[发明专利]图像处理设备、图像处理方法和程序

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理设备、图像处理方法和程序。具体地说，本发明涉及对于单板型图像传感器的输出执行信号处理的图像处理设备、图像处理方法和程序。

背景技术

当将单板型固态图像传感器用作成像设备的图像传感器时，仅获得单一的光谱灵敏度。因此，通常，通过在与各个像素对应的图像传感器上布置诸如R、G和B的不同颜色的滤色器来执行彩色成像。在该方法中，对于每一个像素仅获得一种颜色（例如，R、G和B的任何一种）。因此，产生基于颜色的马赛克图像。

具体地说，根据滤色器的模式，对于每一个像素仅获取颜色信息R或G或B等。该图像被称为所谓的马赛克图像。为了从马赛克图像获得彩色图像，必须获得用于所有像素的每一个的每种颜色的颜色信息。

可以通过经由内插从每一个像素的周围像素获得的颜色信息计算与所有像素的每一个对应的所有颜色（例如，RGB全部）的颜色信息来产生彩色图像。这个内插处理被称为去马赛克处理。

例如，在图1（1）中图示用于成像设备的滤色器的示例。该阵列被称为拜耳模式（Bayer pattern），并且以像素为单位来发射具有特定波长分量的光（R、G或B）。在拜耳模式中，最小单位由四个像素构成，该四个像素包括用于透射绿色（G）的两个滤色器、用于透射蓝色（B）的一个滤色器和用于透射红色（R）的一个滤色器。

随着图像传感器的微型化，该传感器变得容易被在像素结构上的微小差异影响。因此，变得显然的是，即使具有相同的光谱特性的像素（例如，在拜耳模式中的G像素）也因为在结构上的略微差异而在灵敏度上从像素至像素有所不同。

例如，如图1（2）中所示，G像素包括在R线中的G像素（以下称为Gr像素）和在B线中的G像素（以下称为Gb像素）。虽然Gr像素有具有与Gb像素的光谱特性相同的光谱特性的G滤色器，但是可能因为略微的结构差异而存在灵敏度差异。

当对于由具有灵敏度差异的图像传感器成像的图像执行上述的去马赛克处理时，可能原本被确定为平坦部分的在亮度上具有小差异的部分因为在Gb像素和Gr像素之间的DC分量上的差异而被错误地确定为边缘部分。结果，在选择用于确定特定像素的像素值的周围像素中出现错误，使得不规则地混和多个内插值。这有可能导致很显著地突出的伪影的产生。因此，需要在执行去马赛克处理前对于灵敏度差异执行校正处理。例如，在专利文件1（日本专利No.2931520）中描述了去马赛克处理。

当灵敏度差异在整个屏幕上具有相同的趋势时，可以通过调整电平和/或偏移来执行校正。即，因为执行校正使得在R线上的G像素（Gr像素）的灵敏度与在B线中的G像素（Gb像素）的灵敏度匹配，所以可以利用系数A和B来估计下面内容。

[公式1]

G-b=Gr×A+B]]>

...（表达式1）

在上面的表达式（表达式1）中，示出在Gb上方的条的数据指示通过下述方式而获得的像素值：校正在R线上的G像素（Gr像素）的灵敏度以便匹配Gb像素的灵敏度。在说明书中以Gb（-）的形式写出在表达式中的在Gb等上方所写的符号“-”（条）。

当灵敏度差异在整个屏幕上具有相同的趋势时，有效的是，使用通过使用上面的表达式（表达式1）获得的校正值。然而，在各个像素的位置处的灵敏度差异的产生的起因包括各种因素，诸如像素结构和入射光的角度。因此，灵敏度从像素至像素（例如，屏幕的上侧和下侧）变化。此外，甚至同一像素因为透镜等的光圈的影响而在灵敏度上改变。

也提出了用于根据像素位置来吸收电平差的方法。该方法测量在每一个区域的灵敏度上的差异，并且通过基于增益和偏移执行校正处理来吸收灵敏度差异。例如，当假定相对于中心的水平距离是x并且假定垂直距离是y时，可以通过使用从每一个区域的灵敏度差异计算的校正函数f(x,y)和校正函数g(x,y)来近似计算每一个像素的校正系数，并且可以如下执行校正。

[公式2]