率。但是由于现有技术中的双摄像头采用传感器为平面CMOS传感器，摄像头光学系统成的像是不完善的，入射光线经过镜头到达传感器表面会存在多种像差，导致图像中心清晰四角模糊。因此彩色传感器和黑白传感器组合的双摄像头虽然通过画面叠加提高了画质，但是并不能提高四角解析率；并且采用彩色传感器和黑白传感器组合的双摄像头虽然可以提高镜头的进光量，但是并不能改善四角偏暗的特性，虽然画面可以通过镜头阴影校正(Lens Shading Correction)以及增大模拟增益进行补偿，但是增大模拟增益，会增加画面噪点。
综上所述可以看出，如何改善双摄像头拍摄图像四角模糊的现象目前有待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种双摄像头模组，以解决现有技术中双摄像头拍摄的图像四角模糊的问题。本发明还提供了一种终端，具有上述有益效果。
为解决上述技术问题，本发明提供一种双摄像头模组，包括：感光元件为曲面全透光CMOS传感器的第一摄像头，感光元件为曲面RGB传感器的第二摄像头和图像合成模块；其中，所述图像处理模块包括图像传感处理器和数字信号处理器；所述图像传感处理器用于将所述第一摄像头和所述第二摄像头拍摄到的图像进行合成，并对合成后的图像进行预处理；所述数字信号处理器用于对通过所述图像传感处理器进行预处理后的图像进行放大和校正处理。
优选地，所述图像传感处理器具体用于：在所述第一摄像头的CMOS传感器和所述第二摄像头的CMOS传感器采集到的图像信息转换成电流信号后，通过所述图像传感处理器进行图像合成、自动曝光控制、去除噪声、自动白平衡、颜色校正、坏点校正的预处理操作。
优选地，所述双摄像头模组还包括音圈马达，所述音圈马达用于调节所述第一摄像头和所述第二摄像头的镜头位置以改变焦距。
优选地，所述第二摄像头还包括红外滤波片，所述红外滤波片用于修整入射光线和过滤入射光线的红外线。
优选地，所述第二摄像头还包括补偿镜片组，用于所述第二摄像头发生抖动时根据镜头的抖动方向及位移量补偿入射光线。
优选地，所述第一摄像头与所述第二摄像头的镜头为玻璃透镜。
本发明还提供了一种终端，包括如上所述的双摄像头模组。
优选地，所述终端包括陀螺仪，所述陀螺仪用于侦测所述移动设备的抖动，以便于微处理器计算第二摄镜头所需要补偿的位移量。
本发明所提供的一种双摄像头模组，包括第一摄像头和第二摄像头，所述第一摄像头为曲面全透光CMOS传感器，所述第二摄像头为曲面RGB传感器。除全透光传感器增加进光量之外，本发明还利用曲面全透光CMOS传感器和曲面RGB传感器增加图像边缘的进光量。采用立体曲面传感器，光线可以正面照射到传感器边缘位置，相对于平面传感器同样面积的区间，曲面传感器可以获得更大的进光量；且采用曲面传感器的设计使各路入射光线到达传感器表面的光程差一致，从而使物体在像平成完善像，不仅提高了双摄像头模组的解析率，而且大大提升传感器的感光度，可以有效地解决目前CMOS感光元件边缘失光的先天物理缺陷，从而获得更好的拍摄效果，以及更好的信噪比。此外本发明所提供的双摄像头采用了曲面传感器的设计，相对现有技术中平面传感器的镜头去掉了矫正场区的步骤，可以使镜头设计的片数更少，整个双摄像头模组的设计更加轻薄。本发明所提供的双摄像头还包括图像处理模块，所述图像处理模块包括图像传感处理器和数字信号处理器；利用所述图像传感处理器用于将所述第一摄像头和所述第二摄像头采集到的图像信息进行合成后，并对合成后的图像进行预处理，提高了合成后图像的画质；并利用所述数字信号处理器对通过所述图像传感处理器进行预处理后的图像进行放大和校正处理。综上所述，本发明所提供的双摄像头模组利用双曲面光感器的设计，有效改善了现有技术中双摄像头拍摄的图像四角模糊的现象。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的双摄像头模组的一种具体实施例的结构图；
图2为本发明所提供的一种曲面全透光CMOS传感器的结构图；
图3为平面传感器与曲面传感器的对比图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种双摄像头模组，有效改善了现有技术中双摄像头拍摄的图像四角模糊的现象；本发明还提供了一种终端，具有上述有益效果。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明所提供的双摄像头模组的一种具体实施例的结构图；本实施例所提供的双摄像头模组包括：第一摄像头10，第二摄像头20，联片透镜(On-chiplens)30，彩色滤波片(Color filter)40，金属布线50(Metal wiring)光学接收面60(Lightreceiving surface)，线路连接基板70(Substrate)，光电二极管阵列80(Photo-diode)。
将所述第一摄像头10作为双摄像头模组的主摄，所述第一摄像头10为曲面全透光CMOS传感器；将所述第二摄像头20作为双摄像头模组的副摄，所述第二摄像头20为曲面RGB传感器。
如图2所示，采用立体曲面传感器，采用曲面传感器的设计使各路入射光线到达传感器表面的光程差一致。根据完善成像的条件：如果光线从物方到像方的光程相等，那么在像方将成完善像，即像畸变很小，且解析率不会存在损失。因此利用曲面传感器可以使物体在像平面成完善像，不仅提高了双摄像头模组四角的解析率，大大提升传感器的感光度，可以有效地解决目前CMOS感光元件边缘失光的先天物理缺陷，从而获得更好的拍摄效果，以及更好的信噪比。
如图3所示，本发明采用曲面传感器的设计，光线可以正面照射到传感器边缘位置，相对现有技术中平面传感器同样面积的区间；且去掉了矫正场区的步骤，可以使镜头设计的片数更少，整个双摄像头模组的设计更加轻薄。
所述第一摄像头10用于采集图像细节，如轮廓，亮度等细节信息；所述第二射像头20用于采集图像的色彩信息。通过所述线路连接基板70上的图像合成模块进行图像合成。
所述图像合成模块包括图像传感器处理器(ISP Image Sensor Processor)和数字信号处理器(DSP Data Signal Processor)。ISP一般用来处理图像传感器输出的图像信息数据，如进行：自动曝光控制(AEC)、去除噪声、自动白平衡(AWB)、颜色校正(CCM)、坏点校正(DPC)等功能的处理。
不同场景下，光照的强度有着很大的差别。人眼有着自适应的能力因此可以很快的调整，使自己可以感应到合适的亮度。而图像传感器却不具有这种自适应能力，因此必须使用自动曝光功能来确保拍摄的照片获得准确的曝光从而具有合适的亮度。动曝光的实现一般包括三个步骤：光强测量、场景分析和曝光补偿。光强测量的过程是利用图像的曝光信息来获得当前光照信息的过程。按照统计方式的不同，分为全局统计，中央权重统计或者加权平均统计方式等。全局统计方式是指将图像全部像素都统计进来，中央权重统计是指只统计图像中间部分，这主要是因为通常情况下图像的主体部分都位于图像的中间部分；加权平均的统计方式是指将图像分为不同的部分，每一部分赋予不同的权重，比如中间部分赋予最大权重，相应的边缘部分则赋予较小的权重，这样统计得到的结果会更加准确。场景分析是指为了获得当前光照的特殊情况而进行的处理，比如有没有背光照射或者正面强光等场景下。对这些信息的分析，可以提升图像传感器的易用性，并且能大幅度提高图像的质量，这是自动曝光中最为关键的技术。目前常用的场景分析的技术主要有模糊逻辑和人工神经网络算法。这些算法比起固定分区测光算法具有更高的可靠性，主要是因为在模糊规则制定或者神经网络的训练过程中已经考虑了各种不同光照条件。在完成了光强测量和场景分析之后，就要控制相应的参数使得曝光调节生效。主要是通过设定曝光时间和曝光增益来实现的。通过光强测量时得到的当前图像的照度和增益值与目标亮度值的比较来获得应该设置的曝光时间和增益调整量。在实际情况下，相机通常还会采用镜头的光圈/快门系统来增加感光的范围。
使用CMOS sensor获取图像，光照程度和传感器问题是生成图像中大量噪声的主要因素。同时，当信号经过ADC时，又会引入其他一些噪声。这些噪声会使图像整体变得模糊，而且丢失很多细节，所以需要对图像进行去噪处理空间去噪传统的方法有均值滤波、高斯滤波等。但是，一般的高斯滤波在进行采样时主要考虑了像素间的空间距离关系，并没有考虑像素值之间的相似程度，因此这样得到的模糊结果通常是整张图片一团模糊。所以，一般采用非线性去噪算法，例如双边滤波器，在采样时不仅考虑像素在空间距离上的关系，同时加入了像素间的相似程度考虑，因而可以保持原始图像的大体分块，进而保持边缘。
人类视觉系统具有颜色恒常性的特点，因此人类对事物的观察可以不受到光源颜色的影响。但是图像传感器本身并不具有这种颜色恒常性的特点，因此，其在不同光线下拍摄到的图像，会受到光源颜色的影响而发生变化。例如在晴朗的天空下拍摄到的图像可能偏蓝，而在烛光下拍摄到的物体颜色会偏红。因此，为了消除光源颜色对于图像传感器成像的影响，自动白平衡(AWB Automatic White Balance)功能就是模拟了人类视觉系统的颜色恒常性特点来消除光源颜色对图像的影响的。
颜色校正(CCM Color Correction Matrix)主要为了校正在滤光板处各颜色块之间的颜色渗透带来的颜色误差。一般颜色校正的过程是首先利用该图像传感器拍摄到的图像与标准图像相比较，以此来计算得到一个校正矩阵。该矩阵就是该图像传感器的颜色校正矩阵。在该图像传感器应用的过程中，及可以利用该矩阵对该图像传感器所拍摄的所有图像来进行校正，以获得最接近于物体真实颜色的图像。一般情况下，对颜色进行校正的过程，都会伴随有对颜色饱和度的调整。颜色的饱和度是指色彩的纯度，某色彩的纯度越高，则其表现的就越鲜明；纯度越低，表现的则比较黯淡。RGB三原色的饱和度越高，则可显示的色彩范围就越广泛。
图像传感器中的传感器上每一光线采集的点形成的阵列工艺存在缺陷，或光信号进行转化的过程中出现错误，会造成图像上有些像素的信息有误，导致图像中的像素值不准确，这些有缺陷的像素即为图像坏点(Bad pixel)。由于来自不同工艺技术和传感器制造商，不同传感器的图像坏点数目不同。此外，如果传感器在长时间、高温环境下坏点也会越来越多，从而破坏了图像的清晰度和完整性。通过ISP坏点校正(DPC Defect PixelCorrection)即是解决此问题的方法，坏点包括：静态坏点和动态坏点；静态坏点包括亮点和暗点；一般来说像素点的亮度值是正比于入射光的，而亮点的亮度值明显大于入射光乘以相应比例，并且随着曝光时间的增加，该点的亮度会显著增加；暗点无论在什么入射光下值总是接近于0；在一定像素范围内，动态坏点表现正常，而超过这一范围，动态坏点的比周围像素要亮。
用户在使用双摄像头拍照时，光线从镜头到达CMOS传感器，传感器捕捉到景深和颜色等基本信息后将其转换成电流信号，然后交由ISP图形信号处理器进行处理或“预处理”，之后再交给终端的CPU最终完成图像拍摄的整个环节。双摄像头协同工作会对ISP形成巨大的压力，使图像处理速度变得缓慢。为了提高图像处理的速度，在所述线路连接基板上安装数字信号处理芯片DSP。通过ISP对图像信息数据进行预处理之后，将图像信息数据转交给DSP，通过DSP对通过ISP合成的图像进行修正。相对于现有技术中ISP将预处理后的图像信息数据转交给CPU，将图像信息数据转交给DSP，不仅可以减轻终端CPU的工作负载，还可以更高效的处理双摄像头模组拍摄到的图像并且更省电。
摄像头的镜头Lens一般由几片透镜组成透镜结构，按材质可分为塑胶透镜和玻璃透镜，玻璃镜片比树脂镜片的透光率和感光性更好。因此在本实施例中，优选玻璃透镜作为所述第一摄像头与所述第二摄像头的镜头。
本实施例中，所述第二摄像头中还包括红外滤波片和补偿镜片组。所述红外滤波片用于修整入射光线和过滤入射光线的红外线；所述补偿镜片组，用于在所述第二摄像头发生抖动时根据镜头的抖动方向及位移量补偿入射光线，实现光学防抖的功能。
本实施例采用曲面全透光CMOS传感器和曲面RGB传感器组合的双摄像头模组方案，进一步提高双摄四角解析率，同时增加了双摄像头进光亮量，提高了摄像头信噪比，并使摄像头结构做得更薄，进一步打造超级夜景，超级解析率，超薄双摄像头方案。
基于上述实施例，本发明提供的终端可以包括上述实施例所提供的双镜头模组，微处理器，陀螺仪。
所述陀螺仪用于侦测所述移动设备的抖动，以便于微处理器计算第二摄镜头所需要补偿的位移量。所述终端中的陀螺仪可以为光纤陀螺仪，激光陀螺仪，微机陀螺仪；在本实施例中，优选微机陀螺仪作为终端的防抖装置；微机电陀螺仪利用物理学的科里奥利力，在内部产生微小的电容变化，然后测量电容，计算出角速度，从而计算出镜头抖动方向以及位移量补偿入射光线。
本实施例所提供的终端，还还可以自动适配当前场景，根据不同场景来自动切换至不同算法模式。在强光下、暗光时会有不同的拍摄方式。例如，强光时光线足够，终端会近启用单镜头拍摄，降低功耗；而暗光时为了更好地降噪、提升进光量，终端会启用弱光降噪模式算法，自动开启双摄像头拍照。
本实施例所提供的终端的双摄像头模组的其它装置以及工作流程均可参照上述实施例的介绍，在此不再赘述。
本实施例所提供的终端，采用双曲面sensor双摄像头的设计，进一步提高双摄四角解析率，同时增加了双摄像头进光亮量，提高了摄像头信噪比，并使摄像头结构做得更薄，进一步打造超级夜景，超级解析率，超薄双摄像头方案。
以上对本发明所提供的一种双摄像头模组以及一种终端进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种双摄像头模组，其特征在于，包括：感光元件为曲面全透光CMOS传感器的第一摄像头，感光元件为曲面RGB传感器的第二摄像头和图像处理模块；
其中，所述图像处理模块包括图像传感处理器和数字信号处理器；
所述图像传感处理器用于将所述第一摄像头和所述第二摄像头拍摄到的图像进行合成，并对合成后的图像进行预处理；
所述数字信号处理器用于对通过所述图像传感处理器进行预处理后的图像进行放大和校正处理。
2.如权利要求1所述的双摄像头模组，其特征在于，所述图像传感处理器具体用于：
在所述第一摄像头的CMOS传感器和所述第二摄像头的RGB传感器采集到的图像信息转换成电流信号后，通过所述图像传感处理器进行图像合成、去除噪声、自动增益控制、自动白平衡、颜色校正、坏点校正的预处理操作。
3.如权利要求1所述的双摄像头模组，其特征在于，还包括音圈马达，所述音圈马达用于调节所述第一摄像头和所述第二摄像头的镜头位置以改变焦距。
4.如权利要求3所述的双摄像头模组，其特征在于，所述第二摄像头还包括红外滤波片，所述红外滤波片用于修整入射光线和过滤入射光线的红外线。
5.如权利要求4所述的双摄像头模组，其特征在于，所述第二摄像头还包括补偿镜片组，用于所述第二摄像头发生抖动时根据镜头的抖动方向及位移量补偿入射光线。
6.如权利要求1所述的双摄像头模组，其特征在于，所述第一摄像头与所述第二摄像头的镜头为玻璃透镜。
7.一种终端，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的双摄像头模组。
8.如权利要求7所述的终端，其特征在于，包括陀螺仪，所述陀螺仪用于侦测所述终端的抖动，以便于微处理器计算第二摄镜头所需要补偿的位移量。
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