CN114793262A - 一种图像传感器、摄像头、电子设备及控制方法 - Google Patents

一种图像传感器、摄像头、电子设备及控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种图像传感器、摄像头、电子设备及控制方法,涉及图像处理技术领域,用于改善彩色摄像头在暗光场景下获得的图像信噪比低和细节解析力差的问题。该图像传感包括第一滤光片以及多个光电转换元。其中,第一滤光片包括阵列排布的多个第一滤光单元。第一滤光单元包括阵列排布的多个滤光块。多个滤光块包括第一透明滤光块、第二透明滤光块以及至少两个彩色滤光组件。每个彩色滤光组件至少包括三个分别用于透过三原色光的彩色滤光块。第一透明滤光块与彩色滤光块交错排布。第二透明滤光块设置于第一透明滤光块与彩色滤光块所在区域的周边。此外,每个滤光块覆盖一个光电转换元件,光电转换元件用于将经过滤光块的光线转换成电信号。

Description

一种图像传感器、摄像头、电子设备及控制方法
技术领域
本申请涉及图像处理技术领域,尤其涉及一种图像传感器、摄像头、电子设备及控制方法。
背景技术
随着手机摄影逐渐成为用户首选的拍照方式,用户对手机摄影的需求不再满足于简单的拍摄记录,而是对图像细节和光影艺术感的极致追求。然而,目前手机中采用的彩色摄像头虽然能够真实刻画客观世界的物体颜色,但是由于彩色摄像头中每个像素只吸收入射光中特定颜色的光线,使得彩色摄像头在暗光场景下获得的图像信噪比低和细节解析力差。
发明内容
本申请提供一种图像传感器、摄像头、电子设备及控制方法,用于改善彩色摄像头在暗光场景下获得的图像信噪比低和细节解析力差的问题。
为达到上述目的,本申请采用如下技术方案:
本申请的一方面,提供一种图像传感器。该图像传感包括第一滤光片以及多个光电转换元。其中,第一滤光片包括阵列排布的多个第一滤光单元。第一滤光单元包括阵列排布的多个滤光块。多个滤光块包括第一透明滤光块、第二透明滤光块以及至少两个彩色滤光组件。每个彩色滤光组件至少包括三个分别用于透过三原色光的彩色滤光块。第一透明滤光块与彩色滤光块交错排布。第二透明滤光块设置于第一透明滤光块与彩色滤光块所在区域的周边。此外,每个滤光块覆盖一个光电转换元件,光电转换元件用于将经过滤光块的光线转换成电信号。综上所述,本申请实施例提供的上述图像传感器具有第一滤光片,作为该第一滤光片的最小重复单元第一滤光单元包括用于获取彩色信息的多个彩色滤光块。上述多个彩色滤光块可以构成至少两组彩色滤光组件,例如,第一滤光组件和第二滤光组件。该第一滤光组件和第二滤光组件中的任意一个滤光组件可以包括一个蓝色滤光块,一个红色滤光块,以及两个绿色滤光块,从而能够获取到三原色的颜色信息。上述彩色滤光组件的数量越多,可以使得图像传感器获得的彩色信息越多。此外,第一滤光单元还具有用于提高图像传感器进光量的多个第一透明滤光块和多个第二透明滤光块。其中,第一透明滤光块与彩色滤光块交替设置,以提升彩色滤光块所在区域的进光量。此外,第二透明滤光块设置于第一透明滤光块与彩色滤光块所在区域的周边,这样可以通过设置第二透明滤光块的数量,增加整个第一滤光片中透明滤光块的数量,达到提高图像传感器进光量的目的。这样一来,具有上述图像传感器的第一摄像头,相对于黑白摄像头而言,通过设置上述彩色滤光块能够获得较多的彩色信息,以使得第一摄像头拍摄的照片能够具有较高的色彩还原度。此外,该第一摄像头相对于采用拜耳阵列的彩色摄像头而言,通过设置上述第一透明滤光块和第二透明滤光块,能够使得图像传感器获得较高的进光量,以提升第一摄像头在较暗环境下拍摄图片的细节解析度,降低图像信噪比。
可选的,至少两个彩色滤光组件包括第一滤光组件和第二滤光组件。同一个第一滤光单元中,多个第一透明滤光块和多个彩色滤光块呈4×4矩阵的形式排布。第一滤光组件和第二滤光组件中的任意一个滤光组件包括一个红色滤光块、一个蓝色滤光块以及两个绿色滤光块。每个滤光组件中绿色滤光块的数量多于红色滤光块和蓝色滤光块的数量,以符合人眼对绿色较为敏感的特点。
可选的,沿4×4矩阵的对角线的方向,第一滤光组件中的红色滤光块、蓝色滤光块以及第二滤光组件中的红色滤光块、蓝色滤光块依次排列。第一滤光组件中的两个绿色滤光块与第二滤光组件中的两个绿色滤光块分别分布于4×4矩阵的对角线的两侧。每个滤光组件中绿色滤光块的数量多于红色滤光块和蓝色滤光块的数量,以符合人眼对绿色较为敏感的特点。
可选的,沿4×4矩阵的对角线的方向,第一滤光组件中的蓝色滤光块、第二滤光组件中的蓝色滤光块以及第一滤光组件中的红色滤光块、第二滤光组件中的红色滤光块依次排列。第一滤光组件中的两个绿色滤光块与第二滤光组件中的两个绿色滤光块分别分布于4×4矩阵的对角线的两侧。每个滤光组件中绿色滤光块的数量多于红色滤光块和蓝色滤光块的数量,以符合人眼对绿色较为敏感的特点。
可选的,沿4×4矩阵的对角线的方向,第一滤光组件中的两个绿色滤光块以及第二滤光组件中的两个绿色滤光块依次排列。第一滤光组件中的蓝色滤光块、第二滤光组件中的蓝色滤光块与第一滤光组件中的红色滤光块、第二滤光组件中的红色滤光块分别分布于4×4矩阵的对角线的两侧。每个滤光组件中绿色滤光块的数量多于红色滤光块和蓝色滤光块的数量,以符合人眼对绿色较为敏感的特点。
可选的,第一滤光单元中的多个滤光块呈S×J矩阵的形式排布;其中,4<S,4<J,S、J为偶数。当S或J小于4时,第一滤光单元中的透明滤光块的数量较少,从而会影响图像传感器的进光量,不利于提高暗态环境下拍摄图像的质量。本申请对S和J的上限不做限定。
本申请的另一方面,提供一种摄像头。该摄像头包括镜头组件以及如上所述的任意一种图像传感器,镜头组件设置于图像传感器的入光侧。该摄像头具有与前述实施例提供的图像传感器相同的技术效果,此处不再赘述。
本申请的另一方面,提供一种电子设备。该电子设备包括处理器以及与处理器电连接的第一摄像头。第一摄像头为上述摄像头。该电子设备具有与前述实施例提供的摄像头相同的技术效果,此处不再赘述。
可选的,电子设备还包括与处理器电连接的第二摄像头。第二摄像头包括第二滤光片。第二滤光片包括阵列排布的多个第二滤光单元,第二滤光单元包括呈2×2矩阵形式排布的一个红色滤光块、一个蓝色滤光块以及两个绿色滤光块。其中,两个绿色滤光块沿2×2矩阵的一条对角线排列,红色滤光块和蓝色滤光块沿2×2矩阵的另一条对角线排列。这样一来,当第一摄像头和第二摄像头同时工作时,电子设备最终显示的图像能够兼顾第一摄像头拍摄图像丰富的细节和第二摄像头拍摄图像精准的颜色。
本申请的另一方面,提供一种图像处理方法。该方法应用于上述任意一种电子设备中的处理器。该方法包括:首先,接收用户操作,用户操作用于触发第一摄像头采集N帧原始Raw域图像。其中,N≥2,N为整数。接下来,从N帧Raw域图像中选取一帧图像为第一参考图像,其余图像为第一待配准图像。接下来,计算每一帧第一待配准图像与第一参考图像之间的第一光流值。根据第一光流值,以第一参考图像为基准,将第一待配准图像进行变形,并配准至第一参考图像。接下来,将N帧Raw域图像进行去马赛克处理,得到三原色RGB域图像。该图像处理方法具有与前述实施例提供的电子设备相同的技术效果,此处不再赘述。
可选的,从N帧Raw域图像中选取一帧图像为第一参考图像,其余图像为第一待配准图像包括:从N帧Raw域图像中选取第一帧Raw域图像为第一参考图像,其余N-1帧为第一待配准图像。由于用户在触发手机中的相机按钮时,从手机的屏幕中看到的图像,即第一摄像头拍摄的第一帧图像为用户期望最终呈现的图像,因此将N帧Raw域图像中的第一帧Raw域图像为第一参考图像,使得后续的配准过程中其余N-1帧Raw域图像均能够与用户所期望呈现的第一帧图像对准。
可选的,2≤N≤8。N的数量越大,N帧Raw域图像叠加后,第一滤光单元所在的区域中彩色滤光块的比例越大,图像传感器获得的彩色信息越多。然而,N的数量太大时,在去马赛克的过程中,会增加算法的复杂程度,使得计算量和计算偏差急剧增大。因此,N的数值可以设置于2≤N≤8的范围之内。
可选的,方法还包括:对RGB域图像进行自动白平衡处理、颜色校正处理以及畸变校正等处理,以提高图像的质量。
本申请的另一方面,提供一种图像处理方法。该方法应用于如上所述的电子设备中的处理器。该方法包括:首先,接收用户操作,用户操作用于触发第一摄像头采集N帧第一Raw域图像,并触发第二摄像头采集M帧第二Raw域图像;其中,N≥1,M≥1,N、M为整数。将N帧第一Raw域图像进行去马赛克处理,得到第一RGB域图像。将M帧第二Raw域图像进行去马赛克处理,得到第二RGB域图像。然后,计算第一RGB域图像与第二RGB域图像之间的第二光流值,并获得第一光流置信图。从第一RGB域图像与第二RGB域图像中,选取一个图像为第二参考图像,另一个图像为第二待配准图像。根据第二光流值,以第二参考图像为基准,将第二待配准图像进行变形,并配准至第二参考图像,以获得第三RGB域图像。将第二参考图像、第三RGB域图像以及第一光流置信图融合,以获得第四RGB域图像。由上述可知,第一摄像头的图像处理器中,第一滤光单元包括彩色滤光块和透明滤光块,因此,由第一摄像头获得的第一RGB域图像,具有更好的细节解析力和夜景表现能力。但是第一滤光单元中彩色滤光块的数量有限,所以在细小物体和颜色丰富区域可能存在颜色丢失现象。此外,第二摄像头的图像处理器中,第二滤光单元只具有彩色滤光块。所以由第二摄像头获得的第二RGB域图像,具有更真实丰富的颜色,但是因为未设置透明滤光块,使得第二RGB域图像的细节表现力以及信噪比更低。这样一来,当将第一RGB域图像与第二RGB域图像配准对其形成的第三RGB域图像,即可以具有第一RGB域图像的细节解析力和夜景表现能力,又可以兼具第二RGB域图像的颜色丰富真实的优势。
可选的,在N≥2,M≥2的情况下,将N帧第一Raw域图像进行去马赛克处理,得到第一RGB域图像之前,方法还包括:从N帧第一Raw域图像中选取一帧图像为第三参考图像,其余图像为第三待配准图像。计算每一帧第三待配准图像与第三参考图像之间的第三光流值。根据第三光流值,以第三参考图像为基准,将第三待配准图像进行变形,并配准至第三参考图像。此外,将M帧第二Raw域图像进行去马赛克处理,得到第二RGB域图像之前,方法还包括:从N帧第二Raw域图像中选取一帧图像为第四参考图像,其余图像为第四待配准图像。计算每一帧第四待配准图像与第四参考图像之间的第四光流值。根据第四光流值,以第四参考图像为基准,将第四待配准图像进行变形,并配准至第四参考图像。配准的技术效果同上所述,此处不再赘述。
可选的,从第一RGB域图像与第二RGB域图像中,选取一个图像为第二参考图像,另一个图像为第二待配准图像包括:将第一RGB域图像作为第二参考图像,将第二RGB域图像作为第二待配准图像。配准的技术效果同上所述,此处不再赘述。
可选的,上述方法还包括:对第四RGB域图像进行自动白平衡处理、颜色校正处理以及畸变校正等处理,以提高电子设备拍摄图像的质量。
本申请的另一方面,提供一种图像处理方法。该方法应用于如上所述的电子设备中的处理器。该方法包括:首先,接收用户操作,用户操作用于触发第一摄像头采集N帧第一Raw域图像,并触发第二摄像头采集M帧第二Raw域图像。其中,N≥1,M≥1,N、M为整数。计算N帧第一Raw域图像中的第五参考图像与M帧第二Raw域图像中的第六参考图像之间的第五光流值,并获得第二光流置信图。根据第五光流值,将N帧第一Raw域图像、M帧第二Raw域图像以及第二光流置信图融合,并进行去马赛克处理,以获得RGB域图像。这样一来,将去马赛克与图像融合的步骤合为一体,以将配准对齐后的N帧第一Raw域图像、配准对齐后的M帧第二Raw域图像以及第二光流置信图共同作为兼具去马赛克与图像融合功能的模块的输入。从而可以通过该模块将配准对齐后的N帧第一Raw域图像的细节表现力、配准对齐后的M帧第二Raw域图像颜色的精准度结合,并根据第二光流置信图对双摄像头引起的遮挡区域进行针对性的修复。由于配准对齐后的N帧第一Raw域图像、配准对齐后的M帧第二Raw域图像同时进行去马赛克处理,因此相比于分别进行去马赛克处于的方案而言,能够减小去马赛克算法的此处,从而可以减小由于去马赛克处于引起的误差。
可选的,在N≥2,M≥2的情况下,计算N帧第一Raw域图像中的第五参考图像与M帧第二Raw域图像中的第六参考图像之间的第五光流值,并获得第二光流置信图之前,方法还包括:从N帧第一Raw域图像中选取一帧图像为第五参考图像,其余图像为第五待配准图像。计算每一帧第五待配准图像与第五参考图像之间的第六光流值。根据第六光流值,以第五参考图像为基准,将第五待配准图像进行变形,并配准至第五参考图像。此外,从N帧第二Raw域图像中选取一帧图像为第六参考图像,其余图像为第六待配准图像。计算每一帧第六待配准图像与第六参考图像之间的第七光流值。根据第七光流值,以第六参考图像为基准,将第六待配准图像进行变形,并配准至第六参考图像。配准的技术效果同上所述,此处不再赘述。
可选的,上述方法还包括:对RGB域图像进行自动白平衡处理、颜色校正处理以及畸变校正等处理,以提高电子设备拍摄图像的质量。
附图说明
图1A为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图;
图1B为本申请实施例提供的另一种电子设备的结构示意图;
图2A为图1A或图1B中第一摄像头的一种结构示意图;
图2B为图2A中图像传感器的第一滤光片的一种结构示意图;
图2C为图2B中第一滤光单元的一种结构示意图;
图2D为图2A中图像传感器的第一滤光片的另一种结构示意图;
图3A为图2C中第一滤光单元的局部结构的一种示意图;
图3B为图2C中第一滤光单元的局部结构的另一种示意图;
图3C为图2C中第一滤光单元的局部结构的另一种示意图;
图3D为图2C中第一滤光单元的局部结构的另一种示意图;
图3E为图2C中第一滤光单元的局部结构的另一种示意图;
图4为图2A中图像传感器的一种结构示意图;
图5A为本申请实施例提供的一种拍摄图像示意图;
图5B为本申请实施例提供的另一种拍摄图像示意图;
图6为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图;
图7为本申请实施例提供的一种图像处理方法流程图;
图8为本申请实施例提供的电子设备的一种界面显示示意图;
图9A为本申请实施例提供的一种用户拍摄过程中手部抖动轨迹示意图;
图9B为本申请实施例提供的第一摄像头待拍摄的一种目标图像示意图;
图10A、图10B、图10C以及图10D分别为本申请实施例提供的第一摄像头拍摄的第一帧图像、第二帧图像、第三帧图像以及第四帧图像示意图;
图11A为本申请实施例提供的第一摄像头拍摄多帧图像的一种叠加效果示意图;
图11B为本申请实施例提供的第一摄像头拍摄多帧图像的另一种叠加效果示意图;
图12A为本申请实施例提供的另一种电子设备的结构示意图;
图12B为图12A中第二摄像头中的图像传感器的结构示意图;
图13为本申请实施例提供的电子设备的另一种界面显示示意图;
图14为本申请实施例提供的另一种图像处理方法流程图;
图15A为图12A中第一摄像头拍摄的图像示意图;
图15B为图12A中第二摄像头拍摄的图像示意图;
图15C为图15A所示图像与图15B所示的图像的光流值示意图;
图16为图15A所示图像与图15B所示的图像之间的光流置信图;
图17为本申请实施例提供的另一种图像处理方法流程图。
附图标记:
01-电子设备;10-壳体;11-第一摄像头;20a-第一摄像头的图像传感器;30-镜头组件;301-透镜;200-第一滤光片;210-第一滤光单元;211-滤光块;212-彩色滤光块;40a-第一滤光组件;40b-第二滤光组件;40-彩色滤光组件;41-光电转换元件;02-处理器;03-相机按钮;12-第二摄像头;20b-第二摄像头的图像传感器;310-第二滤光单元。
具体实施方式
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描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。
以下,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
此外,本申请中,“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语可以包括但不限于相对附图中的部件示意置放的方位来定义的,应当理解到,这些方向性术语可以是相对的概念,它们用于相对于的描述和澄清,其可以根据附图中部件附图所放置的方位的变化而相应地发生变化。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。此外,术语“电连接”可以是直接的电性连接,也可以是通过中间媒介间接的电性连接。
本申请实施例提供一种电子设备,该电子设备包括手机(mobile phone)、平板电脑(pad)、电视、智能穿戴产品(例如,智能手表、智能手环)、虚拟现实(virtual reality,VR)电子设备、增强现实(augmented reality AR)等具有拍照功能的电子产品。本申请实施例对上述电子设备的具体形式不做特殊限制。以下为了方便说明,是以电子设备01为如图1A所示的手机为例进行的说明。
该电子设备01可以包括第一摄像头11。在本申请的一些实施例中,如图1A所示,第一摄像头11可以作为后置摄像头,设置于电子设备01的壳体10所在的一侧。或者,在本申请的另一些实施例中,如图1B所示,第一摄像头11可以作为前置摄像头设置于电子设备01显示图像的一侧。
该第一摄像头11可以包括如图2A所示的图像传感器20a以及设置于图像传感器20a入光侧的镜头组件30。该镜头组件30可以包括至少两个层叠设置的透镜301。该镜头组件30能够对外界光线(图中采用箭头所示)汇聚后,入射至图像传感器20a中。
第一摄像头11的图像传感器20a可以包括如图2B所示的第一滤光片(colorfilter array,CFA)200。上述第一滤光片200可以包括阵列排布的多个第一滤光单元210。第一滤光单元210可以包括如图2C所示的阵列排布的多个滤光块211。上述多个滤光块211可以呈S×J矩阵的形式排布。图2C是以S=J=16为例进行的说明。
在本申请的一些实施例中,该第一滤光单元210中的多个滤光块211可以包括如图2C所示的第一透明滤光块W1、第二透明滤光块W2以及多个彩色滤光块212。彩色滤光块212和第一透明滤光块W1交错排布。第二透明滤光块W2设置于多个第一透明滤光块W1和彩色滤光块212所在区域的周边。第一透明滤光块W1和第二透明滤光块W2用于将经过图2A中的透镜301的光线直接透过。如图2D所示,该第一滤光单元210可以作为第一滤光片200的最小重复单元。
需要说明的是,彩色滤光块212和第一透明滤光块W1交错排布是指,沿第一滤光单元210中由多个滤光块211构成的矩阵的水平方向X或者竖直方向Y,相邻两个彩色滤光块212之间,具有一个第一透明滤光块W1。
在本申请的一些实施例中,上述第一透明滤光块W1和第二透明滤光块W2的材料可以相同,在此情况下,第一透明滤光块W1和第二透明滤光块W2的透光率可以相同。或者,在本申请的另一些实施例中,第一透明滤光块W1和第二透明滤光块W2的材料可以不同,本申请对此不做限定。
此外,在本申请的一些实施例中,如图3A所示,第一滤光单元210可以包括两个彩色滤光组件,分别为第一滤光组件40a和第二滤光组件40b。其中,第一滤光组件40a和第二滤光组件40b中的任意一个彩色滤光组件可以至少包括三个分别用于透过三原色光,例如红(red,R)光、蓝(blue,B)光以及绿(green,G)光的彩色滤光块。由于人眼对绿色较为敏感,在同一个第一滤光单元210中,绿色滤光块G的数量可以多余其他颜色滤光块的数量。例如,在多个第一透明滤光块W和多个彩色滤光块呈4×4矩阵的形式排布的情况下,上述任意一个彩色滤光组件可以包括一个蓝色滤光块B,一个红色滤光块R,以及两个绿色滤光块G。
基于此,蓝色滤光块B用于将来自图2A中的透镜301的光线中的蓝色光线透过,其余光线滤除。红色滤光块R用于将来自透镜301的光线中的红色光线透过,其余光线滤除。绿色滤光块G用于将来自透镜301的光线中的绿色光线透过,其余光线滤除。这样一来,来自透镜301的光线经过上述彩色滤光组件后能够被分成三原色(R、G、B)光,从而使得电子设备01能够获得RGB域图像。
以下对第一滤光组件40a和第二滤光组件40b中各个彩色滤光块212的设置方式进行说明。在本申请的一些实施例中,如图3A所示,沿4×4矩阵的对角线(O1-O1)的方向,第一滤光组件40a中的红色滤光块R、蓝色滤光块B以及第二滤光组件40b中的红色滤光块R、蓝色滤光块B依次排列。此外,第一滤光组件40a中的两个绿色滤光块G与第二滤光组件40b中的两个绿色滤光块G可以分别分布于4×4矩阵的对角线(O1-O1)的两侧。
或者,在本申请的另一些实施例中,如图3B所示,沿4×4矩阵的对角线(O1-O1)的方向,第一滤光组件40a中的蓝色滤光块B、第二滤光组件40b中的蓝色滤光块B以及第一滤光组件40a中的红色滤光块R、第二滤光组件40b中的红色滤光块R依次排列。或者,如图3C所示,沿4×4矩阵的对角线(O1-O1)的方向,第一滤光组件40a中的红色滤光块R、第二滤光组件40b中的红色滤光块R以及第一滤光组件40a中的蓝色滤光块B、第二滤光组件40b中的蓝色滤光块B依次排列。此外,如图3B或者图3C所示,第一滤光组件40a中的两个绿色滤光块G与第二滤光组件40b中的两个绿色滤光块G可以分别分布于4×4矩阵的对角线(O1-O1)的两侧。
又或者,在本申请的另一些实施例中,如图3D所示,沿4×4矩阵的对角线(O1-O1)的方向,第一滤光组件40a中的两个绿色滤光块G以及第二滤光组件40b中的两个绿色滤光块G依次排列。此外,第一滤光组件40a中的蓝色滤光块B、第二滤光组件40b中的蓝色滤光块B与第一滤光组件40a中的红色滤光块R、第二滤光组件40b中的红色滤光块R可以分别分布于4×4矩阵的对角线(O1-O1)的两侧。
图3D是以第一滤光组件40a中的红色滤光块R、第二滤光组件40b中的红色滤光块R位于4×4矩阵的对角线(O1-O1)的上方,第一滤光组件40a中的蓝色滤光块B、第二滤光组件40b中的蓝色滤光块B位于4×4矩阵的对角线(O1-O1)的下方为例进行的说明。在本申请的另一些实施例中,第一滤光组件40a中的红色滤光块R、第二滤光组件40b中的红色滤光块R可以位于4×4矩阵的对角线(O1-O1)的下方,第一滤光组件40a中的蓝色滤光块B、第二滤光组件40b中的蓝色滤光块B可以位于4×4矩阵的对角线(O1-O1)的上方。
需要说明的是,上述是以第一滤光片200中的任意一个第一滤光单元210包括第一滤光组件40a和第二滤光组件40b的情况下,对该第一滤光组件40a和第二滤光组件40b中各个彩色滤光块212的设置方式进行举例说明,并不是对第一滤光组件40a和第二滤光组件40b中各个彩色滤光块212的设置方式进行的限定。该第一滤光组件40a和第二滤光组件40b中各个彩色滤光块212的其余设置方式在此不再一一赘述。
此外,上述是以第一滤光片200包括两个彩色滤光组件,例如,第一滤光组件40a和第二滤光组件40b为例进行的说明。在本申请的另一些实施例中,如图3E所示,第一滤光片200还可以包括三个或三个以上的彩色滤光组件40。以下为了方便说明,均是以第一滤光片200包括第一滤光组件40a和第二滤光组件40b,且第一滤光组件40a和第二滤光组件40b中各个彩色滤光块212采用如图3A所示的方式进行说明。
在此基础上,如图4所示,上述图像传感器20a还包括多个光电转换元件41。该第一滤光单元210中,每个滤光块211的位置可以与一个光电转换元件41的位置相对应,从而使得每个滤光块211可以覆盖一个光电转换元件41。该光电转换元件41可以为光电二极管,用于将经过滤光块211的光线转换成电信号。
示例的,上述光电二极管可以采用电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)工艺进行制备,上述光电二极管可以将采集到的光信号(图4中采用箭头表示)转换成电信号,然后经过采用放大以及模数转换电路转换成数字图像信号。或者,光电二极管可以采用互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)工艺进行制备。CMOS工艺制备的光电二极管同时具有N型和P型的半导体,这两种半导体通过互补效应产生的电流可以被处理芯片记录和解读,并通过数模转换电路转换成数字图像信号。
由上述可知,图像传感器20a可以包括第一滤光片200以及多个光电转换元件41,每个光电转换元件41的位置与该第一滤光片200中的一个滤光块211相对应。在该滤光块211为上述第一透明滤光块W1或第二透明滤光块W2的情况下,入射至该滤光块211的光线,例如白(white,W)光可以全部或近似全部透过,并进入与该滤光块211位置对应的光电转换元件41,在光电转换元件41的作用下转换成电信号。此外,在该滤光块211为上述彩色滤光块,例如,上述蓝色滤光块B、红色滤光块R或者绿色滤光块G的情况下,入射至该滤光块211的光线,例如W光中只有与该彩色滤光块212的颜色一致的光线可以透过,并进入到与该滤光块211的位置相对应的光电转换元件41,在该光电转换元件41的作用下转换成电信号。
在此情况下,上述一个滤光块211可以和与该滤光块211位置相对应的光电转换元件41构成上述图像传感器20a的像素(pixel)。各个像素获得的电信号经过模数转换后获得的数字信号为该图像传感器20a输出的原始(Raw)域图像。由于彩色滤光块212,例如,蓝色滤光块B只允许一种颜色的光线,例如B光透过,所以该Raw域图像中,由图像传感器20a的彩色滤光块212,例如,蓝色滤光块B和与该彩色滤光块212位置对应的光电转换元件41构成的图像传感器20a的像素获得的数据中,只具有一种颜色信息(单通道),例如蓝色信息,该颜色信息与该彩色滤光块212的颜色。例如,蓝色一致。因此Raw域图像为单通道图像。
此外,由于第一透明滤光块W1或第二透明滤光块W2中的任意一个透明滤光块可以将入射光,例如W光全部或近似全部透过,因此,该Raw域图像中,由图像传感器20a的第一透明滤光块W1或第二透明滤光块W2和与该透明滤光块位置对应的光电转换元件41构成的图像传感器20a的像素获得的数据中,没有颜色信息。
基于此,由于第一透明滤光块W1或第二透明滤光块W2能够将入射光线全部或近似全部透过,所以图像传感器20a中,上述第一透明滤光块W1或第二透明滤光块W2的数量越多,该图像传感器20a可以通过上述透明滤光块获得较多的进光量,从而有效提升图像传感器20a的光电转换效率。从而在光线较暗的环境下拍摄图像时,可以提升拍摄图像的质量,例如,信噪比和图像细节解析力。示例的,当图像传感器20a的进光量较少时,图像传感器20a拍摄的图像如图5A所示,B区域中的线条纹路会出现模糊的现象。当图像传感器20a的进光量提高后,图像传感器20a拍摄的图像如图5B所示,B区域中的线条纹路相对于图5A的图像而言更加清晰,信噪比更低,图像细节解析力更强。
此外,由于彩色滤光块212能够将与该彩色滤光块212颜色一致的光线透过,因此上述彩色滤光块212的数量越多,图像处理器20a可以通过彩色滤光块212获得的颜色信息越多,从而使得具有上述图像传感器20a的第一摄像头11拍摄到的Raw域图中的颜色信息越多。这样一来,由于将Raw域图像转换成RGB域图像的过程中,需要在对Raw域图像进行插值估计,以根据Raw域图像的像素中已知的颜色信息,例如蓝色信息,计算另外两个颜色信息,例如红色信息和绿色信息。因此,当上述彩色滤光块212的数量越多时,具有上述图像传感器20a的第一摄像头11对客观世界的物体进行拍摄时,能够提升该第一摄像头11拍摄图像对客观世界的物体颜色的还原度,减小色偏和色差。
综上所述,本申请实施例提供的上述图像传感器20a具有第一滤光片200,作为该第一滤光片200的最小重复单元第一滤光单元210,其结构如图2C所示包括用于获取彩色信息的多个彩色滤光块212。上述多个彩色滤光块212可以构成如图3A所示的至少两组彩色滤光组件,例如,第一滤光组件40a和第二滤光组件40b。该第一滤光组件40a和第二滤光组件40b中的任意一个滤光组件可以包括一个蓝色滤光块B,一个红色滤光块R,以及两个绿色滤光块G,从而能够获取到三原色(R、G、B)的颜色信息。上述彩色滤光组件的数量越多,可以使得图像传感器20a获得的彩色信息越多。
此外,第一滤光单元210还具有用于提高图像传感器20a进光量的多个第一透明滤光块W1和多个第二透明滤光块W2。其中,第一透明滤光块W1与彩色滤光块212交替设置,以提升彩色滤光块212所在区域的进光量。此外,第二透明滤光块W2设置于第一透明滤光块W1与彩色滤光块212所在区域的周边,这样可以通过设置第二透明滤光块W2的数量,增加整个第一滤光片200中透明滤光块的数量,达到提高图像传感器20a进光量的目的。
这样一来,具有上述图像传感器20a的第一摄像头11,相对于黑白摄像头而言,通过设置上述彩色滤光块212能够获得较多的彩色信息,以使得第一摄像头11拍摄的照片能够具有较高的色彩还原度。此外,该第一摄像头11相对于采用拜耳(Bayer)阵列的彩色摄像头而言,通过设置上述第一透明滤光块W1和第二透明滤光块W2,能够使得图像传感器20a获得较高的进光量,以提升第一摄像头11在较暗环境下拍摄图片的细节解析度,降低图像信噪比。
由上述可知,图像传感器20a中第一滤光片200的最小重复单元第一滤光单元210包括阵列排布的S×J个滤光块211。其中,该S×J个滤光块211包括多个彩色滤光块和多个透明滤光块。上述是以S=J=16为例进行的说明,在本申请的实施例中S和J的取值可以为4<S,4<J,S、J为偶数。当S或J小于4时,第一滤光单元210中的透明滤光块的数量较少,从而会影响图像传感器20a的进光量,不利于提高暗态环境下拍摄图像的质量。本申请对S和J的上限不做限定。在本申请的一些实施例中当S或J大于16时,第一滤光单元210中的透明滤光块的数量太多,会减小图像传感器20a拍摄到的图像中的彩色信息。因此,上述S或J的数值可以选取小于或等于16的数值,例如S或J的数值可以为6、8、10、12、14或16。当然,在本申请的另一些实施例中,S或J的数值可以选取大于16的数值。
此外,在第一滤光单元210的尺寸一定的情况下,为了确保图像传感器20a的进光量,彩色滤光块的数量不能设置的过多,例如,如图2C所示,当第一滤光单元210包括S×J=16×16(共256)个滤光块211的情况下,该第一滤光单元210中部位置的4×4个滤光块211所在的区域内具有两个蓝色滤光块B,两个红色滤光块R,以及四个绿色滤光块G,共8个彩色滤光块212。在此情况下,第一滤光单元210中彩色滤光块212的比例为3.125%(8/256=3.125%)。基于此,在电子设备01包括如图6所示的与该第一摄像头11电连接的处理器02的情况下,在采用上述第一摄像头11进行拍摄的过程中,该处理器02可以执行如图7所示的步骤S101~S106,以在第一滤光单元210中彩色滤光块212的数量有限的情况下,提高第一摄像头11拍摄的图像对实物色彩的还原度。
S101、接收用户操作。
在本申请的一些实施例中,以电子设备01为如图8所示的手机为例,上述用户操作可以为用户触发电子设备01中的相机按钮03。当处理器02接收到用户操作后,可以向第一摄像头11发出控制指令,以触发第一摄像头11采集N帧Raw域图像。其中,N≥2,N为整数。以下为了方便说明,以N=4为例。其中,由于第一摄像头11中的第一滤光单元210中包括红色滤光块R、绿色滤光块G、蓝色滤光块B以及透明滤光块(包括第一透明滤光块W1和第二透明滤光块W2),所以第一摄像头11拍摄的Raw域图像可以称为RGBW Raw域图像。
在用户手持手机进行拍摄的情况下,用户手指触摸上述相机按钮03的过程中,手部通常会发生抖动,例如,手部抖动轨迹可以如图9A所示,由位置A1到位置A2。在此情况下,第一摄像头11连续曝光的N(例如,N=4)帧图像之间的位置会存在轻微的偏移。
图9B为第一摄像头11待拍摄的目标图像。图10A为第一摄像头11拍摄的第一帧图像。为了方便说明将第一摄像头11连续拍摄的4帧图像中,仅表示出第一滤光单元210中的彩色滤光块212的部分,该第一滤光单元210中的透明滤光块(例如第一透明滤光块W1和第二透明滤光块W2)未表示出。由上述可知,由于每个第一滤光单元210中彩色滤光块212的数量有限,因此,由图10A可以看出,第一帧图像中的部分区域,例如①号蝴蝶、瓢虫的身体部分以及花朵的中部以及右半部分,由于没有彩色滤光块212,所以第一帧图像中没有捕捉到上述区域的颜色。
如图10B所示,为第一摄像头11拍摄的第二帧图像,由图9A所示用户手抖的运动估计可知,第一摄像头11会向右下方发生位移。因此,由图10B可以看出,第二帧图像可以捕捉到花朵的中部、瓢虫身体的左半部分等区域的颜色。如图10C所示,为第一摄像头11拍摄的第三帧图像,由图9A所示用户手抖的运动估计可知,第一摄像头11会向左下方发生位移。因此,由图10C可以看出,第三帧图像可以捕捉到花朵的右半部分、瓢虫身体的右半部分以及①号蝴蝶的身体等区域的颜色。此外,如图10D所示,为第一摄像头11拍摄的第四帧图像,由图9A所示用户手抖的运动估计可知,第一摄像头11会向右上方发生位移。因此,由图10D可以看出,第四帧图像可以捕捉到花朵的上半部分、瓢虫身体的上半部分以及①号蝴蝶的翅膀等区域的颜色。
S102、从N帧Raw域图像中选取一帧图像为第一参考图像,其余图像为第一待配准图像。
由上述可知,用户在拍摄的过程中,因为手部抖动的原因使得拍摄的N帧图像之间存在一定的位置偏差,因此需要将上述N帧Raw域图像对齐。此外,由于用户在触发手机中的相机按钮03时,从手机的屏幕中看到的图像,即第一摄像头11拍摄的第一帧图像为用户期望最终呈现的图像。在本申请的一些实施例中,可以从N帧Raw域图像中,选取第一帧Raw域图像为上述第一参考图像,其余N-1帧为第一待配准图像。从而通过执行以下步骤,将N-1帧第一待配准图像与上述第一参考图像对齐。当然在本申请的另一些实施例中,可以从N帧Raw域图像中,任意选取一帧Raw域图像为上述第一参考图像,其余N-1帧为第一待配准图像。本申请对此不做限定。
S103、计算每一帧第一待配准图像与第一参考图像之间的第一光流值。
其中,光流值用于表示参考图像与待配准图像之间的位移。在此情况下,可以作为第一参考图像的第一帧Raw域图像为基准,采用光流算法,例如Lucas-Kanade等逐次计算第一帧Raw域图像与第二帧至第四帧Raw域图像之间的第一光流值。
S104、根据第一光流值,以第一参考图像为基准,将第一待配准图像进行变形,并配准至第一参考图像。
在执行S104的过程中,可以根据第二帧至第四帧Raw域图像与第一帧Raw域图像之间的第一光流值,将第二帧至第四帧Raw域图像分别进行变形,以使得第二帧至第四帧Raw域图像的内容基本相同,达到配准对齐的目的。变形后的第二帧至第四帧Raw域图像与第一帧Raw域图像之间的位移可以等于或近似为零。从而可以减小由于用户在拍摄过程中手部发生抖动而导致拍摄图像出现纹理扭曲和鬼影。
此外,如图11A所示,第一帧Raw域图像①中的彩色滤光块212捕捉颜色的位置、第二帧Raw域图像②的彩色滤光块212捕捉颜色的位置、第三帧Raw域图像③捕捉颜色的位置以及第二帧Raw域图像④的彩色滤光块212捕捉颜色的位置彼此互补,使得第一滤光单元210所在的区域中彩色滤光块212的数量有所增加。
例如,在第一滤光单元210包括16×16(共256)个滤光块211,每个第一滤光单元210具有8个彩色滤光块212,且第一摄像头11连续曝光的4帧Raw域图像的情况下,将4帧Raw域图像配准后,第一滤光单元210所在的区域中彩色滤光块212的比例可以由单帧为3.125%(8/256=3.125%),增加到N×3.125%=4×3.125%。由此可知,N的数量越大,N帧Raw域图像叠加后,第一滤光单元210所在的区域中彩色滤光块212的比例越大,图像传感器20a获得的彩色信息越多。然而,N的数量太大时,在以下执行S105的过程中,会增加算法的复杂程度,使得计算量和计算偏差急剧增大。因此,N的数值可以设置于2≤N≤8的范围之内。示例的,N的取值可以为2、3、4、5、6、7或8。
在此情况下,第一摄像头11中的图像处理器20a可以通过彩色滤光块212获得更多的颜色信息。例如,将上述图11B所示,当上述4帧Raw域图像配准后,可以通过第二帧Raw域图像对第一帧Raw域图像中,花朵的中部等区域的颜色进行补偿。此外,可以通过第三帧Raw域图像对第一帧Raw域图像中,花朵的右半部分等区域的颜色进行补偿。此外,可以通过第四帧Raw域图像对第一帧Raw域图像中,花朵的上半部分等区域的颜色进行补偿。第一帧Raw域图像中,其余区域,例如瓢虫以及蝴蝶等部分颜色的补偿同理可得,此处不再一一赘述。
S105、将N帧Raw域图像进行去马赛克处理,得到三原色RGB域图像。
当上述4帧Raw域图像配准后,处理器02中的去马赛克(Demosaic)模块可以对配准后的4帧单通道Raw域图像(尺寸H×W×4)进行去马赛克处理。其中,(尺寸H×W×4)中的“4”表示4帧。例如,可以基于处理器02中的神经网络模型在对Raw域图像进行插值估计,以根据Raw域图像的像素中已知的单通道颜色信息,例如蓝色信息,计算另外两个通道颜色信息,例如红色信息和绿色信息。从而可以获得三通道RGB域图(尺寸H×W×3)。其中,(尺寸H×W×3)中的“3”表示3通道。H≥1,W≥1,H和W为正整数。
由上述可知,由于4帧单通道Raw域图像分别获得的颜色可以互补,因此相对于仅将单帧图像进行去马赛克处理或者RGB域图像的方式而言,本申请的方案可以获得更多的颜色细节,重建后的RGB域图像与图9B所示的目标图像更加接近,从而能够提升该第一摄像头11拍摄图像对客观世界的物体颜色的还原度,减小色偏和色差。此外,由于图像处理器20a中第一滤光单元210具有较多的透明滤光块(包括第一透明滤光块W1和第二透明滤光块W2),因此,在拍摄每一帧单通道Raw域图像时都能够获得较多的进光量,从而使得重建后的RGB域图像能够兼顾颜色信息的同时,能够具有良好的细节体现。
S106、对RGB域图像进行自动白平衡处理、颜色校正处理以及畸变校正等处理。
具体的,处理器02中的图像信号处理(image signal processor,ISP)模块可以执行上述S106,并将处理后的图像传输至电子设备01的显示屏进行显示,使得用户看到最终拍摄到的图像。
上述是以电子设备01只具有第一摄像头11为例进行的说明。在本申请的另一些实施例中,如图12A所示,电子设备可以包括上述第一摄像头11以及第二摄像头12。该第一摄像头11和第二摄像头12可以均为后置摄像头,且均与上述处理器02电连接。第二摄像头12同样可以包括镜头组件和图像传感器。其中,镜头组件的结构同上所述,此处不再赘述。本申请为了方便说明,将第二摄像头12的图像传感器采用“20b”进行表示,将第一摄像头11的图像传感器采用“20a”进行表示。
如图12B所示,该第二摄像头的图像传感器20b可以包括第二滤光片。第二滤光片包括阵列排布的多个第二滤光单元310。第二滤光单元310包括呈2×2矩阵形式排布的一个红色滤光块R、一个蓝色滤光块B以及两个绿色滤光块G。其中,其中,两个绿色滤光G块沿2×2矩阵的一条对角线排列,红色滤光块R和蓝色滤光块B沿2×2矩阵的另一条对角线排列。在此情况下,第二摄像头12的图像传感器20b中的第二滤光片可以为以RGGB排列的BayerCFA。
用户在拍摄的过程中,如图13所示,可以在电子设备01的操作界面中,设置第一摄像头11或第二摄像头12为主摄像头。此外,还可以设置开启或关闭上述第一摄像头11或第二摄像头12。其中,主摄像头是指该摄像头拍摄过程中取景的内容为用户在电子设备01的显示屏中的取景框中看到的内容。当用户关闭第二摄像头12,并采用第一摄像头11进行拍摄时,与该第一摄像头11电连接的处理器02可以执行上述步骤S101~S106,此处不再一一赘述。以下对第一摄像头11和第二摄像头12均处于开启的状态,处理器02的图像处理过程进行详细的举例说明。
例如,在本申请的一些实施例中,用户通过界面选择双摄模式,以同时开启第一摄像头11和第二摄像头12,且以第一摄像头11为主摄像头。此时,与该第一摄像头11和第二摄像头12电连接的处理器02可以接收用户操作。例如,该用户操作可以为用户触发如图8所示的电子设备01中的相机按钮03。当处理器02接收到用户操作后,可以向图14所示的第一摄像头11和第二摄像头12发出控制指令。接下来的图像处理方法可以包括如图14所示的S201~S210。
S201、拍摄N帧RGBW Raw域图。
当第一摄像头11接收到处理器02发送的控制指令后,该第一摄像头11可以拍摄N帧RGBW Raw域图像。其中,N≥1。在本申请的一些实施例中,当N>1时,处理器02可以执行以下S201以将N帧RGBW Raw域图像配准。或者,在本申请的另一些实施例中,当N=1时,处理器02可以跳过上述S202直接执行以下S203。
S202、光流计算、图像配准。
具体的,在执行上述S202的过程中,处理器02可以从第一摄像头11拍摄的N帧第一Raw域图像中,选取一帧图像为第三参考图像(例如首帧图像),其余图像为第三待配准图像。接下来,采用上述光流算法计算每一帧第三待配准图像与第三参考图像之间的第三光流值。然后,根据第三光流值,以第三参考图像为基准,将第三待配准图像进行变形,并配准至第三参考图像。从而完整了N帧RGBW第一Raw域图像的配准。
S203、去马赛克。
示例的,当N=1时,处理器02可以将第一摄像头11拍摄的单张RGBW Raw域图像进行去马赛克处理以生成三通道的第一RGB域图像RGB1。该RGB1图像可以如图15A所示。或者,当N>1时,处理器02可以将配准对齐后的N帧RGBW第一Raw域图像,进行去马赛克处理以生成上述第一RGB域图像RGB1图像。
S204、拍摄M帧RGBW Raw域图。
当第二摄像头12接收到处理器02发送的控制指令后,该第二摄像头12可以拍摄M帧RGBW Raw域图像。其中,M≥1。在本申请的一些实施例中,当M>1时,处理器02可以执行以下S206以将N帧RGBW Raw域图像配准。或者,在本申请的另一些实施例中,当M=1时,处理器02可以跳过上述S205直接执行以下S206。
S205、光流计算、图像配准。
具体的,在执行上述S205的过程中,处理器02可以从第二摄像头12拍摄的M帧第二Raw域图像中,选取一帧图像为第四参考图像(例如首帧图像),其余图像为第四待配准图像。接下来,采用上述光流算法计算每一帧第四待配准图像与第四参考图像之间的第四光流值。然后,根据第四光流值,以第四参考图像为基准,将第四待配准图像进行变形,并配准至第四参考图像。从而完整了M帧RGBW第二Raw域图像的配准。
S206、去马赛克。
示例的,当M=1时,处理器02可以将第二摄像头12拍摄的单张RGBW Raw域图像进行去马赛克处理以生成三通道的第二RGB域图像RGB2,该RGB2图像可以如图15B所示。或者,当M>1时,处理器02可以将配准对齐后的M帧RGBW Raw域图像,进行去马赛克处理以生成上述第二RGB域图像RGB2。
由于第一摄像头11和第二摄像头12之间存在视差,从而在拍摄过程中两个摄像头存在一定的遮挡关系,使得第一摄像头11获得的如图15A所示的第一RGB域图像RGB1,与第二摄像头12获得的第二RGB域图像RGB2中的内容的位置有所偏差。例如,第一RGB域图像RGB1中左端的画布,与在第二RGB域图像RGB2中左端的画布位置有所偏差。此外,第一RGB域图像RGB1中右端小熊,与在第二RGB域图像RGB2中优选的小熊位置有所偏差。因此需要进行以下步骤将上述RGB1与RGB2对齐。
S207、光流计算。
具体的,处理器02在执行上述S207的过程中,可以采用上述光流算法计算第一RGB域图像RGB1与第二RGB域图像RGB2之间的第二光流值。该第二光流值可以表示出RGB1与RGB2之间的位移。示例的,第二光流值可以采用15C的方式进行表示。该图15C中颜色越深的位置光流值越大,位置偏移越大。反之,颜色越浅的位置,光流值越小,位置偏移越小。例如,图15C所示的图片中,颜色较浅的位置C1处,RGB1与RGB2之间的位移较小。相反,图片中颜色较深的位置C2处,RGB1与RGB2之间的位移较大。
此外,处理器02在执行上述S207的过程中,还可以获得如图16所示的第一光流置信图。其中,图16中,颜色较深的位置C3的光流置信度小于,颜色较浅的位置C4的光流置信度。光流置信度越高表示该部分拍摄的图像越真实。RGB1与RGB2之间的位置差异,主要是因为第一摄像头11和第二摄像头12之间存在的视差,导致被拍摄物体边缘部分由于遮挡而存在未被拍摄的区域。该部分区域的内容会丢失,因此由图16可以看出,光流置信度较小的区域主要分布于被拍摄物体的边缘。
S208、图像配准。
具体的,处理器02可以从第一RGB域图像RGB1与第二RGB域图像RGB2中,选取一个图像为第二参考图像,另一个图像为第二待配准图像。接下来,根据上述S207获得的第二光流值,以第二参考图像为基准,将第二待配准图像进行变形,并配准至第二参考图像,以使得第一RGB域图像RGB1与第二RGB域图像RGB2的内容基本相同,使得第一RGB域图像RGB1与第二RGB域图像RGB2之间的位移可以等于或近似为零。第一RGB域图像RGB1与第二RGB域图像RGB2配准后,可以获得第三RGB域图像RGB3。
由上述可知,第一摄像头11的图像处理器20a中,第一滤光单元210包括彩色滤光块和透明滤光块,因此,由第一摄像头11获得的RGB1图像,具有更好的细节解析力和夜景表现能力。但是第一滤光单元210中彩色滤光块的数量有限,所以在细小物体和颜色丰富区域可能存在颜色丢失现象。此外,第二摄像头12的图像处理器20b中,第二滤光单元310只具有彩色滤光块。所以由第二摄像头12获得的RGB2图像,具有更真实丰富的颜色,但是因为未设置透明滤光块,使得RGB2图像的细节表现力以及信噪比更低。这样一来,当将第一RGB域图像RGB1与第二RGB域图像RGB2配准对其形成的第三RGB域图像RGB3,即可以具有第一RGB域图像RGB1的细节解析力和夜景表现能力,又可以兼具第二RGB域图像RGB2的颜色丰富真实的优势。
在本申请的一些实施例中,由于第一摄像头11为主摄像头,所以可以将由第一摄像头11获得的第一RGB域图像RGB1作为第二参考图像,由第二摄像头12获得的第二RGB域图像RGB2作为第二待配准图像。从而使得最终配准的图像与用户期望通过主摄像头拍摄到的图像相同。当然,在本申请的另一些实施例中,也可以将第二RGB域图像RGB2作为第二参考图像,将第一RGB域图像RGB1作为第二待配准图像。
S209、图像融合。
具体的,处理器02可以根据S207获得的第二光流值,采用融合算法,例如泊松融合算法,将作为第二参考图像的第一RGB域图像RGB1、第三RGB域图像RGB3以及第一光流置信图融合,以获得第四RGB域图像RGB4。
这样一来,通过将第一RGB域图像RGB1、第三RGB域图像RGB3以及第一光流置信图融合,不仅可以解决双摄像头拍摄过程中因视差引起的信息丢失和融合鬼影,还可以通过光流计算获得第一光流置信图对信息丢失区域进行约束指导,从而以第一RGB域图像RGB1为基准,对信息丢失区域的颜色和纹理进行重点修复。此外,获得的第四RGB域图像RGB4能够兼顾第一RGB域图像RGB1丰富的细节和第二RGB域图像RGB2精准的颜色,并且在边缘位置处能够有效还原真实物体的纹理和色彩。
S210、图像信号处理。
具体的,处理器02中的ISP模块可以执行上述S210,以对第四RGB域图像RGB4进行自动白平衡处理、颜色校正处理以及畸变校正等处理。之后可以将处理后的图像传输至电子设备01的显示屏进行显示,使得用户看到最终拍摄到的图像。
或者例如,在本申请的一些实施例中,在用户通过界面选择双摄模式,以同时开启第一摄像头11和第二摄像头12的情况下,当用户触发如图8所示的电子设备01中的相机按钮03时,处理器02可以根据上述用户操作后,向图17所示的第一摄像头11和第二摄像头12发出控制指令。接下来的图像处理方法可以包括如图17所示的S301~S307。
S301、拍摄N帧RGBW Raw域图。
S301与上述S201同理,此处不再赘述。同理,在本申请的一些实施例中,当N>1时,处理器02可以执行以下S301以将N帧RGBW Raw域图像配准。或者,在本申请的另一些实施例中,当N=1时,处理器02可以跳过上述S302直接执行以下S306。
S302、光流计算、图像配准。
具体的,在执行上述S302的过程中,处理器02可以从N帧第一Raw域图像中,选取一帧图像为第五参考图像(例如首帧图像),其余图像为第五待配准图像。接下来,采用上述光流算法计算每一帧第五待配准图像与第五参考图像之间的第六光流值。然后,根据第六光流值,以第五参考图像为基准,将第五待配准图像进行变形,并配准至第五参考图像。从而完整了N帧RGBW第一Raw域图像的配准。
S303、拍摄M帧RGBW Raw域图。
S303与上述S204同理,此处不再赘述。同理,在本申请的一些实施例中,当M>1时,处理器02可以执行以下S304以将N帧RGBW Raw域图像配准。或者,在本申请的另一些实施例中,当M=1时,处理器02可以跳过上述S304直接执行以下S305。
S304、光流计算、图像配准。
具体的,在执行上述S304的过程中,处理器02可以从N帧第二Raw域图像中选取一帧图像为第六参考图像(例如首帧图像),其余图像为第六待配准图像。接下来,采用上述光流算法计算每一帧第六待配准图像与第六参考图像之间的第七光流值。然后,根据第七光流值,以第六参考图像为基准,将第六待配准图像进行变形,并配准至第六参考图像。从而完整了M帧RGBW第二Raw域图像的配准。
S305、光流计算。
具体的,处理器02在执行上述S305的过程中,可以采用上述光流算法计算N帧RGBW第一Raw域图像中的第五参考图像(例如,首帧),与M帧RGBW第二Raw域图像中的第六参考图像(例如,首帧)之间的第五光流值,并获得第二光流置信图。从而可以通过第五光流值,获得第五参考图像与上述第六参考图像之间的位移。并通过第二光流置信图获得由于第一摄像头11和第二摄像头12之间的视差,导致被拍摄物体边缘部分存在的未被拍摄的区域。
S306、去马赛克与图像融合。
具体的,处理器02在执行上述S306的过程中,根据第五光流值,将配准对齐后的N帧第一Raw域图像、配准对齐后的M帧第二Raw域图像以及第二光流置信图融合,并进行去马赛克处理,以获得RGB域图像。
这样一来,在融合的过程中,可以将作为主摄像头拍摄的第一Raw域图像中的第五参考图像为基准,对第二Raw域图像中的第六参考图像进行变形,并配准至第五参考图像。从而使得N帧第一Raw域图像与M帧第二Raw域图像配准。此外,通过将配准对齐后的N帧第一Raw域图像、配准对齐后的M帧第二Raw域图像以及第二光流置信图融合,不仅可以解决双摄像头拍摄过程中因视差引起的信息丢失和融合鬼影,还可以通过光流计算获得第二光流置信图对信息丢失区域进行约束指导,从而以第一Raw域图像中的第五参考图像为基准,对信息丢失区域的颜色和纹理进行重点修复。此外,最终获得的RGB域图像能够兼顾N帧第一Raw域图像丰富的细节和M帧第二Raw域图像精准的颜色,并且在边缘位置处能够有效还原真实物体的纹理和色彩。
S307、图像信号处理。
具体的,处理器02中的ISP模块可以执行上述S307,以对RGB域图像进行自动白平衡处理、颜色校正处理以及畸变校正等处理。之后可以将处理后的图像传输至电子设备01的显示屏进行显示,使得用户看到最终拍摄到的图像。
由上述可知,图17所示的方案与图14所示的方案的不同之处在于,图17所示的方案中,将去马赛克与图像融合的步骤合为一体,以将配准对齐后的N帧第一Raw域图像、配准对齐后的M帧第二Raw域图像以及第二光流置信图共同作为兼具去马赛克与图像融合功能的模块的输入。从而可以通过该模块将配准对齐后的N帧第一Raw域图像的细节表现力、配准对齐后的M帧第二Raw域图像颜色的精准度结合,并根据第二光流置信图对双摄像头引起的遮挡区域进行针对性的修复。由于配准对齐后的N帧第一Raw域图像、配准对齐后的M帧第二Raw域图像同时进行去马赛克处理,因此相比于分别进行去马赛克处于的方案而言,能够减小去马赛克算法的此处,从而可以减小由于去马赛克处于引起的误差。
以上,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种图像传感器,其特征在于,包括:
第一滤光片,包括阵列排布的多个第一滤光单元,所述第一滤光单元包括阵列排布的多个滤光块;所述多个滤光块包括第一透明滤光块、第二透明滤光块以及至少两个彩色滤光组件;每个所述彩色滤光组件至少包括三个分别用于透过三原色光的彩色滤光块;所述第一透明滤光块与所述彩色滤光块交错排布;所述第二透明滤光块设置于所述第一透明滤光块与所述彩色滤光块所在区域的周边;
多个光电转换元件;每个所述滤光块覆盖一个所述光电转换元件,所述光电转换元件用于将经过所述滤光块的光线转换成电信号。
2.根据权利要求1所述的图像传感器,其特征在于,所述至少两个彩色滤光组件包括第一滤光组件和第二滤光组件;
同一个所述第一滤光单元中,多个所述第一透明滤光块和多个所述彩色滤光块呈4×4矩阵的形式排布;所述第一滤光组件和第二滤光组件中的任意一个滤光组件包括一个红色滤光块、一个蓝色滤光块以及两个绿色滤光块。
3.根据权利要求2所述的图像传感器,其特征在于,
沿所述4×4矩阵的对角线的方向,所述第一滤光组件中的红色滤光块、蓝色滤光块以及所述第二滤光组件中的红色滤光块、蓝色滤光块依次排列;
所述第一滤光组件中的两个绿色滤光块与所述第二滤光组件中的两个绿色滤光块分别分布于所述4×4矩阵的对角线的两侧。
4.根据权利要求2所述的图像传感器,其特征在于,
沿所述4×4矩阵的对角线的方向,所述第一滤光组件中的蓝色滤光块、所述第二滤光组件中的蓝色滤光块以及所述第一滤光组件中的红色滤光块、所述第二滤光组件中的红色滤光块依次排列;
所述第一滤光组件中的两个绿色滤光块与所述第二滤光组件中的两个绿色滤光块分别分布于所述4×4矩阵的对角线的两侧。
5.根据权利要求2所述的图像传感器,其特征在于,
沿所述4×4矩阵的对角线的方向,所述第一滤光组件中的两个绿色滤光块以及所述第二滤光组件中的两个绿色滤光块依次排列;
所述第一滤光组件中的蓝色滤光块、所述第二滤光组件中的蓝色滤光块与所述第一滤光组件中的红色滤光块、所述第二滤光组件中的红色滤光块分别分布于所述4×4矩阵的对角线的两侧。
6.根据权利要求1-5任一项所述的图像传感器,其特征在于,所述第一滤光单元中的所述多个滤光块呈S×J矩阵的形式排布;其中,4<S,4<J,S、J为偶数。
7.一种摄像头,其特征在于,包括镜头组件以及如权利要求1-6任一项所述的图像传感器,所述镜头组件设置于所述图像传感器的入光侧。
8.一种电子设备,其特征在于,包括处理器以及与所述处理器电连接的第一摄像头;所述第一摄像头为如权利要求7所示的摄像头。
9.根据权利要求8所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备还包括与所述处理器电连接的第二摄像头;
所述第二摄像头包括第二滤光片;所述第二滤光片包括阵列排布的多个第二滤光单元,所述第二滤光单元包括呈2×2矩阵形式排布的一个红色滤光块、一个蓝色滤光块以及两个绿色滤光块;
其中,所述两个绿色滤光块沿所述2×2矩阵的一条对角线排列,所述红色滤光块和所述蓝色滤光块沿所述2×2矩阵的另一条对角线排列。
10.一种图像处理方法,其特征在于,所述方法应用于如权利要求8或9所述的电子设备中的处理器;所述方法包括:
接收用户操作,所述用户操作用于触发所述第一摄像头采集N帧原始Raw域图像;其中,N≥2,N为整数;
从所述N帧Raw域图像中选取一帧图像为第一参考图像,其余图像为第一待配准图像;
计算每一帧所述第一待配准图像与所述第一参考图像之间的第一光流值;
根据所述第一光流值,以所述第一参考图像为基准,将所述第一待配准图像进行变形,并配准至所述第一参考图像;
将N帧Raw域图像进行去马赛克处理,得到三原色RGB域图像。
11.根据权利要求10所述的图像处理方法,其特征在于,
所述从所述N帧Raw域图像中选取一帧图像为第一参考图像,其余图像为第一待配准图像包括:从所述N帧Raw域图像中选取第一帧Raw域图像为所述第一参考图像,其余N-1帧为所述第一待配准图像。
12.根据权利要求10-11任一项所述的图像处理方法,其特征在于,2≤N≤8。
13.根据权利要求10-12任一项所述的图像处理方法,其特征在于,所述方法还包括:对所述RGB域图像进行自动白平衡处理、颜色校正处理以及畸变校正处理。
14.一种图像处理方法,其特征在于,所述方法应用于如权利要求9所述的电子设备中的处理器;所述方法包括:
接收用户操作,所述用户操作用于触发所述第一摄像头采集N帧第一Raw域图像,并触发所述第二摄像头采集M帧第二Raw域图像;其中,N≥1,M≥1,N、M为整数;
将N帧所述第一Raw域图像进行去马赛克处理,得到第一RGB域图像;
将M帧所述第二Raw域图像进行去马赛克处理,得到第二RGB域图像;
计算所述第一RGB域图像与所述第二RGB域图像之间的第二光流值,并获得第一光流置信图;
从所述第一RGB域图像与所述第二RGB域图像中,选取一个图像为第二参考图像,另一个图像为第二待配准图像;
根据所述第二光流值,以所述第二参考图像为基准,将所述第二待配准图像进行变形,并配准至所述第二参考图像,以获得第三RGB域图像;
将所述第二参考图像、所述第三RGB域图像以及所述第一光流置信图融合,以获得第四RGB域图像。
15.根据权利要求14所述的图像处理方法,其特征在于,N≥2,M≥2;
所述将N帧所述第一Raw域图像进行去马赛克处理,得到第一RGB域图像之前,所述方法还包括:
从所述N帧所述第一Raw域图像中选取一帧图像为第三参考图像,其余图像为第三待配准图像;
计算每一帧所述第三待配准图像与所述第三参考图像之间的第三光流值;
根据所述第三光流值,以所述第三参考图像为基准,将所述第三待配准图像进行变形,并配准至所述第三参考图像;
所述将M帧所述第二Raw域图像进行去马赛克处理,得到第二RGB域图像之前,所述方法还包括:
从所述N帧所述第二Raw域图像中选取一帧图像为第四参考图像,其余图像为第四待配准图像;
计算每一帧所述第四待配准图像与所述第四参考图像之间的第四光流值;
根据所述第四光流值,以所述第四参考图像为基准,将所述第四待配准图像进行变形,并配准至所述第四参考图像。
16.根据权利要求14或15所述的图像处理方法,其特征在于,
所述从所述第一RGB域图像与所述第二RGB域图像中,选取一个图像为第二参考图像,另一个图像为第二待配准图像包括:将所述第一RGB域图像作为所述第二参考图像,将所述第二RGB域图像作为所述第二待配准图像。
17.根据权利要求14-16任一项所述的图像处理方法,其特征在于,所述方法还包括:对所述第四RGB域图像进行自动白平衡处理、颜色校正处理以及畸变校正处理。
18.一种图像处理方法,其特征在于,所述方法应用于如权利要求9所述的电子设备中的处理器;所述方法包括:
接收用户操作,所述用户操作用于触发所述第一摄像头采集N帧第一Raw域图像,并触发所述第二摄像头采集M帧第二Raw域图像;其中,N≥1,M≥1,N、M为整数;
计算N帧所述第一Raw域图像中的第五参考图像与M帧所述第二Raw域图像中的第六参考图像之间的第五光流值,并获得第二光流置信图;
根据所述第五光流值,将N帧所述第一Raw域图像、M帧所述第二Raw域图像以及所述第二光流置信图融合,并进行去马赛克处理,以获得RGB域图像。
19.根据权利要求18所述的图像处理方法,其特征在于,N≥2,M≥2;
所述计算N帧所述第一Raw域图像中的第五参考图像与M帧所述第二Raw域图像中的第六参考图像之间的第五光流值,并获得第二光流置信图之前,所述方法还包括:
从所述N帧所述第一Raw域图像中选取一帧图像为所述第五参考图像,其余图像为第五待配准图像;
计算每一帧所述第五待配准图像与所述第五参考图像之间的第六光流值;
根据所述第六光流值,以所述第五参考图像为基准,将所述第五待配准图像进行变形,并配准至所述第五参考图像;
从所述N帧所述第二Raw域图像中选取一帧图像为所述第六参考图像,其余图像为第六待配准图像;
计算每一帧所述第六待配准图像与所述第六参考图像之间的第七光流值;
根据所述第七光流值,以所述第六参考图像为基准,将所述第六待配准图像进行变形,并配准至所述第六参考图像。
20.根据权利要求18或19所述的图像处理方法,其特征在于,所述方法还包括:对所述RGB域图像进行自动白平衡处理、颜色校正处理以及畸变校正处理。
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