TW201540074A - 色彩校正裝置以及方法 - Google Patents

Abstract

一種色彩校正裝置，用於影像感測器。此影像感測器劃分為複數區域。色彩校正裝置包括量子效率量測電路、定址電路、以及校正電路。量子效率量測電路根據來自影像感測器的複數畫素中每一者的感測信號來產生色彩信號。定址電路接收對應每一畫素的色彩信號、獲得每一畫素在影像感測器上的位置、以及平均對應於其位置在複數區域中的一者的複數畫素的所有色彩信號以獲得平均色彩信號。校正電路接收平均色彩信號以獲得複數區域中的該一者的色彩校正矩陣，以及以此色彩校正矩陣來校正其位置在複數區域中的該一者的複數畫素的色彩信號。

Description

色彩校正裝置以及方法

本發明係有關於一種色彩校正裝置，特別是有關於一種色彩校正裝置，其可根據畫素的位置來獲得色彩校正矩陣。

影像感測器係用來透過畫素矩陣來偵測來自光源的光線，且接著將偵測到的光線轉換成電子信號。一般而言，一個影像感測器需要一色彩校正矩陣來校正在電子信號中的色覺誤差(color perception error)。然而，此色彩校正矩陣僅適用於一特定光源。當該影像感測器移動到一不同的空間時，影像感測器可能被一不同的光源照射。此時，用於特定光源的色彩校正矩陣則無法再使用。那麼，在一習知的影像感測器中，需要預先決定用於不同光源的多個色彩校正矩陣。如上所述，習知的影像感測器都需要根據光源的種類來選擇所需採用的色彩校正矩陣。事實上，對於依影像感測器而言，色覺誤差可能會隨著畫素在畫素矩陣上的不同位置而也所不同。即使影像感測器仍是被同一光源照射，來自配置在不同位置的畫素的電子信號可能需要不同的校正參數，例如，不同的色彩校正矩陣。上述的習知光學感測器都沒有考慮到這個問題。

因此，此期望提出一種色彩校正裝置，其可根據畫素的位置來採用色彩校正矩陣。。

本發明提供一種色彩校正裝置，用於影像感測器。此影像感測器劃分為複數區域。色彩校正裝置包括量子效率量測電路、定址電路、以及校正電路。量子效率量測電路根據來自影像感測器的複數畫素中每一者的感測信號來產生色彩信號。定址電路接收對應每一畫素的色彩信號、獲得每一畫素在影像感測器上的位置、以及平均對應於其位置在複數區域中的一者的複數畫素的所有色彩信號以獲得平均色彩信號。校正電路接收平均色彩信號以獲得複數區域中的該一者的色彩校正矩陣，以及以此色彩校正矩陣來校正其位置在複數區域中的該一者的複數畫素的色彩信號。

本發明提供一種色彩校正方法，其用於影像感測器。此影像感測器劃分為複數區域。色彩校正方法包括以下步驟：接收來自影像感測器的複數畫素中每一者的感測信號；以及根據所接收對應每一畫素的感測信號來產生色彩信號；獲得每一畫素在影像感測器上的位置。此色彩校正方法還包括以下步驟：平均對應於其位置在複數區域中的一者的複數畫素的所有色彩信號，以獲得平均色彩信號；根據平均色彩信號以獲得複數區域中的該一者的色彩校正矩陣；以及以色彩校正矩陣來校正其位置在複數區域中的該一者的複數畫素的色彩信號。

1‧‧‧影像感測裝置

10‧‧‧影像感測器

11‧‧‧色彩校正裝置

20‧‧‧畫素矩陣

21...25‧‧‧感興趣區域

200、200₂₃‧‧‧畫素

C20‧‧‧中心點

B21...B24‧‧‧邊界

D21...D24‧‧‧距離

3‧‧‧模組透鏡主光線角度(CRA)曲線

12‧‧‧光源

40‧‧‧量子效率量測電路

41‧‧‧定址電路

42‧‧‧分類電路

43‧‧‧校正電路

S10‧‧‧感測信號

S40‧‧‧色彩信號

S41‧‧‧平均色彩信號

S42‧‧‧理想色彩資訊信號

50、51‧‧‧計算器

60‧‧‧記憶體

61‧‧‧計算器

70‧‧‧自動白平衡電路

81...89‧‧‧感興趣區域

S90...S99‧‧‧步驟

S90...S97、S99、S100、S101‧‧‧步驟

第1圖表示根據本發明一實施例的電源轉換器； 第1圖表示根據本發明一實施例的感測裝置。

第2圖表示根據本發明一實施例在第1圖中的影像感測器。

第3圖表示在第2圖的劃分圖樣下畫素矩陣的模組透鏡主光線角度(CRA)曲線。

第4圖表示根據本發明一實施例的色彩校正裝置。

第5圖表示根據本發明一實施例在第4圖中的校正電路。

第6圖表示根據本發明另一實施例第4圖中的校正電路。

第7圖表示根據本發明另一實施例的色彩校正裝置。

第8圖表示根據本發明另一實施例在第1圖中的影像感測器。

第9圖表示根據本發明一實施例用於影像感測器的色彩校正方法流程圖。

第10圖表示根據本發明另一實施例用於影像感測器的色彩校正方法流程圖。。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第1圖係表示根據本發明一實施例的感測裝置。如第1圖所示，影像感測裝置1包括影像感測器10以及色彩校正裝置11。影像感測裝置1可透過影像感測器10接收光線，並根據偵測到的光線產生複數電子色彩信號。可根據這些彩色信號在一顯示器上顯示影像。第2圖係表示根據本發明一實施例的影像感測器10。如第2圖所示，影像感測器10包括配置成畫素矩 陣10的複數個畫素200。在第2圖中，畫素矩陣20係由數個彼此交錯的垂直線與平行線來表示。一組交錯的垂直線與水平線定了一個畫素200。為了清楚顯示，第2圖僅顯示六條垂直線以及六條水平線，且在第2圖中標示兩個畫素200與200₂₃。影像感測器10被劃分成複數個感興趣區域(region of interest，ROI)。在第2圖的實施例中，定義了影像感測器10的中心點C20。根據距離中心點C20的五個距離範圍，影像感測器11的畫素矩陣200劃分成五個感興趣區域21-25。如此一來，在畫素矩陣20中的畫素200分別配置在這五個感興趣區域。參閱第2圖，感興趣區域21係由邊界B21所定義，且在邊界B21上的任一點與中心點C20之間相距有距離D21。在感興趣區域21中的任何一點與中心點C20之間的距離短於距離D21。感興趣區域22係由邊界B21與B22所定義，且在邊界B22上的任一點與中心點C20之間相距有距離D22。在感興趣區域22中的任何一點與中心點C20之間的距離長大於距離D21並短於距離D22。感興趣區域23係由邊界B22與B23所定義，且在邊界B23上的任一點與中心點C20之間相距有距離D23。在感興趣區域23中的任何一點與中心點C20之間的距離長大於距離D22並短於距離D23。感興趣區域24係由邊界B23與B24所定義，且在邊界B24上的任一點與中心點C20之間相距有距離D24。在感興趣區域24中的任何一點與中心點C20之間的距離長大於距離D23並短於距離D24。此外，在影像矩陣20中剩下的區域則定義為感興趣區域25。在感興趣區域25中具有配置在感興趣區域21-24的外部的複數畫素，在感興趣區域25中的任何一點與中心點C20之間的距離長大於距離 D24。

第3圖係表示在第2圖的劃分圖樣下影像感測器10的畫素矩陣20的模組透鏡主光線角度(chief ray angle，CRA)曲線3。參閱第3圖，X軸係表示介於在畫素矩陣20中的任何一點與中心點C20之間的距離Dp-c，而Y軸表示當影像感測器10正被一光源照射時的主光線角度CRA。參閱光線角度曲線3，自中心點C20起的不同距離對應主光線角度CRA的不同數值。為了清楚地敘述實施例，第3圖也透過虛線以及距離的元件符號D21-D24與感興趣區域的元件符號21-25，來呈現主光線角度CRA與感興趣區域21-25之間的關係。

第4圖係表示根據本發明一實施例的色彩校正裝置11。如第4圖所示，色彩校正裝置11包括量子效率(quantum efficiency，QE)量測電路40、定址電路41、分類電路42、以及校正電路43。為了說明色彩校正裝置11的操作，第4圖也顯示了影像感測器10。參閱第2與4圖，當影像感測器10正被一光源12照射時，畫素矩陣20中的每一畫素200產生一對應的感測信號S10。接著，一色彩校正程序開始。在色彩校正程序中，量子效率量測電路40接收來自每一畫素200的感測信號S10，且根據所接收到的感測信號S10來產生一對應的色彩信號S40。在一實施例中，量子效率量測電路40係用來偵測影像感測器10的量子效率頻譜。舉例來說，量子效率量測電路40可量測進入一畫素200的光子數量以及在來自該畫素200的對應感測信號S10中的電子數量，且根據量測結果來產生一對應的色彩信號S40。定址電路41接收對應每一畫素200的色彩信號S40。定址 電路41更接收一位址信號Sadd，其表示每一畫素200在畫素矩陣20上的位址資訊。如此一來，定址電路41可根據位址信號Sadd來獲得每一畫素200在畫素矩陣20上的位置。定址電路41預先獲得畫素矩陣20的劃分圖樣的資訊。當獲得複數畫素200中一者的位置時，定址電路41開始計算該畫素與中心點C20之間的距離，且根據計算的距離來判斷該畫素200配置所在的感興趣區域。在另一實施例中，定址電路41可根據計算的距離以及該畫素200的座標來判斷該畫素配置所在的感興趣區域。接著，定址電路41記錄每一畫素的所接收到的色彩信號S40以及所獲得的位置。舉例來說，由定址電路41所計算出介於畫素200₂₃與中心點C20之間的距離長於距離D22且短於D23時，定址電路41則判斷畫素200₂₃係配置在感興趣區域23。在定址電路41接收畫素200₂₃的對應色彩信號S40以及獲得其位置之後，定址電路41將所接收的色彩信號S40以及所獲得的位置記錄在一暫存器或記憶體。

當色彩校正程序開始一段時間後。定址電路41則開始檢查其位置在感興趣區域21-25之一者中的所有畫素200的色彩信號S40是否已被記錄。舉例來說，定址電路41檢查其位置在感興趣區域23中的所有畫素200的色彩信號S40是否已被記錄。當定址電路41檢查出其位置在感興趣區域23中的所有畫素200的色彩信號S40已被記錄時，定址電路41則平均在感興趣區域23中的所有畫素200的色彩信號S40，以獲得一平均色彩信號S41。此外，定址電路41也可對感興趣區域21-22與24-25中至少一者執行上述的檢查與平均操作，以獲得對應的平均色 彩信號S41。

參閱第4圖，分類電路42也接收該些畫素200的感測信號S10。分類電路42根據所接收的感測信號S10來判斷光源12的種類，且根據光源12的判斷結果來產生一理想色彩資訊信號S42。在此實施例中，理想色彩資訊信號S42表示了一理想色卡頻譜(ideal color patch spectrum)。在獲得理想色彩資訊信號S42以及感興趣區域23的平均色彩信號S41之後，校正電路43則接收理想色彩資訊信號S42以及感興趣區域23的平均色彩信號S41，且接著根據理想色彩資訊信號S42以及感興趣區域23的平均色彩信號S41來產生感興趣區域23的一色彩校正矩陣。

第5圖係表示根據本發明一實施例的校正電路43。如第5圖所示，校正電路43包括計算器50以及計算器51。計算器50接收理想色彩資訊信號S42以及感興趣區域23的平均色彩信號S41，且根據理想色彩資訊信號S42與感興趣區域23的平均色彩信號S41之間的差異來產生感興趣區域23的一對應色彩校正矩陣S50。計算器51接收所計算出的感興趣區域23的色彩校正矩陣S50，也接收在感興趣區域23中的複數畫素200的色彩信號S40。接著，計算器51以計算出的色彩校正矩陣S50來校正在感興趣區域23中的複數畫素200的色彩信號S40。

第6圖係表示根據本發明另一實施例的校正電路43。參閱第6圖，校正電路43包括記憶體60以及計算器61。記憶體60儲存複數色彩校正參考矩陣。計算器61接收理想色彩資訊信號S42以及感興趣區域23的平均色彩信號S41，並根據理想色彩資訊信號S42與感興趣區域23的平均色彩信號S41之間的 差異而自記憶體60中讀取一對應的色彩校正參考矩陣，以作為感興趣區域23的色彩校正矩陣S60。在計算器61獲得色彩校正矩陣S60後，計算器61以計算出的色彩校正矩陣S60來校正在感興趣區域23中的複數畫素200的色彩信號S40。

在第5與6圖的實施例中，感興趣區域23係作為依個例子來說明在感興趣區域23中複數畫素200的色彩信號S40的校正。然而，在其他感興趣區域21-22與24-25的每一者中複數畫素200的色彩信號S40，也可以由第5或6圖中的校正電路的校正操作來進行校正。由於其為相同的校正操作，因此在此省略相關敘述。

在另一實施例中，色彩校正裝置11更包括一自動白平衡(auto white balance，AWB)電路70，如第7圖所示。參閱第7圖，自動白平衡電路70耦接於量子效率量測電路40與定址電路41之間。自動白平衡電路70接收每一畫素200的色彩信號S40，且對接收到的色彩信號執行一白平衡操作。經過自動白平衡電路70處理過的每一畫素200的色彩信號S40傳送至定址電路41。

根據上述的實施例，色彩校正矩陣的決定係根據畫素200的位置來執行，例如影像感測器11的感興趣區域21-25。因此，配置在不同位置的複數畫素200的色彩信號S40可做適當的校正。根據校正過的色彩信號S40而產生的影像的品質也因此增加了。

在第2圖的上述實施例中，影像感測器10的感測矩陣20根據距離中心點C20的五個距離範圍而被劃分成五個感興 趣區域21-25。然而，在其他實施例中，影像感測器10的畫素矩陣20可根據其他的圖樣來劃分為數個感興趣區域。第8圖係表示根據本發明另一實施例的影像感測器10。如第8圖所示，影像感測器10的畫素矩陣20以九個矩形為基準而被劃分成九個感興趣區域81-89。定址電路41事先獲得畫素矩陣20的劃分圖樣的資訊，使得定址電路41可根據位址信號Sadd來判斷一畫素200配置所在的感興趣區域。

第9圖為根據本發明一實施例用於影像感測器的色彩校正方法流程圖。在下文中，舉例來說，色彩校正方法係適用於第4圖的影像感測器10。色彩校正方法將透過參閱第2、4、與9圖來說明。影像感測器10被光源12所照射，且影像感測器10的每一畫素400產生一感測信號S10。首先，量子效率量測電路40接收每一畫素200的感測信號S10(步驟S90)，之後根據所接收到的每一畫素200的感測信號S10來產生一對應的色彩信號S40(步驟S91)。接著，獲得每一畫素200在影像感測器10上的位置。在一實施例中，對於每一畫素200而言，定址電路41計算該畫素200與中心點C20之間的距離(步驟S92)，且根據計算出的距離來判斷該畫素201配置所在的感興趣區域(步驟S93)。

然後，定址電路41記錄此判斷獲得的位置且記錄其位置在一特定感興趣區域中的畫素200的色彩信號S40(步驟S94)，並檢查其位置在該定特感興趣區域內的所有畫素200的色彩信號S40是否已被記錄(步驟S95)。當定址電路41檢查出其位置在該定特感興趣區域內的所有畫素200的色彩信號S40 尚未被記錄時，此色彩校正方法則進行回到步驟S94。當定址電路41檢查出其位置在該定特感興趣區域內的所有畫素200的色彩信號S40已被記錄時，定址電路41將在該特定感興趣區域內的複數畫素200的色彩信號S40進行平均，以獲得一平均色彩信號S41(步驟S96)。此外，定址電路41也對其他感興趣區域中的至少一區域執行上述的步驟S94-S96，以獲得對應的平均色彩信號S41。

在步驟S90-S96執行期間中的任何一時間點，分類電路42判斷光源12的種類，且根據光源21的判斷結果來產生一理想色彩資訊信號S42(步驟S97)。在獲得理想色彩資訊信號S42以及特定感興趣區域的平均色彩信號S41之後，校正電路43根據理想色標信號S42與特定感興趣區域的平均色彩信號S41之間的差異來計算該特定感興趣區域的一色彩校正矩陣(步驟S98)。接著，校正電路43以計算獲得的該特定感興趣區域的色彩校正矩陣來校正在該特定感興趣區域內的畫素200的色彩信號S40(步驟S99)。根據上述，步驟S97可在步驟S98之前的任一時間執行。

第10圖為根據本發明另一實施例用於影像感測器的色彩校正方法流程圖。第10圖的實施例的步驟相似於第9圖的實施例的步驟。然而，第10圖的實施例具有額外的步驟S100與S101，其中，步驟S101係用來取代步驟S97。在步驟S100中，複數色彩校正參考矩陣儲存在記憶體60內。在步驟S101中，校正電路43根據理想色彩資訊信號S42與特定感興趣區域的平均色彩信號S41之間的差異，自記憶體60選取複數色彩校正參考 矩陣中一者，以作為該特定感興趣區域的色彩校正矩陣。在第10圖的實施例中，步驟S100在步驟S90前執行，然而，並不以此為限。在其他實施例中，步驟S100也可在執行步驟S101之間的任何時間執行。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧影像感測器

11‧‧‧色彩校正裝置

12‧‧‧光源

40‧‧‧量子效率量測電路

41‧‧‧定址電路

42‧‧‧分類電路

43‧‧‧校正電路

S10‧‧‧感測信號

S40‧‧‧色彩信號

S41‧‧‧平均色彩信號

S42‧‧‧理想色彩資訊信號

Claims (10)

1. 一種色彩校正裝置，用於一影像感測器，該影像感測器劃分為複數區域，該色彩校正裝置包括：一量子效率量測電路，根據來自該影像感測器的複數畫素中每一者的一感測信號來產生一色彩信號；一定址電路，接收對應每一該畫素的該色彩信號，獲得每一該畫素在該影像感測器上的一位置，以及平均對應於該等位置在該等區域中的一者的該等畫素的所有該等色彩信號以獲得一平均色彩信號；以及一校正電路，接收該平均色彩信號以獲得該等區域中的該一者的一色彩校正矩陣，以及以該色彩校正矩陣來校正該等位置在該等區域中的該一者的該等畫素的該等色彩信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之色彩校正裝置，其中，對於每一該畫素而言，該定址電路計算每一該畫素與該影像感測器的一中心點之間的一距離，且根據計算的該距離來判斷每一該畫素所在的該區域。
3. 如申請專利範圍第1項所述之色彩校正裝置，其中，對於位在該等區域中的該一者的每一該畫素而言，該定址電路記錄該位置以及該位置在該等區域中的該一者的每一該畫素的該色彩信號，且檢查該等位置在該等區域中的該一者的所有該等畫素的該等色彩信號是否已被記錄；以及其中，當該定址電路判斷出該等位置在該等區域中的該一 者的所有該等畫素的該等色彩信號已被記錄，該定址電路平均對應於該等區域中該一者的該等色彩信號以獲得該平均色彩信號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之色彩校正裝置，更包括：一分類電路，接收對應每一該畫素的該感測信號，以判斷正照射該影像感測器的一光源的種類，且根據判斷該光源的種類的一結果來產生一理想色彩資訊信號；其中，該校正電路接收該理想色彩資訊信號以及每一該區域的該平均色彩信號，且根據該理想色彩資訊信號以及該平均色彩信號來計算該等區域中的該一者的該色彩校正矩陣。
5. 如申請專利範圍第4項所述之色彩校正裝置，其中，該校正電路包括：一第一計算器，接收該理想色彩資訊信號以及該平均色彩信號，且根據該理想色彩資訊信號與該平均色彩信號之間的差異來計算該等區域中的該一者的該色彩校正矩陣；以及一第二計算器，接收該等區域中的該一者的該色彩校正矩陣，且以該色彩校正矩陣來校正該等位置在該等區域中的該一者的該等畫素的該等色彩信號。
6. 如申請專利範圍第4項所述之色彩校正裝置，其中，該校正電路包括：一記憶體，儲存複數色彩校正參考矩陣；以及一計算器，接收該理想色彩資訊信號以及該平均色彩信號，且根據該理想色彩資訊信號與該平均色彩信號之間的 差異自該記憶體讀取該等理想色彩資訊信號中的一者以作為該等區域中的該一者的該色彩校正矩陣，以及以該色彩校正矩陣來校正該等位置在該等區域中的該一者的該等畫素的該等色彩信號。
7. 一種色彩校正方法，用於一影像感測器，該影像感測器劃分為複數區域，該色彩校正方法包括：接收來自該影像感測器的複數畫素中每一者的一感測信號；根據所接收對應每一該畫素的該感測信號來產生一色彩信號；獲得每一該畫素在該影像感測器上的一位置；平均對應於該等位置在該等區域中的一者的該等畫素的所有該等色彩信號，以獲得一平均色彩信號；根據該平均色彩信號以獲得該等區域中的該一者的一色彩校正矩陣；以及以該色彩校正矩陣來校正該等位置在該等區域中的該一者的該等畫素的該等色彩信號。
8. 如申請專利範圍第7項所述之色彩校正方法，其中，獲得每一該畫素在該影像感測器上的該位置的步驟包括：對於每一該畫素而言，計算每一該畫素與該影像感測器的一中心點之間的一距離；以及根據計算的該距離來判斷每一該畫素所在的該區域。
9. 如申請專利範圍第7項所述之色彩校正方法，更包括：對於位在該等區域中的該一者的每一該畫素而言，記錄該 位置以及該位置在該等區域中的該一者的每一該畫素的該色彩信號；檢查該等位置在該等區域中的該一者的所有該等畫素的該等色彩信號是否已被記錄；判斷正照射該影像感測器的一光源的種類；根據一判斷結果來產生一理想色彩資訊信號；儲存複數色彩校正參考矩陣；以及其中，獲得該色彩校正矩陣的步驟包括：根據該理想色彩資訊信號與該平均色彩信號之間的差異自該記憶體選取該等理想色彩資訊信號中的一者以作為該等區域中的該一者的該色彩校正矩陣。
10. 如申請專利範圍第7項所述之色彩校正方法，更包括：判斷正照射該影像感測器的一光源的種類；以及根據一判斷結果來產生一理想色彩資訊信號。