CN113905193A - 暗景全彩功能的图像传感器及其成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种暗景全彩功能的图像传感器，包括：像素阵列，包括按行和列排列的多个像素；若干组滤光片，每个滤光片分别设置在所述像素上，每组滤光片包括若干不同光响应的彩色滤光片及若干全光谱响应的白色滤光片，所述彩色滤光片下方的像素用于收集图像的彩色信号，所述白色滤光片下方的像素用于收集图像的亮度信号，其中，每一组滤光片中一种光响应的彩色滤光片至少对应一个白色滤光片；以及红外抑制膜，设置在所述彩色滤光片及所述像素之间，以抑制红外光进入所述像素。本发明还提供一种上述图像传感器的成像方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像传感器，尤其涉及具有暗景全彩功能的图像传感器及其成像方法。
背景技术
图像捕获装置包括图像传感器和成像透镜。成像透镜将光聚焦到图像传感器上以形成图像，图像传感器将光信号转换成电信号。图像捕获装置输出电信号给主机系统的其他组件。图像捕获装置和主机系统的其他组件形成图像传感器系统或成像系统。图像传感器的应用已经非常普遍，可以应用在各种电子系统中，例如移动设备，数码相机，医疗设备或计算机。用于制造图像传感器的技术，特别是制造互补型金属氧化物半导体(“CMOS”) 图像传感器的技术持续快速的发展。
典型的图像传感器包括二维阵列排列的多个光敏元素(“像素”)。这种图像传感器可以被配置为通过在像素上形成滤光器阵列(CFA)来产生彩色图像。现有图像传感器芯片一般为拜尔(Bayer)阵列设计。然而在夜晚光照强度较弱环境中，需要红外补光才能达到足够亮度时，无法还原色彩，因为红外光会透过RGB三种滤光片导致所有颜色通过的信号强度一致。在安防监控和机器视觉等对暗光场景要求很高的领域，现有的技术方案有两种：一种是Bayer模式的CMOS图像传感器，在很暗的场景需要关闭红外截止器(IR-CUT)，补充红外光，图像变为黑白，完全丢失色彩信息；第二种是用两颗CMOS图像传感器芯片，如图1A和图1B所示，在很暗的场景中，Bayer模式的那颗芯片负责收集颜色信息，另一个芯片是全光谱响应，没有红外截止器，可接受主动补充的红外光，获得较高信噪比的亮度信息，然后用算法对两者融合，但这个需要两颗芯片和两个镜头，成本很高。
发明内容
如下内容描述给出了本发明所做出的贡献。
本发明提供一种暗景全彩功能的图像传感器及其成像方法，只用一颗图像传感器芯片来达到暗光场景的全彩效果。
一种暗景全彩功能的图像传感器，包括：
像素阵列，包括按行和列排列的多个像素；
若干组滤光片，每个滤光片分别设置在所述像素上，每组滤光片包括若干不同光响应的彩色滤光片及若干全光谱响应的白色滤光片，所述白色滤光片下方的像素用于收集图像的彩色信号，所述白色滤光片下方的像素用于收集图像的亮度信号，其中，每一组滤光片中一种光响应的彩色滤光片至少对应一个白色滤光片；以及
红外抑制膜，设置在所述彩色滤光片及所述像素之间，以抑制红外光进入所述像素。
一种上述图像传感器的成像装置，所述成像装置还包括：
信号处理单元，与所述图像传感器相连，用于将所述图像传感器输出的彩色信号和亮度信号进行处理以转换为全彩色信号，并继续对全彩色信号进行处理以输出彩色图像数据；
显示单元，与所述信号处理单元相连，用于根据所述彩色图像数据显示彩色图像；
存储单元；与所述显示单元相连，用于存储所述彩色图像；
控制单元，与所述图像传感器、所述信号处理单元，以及所述存储单元相连，用于控制信号传输。
一种应用于上述图像传感器的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(610)：对图像中的彩色信号进行双线性插值，从而得到图像中每个点上的多通道空间频率低的色差信号(Blue_DL/Red_DL/Green_DL)；
步骤(620)：对图像中的亮度信号进行边缘判断插值，并提供两种不同空间频率的滤波器(Filter_L/Filter_H)，以对图像中每个点进行两种滤波器滤波，从而得到每个点上的空间频率低的亮度信号(Y_L)及空间频率高的亮度信号 (Y_H)；
步骤(630)：融合图像中每个点的空间频率低的色差信号(Blue_DL/Red_DL/Green_DL)和空间频率低的亮度信号(Y_L)，从而得到高信噪比的空间频率低的彩色信号(Blue_LF/Red_LF/Green_LF)；
步骤(640)：消除由于串扰信号(Alpha)引起的颜色偏差，从而得到更准确的彩色信号(Blue_LP/Red_LP/Green_LP)；以及
步骤(650)：把每个点的空间频率高的亮度信号(Y_H)补回到彩色信号 (Blue_LP/Red_LP/Green_LP)中，并输出最终的彩色信号(Blue_Final/ Red_Final/Green_Final)。。
本发明暗景全彩功能的图像传感器及其成像方法通过在彩色滤光片下方设置红外截止膜，并改变滤光片阵列模式，引入全光谱响应的白色滤光片，从而只用一颗图像传感器芯片，也可达到暗光场景的全彩效果，尤其在夜晚环境中接受红外信号，提高芯片在不同环境中的感度，使得芯片在极端黑暗的场景中也可以准确还原图像和色彩。
附图说明
图1A为现有技术中拜尔模式彩色滤光片阵列的结构示意图。
图1B为现有技术中全光谱响应滤光片的结构示意图。
图2为本发明一个实施例的图像传感器的结构示意图。
图2A-2D为本发明四个实施例的图像传感器的滤光片排列形式的结构示意图。
图3A-3C为本发明四个实施例的图像传感器的红外抑制膜和透明膜的结构示意图。
图4为本发明图像传感器的波长与透光率的曲线示意图。
图5为包括本发明图像传感器的一个实施例的成像装置的结构示意图。
图6为本发明一个实施例的图像传感器的成像方法的流程示意图。
具体实施方式
上述附图示出了本发明一种暗景全彩功能的图像传感器及其成像方法。本文揭示了图像传感器不同的实施例。在以下描述中，阐述了众多具体的细节以便更透彻的理解本发明。然而，相关领域的技术人员应当得知，本发明所记载的技术内容能够在没有一个或更多具体细节，或者其他方法、组件、材料等的情况下得以实施。在其它示例中，众所周知的结构、材料或者操作未作详细展示或者描述，以避免模糊特定的内容。
本发明通过在彩色滤光片下方设置红外截止膜，并改变滤光片阵列模式，引入全光谱响应的白色滤光片，从而只用一颗图像传感器芯片，也可达到暗光场景的全彩效果。
图2示出了本发明一个实施例的图像传感器100的结构示意图，所述图像传感器100包括像素阵列102，所述像素阵列102具有包含于根据本发明教导指示的集成电路系统的多个图像传感器像素单元。如图1所示，在图像传感器100中，像素阵列102耦合到控制电路108和读取电路104，读取电路104耦合到功能逻辑单元106。控制电路108和读取电路104还耦合到状态寄存器110。在一个实施例中，像素阵列102为一个二维(2D)阵列的图像传感器像素(例如，像素P1，P2，....， Pn)阵列。在一个实施例中，在每个像素已获取其图像数据或图像电荷之后，由读取电路104使用由状态寄存器110指定的读取模式读出图像数据，然后传输给功能逻辑单元106。功能逻辑单元106可以仅存储图像数据，或者可以根据后期的图像效果处理图像数据(例如，裁剪、旋转、去除红眼、调整亮度、调整对比度或者其他方式)。
图2A-2D为本发明四个实施例的图像传感器的滤光片阵列的结构示意图，图3A-3C为本发明四个实施例的图像传感器的红外抑制膜和透明膜的结构示意图。本发明提供的四个实施例为优选的实施例，仅用于解释之目的，并不构成对本发明的限制，根据本发明的教导，其他结构也可以用于本发明实施例中。
在一个实施例中所述滤光片阵列包括彩色滤光片和白色滤光片。所述彩色滤光片为可见光可通过而红外光被抑制的滤光片，所述白色滤光片为全光谱响应的滤光片，即全波段光谱均可通过的滤光片。在一个实施例中，所述彩色滤光片包括第一光响应彩色滤光片、第二光响应彩色滤光片以及第三光响应彩色滤光片。所述第一光响应彩色滤光片为绿色滤光片(G)、所述第二光响应彩色滤光片为蓝色滤光片(B)以及第三光响应彩色滤光片(R)为红色滤光片。在其他实施例中，所述彩色滤光片还可以为其他颜色的滤光片。在一个实施例中，每组滤光片为4X 4的排列形式。
结合图2、图2A-2D以及图3A-3C，本发明具有暗景全彩功能的图像传感器，包括像素阵列102，包括按行和列排列的多个像素(P1，P2，....，Pn)；若干组滤光片(B、G、R、W)，每个滤光片分别设置在所述像素上，每组滤光片包括若干不同光响应的彩色滤光片(B、G、R)及若干全光谱响应的白色滤光片(W)，所述彩色滤光片(B、G、R)下方的像素用于收集图像的彩色信号，所述白色滤光片(W)下方的像素用于收集图像的亮度信号，其中，每一组滤光片中一种光响应的彩色滤光片至少对应一个白色滤光片；透明膜(C)，设置在所述白色滤光片(W)和所述像素之间；以及红外抑制膜(SIR)，设置在所述彩色滤光片(B、 G、R)及所述像素之间，以抑制红外光进入所述像素。
如图2A所示，每组滤光片中，第一光响应彩色滤光片(G)所占比例为37.5％；第二光响应彩色滤光片(B)所占比例为18.75％；第三光响应彩色滤光片(R) 所占比例为18.75％；白色滤光片(W)所占比例为25％。每组滤光片包括第一子组211、第二子组212、第三子组213、第四子组213；所述第一子组211包括三个所述第二光响应彩色滤光片(B)和一个白色滤光片(W)；所述第四子组214 包括三个所述第三光响应彩色滤光片(R)和一个白色滤光片(W)；所述第二子组212和第三子组213分别包括三个第一光响应彩色滤光片(G)和一个白色滤光片(W)；所述第一子组211与第四子组214呈对角关系，所述第二子组212与第三子组213呈对角关系。
具体地，如图2A所示，第一光响应彩色滤光片(G)设置在第一行的第三列和第四列，第二行的第三列，第三行的第一列和第二列，第四行的第一列；第二光响应彩色滤光片(B)设置在第一行的第一列和第二列，第二行的第一列；第三光响应彩色滤光片(R)设置在第三行的第三列和第四列，第四行的第三列；白色滤光片(W)设置在第二行的第二列和第四列，第四行的第二列和第四列。
图2B、2C、2D为本发明另外三种实施例的图像传感器的滤光片排列方式的结构示意图。每组滤光片中，第一光响应彩色滤光片(G)所占比例为25％；第二光响应彩色滤光片(B)所占比例为12.5％；第三光响应彩色滤光片(R)所占比例为12.5％；白色滤光片(W)所占比例为50％。
如图2B所示，每组滤光片包括第一子组221、第二子组222、第三子组223、第四子组224；所述第一子组221包括二个所述第二光响应彩色滤光片(B)和二个白色滤光片(W)；所述第四子组224包括二个所述第三光响应彩色滤光片 (R)和二个白色滤光片(W)；所述第二子组222和第三子组223分别包括二个第一光响应彩色滤光片(G)和二个白色滤光片(W)；所述第一子组221与第四子组224呈对角关系，所述第二子组222与第三子组223呈对角关系。
具体地，如图2B所示，第一光响应彩色滤光片(G)设置在第一行的第三列，第二行的第四列，第三行的第一列，第四行的第二列；第二光响应彩色滤光片(B)设置在第一行的第一列，第二行的第二列；第三光响应彩色滤光片(R) 设置在第三行的第三列，第四行的第四列；白色滤光片(W)设置在第一行的第二列和第四列，第二行的第一列和第三列，第三行的第二列和第四列，第四行的第一列和第三列。
如图2C所示，每组滤光片包括第一子组231、第二子组232、第三子组233、第四子组234；所述第一子组231包括二个所述第二光响应彩色滤光片(B)和二个白色滤光片(W)；所述第四子组234包括二个所述第三光响应彩色滤光片 (R)和二个白色滤光片(W)；所述第二子组232和第三子组233分别包括二个第一光响应彩色滤光片(G)和二个白色滤光片(W)；所述第一子组231与第四子组234呈对角关系，所述第二子组232与第三子组233呈对角关系。
具体地，如图2C所示，第一光响应彩色滤光片(G)设置在第一行的第三列，第二行的第三列，第三行的第二列，第四行的第二列；第二光响应彩色滤光片(B)设置在第一行的第一列，第二行的第一列；第三光响应彩色滤光片(R) 设置在第三行的第四列，第四行的第四列；白色滤光片(W)设置在第一行的第二列和第四列，第二行的第二列和第四列，第三行的第一列和第三列，第四行的第一列和第三列。
如图2D所示，每组滤光片包括第一子组241、第二子组242、第三子组243、第四子组244；所述第一子组241和所述第四子组244分别包括一个所述第一光响应彩色滤光片(G)、一个所述第二光响应彩色滤光片(B)和二个白色滤光片 (W)；所述第二子组242和第三子组243分别包括一个第一光响应彩色滤光片 (G)、一个所述第三光响应彩色滤光片(R)和二个白色滤光片(W)；所述第一子组241与第四子组244呈对角关系，所述第二子组242与第三子组243呈对角关系。
具体地，如图2D所示，第一光响应彩色滤光片(G)设置在第二行的第二列和第四列，第四行的第二列和第四列；第二光响应彩色滤光片(B)设置在第一行的第一列，第三行的第三列；第三光响应彩色滤光片(R)设置在第一行的第三列，第三行的第一列；白色滤光片(W)设置在第一行的第二列和第四列，第二行的第一列和第三列，第三行的第二列和第四列，第四行的第一列和第三列。
图3A-3C中红外抑制膜(SIR)和透明膜(C)的设置形式分别对应图2A-2D 中的彩色滤光片(B、G、R)和白色滤光片(W)。所述彩色滤光片(B、G、R)下方设置红外抑制膜(SIR)，所述白色滤光片(W)下方设置透明膜(C)。在一个实施例中，所述红外抑制膜(SIR)和透明膜(C)中间设置有间隙。在一个实施例中，所述间隙向所述透明膜(C)偏移而被完全覆盖在所述白色滤光片(W)下方。
在一个实施例中，所述透明膜(C)为与白色滤色片(W)为同样的清透材料，比如石英、玻璃或任何其他适当的透明材料。因此，所述透明膜330可以为白色滤色片420，即在对应的感光元件上设置双层或具有双层厚度的白色滤色片420。所述红外抑制膜(SIR)是一种让可见光通过同时可抑制红外光的材料，将其放在彩色滤色片(B、G、R)下面，保证不需要红外截止器(IR-CUT)等光学元件的情况下也能得到正常的颜色信息，而不受到红外的影响，使得夜晚使用红外补光的情况下也得到精准的色彩还原。在一个实施例中，所述红外抑制膜(SIR) 选用透光率为0.1％-2％的红外截止材料。在一个实施例中，所述红外抑制膜(SIR) 的材料为有机物。在一个实施例中，所述红外抑制膜(SIR)的材料为聚氨酯或聚酰亚胺。在其他方式中，所述红外抑制膜(SIR)的材料还可以为无机物。在一个实施例中，所述红外抑制膜(SIR)的厚度为0.6-1.5um，优选地，所述红外抑制膜(SIR)的厚度为1um。
以上四种实施例中滤光片阵列模式是根据应用偏好进行选择的，其中，彩色滤光片(B、G、R)下方的像素负责收集颜色信息，白色滤光片(W)下方的像素负责采集亮度信号。在需要补充较多亮度信号的场景下，可以选用白色滤光片(W)占比多的模式，比如图2B-2D；而在需要补充较少亮度信号的场景下，可以选用可以选用白色滤光片(W)占比少的模式，比如图2A。
图4为本发明图像传感器的波长与透射率的曲线示意图。根据本发明的内容，分别使用不同厚度的红外抑制膜对于850纳米左右的红外光具有近乎为0 的透光率，而对于其他的可见光则具有较高的透光率，因此使得可见光可通过而红外光被抑制，而白色滤光片可保证亮度信息，因此可以保证图像传感器具有最好的亮度信噪比。
图5为本发明提供的一种成像装置，包括图像传感器510、信号处理单元 520、显示单元530、存储单元540以及控制单元550。图像传感器510具有本发明所示的结构。信号处理单元520与所述图像传感器510相连，用于将所述图像传感器510输出的彩色信号和亮度信号进行处理以转换为全彩色信号，并继续对全彩色信号进行处理以输出彩色图像数据。显示单元530与所述信号处理单元520相连，用于根据所述彩色图像数据显示彩色图像。存储单元540与所述显示单元530相连，用于存储所述彩色图像。控制单元550与所述图像传感器510、所述信号处理单元520以及所述存储单元540相连，用于控制信号传输。
在一个实施方式中，所述信号处理单元520对彩色信号和亮度信号的处理包括图6所示的成像方法的步骤。
图6为本发明提供的一种应用于上述图像传感器的成像方法。本发明由于设计的滤光片阵列中包含了四种光响应的滤光片，因此在恢复出最佳信噪比的颜色信号时，需要对图像信号做进一步处理。本发明应用于上述图像传感器的成像方法包括以下步骤。
步骤610：对图像中的彩色信号进行双线性插值，从而得到图像中每个点上的多通道空间频率低的色差信号(Blue_DL/Red_DL/Green_DL)。在图2A所示的图像传感器中，彩色信号如红绿蓝(R/G/B)占比75％，在图2B-2D的图像传感器中，彩色信号如红绿蓝占比50％。
其中，双线性插值是指有两个变量的插值函数的线性插值扩展，在X轴和Y 轴两个方向分别进行一次线性插值。其中，空间频率高和空间频率低是指对图像中不同的图像成份区分不同的空间频率。在一个实施例中，短距离的突变(如边缘和线条)、剧烈起伏变化(如噪声)、图像细节、粗糙或非均匀的部分等，被指定为空间频率高；而长距离大范围缓慢的变化、图像背景、平坦或均匀的部分等，被指定为空间频率低。
步骤620：对图像中的亮度信号进行边缘判断插值，并提供两种不同空间频率的滤波器(Filter_L/Filter_H)，以对图像中每个点进行两种滤波器滤波，从而得到每个点上的空间频率低的亮度信号(Y_L)及空间频率高的亮度信号(Y_H)。在图2A所示的图像传感器中，亮度信号W占比25％，在图2B-2D的图像传感器中，亮度信号W占比50％。
步骤630：融合图像中每个点的空间频率低的色差信号(Blue_DL/Red_DL/ Green_DL)和空间频率低的亮度信号(Y_L)，从而得到高信噪比的空间频率低的彩色信号(Blue_LF/Red_LF/Green_LF)。
具体计算公式如下：
Blue_LF＝Blue_DL+Y_L；
Red_LF＝Red_DL+Y_L；
Green_LF＝Green_DL+Y_L。
步骤640：消除由于串扰信号(Alpha)引起的颜色偏差，从而得到更准确的彩色信号(Blue_LP/Red_LP/Green_LP)。
具体计算公式如下：
Blue_LP＝Blue_LF–Y_L*Alpha；
Red_LP＝Red_LF–Y_L*Alpha；
Green_LP＝Green_LF–Y_L*Alpha。
步骤650：把每个点的空间频率高的亮度信号(Y_H)补回到彩色信号 (Blue_LP/Red_LP/Green_LP)中，以提升彩色信号的空间分辨能力，并输出最终的彩色信号(Blue_Final/Red_Final/Green_Final)。
具体计算公式如下：
Blue_Final＝Blue_LP+Y_H；
Red_Final＝Red_LP+Y_H；
Green_Final＝Green_LP+Y_H。
本发明暗景全彩功能的图像传感器及其成像方法通过在彩色滤光片下方设置红外截止膜，并改变滤光片阵列模式，引入全光谱响应的白色滤光片，从而只用一颗图像传感器芯片，也可达到暗光场景的全彩效果，尤其在夜晚环境中接受红外信号，提高芯片在不同环境中的感度，使得芯片在极端黑暗的场景中也可以准确还原图像和色彩。
在整个说明书中对“一个实施例”，“实施例”，“一个示例”或“示例”的引用意味着结合该实施例或示例描述的特定特征，结构或特性包括在至少一个实施例中。或者本发明的例子。因此，在整个说明书中各处出现的诸如“在一个实施例中”或“在一个示例中”的短语不一定都指代相同的实施例或示例。此外，特定特征，结构或特性可以在一个或多个实施例或示例中以任何合适的方式组合。诸如“顶部”，“向下”，“上方”，“下方”的方向术语用于参考所描述的附图的方向。此外，除非另外特别说明，否则术语“具有”，“包括”，“含有”和类似术语被定义为表示“包含”。特定特征，结构或特性可以包括在集成电路，电子电路，组合逻辑电路或提供所描述的功能的其他合适的组件中。另外，应当理解，此处提供的附图仅用于解释本领域普通技术人员的目的，并且附图不一定按比例绘制。
本发明的所示示例的以上描述(包括摘要中所描述的内容)并非旨在穷举或限于所公开的精确形式。尽管出于说明性目的在本文中描述了本发明的特定实施例和示例，但是在不脱离本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以进行各种等同修改。实际上，应当理解，提供具体的示例结构和材料是出于解释的目的，并且根据本发明的教导，其他结构和材料也可以用于其他实施例和示例中。根据以上详细描述，可以对本发明的实施例进行这些修改。以下权利要求中使用的术语不应被解释为将本发明限制于说明书和权利要求中公开的特定实施例。相反，范围完全由以下权利要求确定，所述权利要求应根据权利要求解释的既定原则来解释。
本发明实施方案中给出的各实施例，包含但不限于对本发明所提出的发明内容的解释和说明。上述实施例仅用于解释之目的，并不构成对本发明的限制。对本发明各实施例进行的合理的修订。
Claims (23)
1.一种暗景全彩功能的图像传感器，其特征在于，包括：
像素阵列，包括按行和列排列的多个像素；
若干组滤光片，每个滤光片分别设置在所述像素上，每组滤光片包括若干不同光响应的彩色滤光片及若干全光谱响应的白色滤光片，所述彩色滤光片下方的像素用于收集图像的彩色信号，所述白色滤光片下方的像素用于收集图像的亮度信号，其中，每一组滤光片中一种光响应的彩色滤光片至少对应一个白色滤光片；以及
红外抑制膜，设置在所述彩色滤光片及所述像素之间，以抑制红外光进入所述像素。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器为FSI或BSI图像传感器。
3.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括透明膜，设置在所述白色滤光片和所述像素之间。
4.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述彩色滤光片包括第一光响应彩色滤光片、第二光响应彩色滤光片以及第三光响应彩色滤光片。
5.如权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述第一光响应彩色滤光片为绿色滤光片、所述第二光响应彩色滤光片为蓝色滤光片以及第三光响应彩色滤光片为红色滤光片。
6.如权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，每组滤光片为4X 4的排列形式。
7.如权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，每组滤光片中，第一光响应彩色滤光片所占比例为37.5％；第二光响应彩色滤光片所占比例为18.75％；第三光响应彩色滤光片所占比例为18.75％；白色滤光片所占比例为25％。
8.如权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，每组滤光片包括第一子组、第二子组、第三子组、第四子组；所述第一子组包括三个所述第二光响应彩色滤光片和一个白色滤光片；所述第四子组包括三个所述第三光响应彩色滤光片和一个白色滤光片；所述第二子组和第三子组分别包括三个第一光响应彩色滤光片和一个白色滤光片；所述第一子组与第四子组呈对角关系，所述第二子组与第三子组呈对角关系。
9.如权利要求7或8所述的图像传感器，其特征在于，第一光响应彩色滤光片设置在第一行的第三列和第四列，第二行的第三列，第三行的第一列和第二列，第四行的第一列；第二光响应彩色滤光片设置在第一行的第一列和第二列，第二行的第一列；第三光响应彩色滤光片设置在第三行的第三列和第四列，第四行的第三列；白色滤光片设置在第二行的第二列和第四列，第四行的第二列和第四列。
10.如权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，每组滤光片中，第一光响应彩色滤光片所占比例为25％；第二光响应彩色滤光片所占比例为12.5％；第三光响应彩色滤光片所占比例为12.5％；白色滤光片所占比例为50％。
11.如权利要求10所述的图像传感器，其特征在于，每组滤光片包括第一子组、第二子组、第三子组、第四子组；所述第一子组包括二个所述第二光响应彩色滤光片和二个白色滤光片；所述第四子组包括二个所述第三光响应彩色滤光片和二个白色滤光片；所述第二子组和第三子组分别包括二个第一光响应彩色滤光片和二个白色滤光片；所述第一子组与第四子组呈对角关系，所述第二子组与第三子组呈对角关系。
12.如权利要求10或11所述的图像传感器，其特征在于，第一光响应彩色滤光片设置在第一行的第三列，第二行的第四列，第三行的第一列，第四行的第二列；第二光响应彩色滤光片设置在第一行的第一列，第二行的第二列；第三光响应彩色滤光片设置在第三行的第三列，第四行的第四列；白色滤光片设置在第一行的第二列和第四列，第二行的第一列和第三列，第三行的第二列和第四列，第四行的第一列和第三列。
13.如权利要求10或11所述的图像传感器，其特征在于，第一光响应彩色滤光片设置在第一行的第三列，第二行的第三列，第三行的第二列，第四行的第二列；第二光响应彩色滤光片设置在第一行的第一列，第二行的第一列；第三光响应彩色滤光片设置在第三行的第四列，第四行的第四列；白色滤光片设置在第一行的第二列和第四列，第二行的第二列和第四列，第三行的第一列和第三列，第四行的第一列和第三列。
14.如权利要求10所述的图像传感器，其特征在于，每组滤光片包括第一子组、第二子组、第三子组、第四子组；所述第一子组和所述第四子组分别包括一个所述第一光响应彩色滤光片、一个所述第二光响应彩色滤光片和二个白色滤光片；所述第二子组和第三子组分别包括一个第一光响应彩色滤光片、一个所述第三光响应彩色滤光片和二个白色滤光片；所述第一子组与第四子组呈对角关系，所述第二子组与第三子组呈对角关系。
15.如权利要求10或14所述的图像传感器，其特征在于，第一光响应彩色滤光片设置在第二行的第二列和第四列，第四行的第二列和第四列；第二光响应彩色滤光片设置在第一行的第一列，第三行的第三列；第三光响应彩色滤光片设置在第一行的第三列，第三行的第一列；白色滤光片设置在第一行的第二列和第四列，第二行的第一列和第三列，第三行的第二列和第四列，第四行的第一列和第三列。
16.一种包括权利要求1所述的图像传感器的成像装置，其特征在于，所述成像装置还包括：
信号处理单元，与所述图像传感器相连，用于将所述图像传感器输出的彩色信号和亮度信号进行处理以转换为全彩色信号，并继续对全彩色信号进行处理以输出彩色图像数据；
显示单元，与所述信号处理单元相连，用于根据所述彩色图像数据显示彩色图像；
存储单元；与所述显示单元相连，用于存储所述彩色图像；
控制单元，与所述图像传感器、所述信号处理单元，以及所述存储单元相连，用于控制信号传输。
17.一种应用于权利要求1所述的图像传感器的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(610)：对图像中的彩色信号进行双线性插值，从而得到图像中每个点上的多通道空间频率低的色差信号(Blue_DL/Red_DL/Green_DL)；
步骤(620)：对图像中的亮度信号进行边缘判断插值，并提供两种不同空间频率的滤波器(Filter_L/Filter_H)，以对图像中每个点进行两种滤波器滤波，从而得到每个点上的空间频率低的亮度信号(Y_L)及空间频率高的亮度信号(Y_H)；
步骤(630)：融合图像中每个点的空间频率低的色差信号(Blue_DL/Red_DL/Green_DL)和空间频率低的亮度信号(Y_L)，从而得到高信噪比的空间频率低的彩色信号(Blue_LF/Red_LF/Green_LF)；
步骤(640)：消除由于串扰信号(Alpha)引起的颜色偏差，从而得到更准确的彩色信号(Blue_LP/Red_LP/Green_LP)；以及
步骤(650)：把每个点的空间频率高的亮度信号(Y_H)补回到彩色信号(Blue_LP/Red_LP/Green_LP)中，并输出最终的彩色信号(Blue_Final/Red_Final/Green_Final)。
18.如权利要求17所述的成像方法，其特征在于，所述彩色信号占比75％，所述亮度信号占比25％。
19.如权利要求17所述的成像方法，其特征在于，所述彩色信号占比50％，所述亮度信号占比50％。
20.如权利要求17所述的成像方法，其特征在于，所述空间频率高是指短距离的突变、剧烈起伏变化、图像细节、粗糙或非均匀的部分；所述空间频率低是指长距离大范围缓慢的变化、图像背景、平坦或均匀的部分。
21.如权利要求17所述的成像方法，其特征在于，步骤(630)的计算公式如下：
Blue_LF＝Blue_DL+Y_L；
Red_LF＝Red_DL+Y_L；
Green_LF＝Green_DL+Y_L。
22.如权利要求17所述的成像方法，其特征在于，步骤(640)的计算公式如下：
Blue_LP＝Blue_LF–Y_L*Alpha；
Red_LP＝Red_LF–Y_L*Alpha；
Green_LP＝Green_LF–Y_L*Alpha。
23.如权利要求17所述的成像方法，其特征在于，步骤(650)的计算公式如下：
Blue_Final＝Blue_LP+Y_H；
Red_Final＝Red_LP+Y_H；
Green_Final＝Green_LP+Y_H。
Priority Applications (1)
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Family Applications (1)
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| CN202010561878.8A Pending CN113905193A (zh) | 2020-06-18 | 2020-06-18 | 暗景全彩功能的图像传感器及其成像方法 |
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2020
- 2020-06-18 CN CN202010561878.8A patent/CN113905193A/zh active Pending
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