CN111405204B - 图像获取方法、成像装置、电子设备及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种图像获取方法、成像装置、电子设备及非易失性计算机可读存储介质。图像获取方法包括：控制像素阵列曝光，同一子单元中至少一个单颜色感光像素以第一曝光时间曝光，至少一个单颜色感光像素以小于第一曝光时间的第二曝光时间曝光，至少一个全色感光像素以小于第一曝光时间的第三曝光时间曝光；根据第一全色原始图像对第一彩色原始图像及第二彩色原始图像进行插值，并将插值处理后的图像与第一全色原始图像融合以得到分辨率与像素阵列的分辨率相等的目标图像，第一彩色原始图像、第二彩色原始图像、第一全色原始图像分别由以不同曝光时间曝光的感光像素生成的信息得到。

Description

图像获取方法、成像装置、电子设备及可读存储介质
技术领域
本申请涉及影像技术领域，特别涉及一种图像获取方法、成像装置、电子设备及非易失性计算机可读存储介质。
背景技术
高动态范围成像技术通常可以通过控制成像装置内的图像传感器执行长、短曝光，再将长、短曝光得到的图像进行融合得到，融合后的图像可以较好地展示暗区和亮区的细节。然而，现有的高动态范围图像的实现方式会导致最终获得的图像的分辨率降低。
发明内容
本申请实施方式提供了一种图像获取方法、成像装置、电子设备及非易失性计算机可读存储介质。
本申请实施方式的图像获取方法用于图像传感器。所述图像传感器包括像素阵列，所述像素阵列包括多个全色感光像素和多个彩色感光像素，所述彩色感光像素具有比所述全色感光像素更窄的光谱响应。所述像素阵列包括最小重复单元，每个所述最小重复单元包含多个子单元，每个所述子单元包括多个单颜色感光像素及多个全色感光像素。所述图像获取方法包括：控制所述像素阵列曝光，其中，对于同一所述子单元中的多个感光像素，至少一个所述单颜色感光像素以第一曝光时间曝光，至少一个所述单颜色感光像素以小于所述第一曝光时间的第二曝光时间曝光，至少一个所述全色感光像素以小于所述第一曝光时间的第三曝光时间曝光；及根据第一全色原始图像对第一彩色原始图像及第二彩色原始图像进行插值，并将插值处理后的图像与所述第一全色原始图像融合以得到具有与所述像素阵列的分辨率相同的分辨率的目标图像，其中，所述第一彩色原始图像由以所述第一曝光时间曝光的所述单颜色感光像素生成的第一彩色信息得到，所述第二彩色原始图像由以所述第二曝光时间曝光的所述单颜色感光像素生成的第二彩色信息得到，所述第一全色原始图像由以所述第三曝光时间曝光的所述全色感光像素生成的第一全色信息得到。
本申请实施方式的成像装置包括图像传感器及处理器。所述图像传感器包括像素阵列。所述像素阵列包括多个全色感光像素和多个彩色感光像素，所述彩色感光像素具有比所述全色感光像素更窄的光谱响应。所述像素阵列包括最小重复单元，每个所述最小重复单元包含多个子单元，每个所述子单元包括多个单颜色感光像素及多个全色感光像素。所述图像传感器中的像素阵列曝光，其中，对于同一所述子单元中的多个感光像素，至少一个所述单颜色感光像素以第一曝光时间曝光，至少一个所述单颜色感光像素以小于所述第一曝光时间的第二曝光时间曝光，至少一个所述全色感光像素以小于所述第一曝光时间的第三曝光时间曝光。所述处理器用于根据第一全色原始图像对第一彩色原始图像及第二彩色原始图像进行插值，并将插值处理后的图像与所述第一全色原始图像融合以得到具有与所述像素阵列的分辨率相同的分辨率的目标图像，其中，所述第一彩色原始图像由以所述第一曝光时间曝光的所述单颜色感光像素生成的第一彩色信息得到，所述第二彩色原始图像由以所述第二曝光时间曝光的所述单颜色感光像素生成的第二彩色信息得到，所述第一全色原始图像由以所述第三曝光时间曝光的所述全色感光像素生成的第一全色信息得到。
本申请实施方式的电子设备包括壳体及成像装置。所述成像装置与所述壳体结合。所述成像装置包括图像传感器及处理器。所述图像传感器包括像素阵列。所述像素阵列包括多个全色感光像素和多个彩色感光像素，所述彩色感光像素具有比所述全色感光像素更窄的光谱响应。所述像素阵列包括最小重复单元，每个所述最小重复单元包含多个子单元，每个所述子单元包括多个单颜色感光像素及多个全色感光像素。所述图像传感器中的像素阵列曝光，其中，对于同一所述子单元中的多个感光像素，至少一个所述单颜色感光像素以第一曝光时间曝光，至少一个所述单颜色感光像素以小于所述第一曝光时间的第二曝光时间曝光，至少一个所述全色感光像素以小于所述第一曝光时间的第三曝光时间曝光。所述处理器用于根据第一全色原始图像对第一彩色原始图像及第二彩色原始图像进行插值，并将插值处理后的图像与所述第一全色原始图像融合以得到具有与所述像素阵列的分辨率相同的分辨率的目标图像，其中，所述第一彩色原始图像由以所述第一曝光时间曝光的所述单颜色感光像素生成的第一彩色信息得到，所述第二彩色原始图像由以所述第二曝光时间曝光的所述单颜色感光像素生成的第二彩色信息得到，所述第一全色原始图像由以所述第三曝光时间曝光的所述全色感光像素生成的第一全色信息得到。
本申请实施方式的包含计算机程序的非易失性计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤所述的图像获取方法：控制所述像素阵列曝光，其中，对于同一所述子单元中的多个感光像素，至少一个所述单颜色感光像素以第一曝光时间曝光，至少一个所述单颜色感光像素以小于所述第一曝光时间的第二曝光时间曝光，至少一个所述全色感光像素以小于所述第一曝光时间的第三曝光时间曝光；及根据第一全色原始图像对第一彩色原始图像及第二彩色原始图像进行插值，并将插值处理后的图像与所述第一全色原始图像融合以得到具有与所述像素阵列的分辨率相同的分辨率的目标图像，其中，所述第一彩色原始图像由以所述第一曝光时间曝光的所述单颜色感光像素生成的第一彩色信息得到，所述第二彩色原始图像由以所述第二曝光时间曝光的所述单颜色感光像素生成的第二彩色信息得到，所述第一全色原始图像由以所述第三曝光时间曝光的所述全色感光像素生成的第一全色信息得到。
本申请实施方式的图像获取方法、成像装置、电子设备及非易失性计算机可读存储介质通过控制像素阵列11中的每个子单元内的多个感光像素110以不同的曝光时间来曝光，以获取具有高动态范围的目标图像。并且，在获取具有高动态范围的目标图像的过程中，对第一彩色原始图像及第二彩色原始图像执行插值处理，以使最终获得的目标图像能够与像素阵列的分辨率相同的分辨率。此外，第一彩色原始图像与第二彩色原始图像的插值是基于第一全色原始图像中的信息来进行的，插值的结果更为准确。
本申请实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请实施方式的成像装置的示意图；
图2是本申请实施方式的像素阵列的示意图；
图3是本申请实施方式的感光像素的截面示意图；
图4是本申请实施方式的感光像素的像素电路图；
图5至图10是本申请实施方式的像素阵列中最小重复单元的排布示意图；
图11至图16是本申请某些实施方式的成像装置中的处理器处理图像传感器获取的原始图像的原理示意图；
图17至图19是本申请某些实施方式的像素阵列的部分电路连接的示意图；
图20是本申请实施方式的电子设备的结构示意图；
图21是本申请某些实施方式的图像获取方法的流程示意图；
图22是本申请某些实施方式的非易失性计算机可读存储介质与处理器的交互示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的实施方式的限制。
相关技术中，图像传感器中的控制单元可以控制由同一滤光片覆盖的多个光电转换元件分别执行不同时长的曝光，以得到多帧具有不同的曝光时间的彩色原始图像。处理器融合多张彩色原始图像即可得到高动态范围图像。然而，这种高动态范围图像的实现方式会降低高动态范围图像的分辨率，影响图像传感器成像的清晰度。
基于上述原因，请参阅图1至图3、及图5，本申请提供一种成像装置100。成像装置100包括图像传感器10及处理器20。图像传感器10包括像素阵列11。像素阵列11包括多个全色感光像素W和多个彩色感光像素。像素阵列11包括最小重复单元，每个最小重复单元包含多个子单元。每个子单元包括多个单颜色感光像素及多个全色感光像素W。图像传感器10中的像素阵列11曝光。其中，对于同一子单元中的多个感光像素110，至少一个单颜色感光像素以第一曝光时间曝光，至少一个单颜色感光像素以小于第一曝光时间的第二曝光时间曝光，至少一个全色感光像素以小于第一曝光时间的第三曝光时间曝光。处理器20与图像传感器10电连接。处理器10用于根据第一全色原始图像对第一彩色原始图像及第二彩色原始图像进行插值，并将插值处理后的图像与第一全色原始图像融合以得到具有与像素阵列的分辨率相同的分辨率的目标图像。其中，第一彩色原始图像由以第一曝光时间曝光的单颜色感光像素生成的第一彩色信息得到，第二彩色原始图像由以第二曝光时间曝光的单颜色感光像素生成的第二彩色信息得到，第一全色原始图像由以第三曝光时间曝光的全色感光像素生成的第一全色信息得到。
本申请实施方式的成像装置100通过控制像素阵列11中的每个子单元内的多个感光像素110以不同的曝光时间来曝光，以获取具有高动态范围的目标图像。并且，在获取具有高动态范围的目标图像的过程中，对第一彩色原始图像及第二彩色原始图像执行插值处理，以使最终获得的目标图像能够具有与像素阵列11的分辨率相同的分辨率。并且，第一彩色原始图像与第二彩色原始图像的插值是基于第一全色原始图像中的信息来进行的，插值的结果更为准确，色彩还原效果更好。
下面结合附图对本申请实施方式的成像装置100作详尽描述。
图2是本申请实施方式中的图像传感器10的示意图。图像传感器10包括像素阵列11、垂直驱动单元12、控制单元13、列处理单元14和水平驱动单元15。
例如，图像传感器10可以采用互补金属氧化物半导体(CMOS，ComplementaryMetal Oxide Semiconductor)感光元件或者电荷耦合元件(CCD，Charge-coupled Device)感光元件。
例如，像素阵列11包括以阵列形式二维排列(即二维矩阵形式排布)的多个感光像素110(图3所示)，每个感光像素110包括光电转换元件1111(图4所示)。每个感光像素110根据入射在其上的光的强度将光转换为电荷。
例如，垂直驱动单元12包括移位寄存器和地址译码器。垂直驱动单元12包括读出扫描和复位扫描功能。读出扫描是指顺序地逐行扫描单位感光像素110，从这些单位感光像素110逐行地读取信号。例如，被选择并被扫描的感光像素行中的每一感光像素110输出的信号被传输到列处理单元14。复位扫描用于复位电荷，光电转换元件的光电荷被丢弃，从而可以开始新的光电荷的积累。
例如，由列处理单元14执行的信号处理是相关双采样(CDS)处理。在CDS处理中，取出从所选感光像素行中的每一感光像素110输出的复位电平和信号电平，并且计算电平差。因而，获得了一行中的感光像素110的信号。列处理单元14可以具有用于将模拟像素信号转换为数字格式的模数(A/D)转换功能。
例如，水平驱动单元15包括移位寄存器和地址译码器。水平驱动单元15顺序逐列扫描像素阵列11。通过水平驱动单元15执行的选择扫描操作，每一感光像素列被列处理单元14顺序地处理，并且被顺序输出。
例如，控制单元13根据操作模式配置时序信号，利用多种时序信号来控制垂直驱动单元12、列处理单元14和水平驱动单元15协同工作。
图3是本申请实施方式中一种感光像素110的示意图。感光像素110包括像素电路111、滤光片112、及微透镜113。沿感光像素110的收光方向，微透镜113、滤光片112、及像素电路111依次设置。微透镜113用于汇聚光线，滤光片112用于供某一波段的光线通过并过滤掉其余波段的光线。像素电路111用于将接收到的光线转换为电信号，并将生成的电信号提供给图2所示的列处理单元14。
图4是本申请实施方式中一种感光像素110的像素电路111的示意图。图4中像素电路111可应用在图2所示的像素阵列11内的每个感光像素110(图3所示)中。下面结合图2至图4对像素电路111的工作原理进行说明。
如图4所示，像素电路111包括光电转换元件1111(例如，光电二极管)、曝光控制电路(例如，转移晶体管1112)、复位电路(例如，复位晶体管1113)、放大电路(例如，放大晶体管1114)和选择电路(例如，选择晶体管1115)。在本申请的实施例中，转移晶体管1112、复位晶体管1113、放大晶体管1114和选择晶体管1115例如是MOS管，但不限于此。
例如，光电转换元件1111包括光电二极管，光电二极管的阳极例如连接到地。光电二极管将所接收的光转换为电荷。光电二极管的阴极经由曝光控制电路(例如，转移晶体管1112)连接到浮动扩散单元FD。浮动扩散单元FD与放大晶体管1114的栅极、复位晶体管1113的源极连接。
例如，曝光控制电路为转移晶体管1112，曝光控制电路的控制端TG为转移晶体管1112的栅极。当有效电平(例如，VPIX电平)的脉冲通过曝光控制线(例如图17所示的TX)传输到转移晶体管1112的栅极时，转移晶体管1112导通。转移晶体管1112将光电二极管光电转换的电荷传输到浮动扩散单元FD。
例如，复位晶体管1113的漏极连接到像素电源VPIX。复位晶体管113的源极连接到浮动扩散单元FD。在电荷被从光电二极管转移到浮动扩散单元FD之前，有效复位电平的脉冲经由复位线(例如图17所示的RX)传输到复位晶体管113的栅极，复位晶体管113导通。复位晶体管113将浮动扩散单元FD复位到像素电源VPIX。
例如，放大晶体管1114的栅极连接到浮动扩散单元FD。放大晶体管1114的漏极连接到像素电源VPIX。在浮动扩散单元FD被复位晶体管1113复位之后，放大晶体管1114经由选择晶体管1115通过输出端OUT输出复位电平。在光电二极管的电荷被转移晶体管1112转移之后，放大晶体管1114经由选择晶体管1115通过输出端OUT输出信号电平。
例如，选择晶体管1115的漏极连接到放大晶体管1114的源极。选择晶体管1115的源极通过输出端OUT连接到图2中的列处理单元14。当有效电平的脉冲通过选择线被传输到选择晶体管1115的栅极时，选择晶体管1115导通。放大晶体管1114输出的信号通过选择晶体管1115传输到列处理单元14。
需要说明的是，本申请实施例中像素电路111的像素结构并不限于图4所示的结构。例如，像素电路111也可以具有三晶体管像素结构，其中放大晶体管1114和选择晶体管1115的功能由一个晶体管完成。例如，曝光控制电路也不局限于单个转移晶体管1112的方式，其它具有控制端控制导通功能的电子器件或结构均可以作为本申请实施例中的曝光控制电路，本申请实施方式中的单个转移晶体管1112的实施方式简单、成本低、易于控制。
图5至图10是本申请某些实施方式的像素阵列11(图2所示)中的感光像素110(图3所示)的排布示意图。感光像素110包括两类，一类为全色感光像素W，另一类为彩色感光像素。图5至图10仅示出了一个最小重复单元中的多个感光像素110的排布。对图5至图10所示的最小重复单元在行和列上多次复制，即可形成像素阵列11。每个最小重复单元均由多个全色感光像素W和多个彩色感光像素组成。每个最小重复单元包括多个子单元。每个子单元内包括多个单颜色感光像素和多个全色感光像素W。其中，彩色感光像素指的是能够接收彩色颜色通道的光线的感光像素，多个彩色感光像素包括多个类别的单颜色感光像素，不同类别的单颜色感光像素接收不同的彩色颜色通道的光线，需要说明的是，单颜色感光像素可以仅接收单个色彩的颜色通道的光线，也可以接收两个甚至更多个色彩的颜色通道的光线，在此不作限制。其中，图5至图8所示的最小重复单元中，每个子单元中的全色感光像素W和彩色感光像素交替设置。图9和图10所示的最小重复单元中，每个子单元中，同一行的多个感光像素110为同一类别的感光像素110；或者，同一列的多个感光像素110为同一类别的感光像素110。
具体地，例如，图5为本申请一个实施例的最小重复单元中感光像素110(图3所示)的排布示意图。其中，最小重复单元为4行4列16个感光像素110，子单元为2行2列4个感光像素110。排布方式为：
Figure BDA0002407573040000041
W表示全色感光像素；A表示多个彩色感光像素中的第一颜色感光像素；B表示多个彩色感光像素中的第二颜色感光像素；C表示多个彩色感光像素中的第三颜色感光像素。
例如，如图5所示，对于每个子单元，全色感光像素W和单颜色感光像素交替设置。
例如，如图5所示，子单元的类别包括三类。其中，第一类子单元UA包括多个全色感光像素W和多个第一颜色感光像素A；第二类子单元UB包括多个全色感光像素W和多个第二颜色感光像素B；第三类子单元UC包括多个全色感光像素W和多个第三颜色感光像素C。每个最小重复单元包括四个子单元，分别为一个第一类子单元UA、两个第二类子单元UB及一个第三类子单元UC。其中，一个第一类子单元UA与一个第三类子单元UC设置在第一对角线方向D1(例如图5中左上角和右下角连接的方向)，两个第二类子单元UB设置在第二对角线方向D2(例如图5中右上角和左下角连接的方向)。第一对角线方向D1与第二对角线方向D2不同。例如，第一对角线和第二对角线垂直。
需要说明的是，在其他实施方式中，第一对角线方向D1也可以是右上角和左下角连接的方向，第二对角线方向D2也可以是左上角和右下角连接的方向。另外，这里的“方向”并非单一指向，可以理解为指示排布的“直线”的概念，可以有直线两端的双向指向。下文图6至图10中对第一对角线方向D1及第二对角线方向D2的解释与此处相同。
再例如，图6为本申请另一个实施例的最小重复单元中感光像素110(图3所示)的排布示意图。其中，最小重复单元为6行6列36个感光像素110，子单元为3行3列9个感光像素110。排布方式为：
Figure BDA0002407573040000051
W表示全色感光像素；A表示多个彩色感光像素中的第一颜色感光像素；B表示多个彩色感光像素中的第二颜色感光像素；C表示多个彩色感光像素中的第三颜色感光像素。
例如，如图6所示，对于每个子单元，全色感光像素W和单颜色感光像素交替设置。
例如，如图6所示，子单元的类别包括三类。其中，第一类子单元UA包括多个全色感光像素W和多个第一颜色感光像素A；第二类子单元UB包括多个全色感光像素W和多个第二颜色感光像素B；第三类子单元UC包括多个全色感光像素W和多个第三颜色感光像素C。每个最小重复单元包括四个子单元，分别为一个第一类子单元UA、两个第二类子单元UB及一个第三类子单元UC。其中，一个第一类子单元UA与一个第三类子单元UC设置在第一对角线方向D1，两个第二类子单元UB设置在第二对角线方向D2。第一对角线方向D1与第二对角线方向D2不同。例如，第一对角线和第二对角线垂直。
再例如，图7为本申请又一个实施例的最小重复单元中感光像素110(图3所示)的排布示意图。其中，最小重复单元为8行8列64个感光像素110，子单元为4行4列16个感光像素110。排布方式为：
Figure BDA0002407573040000052
W表示全色感光像素；A表示多个彩色感光像素中的第一颜色感光像素；B表示多个彩色感光像素中的第二颜色感光像素；C表示多个彩色感光像素中的第三颜色感光像素。
例如，如图7所示，对于每个子单元，全色感光像素W和单颜色感光像素交替设置。
例如，如图7所示，子单元的类别包括三类。其中，第一类子单元UA包括多个全色感光像素W和多个第一颜色感光像素A；第二类子单元UB包括多个全色感光像素W和多个第二颜色感光像素B；第三类子单元UC包括多个全色感光像素W和多个第三颜色感光像素C。每个最小重复单元包括四个子单元，分别为一个第一类子单元UA、两个第二类子单元UB及一个第三类子单元UC。其中，一个第一类子单元UA与一个第三类子单元UC设置在第一对角线方向D1，两个第二类子单元UB设置在第二对角线方向D2。第一对角线方向D1与第二对角线方向D2不同。例如，第一对角线和第二对角线垂直。
具体地，例如，图8为本申请再一个实施例的最小重复单元中感光像素110(图3所示)的排布示意图。其中，最小重复单元为4行4列16个感光像素110，子单元为2行2列4个感光像素110。排布方式为：
Figure BDA0002407573040000061
W表示全色感光像素；A表示多个彩色感光像素中的第一颜色感光像素；B表示多个彩色感光像素中的第二颜色感光像素；C表示多个彩色感光像素中的第三颜色感光像素。
图8所示的最小重复单元中感光像素110的排布与图5所示的最小重复单元中感光像素110的排布大致相同，其不同之处在于，图8中位于左下角的第二类子单元UB中的全色感光像素W与单颜色感光像素的交替顺序与图5中位于左下角的第二类子单元UB中的全色感光像素W与单颜色感光像素的交替顺序不一致，并且，图8中的第三类子单元UC中的全色感光像素W与单颜色感光像素的交替顺序与图5中位于右下角的第三类子单元UC中的全色感光像素W与单颜色感光像素的交替顺序也不一致。具体地，图5中位于左下角的第二类子单元UB中，第一行的感光像素110的交替顺序为全色感光像素W、单颜色感光像素(即第二颜色感光像素B)，第二行的感光像素110的交替顺序为单颜色感光像素(即第二颜色感光像素B)、全色感光像素W；而图8中位于左下角的第二类子单元UB中，第一行的感光像素110的交替顺序为单颜色感光像素(即第二颜色感光像素B)、全色感光像素W，第二行的感光像素110的交替顺序为全色感光像素W、单颜色感光像素(即第二颜色感光像素B)。图5中位于右下角的第三类子单元UC中，第一行的感光像素110的交替顺序为全色感光像素W、单颜色感光像素(即第三颜色感光像素C)，第二行的感光像素110的交替顺序为单颜色感光像素(即第三颜色感光像素C)、全色感光像素W；而图8中位于右下角的第三类子单元UC中，第一行的感光像素110的交替顺序为单颜色感光像素(即第三颜色感光像素C)、全色感光像素W，第二行的感光像素110的交替顺序为全色感光像素W、单颜色感光像素(即第三颜色感光像素C)。
如图8所示，图8中的第一类子单元UA中的全色感光像素W与单颜色感光像素的交替顺序与第三类子单元UC中的全色感光像W素与单颜色感光像素的交替顺序不一致。具体地，图8所示的第一类子单元CA中，第一行的感光像素110的交替顺序为全色感光像素W、单颜色感光像素(即第一颜色感光像素A)，第二行的感光像素110的交替顺序为单颜色感光像素(即第一颜色感光像素A)、全色感光像素W；而图8所示的第三类子单元CC中，第一行的感光像素110的交替顺序为单颜色感光像素(即第三颜色感光像素C)、全色感光像素W，第二行的感光像素110的交替顺序为全色感光像素W、单颜色感光像素(即第三颜色感光像素C)。也即是说，同一最小重复单元中，不同子单元内的全色感光像素W与彩色感光像素的交替顺序可以是一致的(如图5所示)，也可以是不一致的(如图8所示)。
再例如，图9为本申请还一个实施例的最小重复单元中感光像素110(图3所示)的排布示意图。其中，最小重复单元为4行4列16个感光像素110，子单元为2行2列4个感光像素110。排布方式为：
Figure BDA0002407573040000062
W表示全色感光像素；A表示多个彩色感光像素中的第一颜色感光像素；B表示多个彩色感光像素中的第二颜色感光像素；C表示多个彩色感光像素中的第三颜色感光像素。
例如，如图9所示，对于每个子单元，同一行的多个感光像素110为同一类别的感光像素110。其中，同一类别的感光像素110包括：(1)均为全色感光像素W；(2)均为第一颜色感光像素A；(3)均为第二颜色感光像素B；(4)均为第三颜色感光像素C。
例如，如图9所示，子单元的类别包括三类。其中，第一类子单元UA包括多个全色感光像素W和多个第一颜色感光像素A；第二类子单元UB包括多个全色感光像素W和多个第二颜色感光像素B；第三类子单元UC包括多个全色感光像素W和多个第三颜色感光像素C。每个最小重复单元包括四个子单元，分别为一个第一类子单元UA、两个第二类子单元UB及一个第三类子单元UC。其中，一个第一类子单元UA与一个第三类子单元UC设置在第一对角线方向D1，两个第二类子单元UB设置在第二对角线方向D2。第一对角线方向D1与第二对角线方向D2不同。例如，第一对角线和第二对角线垂直。
再例如，图10为本申请还一个实施例的最小重复单元中感光像素110(图3所示)的排布示意图。其中，最小重复单元为4行4列16个感光像素110，子单元为2行2列4个感光像素110。排布方式为：
Figure BDA0002407573040000071
W表示全色感光像素；A表示多个彩色感光像素中的第一颜色感光像素；B表示多个彩色感光像素中的第二颜色感光像素；C表示多个彩色感光像素中的第三颜色感光像素。
例如，如图10所示，对于每个子单元，同一列的多个感光像素110为同一类别的感光像素110。其中，同一类别的感光像素110包括：(1)均为全色感光像素W；(2)均为第一颜色感光像素A；(3)均为第二颜色感光像素B；(4)均为第三颜色感光像素C。
例如，如图10所示，子单元的类别包括三类。其中，第一类子单元UA包括多个全色感光像素W和多个第一颜色感光像素A；第二类子单元UB包括多个全色感光像素W和多个第二颜色感光像素B；第三类子单元UC包括多个全色感光像素W和多个第三颜色感光像素C。每个最小重复单元包括四个子单元，分别为一个第一类子单元UA、两个第二类子单元UB及一个第三类子单元UC。其中，一个第一类子单元UA与一个第三类子单元UC设置在第一对角线方向D1，两个第二类子单元UB设置在第二对角线方向D2。第一对角线方向D1与第二对角线方向D2不同。例如，第一对角线和第二对角线垂直。
例如，在其他实施方式中，同一最小重复单元中，也可以是部分子单元内的同一行的多个感光像素110为同一类别的感光像素110，其余部分子单元内的同一列的多个感光像素110为同一类别的感光像素110。
例如，如图5至图10所示的最小重复单元中，第一颜色感光像素A可以为红色感光像素R；第二颜色感光像素B可以为绿色感光像素G；第三颜色感光像素C可以为蓝色感光像素Bu。
例如，如图5至图10所示的最小重复单元中，第一颜色感光像素A可以为红色感光像素R；第二颜色感光像素B可以为黄色感光像素Y；第三颜色感光像素C可以为蓝色感光像素Bu。
例如，如图5至图10所示的最小重复单元中，第一颜色感光像素A可以为品红色感光像素M；第二颜色感光像素B可以为青色感光像素Cy；第三颜色感光像素C可以为黄色感光像素Y。
需要说明的是，在一些实施例中，全色感光像素W的响应波段可为可见光波段(例如，400nm-760nm)。例如，全色感光像素W上设置有红外滤光片，以实现红外光的滤除。在另一些实施例中，全色感光像素W的响应波段为可见光波段和近红外波段(例如，400nm-1000nm)，与图像传感器10(图1所示)中的光电转换元件1111(图4所示)的响应波段相匹配。例如，全色感光像素W可以不设置滤光片或者设置可供所有波段的光线通过的滤光片，全色感光像素W的响应波段由光电转换元件1111的响应波段确定，即两者相匹配。本申请的实施例包括但不局限于上述波段范围。
请结合图1至图3、及图5，在某些实施方式中，控制单元13控制像素阵列11曝光。其中，对于同一子单元中的多个感光像素110，至少一个单颜色感光像素以第一曝光时间曝光，至少一个单颜色感光像素以小于第一曝光时间的第二曝光时间曝光，至少一个全色感光像素W以小于第一曝光时间的第三曝光时间曝光。像素阵列11中以第一曝光时间曝光的多个单颜色感光像素可以生成多个第一彩色信息，以第二曝光时间曝光的多个单颜色感光像素可以生成多个第二彩色信息，以第三曝光时间曝光的多个全色感光像素W(图5所示)可以生成多个第一全色信息。多个第一彩色信息可以形成第一彩色原始图像。多个第二彩色信息可以形成第二彩色原始图像，多个第一全色信息可以生成第一全色原始图像。成像装置100中的处理器20可以根据第一全色原始图像对第一彩色原始图像及第二彩色原始图像进行插值，并将插值处理后的图像与第一全色原始图像融合以得到具有与像素阵列11的分辨率相同的分辨率的目标图像。
下面结合两个实施例来对成像装置100获得具有高分辨率及高动态范围的目标图像的过程进行解释说明。
在一个例子中，如图1至图3、及图11所示，像素阵列11中的所有全色感光像素W均以第三曝光时间曝光。具体地，对于每个子单元中的多个(图11所示为4个)感光像素110，一个单颜色感光像素以第一曝光时间(例如图11所示的长曝光时间L)曝光，一个单颜色感光像素以第二曝光时间(例如图11所示的短曝光时间S)曝光，两个全色感光像素W均以第三曝光时间(例如图11所示的短曝光时间S)曝光。
需要说明的是，在某些实施例中，像素阵列11的曝光过程可以是：(1)以第一曝光时间曝光的感光像素110、以第二曝光时间曝光的感光像素110及以第三曝光时间曝光的感光像素110依次序曝光(其中三者的曝光顺序不作限制)，且三者的曝光进行时间均不重叠；(2)以第一曝光时间曝光的感光像素110、以第二曝光时间曝光的感光像素110及以第三曝光时间曝光的感光像素110依次序曝光(其中三者的曝光顺序不作限制)，且三者的曝光进行时间存在部分重叠；(3)所有以较短的曝光时间曝光的感光像素110的曝光进行时间均位于以最长的曝光时间曝光的感光像素110的曝光进行时间内，例如，以第二曝光时间曝光的所有单颜色感光像素的曝光进行时间均位于以第一曝光时间曝光的所有单颜色感光像素的曝光进行时间内，以第三曝光时间曝光的所有全色感光像素W的曝光进行时间均位于以第一曝光时间曝光的所有单颜色感光像素的曝光进行时间内。在本申请的具体实施例中，成像装置100采用第(3)种曝光方式，使用该种曝光方式可以缩短像素阵列11所需要的整体曝光时间，有利于提升图像的帧率。
像素阵列11曝光结束后，图像传感器10可以输出三张原始图像，分别为：(1)第一彩色原始图像，由以长曝光时间L曝光的多个单颜色感光像素生成的第一彩色信息组成；(2)第二彩色原始图像，由以短曝光时间S曝光的多个单颜色感光像素生成的第二彩色信息组成；(3)第一全色原始图像，由以短曝光时间S曝光的多个全色感光像素W生成的第一全色信息组成。
如图1至图3、及图12所示，图像传感器10获得第一彩色原始图像、第二彩色原始图像、及第一全色原始图像之后，会将这三张原始图像传输给处理器20，以由处理器20对这三张原始图像执行后续处理。具体地，处理器20可以对第一彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于像素阵列11的分辨率的第一彩色中间图像，并对第二彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于像素阵列11的分辨率的第二彩色中间图像。其中，处理器20对第一彩色原始图像执行插值处理指的是补齐第一彩色原始图像中每一个图像像素缺乏的颜色通道的值，从而使得插值后得到的第一彩色中间图像中的每一个图像像素均具有所有颜色通道的值。以图12所示的第一彩色原始图像中左上角的图像像素为例，该图像像素具有第一颜色通道(即A)的值，而缺乏第二颜色通道(即B)的值及第三颜色通道(即C)的值。处理器20可以通过插值处理来计算出该图像像素的第二颜色通道的值及第三颜色通道的值，并将第一颜色通道的值、第二颜色通道的值及第三颜色通道的值进行融合以得到第一彩色中间图像中左上角的图像像素的值，该图像像素的值由三个颜色通道的值组成，即A+B+C。同样地，处理器20对第二彩色原始图像执行插值处理指的是补齐第二彩色原始图像中每一个图像像素缺乏的颜色通道的值，从而使得插值后得到的第二彩色中间图像中的每一个图像像素均具有所有颜色通道的值。需要说明的是，图12中示出的A+B+C仅表示每一个图像像素的值由三个颜色通道的值组成，并不表示三个颜色通道的值直接相加。
处理器20还可以对第一全色原始图像执行插值处理以得到分辨率与像素阵列11的分辨率相等的第一全色中间图像。如图13所示，第一全色原始图像包括具有像素值的图像像素(第一全色原始图像中标记有S的图像像素)及不具有像素值的图像像素(第一全色原始图像中标记有N，即NULL的图像像素)。第一全色原始图像的每个子单元中均包括两个标记有S的图像像素及标记有N的两个图像像素。两个标记有S的图像像素所在位置对应于像素阵列11中的对应的子单元内的两个全色感光像素W所在位置，两个标记有N的图像像素所在位置对应于像素阵列11中的对应的子单元内的两个单颜色感光像素所在位置。处理器20对第一全色原始图像执行插值处理指的是计算出第一全色原始图像中的每个标记有N的图像像素的像素值，从而使得插值后得到的第一全色中间图像中的每个图像像素均能够具有W颜色通道的值。
在处理器20获得第一彩色中间图像及第二彩色中间图像后，处理器20可以对第一彩色中间图像及第二彩色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的第一彩色中间图像。亮度对齐主要包括以下实施过程。处理器20首先识别第一彩色中间图像中像素值大于第一预设阈值的过曝图像像素。随后，对于每一个过曝图像像素，处理器20以该过曝图像像素为中心扩展预定区域。随后，处理器20在预定区域内寻找像素值小于第一预设阈值的中间图像像素，并利用中间图像像素及第二彩色中间图像对过曝图像像素的像素值进行修正。最后，处理器20利用过曝图像像素的修正后的像素值更新第一彩色中间图像以得到亮度对齐后的第一彩色中间图像。具体地，请结合图1及图14，假设图像像素P12(图14中第一彩色中间图像内标记有虚线圆圈的图像像素)的像素值V1大于第一预设阈值V0，即图像像素P12为过曝图像像素P12，则处理器20以过曝图像像素P12中心扩展一个预定区域，例如，图14所示的3*3区域，当然，在其他实施例中，也可以是4*4区域、5*5区域、10*10区域等，在此不作限制。随后，处理器20在3*3的预定区域内寻找像素值小于第一预设阈值V0的中间图像像素，例如图14中的图像像素P21(图14中第一彩色中间图像内标记有点画线圆圈的图像像素)的像素值V2小于第一预设阈值V0，则图像像素P21即为中间图像像素P21。随后，处理器20在第二彩色中间图像中寻找与过曝图像像素P12及中间图像像素P21分别对应的图像像素，即图像像素P1’2’(图14中第二彩色中间图像内标记有虚线圆圈的图像像素)和图像像素P2’1’(图14中第二彩色中间图像内标记有点画线圆圈的图像像素)，其中，图像像素P1’2’与过曝图像像素P12对应，图像像素P2’1’与中间图像像素P21对应，图像像素P1’2’的像素值为V3，图像像素P2’1’的像素值为V4。随后，处理器根据V1’/V3＝V2/V4来计算出V1’，并利用V1’的值来替换掉V1的值。由此，即可计算出过曝图像像素P12的实际像素值。处理器20对第一彩色中间图像中的每一个过曝图像像素均执行这一亮度对齐的处理过程，即可得到亮度对齐后的第一彩色中间图像。由于亮度对齐后的第一彩色中间图像中的过曝图像像素的像素值经过了修正，亮度对齐后的第一彩色中间图像中的每个图像像素的像素值均较为准确。需要说明的是，以过曝图像像素为中心扩展的预定区域内可能存在多个像素值小于第一预设阈值的图像像素，一般地，一个区域内的多个图像像素的长短像素值比例的平均值为一个常量，其中，一个图像像素的长短像素值比例指的是该图像像素的对应于第一曝光时间的像素值(即长曝光像素值)与该图像像素的对应于第二曝光时间的像素值(即短曝光像素值)之间的比值。，因此，处理器20可以在这多个图像像素中任意挑选一个图像像素作为中间图像像素，并基于中间图像像素及第二彩色原始图像计算出过曝图像像素的实际像素值。
在获取到亮度对齐后的第一彩色中间图像及第二彩色中间图像后，处理器20可以对亮度对齐后的第一彩色中间图像及第二彩色中间图像进行融合以得到彩色初始合并图像。具体地，处理器20首先对亮度对齐后的第一彩色中间图像进行运动检测，以识别亮度对齐后的第一彩色中间图像中是否存在运动模糊区域。若亮度对齐后的第一彩色中间图像中不存在运动模糊区域，则直接融合亮度对齐后的第一彩色中间图像及第二彩色中间图像以得到彩色初始合并图像。若亮度对齐后的第一彩色中间图像中存在运动模糊区域，则将第一彩色中间图像中的运动模糊区域剔除，只融合第二彩色中间图像的所有区域以及亮度对齐后的第一彩色中间图像中除运动模糊区域以外的区域以得到彩色初始合并图像。其中，彩色初始合并图像的分辨率小于像素阵列11的分辨率。具体地，在融合亮度对齐后的第一彩色中间图像及第二彩色中间图像时，若亮度对齐后的第一彩色中间图像中不存在运动模糊区域，则此时两张中间图像的融合遵循以下原则：(1)亮度对齐后的第一彩色中间图像中，过曝区域的图像像素的像素值直接替换为第二彩色中间图像中对应于该过曝区域的图像像素的像素值；(2)亮度对齐后的第一彩色中间图像中，欠曝区域的图像像素的像素值为：长曝光像素值除以长短像素值比例；(3)亮度对齐后的第一彩色中间图像中，未欠曝也未过曝区域的图像像素的像素值为：长曝光像素值除以长短像素值比例。若亮度对齐后的第一彩色中间图像中存在运动模糊区域，则此时两张中间图像的融合除了遵循上述三个原则外，还需要遵循第(4)个原则：亮度对齐后的第一彩色中间图像中，运动模糊区域的图像像素的像素值直接替换为第二彩色中间图像中对应于该运动模糊区域的图像像素的像素值。需要说明的是，对于欠曝区域以及未欠曝也未过曝区域而言，这些区域内的图像像素的像素值为长曝光像素值除以长短像素值比例，即VL/(VL/VS)＝VS’，其中，VL表示长曝光像素值，VS表示段曝光像素值，VS’表示计算出来的欠曝区域以及未欠曝也未过曝区域中图像像素的像素值。VS’的信噪比会大于VS的信噪比。
在获取到彩色初始合并图像及第一全色中间图像之后，处理器20根据第一全色中间图像对彩色初始合并图像进行插值以得到分辨率与像素阵列的分辨率相等的彩色中间合并图像。具体地，请结合图1及图15，处理器20首先对第一全色中间图像划分出多个纹理区域，每个纹理区域包括多个图像像素(图15的例子中，每个纹理区域包括3*3个图像像素，在其他例子中，每个纹理区域中的图像像素的个数也可以为其他数量，在此不作限制)。随后，处理器20计算出每一个纹理区域的目标纹理方向，其中，目标纹理方向可能是水平方向、垂直方向、对角方向、反对角方向或平面方向中的任一种。具体地，对于每个纹理区域，处理器20首先计算出水平方向的特征值、垂直方向的特征值、对角方向的特征值、及反对角方向的特征值，再根据多个特征值来确定出纹理区域的目标纹理方向。假设纹理区域中的3*3个图像像素分别为P00、P01、P02、P10、P11、P12、P20、P21、P22，那么：(1)对于水平方向的特征值Diff_H，处理器20计算P00与P01的差值的绝对值、P01与P02的差值的绝对值、P10与P11的差值的绝对值、P11与P12的差值的绝对值、P20与P21的差值的绝对值、P21与P22的差值的绝对值，并计算这六个绝对值的均值，该均值即为水平方向的特征值Diff_H。(2)对于垂直方向的特征值Diff_V，处理器20计算P00与P10的差值的绝对值、P10与P20的差值的绝对值、P01与P11的差值的绝对值、P11与P21的差值的绝对值、P02与P12的差值的绝对值、P12与P22的差值的绝对值，并计算这六个绝对值的均值，该均值即为垂直方向的特征值Diff_V。(3)对于对角方向的特征值Diff_D，处理器20计算P00与P11的差值的绝对值、P01与P12的差值的绝对值、P10与P21的差值的绝对值、P11与P22的差值的绝对值，并计算这四个绝对值的均值，该均值即为对角方向的特征值Diff_D。(4)对于反对角方向的特征值Diff_AD，处理器20计算P01与P10的差值的绝对值、P02与P11的差值的绝对值、P11与P20的差值的绝对值、P12与P21的差值的绝对值，并计算这四个绝对值的均值，该均值即为反对角方向的特征值Diff_AD。在获得四个纹理方向的特征值后，处理器20可以根据四个特征值来确定出该纹理区域的目标纹理方向。示例地，处理器20从四个特征值中选取最大的特征值：(1)假设最大的特征值为Diff_H，预定阈值为Diff_PV，若Diff_H-Diff_V≥Diff_PV、Diff_H-Diff_D≥Diff_PV、且Diff_H-Diff_AD≥Diff_PV，则处理器20确定目标纹理方向为垂直方向；(2)假设最大的特征值为Diff_V，预定阈值为Diff_PV，若Diff_V-Diff_H≥Diff_PV、Diff_V-Diff_D≥Diff_PV、且Diff_V-Diff_AD≥Diff_PV，则处理器20确定目标纹理方向为水平方向；(3)假设最大的特征值为Diff_D，预定阈值为Diff_PV，若Diff_D-Diff_H≥Diff_PV、Diff_D-Diff_V≥Diff_PV、且Diff_D-Diff_AD≥Diff_PV，则处理器20确定目标纹理方向为反对角方向；(4)假设最大的特征值为Diff_AD，预定阈值为Diff_PV，若Diff_AD-Diff_H≥Diff_PV、Diff_AD-Diff_V≥Diff_PV、且Diff_AD-Diff_D≥Diff_PV，则处理器20确定目标纹理方向为对角方向。无论最大的特征值是哪一个待选纹理方向的特征值，只要该最大的特征值与其余的所有特征值的差值中，存在一个差值小于预定阈值，处理器20就确定目标纹理方向为平面方向。纹理区域的目标纹理方向为平面方向表示纹理区域对应的拍摄场景可能为纯色场景。
在确定出每个纹理区域的目标纹理方向后，处理器20即可借助每个纹理区域的目标纹理方向来确定出彩色初始合并图像中与对应的纹理区域相对应的区域的图像像素的插值方向，并基于确定出来的插值方向对彩色初始合并图像进行插值以得到分辨率与像素阵列11的分辨率相等的彩色中间合并图像。具体地，如果彩色初始合并图像中的某一区域对应在第一全色中间图像中的纹理区域的目标纹理方向为水平方向，则该区域的图像像素的插值方向为水平方向。如果彩色初始合并图像中的某一区域对应在第一全色中间图像中的纹理区域的目标纹理方向为垂直方向，则该区域的图像像素的插值方向为垂直方向。如果彩色初始合并图像中的某一区域对应在第一全色中间图像中的纹理区域的目标纹理方向为对角方向，则该区域的图像像素的插值方向为对角方向。如果彩色初始合并图像中的某一区域对应在第一全色中间图像中的纹理区域的目标纹理方向为反对角方向，则该区域的图像像素的插值方向为反对角方向。如果彩色初始合并图像中的某一区域对应在第一全色中间图像中的纹理区域的目标纹理方向为平面方向，则该区域的图像像素的插值方向为平面方向。如此，借助目标纹理方向来确定图像像素的插值方向，可以使得插值的结果更为准确，最终插值得到的图像的色彩还原效果更好，插值后得到的彩色中间合并图像的纹理与实际拍摄场景的纹理之间的一致性更高。
需要说明的是，在利用第一全色中间图像对彩色初始合并图像进行插值时，也可以不对彩色原始图像进行纹理区域的划分。此时，整张彩色初始合并图像即视为一个纹理区域。与划分区域的方式相比，不划分区域的方式可以减小处理器20所需处理的数据量，有利于提升图像的处理速度，且能够节约成像装置100的功耗。而划分区域的方式虽然增大了处理器20所需处理的数据量，但是采用此种方式计算得到的彩色中间图像的色彩还原度更准确。在实际使用过程种，处理器20可以根据应用场景的不同来自适应地选择是否划分区域。例如，在成像装置100的电量较低时，可以采用不划分区域的方式来实现彩色初始合并图像的插值；在成像装置100的电量较高时，可以采用划分区域的方式来实现彩色初始合并图像的插值。在拍摄静态图像时，可以采用划分区域的方式来实现彩色初始合并图像的插值，在拍摄动态图像(如录像、视频等)时，可以采用不划分区域的方式来实现彩色初始合并图像的插值。
在获得彩色中间合并图像即第一全色中间图像之后，处理器20即可融合彩色中间合并图像和第一全色中间图像以得到目标图像。该目标图像具有较高的动态范围及较高的分辨率，图像的质量较好。
如图1至图3、及图16所示，在另一个例子中，同一所述子单元中的部分全色感光像素W以第四曝光时间曝光，其余全色感光像素W以第三曝光时间曝光。其中，第四曝光时间小于或等于第一曝光时间，且大于第三曝光时间。具体地，对于每个子单元中的(图16所示为4个)感光像素110，一个单颜色感光像素以第一曝光时间(例如图16所示的长曝光时间L)曝光，一个单颜色感光像素以第二曝光时间(例如图16所示的短曝光时间S)曝光，一个全色感光像素W以第三曝光时间(例如图16所示的短曝光时间S)曝光，一个全色感光像素W以第四曝光时间(例如图16所示的长曝光时间L曝光)。
需要说明的是，在某些实施例中，像素阵列11的曝光过程可以是：(1)以第一曝光时间曝光的感光像素110、以第二曝光时间曝光的感光像素110、以第三曝光时间曝光的感光像素110及以第四曝光时间曝光的感光像素110依次序曝光(其中四者的曝光顺序不作限制)，且四者的曝光进行时间均不重叠；(2)以第一曝光时间曝光的感光像素110、以第二曝光时间曝光的感光像素110、以第三曝光时间曝光的感光像素110及以第四曝光时间曝光的感光像素110依次序曝光(其中四者的曝光顺序不作限制)，且四者的曝光进行时间存在部分重叠；(3)所有以较短的曝光时间曝光的感光像素110的曝光进行时间均位于以最长的曝光时间曝光的感光像素110的曝光进行时间内，例如，以第二曝光时间曝光的所有单颜色感光像素的曝光进行时间均位于以第一曝光时间曝光的所有单颜色感光像素的曝光进行时间内，以第三曝光时间曝光的所有全色感光像素W的曝光进行时间均位于以第一曝光时间曝光的所有单颜色感光像素的曝光进行时间内，以第四曝光时间曝光的所有全色感光像素W的曝光进行时间均位于以第一曝光时间曝光的所有单颜色感光像素的曝光进行时间内。在本申请的具体实施例中，成像装置100采用第(3)种曝光方式，使用该种曝光方式可以缩短像素阵列11所需要的整体曝光时间，有利于提升图像的帧率。
像素阵列11曝光结束后，图像传感器10可以输出四张原始图像，分别为：(1)第一彩色原始图像，由以长曝光时间L曝光的多个单颜色感光像素生成的第一彩色信息组成；(2)第二彩色原始图像，由以短曝光时间S曝光的多个单颜色感光像素生成的第二彩色信息组成；(3)第一全色原始图像，由以短曝光时间S曝光的多个全色感光像素W生成的第一全色信息组成；(4)第二全色原始图像，由以长曝光时间S曝光的多个全色感光像素W生成的第二全色信息组成。
图像传感器10获得第一彩色原始图像、第二彩色原始图像、第一全色原始图像、及第二全色原始图像之后，会将这四张原始图像传输给处理器20，以由处理器20对这四张原始图像执行后续处理。处理器20对四张原始图像的后续处理主要包括：(1)对第一彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于像素阵列11的分辨率的第一彩色中间图像，对第二彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于像素阵列11的分辨率的第二彩色中间图像；(2)对第一全色原始图像执行插值处理以得到分辨率与像素阵列11的分辨率相等的第一全色中间图像，对第二全色原始图像执行插值处理以得到分辨率与像素阵列11的分辨率相等的第二全色中间图像；(3)对第一彩色中间图像及第二彩色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的第一彩色中间图像；(4)对第一全色中间图像及第二全色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的第二全色中间图像；(5)融合亮度对齐后的第一彩色中间图像及第二彩色中间图像以得到彩色初始合并图像；(6)融合第一全色中间图像及亮度对齐后的第二全色中间图像以得到全色合并图像；(7)根据全色合并图像对彩色初始合并图像进行插值以得到分辨率与像素阵列的分辨率相等的彩色中间合并图像；(8)融合彩色中间合并图像和全色合并图像以得到目标图像。
处理器20处理四张原始图像的过程及处理器20处理三张原始图像的过程大致相同。不同之处主要包括：
(a)处理器20在处理四张原始图像的过程中，还需要对第二全色原始图像执行插值处理以得到第二全色中间图像。第二全色原始图像的插值与第一全色原始图像的插值相同，均为对不具有像素值的图像像素进行像素值的计算，使得插值后的第二全色中间图像中的每一个图像像素均具有W颜色通道的像素值。
(b)处理器20还需要对第一全色中间图像与第二全色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的第二全色中间图像，其具体包括：识别第二全色中间图像中像素值大于第二预设阈值的过曝图像像素；对于每一个过曝图像像素，以该过曝图像像素为中心扩展预定区域，在预定区域内寻找像素值小于第二预设阈值的中间图像像素；利用中间图像像素及第一全色中间图像对过曝图像像素的像素值进行修正；利用过曝图像像素的修正后的像素值更新第二全色中间图像以得到亮度对齐后的第二全色中间图像。第一全色中间图像与第二全色中间图像的亮度对齐过程与第一彩色中间图像与第二彩色中间图像的亮度对齐过程类似，在此不再展开说明。
(c)处理器20需要融合第一全色中间图像及亮度对齐后的第二全色中间图像以得到全色合并图像，其具体包括：对亮度对齐后的第二全色中间图像进行运动检测；在亮度对齐后的第二全色中间图像中不存在运动模糊区域时，融合第一全色中间图像及亮度对齐后的第二全色中间图像以得到全色合并图像；在亮度对齐后的第二全色中间图像中存在运动模糊区域时，融合第一全色中间图像及亮度对齐后的第二全色中间图像中除运动模糊区域以外的区域以得到全色合并图像。第一全色中间图像与亮度对齐后的第二全色中间图像的融合方式与第二彩色中间图像与亮度对齐后的第一彩色中间图像的融合方式类似，在此不再展开说明。
(d)处理器20是根据全色合并图像对彩色初始合并图像进行插值以得到彩色中间合并图像。处理器20同样需要计算出至少一个纹理区域的目标纹理方向，再基于目标纹理方向确定出彩色初始合并图像的插值方向，使得彩色初始合并图像基于确定出来的插值方向进行插值，以此得到色彩还原度较为准确的彩色中间合并图像。
综上，本申请实施方式的成像装置100通过控制像素阵列11中的每个子单元内的多个感光像素110以不同的曝光时间来曝光，以获取具有高动态范围的目标图像。并且，在获取具有高动态范围的目标图像的过程中，利用由全色感光像素W生成的全色信息组成的全色图像来指示彩色图像的插值，不仅可以提升最终获得的目标图像的分辨率，还能够提升该目标图像的色彩还原度，极大地改善了成像装置100的成像质量。
图11及图16所示实施方式中第三曝光时间等于第二曝光时间等于短曝光时间。在其他实施方式中，第三曝光时间也可以与第二曝光时间不等，例如第三曝光时间大于第二曝光时间且小于第一曝光时间，或者第三曝光时间小于第二曝光时间等。图16所示实施方式中第四曝光时间等于第一曝光时间等于长曝光时间。在其他实施方式中，第四曝光时间也可以与第一曝光时间不等。
在某些实施方式中，处理器20也可以先对利用第一全色中间图像(或者全色合并图像)对第一彩色中间图像及第二彩色中间图像进行插值以分别得到分辨率与像素阵列11的分辨率相等的第一彩色高分辨率图像及第二彩色高分辨率图像。随后，处理器20再对第一彩色高分辨率图像及第二彩色高分辨率图像执行亮度对齐及融合处理，并将处理后的图像与第一全色中间图像(或者全色合并图像)融合以得到分辨率与像素阵列11的分辨率相等的目标图像。
在某些实施方式中，为实现同一子单元内的不同感光像素110的不同曝光时间的控制，感光像素110的电路连接方式可以是：对于任意两行相邻的感光像素110，至少存在一行感光像素110满足位于同一行中的多个单颜色感光像素的曝光控制电路的控制端TG与一条第一曝光控制线TX1连接，多个全色感光像素W的曝光控制电路的控制端TG与一条第二曝光控制线TX2连接，且多个单颜色感光像素及多个全色感光像素W的复位电路的控制端RG与一条复位线RX连接。此时，图像传感器10中的控制单元13可以通过控制RX、TX1、TX2的脉冲时序来实现同一子单元内的不同感光像素110的不同曝光时间的控制。示例地，如图17所示，对于第N行及第N+1行的感光像素110，同一行的多个单颜色感光像素的曝光控制电路的控制端TG与一条第一曝光控制线TX1连接，同一行的多个全色感光像素W的曝光控制电路的控制端TG与一条第二曝光控制线TX2连接，同一行的多个感光像素110的复位电路的控制端RG与一条复位线RX连接。图17所示的连接方式既可以适用于图11所示的像素阵列11的曝光方式，也可以适用于图16所示像素阵列11的曝光方式。当然，在其他实施例中，还可以是其中一行的多个单颜色感光像素的曝光控制电路的控制端TG与一条第一曝光控制线TX1连接，多个全色感光像素W的曝光控制电路的控制端TG与一条第二曝光控制线TX2连接，且多个感光像素110的复位电路的控制端RG与一条复位线RX连接，另一行的多个感光像素110的曝光控制电路的控制端TG与一条曝光控制线TX连接，复位电路的控制端RG与一条复位线RX连接。此种连接方式仅适用于图11所示的像素阵列11的曝光方式。
在某些实施方式中，为实现同一子单元内的不同感光像素110的不同曝光时间的控制，感光像素110的电路连接方式还可以是：对于任意两行相邻的感光像素110，至少存在一行感光像素110满足位于同一行中的多个单颜色感光像素的复位电路的控制端RG与一条第一复位线RX1连接，多个全色感光像素的复位电路的控制端RG与一条第二复位线RX2连接，且多个单颜色感光像素及多个全色感光像素W的曝光控制电路的控制端TG与一条曝光控制线TX连接。此时，图像传感器10中的控制单元13可以通过控制TX、RX1、RX2的脉冲时序来实现同一子单元内的不同感光像素110的不同曝光时间的控制。示例地，如图18所示，对于第N行及第N+1行的感光像素110，同一行的多个单颜色感光像素的复位电路的控制端RG与一条第一复位线RX1连接，同一行的多个全色感光像素W的复位电路的控制端RG与一条第二复位线RX2连接，同一行的多个感光像素110的曝光控制电路的控制端TG与一条曝光控制线TX连接。图18所示的连接方式既可以适用于图11所示的像素阵列11的曝光方式，也可以适用于图16所示像素阵列11的曝光方式。当然，在其他实施例中，还可以是其中一行的多个单颜色感光像素的复位电路的控制端RG与一条第一复位线RX1连接，多个全色感光像素W的复位电路的控制端RG与一条第二复位线RX2连接，且多个感光像素110的曝光控制电路的控制端TG与一条曝光控制线TX连接，另一行的多个感光像素110的曝光控制电路的控制端TG与一条曝光控制线TX连接，复位电路的控制端RG与一条复位线RX连接。此种连接方式仅适用于图11所示的像素阵列11的曝光方式。
在某些实施方式中，为实现同一子单元内的不同感光像素110的不同曝光时间的控制，感光像素110的电路连接方式还可以是：对于任意两行相邻的感光像素110，至少存在一行感光像素110满足位于同一行的多个单颜色感光像素的曝光控制电路的控制端TG与一条第一曝光控制线TX1连接，多个全色感光像素W的曝光控制电路的控制端TG与一条第二曝光控制线TX2连接，且多个单颜色感光像素的复位电路的控制端RG与一条第一复位线RX1连接，多个全色感光像素W的复位电路的控制端RG与一条第二复位线RX2连接。此时，图像传感器10中的控制单元13可以通过控制TX1、TX2、RX1、RX2的脉冲时序来实现同一子单元内的不同感光像素110的不同曝光时间的控制。示例地，如图19所示，对于第N行及第N+1行的感光像素110，同一行的多个单颜色感光像素的复位电路的控制端RG与一条第一复位线RX1连接，同一行的多个全色感光像素W的复位电路的控制端RG与一条第二复位线RX2连接，同一行的多个单颜色感光像素的曝光控制电路的控制端TG与一条第一曝光控制线TX1连接，同一行的多个全色感光像素W的曝光控制电路的控制端TG与一条第二曝光控制线TX2连接。图19所示的连接方式既可以适用于图11所示的像素阵列11的曝光方式，也可以适用于图16所示像素阵列11的曝光方式。当然，在其他实施方式中，还可以是，其中一行的多个单颜色感光像素的复位电路的控制端RG与一条第一复位线RX1连接，多个全色感光像素W的复位电路的控制端RG与一条第二复位线RX2连接，且多个单颜色感光像素的曝光控制电路的控制端TG与一条第一曝光控制线TX1连接，多个全色感光像素W的曝光控制电路的控制端TG与一条第二曝光控制线TX2连接，另一行的多个感光像素110的曝光控制电路的控制端与一条曝光控制线TX连接，复位电路的控制端与一条复位线RX连接。此种连接方式仅适用于图11所示的像素阵列11的曝光方式。
请参阅图20，本申请还提供一种电子设备300。电子设备300包括上述任意一项实施方式所述的成像装置100及壳体200。成像装置100与壳体200结合。
电子设备300可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能穿戴设备(例如智能手表、智能手环、智能眼镜、智能头盔)、无人机、头显设备等，在此不作限制。
本申请实施方式的电子设备300通过控制像素阵列11中的每个子单元内的多个感光像素110以不同的曝光时间来曝光，以获取具有高动态范围的目标图像。并且，在获取具有高动态范围的目标图像的过程中，利用由全色感光像素W生成的全色信息组成的全色图像来指示彩色图像的插值，不仅可以提升最终获得的目标图像的分辨率，还能够提升该目标图像的色彩还原度，极大地改善了电子设备300的成像质量。
请参阅图2、图3、图11及图21，本申请还提供一种可以用于上述任意一项实施方式所述的图像传感器10的图像获取方法。图像获取方法包括：
01：控制像素阵列11曝光，其中，对于同一子单元中的多个感光像素110，至少一个单颜色感光像素以第一曝光时间曝光，至少一个单颜色感光像素以小于第一曝光时间的第二曝光时间曝光，至少一个全色感光像素W以小于第一曝光时间的第三曝光时间曝光；及
02：根据第一全色原始图像对第一彩色原始图像及第二彩色原始图像进行插值，并将插值处理后的图像与第一全色原始图像融合以得到具有与像素阵列的分辨率相同的分辨率的目标图像，其中，第一彩色原始图像由以第一曝光时间曝光的单颜色感光像素生成的第一彩色信息得到，第二彩色原始图像由以第二曝光时间曝光的单颜色感光像素生成的第二彩色信息得到，第一全色原始图像由以第三曝光时间曝光的全色感光像素W生成的第一全色信息得到。
在某些实施方式中，所有全色感光像素W以第三曝光时间曝光。步骤02包括：对第一彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于像素阵列的分辨率的第一彩色中间图像，对第二彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于像素阵列的分辨率的第二彩色中间图像；对第一全色原始图像执行插值处理以得到分辨率与像素阵列的分辨率相等的第一全色中间图像；对第一彩色中间图像及第二彩色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的第一彩色中间图像；融合亮度对齐后的第一彩色中间图像及第二彩色中间图像以得到彩色初始合并图像；根据第一全色中间图像对彩色初始合并图像进行插值以得到分辨率与像素阵列的分辨率相等的彩色中间合并图像；融合彩色中间合并图像和第一全色中间图像以得到目标图像。
在某些实施方式中，请参阅图16，同一子单元中的部分全色感光像素W以第四曝光时间曝光，其余全色感光像素W以第三曝光时间曝光，第四曝光时间小于或等于第一曝光时间，且大于第三曝光时间。步骤02包括：对第一彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于像素阵列的分辨率的第一彩色中间图像，对第二彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于像素阵列的分辨率的第二彩色中间图像；对第一全色原始图像执行插值处理以得到分辨率与像素阵列的分辨率相等的第一全色中间图像，对第二全色原始图像执行插值处理以得到分辨率与像素阵列的分辨率相等的第二全色中间图像，其中，第二全色原始图像由以第四曝光时间曝光的全色感光像素生成的第二全色信息得到；对第一彩色中间图像及第二彩色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的第一彩色中间图像；对第一全色中间图像及第二全色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的第二全色中间图像；融合亮度对齐后的第一彩色中间图像及第二彩色中间图像以得到彩色初始合并图像；融合第一全色中间图像及亮度对齐后的第二全色中间图像以得到全色合并图像；根据全色合并图像对彩色初始合并图像进行插值以得到分辨率与像素阵列的分辨率相等的彩色中间合并图像；融合彩色中间合并图像和全色合并图像以得到目标图像。
在某些实施方式中，对第一彩色中间图像及第二彩色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的第一彩色中间图像的步骤，包括：识别第一彩色中间图像中像素值大于第一预设阈值的过曝图像像素；对于每一个过曝图像像素，以该过曝图像像素为中心扩展预定区域；
在预定区域内寻找像素值小于第一预设阈值的中间图像像素；利用中间图像像素及第二彩色中间图像对过曝图像像素的像素值进行修正；利用过曝图像像素的修正后的像素值更新所述第一彩色中间图像以得到亮度对齐后的所述第一彩色中间图像。
在某些实施方式中，对第一全色中间图像及第二全色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的第二全色中间图像，包括：识别第二全色中间图像中像素值大于第二预设阈值的过曝图像像素；对于每一个过曝图像像素，以该过曝图像像素为中心扩展预定区域；在预定区域内寻找像素值小于第二预设阈值的中间图像像素；利用中间图像像素及第一全色中间图像对过曝图像像素的像素值进行修正；利用过曝图像像素的修正后的像素值更新第二全色中间图像以得到亮度对齐后的第二全色中间图像。
在某些实施方式中，融合亮度对齐后的第一彩色中间图像及第二彩色中间图像以得到彩色初始合并图像，包括：对亮度对齐后的第一彩色中间图像进行运动检测；在亮度对齐后的第一彩色中间图像中不存在运动模糊区域时，融合亮度对齐后的第一彩色中间图像及第二彩色中间图像以得到彩色初始合并图像；在亮度对齐后的第一彩色中间图像中存在运动模糊区域时，融合亮度对齐后的第一彩色中间图像中除运动模糊区域以外的区域及第二彩色中间图像以得到彩色初始合并图像。
在某些实施方式中，融合第一全色中间图像及亮度对齐后的第二全色中间图像以得到全色合并图像，包括：对亮度对齐后的第二全色中间图像进行运动检测；在亮度对齐后的第二全色中间图像中不存在运动模糊区域时，融合第一全色中间图像及亮度对齐后的第二全色中间图像以得到全色合并图像；在亮度对齐后的第二全色中间图像中存在运动模糊区域时，融合第一全色中间图像及亮度对齐后的第二全色中间图像中除运动模糊区域以外的区域以得到全色合并图像。
上述任意一项实施方式所述的图像获取方法的具体实施过程与前述描写成像装置100(图1所示)获得高分辨率及高动态范围的目标图像的具体实施过程相同，在此不再展开说明。
请参阅图22，本申请还提供一种包含计算机程序的非易失性计算机可读存储介质400。计算机程序被处理器20执行时，使得处理器20执行上述任意一项实施方式所述的图像获取方法。
例如，请参阅图1、图3、图11及图22计算机程序被处理器20执行时，使得处理器20执行以下步骤：
控制像素阵列11曝光，其中，对于同一子单元中的多个感光像素110，至少一个单颜色感光像素以第一曝光时间曝光，至少一个单颜色感光像素以小于第一曝光时间的第二曝光时间曝光，至少一个全色感光像素W以小于第一曝光时间的第三曝光时间曝光；及
根据第一全色原始图像对第一彩色原始图像及第二彩色原始图像进行插值，并将插值处理后的图像与第一全色原始图像融合以得到具有与像素阵列的分辨率相同的分辨率的目标图像，其中，第一彩色原始图像由以第一曝光时间曝光的单颜色感光像素生成的第一彩色信息得到，第二彩色原始图像由以第二曝光时间曝光的单颜色感光像素生成的第二彩色信息得到，第一全色原始图像由以第三曝光时间曝光的全色感光像素W生成的第一全色信息得到。
再例如，请参阅图22，计算机程序被处理器20执行时，使得处理器20执行以下步骤：
对第一彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于像素阵列的分辨率的第一彩色中间图像，对第二彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于像素阵列的分辨率的第二彩色中间图像；
对第一全色原始图像执行插值处理以得到分辨率与像素阵列的分辨率相等的第一全色中间图像；
对第一彩色中间图像及第二彩色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的第一彩色中间图像；
融合亮度对齐后的第一彩色中间图像及第二彩色中间图像以得到彩色初始合并图像；
根据第一全色中间图像对彩色初始合并图像进行插值以得到分辨率与像素阵列的分辨率相等的彩色中间合并图像；及
融合彩色中间合并图像和第一全色中间图像以得到目标图像。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (19)

1.一种图像获取方法，用于图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括像素阵列，所述像素阵列包括多个全色感光像素和多个彩色感光像素，所述彩色感光像素具有比所述全色感光像素更窄的光谱响应，所述像素阵列包括最小重复单元，每个所述最小重复单元包含多个子单元，每个所述子单元包括多个单颜色感光像素及多个全色感光像素；所述图像获取方法包括：
控制所述像素阵列曝光，其中，对于同一所述子单元中的多个感光像素，至少一个所述单颜色感光像素以第一曝光时间曝光，至少一个所述单颜色感光像素以小于所述第一曝光时间的第二曝光时间曝光，至少一个所述全色感光像素以小于所述第一曝光时间的第三曝光时间曝光；及
根据第一全色原始图像对第一彩色原始图像及第二彩色原始图像进行插值，并将插值处理后的图像与所述第一全色原始图像融合以得到具有与所述像素阵列的分辨率相同的分辨率的目标图像，其中，所述第一彩色原始图像由以所述第一曝光时间曝光的所述单颜色感光像素生成的第一彩色信息得到，所述第一彩色原始图像的分辨率小于所述像素阵列的分辨率，所述第二彩色原始图像由以所述第二曝光时间曝光的所述单颜色感光像素生成的第二彩色信息得到，所述第二彩色原始图像的分辨率小于所述像素阵列的分辨率，所述第一全色原始图像由以所述第三曝光时间曝光的所述全色感光像素生成的第一全色信息得到，所述第一全色原始图像的分辨率与所述像素阵列的分辨率相同。
2.根据权利要求1所述的图像获取方法，其特征在于，所有所述全色感光像素以所述第三曝光时间曝光；所述根据第一全色原始图像对第一彩色原始图像及第二彩色原始图像进行插值，并将插值处理后的图像与所述第一全色原始图像融合以得到具有与所述像素阵列的分辨率相同的分辨率的目标图像，包括：
对所述第一彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于所述像素阵列的分辨率的第一彩色中间图像，对所述第二彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于所述像素阵列的分辨率的第二彩色中间图像；
对所述第一全色原始图像执行插值处理以得到分辨率与所述像素阵列的分辨率相等的第一全色中间图像；
对所述第一彩色中间图像及所述第二彩色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的所述第一彩色中间图像；
融合亮度对齐后的所述第一彩色中间图像及所述第二彩色中间图像以得到彩色初始合并图像；
根据所述第一全色中间图像对所述彩色初始合并图像进行插值以得到分辨率与所述像素阵列的分辨率相等的彩色中间合并图像；及
融合所述彩色中间合并图像和所述第一全色中间图像以得到所述目标图像。
3.根据权利要求1所述的图像获取方法，其特征在于，同一所述子单元中的部分所述全色感光像素以第四曝光时间曝光，其余所述全色感光像素以所述第三曝光时间曝光，所述第四曝光时间小于或等于所述第一曝光时间，且大于所述第三曝光时间；所述根据第一全色原始图像对第一彩色原始图像及第二彩色原始图像进行插值，并将插值处理后的图像与所述第一全色原始图像融合以得到具有与所述像素阵列的分辨率相同的分辨率的目标图像，包括：
对所述第一彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于所述像素阵列的分辨率的第一彩色中间图像，对所述第二彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于所述像素阵列的分辨率的第二彩色中间图像；
对所述第一全色原始图像执行插值处理以得到分辨率与所述像素阵列的分辨率相等的第一全色中间图像，对第二全色原始图像执行插值处理以得到分辨率与所述像素阵列的分辨率相等的第二全色中间图像，其中，所述第二全色原始图像由以所述第四曝光时间曝光的所述全色感光像素生成的第二全色信息得到；
对所述第一彩色中间图像及所述第二彩色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的所述第一彩色中间图像；
对所述第一全色中间图像及所述第二全色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的所述第二全色中间图像；
融合亮度对齐后的所述第一彩色中间图像及所述第二彩色中间图像以得到彩色初始合并图像；
融合所述第一全色中间图像及亮度对齐后的所述第二全色中间图像以得到全色合并图像；
根据所述全色合并图像对所述彩色初始合并图像进行插值以得到分辨率与所述像素阵列的分辨率相等的彩色中间合并图像；及
融合所述彩色中间合并图像和所述全色合并图像以得到所述目标图像。
4.根据权利要求2或3所述的图像获取方法，其特征在于，当所有所述全色感光像素以所述第三曝光时间曝光时，以所述第二曝光时间曝光的所有所述单颜色感光像素的曝光进行时间均位于以所述第一曝光时间曝光的所有所述单颜色感光像素的曝光进行时间内，以所述第三曝光时间曝光的所有所述全色感光像素的曝光进行时间位于以所述第一曝光时间曝光的所有所述单颜色感光像素的曝光进行时间内；
当同一所述子单元中的部分所述全色感光像素以第四曝光时间曝光，其余所述全色感光像素以所述第三曝光时间曝光时，以所述第二曝光时间曝光的所有所述单颜色感光像素的曝光进行时间位于以所述第一曝光时间曝光的所有所述单颜色感光像素的曝光进行时间内，以所述第三曝光时间曝光的所有所述全色感光像素的曝光进行时间位于以所述第一曝光时间曝光的所有所述单颜色感光像素的曝光进行时间内，以所述第四曝光时间曝光的所有所述全色 感光像素的曝光进行时间位于以所述第一曝光时间曝光的所有所述单颜色感光像素的曝光进行时间内。
5.根据权利要求2或3所述的图像获取方法，其特征在于，所述对所述第一彩色中间图像及所述第二彩色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的所述第一彩色中间图像，包括：
识别所述第一彩色中间图像中像素值大于第一预设阈值的过曝图像像素；
对于每一个所述过曝图像像素，以该所述过曝图像像素为中心扩展预定区域；
在所述预定区域内寻找像素值小于所述第一预设阈值的中间图像像素；及
利用所述中间图像像素及所述第二彩色中间图像对所述过曝图像像素的像素值进行修正；及
利用所述过曝图像像素的修正后的像素值更新所述第一彩色中间图像以得到亮度对齐后的所述第一彩色中间图像。
6.根据权利要求3所述的图像获取方法，其特征在于，所述对所述第一全色中间图像及所述第二全色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的所述第二全色中间图像，包括：
识别所述第二全色中间图像中像素值大于第二预设阈值的过曝图像像素；
对于每一个所述过曝图像像素，以该所述过曝图像像素为中心扩展预定区域；
在所述预定区域内寻找像素值小于所述第二预设阈值的中间图像像素；及
利用所述中间图像像素及所述第一全色中间图像对所述过曝图像像素的像素值进行修正；及
利用所述过曝图像像素的修正后的像素值更新所述第二全色中间图像以得到亮度对齐后的所述第二全色中间图像。
7.根据权利要求2或3所述的图像获取方法，其特征在于，所述融合亮度对齐后的所述第一彩色中间图像及所述第二彩色中间图像以得到彩色初始合并图像，包括：
对亮度对齐后的所述第一彩色中间图像进行运动检测；
在亮度对齐后的所述第一彩色中间图像中不存在运动模糊区域时，融合亮度对齐后的所述第一彩色中间图像及所述第二彩色中间图像以得到所述彩色初始合并图像；
在亮度对齐后的所述第一彩色中间图像中存在所述运动模糊区域时，融合亮度对齐后的所述第一彩色中间图像中除所述运动模糊区域以外的区域及所述第二彩色中间图像以得到所述彩色初始合并图像。
8.根据权利要求3所述的图像获取方法，其特征在于，所述融合所述第一全色中间图像及亮度对齐后的所述第二全色中间图像以得到全色合并图像，包括：
对亮度对齐后的所述第二全色中间图像进行运动检测；
在亮度对齐后的所述第二全色中间图像中不存在运动模糊区域时，融合所述第一全色中间图像及亮度对齐后的所述第二全色中间图像以得到所述全色合并图像；
在亮度对齐后的所述第二全色中间图像中存在所述运动模糊区域时，融合所述第一全色中间图像及亮度对齐后的所述第二全色中间图像中除所述运动模糊区域以外的区域以得到所述全色合并图像。
9.一种成像装置，其特征在于，包括：
图像传感器，所述图像传感器包括像素阵列，所述像素阵列包括多个全色感光像素和多个彩色感光像素，所述彩色感光像素具有比所述全色感光像素更窄的光谱响应，所述像素阵列包括最小重复单元，每个所述最小重复单元包含多个子单元，每个所述子单元包括多个单颜色感光像素及多个全色感光像素，所述图像传感器中的像素阵列曝光，其中，对于同一所述子单元中的多个感光像素，至少一个所述单颜色感光像素以第一曝光时间曝光，至少一个所述单颜色感光像素以小于所述第一曝光时间的第二曝光时间曝光，至少一个所述全色感光像素以小于所述第一曝光时间的第三曝光时间曝光；及
处理器，所述处理器用于根据第一全色原始图像对第一彩色原始图像及第二彩色原始图像进行插值，并将插值处理后的图像与所述第一全色原始图像融合以得到具有与所述像素阵列的分辨率相同的分辨率的目标图像，其中，所述第一彩色原始图像由以所述第一曝光时间曝光的所述单颜色感光像素生成的第一彩色信息得到，所述第一彩色原始图像的分辨率小于所述像素阵列的分辨率，所述第二彩色原始图像由以所述第二曝光时间曝光的所述单颜色感光像素生成的第二彩色信息得到，所述第二彩色原始图像的分辨率小于所述像素阵列的分辨率，所述第一全色原始图像由以所述第三曝光时间曝光的所述全色感光像素生成的第一全色信息得到，所述第一全色原始图像的分辨率与所述像素阵列的分辨率相同。
10.根据权利要求9所述的成像装置，其特征在于，所有所述全色感光像素以所述第三曝光时间曝光；所述处理器还用于：
对所述第一彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于所述像素阵列的分辨率的第一彩色中间图像，对所述第二彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于所述像素阵列的分辨率的第二彩色中间图像；
对所述第一全色原始图像执行插值处理以得到分辨率与所述像素阵列的分辨率相等的第一全色中间图像；
对所述第一彩色中间图像及所述第二彩色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的所述第一彩色中间图像；
融合亮度对齐后的所述第一彩色中间图像及所述第二彩色中间图像以得到彩色初始合并图像；
根据所述第一全色中间图像对所述彩色初始合并图像进行插值以得到分辨率与所述像素阵列的分辨率相等的彩色中间合并图像；及
融合所述彩色中间合并图像和所述第一全色中间图像以得到所述目标图像。
11.根据权利要求9所述的成像装置，其特征在于，同一所述子单元中的部分所述全色感光像素以第四曝光时间曝光，其余所述全色感光像素以所述第三曝光时间曝光，所述第四曝光时间小于或等于所述第一曝光时间，且大于所述第三曝光时间；所述处理器还用于：
对所述第一彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于所述像素阵列的分辨率的第一彩色中间图像，对所述第二彩色原始图像执行插值处理以得到分辨率小于所述像素阵列的分辨率的第二彩色中间图像；
对所述第一全色原始图像执行插值处理以得到分辨率与所述像素阵列的分辨率相等的第一全色中间图像，对第二全色原始图像执行插值处理以得到分辨率与所述像素阵列的分辨率相等的第二全色中间图像，其中，所述第二全色原始图像由以所述第四曝光时间曝光的所述全色感光像素生成的第二全色信息得到；
对所述第一彩色中间图像及所述第二彩色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的所述第一彩色中间图像；
对所述第一全色中间图像及所述第二全色中间图像执行亮度对齐处理以得到亮度对齐后的所述第二全色中间图像；
融合亮度对齐后的所述第一彩色中间图像及所述第二彩色中间图像以得到彩色初始合并图像；
融合所述第一全色中间图像及亮度对齐后的所述第二全色中间图像以得到全色合并图像；
根据所述全色合并图像对所述彩色初始合并图像进行插值以得到分辨率与所述像素阵列的分辨率相等的彩色中间合并图像；及
融合所述彩色中间合并图像和所述全色合并图像以得到所述目标图像。
12.根据权利要求10或11所述的成像装置，其特征在于，当所有所述全色感光像素以所述第三曝光时间曝光时，以所述第二曝光时间曝光的所有所述单颜色感光像素的曝光进行时间均位于以所述第一曝光时间曝光的所有所述单颜色感光像素的曝光进行时间内，以所述第三曝光时间曝光的所有所述全色感光像素的曝光进行时间位于以所述第一曝光时间曝光的所有所述单颜色感光像素的曝光进行时间内；
当同一所述子单元中的部分所述全色感光像素以第四曝光时间曝光，其余所述全色感光像素以所述第三曝光时间曝光时，以所述第二曝光时间曝光的所有所述单颜色感光像素的曝光进行时间位于以所述第一曝光时间曝光的所有所述单颜色感光像素的曝光进行时间内，以所述第三曝光时间曝光的所有所述全色感光像素的曝光进行时间位于以所述第一曝光时间曝光的所有所述单颜色感光像素的曝光进行时间内，以所述第四曝光时间曝光的所有所述全色 感光像素的曝光进行时间位于以所述第一曝光时间曝光的所有所述单颜色感光像素的曝光进行时间内。
13.根据权利要求10或11所述的成像装置，其特征在于，所述处理器还用于：
识别所述第一彩色中间图像中像素值大于第一预设阈值的过曝图像像素；
对于每一个所述过曝图像像素，以该所述过曝图像像素为中心扩展预定区域；
在所述预定区域内寻找像素值小于所述第一预设阈值的中间图像像素；及
利用所述中间图像像素及所述第二彩色中间图像对所述过曝图像像素的像素值进行修正；及
利用所述过曝图像像素的修正后的像素值更新所述第一彩色中间图像以得到亮度对齐后的所述第一彩色中间图像。
14.根据权利要求11所述的成像装置，其特征在于，所述处理器还用于：
识别所述第二全色中间图像中像素值大于第二预设阈值的过曝图像像素；
对于每一个所述过曝图像像素，以该所述过曝图像像素为中心扩展预定区域；
在所述预定区域内寻找像素值小于所述第二预设阈值的中间图像像素；及
利用所述中间图像像素及所述第一全色中间图像对所述过曝图像像素的像素值进行修正；及
利用所述过曝图像像素的修正后的像素值更新所述第二全色中间图像以得到亮度对齐后的所述第二全色中间图像。
15.根据权利要求10或11所述的成像装置，其特征在于，所述处理器还用于：
对亮度对齐后的所述第一彩色中间图像进行运动检测；
在亮度对齐后的所述第一彩色中间图像中不存在运动模糊区域时，融合亮度对齐后的所述第一彩色中间图像及所述第二彩色中间图像以得到所述彩色初始合并图像；
在亮度对齐后的所述第一彩色中间图像中存在所述运动模糊区域时，融合亮度对齐后的所述第一彩色中间图像中除所述运动模糊区域以外的区域及所述第二彩色中间图像以得到所述彩色初始合并图像。
16.根据权利要求11所述的成像装置，其特征在于，所述处理器还用于：
对亮度对齐后的所述第二全色中间图像进行运动检测；
在亮度对齐后的所述第二全色中间图像中不存在运动模糊区域时，融合所述第一全色中间图像及亮度对齐后的所述第二全色中间图像以得到所述全色合并图像；
在亮度对齐后的所述第二全色中间图像中存在所述运动模糊区域时，融合所述第一全色中间图像及亮度对齐后的所述第二全色中间图像中除所述运动模糊区域以外的区域以得到所述全色合并图像。
17.根据权利要求9所述的成像装置，其特征在于，所述像素阵列以二维矩阵形式排布；
对于任意两行相邻的所述感光像素，至少存在一行所述感光像素满足位于同一行的多个所述单颜色感光像素的曝光控制电路的控制端与一条第一曝光控制线连接，多个所述全色感光像素的曝光控制电路的控制端与一条第二曝光控制线连接，且多个所述单颜色感光像素及多个所述全色感光像素的复位电路的控制端与一条复位线连接；或
对于任意两行相邻的所述感光像素，至少存在一行所述感光像素满足位于同一行中的多个所述单颜色感光像素的复位电路的控制端与一条第一复位线连接，多个所述全色感光像素的复位电路的控制端与一条第二复位线连接，且多个所述单颜色感光像素及多个所述全色感光像素的曝光控制电路的控制端与一条曝光控制线连接；或
对于任意两行相邻的所述感光像素，至少存在一行所述感光像素满足位于同一行的多个所述单颜色感光像素的曝光控制电路的控制端与一条第一曝光控制线连接，多个所述全色感光像素的曝光控制电路的控制端与一条第二曝光控制线连接，且多个所述单颜色感光像素的复位电路的控制端与一条第一复位线连接，多个所述全色感光像素的复位电路的控制端与一条第二复位线连接。
18.一种电子设备，其特征在于，包括：
壳体；及
权利要求9-17任意一项所述的成像装置，所述成像装置与所述壳体结合。
19.一种包含计算机程序的非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行权利要求1-8任意一项所述的图像获取方法。
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