[发明专利]用于调整数字传感器的颜色过滤器的方法和关联的过滤器

说明书

技术领域

本发明涉及用于数字阵列传感器的包括彩色像素列和白色像素列的自适应颜色过滤器，以及参数化此类过滤器以便用于终点摄像机(photo finish camera)的方法。

背景技术

由像素马赛克形成的光敏传感器在数字摄影领域中久为所知；传感器最广泛地用于数字摄像机用途，例如CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)技术。为了产生彩色图像，将颜色过滤器应用于这些数字传感器；过滤器也采取具有不同颜色的阵列的形式，每个颜色专用于在其上叠加颜色的传感器像素。然后通过图像处理算法，获得必须与生成的图像的每个像素关联的颜色。

最广为人知的一种颜色过滤器是拜耳过滤器，其是最常见形式的RGB过滤器(R表示红色，G表示绿色，并且B表示蓝色，这三种颜色是基本颜色，可以通过加法合成组合，从它们获得任何其它颜色)。此类过滤器使用包括4个像素的基本模式，并且在传感器的整个表面上重复该模式，其中两个绿色像素在蓝色像素和红色像素形成的对角处。

这种类型的颜色过滤器的缺点是关联的数字传感器的灵敏度显著降低，这是由于到达传感器的光明显衰减所致。实际上，波长的相当一部分由不同过滤器吸收。由于这些原因，后来建议拜耳过滤器的不同变型，具体地说，使用白色像素替换两个绿色像素之一，以便提高传感器的灵敏度。在这种情况下，也在整个过滤器上重复修改后的基本模式。

在运动比赛领域中，基于图像识别的辅助计时设备(通常称为“终点”设备)也是已知的。此类系统允许操作者通过查看精确置于终点线中心的高清晰度摄像机拍摄的连续图像，区分跨过终点线的参赛者。通过分析在连续给定时刻拍摄的并且因此对应于不同测量时间的图像序列，可以在赛事之后，但仍在完成之后非常迅速地确定每个参赛者跨过终点线的确切时间，例如精确到千分之一秒，从而以可靠方式排出参赛者的名次。

这些终点设备使用的摄像机通常包括行扫描型CCD传感器(通常由首字母缩略词LS-CCD表示)，其图像捕获速率甚至高于标准CCD摄像机，从而允许时间分辨率高达万分之一秒。用于此类摄像机的最初传感器具有非常特定的条形阵列结构，即在终点线上非常精确对齐的单一像素列。当今，更可能使用标准二维阵列传感器，其中由软件执行在终点线上对齐的列的选择。

对于具备LS-CCD传感器的此类终点设备，当然可以使用如上所述的RGB过滤器获得彩色图像。然而，这些过滤器不适合于在所有比赛条件下提供足够的质量。实际上，例如取决于比赛时间或天气条件，环境光度可能变化显著，并且从而强烈降低获得的图像质量。这同样适用于有关比赛类型的考虑，这些考虑影响参赛者在不同赛事中的速度，并且因此影响拍摄参数，包括曝光时间。

因此，需要一种配备有用于数字传感器的颜色过滤器而没有已知限制的终点摄像机。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种具有自适应光学属性的新型颜色过滤器，以及一种调整使用此类过滤器的终点摄像机的特别实用的新方法。

通过用于包括二维像素阵列的数字传感器的颜色过滤器实现这些目标，每个像素对应于给定颜色，通过交替第一彩色像素列和第二白色像素列形成所述像素阵列，其特征在于，每个第一彩色像素列包括在整个第一彩色像素列上重复的基本像素序列，所述基本像素序列包括具有三种不同颜色的至少三个像素。

这些目标还作为一种调整包括此类颜色过滤器的终点摄像机的方法的结果实现，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-第一步骤：选择基本模式，所述基本模式具有包括灵敏度、颜色质量和分辨率的光学属性，根据比赛参数预定义所述光学属性；

-第二步骤：软件选择一组相邻列，所述相邻列的数量对应于所选择的基本模式的宽度；

-第三步骤：将所述一组相邻列置于所述终点线的中心。

在从属权利要求中定义本发明的特定实施例。

本发明的优点是它可以永久优化使用所建议的过滤器获得的彩色照片的光学属性，而不管使用条件为何。

所建议的解决方案的另一优点是它允许快速和有效地调整针对拍摄选择的光学参数，并且具体地说，根据软件用于进行所有调整的优选实施例，不需要以任何自由度对终点摄像机进行任何移动。因此，可以一次针对所有参数进行微调以便相对于终点线对齐终点摄像机，其中通过软件处理唯一获得过滤器调整。永久锁定所有自由度以及没有终点摄像机的任何物理处理将明显简化调整操作，同时允许适应于最多可能类型的比赛条件。

附图说明

本发明的有利实例实现在说明书中给出并在附图中示出，这些附图是：