[发明专利]具有提供增强动态范围图像的交错读取的CMOS图像系统

说明书

相关申请

本申请要求2006年5月31日提交的美国临时申请60/809,890的优先 权，60/809,890全文并入本申请作为参考。

技术领域

本发明主要属于数字图像处理领域。具体而言，本发明属于用于数字 图像捕获与图像处理的CMOS成像器系统领域。

背景技术

移动成像装置——例如蜂窝式电话的照相机——需要尺寸非常小的照 相机来捕获目标景象并输出对应于目标景象的图像。在移动成像装置中， 随着像素分辨率提高且照相机尺寸保持不变或减小，照相机中的成像 器——例如互补金属氧化物半导体(CMOS)成像器——的像素尺寸减小。 由于像素尺寸减小，CMOS成像器所提供图像的动态范围同样减小，这可 能导致室外图像品质的降低。

在一种传统方法中，可以通过对两个或两个以上的独立帧进行合并来 增大CMOS成像器所提供图像的动态范围，其中，各帧在不同曝光时产生。 例如，第一帧可在第一曝光时产生并存储在帧缓冲器中。接着，通过采用 数字处理，将第二曝光时产生的第二帧与第一帧实时合并。然而，这种方 法要求在处理第二帧之前在帧缓冲器里存储完整的一帧数据，这大大增加 了照相机系统的成本。

还可通过采用具有增大容量的较大像素来增加CMOS成像器所提供 图像的动态范围。然而，增大的像素尺寸不受欢迎地增大了成像器的制造 成本，并因此增大了成像器所隶属的移动电话照相机或其他移动成像装置 的成本。另外，便携式电子装置的物理尺寸限制通常不允许照相机尺寸的 增大，照相机尺寸的增大通常必然伴随着较大像素单元的采用而发生。

因此，现有技术中存在对小型、低成本、可提供具有增大动态范围的 图像的照相机系统——例如具有小像素的CMOS成像器——的需求。

发明内容

本发明的目标在于具有交错读取的CMOS成像器系统，其用于提供具 有增大的动态范围的图像。具体而言，本发明提供了一种低成本的CMOS 成像器系统，该系统配有具有交错读取的图像传感器，以便提供具有增大 的动态范围的可视图像。本发明还提供了一种CMOS成像器系统，该系统 提供了增大动态范围的图像，并且与采用来自多个连续帧的信息的传统 CMOS成像器系统相比具有较小的运动伪影和较小的等待时间。

在一个实施形态中，用于提供具有增大动态范围的可视图像的成像器 系统——例如CMOS成像器系统——包含这样的图像传感器，该图像传感 器包含多组像素。该图像传感器被配置为以交错模式或以非交错模式运行。 每组像素被配置为在交错模式下接收多种曝光中的一种并产生对应于所接 收曝光的图像数据。每组像素还被进一步配置为在非交错模式下接收同一 曝光并产生对应于同一曝光的图像数据。图像传感器可被进一步配置为在 非交错模式下将对应于同一曝光的图像数据输出为一帧非交错图像数据。 例如，所述多组像素的数量可以为两组像素，其中，两组像素以1/2线Bayer 交错模式(1/2 line Bayer interleave pattern)交错，或以z字形Bayer交 错模式(zig-zag Bayer interleave pattern)交错。图像传感器进一步配置 为在交错模式下将各组像素产生的图像数据输出为一帧交错图像数据。

成像器系统还包含与图像传感器通信的交错图像流水线(pipeline)， 其中，交错图像流水线被配置为：接收来自图像传感器的交错图像数据， 对由各组像素产生的、与曝光中的一次相对应的图像数据进行合并以形成 具有增大动态范围的可视图像，对该可视图像进行输出。交错图像流水线 对来自多种曝光的信息进行合并，以形成具有扩展动态范围的或具有宽动 态范围(WDR)的图像。例如，交错图像流水线和图像传感器可位于不同 的半导体芯片或位于同一半导体芯片。可视图像可以为RGB图像。交错 图像流水线可进一步配置为接收来自图像传感器的交错图像数据，并在不 采用帧缓冲器的情况下对各组像素所产生的、与曝光中的一次相对应的图 像数据进行合并。