TWI849767B - 彩色濾光陣列及去馬賽克方法 - Google Patents

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Abstract

本揭示內容提供彩色濾光陣列。彩色濾光陣列包含至少一最小重複單元。至少一最小重複單元包含第一濾光片組以及第二濾光片組。第一濾光片組包含具有第一光譜的第一色彩濾光片、具有第二光譜的二個第二色彩濾光片以及具有第三光譜的第三色彩濾光片。第二濾光片組包含具有第一光譜的第四色彩濾光片、具有第二光譜的二個第五色彩濾光片、具有第三光譜的第六色彩濾光片以及複數個寬頻濾光片，其中第二濾光片組經配置以形成四邊形環，且第一濾光片組位於四邊形環內部。本揭示內容還提供適用於經由彩色濾光陣列擷取的影像的去馬賽克方法。

Description

彩色濾光陣列及去馬賽克方法
本揭示內容係有關於一種彩色濾光陣列及去馬賽克方法，特別是指一種影像感測器的彩色濾光陣列及去馬賽克方法。
現今的數位相機時常使用覆蓋有彩色濾光陣列（color filter array）的影像感測器，並在經由彩色濾光陣列擷取的馬賽克影像上執行去馬賽克方法，以獲取高品質的影像。基於此原因，有必要改進彩色濾光陣列及/或去馬賽克方法。
本揭示內容的一態樣為一種彩色濾光陣列。彩色濾光陣列包含至少一最小重複單元。該至少一最小重複單元包含一第一濾光片組以及一第二濾光片組。該第一濾光片組包含具有一第一光譜的一第一色彩濾光片、具有一第二光譜的二個第二色彩濾光片以及具有一第三光譜的一第三色彩濾光片。該第二濾光片組包含具有該第一光譜的一第四色彩濾光片、具有該第二光譜的二個第五色彩濾光片、具有該第三光譜的一第六色彩濾光片以及複數個寬頻濾光片，其中該第二濾光片組經配置以形成一四邊形環，且該第一濾光片組位於該四邊形環內部。
於一些實施例中，該第一色彩濾光片、該些第二色彩濾光片及該第三色彩濾光片排列為2列2行的陣列。
於一些實施例中，該第一色彩濾光片、該些第二色彩濾光片及該第三色彩濾光片排列為拜爾（Bayer）配置。
於一些實施例中，當該至少一最小重複單元被分為排列成一正方形陣列的四個單元格且該些單元格中位於該至少一最小重複單元的一左側區域的二者沿著一水平方向排列時，該些單元格中位於該左側區域的該二者彼此對稱。
於一些實施例中，當該至少一最小重複單元被分為排列成一正方形陣列的四個單元格且該些單元格中位於該至少一最小重複單元的一右側區域的二者沿著一水平方向排列時，該些單元格中位於該右側區域的該二者彼此對稱。
於一些實施例中，該第一濾光片組的每一側緊鄰該些寬頻濾光片中的二者。
於一些實施例中，該第一色彩濾光片（a1）、該些第二色彩濾光片（b1）、該第三色彩濾光片（c1）、該第四色彩濾光片（a2）、該些第五色彩濾光片（b2）、該第六色彩濾光片（c2）及該些寬頻濾光片（p）具有下列排列： a2 p p b2, p b1 c1 p, p a1 b1 p, b2 p p c2。
本揭示內容的另一態樣為一種去馬賽克方法。去馬賽克方法適用於經由一彩色濾光陣列擷取的一影像，其中該影像包含至少一彩色濾光陣列圖案，且該去馬賽克方法包含：使用該至少一彩色濾光陣列圖案的複數個色彩畫素產生複數個第一解析度色彩影像以及複數個第二解析度色彩影像，其中該些第二解析度色彩影像中每一者的解析度與該至少一彩色濾光陣列圖案的解析度相同，並高於該些第一解析度色彩影像中每一者的解析度；對該些第一解析度色彩影像及該些第二解析度色彩影像進行加權平均運算，以產生複數個平均色彩影像；以及將一全色影像與該些平均色彩影像融合，以產生複數個去馬賽克色彩影像，其中該全色影像的解析度及該些平均色彩影像中每一者的解析度與該至少一彩色濾光陣列圖案的解析度相同。
於一些實施例中，對該些第一解析度色彩影像及該些第二解析度色彩影像進行加權平均運算的操作包含：對該些第一解析度色彩影像中每一者及該些第二解析度色彩影像中每一者對應地施加一權重值。
於一些實施例中，當該些第一解析度色彩影像中一者的畫素分布比該些第一解析度色彩影像中另一者的畫素分布更均勻時，對該些第一解析度色彩影像及該些第二解析度色彩影像進行加權平均運算的操作包含：對該些第一解析度色彩影像中的該者施加一第一權重值；以及對該些第一解析度色彩影像中的該另一者施加一第二權重值，其中該第一權重值大於該第二權重值。
於一些實施例中，對該些第一解析度色彩影像及該些第二解析度色彩影像進行加權平均運算的操作包含：對該些第一解析度色彩影像中每一者的每一畫素及該些第二解析度色彩影像中每一者的每一畫素對應地施加一權重值。
於一些實施例中，該去馬賽克方法還包含：對該至少一彩色濾光陣列圖案的複數個全色畫素進行內插（interpolation），以產生該全色影像。
於一些實施例中，該去馬賽克方法還包含：對該至少一彩色濾光陣列圖案的該些色彩畫素進行次取樣（subsampling），以產生複數個次取樣影像，其中該些次取樣影像各自為一拜爾（Bayer）圖案，且該些次取樣影像中每一者的解析度低於該至少一彩色濾光陣列圖案的解析度。
於一些實施例中，該些色彩畫素包含一第一色彩畫素組以及一第二色彩畫素組，該第一色彩畫素組包含一第一色彩畫素、二個第二色彩畫素以及一第三色彩畫素，該第二色彩畫素組包含一第四色彩畫素、二個第五色彩畫素以及一第六色彩畫素，該第二色彩畫素組及該至少一彩色濾光陣列圖案的複數個全色畫素經配置以形成一四邊形環，且該第一色彩畫素組位於該四邊形環內部，其中該第四色彩畫素、該些第五色彩畫素及該第六色彩畫素在該至少一彩色濾光陣列圖案中具有一相對位置關係，其中對該至少一彩色濾光陣列圖案的該些色彩畫素進行次取樣，以產生該些次取樣影像的操作包含：依據該相對位置關係將該第四色彩畫素、該些第五色彩畫素及該第六色彩畫素排列為2列2行的陣列，以形成該些次取樣影像中的一者。
於一些實施例中，該些色彩畫素包含一第一色彩畫素組以及一第二色彩畫素組，該第一色彩畫素組包含一第一色彩畫素、二個第二色彩畫素以及一第三色彩畫素，該第二色彩畫素組包含一第四色彩畫素、二個第五色彩畫素以及一第六色彩畫素，該第二色彩畫素組及該至少一彩色濾光陣列圖案的複數個全色畫素經配置以形成一四邊形環，且該第一色彩畫素組位於該四邊形環內部，其中位於該至少一彩色濾光陣列圖案的一上側區域中的該些第二色彩畫素中一者、該第三色彩畫素、該第四色彩畫素及該些第五色彩畫素中一者在一垂直方向上具有一相對位置關係，其中對該至少一彩色濾光陣列圖案的該些色彩畫素進行次取樣，以產生該些次取樣影像的操作包含：依據該相對位置關係將該些第二色彩畫素中的該者、該第三色彩畫素、該第四色彩畫素及該些第五色彩畫素中的該者排列為2列2行的陣列，以形成該些次取樣影像中的一者。
於一些實施例中，該些色彩畫素包含一第一色彩畫素組以及一第二色彩畫素組，該第一色彩畫素組包含一第一色彩畫素、二個第二色彩畫素以及一第三色彩畫素，該第二色彩畫素組包含一第四色彩畫素、二個第五色彩畫素以及一第六色彩畫素，該第二色彩畫素組及該至少一彩色濾光陣列圖案的複數個全色畫素經配置以形成一四邊形環，且該第一色彩畫素組位於該四邊形環內部，其中位於該至少一彩色濾光陣列圖案的一下側區域中的該第一色彩畫素、該些第二色彩畫素中一者、該些第五色彩畫素中一者及該第六色彩畫素在一垂直方向上具有一相對位置關係，其中對該至少一彩色濾光陣列圖案的該些色彩畫素進行次取樣，以產生該些次取樣影像的操作包含：依據該相對位置關係將該第一色彩畫素、該些第二色彩畫素中的該者、該些第五色彩畫素中的該者及該第六色彩畫素排列為2列2行的陣列，以形成該些次取樣影像中的一者。
於一些實施例中，該去馬賽克方法還包含：對該些次取樣影像進行內插（interpolation），以產生複數個色彩影像；以及對該些色彩影像進行再排列（rearranging），以產生該些第一解析度色彩影像。
於一些實施例中，該去馬賽克方法還包含：對該些第一解析度色彩影像進行上取樣（upsampling），以產生該些第二解析度色彩影像。
於一些實施例中，當該些次取樣影像中一者的畫素在該至少一彩色濾光陣列圖案中具有一預設排列時，該些第一解析度色彩影像中一者的畫素具有與該些次取樣影像中該者的畫素在該至少一彩色濾光陣列圖案中相同的該預設排列。
於一些實施例中，該些色彩影像各自依據該至少一彩色濾光陣列圖案中部份色彩畫素的排列對應地再排列。
藉由使用去馬賽克方法來處理馬賽克影像，本揭示內容所獲影像具有較佳的色彩準確度。舉例來說，本揭示內容所獲影像的色彩準確度相較於已知去馬賽克方法提高了48.7%~55.8%。此外，藉由使用本揭示內容的彩色濾光陣列，本揭示內容所獲影像具有與已知彩色濾光陣列相當的峰值訊雜比（PSNR）。綜上，本揭示內容的彩色濾光陣列及去馬賽克方法的優勢在於獲取具有高靈敏度及優良色彩準確度的影像。
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所描述的具體實施例僅用以解釋本案，並不用來限定本案，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭示內容所涵蓋的範圍。
關於本文中所使用之「耦接」或「連接」，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。
請參閱第1圖，第1圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的一彩色濾光陣列100的示意圖。於一些實施例中，彩色濾光陣列100應用於一影像感測器（圖中未示）。舉例來說，彩色濾光陣列100可在影像感測器中重複地排列，以至於影像感測器能夠經由彩色濾光陣列100擷取一馬賽克（mosaicked）影像（圖中未示）。如第1圖所示，彩色濾光陣列100包含至少一最小重複單元10。
請參閱第2圖，第2圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的彩色濾光陣列100的最小重複單元10的示意圖。於一些實施例中，最小重複單元10包含一第一濾光片組FT1以及一第二濾光片組FT2。
如第2圖所示，第一濾光片組FT1包含具有一第一光譜的一第一色彩濾光片R1、具有一第二光譜的二個第二色彩濾光片G1以及具有一第三光譜的一第三色彩濾光片B1。第二濾光片組FT2包含具有第一光譜的一第四色彩濾光片R2、具有第二光譜的二個第五色彩濾光片G2、具有第三光譜的一第六色彩濾光片B2以及複數個寬頻濾光片P。具體而言，第一色彩濾光片R1及第四色彩濾光片R2各自用以讓對應於第一光譜的紅光通過，第二色彩濾光片G1及第五色彩濾光片G2各自用以讓對應於第二光譜的綠光通過，且第三色彩濾光片B1及第六色彩濾光片B2各自用以讓對應於第三光譜的藍光通過。此外，寬頻濾光片P用以讓白光（包含至少紅、綠及藍光）通過。換句話說，寬頻濾光片P具有比第一光譜、第二光譜及第三光譜中任意者更寬的一光譜。
由第2圖的說明可知，最小重複單元10中一紅光通道的比例為12.5%，最小重複單元10中一綠光通道的比例為25%，最小重複單元10中一藍光通道的比例為12.5%，且最小重複單元10中一寬頻光通道的比例為50%。
於一些實施例中，如第2圖所示，第一色彩濾光片R1、多個第二色彩濾光片G1及第三色彩濾光片B1排列為2列2行的陣列，從而形成正方形的一拜爾（Bayer）配置。進一步說明，第二濾光片組FT2經配置以形成一四邊形環，從而包圍第一濾光片組FT1。也就是說，第一濾光片組FT1位於所述四邊形環內部。由上述說明可知，最小重複單元10中的至少一2列2行的陣列並未設置寬頻濾光片P。
請參閱第3A~3C圖，第3A~3C圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的對最小重複單元10中部分色彩濾光片進行再排列的示意圖。應當理解，所述最小重複單元10中的部分色彩濾光片並未真的再排列為2列2行的陣列，且第3A~3C圖的實施例僅是為了說明最小重複單元10中部分色彩濾光片的相對位置關係而繪示的。
如第3A圖所示，當第二濾光片組FT2的第四色彩濾光片R2、兩個第五色彩濾光片G2及第六色彩濾光片B2從最小重複單元10被拿出並在不改變其在最小重複單元10中相對位置關係的情況下再排列為2列2行的陣列時，被再排列為2列2行陣列的第二濾光片組FT2的第四色彩濾光片R2、兩個第五色彩濾光片G2及第六色彩濾光片B2形成拜爾配置。由第3A圖可知，不管是在最小重複單元10中或是在2列2行的再排列陣列中，第四色彩濾光片R2都在右上角的第五色彩濾光片G2的左方並在左下角的第五色彩濾光片G2的上方，且第六色彩濾光片B2都在右上角的第五色彩濾光片G2的下方並在左下角的第五色彩濾光片G2的右方。
如第3B圖所示，當最小重複單元10的一上側區域A1中的第四色彩濾光片R2、第五色彩濾光片G2、第二色彩濾光片G1及第三色彩濾光片B1從最小重複單元10被拿出並在不改變其在最小重複單元10中相對位置關係的情況下再排列為2列2行的陣列時，2列2行的再排列陣列形成拜爾配置。由第3B圖可知，不管是在最小重複單元10中或是在2列2行的再排列陣列中，第四色彩濾光片R2都在第五色彩濾光片G2的左方並在第二色彩濾光片G1的上方，且第三色彩濾光片B1都在第五色彩濾光片G2的下方並在第二色彩濾光片G1的右方。
如第3C圖所示，當最小重複單元10的一下側區域A2中的第一色彩濾光片R1、第五色彩濾光片G2、第二色彩濾光片G1及第六色彩濾光片B2從最小重複單元10被拿出並在不改變其在最小重複單元10中相對位置關係的情況下再排列為2列2行的陣列時，2列2行的再排列陣列形成拜爾配置。由第3C圖可知，不管是在最小重複單元10中或是在2列2行的再排列陣列中，第一色彩濾光片R1都在第二色彩濾光片G1的左方並在第五色彩濾光片G2的上方，且第六色彩濾光片B2都在第二色彩濾光片G1的下方並在第五色彩濾光片G2的右方。
由第3A~3C圖可知，當部分的色彩濾光片從最小重複單元10被拿出並在不改變其在最小重複單元10中相對位置關係的情況下再排列為2列2行的陣列時，被再排列為2列2行陣列的部分色彩濾光片形成拜爾配置。
請參閱第4A~4B圖，第4A~4B圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的最小重複單元10中複數個單元格的示意圖。於一些實施例中，如第4A~4B圖所示，最小重複單元10被分為四個單元格CL1~CL4，且四個單元格CL1~CL4被排列為正方形陣列。由第4A~4B圖可知，多個單元格CL1~CL4各自包含兩個寬頻濾光片P及不同的兩個色彩濾光片。
於一些實施例中，最小重複單元10的一左側區域A3（如第4A圖所示）中的單元格CL1及單元格CL3在沿著一水平方向再排列時彼此對稱。舉例來說，當單元格CL1朝向最小重複單元10的右下角移動直到單元格CL1的左邊緣與單元格CL3的右邊緣相鄰時，單元格CL1及單元格CL3彼此對稱。
於一些實施例中，最小重複單元10的一右側區域A4（如第4B圖所示）中的單元格CL2及單元格CL4在沿著一水平方向再排列時彼此對稱。舉例來說，當單元格CL2朝向最小重複單元10的左下角移動直到單元格CL2的右邊緣與單元格CL4的左邊緣相鄰時，單元格CL2及單元格CL4彼此對稱。
於第4A及4B圖的實施例中，最小重複單元10中的單元格CL1及單元格CL3並未被真的再排列，且最小重複單元10中的單元格CL2及單元格CL4並未被真的再排列。第4A及4B圖的實施例僅是為了說明最小重複單元10中的多個單元格CL1~CL4而繪示的。
應當理解，彩色濾光陣列100的最小重複單元並不限於第2圖所示的結構。舉例來說，請參閱第5圖，第5圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的彩色濾光陣列100的一最小重複單元20的示意圖。
請參閱第6圖，第6圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的一種去馬賽克方法200的流程圖。於一些實施例中，去馬賽克方法200可藉由一處理電路（圖中未示）執行來處理馬賽克影像，其中處理電路電性耦接具有彩色濾光陣列100的影像感測器以接收馬賽克影像，但本揭示內容並不限於此。於一些實施例中，如第6圖所示，去馬賽克方法200包含步驟S201~S203。下方將搭配第7圖詳細說明去馬賽克方法200。
請參閱第7圖，第7圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的馬賽克影像的去馬賽克處理的示意圖。於一些實施例中，如第7圖所示，經由彩色濾光陣列100擷取的馬賽克影像包含至少一彩色濾光陣列圖案60。應當理解，彩色濾光陣列圖案60可在馬賽克影像中重複出現。下方將搭配第8圖詳細說明彩色濾光陣列圖案60。
請參閱第8圖，第8圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的馬賽克影像中彩色濾光陣列圖案60的示意圖。於一些實施例中，彩色濾光陣列圖案60包含一色彩畫素部分70以及一全色畫素部分80。色彩畫素部分70包含一第一色彩畫素組P1以及一第二色彩畫素組P2。第一色彩畫素組P1包含一第一色彩畫素C1、二個第二色彩畫素C2以及一第三色彩畫素C3。第二色彩畫素組P2包含一第四色彩畫素C4、二個第五色彩畫素C5以及一第六色彩畫素C6。全色畫素部分80包含複數個全色畫素W。
進一步說明，第一色彩畫素C1及第四色彩畫素C4各自可具有一紅畫素值，第二色彩畫素C2及第五色彩畫素C5各自可具有一綠畫素值，且第三色彩畫素C3及第六色彩畫素C6各自可具有一藍畫素值。全色畫素W可具有全色資料的一畫素值。
如第8圖所示，第一色彩畫素組P1的第一色彩畫素C1、二個第二色彩畫素C2及第三色彩畫素C3排列為2列2行的陣列。第二色彩畫素組P2及多個全色畫素W經配置以形成一四邊形環，從而包圍第一色彩畫素組P1。換句話說，第一色彩畫素組P1位於所述四邊形環內部。由上述說明可知，彩色濾光陣列圖案60中的至少一2列2行的陣列並未設置全色畫素W。
於步驟S201，使用彩色濾光陣列圖案60的多個色彩畫素來產生複數個第一解析度色彩影像730以及複數個第二解析度色彩影像740。如第7圖所示，第一解析度色彩影像730及第二解析度色彩影像740是藉由使用彩色濾光陣列圖案60的色彩畫素部分70而產生的，此將於下方詳細說明。
首先，如第7圖所示，對彩色濾光陣列圖案60的色彩畫素部分70進行次取樣以產生複數個次取樣影像710。於一些實施例中，請一併參閱第7及8圖，第一色彩畫素組P1的第一色彩畫素C1、二個第二色彩畫素C2及第三色彩畫素C3從彩色濾光陣列圖案60被取出以形成次取樣影像710[1]。下方將搭配第9A~9C圖進一步說明色彩畫素部分70的次取樣處理。第9A~9C圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的色彩畫素部分70的次取樣處理的示意圖。
於一些實施例中，如第9A圖所示，第二色彩畫素組P2的第四色彩畫素C4、兩個第五色彩畫素C5及第六色彩畫素C6從彩色濾光陣列圖案60被拿出並在不改變其在彩色濾光陣列圖案60中相對位置關係的情況下排列為2列2行的陣列，從而形成次取樣影像710[2]。由第9A圖可知，不管是在彩色濾光陣列圖案60的色彩畫素部分70中或是在次取樣影像710[2]中，第四色彩畫素C4都在右上角的第五色彩畫素C5的左方並在左下角的第五色彩畫素C5的上方，且第六色彩畫素C6都在右上角的第五色彩畫素C5的下方並在左下角的第五色彩畫素C5的右方。換句話說，第四色彩畫素C4、兩個第五色彩畫素C5及第六色彩畫素C6依據其在彩色濾光陣列圖案60中的相對位置關係排列以產生次取樣影像710[2]。
於一些實施例中，如第9B圖所示，彩色濾光陣列圖案60的一上側區域D1中的第四色彩畫素C4、第五色彩畫素C5、第二色彩畫素C2及第三色彩畫素C3從彩色濾光陣列圖案60被拿出並在不改變其在彩色濾光陣列圖案60中相對位置關係的情況下排列為2列2行的陣列，從而形成次取樣影像710[3]。由第9B圖可知，不管是在彩色濾光陣列圖案60的色彩畫素部分70中或是在次取樣影像710[3]中，第四色彩畫素C4都在第五色彩畫素C5的左方並在第二色彩畫素C2的上方，且第三色彩畫素C3都在第五色彩畫素C5的下方並在第二色彩畫素C2的右方。換句話說，上側區域D1中的第四色彩畫素C4、第五色彩畫素C5、第二色彩畫素C2及第三色彩畫素C3依據其在彩色濾光陣列圖案60中的相對位置關係（特別是其在垂直方向上的相對位置關係）排列以產生次取樣影像710[3]。
於一些實施例中，如第9C圖所示，彩色濾光陣列圖案60的一下側區域D2中的第一色彩畫素C1、第二色彩畫素C2、第五色彩畫素C5及第六色彩畫素C6從彩色濾光陣列圖案60被拿出並在不改變其在彩色濾光陣列圖案60中相對位置關係的情況下排列為2列2行的陣列，從而形成次取樣影像710[4]。由第9C圖可知，不管是在彩色濾光陣列圖案60的色彩畫素部分70中或是在次取樣影像710[4]中，第一色彩畫素C1都在第二色彩畫素C2的左方並在第五色彩畫素C5的上方，且第六色彩畫素C6都在第二色彩畫素C2的下方並在第五色彩畫素C5的右方。換句話說，下側區域D2中的第一色彩畫素C1、第二色彩畫素C2、第五色彩畫素C5及第六色彩畫素C6依據其在彩色濾光陣列圖案60中的相對位置關係（特別是其在垂直方向上的相對位置關係）排列以產生次取樣影像710[4]。
於一些實施例中，如第7圖所示，多個次取樣影像710各自為一拜爾（Bayer）圖案。此外，應當理解，每個次取樣影像710的解析度（包含4個畫素）低於彩色濾光陣列圖案60的解析度（包含16個畫素）。
於一些實施例中，在多個次取樣影像710產生之後，對多個次取樣影像710進行內插（interpolation）以產生複數個色彩影像720。舉例來說，如第7圖所示，次取樣影像710[1]經內插以產生三個色彩影像720[1]，其中三個色彩影像720[1]分別對應紅、綠及藍色。次取樣影像710[2]~710[4]的內插類似於次取樣影像710[1]的內插，故不贅述。用於產生色彩影像720的內插為本揭示內容所屬技術領域中具通常知識者所熟悉，故不在此詳細說明。
此後，多個色彩影像720被再排列以產生多個第一解析度色彩影像730。於一些實施例中，多個色彩影像720各自依據彩色濾光陣列圖案60中部分色彩畫素的排列對應地再排列。以下將以三個色彩影像720[2]作為例子說明再排列過程。如第7圖所示，每個色彩影像720[2]的四個畫素依據彩色濾光陣列圖案60中第四色彩畫素C4、兩個第五色彩畫素C5及第六色彩畫素C6的排列被再排列，以產生三個第一解析度色彩影像730[2]。具體而言，如彩色濾光陣列圖案60中第四色彩畫素C4、兩個第五色彩畫素C5及第六色彩畫素C6，每個色彩影像720[2]的四個畫素分別被放置在每個第一解析度色彩影像730[2]的一4x4畫素陣列的左上角、右上角、左下角及右下角。由第7及8圖可知，色彩影像720[2]依據第四色彩畫素C4、兩個第五色彩畫素C5及第六色彩畫素C6的排列被再排列，是因為色彩影像720[2]是基於第四色彩畫素C4、兩個第五色彩畫素C5及第六色彩畫素C6產生的。據此，其餘第一解析度色彩影像730[1]、730[3]及730[4]的產生可此類推，故不在此贅述。
進一步說明，於一些實施例中，當多個次取樣影像710中一者的畫素在彩色濾光陣列圖案60中具有一預設排列時，多個第一解析度色彩影像730中一對應者的畫素具有相同的預設排列。以下將以次取樣影像710[2]及第一解析度色彩影像730[2]為例進行說明。如第7及9A圖所示，次取樣影像710[2]的第四色彩畫素C4、兩個第五色彩畫素C5及第六色彩畫素C6在次取樣處理之前排列在彩色濾光陣列圖案60的左上角、右上角、左下角及右下角，且每個第一解析度色彩影像730[2]的畫素亦排列在每個第一解析度色彩影像730[2]的4x4畫素陣列的左上角、右上角、左下角及右下角。
於一些實施例中，如第7圖所示，對多個第一解析度色彩影像730進行一上取樣處理以產生多個第二解析度色彩影像740。以下將以三個第一解析度色彩影像730[1]為例說明上取樣處理。如第7圖所示，每個第一解析度色彩影像730[1]的4 x 4畫素陣列具有16個畫素的容量，但目前僅包含4個畫素。也就是說，每個第一解析度色彩影像730[1]的4 x 4畫素陣列有12個可用空位(在第7圖中以交叉網格填滿)。上取樣處理用以填滿每個第一解析度色彩影像730[1]的4 x 4畫素陣列中的12個可用空位，以產生三個第二解析度色彩影像740[1]。其餘第二解析度色彩影像740[2]、740[3]及740[4]的產生可此類推，故不在此贅述。上取樣處理為本揭示內容所屬技術領域中具通常知識者所熟悉，故不在此詳細說明。由上述說明可知，每個第二解析度色彩影像740的解析度(包含16個畫素)與彩色濾光陣列圖案60的解析度(包含16個畫素)相同，並高於每個第一解析度色彩影像730的解析度(包含4個畫素)。
請一併參閱第6及7圖，於步驟S202，對多個第一解析度色彩影像730及多個第二解析度色彩影像740進行加權平均運算，以產生複數個平均色彩影像750。於一些實施例中，如第7圖所示，複數個權重值ω 1~ω 8被施加至多個第一解析度色彩影像730及多個第二解析度色彩影像740，以產生多個平均色彩影像750。以下將以多個第一解析度色彩影像730[1]為例進行說明。具體而言，多個第一解析度色彩影像730[1]的亮度(luminance)和色度(chromaticity)乘上權重值ω 1。多個第一解析度色彩影像730[2]、730[3]及730[4]及多個第二解析度色彩影像740[1]、740[2]、740[3]及740[4]的計算可依此類推。接著，對應於三種顏色中一者（即，紅、綠或藍色）的多個第一解析度色彩影像730[1]、730[2]、730[3]及730[4]及多個第二解析度色彩影像740[1]、740[2]、740[3]及740[4]經平均以產生具有相同顏色的多個平均色彩影像750中的一者。
應當理解，多個權重值ω1~ω8可全部相同或不相同，或可部分相同且部分不相同。於一些實施例中，多個第一解析度色彩影像730[1]及730[2]的畫素分布比多個第一解析度色彩影像730[3]及730[4]的畫素分布更均勻。據此，多個權重值ω1及ω2各自大於多個權重值ω3及ω4。
於第7圖的實施例中，每個影像都被施加一個權重值，但本揭示內容並不限於此。舉例來說，於一些實施例中，每個第一解析度色彩影像730的每個畫素及每個第二解析度色彩影像740的每個畫素都被施加一個權重值。
於一些實施例中，如第7圖所示，對彩色濾光陣列圖案60的全色畫素部分80進行內插，以產生一全色（panchromatic）影像810。如第8圖所示，全色畫素部分80包含8個畫素。全色畫素部分80經內插（或修復（inpainted））以產生具有16個畫素的全色影像810。
請再一次一併參閱第6及7圖，於步驟S203，將全色影像810與多個平均色彩影像750融合，以產生複數個去馬賽克色彩影像610。於一些實施例中，每個平均色彩影像750的亮度被替換為全色影像810的亮度以產生去馬賽克色彩影像610。由第7圖可知，全色影像810的解析度（包含16個畫素）和每個平均色彩影像750的解析度（包含16個畫素）與彩色濾光陣列圖案60的解析度（包含16個畫素）相同。
值得注意的是，藉由使用去馬賽克方法200來處理馬賽克影像，本揭示內容所獲影像具有較佳的色彩準確度。舉例來說，本揭示內容所獲影像的色彩準確度相較於已知去馬賽克方法提高了48.7%~55.8%。此外，藉由使用本揭示內容的彩色濾光陣列100，本揭示內容所獲影像具有與已知彩色濾光陣列相當的峰值訊雜比（PSNR）。綜上，本揭示內容的彩色濾光陣列100及去馬賽克方法200的優勢在於獲取具有高靈敏度及優良色彩準確度的影像。
本揭示內容之方法可以以程式碼的型態存在。程式碼可以包含於實體媒體，例如軟碟、光碟片、硬碟、或是其他任何暫態或非暫態電腦可讀取儲存媒體，其中，當程式碼被電腦載入且執行時，此電腦變成用以實現所述方法之裝置。程式碼也可以透過一些傳送媒體，如電線或電纜、透過光纖、或是透過其他任何傳輸型態進行傳送，其中，當程式碼被電腦接收、載入且執行時，此電腦變成用以實現所述方法之裝置。當在一般用途的處理器實現時，程式碼結合處理器來提供操作類似於應用特定邏輯電路之一獨特裝置。
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，所屬技術領域具有通常知識者在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10,20:最小重複單元 60:彩色濾光陣列圖案 70:色彩畫素部分 80:全色畫素部分 100:彩色濾光陣列 200:去馬賽克方法 610:去馬賽克色彩影像 710[1],710[2],710[3],710[4]:次取樣影像 720[1],720[2],720[3],720[4]:色彩影像 730[1],730[2],730[3],730[4]:第一解析度色彩影像 740[1],740[2],740[3],740[4]:第二解析度色彩影像 750:平均色彩影像 810:全色影像 A1,D1:上側區域 A2,D2:下側區域 A3:左側區域 A4:右側區域 B1:第三色彩濾光片 B2:第六色彩濾光片 C1:第一色彩畫素 C2:第二色彩畫素 C3:第三色彩畫素 C4:第四色彩畫素 C5:第五色彩畫素 C6:第六色彩畫素 CL1,CL2,CL3,CL4:單元格 FT1:第一濾光片組 FT2:第二濾光片組 G1:第二色彩濾光片 G2:第五色彩濾光片 P:寬頻濾光片 P1:第一色彩畫素組 P2:第二色彩畫素組 R1:第一色彩濾光片 R2:第四色彩濾光片 S201,S202,S203:步驟 W:全色畫素 ω1,ω2,ω3,ω4,ω5,ω6,ω7,ω8:權重值
第1圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的一種彩色濾光陣列的示意圖； 第2圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的彩色濾光陣列的一最小重複單元的示意圖； 第3A~3C圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的最小重複單元及最小重複單元中部分色彩濾光片的再排列陣列的示意圖； 第4A~4B圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的最小重複單元中複數個單元格的示意圖； 第5圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的彩色濾光陣列的另一最小重複單元的示意圖； 第6圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的一種去馬賽克方法的流程圖； 第7圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的具有彩色濾光陣列圖案的影像的去馬賽克處理的示意圖； 第8圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的影像中彩色濾光陣列圖案的示意圖；以及 第9A~9C圖為根據本揭示內容的一些實施例繪示的彩色濾光陣列圖案中色彩畫素的次取樣處理的示意圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
10:最小重複單元 B1:第三色彩濾光片 B2:第六色彩濾光片 FT1:第一濾光片組 FT2:第二濾光片組 G1:第二色彩濾光片 G2:第五色彩濾光片 P:寬頻濾光片 R1:第一色彩濾光片 R2:第四色彩濾光片

Claims (15)

  1. 一種彩色濾光陣列，包含：至少一最小重複單元，其中該至少一最小重複單元包含：一第一濾光片組，包含具有一第一光譜的一第一色彩濾光片、具有一第二光譜的二個第二色彩濾光片以及具有一第三光譜的一第三色彩濾光片；以及一第二濾光片組，包含具有該第一光譜的一第四色彩濾光片、具有該第二光譜的二個第五色彩濾光片、具有該第三光譜的一第六色彩濾光片以及複數個寬頻濾光片；其中該第二濾光片組經配置以形成一四邊形環，且該第一濾光片組位於該四邊形環內部。
  2. 如請求項1所述之彩色濾光陣列，其中該第一色彩濾光片、該些第二色彩濾光片及該第三色彩濾光片排列為2列2行的陣列，其中該第一色彩濾光片、該些第二色彩濾光片及該第三色彩濾光片排列為拜爾(Bayer)配置。
  3. 如請求項1所述之彩色濾光陣列，其中當該至少一最小重複單元被分為排列成一正方形陣列的四個單元格且該些單元格中位於該至少一最小重複單元的一左側區域的二者沿著一水平方向排列時，該些單元格中位於該 左側區域的該二者彼此對稱。
  4. 如請求項1所述之彩色濾光陣列，其中當該至少一最小重複單元被分為排列成一正方形陣列的四個單元格且該些單元格中位於該至少一最小重複單元的一右側區域的二者沿著一水平方向排列時，該些單元格中位於該右側區域的該二者彼此對稱。
  5. 如請求項1所述之彩色濾光陣列，其中該第一濾光片組的每一側緊鄰該些寬頻濾光片中的二者。
  6. 如請求項1所述之彩色濾光陣列，其中該第一色彩濾光片(a1)、該些第二色彩濾光片(b1)、該第三色彩濾光片(c1)、該第四色彩濾光片(a2)、該些第五色彩濾光片(b2)、該第六色彩濾光片(c2)及該些寬頻濾光片(p)具有下列排列：a2 p p b2,p b1 c1 p,p a1 b1 p,b2 p p c2。
  7. 一種去馬賽克方法，適用於經由一彩色濾光陣列擷取的一影像，其中該彩色濾光陣列包含至少一最小重複單元，該至少一最小重複單元包含一第一濾光片組以 及一第二濾光片組，該第一濾光片組包含具有一第一光譜的一第一色彩濾光片、具有一第二光譜的二個第二色彩濾光片以及具有一第三光譜的一第三色彩濾光片，該第二濾光片組包含具有該第一光譜的一第四色彩濾光片、具有該第二光譜的二個第五色彩濾光片、具有該第三光譜的一第六色彩濾光片以及複數個寬頻濾光片，該第二濾光片組經配置以形成一四邊形環，且該第一濾光片組位於該四邊形環內部，該影像包含至少一彩色濾光陣列圖案，且該去馬賽克方法包含：使用該至少一彩色濾光陣列圖案的複數個色彩畫素產生複數個第一解析度色彩影像以及複數個第二解析度色彩影像，其中該些第二解析度色彩影像中每一者的解析度與該至少一彩色濾光陣列圖案的解析度相同，並高於該些第一解析度色彩影像中每一者的解析度；對該些第一解析度色彩影像及該些第二解析度色彩影像進行加權平均運算，以產生複數個平均色彩影像；以及將一全色(panchromatic)影像與該些平均色彩影像融合，以產生複數個去馬賽克色彩影像，其中該全色影像的解析度及該些平均色彩影像中每一者的解析度與該至少一彩色濾光陣列圖案的解析度相同。
  8. 如請求項7所述之去馬賽克方法，其中對該些第一解析度色彩影像及該些第二解析度色彩影像進行加權平均運算的操作包含： 對該些第一解析度色彩影像中每一者及該些第二解析度色彩影像中每一者對應地施加一權重值；或者對該些第一解析度色彩影像中每一者的每一畫素及該些第二解析度色彩影像中每一者的每一畫素對應地施加一權重值。
  9. 如請求項7所述之去馬賽克方法，其中當該些第一解析度色彩影像中一者的畫素分布比該些第一解析度色彩影像中另一者的畫素分布更均勻時，對該些第一解析度色彩影像及該些第二解析度色彩影像進行加權平均運算的操作包含：對該些第一解析度色彩影像中的該者施加一第一權重值；以及對該些第一解析度色彩影像中的該另一者施加一第二權重值，其中該第一權重值大於該第二權重值。
  10. 如請求項7所述之去馬賽克方法，還包含：對該至少一彩色濾光陣列圖案的複數個全色畫素進行內插(interpolation)，以產生該全色影像；以及對該至少一彩色濾光陣列圖案的該些色彩畫素進行次取樣(subsampling)，以產生複數個次取樣影像，其中該些次取樣影像各自為一拜爾(Bayer)圖案，且該些次取樣影像中每一者的解析度低於該至少一彩色濾光陣列圖案的解析度。
  11. 如請求項10所述之去馬賽克方法，其中該些色彩畫素包含一第一色彩畫素組以及一第二色彩畫素組，該第一色彩畫素組包含一第一色彩畫素、二個第二色彩畫素以及一第三色彩畫素，該第二色彩畫素組包含一第四色彩畫素、二個第五色彩畫素以及一第六色彩畫素，該第二色彩畫素組及該至少一彩色濾光陣列圖案的複數個全色畫素經配置以形成一四邊形環，且該第一色彩畫素組位於該四邊形環內部；其中該第四色彩畫素、該些第五色彩畫素及該第六色彩畫素在該至少一彩色濾光陣列圖案中具有一相對位置關係；其中對該至少一彩色濾光陣列圖案的該些色彩畫素進行次取樣，以產生該些次取樣影像的操作包含：依據該相對位置關係將該第四色彩畫素、該些第五色彩畫素及該第六色彩畫素排列為2列2行的陣列，以形成該些次取樣影像中的一者。
  12. 如請求項10所述之去馬賽克方法，其中該些色彩畫素包含一第一色彩畫素組以及一第二色彩畫素組，該第一色彩畫素組包含一第一色彩畫素、二個第二色彩畫素以及一第三色彩畫素，該第二色彩畫素組包含一第四色彩畫素、二個第五色彩畫素以及一第六色彩畫素，該第二色彩畫素組及該至少一彩色濾光陣列圖案的複數個全色畫 素經配置以形成一四邊形環，且該第一色彩畫素組位於該四邊形環內部；其中位於該至少一彩色濾光陣列圖案的一上側區域中的該些第二色彩畫素中一者、該第三色彩畫素、該第四色彩畫素及該些第五色彩畫素中一者在一垂直方向上具有一相對位置關係；其中對該至少一彩色濾光陣列圖案的該些色彩畫素進行次取樣，以產生該些次取樣影像的操作包含：依據該相對位置關係將該些第二色彩畫素中的該者、該第三色彩畫素、該第四色彩畫素及該些第五色彩畫素中的該者排列為2列2行的陣列，以形成該些次取樣影像中的一者。
  13. 如請求項10所述之去馬賽克方法，其中該些色彩畫素包含一第一色彩畫素組以及一第二色彩畫素組，該第一色彩畫素組包含一第一色彩畫素、二個第二色彩畫素以及一第三色彩畫素，該第二色彩畫素組包含一第四色彩畫素、二個第五色彩畫素以及一第六色彩畫素，該第二色彩畫素組及該至少一彩色濾光陣列圖案的複數個全色畫素經配置以形成一四邊形環，且該第一色彩畫素組位於該四邊形環內部；其中位於該至少一彩色濾光陣列圖案的一下側區域中的該第一色彩畫素、該些第二色彩畫素中一者、該些第五色彩畫素中一者及該第六色彩畫素在一垂直方向上具有一相 對位置關係；其中對該至少一彩色濾光陣列圖案的該些色彩畫素進行次取樣，以產生該些次取樣影像的操作包含：依據該相對位置關係將該第一色彩畫素、該些第二色彩畫素中的該者、該些第五色彩畫素中的該者及該第六色彩畫素排列為2列2行的陣列，以形成該些次取樣影像中的一者。
  14. 如請求項10所述之去馬賽克方法，還包含：對該些次取樣影像進行內插(interpolation)，以產生複數個色彩影像；對該些色彩影像進行再排列(rearranging)，以產生該些第一解析度色彩影像，其中該些色彩影像各自依據該至少一彩色濾光陣列圖案中部份色彩畫素的排列對應地再排列；以及對該些第一解析度色彩影像進行上取樣(upsampling)，以產生該些第二解析度色彩影像。
  15. 如請求項14所述之去馬賽克方法，其中當該些次取樣影像中一者的畫素在該至少一彩色濾光陣列圖案中具有一預設排列時，該些第一解析度色彩影像中一者的畫素具有與該些次取樣影像中該者的畫素在該至少一彩色濾光陣列圖案中相同的該預設排列。
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