TWI339064B - - Google Patents
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Description
1339064 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於配置有含亮度資訊之像素之攝像裝置。 【先前技術】 以往之RGB正方形拜耳(Bayer)排列之影像感測器係依據 配置於上下左右之G (Green)像素之相關資訊而施行像素内 插(例如參照專利文獻1) ^又’在配置有含亮度資訊之像 素’且具有對正方傾斜45。之排列之影像感測器中,由於〇 像素未配置於上下左右’故不能實施以往之像素内插方 法。因此,在此種像素排列之影像感測器之像素内插之相 關檢測中,一般係依據由同色像素之平均加以求出。但, 在此内插方法中’有局頻之空間頻率不能延長之缺點與發 生假色之缺點。又,在此相關檢測方法中,在亮度系信號 γ與彩色系信號Cr/Cb之信號處理中,不能施行正確之分色。 [專利文獻1]日本特開2001-218073號公報 【發明内容】 (發明所欲解決之問題) 本發明所欲解決之問題係在於:在相關檢測中,高頻之 空間頻率不能延長之缺點與發生假色之點。又,在亮度系
Uy與彩色系信號Cr/Cb之信號處理中,$能施行正確之 分色之點。 本發明之課題在於抑制有彩色被照體之假色,對單純平 均像素内插,延長頻帶。 (解決問題之技術手段) 118574.doc
1339064 本發明之攝像裝置之特徵在於:其係具有將複數色之有 衫色像素與對入射光之靈敏度高於前述有彩色像素之高靈 敏度像素互相配置成格子花紋狀之影像感測器者,且包 3,相關檢測部,其係由前述高靈敏度像素之信號成分與 前述有彩色像素之信號成分檢測所拍攝之被照體之相關關 係;色判別區塊,其係由前述有彩色像素之信號成分判別 所拍攝之被照體是否有彩色;及像素内插部,其係藉由前 述色判別區塊所判別之信號,以被照體是否有彩色而施行 切換像素内插方法之處理,在前述色判別區塊判別為有彩 色之情形,依據前述相關檢測部之資訊,施行以從相關較 高之像素之内插為優先之處理。 在本發明中,由於包含·色判別區塊,其係判別所拍攝 之被照體是否有彩色;及像素内插部,其係藉由前述色判 別區塊所判別之信號,以被照體是否有彩色而施行切換像 素内插方法之處理,在前述色判別區塊判別為有彩色之情 形,依據前述相關檢測部之資訊,施行以從相關較高之像 素之内插為優先之處理,故可施行有彩色像素之内插。 【實施方式】 (發明之效果) 依據本發明,由於包含像素内插部’其係在色判別區塊 判別為有彩色之情形,依據相關檢測部之資訊,施行以來 自相關較咼之像素之内插為優先之處理,因此,可施行有 彩色像素之内插,故具有可對單純平均像素内插,延長頻 帶之優點。又,具有比利用單純平均之像素内插更能抑制 118574.doc 1339064 有彩色被照體之假色之優點。 以下,依據圖1〜圖9說明適用本發明之攝像裝置之一實 施型態(第1實施例)。 首先,依據圖8之區塊圖說明適用本發明之攝像裝置之 一例。在圖8中,作為一例,顯示使用影像感測器之攝像 機系統之全體圖。 如圖8所示,攝像裝置1係包含:結成光像之透鏡系2、 具有施行光電變換之像素部之感測器3、接受電氣信號而 除去Ι/f雜訊,僅柚出信號成分之相關雙重抽樣 4、將類比信號之感測器之像素信號變換成數位信號之類 比數位變換器(ADC)5、及輸出數位信號化之感測器信號作 為最終之影像信號之信號處理區塊6。 在上述攝像裝置1中,透鏡系2所聚光之光像係在感測器
3之像素部成像,作為電氣信號被輸出至部4。在CDS 部4,除去1/f雜訊,僅抽出信號成分,利用入1)(:5將類比信 號之感測器之像素信號變換成數位信號。變換成數位信號 之感測器信號再被輸入至信號處理區塊6作為最終之影像 信號而被處理。 其次,依據圖9說明有關上述攝像裝置丨之感測器3之色 排列之一例。 如圖9所示,感測器3之色排列係相對於以往之rgb正方 形拜耳之像素排列,採用將獲得亮度資訊用之像素(在本 例中為對入射光之靈敏度高於有彩色像素之高靈敏度像 素)配置於空間相位偏移"2之相位位置之排列。此高靈敏 II8574.doc 1339064 度像素例如係由白像素或灰像素所構成。以下,以排列白 (w)像素之一例加以說明。 其次,說明有關本發明之重要部分。圖i係表示上述信 號處理區塊6之詳細之區塊圖,圖2係表示圖丨所示之攝像 機系統之信號處理部中之像素内插區塊丨3内之區塊圖。 如圖1所示,被類比數位變換器(ADC)變換成數位信號 之感測器之像素化號係在白平衡(WB )區塊11將感測器之像 素輸出正規化成有彩色像素之〇 (Green)像素或高靈敏度像 素之w像素。在此,作為一例,將其正規化成w像素但 也可其正規化成灰像素。以下,以W像素加以說明。 正規化之信號分別獨立地被輸入至色判別區塊1 2與像素 内插區塊13。在色判別區塊11中,判定作為對象之像素及 其周邊是否有彩色,將其結果傳達至像素内插區塊丨3。 在像素内插區塊13中,利用内插將不足之2色内播至存 在有R/G/B像素之相位。例如’在將b/R像素内插於存在有 G像素之位置。又,像素内插區塊13係依據前述色判別區 塊12之判定結果,動態地變更内插處理。非為有彩色之情 形,在產生内插之像素之際,可積極地利用已存在之像素 之像素信號來提高解像度,另一方面,為有彩色之情形, 由周圍像素内插與欲内插之像素同色之像素信號。 實施像素内插後,分成亮度產生與彩色產生之2系統進 行處理。首先,說明有關亮度產生之處理系統。 對像素内插區塊1 3所產生之R/G/B像素信號,施^亍q NTSC之亮度變換式等所代表之變換,產生γ信號^產生< 118574.doc yl號與w像素由於k號位準並未一致,故在位準平衡區 塊14施行使位準—致。利用此位準平衡區_產生無靠 號與Y信號之位準差之亮度信號(高頻)。 但,在空間上有亮度信號存在之像素與無亮度信號存在 之像素會交互(在空間相位’各佔1/2)地出現,故需將像素 補足於像素不存在之相位。此動作係由亮度内插區塊丨6執 行。此補足處理之判定係由相關檢測區塊15執行。此相關 檢測區塊15係以亮度信號作為檢測信號進行處理。此檢測 結果分別被利用於亮度產生與彩色產生。 在彩色内插區塊17中,首先,將R/G/B像素内插於冒像 素存在之相位。内插係由周圍之w像素與R/G/B像素,依 據比率運算等算出。另外,為了在空間上R/G/B像素不存 在之相位施行像素補足’使其反映在亮度產生之說明中之 相關檢測區塊15之檢測結果,以施行像素補足β 亮度内插區塊18係將前述之高頻之亮度信號與由彩色產 生處理所運算之R/G/B信號產生γ信號之低頻之亮度信號 再合成之區塊。藉由此處理’可抑制低頻部分之亮度重現 性之劣化。 依據以上之動作’產生Y/ Cr/Cb之信號,完成像素内插 處理。 其次,上述像素内插區塊1 3之詳細以一例加以說明時, 如圖2所示,係構成為:利用色識別區塊2 1識別位於作為 内插對象之相位之像素之濾色片,以多工器(MPX) 22分別 將信號切換至適切之内插處理(例如内插處理A部23或内插 H8574.doc -10· 處理B部24)。 其次,利用圖3、圖4說明有關作為内插對象之相位之像 素之濾色片為R (Red)或B (Blue)之情形之内插處理(例如内 插處理A部23)。圖3係表示内插處理a部23之區塊圖,圖4 係表示内插處理A部23之像素内插影像。 如圖4所示,内插對象之相位之像素為b像素,内插之像 素為R像素與G像素。可利用於内插之r像素對b像素,係 位於斜4方向(參照圖4(1)),故利用圖3所示之相關檢測部 25在斜方向施行相關檢測,依照由相關檢測部25輸出之相 關強度,在像素内插部26改變4方向之R像素之混合比而施 行象素之内插。G像素也依據同樣想法,由上下左右4方 向(參照圖4(2)),利用圖3所示之相關檢測部27在水平、垂 直方向施行相關檢測,依照由相關檢測部27輸出之相關檢 測結果’在像素内插部28利用4方向之G像素之混合比而施 行G像素之内插。 又,内插對象之相位之像素為R之情形,可藉由將B改 讀成R,將R改讀成B,而施行同等之處理。即,内插對象 之相位之像素為R像素,内插之像素為B像素與G像素。可 利用於内插之B像素對R像素,係位於斜4方向,故在斜方 向施行相關檢測,依照相關強度,改變4方向之R像素之混 合比而施行B像素之内插。G像素也依據同樣想法,由上 下左右4方向,依照相關檢測結果,利用4方向之G像素之 混合比施行G像素之内插。 其次,利用圖5、圖6說明作為内插對象之相位之像素之 118574.doc • η · 1339064 濾色片為G之情形之處理(内插處理B部24)。圖5係表示内 插處理B部之區塊圖’圖6( 1)係表示在水平方向相關較強 之情形之内插處理B部24之像素内插影像,圖6(2)係表示 在垂直方向相關較強之情形之内插處理B部24之像素内插 影像。又,内插之像素為R像素及B像素,但r像素及b像 素之配置方向因G像素之相位而異。 如圖6所示,在水平方向有6像素份R像素存在,在垂直 方向有6像素份B像素存在,但此關係會因g像素之相位而 反轉。而’如圖5所示,以G像素及W像素輸入至相關檢測 部29作為相關檢測信號,以求出上下左右之相關強度。 作為相關檢測部29之相關結果,左右方向較強之情形, 如圖6( 1)所示,R像素之内插係由内插對象位置之〇像素之 上下之水平方向6像素份之R像素算出,B像素係由内插對 象位置之G像素之左右之2像素份之B像素内插。此内插係 利用圖5所示之像素内插部3〇施行。 作為相關檢測部29之相關結果,上下方向之相關較強之 情形也同樣地加以處理。即,如圖6(2)所示,B像素之内 插係由内插對象位置之G像素之左右之垂直方向6像素份之 B像素算出,R像素之内插係由内插對象位置之G像素之上 下之2像素份之R像素内插。此内插係利用圖$所示之像素 内插部3 0施行。 前述圖5所示之實際之處理係利用如圖7所示之濾波器施 行運算。藉相關結果,將vk與hk之係數設定為1或0,以實 現前述之處理。 118574.doc 12- 藉以上之處理,可高精度地施行同色之像素内插。 其次,利用圖10〜圖1 7說明相關檢測之一實施例。 圖10係圖示内插對象位置之像素為B像素之情形之與r 像素排列之相關係數。又,圖11係圖示相關檢測處理之算 法。 如圖10所示,R像素係在對B像素傾斜45度方向配置有4 像素,以右上之R像素為R0 ’權宜地依順時針方向附上名 稱至R3。又’由R0依序使相關增益對應於RTGain、 RBGain、LB Gain、LT Gain 〇 如圖11所示’本例之情形’以内插對象位置之B像素為 中心在斜方向分別配置低通濾波器(LPF)。此時,配置低 通濾波器(LPF)之對象為W像素(Wwb)。對其結果,其次, 配置高通濾波器(HPF),以算出差分值rt、LB、LT、 RB。相關愈大時,此差分值愈小。 其次’圖12係表示相關係數算出式。將上述差分值RT、 LB、LT ' RB代入此相關係數算出式,以求出相關係數。 利用此計算式’將4方向之合成比率設定為1,且增大相關 較強之方向之係數。 最後,施行像素内插處理。此像素内插處理係利用圖13 所示之算法進行β以前述圖1〇之例加以表示時,如以下所 示: 内插於Β像素位置之r像素=R〇 * RTGain+Ri*RBGain+ R2*LB Gain+R3*LT Gain 其次,圖14係表示内插對象位置之像素為B像素之情形 118574.doc -13· 1339064 之與G像素排列之相關係數。· 如圖14所示,G像素係像素位於上下左右方向之位 置,此等之相關檢測係利用圖15所示之相關檢測算法之電 路進行檢測。
右人求G像素之相關之情形,G像素之重複週期為4週期, 故也可利用鄰接於B像素之w像素提高檢測精度。配置低 通濾波器(LPF)後,配置高通濾波器(HpF)而求出差分值之 方法與上述相肖,利用在貨像素之算出結果與在g像素之 异出結果,以抑制被照體之色之影響之目的施行加權。將 此結果所求得之差分值妞、儿、^、戰入圖16所示之 相關係數算出式,以求出相關係數。 最後’施行像素内插處理。此像素内插處理例如係依據 圖17所不之算法施行,求出内插於B像素位置之g像素。 其次,依據圖18〜圖26說明有關本發明之攝像裝置之— 實施型態(第2實施型態)。首先,利用前述圖i所說明之信
號處理部之詳細之位準平衡區塊14產生無w信號與γ信號 之位準差之亮度信號(高頻)β圖18係表示此位準平衡處理 後之信號排列。 在圖18中,W係表示W傻音f以去& , 仏丨VV诼京(以素色四角形表示之像 素),Y表示由内插處理求得之R/G/B像素之信號量算出之 亮度(以斜線四角形表示之像素)。又, 存在之相位。此相位之資訊被後述之處 虛線係表示無像素 理所補足。 又w與Y之仏號位準由於若照原來樣子時會發生位準 差’故經由如在圖19中表示其—例之低通較器(LPF), I18574.doc
•14- ^ S 1339064 如圖20之壳度形之式及矽色形之式所示,將w之平均設定 為Wave,將Y之平均設定為Yave,使Wave/Yave之比率與γ 相乘,以施行正規化成為W之位準之處理。又,由於藉此 處理,可改變亮度,故為使色差之位準也能一致,對 R/G/B,也施行同樣之正規化。即,將w之平均設定為 Wave將R之平均设定為Rave ’使Wave/ Rave之比率與r 相乘,以施行正規化成為|之位準之處理。G、8之情形也 可同樣地,將R改為G、B而施行正規化。
其次,在w像素存在之位置施行R/G/B像素之内插。如 圖2i所示,W像素全部存在於有像素之相位,故可利用w 像素内插R/G/B像素。圖21係表示R像素之内插式。又,對於 B像素及G像素’也可利用與R像素同樣之運算加已算出。 最後1行對像素不存在之相位之像素補I此處理如 圖22所不,以…像素作為相關檢測信號,對上下左右之4 像素依照相關強度動態地施行補足處理。
紅由以上之處理,可產生亮度及彩色信號。 其-人,依據圖23〜圖26說明上述相關檢測之—實施例 _表示對像素不存在之相位之像素補足之關係圖。 圖23所不,斜線所示之像素係由内插 料產生Y,純正規化成心素之料,素色^ 圖^像㈣表示^素本身。在此狀態下,為了對㈣ 2央之像素不存在之相㈣㈣素補足,㈣行以下之 如圖24所示,本例之情形 使W像素分別向水平/垂直方 118574.doc 1339064 向通至低通濾波器(LPF)·。其次,導至高通渡波器(HpF), 以算出差分值SR、SL、ST、SB。 其次’圖25係表示相關係數算出式。將上述差分值SR、 SL、ST、SB代入此相關係數算出式’分別求出、 LGain、TGain、BGain 0 最後’施行像素内插處理。此像素内插處理係利用圖26 所示之算法對像素不存在之相位進行像素補足。又,此補 足處理不僅W像素,也適用於R、G、B各像素之補足。 如以上所說明,依據本發明,由於包含:色判別區塊 12 ’其係判別所攝像之被照體是否有彩色;及像素内插部 26、 28、30,其係藉由此色判別區塊12所判別之信號,以 被照體是否有彩色而施行切換像素内插方法之處理,在色 判別區塊12判別為有彩色之情形’依據相關檢測部乃、 27、 29等之資訊,施行以由相關較高之像素之内插為優先 之處理,故可施行有彩色像素之内插,故與單純平均像素 内插之情形相比,可延長頻帶。又,與利用單純平均之像 素内插相比,更能抑制有彩色被照體之假色。 在上述之說明中,雖以使用「白色(White)像素」作為高 靈敏度像素之例加以說明,但並非限定於嚴格意義(理想) 之白色或透明之像素,只要屬於以往可供獲得色重現性用 之各色成分之原色像素及靈敏度高於補色像素之像素即 了例如也叮為δ又置稍微混有不能以理想的白色或透明之 狀態透光之成分之灰色濾光片之像素,或設置混有少量色 素成分之濾光片之像素。但,與偏多地混有特定色素成分 118574.doc • 16 -
(S 之濾光片之情形相比,設置如灰色濾光片等穿透光之色成 刀之平衡性良好之濾光片時,從施行信號處理之觀點而 言’更為理想。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之攝像裝置之一實施型態(第丨實施例) 之區塊圖。 圖2係表示像素内插區塊之詳細之一例之區塊圖。 圖3係表示内插處理a部之一例之區塊圖。 圖4(1)、4(2)係表示内插處理A部之像素内插影像之一例 之配置圖。 圖5係表示内插處理b部之一例之區塊圖。 圖6(1)、6(2)係表示在水平方向相關較強之情形及在垂 直方向相關較強之情形之内插處理B部之像素内插影像例 之配置圖。 圖7係表示内插處理b部之一例之算法。 圖8係表示適用本發明之攝像裝置之一例之區塊圖。 圖9係表示攝像裝置之感測器之色排列之一例之像素配 置圖。 圖10係表示内插對象位置之像素為B像素之情形之與r 像素排列之相關係數之一例之配置圖。 圖11係表示相關檢測處理之一例之算法。 圖12係相關係數算出式。 圖13係表示像素内插處理之一例之算法。 圖14係表示内插對象位置之像素為b像素之情形之與g 118574.doc -17- 1339064 像素排列之相關係數之配置圖。 圖1 5係表示相關檢測處理之一例之算法。 圖16係相關係數算出式。 囷丨7係表不像素内插處理之一例之算決。 圖1 8係表示位準平衡處理後之信號排列之一例之配置 圖0 圖19係表示低通遽波器之一例之算法。 圖20係亮度形之式及彩色形之式。
圖21係表示在W像素之存在位置内插R/G/B像素之一例 之配置圖及内插式。 圖22係表示以W像素作為相關檢測信號之補足處理之一 例之配置圖。 圖23係表示對像素不存在之相位之像素補足之一例之配 置圖。 圖24係表示使W像素分別向水平/垂直方向通至低通濾波 器之一例之算法。
圖25係相關係數算出式。 圖26係表示像素内插處理之一例之算法。 【主要元件符號說明】 1 攝像裝置 12 色判別區塊 13 像素内插區塊 25 ' 27、29 相關檢測部 26 ' 28、30 像素内插部 118574.doc •18·
Claims (1)
1339064 第096112348號專利申嗜宏|99· ΙΟ 8 中文申請專利範圍替換本(99^· 1¾月歹6 錢)正替換買 十、申請專利範圍:一一 1 ·肖攝像裝置’其特徵在於:其係具有將複數色之有衫 色像素、與對入射光之靈敏度高於前述有彩色像素之高 靈敏度像素互相配置成格子花紋狀之影像感測器者,立 • 包含: . 4關裰測,其係由剷述高靈敏度像素之信號成分與 月j述有衫色像素之信號成分檢測所拍攝之被照體之相關 關係; 鲁 &判别區塊’其係由岫述有彩色像素之信號成分判別 所拍攝之被照體是否有彩色; 像素内插。卩,其係藉由前述色判別區塊所判別之信 唬’以被照體是否有彩色而施行切換像素内插方法之處 在引述色判別區塊判別為有彩色之情形,依據前述 相關檢測部之資訊,施行以從相關較高之像素之内插為 優先之處理;及 砝衫色内插區塊,其係使用相關檢測區塊所輸出之相關 •::果’產生衫色信號者,該相關檢測區塊係以亮度信號 作為檢測信號而施行前述像素内插處理之判定者,且該G 相關檢測區塊係輸出自高靈敏度像素所檢測出之相關結 果。 ,° 2. 如請求項1之攝像裝置,其中 • 前述高靈敏度像素係白像素或灰像素。 3. 如請求項丨之攝像裝置,其中包含: :::衡區塊’其係產生前述有彩色像素與前述高靈 破度像素之信號位準間無位準差之亮度信號。 118574-991028.doc
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