專利名稱：基于亮度的像素重新分級(jí)和平均的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及對(duì)于圖像傳感器的像素進(jìn)行二次抽樣的技術(shù)領(lǐng)域。更 具體的，本發(fā)明涉及改變像素靈敏度的圖像傳感器的像素二次抽樣來(lái)考慮 景色亮度的變化。
背景技術(shù)：
執(zhí)行圖像傳感器二次抽樣來(lái)降低空間分辨率是為了達(dá)到提高處理速 度等目的。如圖l所示，其顯示了用于在圖像傳感器上產(chǎn)生彩色圖像的Bayer顏色濾波陣列(CFA)。如圖2所示，為了降低分辨率，在現(xiàn)有技術(shù) 中是通過(guò)忽略一些像素(由X標(biāo)明)來(lái)對(duì)圖像傳感器進(jìn)行二次抽樣。備 選地，如圖3所示，在現(xiàn)有技術(shù)中還通過(guò)合并像素來(lái)降低分辨率。在這一 點(diǎn)上，如曲線所示，獨(dú)立的顏色在水平和垂直方向上被合并。對(duì)于圖2 和圖3的最終二次抽樣圖像帶有用于表示二次抽樣圖像并不是最理想的 樣本特征值。具體的說(shuō)，包括二次抽樣圖像的像素之間不是均勻間隔，相 反的，而是聚集在一起。這樣導(dǎo)致產(chǎn)生了低分辨率的圖像而非預(yù)先期望的 二次抽樣的結(jié)果。因此存在更好的圖像二次抽樣的需要。另外，由于經(jīng)常需要通過(guò)二 次抽樣來(lái)降低空間分辨率以及加快速度來(lái)產(chǎn)生視頻圖像序列，同時(shí)，也需 要改進(jìn)一種顏色相對(duì)于另一種顏色的靈敏度來(lái)考慮景物亮度的變化，例如 該景物是在鎢絲燈照明下。因此，存在以同時(shí)改變具體色彩靈敏度來(lái)匹配 景物亮度的這種完成二次抽樣方式的更進(jìn)一步的需要。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決上文提及的一個(gè)或多個(gè)問題。簡(jiǎn)要的說(shuō)，根 據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供一種用于在二維陣列中讀取像素值的方 法，該方法包括步驟周期性地合并二維陣列的第一維中至少兩個(gè)具有相 同第一色彩的像素值；讀取合并的第一色彩的像素值；讀取二維陣列的第 一維中的第二色彩的像素。本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將在下文中對(duì)優(yōu)選實(shí)施例和附加權(quán)利要 求書中的詳細(xì)說(shuō)明、以及對(duì)參考附圖的描述中得到清楚的理解。 本發(fā)明的有益效果本發(fā)明有以下的優(yōu)點(diǎn)，允許基于照明條件選擇性地對(duì)色彩合并和二 次抽樣，以改進(jìn)圖像傳感器固有的白平衡、或者感色靈敏度，同時(shí)也改進(jìn) 了產(chǎn)生的低分辨率圖像的空間抽樣模式。同時(shí)也具有使用一些合并和二次 抽樣的方法時(shí)，在降低的圖像分辨率中允許動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是Bayer顏色濾波陣列模型；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中用于跳過(guò)像素的Bayer顏色濾波陣列模型的抽選排列；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中合并像素的抽選排列；圖4a和4b是為了獲得特定顏色而在垂直方向上跳過(guò)一些像素以及 合并一些像素的抽選排列；圖5a和5b是為了獲得特定顏色而在水平方向上跳過(guò)一些像素以及 合并一些像素的抽選排列；圖6a和6b是為了獲得特定顏色而在水平方向和垂直方向上跳過(guò)一 些像素以及合并一些像素的抽選排列；圖7a和7b是圖4a和4b中為了獲得備選顏色而在垂直方向上跳過(guò) 一些像素以及合并一些像素的備選抽選排列；圖8a和8b是圖5a和5b中為了獲得備選顏色而在水平方向上跳過(guò) 一些像素以及合并一些像素的備選抽選排列；圖9a和9b是圖6a和6b中為了獲得備選顏色而在水平方向和垂直 方向上跳過(guò)一些像素以及合并一些像素的備選抽選排列；圖10a和10b是在水平方向和垂直方向上跳過(guò)一些像素以及合并一 些像素產(chǎn)生合并和非合并綠色效果的抽選排列；具體實(shí)施方式
本發(fā)明是在公知的Bayer顏色濾波陣列的模型基礎(chǔ)上進(jìn)行具體描述 的?？梢岳斫獾氖牵景l(fā)明適用于兩種圖像傳感器，即，CCD (電荷耦合 器件)和有源像素(也是公知的CMOS)圖像傳感器。同時(shí)注意到，該二維陣列可以在任何圖像中獲得，不管是傳感器還是電子存儲(chǔ)器內(nèi)的圖像。具體地，本發(fā)明首先描述在Y軸方向上的二次抽樣，該Y軸方向上 的二次抽樣同樣改進(jìn)被二次抽樣的藍(lán)色像素靈敏度(圖4a和4b)，然后 將描述在X軸方向上的二次抽樣，該X軸方向上的二次抽樣具有相似的 藍(lán)色靈敏度改進(jìn)(圖5a和5b)，最后將描述在X軸和Y軸方向上的二次 抽樣，該X軸和Y軸方向上的二次抽樣進(jìn)一步改進(jìn)藍(lán)色靈敏度(圖6a和 6b)。參考圖4a，圖4a所示是本發(fā)明的二維圖像傳感器的俯視圖。該傳感 器被顏色濾波陣列跨越和覆蓋，特別是Bayer顏色濾波陣列，以產(chǎn)生包含 不同顏色的像素。本發(fā)明是要對(duì)圖像傳感器作二次抽樣以產(chǎn)生與未做二次 抽樣的圖像或現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中二次抽樣的圖像相比顯示出不同色彩平衡的 較低分辨率的圖像。例如，非二次抽樣圖像更適合于在日光下拍攝圖像， 二次抽樣圖像更適合于在白熾燈下拍攝圖像。為達(dá)到該目的，本發(fā)明中的 圖像傳感器在二維陣列中的Y軸方向周期性地合并至少兩個(gè)具有相同第 一色彩即在第二列中的藍(lán)色的像素值。需要進(jìn)一步注意的是，綠色是在第 一列中被合并。經(jīng)由CCD圖像傳感器中的水平移動(dòng)寄存器以及通過(guò) CMOS圖像傳感器內(nèi)的可尋址列電路，讀取圖像傳感器的第一色彩的合 并像素值。非合并像素也可以由二維陣列的Y軸方向讀取。未合并的顏 色是第一列中的紅色、第二列中的綠色。周期性地跳過(guò)或者不讀取第二色彩。第一列中的第二色彩是紅色， 第二列中的第二色彩是綠色。這一點(diǎn)是通過(guò)不尋址CMOS圖像傳感器中 的像素以及CCD圖像傳感器內(nèi)的快速轉(zhuǎn)儲(chǔ)門(dump gate)實(shí)現(xiàn)的。該周 期性是由跳過(guò)合并色彩之間的色彩形成的。被跳過(guò)的色彩由圖4a中的X 表不。如圖4b所示，根據(jù)上述描述的方法進(jìn)行二次抽樣產(chǎn)生的圖像中合并 的第一色彩和第二色彩的間隔是均勻的。參考圖5a和5b，可以看出通過(guò)重復(fù)上述處理，即對(duì)第一行重復(fù)類似 于上述中對(duì)第一列的處理，對(duì)第二行重復(fù)類似于上述中對(duì)第二列的處理， 在X軸方向上可以備選地對(duì)該圖像進(jìn)行二次抽樣。另外，注意到的是， 在X軸和Y軸方向上進(jìn)行的二次抽樣可如圖6a和6b所示分別或組合完成，以產(chǎn)生所期望的二次抽樣圖像，由于源于原始圖像的附加藍(lán)色像素被合并，因此圖6a和6b還具有對(duì)藍(lán)色靈敏度有額外改進(jìn)的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明描述了改進(jìn)藍(lán)光靈敏度的方法。參考圖7a和7b，描述了與圖 4a和4b相似的備選實(shí)施例，但具有對(duì)紅光靈敏度的改進(jìn)而不是對(duì)藍(lán)光靈 敏度的改進(jìn)。關(guān)于這一點(diǎn)，本發(fā)明中的圖像傳感器在二維陣列中的Y軸 方向周期性地合并至少兩個(gè)具有相同第一色彩，即，在第一列中的紅色的 像素值。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步注意的是，在第二列合并綠色。第一色彩的合并像素 值被讀取到傳感器。非合并的像素從二維陣列中的Y軸方向讀取。在第 一列中非合并的顏色是綠色，第二列中非合并的顏色是藍(lán)色。周期性地跳過(guò)或者不讀取第二色彩。第二列的第二色彩是藍(lán)色，第 一列的第二色彩是綠色。該周期性是由跳過(guò)合并的色彩之間的色彩所形成 的。被跳過(guò)的色彩由圖7a中的X表示。與圖4a、 4b和圖7a、 7b對(duì)應(yīng)相似，存在對(duì)應(yīng)的二次抽樣方案，但該 二次抽樣方案改進(jìn)了紅光的靈敏度圖8a、 8b與圖5a、 5b相對(duì)應(yīng)，圖 9a、 9b與圖6a、 6b相對(duì)應(yīng)。改進(jìn)藍(lán)光的靈敏度適于在白熾燈照明環(huán)境下 拍攝圖像，而改進(jìn)紅光的靈敏度適于在熒光燈照明環(huán)境下拍攝圖像。從一 個(gè)二次抽樣方案選擇到另一個(gè)二次抽樣方案的操作可以通過(guò)傳感器電路 或者傳感器景物數(shù)據(jù)的算法檢驗(yàn)來(lái)自動(dòng)執(zhí)行。該選擇也可以通過(guò)簡(jiǎn)單地許 可用戶不考慮自動(dòng)方式而以手動(dòng)方式選擇基于感測(cè)的照明條件的合適光 照來(lái)實(shí)現(xiàn)。參考4b， 5b， 7b和8b,表明除了合并的紅色和藍(lán)色以外，還產(chǎn)生了 非合并的綠色和合并的綠色。在最終的圖像中該兩種綠色產(chǎn)生的效果導(dǎo)致 了兩種不同的綠色靈敏度。由于非合并的綠色像素對(duì)拍攝和再現(xiàn)圖像上明 亮區(qū)域起作用，合并的綠色像素對(duì)拍攝和再現(xiàn)圖像上灰暗區(qū)域起作用，而 圖像中明亮和灰暗之間的區(qū)域是由非合并和合并的綠色像素共同作用來(lái) 表現(xiàn)，因此該兩種綠色靈敏度可以用于在拍攝圖像中擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍。另外， 參考圖10a和10b，在沒有影響紅色和藍(lán)色合并像素相互之間處理速度的 情況下，在水平和垂直方向上選擇性的合并和不合并綠色像素(類似于圖 6a和6b中合并藍(lán)色像素和非合并紅色像素或者類似于圖9a和9b中合并 紅色像素和非合并藍(lán)色像素)提供了基于綠色像素的動(dòng)態(tài)范圍的進(jìn)一步增加。
權(quán)利要求
1、一種在二維陣列中讀取像素值的方法，該方法包括如下步驟(a)周期性地合并在二維陣列的第一維中至少兩個(gè)具有相同第一色彩的像素值；(b)讀取第一色彩的合并像素值；并且(c)讀取二維陣列的第一維中第二色彩的像素。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括周期性地跳過(guò)第二色彩的 至少一個(gè)像素。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中步驟(a)， (b)和(c)產(chǎn)生具有均勻 間隔的合并的第一色彩像素和第二色彩像素的二次抽樣陣列。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中合并的選擇是以景物亮度為基礎(chǔ)。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括(d)周期性地合并在二維陣列的第二維中至少兩個(gè)第一色彩的像素值；
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括周期性地跳過(guò)在二維陣列 的第二維中第二色彩的至少一個(gè)像素。
7、 如權(quán)利要求5所述的方法，其中步驟(a)， (b) ， (c)和(d)產(chǎn)生 具有均勻間隔的合并的第一色彩像素和第二色彩像素的二次抽樣陣列。
8、 如權(quán)利要求5所述的方法，其中合并的選擇是以景物亮度為基礎(chǔ)。
9、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(a)， (b)和(c)產(chǎn)生擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，其中合并的選擇是以景物亮度為基礎(chǔ)。
11、 如權(quán)利要求5所述的方法，其中在第一維和第二維上進(jìn)行周期性 地合并以產(chǎn)生擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍。
12、 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中合并的選擇是以景物亮度為基礎(chǔ)。
13、 如權(quán)利要求11所述的方法，其中合并的選擇是以景物動(dòng)態(tài)范圍為基礎(chǔ)。
14、 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括合并在二維陣列的第一維中具有相同第三色彩的像素值；
15、 如權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括提供用于產(chǎn)生第一、第 二和第三色彩的Bayer顏色模型。
16、 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括提供用于產(chǎn)生第一和第二 色彩的Bayer顏色模型。
全文摘要
一種在二維陣列中讀取像素值的方法，該方法包括在二維陣列中的第一維內(nèi)周期性地合并至少兩個(gè)具有相同第一色彩的像素值；讀取第一色彩的合并像素值；并且讀取二維陣列中第一維內(nèi)的第二色彩像素。
文檔編號(hào)H04N3/15GK101223772SQ200680026084
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2006年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月20日
發(fā)明者J·T·坎普頓 申請(qǐng)人:伊斯曼柯達(dá)公司