[发明专利]减少彩色图像中的噪声

说明书

技术领域

本发明涉及减少彩色图像中的噪声，并且，特别地但不是专门地，涉及用于提供低噪声的彩色图像的方法和系统、用于这样的系统中的图像处理设备和图像传感器、以及使用这样的方法的计算机程序产品。

背景技术

为了再现与真实场景尽可能匹配的彩色图像，传统的数字照相机使用滤波器，例如，插入透镜和图像传感器之间的滤色器阵列(CFA)和透镜之前的红外阻挡滤波器。但是，使用滤波器减少了到达图像传感器的光的量，因而基本上降低了照相机的信噪比(SNR)。此外，数字照相机技术中的当前趋势，诸如通过减少像素尺寸来增加传感器分辨率以及希望以用于在低光条件下捕获图像的更高的ISO灵敏度来获得提高的图像质量，会导致SNR的进一步的降低。

诸如通过使用更长的曝光时间或更大的光圈来将图像传感器暴露于更多的光下的提高SNR的措施会导致运动模糊和/或减小的景深(DOF)，因此不能提供真实的提高。另一种选择是增加ISO速度(即，增加图像传感器的增益)。但是，增加ISO速度显著地增加图像噪声。因此，为了在低光条件下和/或在使用具有减小的像素尺寸的图像传感器时将SNR提高或至少保持在期望的水平，减小噪声的技术变得越来越重要。

一种提高数字照相机的SNR的方法可以是使用具有扩展的光谱灵敏性的图像传感器。例如US2007/0153335描述了包含RGB像素和非滤波的(透明的)像素的图像传感器的使用。透明像素的信号被用于噪声减少方案，其中，基于透明像素信号中包含的边缘信息来对相对较高的噪声RGB像素信号进行滤波。但是，噪声减少方案相当复杂并且依赖于边缘保持滤波(edge-preserving filtering)。与边缘保持滤波器(例如，中值滤波器、双边滤波器等)的使用有关的问题在于：对于与锐利或清晰的边缘无关的细节，这样的滤波器最终不能确定噪声与实际的图像细节之间的不同。

因此，在本领域中，需要提供以提高的SNR提供彩色图像的简单和有效的方式的方法和系统。

发明内容

本发明的目的在于减少或消除至少一个现有技术中已知的缺点。在第一方面中，本发明可以涉及一种处理彩色图像的方法。

该方法可以包含下列步骤：将图像传感器暴露于可见光谱能量和不可见光谱能量下，所述图像传感器包含用于获得与所述可见光谱能量相关联的第一图像数据的像素和用于获得与所述不可见光谱能量相关联的第二图像数据的像素；产生第一和第二图像数据；使所述第一图像数据经过低通滤波器，并且使所述第二图像数据经过高通滤波器；以及通过将所述第二图像数据的高频分量的至少一部分与所述第一图像数据的低频分量的至少一部分相加来形成彩色图像。

可以使用用于产生与可见光谱能量相关联的第一图像数据和与不可见光谱能量相关联的第二图像数据的各种图像传感器。在一个实施例中，用于获得所述第一图像数据的所述像素可以包含一个或多个彩色像素滤波器，该一个或多个彩色像素滤波器被配置为透射所述可见光谱能量的至少一部分。在另一个实施例中，用于获得所述第二图像数据的所述像素可以包括一个或多个红外透射像素滤波器，该一个或多个红外透射像素滤波器被配置为透射所述不可见光谱能量的实质部分并阻挡所述可见光谱能量的实质部分。在又一个实施例中，用于获得第一和第二图像数据的所述像素包含两个或多个垂直堆叠的光传感器，所述光传感器中的至少一个对所述可见光谱能量的预定部分作出响应，并且所述光传感器的所述至少一个对所述不可见光谱的预定部分作出响应。

因此，与已知的噪声降低方案形成对比，根据本发明的噪声降低处理产生“合成的”低噪声彩色图像，其中，彩色信息由RGB像素产生的RGB图像数据的低频分量提供，并且其中，图像细节信息由红外像素产生的红外图像数据的高频分量提供。彩色图像可以通过简单地将低频RGB图像数据与高频红外图像数据相加来获得。本发明依赖于这样的事实，即：图像传感器将产生相对低噪声的红外像素信号，从而能够实现彩色图像中的有效的噪声抑制并基本上提高彩色图像的SNR。