專利名稱：圖像補(bǔ)償方法及其數(shù)字?jǐn)z像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種圖像補(bǔ)償方法及其數(shù)字?jǐn)z像裝置，特別公開了一種降低噪聲的
圖像補(bǔ)償方法及其數(shù)字?jǐn)z像裝置。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字?jǐn)z像裝置的普及，使得更多使用者可以涉足攝影的行列。對(duì)于初學(xué)者而 言，通常會(huì)碰到因?yàn)榕臄z圖像時(shí)手震而產(chǎn)生圖像模糊的情況。為能解決手震所產(chǎn)生模糊圖 像，因此有人提出了下述幾種方式進(jìn)行改善。第一種方法是利用鏡頭或相機(jī)機(jī)身的震動(dòng)檢 測(cè)機(jī)制來校正拍攝時(shí)所產(chǎn)生的震動(dòng)。第二種方法是在拍攝時(shí)提高感光度(IS0)。因?yàn)樘岣?感光度可以縮短快門的拍攝時(shí)間，同時(shí)也可以達(dá)到與低感光度且長(zhǎng)快門時(shí)間時(shí)相同的受光 第一種方法的缺點(diǎn)在于利用震動(dòng)檢測(cè)機(jī)制需要額外的硬設(shè)備，這對(duì)于相機(jī)的制作 成本上是一種負(fù)擔(dān)。第二種方法由于不需要額外的硬設(shè)備來達(dá)成，相對(duì)而言第二種方法的 制作成本會(huì)低于第一種方法。但是第二種方法的缺點(diǎn)在于提高感光度時(shí)容易造成圖像中出 現(xiàn)噪聲(noise)，尤其在感光度提高到800以上時(shí)更容易出現(xiàn)噪聲。 噪聲主要來自數(shù)字?jǐn)z像裝置中的感光耦合組件(Charge Coupled Device，CCD)或 互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體(Complementary Metal-OxideSemiconductor， CMOS)在接受光線中 的光子轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)過程中所出現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)上的錯(cuò)誤。感光組件的材質(zhì)、量子效應(yīng)以及信 號(hào)放大(Amplified)都是造成此類噪聲的來源。此外，在無光的環(huán)境之下感光組件會(huì)因?yàn)?溫度的變化，而產(chǎn)生電子、電洞，這一種現(xiàn)象稱為暗電流效應(yīng)。這些額外的電子，將造成信號(hào) 處理器誤判，進(jìn)而產(chǎn)生噪聲。暗電流的產(chǎn)生不僅會(huì)隨著環(huán)境溫度升高而加劇，更會(huì)因?yàn)楦泄?原件長(zhǎng)時(shí)間的使用升溫，而更為嚴(yán)重。 所以還有人提出以低感光度并采用像素加總(pixel bi皿ing)的方式對(duì)數(shù)字圖像 進(jìn)行處理。像素加總以對(duì)一 目標(biāo)像素的周遭像素進(jìn)行合并，用以將目標(biāo)像素的亮度提升。這 種像素加總的方法雖然可以避免因?yàn)樘岣吒泄舛人斐傻脑肼暎抢弥茉庀袼剡M(jìn)行加 總會(huì)影響數(shù)字圖像的清晰度。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上的問題，本發(fā)明的主要目的在提供一種圖像補(bǔ)償方法，其用以降低數(shù)字 攝像裝置以高感光度模式拍攝數(shù)字圖像時(shí)所產(chǎn)生的噪聲。 為達(dá)上述目的，本發(fā)明公開了一種圖像補(bǔ)償方法，包括以下步驟取得貝爾圖塊； 根據(jù)貝爾圖塊中分別產(chǎn)生綠色像素信號(hào)、低解析的加總原始輝度信號(hào)與原始彩度信號(hào)；利 用綠色像素信號(hào)產(chǎn)生高解析的模擬輝度信號(hào)；合并高解析的模擬輝度信號(hào)與低解析的加總 原始輝度信號(hào)，并輸出補(bǔ)償輝度信號(hào)；根據(jù)補(bǔ)償輝度信號(hào)與原始彩度信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字圖像。
從本發(fā)明的另一觀點(diǎn)，本發(fā)明提出一種數(shù)字?jǐn)z像裝置用以降低數(shù)字?jǐn)z像裝置在高 感光度模式下拍攝數(shù)字圖像時(shí)所產(chǎn)生的噪聲。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明所公開的一種數(shù)字?jǐn)z像裝置包括有圖像擷取單元、儲(chǔ)存單 元與處理單元。圖像擷取單元用以擷取貝爾圖塊；儲(chǔ)存單元電性連接于圖像擷取單元，儲(chǔ)存 單元用以儲(chǔ)存數(shù)字圖像與查找表，查找表用以記錄在各感光度時(shí)所相應(yīng)的第一權(quán)重參數(shù)與 第二權(quán)重參數(shù)；處理單元電性連結(jié)于圖像擷取單元與儲(chǔ)存單元，處理單元根據(jù)圖像補(bǔ)償程
序執(zhí)行下列步驟取得貝爾圖塊；根據(jù)貝爾圖塊中分別產(chǎn)生高解析的綠色像素信號(hào)、加總 原始輝度信號(hào)與原始彩度信號(hào)；利用綠色像素信號(hào)產(chǎn)生高解析的模擬輝度信號(hào)；合并高解 析的模擬輝度信號(hào)與低解析的加總原始輝度信號(hào)，并輸出補(bǔ)償輝度信號(hào)；根據(jù)補(bǔ)償輝度信 號(hào)與原始彩度信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字圖像。 本發(fā)明由貝爾圖塊中取出原始圖像的輝度信號(hào)與綠色像素的輝度信號(hào)，并根據(jù)不 同的感光度對(duì)于兩種輝度信號(hào)進(jìn)行不同權(quán)重的迭加。如此一來，可以將人眼視覺較為敏感 的信息進(jìn)行迭加亦不會(huì)造成數(shù)字圖像的分辨率下降。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的運(yùn)作流程示意圖;圖3為貝爾圖塊示意圖；圖4為一實(shí)施例的運(yùn)作示意圖。其中，附圖標(biāo)記100 數(shù)字?jǐn)z像裝置110圖像擷取單元120 儲(chǔ)存單元121查找表122 圖像補(bǔ)償程序130處理單元
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參考圖1所示，其為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的數(shù)字?jǐn)z像裝置100中 包括有圖像擷取單元110、儲(chǔ)存單元120、查找表121、圖像補(bǔ)償程序122與處理單元130。 圖像擷取單元iio用以擷取貝爾圖塊。在本發(fā)明所述的貝爾圖塊并未限定其種類，因?yàn)榉?便說明以傳統(tǒng)式的貝爾圖塊進(jìn)行解說，并非僅限定于此。在感光組件中，由數(shù)百萬個(gè)感光單 元(或像素)組成的陣列覆蓋在傳感器的表面。在受光后整個(gè)感光組件的像素陣列上的累 積電荷在感光組件的一端讀出。將累積電荷通過一個(gè)模擬前端芯片或感光處理器進(jìn)行量 化。 為了精確地表現(xiàn)一幅彩色圖像，圖像擷取單元110的每個(gè)像素位置上都需要3種 顏色樣本，最常見被使用的就是紅綠藍(lán)(RGB)三原色。但若在同一個(gè)像素位置上設(shè)置三層 顏色感光組件的話，會(huì)使得數(shù)字相機(jī)的成本大幅的增加。所以有人提出彩色濾光片陣列 (color filter array,以下簡(jiǎn)稱CFA)的方式來進(jìn)行像素顏色受光。目前最廣泛使用的CFA 為貝爾圖塊(B罕r pattern)。 儲(chǔ)存單元120電性連接于圖像擷取單元110，儲(chǔ)存單元120用以儲(chǔ)存數(shù)字圖像與查 找表121。查找表121用以記錄在各感光度時(shí)所相應(yīng)的第一權(quán)重參數(shù)與第二權(quán)重參數(shù)。處 理單元130電性連結(jié)于圖像擷取單元110與儲(chǔ)存單元120，處理單元130根據(jù)圖像補(bǔ)償程序 122。
請(qǐng)參考圖2所示，其為本發(fā)明的運(yùn)作流程示意圖。本發(fā)明的實(shí)施例包括以下步驟 首先，設(shè)定數(shù)字?jǐn)z像裝置的感光度(步驟S210)。感光度的設(shè)定由使用者所決定。接著，取 得貝爾圖塊(步驟S220)。請(qǐng)另外配合圖3所示，其為貝爾圖塊示意圖。貝爾圖塊利用了人 眼對(duì)綠色強(qiáng)度的辨別靈敏度大于紅色或藍(lán)色的原理。因此，在貝爾圖塊的彩色濾光片陣列 中，綠色濾光片出現(xiàn)了的次數(shù)是藍(lán)色濾光片或紅色濾光片的兩倍，使得每四個(gè)像素形成一 個(gè)單元。濾光片中第一列像素的排列順序?yàn)榧t色濾光片與綠色濾光片交替排列；濾光片的 次一列則是由綠色濾光片與藍(lán)色濾光片交替排列。 根據(jù)貝爾圖塊中分別產(chǎn)生綠色像素信號(hào)、低解析的加總原始輝度信號(hào)與原始彩度 信號(hào)(步驟S230)。此產(chǎn)生的綠色信號(hào)其分辨率比一般加總圖像的分辨率高，此綠色信號(hào)與 加總的圖像信號(hào)，分別經(jīng)一般相機(jī)圖像處理模塊來處理，此時(shí)綠色信號(hào)經(jīng)圖像處理后，會(huì)產(chǎn) 生高解析的模擬輝度信號(hào)，而加總圖像經(jīng)處理后會(huì)產(chǎn)生低解析的輝度信號(hào)與彩度信號(hào)，此 加總圖像處理后的圖像有低解析與低噪聲的特質(zhì)。 再利用綠色像素信號(hào)產(chǎn)生高解析的模擬輝度信號(hào)(步驟S240)。根據(jù)感光度用以 設(shè)定第一權(quán)重參數(shù)與第二權(quán)重參數(shù)(步驟S250)。利用第一權(quán)重參數(shù)對(duì)高解析的輝度信號(hào) 進(jìn)行調(diào)整(步驟S260)。利用第二權(quán)重參數(shù)對(duì)低解析的加總原始輝度信號(hào)進(jìn)行調(diào)整(步驟 S270)。其中，在本實(shí)施例中將第一權(quán)重參數(shù)與第二權(quán)重參數(shù)之總和設(shè)定為1。
第一權(quán)重參數(shù)對(duì)綠色像素產(chǎn)生的高解析的模擬輝度信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。而第二權(quán)重 參數(shù)對(duì)低解析的加總原始輝度信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，第二權(quán)重參數(shù)是根據(jù)傳感器本身的噪聲分布 與實(shí)際拍攝時(shí)所需的感光值所決定。當(dāng)在高感光值拍攝圖像時(shí)，數(shù)字?jǐn)z像裝置所產(chǎn)生的噪 聲亦相對(duì)較大。此時(shí)第一權(quán)重參數(shù)就不可太大，避免帶進(jìn)過多的噪聲，以避免噪聲的圖像導(dǎo) 致補(bǔ)償效果的低落。反之，若拍攝時(shí)的感光值較小時(shí)，則模擬輝度信號(hào)本身的噪聲亦相對(duì)地 小，此時(shí)可以調(diào)高第一權(quán)重值。若是對(duì)數(shù)字圖像做更進(jìn)一步的調(diào)整時(shí)，則不限定第一權(quán)重參 數(shù)與第二權(quán)重參數(shù)之總和設(shè)定為l，在此僅先敘明。 合并 高解析的模擬輝度信號(hào)與低解析的加總原始輝度信號(hào)，并輸出補(bǔ)償輝度信號(hào) (步驟S280)。根據(jù)補(bǔ)償輝度信號(hào)與原始低噪聲彩度信號(hào)，用以產(chǎn)生數(shù)字圖像(步驟S290)。 其中，在取得補(bǔ)償輝度信號(hào)與原始彩度信號(hào)，利用聯(lián)合圖像專家小組(JPEG)的方式進(jìn)行壓 縮，用以產(chǎn)生壓縮的數(shù)字圖像。為了清楚解釋本發(fā)明的運(yùn)作過程，在此以下述例子進(jìn)行說 明。并請(qǐng)配合圖4所示，其為此一實(shí)施例的運(yùn)作示意圖。 本發(fā)明由貝爾圖塊中取出原始圖像的輝度信號(hào)與以綠色像素產(chǎn)生的模擬輝度信 號(hào)，并根據(jù)不同的感光度對(duì)于兩種輝度信號(hào)進(jìn)行不同權(quán)重的迭加。如此一來，可以將人眼視 覺較為敏感的信息進(jìn)行迭加而提高原來加總的數(shù)字圖像分辨率，并維持原有加總圖像的低
噪聲質(zhì)量。
權(quán)利要求
一種圖像補(bǔ)償方法，用以降低一數(shù)字?jǐn)z像裝置在高感光度模式拍攝一數(shù)字圖像時(shí)所產(chǎn)生的噪聲，其特征在于，該圖像補(bǔ)償方法包括有取得一貝爾圖塊；根據(jù)該貝爾圖塊中分別產(chǎn)生一綠色像素信號(hào)、一加總原始輝度信號(hào)與一原始彩度信號(hào)；利用該綠色像素信號(hào)產(chǎn)生一高解析的模擬輝度信號(hào)；合并該高解析的模擬輝度信號(hào)與該原始輝度信號(hào)，并輸出一補(bǔ)償輝度信號(hào)；以及根據(jù)該補(bǔ)償輝度信號(hào)與該原始彩度信號(hào)，用以合并該數(shù)字圖像。
2. 如權(quán)利要求1所述的圖像補(bǔ)償方法，其特征在于，在取得該貝爾圖塊前還包括以下 步驟設(shè)定該數(shù)字?jǐn)z像裝置的一感光度。
3. 如權(quán)利要求2所述的圖像補(bǔ)償方法，其特征在于，在合并該綠色像素輝度信號(hào)與該 原始輝度信號(hào)的步驟前還包括以下步驟設(shè)定一第一權(quán)重參數(shù)與一第二權(quán)重參數(shù)； 利用該第一權(quán)重參數(shù)對(duì)該綠色像素輝度信號(hào)進(jìn)行調(diào)整；以及 利用該第二權(quán)重參數(shù)對(duì)該原始輝度信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。
4. 如權(quán)利要求1所述的圖像補(bǔ)償方法，其特征在于，產(chǎn)生該數(shù)字圖像還包括以下步驟 取得該補(bǔ)償輝度信號(hào)與該原始彩度信號(hào)，利用聯(lián)合圖像專家小組的方式進(jìn)行壓縮，用以產(chǎn) 生該數(shù)字圖像。
5. —種圖像補(bǔ)償?shù)臄?shù)字?jǐn)z像裝置，用以降低數(shù)字?jǐn)z像裝置在高感光度拍攝一數(shù)字圖像 時(shí)所產(chǎn)生的噪聲，其特征在于，該數(shù)字?jǐn)z像裝置包括有一圖像擷取單元，用以擷取一貝爾圖塊；一儲(chǔ)存單元，電性連接于該圖像擷取單元，該儲(chǔ)存單元用以儲(chǔ)存該些數(shù)字圖像與一查 找表，該查找表用以記錄在各感光度時(shí)所相應(yīng)的一第一權(quán)重參數(shù)與一第二權(quán)重參數(shù)；以及一處理單元，電性連結(jié)于該圖像擷取單元與該儲(chǔ)存單元，該處理單元根據(jù)一圖像補(bǔ)償 程序執(zhí)行下列步驟取得該貝爾圖塊；根據(jù)該貝爾圖塊中分別產(chǎn)生一高解析綠色像素信號(hào)、一原始加總的低解析輝度信號(hào)與 一原始彩度信號(hào)；利用該綠色像素信號(hào)產(chǎn)生一高解析的模擬輝度信號(hào)；合并該高解析的模擬輝度信號(hào)與該原始低解析輝度信號(hào)，并輸出一補(bǔ)償輝度信號(hào)；以及根據(jù)該補(bǔ)償輝度信號(hào)與該原始低噪聲彩度信號(hào)，用以產(chǎn)生該數(shù)字圖像。
6. 如權(quán)利要求5所述的圖像補(bǔ)償?shù)臄?shù)字?jǐn)z像裝置，其特征在于，在取得該貝爾圖塊前 還包括以下步驟設(shè)定該數(shù)字?jǐn)z像裝置的一感光度。
7. 如權(quán)利要求5所述的圖像補(bǔ)償?shù)臄?shù)字?jǐn)z像裝置，其特征在于，在合并該綠色像素產(chǎn) 生的高解析模擬輝度信號(hào)與該原始低解析輝度信號(hào)的步驟前還包括以下步驟設(shè)定一第一權(quán)重參數(shù)與一第二權(quán)重參數(shù)；利用該第一權(quán)重參數(shù)對(duì)該綠色像素產(chǎn)生的高解析模擬輝度信號(hào)進(jìn)行調(diào)整；以及 利用該第二權(quán)重參數(shù)對(duì)該原始加總的低解析輝度信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圖像補(bǔ)償方法及其數(shù)字?jǐn)z像裝置，用以降低數(shù)字?jǐn)z像裝置以高感光度模式拍攝數(shù)字圖像時(shí)所產(chǎn)生的噪聲。圖像補(bǔ)償方法包括以下步驟取得貝爾圖塊；根據(jù)貝爾圖塊中分別產(chǎn)生綠色像素信號(hào)、低解析的加總原始輝度信號(hào)與原始彩度信號(hào)；利用綠色像素信號(hào)產(chǎn)生高解析的模擬輝度信號(hào)；合并高解析的模擬輝度信號(hào)與低解析的加總原始輝度信號(hào)，并輸出補(bǔ)償后的高解析輝度信號(hào)；根據(jù)補(bǔ)償后的輝度信號(hào)與原始低噪聲的彩度信號(hào)合并生成數(shù)字圖像。
文檔編號(hào)H04N9/64GK101754027SQ200810180779
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者李運(yùn)錦, 楊慶隆 申請(qǐng)人:華晶科技股份有限公司