[发明专利]用pi滤光器群组来形成图案的相机模块

说明书

根据本发明的实施例的系统和方法用π滤光器群组来对阵列相机模块形成图案。在一个实施例中，一种阵列相机模块包括：包括多个焦平面的M x N成像器阵列，其中每个焦平面包括光敏像素的阵列；透镜堆叠的M x N光学阵列，其中每个透镜堆叠对应于一焦平面，并且其中每个透镜堆叠在其相应的焦平面上形成场景的图像；其中透镜堆叠和焦平面的每一对从而定义一相机；其中M x N相机阵列中的至少一行至少包括一个红相机、一个绿相机和一个蓝相机；并且其中M x N相机阵列中的至少一列至少包括一个红相机、一个绿相机和一个蓝相机。

技术领域

本发明概括而言涉及数字相机，更具体而言涉及在阵列相机的相机模块中利用的滤光器图案。

背景技术

传统的数字相机通常包括具有透镜堆叠(lens stack)的单个焦平面。焦平面包括光敏像素的阵列并且是传感器的一部分。透镜堆叠创建光学通道，该光学通道在焦平面中的光敏像素的阵列上形成场景的图像。每个光敏像素可基于入射在该像素上的光来生成图像数据。

在传统的彩色数字相机中，颜色滤光器(color filter)的阵列通常被应用到相机的传感器的焦平面中的像素。典型的颜色滤光器可包括红、绿和蓝颜色滤光器。在给定颜色滤光器图案的情况下，可以使用去马赛克算法来为由焦平面捕捉的图像数据的每个像素插值出一组完整的红、绿和蓝值。相机颜色滤光器图案的一个示例是拜耳(Bayer) 滤光器图案。拜耳滤光器图案描述了红、绿和蓝颜色滤光器的一种特定图案，其导致焦平面中50％的像素捕捉绿光，25％捕捉红光并且 25％捕捉蓝光。

在了解了双眼成像的情况下，可以增强传统的摄影术。对场景的双眼观看由于每只眼睛的不同视场(field of view)而创建该场景的两个略微不同的图像。这些差异被称为双眼像差(disparity)(或视差 (parallax))，其提供了可用于计算视觉场景中的深度的信息，从而提供了深度感知的主要手段。与立体深度感知相关联的深度的印象也可在其他条件下获得，例如当观察者在移动的同时只用一只眼睛观看场景时。观察到的视差可被利用来为场景中的对象获得深度信息。机器视觉中的类似原理可用于收集深度信息。

例如，相隔某一距离的两个相机可拍摄同一场景的图片，并且可通过偏移两个或更多个图像的像素以找出图像的匹配部分来比较捕捉的图像。对象在不同的相机视域之间偏移的量被称为像差，其与到该对象的距离成反比。检测对象在多个图像中的偏移的像差搜索可用于基于相机与所涉及的相机的焦距之间的基线距离来计算到对象的距离。利用两个或更多个相机来生成立体三维图像的方法通常被称为多视域立体(multi-viewstereo)。

当从不同的角度捕捉场景的多个图像并且该场景包括前景对象时，每个图像中的该前景对象的位置处的像差导致场景的在该前景对象后方的部分在一些但不是所有图像中可见。捕捉关于场景的在从其他视点捕捉的场景的图像中不可见的部分的图像数据的像素可被称为被遮蔽像素(occluded pixel)。

图1A和1B示出了视差和遮蔽的原理。图1A描绘了由具有第一视场的第一相机捕捉的图像100，而图1B描绘了由具有第二视场的第二邻近相机捕捉的图像102。在由第一相机捕捉的图像100中，前景对象104看起来在背景对象106的略偏右处。然而，在由第二相机捕捉的图像102中，前景对象104看起来偏移到了背景对象106的左手侧。由两个相机的不同视场引入的像差等于前景对象104在由第一相机捕捉的图像中的位置(在由第二相机捕捉的图像中由虚线108指示) 与其在由第二相机捕捉的图像中的位置之间的差异。从两个相机到前景对象的距离可通过确定前景对象在两个捕捉的图像中的像差来获得，并且这在标题为“Systems and Methods for Parallax Detection and Correction in ImagesCaptured Using Array Cameras”的美国专利申请序列号61/780,906中描述。美国专利申请序列号61/780,906的公开内容通过引用被全部并入在此。