[发明专利]信号处理设备及方法、固态图像捕获设备和电子信息器件

说明书

本非临时申请根据35 U.S.C §119(a)要求于2010年2月25日在日本提交的专利申请号2010-041053的优先权，其全部内容通过引用而被合并在此。

技术领域

本发明涉及：一种用于处理对应于多个相应像素的像素信号的信号处理设备和信号处理方法；一种固态图像捕获器件，比如CCD固态图像捕获设备或CMOS固态图像捕获设备，并且特别地是用于使用所述信号处理设备和信号处理方法对来自对象的图像光执行光电转换并且捕获其图像的、使用滤色器把光分成各波长以获得彩色图像信号以便对应于人类视觉的固态图像捕获设备；一种电子信息器件，比如数字摄影机（例如数字视频摄影机或数字静物摄影机）、图像输入摄影机（例如监视摄影机）、扫描仪、传真机、电视电话器件和配备摄影机的蜂窝电话器件，所述电子信息器件包括作为在其图像捕获部分中使用的图像输入器件的所述固态图像捕获元件；一种控制程序，其中描述用于允许计算机执行所述信号处理方法的每一个步骤的处理规程；以及一种存储所述控制程序的计算机可读存储介质。

背景技术

在这种类型的固态图像捕获设备中，其信号输出在图像捕获对象较暗时减小，这使得噪声相对明显。因此，为了即使在图像捕获对象较暗时仍然获得足够的S/N，获得更高像素灵敏度和噪声减小就成为关键技术。

与此同时，在彩色固态图像捕获设备中，高颜色再现性也非常重要。但是对于相应波长的灵敏度在人眼和固态图像捕获设备的像素之间是不同的。因此，通过调节人眼与像素输出之间的偏差，实现高颜色再现性。虽然处理包括作为重要颜色调节技术的白平衡和颜色矩阵（matrix），但是一种用于调节波长灵敏度的重要技术是对输出信号执行颜色矩阵处理。

举例来说，在用于输出RGB信号的固态图像捕获设备中，通过颜色矩阵处理，按照下面的公式（1）把固态图像捕获设备的RGB图像捕获信号（传感器输出）乘以3x3行列式，以转换成为供显示设备和复印机显示的RGB信号。

在所述颜色矩阵处理中，正常通过按照前面的公式（1）把由R image-capturing（R图像捕获）、G image-capturing（G图像捕获）和B image-capturing（B图像捕获）构成的传感器输出的RGB图像捕获信号乘以3x3行列式来给出由R display（R显示）、G display（G显示）和B display（B显示）构成的显示信号。

加到相同颜色上的分量（比如M_R→R）被称作对角分量，而加到不同颜色上的分量（比如M_R→G）被称作非对角分量。对角分量为1或更大，而正常大多数非对角分量具有负值。

在下文中将用输出RGB信号的固态图像捕获设备来提供解释；但是也可以应用于捕获RGB信号的补色图像的固态图像捕获设备。

图9是示意性地示出了传统固态图像捕获设备的图像处理操作的流程图。

如图9中所示，在对来自图像捕获传感器的图像捕获信号执行了A/D转换处理之后（步骤S101），执行诸如黑色电平（black level）、白平衡、颜色内插以及噪声减小之类的各种信号处理（步骤S102）。此外，在执行颜色矩阵处理之后（步骤S103），执行诸如对比度增强（emphasizing）和γ校正处理之类的信号处理（步骤S104）。

以这样的传统方式，只把相同颜色矩阵处理乘以图像的整个输出信号。

在变暗时人类变得难以感测颜色，并且这样的人类看到具有更少颜色的视图。但是在这样程度的亮度下，虽然这样的视图在人类看来颜色较少，但用与亮视觉（photopic vision）相同的颜色矩阵来添加相同的颜色。这不仅导致颜色再现性的降低，而且由于强制添加的颜色而导致噪声的提高。

为了保持颜色再现性，必须适当地调节颜色矩阵的非对角分量。在这种情况下，已知可以通过根据光源或对象的亮度使用所述颜色矩阵来提高颜色再现性。这个事实在参考文献1中被描述。

图10是示出了在参考文献1中公开的传统CCD固态图像捕获设备的图像处理电路的示例性结构的框图。

如图10中所示，在传统CCD固态图像捕获设备100的图像处理电路101中，把从图像捕获传感器读出的一帧的模拟像素信号（CCD输入）输入到第一级信号处理电路102中。第一级信号处理电路102提供有前置放大器、带限（band restricting）视频滤波器等等，以及对将要输入的模拟像素信号进行采样保持并且对其执行预定的信号处理（比如放大处理）。