[发明专利]提供噪声降低同时保留成像器边缘的方法及设备

说明书

技术领域

本发明一般来说涉及固态成像器装置领域，且更具体来说涉及一种用于在固态 成像器装置内降低噪声的方法及设备。

背景技术

固态成像器(包含电荷耦合装置(CCD)、CMOS成像器及其他)已用于光成像应 用。固态成像器电路包含像素单元的焦平面阵列，所述单元的每一者均包含光传感 器，其可以是光闸极、光导体或具有用于累加光生电荷的掺杂区域的光二极管。

针对固态图像传感器的最具挑战性问题之一是噪声降低，尤其是针对具有小像 素尺寸的传感器。噪声对图像质量的影响随着像素尺寸不断减小而增加，并可对图 像质量具有严重影响。确切地说，噪声是由于动态范围降低而影响较小像素的图像 质量。解决此问题的一个方式是通过改进制程；然而，与这些改进相关联的成本较 高。因此，工程师常常集中于其他噪声降低方法。一个这种解决方案在图像处理期 间应用噪声滤波器。存在许多复杂的噪声降低算法，其降低图像内的噪声而无边缘 模糊，然而，其需要庞大的计算资源且不能在单芯片硅的应用程序中实施。大多数 简单的噪声降低算法会模糊图像的边缘。

本文简要论述两个可用于图像降噪的例示性方法。第一方法包含使用本地平滑 滤波器，其通过应用本地低通滤波器降低图像内的噪声成分来起作用。此类滤波器 的典型实例包含均值滤波器、中值滤波器及高斯滤波器。与本地平滑滤波器相关联 的一个问题是其不区分作为图像一部分的高频成分与那些由于噪声而产生的成分。 因此，这些滤波器不仅会移除噪声，还会模糊图像的边缘。

第二组降噪方法在空间频率域内起作用。这些方法通常首先将图像数据转换到 频率空间中(正向转换)，然后过滤所转换的图像并最终将所述图像转换回图像空间内 (反向转换)。此类滤波器的典型实例包含DFT滤波器与波长转换滤波器。然而，处 理图像数据所需的大量计算妨碍将这些滤波器用于图像降噪。此外，使用这些滤波 器降低噪声可导致区块瑕疵与振荡。此外，最好在YUV色彩空间(Y是亮度成分而U 与V是色度成分)内实施这些滤波器。因此，需要不会模糊图像边缘的高效率图像降 噪的方法及设备。

发明内容

在各种例示性实施例中，本发明涉及一种允许在成像装置内进行图像降噪的方 法及设备。

根据本发明的例示性实施例，用于在图像处理中降低噪声的方法及实施设备包 含以下步骤：获得目标像素的第一值；获得围绕所述目标像素并与目标像素具有相 同色彩的每一相邻像素的相应第二值；针对每一相邻像素，将所述第一值与所述第 二值之间的差与阈值相比；及用平均值取代所述第一值，所述平均值是从所述第一 值与来自所述相邻像素中基于所述比较步骤的结果具有小于或等于所述阈值的相关 联差的所有第二值获得。

可以将例示性噪声滤波器分别应用于拜耳(Bayer)、红/绿/蓝(RGB)、青/深红/黄/ 关键色(CMYK)、亮度/色度(YUV)或其他色彩空间内的每一色彩。本发明设定噪声振 幅阈值(TH)，其可以是可能已应用于放大原始信号的模拟与数字增益的函数。仅离 差(平均最大与最小值之间的差)振幅低于噪声振幅阈值(TH)的噪声将被平均及降低。 因此，具有低于所述阈值的信号的边缘将被平均及模糊。本发明通过将中央目标像 素与其所有会产生小于设定阈值的信号差的类似色彩相邻像素进行平均来处理所述 中央目标像素，从而达到此目的。

附图说明

根据下文参考附图提供的本发明的下述详细说明，将更容易明白本发明的前述 及其他优点与特征，其中：

图1是结合像素阵列使用的常规微透镜与彩色滤光片阵列的俯视图；

图2A显示根据本发明针对像素阵列的红色或蓝色像素的图像校正核心；

图2B描绘根据本发明针对像素阵列的绿色像素的校正核心；

图3更详细地描绘图2A的校正核心；

图4显示根据本发明的例示性方法用于移除像素噪声的方法的流程图；

图5显示根据本发明的例示性实施例而构造的成像器的方块图；及

图6显示并入至少一个根据本发明实施例而构造的成像装置的处理器系统。

具体实施方式