TWI504277B - 影像感測裝置、影像感測器的操作方法、串音修正方法以及偽色誤差修正方法 - Google Patents

影像感測裝置、影像感測器的操作方法、串音修正方法以及偽色誤差修正方法 Download PDF

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Description

影像感測裝置、影像感測器的操作方法、串音修正方法以及偽色誤差修正方法
本發明是有關於影像感測器及其操作方法，且特別是有關於色彩影像感測器及其操作方法。
CMOS影像感測器(CIS)通常用於消費電子產品，諸如數位固定式相機、視訊錄影機及可攝影移動終端。在典型設備中，使用CIS陣列擷取光能並且輸出相應的電訊號，其中各感測器通常對應於一個影像的畫素。典型地，CIS僅鑒別光強度資訊。為了提供色彩鑒別，通常設置色彩過濾器於感測器陣列之上以過濾光線之特定色彩分量，使得單個感測器可提供色彩分量資訊。
為了產生高清晰度(definition)影像，通常需要減小CIS尺寸，使得在給定區域可使用較大數量之感測器。然而，增加感測器之積體密度可引起感測器中的串音增加，其可導致敏感度降低。在具有不同色彩过滤器的感測器之間的串音可在單個感測器的輸出中導致頻譜失真，並且可引起訊號雜訊比(SNR)減小以及色彩再現度降低。
補償串音之已知技術包括放大感測器輸出訊號和/或使用色彩修正電路以修正串音。但由於已增加的雜訊和色彩再現度問題，此等方法會受到限制。
常用均知影像設備使用彩色內插值(color interpolation)。在典型彩色內插值處理中，組合多個相鄰畫素之訊號，以為所給定之畫素產生適當的色彩資訊。例 如，可利用來自相鄰的紅色和綠色畫素感測器之訊號來為藍色畫素產生內插綠色和紅色訊號。然而，彩色內插值可引入偽色誤差(false color error)。修正偽色誤差之均知方法為將光學低通濾波器(OLPF)插入至每一感測器和可接收入射光的透鏡之間。
本發明的一些實施例提供一種裝置，其包括設置為多個重複2x2單位畫素群之色彩選擇感測器(color-selective sensor)陣列。該陣列的單位畫素群(unit pixel group)的每個感測器可選擇包括綠色分量之色彩。單位畫素群包括：可選擇(selective for)各第一色彩和第二色彩之各感測器以及選擇第三色彩之兩個感測器。來自單位畫素群的感測器之訊號可代表在第一色彩訊號空間(color signal space)中的色彩，並且該裝置還可包括影像處理器電路，其配置成接收來自色彩選擇感測器陣列之影像感測器訊號，並且處理影像感測器訊號以在第二色彩訊號空間中產生影像訊號。例如，該影像處理器電路可包括內插器電路，對於具有第一、第二和第三色彩中之第一色彩之色彩過濾器之畫素而言，內插器電路配置成為產生對應於第一、第二和第三色彩中之各第二和第三色彩之內插色彩訊號。色彩修正器電路可配置成接收內插色彩訊號，並且組合內插色彩訊號以產生RGB訊號。該影像處理器電路還可配置成自RGB訊號產生色度訊號(chrominance signal)，並且自內插色彩訊號產生亮度訊號。該影像處理器電路還可配置成自影 像訊號識別偽色誤差畫素，並且為已識別的偽色誤差畫素進行補償內插色彩訊號，該影像訊號自色彩選擇感測器接收而來。
在特定實施例中，單位畫素群之第一行包括黃色過濾感測器和青色(cyan)過濾感測器，並且單位畫素群之第二行包括兩個綠色過濾感測器。該裝置可包括影像處理器電路，其配置成分別為各畫素產生各黃色、青色以及第一和第二綠色訊號集(set)，並且配置成組合各黃色、青色以及第一和第二綠色訊號集之黃色、青色以及兩個綠色訊號以為各畫素產生各RGB訊號集。該影像處理器電路可包括串音修正器電路，其配置成組合給定畫素之黃色訊號和第一綠色訊號，以為給定畫素產生RGB訊號集之紅色訊號；組合給定畫素之青色訊號和第二綠色訊號，以為給定畫素產生RGB訊號集之藍色訊號；並且組合給定畫素之第一和第二綠色訊號，以為給定畫素產生RGB訊號集之綠色訊號。例如，該串音修正器電路可配置成自給定畫素之黃色訊號中，減去第一綠色訊號以為給定畫素產生RGB訊號集之紅色訊號；自給定畫素之青色訊號中減去第二綠色訊號，以為給定畫素產生RGB訊號集之藍色訊號；並且平均化給定畫素之第一和第二綠色訊號，以為給定畫素產生RGB訊號集之綠色訊號。該影像處理器電路還可配置成應用色彩修正矩陣至給定畫素之RGB訊號集之紅色訊號、藍色訊號及綠色訊號，以為給定畫素產生經色彩修正之紅色、綠色及藍色訊號集。該影像處理器電路可包括內 插器電路，其配置成自色彩選擇感測器陣列接收影像感測器訊號，並且為來自已接收之影像感測器訊號之各畫素分別產生黃色、青色以及第一和第二綠色訊號集。
本發明的附加實施例提供以下方法：於其中影像感測器訊號自色彩選擇感測器陣列產生，該色彩選擇感測器陣列設置為多個重複2x2單位畫素群，單位畫素群之每個感測器選擇包括綠色分量之色彩，該單位畫素群包括選擇第一和第二色彩之各感測器以及選擇第三色彩之兩個感測器。該第一、第二和第三色彩可形成第一色彩訊號空間，並且可處理該影像感測器訊號以在第二色彩訊號空間中產生影像訊號。處理該影像感測器訊號以在第二色彩訊號空間中產生影像訊號可包括：對於具有第一、第二和第三色彩中之第一色彩之色彩過濾器之畫素，對應於第一、第二和第三色彩中之各第二和第三色彩來內插色彩訊號，並且組合該內插色彩訊號以產生RGB訊號。該等方法還可包括自RGB訊號來產生色度訊號，並且自內插色彩訊號來產生亮度訊號(luminance signal)。
本發明的附加實施例提供了串音修正方法，其包括接收畫素之色彩訊號集，該色彩訊號集包括黃色訊號、青色訊號、第一綠色訊號和第二綠色訊號。組合黃色訊號和第一綠色訊號以產生RGB訊號集之紅色訊號。組合青色訊號和第二綠色訊號以產生RGB訊號集之藍色訊號。組合第一和第二綠色訊號以產生RGB訊號集之綠色訊號。組合黃色訊號和第一綠色訊號以產生RGB訊號集之紅色訊 號，可包括自黃色訊號減去第一綠色訊號以產生RGB訊號集之紅色訊號。組合青色訊號和第二綠色訊號以產生RGB訊號集之藍色訊號，可包括自青色訊號減去第二綠色訊號以產生RGB訊號集之藍色訊號。組合第一和第二綠色訊號以產生RGB訊號集之綠色訊號，可包括平均化第一和第二綠色訊號以產生RGB訊號集之綠色訊號。
本發明的實施例還提供用於修正偽色誤差之偽色誤差修正方法，該偽色誤差藉由來自感測器訊號之色彩訊號內插值而產生，該感測器訊號來自畫素感測器陣列，該畫素感測器陣列包括第一色彩感測器，和在該陣列的列中與該第一色彩感測器交插設置之第二色彩感測器。對於該列之每個畫素，確定在感測器的感測器訊號輸出，與自第一方向上離其最近的相同的色彩感測器之感測器訊號輸出之間的差別。對於已識別確定差別的第一和第二色彩之相鄰畫素對。補償已識別的相鄰畫素對之內插色彩訊號。例如，補償已識別的相鄰畫素對之內插色彩訊號可包括，對於第一色彩之畫素，將在第一色彩畫素之各側之第二色彩畫素之平均色彩訊號值，加入至與第一色彩的畫素相關聯之第二色彩的內插色彩訊號，對於第二色彩之畫素，從與第二色彩畫素相關聯之第一色彩之內插色彩訊號中，減去在第二色彩畫素的各側上之第一色彩畫素之平均色彩訊號值。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式詳細說明如下。
於下文中參考附圖更充分地介紹本發明，於附圖中顯示了本發明的實施例。然而，本發明可以許多不同的形式實現並且不應將其解釋為是對本文所闡述的實施例之限制。再者，提供該等實施例，使得本揭露內容變得更透徹和完整，並且將會更充分地將本發明之範圍傳達至彼等本領域熟知此項技藝者。
如本文所使用的，術語"和/或"包括一個或多個相關聯列出主題之任何或全部組合。要理解，當一元件和/或部件被稱為“連接於”或“聯接於”另一元件和/或部件時，該元件和/或部件可以直接連接於或者聯接於其他元件或者部件上，或者可存在中間元件或者部件。相反，當一元件或者部件被稱為“直接連接於”或“直接聯接於”另一元件或者部件時，不存在中間元件或者部件。
要理解，儘管本發明使用術語“第一”、“第二”等來描述各種元件和/或部件，但這些元件和/或部件不應受到這些術語的限制。再者，這些術語僅用於區別一元件和/或部件與另一元件和/或部件。例如，在不脫離本發明的範圍的情況下，第一元件和/或部件可以稱為第二元件和/或部件。
本發明所使用的術語僅是為了描述特定實施例，並不意圖作為本發明的限制。如本申請所使用的，單數形式“一”或者“一個”意圖還包括複數形式，除非上下文以其他方式明確表明。更要理解術語“包括”和/或“包含” 在本案中使用時表示存在所提到的特徵、步驟、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一個或多個其他特徵、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。
除非其他方面所定義，本申請所使用的所有術語(包括技術及科學術語)的意思與本發明所屬領域熟知此項技藝者所一般理解的相同。更要理解，諸如在常用字典中所定義的術語可解釋為具有與相關技術及本說明書的背景一致的意思，並且不應以理想化或過份正式的方式進行解釋，除非本案中明確地這樣定義。
本發明的一些實施例來源於以下之理解：藉由使用重複的2x2矩形單位畫素群排列(其中畫素群之每個感測器均可選擇包括綠色分量之色彩)，可提供具有較高密度和所希望的串音以及色彩保真度之影像感測裝置及其方法，其包括可選擇各第一色彩和第二色彩(例如黃色和青色)之各感測器以及選擇第三色彩(例如綠色)之兩個感測器。此畫素群排列可與色彩修正電路結合使用以產生諸如帶有所希望的訊號雜訊比(SNR)和在綠色頻譜中具有相對低水平的空間調變之RGB訊號，因此可改良清晰度。此可使得影像感測器達成所希望之高解析度(resolution)。
圖1根據本發明的一些實施例繪示了用於影像感測器之畫素陣列100。畫素陣列100包括黃色(Ye)、綠色(G1、G2)及青色(Cy)畫素，其設置在重複的2x2單位畫素群110中，其每一者均包括青色畫素、黃色畫素及兩個綠色畫素。畫素G1、G2、Cy、Ye中之每一者均可選擇包括綠色分量 之色彩，也即，綠色、青色或黃色。圖2繪示了黃色和青色頻譜與綠色頻譜之重疊。可理解，可使用具有適當頻譜選擇性之各色彩過濾器結合諸如CIS之影像感測器設備來實施畫素G1、G2、Cy、Ye。還應該理解，其它過濾器組合可提供類似之頻譜性質。
圖3和圖4繪示了圖1中的陣列100的單位畫素群的第一綠色畫素G1(也即具有帶綠色色彩過濾器的感測器之畫素)之串音特徵。由於相鄰的綠色畫素G2所造成之串音G2"可藉由以下所給定：G2"=C2+C6，其中C2和C6代表來自相鄰的綠色畫素G2之相加分量。由於相鄰青色畫素Cy所造成之可串音Cy"可藉由以下所給定：Cy"=C4+C8，其中C4和C8代表來自相鄰的青色畫素Cy之相加分量(additive component)。來自相鄰的黃色畫素Ye之串音Ye"可藉由以下所給定：Ye"=C1+C3+C5+C7，其中C1、C3、C5、C7是分別來自相鄰的黃色畫素Ye之相加分量。綠色畫素G1感測器之輸入G1'可藉由以下所給定： G1'=G1+G2"+Cy"+Ye"。
然而，可假定來自對角的相鄰黃色畫素Ye之貢獻可以忽略，使得輸入G1'可簡化為：G1'=G1+G2"+Cy"
如圖4中繪示，綠色畫素G1感測器之輸入G1'可認為是包括：透過綠色畫素的綠色過濾器而貢獻之綠色分量G1、藉由垂直相鄰的綠色畫素G2之過濾器而貢獻之綠色分量G2"、藉由水平相鄰的青色畫素Cy之過濾器所貢獻之綠色分量G"及藉由水平相鄰的青色畫素Cy之過濾器所貢獻之藍色分量B"。
圖5和圖6繪示了圖1中的陣列100的單位畫素群的第二綠色畫素G2之串音特徵。水平相鄰的綠色畫素G1之串音G1"可藉由以下所給定：G1"=C2+C6。
來自水平相鄰的黃色畫素Ye之串音Ye"可藉由以下所給定：Ye"=C4+C8。
來自對角相鄰的青色畫素Cy之串音Cy"可藉由以下所給定：Cy"=C1+C3+C5+C7。
假定來自對角相鄰的青色畫素Cy之貢獻Cy"可以忽略，至綠色畫素G1感測器之輸入G2'可藉由以下所給定：G2'=G2+G1"+Ye"
如圖6中繪示，綠色畫素G2感測器之輸入G2'可認為是包括：透過綠色畫素綠色過濾器所貢獻之綠色分量G2'，藉由垂直相鄰的綠色畫素G1之過濾器所貢獻的綠色分量G1"，藉由水平相鄰的黃色畫素Ye之過濾器所貢獻的綠色分量G"以及藉由水平相鄰的黃色畫素Ye之過濾器所貢獻的紅色分量R"。
圖7和圖8繪示了來自圖1中的陣列100的單位畫素群之黃色畫素Ye之串音特徵。垂直相鄰的青色畫素Cy之串音Cy"可藉由以下所給定：Cy"=C2+C6。
來自水平相鄰的綠色畫素G2之串音G2"可藉由以下所給定：G2"=C4+C8。
來自對角相鄰的綠色畫素G1之可串音G1"可藉由以下所給定：G1"=C1+C3+C5+C7。
假定對角相鄰的綠色畫素G1可以忽略，黃色畫素感測器之輸入Ye'可藉由以下所給定：Ye'=Ye+Cy"+G2"。
如圖8中繪示，至黃色畫素Ye感測器之輸入Ye'可認為是包括：透過黃色畫素過濾器所貢獻之黃色分量Ye，藉由水平相鄰的綠色畫素G1之過濾器所貢獻之綠色分量G2"，藉由垂直相鄰青色畫素Cy之過濾器所貢獻之綠色分量G"以及藉由垂直相鄰的青色畫素Cy之過濾器所貢獻之藍色分量B"。
圖9和圖10繪示了圖1中的陣列100的單位畫素群的青色畫素Cy之串音特徵。垂直相鄰的黃色畫素Ye之串音Ye"可藉由如下所給定：Ye"=C2+C6。
藉由水平相鄰的綠色畫素G1所貢獻之串音G1"可藉由如下所給定：G1"=C4+C8。
藉由對角相鄰的綠色畫素G2所貢獻之串音G2"可藉由如下所給定：G2"=C1+C3+C5+C7。
假定對角相鄰的綠色畫素G2的貢獻可以忽略，青色 畫素Cy感測器之輸入Cy'可藉由以下所給定：Cy'=Cy+Ye"+G1"。
如圖10中繪示，青色畫素Cy感測器之輸入Cy'可認為是包括：透過青色畫素過濾器所貢獻之青色分量Cy，藉由水平相鄰的綠色畫素G1的過濾器所貢獻之綠色分量G1"，藉由垂直相鄰的黃色畫素Ye的過濾器所貢獻之綠色分量G"以及藉由垂直相鄰的黃色畫素Ye的過濾器所貢獻之紅色分量R"。
圖11根據本發明的一些實施例繪示了影像感測裝置1100。該裝置包括畫素陣列1110，其包括如上述圖1至圖10所介紹而設置之單位畫素群。將感測器訊號Ye、G2、Cy、G1(亦即來自感測器之訊號，在單位畫素群中對應於各經過濾的黃色、青色及綠色畫素之感應器的訊號)提供至內插器電路1120，該內插器電路1120可為每個畫素產生補色(complementary color)訊號。特別地，對於具有給定色彩(例如綠色)的過濾器之畫素而言，內插器電路1120為其它補色(例如青色和黃色)從具有補色過濾器之相鄰畫素訊號產生內插訊號。結果，內插器產生黃色、綠色及青色訊號Ye'、G1'、G2'、Cy'之輸出，其中該輸出包括對應於每個像素的實際過濾顏色之訊號以及該像素的補色之內插值。
將該些訊號提供至色彩修正器電路(color correction matrix circuit)1130的串音修正器電路(crosstalk corrector circuit)1132，其進行產生紅色、綠色及藍色訊號R 0 、G 0 、B 0 。特別地，串音修正器電路1132實施串音修正操作，其中該操作執行以下之矩陣公式：
然后色彩修正矩陣電路1134將色彩修正(例如等化，equalization)矩陣應用於紅色、綠色及藍色訊號R 0 、G 0 、B 0 ，以產生經色彩修正之紅色、綠色及藍色訊號R、G、B。
假定內插黃色、綠色及青色訊號Ye'、G1'、G2'、Cy'對應於上述參照图1-10所述之黃色、綠色及青色訊號Ye'、G1'、G2'、Cy'：G1'=G1+G2"+G"+B" G2'=G2+G1"+G"+R" Ye'=Ye+G"+B"+G2" Cy'=Cy+G"+R"+G1"
因此，串音修正器電路1132產生之紅色、綠色及藍色訊號R 0 、G 0 、B 0 可分別形成如圖12A、圖12B及圖12C中所示。特別地，在藍色訊號B 0 和紅色訊號R 0 中，串音分量G"、B"及R"實質上彼此偏移。綠色訊號G 0 保留相對少之紅色及藍色分量，並且提供相對於紅色R 0 及藍色訊號B 0 而言較強之綠色分量。藉由使用前述之單位畫素群，可達成較高的增益及增大的訊號雜訊比(SNR)。另外，因為 每個畫素均對綠色訊號G 0 有貢獻，故可減少綠色頻譜中的空間調變，其可改良清晰度。此可允許影像感測器達成接近奈奎斯特極限之解析度。
應該理解，通常可使用各種類比及/或數位電路中的任何一個或一些來實施內插器電路1120和色彩修正器電路1130。例如，內插器1120可包括類比至數位(A/D)轉換器電路(其配置為轉換藉由CMOS影像感測器所產生之類比影像訊號)和數位電路(其配置為實施數位內插值以產生經內插之黃色、綠色和青色訊號Ye'、G1'、G2'、Cy')。色彩修正器電路1130可數位化處理內插黃色、綠色和青色訊號Ye'、G1'、G2'、Cy'以產生紅色、綠色和藍色訊號R、G、B。舉例來說，可使用分開的部件來實現此電路，其中該分開的部件可實現內插器電路1120和色彩修正器電路1130的各種功能，及/或該些功能的各種族群可積體化於(例如)一個或多個積體電路中。
圖13根據本發明的實施例繪示了影像擷取系统(image capture system)1300。該系统1300包括沿著線的上述畫素陣列1310，其對應於感測器的輸出訊號(該感應器具有該些色彩的過濾器)產生黃色、青色及綠色訊號Ye、Cy、G1、G2。將黃色、青色和綠色訊號Ye、Cy、G1、G2提供至內插器電路1320，其產生包括內插色彩訊號之黃色、青色和綠色訊號Ye'、Cy'、G1'、G2'。將黃色、青色和綠色訊號Ye'、Cy'、G1'、G2'提供至色彩修正電路1330，如上述参考圖11和圖12A至圖12C所討論其可對 黃色、青色和綠色訊號Ye'、Cy'、G1'、G2'進行處理，以產生紅色、綠色和藍色訊號R、G、B。可將紅色、綠色和藍色訊號R、G、B提供至可產生白色平衡訊號R'、G'、B'之自動白平衡(AWB)控制器電路1340，其後該白色平衡訊號R'、G'、B'在伽瑪修正器電路1350中經受伽瑪修正。藉由伽瑪修正電路1350產生經伽瑪修正之紅色、綠色和藍色訊號R"、G"、B"，其后藉由色彩訊號空間轉換器電路1360將其轉換為色度訊號Cr、Cb。
如圖13進一步所示，更將黃色、青色和綠色訊號Ye'、Cy'、G1'、G2'提供至亮度決定器電路1380，其功能為產生亮度訊號Y。特別地，亮度決定器電路1380包括乘法器1382，其將黃色、青色和綠色訊號Ye'、Cy'、G1'、G2'中之各者與各別係數a、b、c、d相乘，產生提供至加法器1384之比例訊號。將加法器1384之輸出提供至增益控制器電路(gain controller circuit)1386和伽瑪修正器電路1388以產生亮度訊號Y。增益控制器电電路1386可藉由色度訊號Cr、Cb與亮度訊號Y平衡。將亮度訊號Y以及色度訊號Cr、Cb提供至RGB轉換器電路1370，其可產生經亮度修正之紅色、綠色及藍色訊號R、G、B。
根据本發明的其他實施例，可在以上述的色彩修正之前，在黃色、綠色及青色訊號上實施偽色修正，以修正可能會因內插值處理而引起的偽色誤差。圖14和圖15繪示了偽色誤差如何產生之例。垂直邊界可發生在影像的"明亮"和"黑暗"區域之間，例如，在黃色畫素Ye33和水平相鄰 的綠色畫素G34(參見圖15之(a))之邊界上。黃色畫素Ye33的黃色訊號ye33和水平相鄰的綠色感測器G34的綠色訊號g34是正確的，因為其完全等於感測器輸出(參見圖15之(b)和(e))。黃色畫素Y33的內插綠色和青色訊號g33、cy33也是正確的，因為產生他們的感測器訊號G32、G34、Cy23、Cy43均在"明亮"區域(參見圖15之(c)和(d))內。
然而，對於在"明亮/黑暗"邊界上的內插色彩訊號而言，情況有所不同。例如，水平相鄰的綠色畫素G32、G34的數值間之內插值可確定黃色畫素Y33的綠色數值g33，其為：g33=(G32+G34)/2。
然而，因為黃色畫素Ye33在"明亮"區域中，所以黃色畫素Ye33的實際綠色值應該實質上與綠色畫素G32相同(即使用來自"黑暗"區域的色彩資訊之內插值來產生邊界畫素Ye33的偽綠色訊號g33(參見(c)))。類似地，在"較暗"區域中來自黃色和青色感測器訊號的相鄰綠色畫素G34的黃色及青色數值ye34、cy34之內插值，可產生過高之黃色及青色訊號ye34、cy34(參見圖15之(f)和(g))，其中該黃色和青色感測器訊號來自相鄰畫素Ye33、Ye35、Cy23、Cy43、Cy25、Cy45。該些偽色誤差可導致將色彩誤差引入至從該些訊號所產生的紅色和藍色訊號R、B中，如圖15中所示(參見圖(h)和(i))。因此，希望在邊界區域上具有內插值補償(藉由圖15中的箭頭顯示)以防止由於內插值而產 生偽色。
圖16根據本發明的一些實施例繪示了可補償由內插值引起的偽色誤差之裝置和操作，其以沿圖13中繪示的線條之影像處理方式實施。特別地，畫素陣列1310可產生黃色、綠色和青色訊號Ye、G1、G2、Cy，其被提供至內插器1320'，內插器1320'內插該些訊號以產生含有內插訊號之黃色、綠色和青色訊號Ye0'、G10'、G20'、Cy0'。內插器1320'與圖13的內插器1320不同，其配置成可檢測發生偽色誤差之畫素位置，該內插器1320'產生可提供至偽色修正器電路1325之指示訊號。偽色修正器電路1325包括修正訊號產生電路1323，其響應於來自內插器1320'之指示訊號，來控制誤差修正器電路1327以修正選定的黃色、綠色和青色訊號Ye0'、G10'、G20'、Cy0'中之一，而產生經偽色誤差修正之黃色、綠色及青色訊號Ye'、G1'、G2'、Cy'。經偽色誤差修正之黃色、綠色及青色訊號Ye'、G1'、G2'、Cy'可提供至色彩修正器電路1330，其可如上述参考圖13之討論來處理該些訊號。
圖17根據本發明的一些實施例繪示了圖16的偽色修正電路1325的修正訊號產生電路1323之操作。從藉由內插器電路1320'所產生之畫素Ye31、G32、Ye33、G34、Y35訊號，產生了顯示了明亮區域和較暗區域(其藉由(a)顯示)間之邊界位置之位置檢測訊號(f)。訊號(b)、(c)、(d)顯示了在綠色畫素G32和黃色畫素Ye33上具有相同的色彩顯示尖峰(color indicate peak)之相鄰畫素間之差別。相 加該些尖峰值可產生訊號(e)，其可移位一個畫素以產生位置指示訊號(f)，其中該位置指示訊號(f)具有居中於明亮區域和較暗區域間的邊界之尖峰(peak)。藉由反轉該尖峰在對稱點的一側邊上可從位置指示訊號(f)中產生修正訊號(g)。
圖18根據本發明的實施例繪示了圖16的偽色修正電路1325的誤差修正器電路1327之操作。對於如圖17(圖案(a))所示之入射光圖案，如以上所述可產生位置檢測訊號(b)和位置修正訊號(c)。如(d)和(e)中所示，對於畫素Ye33，誤差修正器電路1327從相鄰的綠色畫素訊號G32、G34中產生平均綠色訊號。相似地，参照(f)和(g)，對於畫素G34，誤差修正器電路1327從相鄰的黃色畫素Ye33、Ye35訊號中產生綠色畫素G34的平均黃色訊號。響應於修正訊號(c)，誤差修正器電路1327將黃色畫素Ye33之平均G訊號加入至藉由內插器1320'所產生之此畫素之內插綠色訊號，並且從藉由內插器1320'所產生之綠色畫素G34之內插黃色訊號中減去平均黃色訊號，由此修正內插器1320'所引入之偽色。
圖19根據本發明的實施例繪示了示例性影像訊號處理操作。沿以上所述之線條，各黃色、綠色和青色過濾感測器產生黃色、綠色和青色感測器訊號(方塊1905)。然后藉由來自該些主要感測器輸出訊號之內插為每個畫素產生補充黃色、綠色和青色訊號，。舉例來說，自透過相鄰的綠色和青色過濾畫素而產生之訊號為黃色畫素內插綠色和 青色訊號，自透過相鄰的黃色和青色過濾畫素而產生之訊號為綠色畫素內插黃色和青色訊號，並且自透過相鄰的黃色和綠色過濾畫素而產生之訊號為青色畫素內插黃色和綠色訊號(方塊1910)。然后內插值處理訊號可被偽色修正(方塊1915)，並且其后如以上参考圖13(方塊1920)所述在RGB變換中進行色彩修正。如以上参考圖13所述，其后對所形成之色彩修正訊號進行AWB處理和伽瑪修正(方塊1925、1930)以產生可轉換為色度訊號之輸出(方塊1935)。更將內插值處理訊號加權組合以產生亮度訊號(方塊1940)。對此亮度訊號進行增益調節和伽瑪修正(方塊1945、1950)。該色度和亮度訊號可轉換為RGB訊號(方塊1955)。
圖20根據本發明的實施例繪示了偽色誤差修正之示例性操作。舉例來說，使用以上参考圖17(方塊2010)所介紹之操作從黃色、綠色和青色感測器訊號中識別偽色誤差畫素。可決定已識別的畫素之平均色彩值(方框2020)並且將選擇性地從的已識別畫素內插訊號中增加和減去該平值色彩值以修正偽色誤差(方塊2030)。
本發明之前述僅作為說明並不應解釋為對本發明之限制。儘管本發明的一些示例性實施例已經有所介紹，在本質上不背離本發明之獨特教示及優點之前提下，彼等本領域熟知此項技藝者應當易於認識到可對示例性實施例作出許多修改。因此，應該意圖將所有之彼等修改包括於如申請專利範圍所限定的本發明之範圍內。因此，應該理解， 本發明之前述是說明性的並且不應被解釋為是對所揭露之特定實施例之限制，並且對所揭露之實施例連同其它的實施例之修改，應意圖包括於附加的申請專利範圍之內。
100‧‧‧畫素陣列
110‧‧‧2x2單位畫素群
1100‧‧‧影像感測裝置
1110‧‧‧畫素陣列
1120‧‧‧內插器電路
1130‧‧‧色彩修正器電路
1132‧‧‧串音修正器電路
1134‧‧‧色彩修正矩陣電路
1300‧‧‧影像擷取系统
1310‧‧‧畫素陣列
1320‧‧‧內插器電路
1320'‧‧‧內插器
1323‧‧‧修正訊號產生電路
1325‧‧‧偽色修正電路
1327‧‧‧誤差修正器電路
1330‧‧‧色彩修正電路
1340‧‧‧自動白平衡(AWB)控制器電路
1350‧‧‧伽瑪修正器電路
1360‧‧‧色彩訊號空間轉換器電路
1370‧‧‧RGB轉換器電路
1380‧‧‧亮度決定器電路
1382‧‧‧乘法器
1384‧‧‧加法器
1386‧‧‧增益控制器電路
1388‧‧‧伽瑪修正器電路
1910、1915、1920、1925、1930、1935、1940、1945、1950、1955、2010、2020、2030‧‧‧方塊
圖1根據本發明的一些實施例繪示了用於影像感測裝置之單位畫素群排列。
圖2是繪示了圖1的影像感測裝置的感測器之色彩頻譜關係之圖式。
圖3至圖10是繪示了圖1的影像感測裝置的畫素感測器間之串音之圖式。
圖11是根據本發明的一些實施例繪示了影像感測裝置之方塊圖。
圖12A至圖12C根據本發明的實施例繪示了在圖11的影像感測裝置中之RGB訊號的產生。
圖13是根據本發明的實施例繪示了影像感測裝置之方塊圖。
圖14和圖15是根據本發明的一些實施例圖式繪示了在感測器矩陣中由於色彩訊號插值而引起之偽色的產生。
圖16是根據本發明的一些實施例繪示了在影像感測裝置中之偽色誤差修正裝置和操作之方塊圖。
圖17和圖18繪示了在圖16的影像感測裝置中用於偽色誤差修正之操作。
圖19是根據本發明的一些實施例繪示了用於處理影像訊號的操作之流程圖。
圖20是根據本發明的實施例繪示了用於偽色誤差修正的操作之流程圖。
G‧‧‧綠色
Cy‧‧‧青色
Ye‧‧‧黃色

Claims (24)

  1. 一種影像感測裝置，包括：色彩選擇感測器陣列，設置成多個重複的2x2單位畫素群，單位畫素群之每個感測器均選擇包括綠色分量之色彩，所述單位畫素群包括選擇各第一和第二色彩之各感測器和選擇第三色彩之兩個感測器，其中所述色彩選擇感測器陣列包括僅含有選擇所述第三色彩的行與含有選擇所述第一和第二色彩的行輪流交替。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測裝置，其中來自所述單位畫素群之所述感測器之訊號定義第一色彩訊號空間，並且所述裝置還包括影像處理器電路，配置成接收來自色彩選擇感測器之所述陣列之影像感測器訊號，並且處理所述影像感測器訊號以在第二色彩訊號空間中產生影像訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之影像感測裝置，其中所述影像處理器電路包括：內插器電路，其配置成為對於具有所述第一、第二和第三色彩中之第一個之色彩過濾器之畫素，產生對應於所述第一、第二和第三色彩中之各第二和第三色彩之內插色彩訊號；以及色彩修正器電路，配置成接收所述內插色彩訊號，並且組合所述內插的色彩訊號以產生RGB訊號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之影像感測裝置，其中所述影像處理器電路，還配置成自所述RGB訊號產生色 度訊號，並且自所述內插色彩訊號產生亮度訊號。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之影像感測裝置，其中所述影像處理器電路，配置成自影像訊號識別偽色誤差畫素，並且對所述已識別之偽色誤差畫素進行補償內插色彩訊號，所述影像訊號接收自所述色彩選擇感測器。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測裝置，其中所述單位畫素群之第一行包括黃色過濾感測器和青色過濾感測器，並且其中所述單位畫素群之第二行包括兩個綠色過濾感測器。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之影像感測裝置，還包括影像處理器電路，配置成為各畫素產生各黃色、青色以及第一和第二綠色訊號集，並且組合各所述黃色、青色以及第一和第二綠色訊號集之所述黃色、青色以及兩個綠色訊號，以為所述各畫素產生各RGB訊號集。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之影像感測裝置，其中所述影像處理器電路包括串音修正器電路，配置成組合給定畫素之所述黃色訊號和所述第一綠色訊號，以為所述給定畫素產生所述RGB訊號集之紅色訊號，組合所述所述給定畫素之青色訊號和所述第二綠色訊號，以為所述給定畫素產生所述RGB訊號集之藍色訊號，並且組合所述給定畫素之所述第一和第二綠色訊號，以為所述給定畫素產生所述RGB訊號集之綠色訊號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之影像感測裝置，其中所述串音修正器電路配置成自所述給定畫素之所述黃色訊 號中減去所述第一綠色訊號，以為所述給定畫素產生所述RGB訊號集之所述紅色訊號，自所述給定畫素之所述青色訊號減去所述第二綠色訊號，以為所述給定畫素產生所述RGB訊號集之所述藍色訊號，並且平均化所述給定畫素之所述第一和第二綠色訊號，以為所述給定畫素產生所述RGB訊號集之所述綠色訊號。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之影像感測裝置，其中所述影像處理器電路，還配置成應用色彩修正矩陣至所述給定畫素之所述RGB訊號集之所述紅色訊號、藍色訊號和所述綠色訊號，以為所述給定畫素產生經色彩修正之紅色、綠色和藍色訊號集。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之影像感測裝置，其中所述影像處理器電路包括內插器電路，配置成自所述色彩選擇感測器陣列接收影像感測器訊號，並且為來自所述已接收的影像感測器訊號之各畫素產生各黃色、青色以及第一和第二綠色訊號集。
  12. 一種影像感測器的操作方法，包括：自色彩選擇感測器陣列產生影像感測器訊號，所述色彩選擇感測器陣設置為多個重複的2x2單位畫素群，單位畫素群之每個感測器均選擇包括綠色分量之色彩，所述單位畫素群包括選擇各第一和第二色彩之各感測器和選擇第三色彩之兩個感測器，所述影像感測器訊號定義第一色彩訊號空間，其中所述色彩選擇感測器陣列包括僅含有選擇所述第三色彩的行與含有選擇所述第一和第二色彩的行輪 流交替；以及處理所述影像感測器訊號，以在第二色彩訊號空間中產生影像訊號。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之影像感測器的操作方法，其中處理所述影像感測器訊號，以在第二色彩訊號空間中產生影像訊號包括：對於具有所述第一、第二和第三色彩中之第一個色彩之色彩過濾器之所述畫素，對應於第一、第二和第三色彩之各第二和第三色彩來內插色彩訊號；以及組合所述內插色彩訊號以產生RGB訊號。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之影像感測器的操作方法，還包括：自所述RGB訊號產生色度訊號；以及自所述內插色彩訊號產生亮度訊號。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之影像感測器的操作方法，還包括：自影像訊號識別偽色誤差畫素，其所述影像訊號自所述色彩選擇感測器而接收來；以及為所述已識別之偽色誤差畫素進行補償內插色彩訊號。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之影像感測器的操作方法，其中所述單位畫素群之第一行，包括黃色過濾感測器和青色過濾感測器；並且其中所述單位畫素群之第二行，包括兩個綠色過濾感測器。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之影像感測器的操作方法，還包括影像處理器電路，其配置成為各畫素產生各黃色、青色以及第一和第二綠色訊號集，並且組合所述黃色、青色以及第一和第二綠色訊號集中之所述黃色、青色以及兩個綠色訊號，以為各所述畫素產生各RGB訊號集。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之影像感測器的操作方法，還包括：組合給定畫素之所述黃色訊號和所述第一綠色訊號，以為所述給定畫素產生所述RGB訊號集之紅色訊號；組合所述給定畫素之所述青色訊號和所述第二綠色訊號，以為所述給定畫素產生所述RGB訊號集之藍色訊號；以及組合所述給定畫素之所述第一和第二綠色訊號，以為所述給定畫素產生所述RGB訊號集之綠色訊號。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之影像感測器的操作方法：其中組合所述給定畫素之所述黃色訊號和所述第一綠色訊號以為所述給定畫素產生所述RGB訊號集之紅色訊號，包括從所述給定畫素之所述黃色訊號中減去所述第一綠色訊號，以為所述給定畫素產生所述RGB訊號集之所述紅色訊號；其中組合所述給定畫素之所述青色訊號和所述第二綠色訊號以為所述給定畫素產生所述RGB訊號集之藍色訊號，包括自所述給定畫素之所述青色訊號減去所述第二綠 色訊號，以為所述給定畫素產生所述RGB訊號集之所述藍色訊號；以及其中組合所述給定畫素之所述第一和第二綠色訊號以為所述給定畫素產生所述RGB訊號集之所述綠色訊號，包括平均化所述給定畫素之所述第一和第二綠色訊號，以為所述給定畫素產生所述RGB訊號集之所述綠色訊號。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之影像感測器的操作方法，還包括應用色彩修正矩陣至所述給定畫素之所述RGB訊號集之所述紅色訊號、藍色訊號和綠色訊號，以為所述給定畫素產生經色彩修正之紅色、綠色和藍色訊號集。
  21. 一種串音修正方法，包括：接收畫素之色彩訊號集，所述色彩訊號集包括黃色訊號、青色訊號、第一綠色訊號和第二綠色訊號；組合所述黃色訊號和所述第一綠色訊號以產生RGB訊號集之紅色訊號；組合所述青色訊號和所述第二綠色訊號以產生所述RGB訊號集之藍色訊號；以及組合所述第一和第二綠色訊號以產生所述RGB訊號集之所述綠色訊號。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之串音修正方法：其中組合所述黃色訊號和所述第一綠色訊號以產生所述RGB訊號集之紅色訊號，包括自所述黃色訊號減去所述第一綠色訊號，以產生所述RGB訊號集之所述紅色訊號； 其中組合所述青色訊號和所述第二綠色訊號以產生所述RGB訊號集之藍色訊號，包括自所述青色訊號減去所述第二綠色訊號，以產生所述RGB訊號集之所述藍色訊號；以及其中組合所述第一和第二綠色訊號以產生所述RGB訊號集之所述綠色訊號，包括平均化所述第一和第二綠色訊號，以產生所述RGB訊號集之所述綠色訊號。
  23. 一種偽色誤差修正方法，用於修正由色彩訊號內插而自感測器訊號產生之偽色誤差，其中所述感測器訊號來自畫素感測器陣列，所述畫素感測器陣列包括在所述陣列中的列中交插設置的第一色彩感測器和第二色彩感測器，所述方法包括：所述畫素感測器陣列設置成多個重複的2x2單位畫素群，且所述畫素感測器陣列包括僅含有選擇第三色彩的行與含有選擇第一和第二色彩的行輪流交替；對於所述列的每個畫素，確定在所述感測器之感測器訊號輸出，與自第一方向上離所述感測器最近之所述相同色彩的感測器之感測器訊號輸出之間的差別；響應於所述已確定之差別，來識別所述第一和第二色彩之相鄰畫素對；以及為所述已識別的相鄰畫素對補償內插色彩訊號。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之偽色誤差修正方法，其中為所述已識別的相鄰畫素對，補償內插色彩訊號包括： 對於所述第一色彩之所述畫素，將在所述第一色彩之所述畫素之各側上之所述第二色彩之畫素之平均色彩訊號值，加入至與所述第一色彩之所述畫素相關聯之所述第二色彩之內插色彩訊號；以及對於所述第二色彩之所述畫素，從與所述第二色彩之所述畫素相關聯之所述第一色彩之內插色彩訊號中，減去在所述第二色彩之所述畫素之各側上之所述第一色彩之畫素之平均色彩訊號值。
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