[发明专利]在变化照明条件下捕获图像

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像捕获设备，其包括具有提高的光敏度的二维图像传感器，本发明还涉及对于来自该设备的图像数据的处理。

背景技术

图像捕获设备依赖于电子图像传感器来产生视觉图像的电子表示。这种电子图像传感器的例子包括电荷耦合器件(CCD)图像传感器以及有源像素传感器(APS)设备(APS设备常常被称作CMOS传感器，这是因为能够用互补金属氧化物半导体工艺来制造所述APS设备)。一般来说，这些图像传感器包括多个光敏像素，所述光敏像素常常被布置在行和列的规则图案中。为了捕获彩色图像，通常在所述像素图案上制造滤光器图案，其中使用不同的滤光器材料以使得各单独像素只对可见光谱的一部分敏感。所述彩色滤光器必然会减少到达每个像素的光量，从而会降低每个像素的光敏度。一直需要提高电子彩色图像传感器的光敏度或摄影速度，以便允许在较低的光级下捕获图像，或者允许以较短的曝光时间捕获较高光级下的图像。

图像传感器是线性的或二维的。一般来说，这些传感器具有两种不同类型的应用。二维传感器通常适用于诸如数字照相机、蜂窝电话以及其他应用之类的图像捕获设备。线性传感器常常被用来扫描文献。在任一情况下，当采用彩色滤光器时，所述图像传感器的灵敏度都被降低。

因此，对于采用具有二维像素阵列的单个传感器的电子捕获设备，需要提高光敏度。此外，还需要提高光敏度以有益于捕获场景细节以及捕获场景色彩。

发明内容

简而言之，根据本发明的一方面，本发明提供一种用于在变化照明条件下捕获场景图像的方法，该方法包括：

a)提供具有全色和彩色像素的图像传感器；

b)用户选择场景模式，并且根据照明条件和所选场景模式来调节图像捕获曝光；以及

c)利用调节后的曝光，通过该图像传感器来捕获场景。

根据本发明的用于捕获场景图像的方法特别适用于低水平照明条件，其中这种低水平照明条件是低场景照明、短曝光时间、小光圈或者对于到达传感器的光的其他限制的结果。这种方法可以被有效地用在多种应用中。

通过查看下面对优选实施例的详细描述以及所附权利要求书并且通过参考附图，本发明的这些和其他的方面、目的、特征和优点将得到更清楚的理解和认识。

附图说明

图1是根据本发明的数字捕获设备的方框图；

图2(现有技术)是示出最小重复单位和非最小重复单位的常规的Bayer彩色滤光器阵列图案；

图3提供红色、绿色和蓝色像素的代表性光谱量子效率曲线以及更宽光谱全色量子效率，它们全都与红外截止滤光器的透射特性相乘；

图4A-D提供本发明的彩色滤光器阵列图案的几种变型的最小重复单位，所述阵列图案具有布置成行或列的彩色光响应相同的彩色像素；

图5示出来自图4A的最小重复单位的单元结构；

图6A是图4A的插值全色图像；

图6B是对应于图4A和图5中的单元的低分辨率彩色图像；

图7A-C示出组合图4A的像素的几种方式；

图8A-D示出图4A的彩色滤光器阵列图案，其彩色像素具有替换的彩色光响应特性，其中包括四色替换方案以及青色、品红色和黄色替换方案；

图9提供本发明的替换彩色滤光器阵列的最小重复单位，其中全色像素被布置在对角线中；

图10A-B提供本发明的替换彩色滤光器阵列的两种变型的最小重复单位，其中全色像素形成一个栅格，彩色像素被嵌入到所述栅格中；

图11A-D提供本发明的替换彩色滤光器阵列的两种变型的最小重复单位和拼接布置，其中每个单元有两种颜色；

图12A-B提供本发明的替换彩色滤光器阵列的两种变型的最小重复单位，其中每个单元有两种颜色，并且全色像素被布置在对角线中；

图13A-C提供图4A的变型，其中最小重复单位小于8×8像素；

图14A-B提供本发明的替换彩色滤光器阵列的两种变型的最小重复单位，其中所述最小重复单位是6×6像素；

图15A-B提供本发明的替换彩色滤光器阵列的两种变型的最小重复单位，其中所述最小重复单位是4×4像素；

图16是图4A的最小重复单位，其中具有对应于该最小重复单位内的各单独像素的下标；

图17A-E示出图16的一个单元的全色像素和彩色像素以及组合所述彩色像素的各种方式；

图18是本发明的过程图，其示出本发明的对来自传感器的彩色和全色像素数据进行处理的方法；以及