[发明专利]用带有色滤器的传感器生成改进的彩色图像的方法和装置

说明书

本发明涉及一种图像处理装置，用于处理来自包含图像传感器的数码相机的图像数据，该图像传感器具有规则的像素布置和预设色彩模式的相关色滤器。所述图像处理装置(133)设计为对于相关像素(130)使用来自包含若干像素的单个预设的环境(131)的图像数据执行所有图像处理操作。

技术领域

本发明涉及一种相机的图像生成装置和方法，尤其涉及带有色滤器传感器的数码工业相机。

背景技术

在工业环境中，数码相机经常用于监控生产流程、机器或物体。这类工业相机用于简单的监视功能和计量任务，例如：通过图像处理进行质量控制。它们的集成进布置的能力和它们的高画质是十分卓越的。

拜耳传感器是一种覆盖有色滤器的传感器的名称，类似于棋盘格滤镜。多数情况下，拜耳传感器包括50％的绿色、各25％的红色和蓝色。这种情况下，其假设人的肉眼对绿色的反应比其他颜色更敏感。许多数码照相机和数码摄影机中传统的CCD传感器应用了拜耳矩阵(或拜耳模式)的理念。“拜耳”矩阵或“拜耳”滤光镜以发明人布赖斯·拜耳(BryceE.Bayer)的名字命名，在US 3,971,065中有更详尽的说明。

图像传感器半导体材料的光敏元件仅可以检测到荧光值。为了获取色彩信息，每个独立元件之前都放置有细小的色滤器，该色滤器的颜色是红、绿、蓝三基色的其中一种。例如：所述色滤器在奇数行按照绿-红-绿-红的顺序排列，在偶数列按照蓝-绿-蓝-绿的顺序排列。所述图像传感器每个拥有这类色滤器的光敏元件(像素)，仅在此位置为单一色彩分量相应提供信息。然而，为了获取整个彩色图像，每个像素需要色彩值，其包括若干色彩组成，例如：红、绿和蓝。如果待产生的整个彩色图像有相同的维度和相同的分辨率，根据相邻像素的值内插丢失的色彩信息是必需的。如此，彩色图像中绿色值的50％是由计算得到的，对于蓝色和红色，其色彩值的各75％(或，在一行中是50％，在下一行中是100％)，由计算填补。这种内插是基于图像中相邻像素之间仅发生微小色彩差异的假设。但是，这并不自然适用于每个图像主题。因此，严格说来，考虑无伪影的彩色图像，拜耳传感器只提供了虚拟像素的四分之一。

图1示出一种示范性工业数码相机应用。工业数码相机10用于集成在工业设备23中，作为其检测目标(例如：物体14、15或人)的部件。这些图像转化为图像数据16，以便其可被评估和/或存档。该评估常常由图像处理工具18自动完成。通常，自动操作响应于适用于设备23的评估结果而执行。如此，亮物体14和暗物体15，其可被按它们的颜色进行区分，基于光学标准被自动分类。这种分类在不同的工业领域很常见。举例来说，按照标准区分食品例如谷物与污物、矿石和岩石碎片，基于其颜色或其亮度；邮政物品基于其上安置的地址(分类)；刹车盘和密封环基于它们遵守正确的形状和遵守特定的标称尺寸(分类)；或可回收空瓶基于正确的形状和安置其上的条形码(分类)。这些分类常常服务于质量检测和保证。

所述工业设备23常包括，例如带有驱动马达12和传送速率13的传送带11的驱动组件，其传送物体14、15。所述相机10通过诸如物镜的光学装置22记录合适位置的图像。因此，所述相机10可被设置为区域-扫描相机、行-扫描相机或多行-扫描相机，例如，如EP 1 919197 A2中所述。所述相机将所记录图像的图像信号16转发至图像处理装置18(例如，计算机(C))。进一步的，图像处理装置18可选的被提供关于所述传送带11的传送速率13的信息17，其可由诸如旋转编码器决定。因此，该图像处理装置可确定合适的时间点，在该点一个物体经过诸如掉下过去数个可控的空气喷射器的元件的促动器19，并且可向促动器19提供控制信号24，基于该控制信号执行动作，其适于引导相应物体分类。举例来说，对空气喷射器的控制可以决定：如果气流被关闭，物体是否落入第一容器20；或如果气流被打开，是否偏斜到第二容器21。

在这一应用中，如果该相机10尽可能快的传递图像是有益的，以便图像处理装置18尽可能快的为促动器19生成控制信号24，以此在早期阶段启动期望的控制动作。因此，设备23可运行更快。在特定应用中，特别是当物体14和15在传送带11上移动，如滚动时，可获取更高的精确度或位置，或者优化其他参数。