[发明专利]彩色成像装置和方法

说明书

本发明涉及单片彩色成像装置和方法。

在使用CCD(电荷耦合器件)或类似器件作为固态图像传感器的传统单片彩色成像装置中，分别用于三原色R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)的滤色片排列在与CCD的像素相对应的位置上。在这种彩色成像装置中，亮度信号是根据入射在CCD上的光产生的，颜色信号是对应于通过三原色滤色片入射在CCD上的光产生的。也就是说，R、G和B颜色信号是对应于入射到其上设有三原色滤色片的CCD像素上的光产生的。

在用于彩色成像装置中的CCD中，R、G和B颜色滤色片分别配置在各像素上，并以，例如，R、G、R、G、…、R和G顺序水平排列着。颜色信号是对应于各像素上的三原色滤色片产生的，因此，在这样一种CCD中，G颜色信号不能从设有R颜色滤色片的像素上产生出来，它应该通过插值各颜色信号来产生。

也就是说，为了水平插值来自各像素的颜色信号以获得插值图像，将来自沿着水平方向依次排列的各像素的颜色信号相加在一起并计算平均值。同样，为了垂直插值，将来自沿着垂直方向依次排列的各像素的颜色信号相加在一起并计算平均值。为了从设有R颜色滤色片的CCD像素上获得G颜色信号，要进行上面所述的插值。为了通过插值产生像素数据，要检测表示垂直和水平相关性的值。为了作这种检测，要对来自在所考虑的像素周围的若干像素的信号进行滤波以供计算用。并且，在这种彩色成像装置中，由插值获得的插值像素数据要用相关值加权。

然而，由于用于CCD中各像素的光传感器的灵敏度是彼此不同的，因此，在来自包含在按照R、G、R、G、…、R和G颜色滤色片排列的水平线中的G像素的G信号与来自包含在按照G、B、G、B、…、G和B颜色滤色片排列的水平线中的G像素的G信号之间将会在幅值上有差异。因此，在单片彩色成像装置中，当亮度信号根据来自每条水平线中的像素的颜色信号产生时，上面各个光传感器彼此间的灵敏度差将导致来自在不同水平线中的像素的亮度信号之间的幅值差，在监视图像和捕获图像中，这将表现为水平条状噪声。

因此，本发明的目的是通过提供以下单片固态彩色成像装置和方法，克服上面所述的现有技术中存在的缺点，它适应于使在来自包含在水平线中的各像素的亮度信号之间将不存在由灵敏度差导致的幅值差，因此，出现在监视图像和捕获图像中的水平条状噪声将会降低。

本发明提供了一种彩色成像装置，包括：

固态图像传感器，具有利用与该固态图像传感器的各像素相对应地形成为矩阵状的三原色滤色片进行颜色编码的多个光传感器，以提供获取的三原色信号作为捕获图像信号；

四信道信号检测装置，用于从固态图像传感器所提供的三原色信号中检测：从按照R、G、R、G、…、R和G颜色滤色片排列的水平线中的R像素获得的R信号；从与上面相同的水平线中的G像素获得的Gr信号；从按照G、B、G、B、…、G和B颜色的滤色片排列的水平线中的G像素获得的Gb信号；和从与上面相同的水平线中的B像素获得的B信号；

四信道可变增益放大装置，其信道的增益可相互独立地控制以放大R、Gr、Gb和B信号；和

增益控制装置，用于根据来自信号检测装置的输出，控制可变增益放大装置的每个信道的增益，使得由可变增益放大装置所放大的R、Gr、Gb和B信号在电平上彼此相等以用于消色图像。

本发明还提供了一种彩色成像方法，包括下述步骤：

从具有利用与固态图像传感器的各像素相对应地形成为矩阵状的三原色滤色片进行颜色编码的光传感器的固态图像传感器所提供的三原色信号中检测：从按照R、G、R、G、…、R和G颜色滤色片中排列的水平线中的R像素获得的R信号；从与上面相同的水平线中的G像素获得的Gr信号；从按照G、B、G、B、…、G和B颜色滤色片排列的水平线中的G像素获得的Gb信号；和从与上面相同的水平线中的B像素获得的B信号；

通过其信道增益可相互独立地控制的四信道可变增益放大装置放大R、Gr、Gb和B信号；和

用增益控制装置来根据来自信号检测装置的输出，控制可变增益放大装置的每个信道的增益，使得由可变增益放大装置所放大的R、Gr、Gb和B信号在电平上彼此相等以用于消色图像。

根据本发明，来自通常应用于本技术领域的检测装置的输出被用来计算Gr和Gb信号之间的幅值差，并设置分别乘以补偿因子的增益，借此，在经过白平衡处理之后，Gr和Gb信号将具有相等的幅值，从而使监视图像中的水平条纹得到消除，和降低了在图像捕获过程中静止图像中的压缩噪声。无需对传统系统作任何改动，也不要什么成本，只要修改一下CPU的内部配置就能做到这一点。