[发明专利]对CCD图像传感器输出的图像信号执行数字处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于对CCD图像传感器输出的图像信号执行数字处理的方法。

背景技术

通常，数码相机或者便携式摄像机使用CCD(电荷耦合装置)图像传感器或者CMOS成像装置来代替胶卷。CCD图像传感器包括光敏元件和设置在光敏元件上的滤色片阵列。光敏元件仅检测捕捉图像的亮度。因此，不得不将滤色片阵列设置在光敏元件上以获得亮度和色彩值来表征捕捉图像。

主要存在两种滤色片。一种为包括RGB滤色片的原色滤色片，另一种为包括CMYG滤色片的补色滤色片。

CMYG滤色片阵列比RGB滤色片阵列更准确地检测捕捉图像的色彩。因此，CMYG滤色片阵列广泛用于便携式摄像机。

用于CCTV(闭路电视)的图像处理设备的DSP(数字信号处理器)板对通过CCD相机所捕捉的图像执行数字图像处理，包括：颜色插值、γ校正、自动曝光和自动白平衡。在进行图像处理以后，在屏幕上再现捕捉的图像。

图像处理设备中的CCD相机包括CCD图像传感器，其具有可用于NTSC/PAL(全国电视系统委员会制式/逐行倒相制式)系统的CMYG色彩阵列(CMYG color array)。通过A/D转换器将从CCD图像传感器输出的模拟图像信号转换为数字图像信号。

如图2所示，将从CMYG滤色片阵列所获得的Cy、Ye、Mg、以及G值存储在捕捉图像的像素中。以传输捕捉图像中的奇数行像素、随后是捕捉图像中的偶数行像素的隔行扫描方法来输出值Cy、Ye、Mg、以及G作为信号。

图3中示出了DSP板的模块，其对捕捉图像执行数字图像处理。

A/D转换器将从具有CMYG滤色片阵列的CCD图像传感器所输出的模拟图像信号转换为10比特的信号(Mg+Cy)、(Ye+G)、(Mg+Cy)、以及(Ye+G)。如图3所示，将10比特的信号(Mg+Cy)、(Ye+G)、(Mg+Cy)、以及(Ye+G)输入缺陷信号校正单元1。缺陷信号校正单元1校正有缺陷的信号(Mg+Cy)、(Ye+G)、(Mg+Cy)、以及(Ye+G)。此后，亮度处理单元2和色彩处理单元3分别从信号(Mg+Cy)、(Ye+G)、(Mg+Cy)、以及(Ye+G)中提取亮度Y信号及Cb和Cr信号。此后，γ校正单元4和γ校正单元5对从亮度处理单元2和色彩处理单元3输出的亮度Y信号及Cb和Cr信号执行γ校正处理。此后，编码单元6以NTSC/PAL格式对亮度Y信号及Cb和Cr信号进行编码。最后，DAC将经编码的信号转换为模拟信号。

定时信号生成单元8根据亮度Y信号的幅值来生成调节电动快门的定时的驱动信号。将该驱动信号发送至CCD图像传感器。接口单元9具有用于外部连接的内部集成电路。

AE/AWB调节单元7使用Cb和Cr信号来调节针对亮度的自动曝光(AE)和针对色彩的自动白平衡(AWB)。

通过改变Cb和Cr值来调节自动白平衡。在传统方法中，当Cb和Cr信号中的每个均为8比特时，不得不将Cb和Cr值设置为128。即，自动白平衡是通过当Cb和Cr值小于128时增大其值、而当Cb和Cr值大于128时减小其值来适当调节的。

通过改变亮度Y值来调节自动曝光。即，通过使亮度Y值更接近目标值来调节自动曝光。

发明内容

在传统方法中，使用Cb和Cr值来调节自动曝光和自动白平衡。因此，当亮度Y值太高或者太低时，或者当R、G、以及B值之间的差值太大时，不能适当调节自动曝光和自动白平衡。这导致彩色图像噪声和低分辨率。

因此，本发明的一个目的是对从YCbCr信号转换的RGB信号执行数字图像处理。

本发明的另一目的是使用RGB信号和YCbCr信号这两者来调节自动曝光和自动白平衡。

本发明的另一目的是为了通用而将RGB信号转换回ITU-601格式的YCbCr信号。

根据本发明的一个方面，提供了用于对从具有CMYG滤色片阵列的CCD图像传感器输出的图像信号执行数字处理的方法，该方法包括：通过使用颜色插值将10比特的数字CMYG信号转换为10比特的第一YCbCr信号；通过使用插值将10比特的第一YCbCr信号转换为8比特的RGB信号；对8比特的RGB信号执行色彩校正并且将8比特经色彩校正的RGB信号按照遵从格式ITU-601的格式转换为8比特的第二YCbCr信号；对8比特的第二YCbCr信号进行编码并且将8比特经编码的第二YCbCr信号转换为模拟视频信号；并且使用8比特的RGB信号和8比特的第二YCbCr信号调节自动曝光和自动白平衡。