專(zhuān)利名稱(chēng)：彩色成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彩色成像設(shè)備，特別是一種抑制彩色波紋產(chǎn)生的彩色成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
在彩色成像設(shè)備中包含單板式彩色成像元件，單板式彩色成像元件的輸出圖像是RAff圖像(鑲嵌圖像)。因此，通過(guò)根據(jù)周?chē)袼貙?duì)丟失顏色的像素進(jìn)行插值的方法(同步處理)來(lái)獲得多通道圖像。此時(shí)，在高頻圖像信號(hào)的再現(xiàn)特性方面會(huì)存在問(wèn)題。原色Bayer陣列是廣泛應(yīng)用于單板式彩色成像元件的一種顏色陣列，其包括按方格圖案布置的綠(G)像素以及相繼布置成直線型的紅(R)和藍(lán)(B)像素。因此，存在低頻著·色(顏色波紋)的問(wèn)題，其是由超過(guò)顏色再現(xiàn)帶寬的高頻信號(hào)的交疊以及顏色相位的偏移所引起的。例如，如圖10⑷所示的黑白垂直條紋圖案(高頻圖像)進(jìn)入如圖10⑶所示的Bayer陣列圖像單元,其圖案被分成Bayer顏色陣列以比較顏色。如圖10(C)到圖10(E)所示，R形成亮的單色圖像(flat color image), B形成暗的單色圖像,而G形成明暗交錯(cuò)的彩色圖像。盡管RGB圖像與原始的黑白圖像相比不存在濃度差別(水平差異)，但是圖像的著色取決于顏色陣列及輸入頻率。在使用單板式彩色成像元件的彩色成像器件中，由晶體等各向異性物質(zhì)組成光學(xué)低通濾波器，其布置在彩色成像元件的前方以阻止高頻波的光學(xué)減少。然而，雖然在此方法中由交疊高頻信號(hào)引起的著色會(huì)減少，但相應(yīng)地存在分辨率降低的問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，提出了一種彩色成像元件，其中彩色成像元件的彩色濾波器陣列是一種三色隨機(jī)陣列，其滿足任意目標(biāo)像素在其四面均與包括目標(biāo)像素顏色在內(nèi)的三種顏色相鄰的陣列約束條件(PTLl)。提出了一種彩色濾波器陣列的圖像傳感器，其中圖像傳感器包括具有不同光譜靈敏度的多個(gè)濾波器，所述多個(gè)濾波器中的第一和第二濾波器以第一預(yù)定周期交替地布置在圖像傳感器像素網(wǎng)格中的一個(gè)對(duì)角線方向上，并且以第二預(yù)定周期交替布置在第二對(duì)角線方向上(PTL2)。此外，提出了包含彩色成像元件的成像設(shè)備，其中在水平和垂直方向上每三個(gè)像素布置RGB三原色中的R和B，并且在R和B之間布置G (PTL3)。在PTL3所述的彩色成像元件中，最有助于獲得亮度信號(hào)的G像素布置得遠(yuǎn)多于R和B像素，因?yàn)樯钚盘?hào)的分辨率要低于亮度信號(hào)的分辨率。這可以提高水平和垂直方向上的分辨率。引用列表專(zhuān)利文獻(xiàn)PTL I :日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)No. 2000-308080 ；PTL 2 :日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)No. 2005-136766 ；PTL 3 :日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)No. 8-23543。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題PTL I所述的三個(gè)顏色隨機(jī)陣列對(duì)于低頻彩色波紋有效，但對(duì)于高頻段失真顏色(false color)并不是有效的。同時(shí)，PTL 2所述的圖像傳感器彩色濾波器陣列中，R、G和B濾波器周期地布置在彩色濾波器陣列的水平和垂直方向的線上。在從包括PTL 2所述發(fā)明的彩色濾波器陣列的圖像傳感器輸出的鑲嵌圖像的同步處理過(guò)程中，提取目標(biāo)像素周?chē)念A(yù)定尺寸圖像的局部區(qū)域，計(jì)算與局部區(qū)域中目標(biāo)像素顏色的顏色分布形狀和其他需要估算顏色的顏色分布形狀有關(guān)的統(tǒng)計(jì)量，并且基于目標(biāo)位置處的顏色強(qiáng)度和顏色分布形狀的統(tǒng)計(jì)量對(duì)顏色分布形狀進(jìn)行線性回歸，以計(jì)算目標(biāo)像素位置處的其他顏色的估計(jì)值。與顏色分布形狀有關(guān)的統(tǒng)計(jì)量(協(xié)方差值)的計(jì)算以及回歸計(jì)算過(guò)程在PTL 2所述發(fā)明中是必要的，并且存在圖像處理過(guò)程較為復(fù)雜的問(wèn)題。 PTL 3所述的彩色成像元件僅包含位于水平和垂直方向上的G像素線。因此，彩色成像元件在水平和垂直方向上對(duì)于高頻部分的失真顏色并不是有效的。本發(fā)明鑒于上述情況而作出，本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種彩色成像設(shè)備，其通過(guò)簡(jiǎn)單的圖像處理可以抑制高頻部分失真顏色的產(chǎn)生。解決問(wèn)題的技術(shù)手段為達(dá)到該目的，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的發(fā)明包括彩色成像設(shè)備，其包括單板式的彩色成像元件，其包含布置在由水平和垂直方向上布置的光電轉(zhuǎn)換元件形成的多個(gè)像素上的濾色器，所述濾色器具有在水平和垂直方向的每條線上周期地布置所有顏色的濾色器陣列；圖像獲取單元，其從彩色成像元件獲取鑲嵌圖像；具有預(yù)定濾波器系數(shù)的加權(quán)平均濾波器，其中從對(duì)應(yīng)于加權(quán)平均濾波器的鑲嵌圖像中提取的局部區(qū)域中的像素的顏色與濾波器系數(shù)之間的關(guān)系被設(shè)定為使得在水平和垂直方向上的線中每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)的總和的比例相等；加權(quán)平均計(jì)算單元，其基于加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)和從對(duì)應(yīng)于加權(quán)平均濾波器的鑲嵌圖像提取的局部區(qū)域中的像素的像素值來(lái)計(jì)算每個(gè)顏色的加權(quán)平均值；同步處理單元，其計(jì)算在加權(quán)平均濾波器中心部分的同步處理的目標(biāo)像素的像素位置處的其他顏色的像素值，并且基于目標(biāo)像素的所述顏色與所述其他顏色的計(jì)算出的加權(quán)平均值之間的色比或色差來(lái)對(duì)目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行插值，以計(jì)算出所述其他顏色的像素值；以及控制單元，其在將從對(duì)應(yīng)于加權(quán)平均濾波器的鑲嵌圖像中提取的所述局部區(qū)域移位同步處理的一個(gè)目標(biāo)像素單位的同時(shí)，重復(fù)地操作加權(quán)平均計(jì)算單元和同步處理單元。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的彩色成像設(shè)備，所使用的單板式的彩色成像元件包含以全色彩色濾波器周期性地布置在水平和垂直方向上的各條線上的彩色濾波器陣列。因此，從對(duì)應(yīng)于加權(quán)平均濾波器的鑲嵌圖像中提取的局部區(qū)域中的像素的顏色的濾波器系數(shù)可以設(shè)定為使得在水平和垂直方向的各條線上的每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)的總和的比例相等。在加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)中，在水平和垂直方向的任一條線上，每個(gè)顏色的總和的比例相等。因此，不管水平和垂直方向上輸入的頻率類(lèi)型如何，濾波系數(shù)的應(yīng)用都使得顏色之間的關(guān)系不會(huì)波動(dòng)，并且不會(huì)出現(xiàn)由于高頻波的交疊而引起的著色。更確切地說(shuō)，基于加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)和從對(duì)應(yīng)于加權(quán)平均濾波器的鑲嵌圖像中提取的局部區(qū)域中的像素的像素值而計(jì)算出的每個(gè)顏色的加權(quán)平均值表示了該局部區(qū)域中的精確顏色，而不管在該局部區(qū)域中水平和垂直方向上輸入的頻率類(lèi)型如何。因此，在位于加權(quán)平均濾波器中心部分的同步處理的目標(biāo)像素的像素位置處的其他顏色的像素值的計(jì)算當(dāng)中，可以基于計(jì)算出的加權(quán)平均值的色比或色差對(duì)目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行插值，以準(zhǔn)確估計(jì)其他顏色的像素值。在根據(jù)本發(fā)明另一方面的彩色成像設(shè)備中，彩色成像元件的彩色濾波器陣列包含基本陣列圖案，其包括對(duì)應(yīng)于最有助于獲得亮度信號(hào)的第一顏色的第一濾波器和對(duì)應(yīng)于除第一顏色外的兩個(gè)或兩個(gè)以上第二顏色的第二濾波器，基本陣列圖案重復(fù)布置在水平和垂直方向上，并且對(duì)應(yīng)于第一濾波器的第一顏色的像素?cái)?shù)量的比例與對(duì)應(yīng)于第二濾波器的第二顏色的每個(gè)顏色的像素?cái)?shù)量的是不同的。更具體地說(shuō)，即使對(duì)應(yīng)于第一濾波器的第一顏色的像素?cái)?shù)量的比例與對(duì)應(yīng)于第二濾波器的第二顏色的每個(gè)顏色的像素?cái)?shù)量的比例是不同的，但是加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)中每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)在水平和垂直方向上的線中的任一條線上的總和的比例是相同的。因此，濾波器系數(shù)的應(yīng)用使得顏色之間的關(guān)系不會(huì)波動(dòng)，并且不會(huì)出現(xiàn)由高頻波的交疊而引起的著色。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明另一方面的彩色成像設(shè)備中，對(duì)應(yīng)于第一濾波器的第一顏 色的像素?cái)?shù)量比例大于對(duì)應(yīng)于第二濾波器的第二顏色的每個(gè)顏色的像素?cái)?shù)量比例。最有助于獲得亮度信號(hào)的第一顏色的像素?cái)?shù)量比例大于對(duì)應(yīng)于第二濾波器的第二顏色的每個(gè)顏色的像素?cái)?shù)量比例。因此，可以抑制混疊現(xiàn)象，并且高頻波再現(xiàn)性良好。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明另一方面的彩色成像設(shè)備中，加權(quán)平均濾波器是進(jìn)行加權(quán)以增加中心部分處的濾波器系數(shù)的濾波器。因此，可以準(zhǔn)確地獲得位于同步處理目標(biāo)像素的像素位置處的顏色。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明另一方面的彩色成像設(shè)備中，加權(quán)平均濾波器具有水平對(duì)稱(chēng)、垂直對(duì)稱(chēng)和點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的濾波器系數(shù)。因此，在通過(guò)從鑲嵌圖像提取局部區(qū)域來(lái)計(jì)算每個(gè)顏色加權(quán)平均值時(shí)，即使提取的局部區(qū)域偏移，也能夠用到相同的加權(quán)平均濾波器。在根據(jù)本發(fā)明另一方面的彩色成像設(shè)備中，彩色濾波器包含以預(yù)定的彩色濾波器陣列布置的對(duì)應(yīng)于紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)的R濾波器、G濾波器和B濾波器，其中，當(dāng)由加權(quán)平均計(jì)算單元計(jì)算的對(duì)應(yīng)于R濾波器、G濾波器和B濾波器的R、G和B像素的像素值的每個(gè)顏色的加權(quán)平均值分別為Rf、Gf和Bf時(shí)，若同步處理的目標(biāo)像素是G像素，并且像素值為G，則同步處理單元通過(guò)下述公式計(jì)算目標(biāo)像素位置處的R和B像素的R和B像素值R=GX (Rf/Gf)，以及 B=GX (Bf/Gf)，其中若同步處理的目標(biāo)像素為R像素，并且像素值為R，則同步處理單元通過(guò)下述公式計(jì)算目標(biāo)像素位置處的G和B像素的G和B像素值G=R X (Gf/Rf)，以及 B=R X (Bf/Rf)，其中若同步處理的目標(biāo)像素為B像素，并且像素值為B，則同步處理單元通過(guò)下述公式計(jì)算目標(biāo)像素位置處的G和R像素的G和R像素值G=B X (Gf/Bf)，以及 R=B X (Rf/Bf)。局部區(qū)域中的每個(gè)顏色間加權(quán)平均值(Rf，Gf, Bf)的比表示位于局部區(qū)域中的目標(biāo)像素的像素位置處的RGB原色的比(色比)?；谏瓤梢詫?duì)目標(biāo)像素位置處的像素值進(jìn)行插值，以準(zhǔn)確地估計(jì)另一顏色的像素值。
在根據(jù)本發(fā)明另一方面的彩色成像設(shè)備中，彩色濾波器包含以預(yù)定的彩色濾波器陣列布置的對(duì)應(yīng)于紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)的R濾波器、G濾波器和B濾波器，其中，當(dāng)由加權(quán)平均計(jì)算單元計(jì)算的對(duì)應(yīng)于R濾波器、G濾波器和B濾波器的R、G和B像素的像素值的每個(gè)顏色的加權(quán)平均值分別為Rf、Gf和Bf時(shí)，若同步處理的目標(biāo)像素是G像素，并且像素值為G，則同步處理單元通過(guò)下述公式計(jì)算目標(biāo)像素位置處的R和B像素的R和B像素值R=G+ (Rf-Gf)，以及 B=G+ (Bf-Gf)，其中若同步處理的目標(biāo)像素為R像素，并且像素值為R，則同步處理單元通過(guò)下述公式計(jì)算目標(biāo)像素位置處的G和B像素的G和B像素值G=R+ (Gf-Rf)，以及 B=R+ (Bf-Rf)，其中若同步處理的目標(biāo)像素為B像素，并且像素值為B，則同步處理單元通過(guò)下述公式計(jì)算目標(biāo)像素位置處的G和R像素的G和R像素值G=B+ (Gf-Bf)，以及 R=B+ (Rf-Bf)。局部區(qū)域中的每個(gè)顏色的加權(quán)平均值(Rf，Gf, Bf)之間的差表示位于局部區(qū)域中的目標(biāo)像素的像素位置處的RGB原色之間的差(色差)?；谏羁梢詫?duì)目標(biāo)像素位置處的像素值進(jìn)行插值，以準(zhǔn)確地估計(jì)另一顏色的像素值。在根據(jù)本發(fā)明另一方面的彩色成像設(shè)備中，彩色濾波器包含以預(yù)定的彩色濾波器陣列布置的對(duì)應(yīng)于紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)的R濾波器、G濾波器和B濾波器，濾波器陣列包括對(duì)應(yīng)于3X3像素的第一陣列，第一陣列包含布置在中心及四角處的G濾波器，越過(guò)中心處的G濾波器垂直地布置的B濾波器，和越過(guò)中心處的G濾波器水平地布置的R濾波器；以及對(duì)應(yīng)于3X3像素的第二陣列，第二陣列包含布置在中心及四角處的G濾波器，越過(guò)中心處的G濾波器垂直地布置的R濾波器，和越過(guò)中心處的G濾波器水平地布置的B濾波器，其中第一和第二陣列在水平和垂直方向上交替地布置，加權(quán)平均濾波器具有9X9大小的核心(kernel)，控制單元在順序地移位加權(quán)平均濾波器以將第一和第二陣列中的一個(gè)設(shè)置于中心處的同時(shí)，重復(fù)地操作加權(quán)平均計(jì)算單元和同步處理單元。第一和第二陣列包含垂直且水平對(duì)稱(chēng)的彩色濾波器，并且在第一和第二陣列之間只是R和B濾波器互換。因此，在將加權(quán)平均濾波器移位3X3像素的處理中，在水平和垂直方向上的各行中每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)總數(shù)的比例是相等的，而無(wú)需改變加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)。本發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明，從對(duì)應(yīng)于加權(quán)平均濾波器的鑲嵌圖案提取的局部區(qū)域中的像素的顏色的濾波器系數(shù)被設(shè)定為使得在水平和垂直方向的線上每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)的總數(shù)的比例相等，并且每個(gè)顏色的加權(quán)平均值的計(jì)算是基于加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)和從對(duì)應(yīng)于加權(quán)平均濾波器的鑲嵌圖案提取的局部區(qū)域中的像素的像素值。因此，局部區(qū)域中的每個(gè)顏色的加權(quán)平均值的色比或色差表示位于局部區(qū)域的目標(biāo)像素的像素位置處的原色的色比或色差。因此，基于計(jì)算出的加權(quán)平均值的色比或色差對(duì)目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行插值可以準(zhǔn)確地估計(jì)其他顏色的像素值。不管在局部區(qū)域中水平和垂直方向上輸入的頻率類(lèi)型如何，局部區(qū)域中每個(gè)顏色的加權(quán)平均值的色比或色差不會(huì)改變。因此，不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的顏色確定，并且能夠抑制高頻部分失真顏色的產(chǎn)生。其他顏色的像素值可以通過(guò)簡(jiǎn)單地計(jì)算加權(quán)平均值和插值來(lái)估計(jì)。


圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明的彩色成像設(shè)備實(shí)施例的框圖。圖2是示出了第一實(shí)施例中布置在彩色成像元件上的彩色濾波器的彩色濾波器陣列的示意圖。圖3是示出了第一實(shí)施例中彩色成像元件的彩色濾波器陣列包含的一個(gè)基本陣列圖案的示意圖。圖4是示出了第一實(shí)施例中彩色成像元件的彩色濾波器陣列包含的6X6像素基本陣列圖案被分為3X3像素的A陣列和B陣列的情況的示意圖。圖5是示出了應(yīng)用到第一實(shí)施例的彩色成像元件中的加權(quán)平均濾波器的示意圖。 圖6A是示出了當(dāng)輸入垂直條紋高頻波時(shí)的圖像的示意圖。圖6B是用來(lái)說(shuō)明當(dāng)輸入垂直條紋高頻波時(shí)應(yīng)用了加權(quán)平均濾波器的加權(quán)平均值的顏色中沒(méi)有產(chǎn)生色偏的示意圖。圖7是示出了應(yīng)用于本發(fā)明的彩色成像元件和加權(quán)平均濾波器的第二實(shí)施例的示意圖。圖8是示出了應(yīng)用于本發(fā)明的彩色成像元件的第三實(shí)施例的示意圖。圖9A是示出了應(yīng)用于第三實(shí)施例的彩色成像元件中的加權(quán)平均濾波器的第三實(shí)施例的示意圖。圖9B是示出了當(dāng)圖9A所示的6X6像素的局部區(qū)域在水平方向上移位兩個(gè)像素時(shí)所應(yīng)用的加權(quán)平均濾波器的示意圖。圖10是用來(lái)說(shuō)明具有Bayer陣列彩色濾波器的傳統(tǒng)彩色成像元件中存在的問(wèn)題的示意圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的彩色成像元件的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。{彩色成像設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)}:圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的彩色成像設(shè)備實(shí)施例的框圖。光學(xué)成像系統(tǒng)10對(duì)對(duì)象進(jìn)行成像，反映對(duì)象圖像的光學(xué)圖像形成在彩色成像元件12 (第一實(shí)施例的彩色成像元件)的光接收表面上。彩色成像元件12是一個(gè)單板成像元件，包括多個(gè)像素(未示出)，其包含在水平和垂直方向上(二維陣列)布置的光電轉(zhuǎn)換元件；以及彩色濾波器，其以預(yù)定彩色濾波器陣列布置在像素的光接收表面上。彩色成像元件12的彩色濾波器陣列的特點(diǎn)在于其包含在水平和垂直方向的線上周期地布置的紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)的全色濾波器。其細(xì)節(jié)稍后將進(jìn)行描述。光電轉(zhuǎn)換元件把形成在彩色成像元件12上的對(duì)象圖像轉(zhuǎn)換成與入射光量對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷?；诟鶕?jù)控制單元20的指令從驅(qū)動(dòng)單元18提供的驅(qū)動(dòng)脈沖，將積聚在光電轉(zhuǎn)換單元上的信號(hào)電荷順序地從彩色成像元件12中讀出為對(duì)應(yīng)于信號(hào)電荷的電壓信號(hào)(圖像信號(hào))。從彩色成像元件12讀出的圖像信號(hào)是R、G和B信號(hào)，其表示與彩色成像元件12中的彩色濾波器陣列相對(duì)應(yīng)的R、G和B的鑲嵌圖像。彩色成像元件12不局限于CXD (電荷耦合器件)彩色成像元件，也可以是其他類(lèi)型的成像元件，如CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)成像元件。從彩色成像元件12讀出的圖像信號(hào)輸入到圖像處理單元14。圖像處理單元14包括相關(guān)雙采樣(CDS)電路，其去除包含在圖像信號(hào)中的復(fù)位噪聲；AGC電路，其放大圖像信號(hào)并且將信號(hào)大小控制在某一水平j(luò)PA/D轉(zhuǎn)換器。圖像處理單元14對(duì)輸入圖像信號(hào)施加相關(guān)雙采樣處理并且放大圖像信號(hào)，再把通過(guò)將該圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)而形成的RAW數(shù)據(jù)輸出到圖像處理單元16。圖像處理單元16包含白平衡校正電路、灰度校正電路、根據(jù)本發(fā)明的同步處理電路(根據(jù)與單板式彩色成像元件12的彩色濾波器陣列相關(guān)聯(lián)的RGB鑲嵌圖像來(lái)計(jì)算像素的所有RGB顏色信息(轉(zhuǎn)換為同步系統(tǒng))的處理電路)、亮度/色差信號(hào)產(chǎn)生電路、輪廓校正電路、顏色校正電路等等。根據(jù)來(lái)自控制單元20的指令，圖像處理單元16對(duì)從圖像處理單元 14輸入的鑲嵌圖像的RAW數(shù)據(jù)應(yīng)用所需的信號(hào)處理，以產(chǎn)生包含亮度數(shù)據(jù)(Y數(shù)據(jù))和色差數(shù)據(jù)(Cr、Cb數(shù)據(jù))的圖像數(shù)據(jù)(YUV數(shù)據(jù))。對(duì)于靜止圖像，壓縮/放大處理電路對(duì)圖像處理單元16產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)施加符合JEPG標(biāo)準(zhǔn)的壓縮處理。對(duì)于運(yùn)動(dòng)圖像，壓縮/放大處理電路對(duì)圖像數(shù)據(jù)施加符合MPEG2標(biāo)準(zhǔn)的壓縮處理。圖像數(shù)據(jù)被記錄在記錄介質(zhì)(存儲(chǔ)卡)中并被輸出和顯示在諸如液晶顯示器的顯示設(shè)備(未示出)上。稍后將描述圖像處理單元16中的根據(jù)本發(fā)明的同步處理電路的處理細(xì)節(jié)。<彩色濾波器陣列的特征> :彩色成像元件12的彩色濾波器陣列具有下述特征(I)、(2)和(3)。{特征(I)}圖2是示出布置在彩色成像元件12上的彩色濾波器的彩色濾波器陣列的示意圖。如圖2所示，彩色成像元件12的彩色濾波器陣列包含基本陣列圖案P(由粗框表示的圖案)，基本陣列圖案P由對(duì)應(yīng)于6 X 6像素的方陣列圖案形成，并且基本圖案P重復(fù)地布置在水平和垂直方向上。因此，彩色濾波器陣列包含以預(yù)定周期布置的R、G和B顏色的濾波器(R濾波器、G濾波器和B濾波器)。這樣，R濾波器、G濾波器和B濾波器按預(yù)定周期布置。因此，可以根據(jù)重復(fù)模式對(duì)從彩色成像元件12讀出的R、G和B信號(hào)進(jìn)行同步處理等處理。{特征(2)}在如圖2所示的彩色濾波器陣列中，R、G和B全部顏色的彩色濾波器布置在水平和垂直方向的線上。圖3示出了圖2中的基本陣列圖案P被分為4組3X3像素的狀態(tài)。如圖3所示，基本陣列圖案P可以理解為如下圖案，其包含在水平和垂直方向的線上交替地布置的由實(shí)線框圍繞的3X3像素的A陣列和由虛線框圍繞的3X3像素的B陣列，如圖4所示。A和B陣列中的每一個(gè)都包含作為亮度像素布置在四角和中心處的G濾波器，并且兩個(gè)對(duì)角線上都布置了 G濾波器。在A陣列中，R濾波器布置在水平方向上，B濾波器布置在垂直方向上，二者均越過(guò)中心處的G濾波器。同時(shí)，在B陣列中，B濾波器布置在水平方向上，R濾波器布置在垂直方向上，二者均越過(guò)中心處的G濾波器。因此，盡管在A和B陣列中R和B濾波器之間的位置關(guān)系是相反的，但其余布置則相同。{特征(3)}圖2所示的彩色濾波器陣列的基本陣列圖案關(guān)于基本陣列圖案中心(四個(gè)G濾波器的中心)點(diǎn)對(duì)稱(chēng)。如圖3所示，基本陣列圖案中的A陣列和B陣列也關(guān)于中心處的G濾波器點(diǎn)對(duì)稱(chēng)。{特征(4)}在圖2所示的彩色濾波器陣列的基本陣列圖案中，對(duì)應(yīng)于基本陣列圖案中R、G和B濾波器的R像素、G像素和B像素的數(shù)量分別為8像素、20像素、8像素。具體來(lái)說(shuō)，RGB像素的數(shù)量比為2:5:2，并且最有助于獲得亮度信號(hào)的G像素的像素?cái)?shù)量的比例大于其他顏色R或B像素的像素?cái)?shù)量的比例。
{在圖像處理單元16的同步處理電路中使用的加權(quán)平均濾波器}圖5是示出了在圖像處理單元16的同步處理電路中使用的加權(quán)平均濾波器的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖5特別示出了加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)。如圖5所示，加權(quán)平均濾波器(第一實(shí)施例的加權(quán)平均濾波器)具有大小為9X9的核心，并且設(shè)置了圖5所示的濾波器系數(shù)。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)，從根據(jù)彩色成像元件12獲得的鑲嵌圖案中提取9X9像素的局部區(qū)域，使得A陣列處于中心。提取與局部區(qū)域中的像素的顏色相對(duì)應(yīng)的每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)，并且計(jì)算每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)之和。設(shè)置濾波器系數(shù)以使得RGB每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)在水平和垂直方向的各條線上的總數(shù)的比例相等(1:1:1)。例如，圖5中最上面一行的濾波器系數(shù)為0，2，1，1,4,1，1，2和O?？梢缘贸鲱伾倲?shù)為R=4，G=0+l+l+l+l+0=4，以及B=2+2=4，并且總數(shù)關(guān)系為4:4:4=1:1:1。此關(guān)系適用于濾波器系數(shù)的所有行和列(水平和豎直方向的線上)。在加權(quán)平均濾波器中對(duì)濾波器系數(shù)加權(quán)，以使得當(dāng)在分為3X3大小的每個(gè)區(qū)域中對(duì)濾波器系數(shù)進(jìn)行比較時(shí)，中心處3X3濾波器系數(shù)最大，越過(guò)中心部分的水平和垂直3X3濾波器系數(shù)第二大，四角處3X3濾波器系數(shù)最小。在加權(quán)平均濾波器中將濾波器系數(shù)設(shè)置為使得濾波器系數(shù)水平對(duì)稱(chēng)、垂直對(duì)稱(chēng)和點(diǎn)對(duì)稱(chēng)。當(dāng)基于具有上述構(gòu)造的加權(quán)濾波器并且基于從鑲嵌圖像提取的9X9像素的局部區(qū)域中的像素的像素值來(lái)計(jì)算RGB的加權(quán)平均值時(shí)，不管水平和垂直方向輸入的頻率類(lèi)型如何，基于RGB加權(quán)平均值的顏色中沒(méi)有出現(xiàn)色偏，并且也沒(méi)有出現(xiàn)由于高頻波的交疊而引起的著色。例如，當(dāng)輸入圖6A所示的垂直條紋高頻波時(shí)，每個(gè)顏色濾波器系數(shù)總數(shù)為32:32:32 (見(jiàn)圖6B)，從色比可以得出該圖像為黑白的。{圖像處理單元16的同步處理電路進(jìn)行的同步處理}下面說(shuō)明通過(guò)圖像處理單元16的同步處理電路對(duì)RGB鑲嵌圖像應(yīng)用同步處理的方法。如圖5所示，從通過(guò)彩色成像元件12獲得的鑲嵌圖案中提取9X9像素的局部區(qū)域以使得A陣列位于中心處?；诰植繀^(qū)域中的像素的像素值以及加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)來(lái)計(jì)算RGB每個(gè)顏色的加權(quán)平均值。具體來(lái)說(shuō)，將局部區(qū)域中的像素的像素值乘以像素位置處的加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)。將每個(gè)顏色的相乘結(jié)果相加以計(jì)算顏色總數(shù)，并且顏色總數(shù)進(jìn)一步被除以64以計(jì)算加權(quán)平均值。數(shù)字64為加權(quán)平均濾波器的RGB濾波器系數(shù)的總和。
根據(jù)計(jì)算出的RGB加權(quán)平均值來(lái)計(jì)算RGB加權(quán)平均值的比例(色比)。位于9X9像素的局部區(qū)域中的中心部分處的3X3像素(圖5所示的粗框中的像素)被設(shè)置為同步處理的目標(biāo)像素，并且按照計(jì)算出的色比對(duì)目標(biāo)像素的像素位置處的像素值進(jìn)行插值以計(jì)算該像素位置處的其他像素的像素值。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)計(jì)算出的RGB每個(gè)顏色的加權(quán)平均值為Rf，Gf和Bf，同步處理的目標(biāo)像素為G像素,并且像素值為G時(shí),通過(guò)下述公式計(jì)算目標(biāo)像素位置處的像素值R和B。R=G X (Rf/Gf)，B=G X (Bf/Gf)(I)類(lèi)似地，當(dāng)同步處理的目標(biāo)像素為R像素，并且像素值為R時(shí)，通過(guò)下述公式計(jì)算目標(biāo)像素位置處的G和B像素的像素值G和B。G=R X (Gf/Rf)，B=R X (Bf/Rf)(2)當(dāng)同步處理的目標(biāo)像素為B像素，并且像素值為B時(shí)，通過(guò)下述公式計(jì)算目標(biāo)像素處G和R像素的像素值G和R。G=B X (Gf/Bf)，R=B X (Rf/Bf)(3)在對(duì)于處在9X9像素局部區(qū)域中心部分處的3X3像素中的所有像素完成了計(jì)算RGB像素值的同步處理時(shí)，把從鑲嵌圖像中提取的局部區(qū)域移位3X3像素并應(yīng)用相同的處理。如果將9X9像素的局部區(qū)域從圖5所示的狀態(tài)在水平和垂直方向上移位3個(gè)像素，則3X3像素B陣列位于移位后的9X9像素的局部區(qū)域的中心部分(見(jiàn)圖4)。如上文所述，G濾波器的布置在A和B陣列中是相同的，僅是R和B濾波器的位置不同。同時(shí)，在加權(quán)濾波器中相同值被分配給位于對(duì)應(yīng)于R濾波器的位置處以及對(duì)應(yīng)于B濾波器的位置處的濾波器系數(shù)。因此在移位局部區(qū)域的同時(shí)可以在執(zhí)行同步處理時(shí)使用相同的加權(quán)平均濾波器。濾波器器系數(shù)設(shè)置為使得在水平和垂直方向的線上RGB每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)總數(shù)的比例相等。因此，當(dāng)加權(quán)濾波器被應(yīng)用于從彩色成像單元12獲得的RGB鑲嵌圖像時(shí)，若基于加權(quán)平均濾波器計(jì)算RGB加權(quán)平均值，則不管在水平和垂直方向上輸入的頻率類(lèi)型如何，都能夠準(zhǔn)確地表示基于RGB加權(quán)平均值的局部區(qū)域的顏色?；赗GB加權(quán)平均值的顏色執(zhí)行同步處理，并且可以控制失真顏色的產(chǎn)生。因此，在光學(xué)系統(tǒng)中從入射平面到成像平面的光路上，并不需要布置光學(xué)低通濾波器來(lái)控制失真顏色的產(chǎn)生。即使應(yīng)用了光學(xué)低通濾波器，也能夠應(yīng)用高頻成分截止效應(yīng)較小從而防止產(chǎn)生失真顏色的濾波器，并且可以阻止分辨率減小。在該實(shí)施例中，基于RGB的加權(quán)平均值的色比對(duì)目標(biāo)像素的像素位置處的像素值進(jìn)行插值，以計(jì)算目標(biāo)位置處其他顏色的像素值。然而，布置不局限于此，還可以基于RGB的加權(quán)平均值之間的色差對(duì)目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行插值以計(jì)算其他顏色的像素值。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)RGB每個(gè)顏色的加權(quán)平均值為Rf，Gf和Bf，同步處理的目標(biāo)像素為G像素，并且像素值為G時(shí),通過(guò)下述公式計(jì)算目標(biāo)像素位置處的像素值R和B。R=G+ (Rf-Gf)，B=G+ (Bf-Gf)(4)類(lèi)似地，當(dāng)同步處理的目標(biāo)像素為R像素，并且像素值為R時(shí)，通過(guò)下述公式計(jì)算目標(biāo)像素位置處G和B像素的像素值G和B。G=R+ (Gf-Rf)，B=R+ (Bf-Rf)(5)當(dāng)同步處理的目標(biāo)像素為B像素，并且像素值為B時(shí)，通過(guò)下述公式計(jì)算目標(biāo)像素位置處的G和R像素的像素值G和R。G=B+ (Gf-Bf)，R=B+ (Rf-Bf)(6){彩色成像元件和加權(quán)平均濾波器的第二實(shí)施例} 圖7是示出了本發(fā)明中應(yīng)用的彩色成像元件和加權(quán)平均濾波器的第二實(shí)施例的示意圖。圖7特別示出了布置在彩色成像元件上的彩色濾波器的一種彩色濾波器陣列，以及應(yīng)用于該彩色濾波器陣列的加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)。如圖7所示，在第二實(shí)施例的彩色成像元件的彩色濾波器陣列中，一個(gè)水平
線包含RGBRGBRGB......，下一個(gè)水平線包含GBRGBRGBR......，再下一個(gè)水平線包含
BRGBRGBRG......，并且如此重復(fù)下去。更具體地說(shuō)，彩色濾波器陣列包含按預(yù)定周期布置的R、G和B顏色的濾波器(R濾波器、G濾波器和B濾波器)。如圖7所示，彩色濾波器陣列包含布置在水平和垂直方向的線上的所有R、G和B顏色的濾波器。這樣，第二實(shí)施例的彩色成像元件的彩色濾波器陣列包括與第一實(shí)施例的彩色成像元件12的彩色濾波器陣列的特征(I)和(2)相同的特征。同時(shí)，應(yīng)用于彩色成像元件的第二實(shí)施例的加權(quán)平均濾波器具有6X6大小的核心，其如圖7的粗框中所示，并且設(shè)置了圖7所示的濾波器系數(shù)。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于第二實(shí)施例的加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)，從根據(jù)第二實(shí)施例的彩色成像元件獲得的鑲嵌圖案中提取6X6像素的局部區(qū)域。與局部區(qū)域中的像素的顏色相對(duì)應(yīng)地提取每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)，并且計(jì)算每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)之和。設(shè)置濾波器系數(shù)，使得在水平和垂直方向的線上RGB每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)總數(shù)的比例相等(1:1:1)。例如，圖7中最上面一行的濾波器系數(shù)為0，1,2,2,1和O?？梢缘贸鲱伾倲?shù)為R=0+2=2，G=1+1 = 2，B=2+0=2，并且總數(shù)關(guān)系為2:2:2=1:1:1。此關(guān)系適用于濾波器系數(shù)的所有行和列(水平和垂直方向上的線)。對(duì)加權(quán)平均濾波器中的濾波器系數(shù)加權(quán)，以使得當(dāng)濾波器系數(shù)在分為2X2大小的每個(gè)區(qū)域中進(jìn)行比較時(shí)，中心部分處的2X2的濾波器系數(shù)最大，越過(guò)中心部分的水平和垂直2X2的濾波器系數(shù)第二大，四角處2X2的濾波器系數(shù)最小。在加權(quán)平均濾波器中濾波器系數(shù)被設(shè)置為水平對(duì)稱(chēng)、垂直對(duì)稱(chēng)和點(diǎn)對(duì)稱(chēng)。在基于具有上述結(jié)構(gòu)的加權(quán)平均濾波器以及基于從鑲嵌圖像提取的6X6像素的局部區(qū)域中的像素的像素值來(lái)計(jì)算RGB的加權(quán)平均值時(shí)，不管水平和垂直方向上輸入的頻率類(lèi)型如何，基于RGB加權(quán)平均值的顏色中都不會(huì)出現(xiàn)色偏，并且不會(huì)出現(xiàn)由高頻波的交疊而引起的著色。
如第一實(shí)施例中一樣，基于從鑲嵌圖像提取的6X6像素的局部區(qū)域中的像素的像素值和加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)，計(jì)算RGB的加權(quán)平均值。可以基于計(jì)算出的RGB加權(quán)平均值之間的色比或色差對(duì)位于6X6像素的局部區(qū)域中的中心部分處的2X2像素的目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行插值，以計(jì)算其他顏色的像素值。當(dāng)對(duì)處在6X6像素的局 部區(qū)域中的中心部分處的2X2像素中的所有像素都完成了用于計(jì)算RGB像素值的同步處理時(shí)，把從鑲嵌圖像中提取的局部區(qū)域在水平和垂直方向上移位2個(gè)像素并施加同樣的處理。此時(shí)可以使用相同的加權(quán)平均濾波器。{彩色成像元件和加權(quán)平均濾波器的第三實(shí)施例}圖8是示出了應(yīng)用于本發(fā)明的彩色成像元件的第三實(shí)施例示意圖。圖8特別示出了布置在彩色成像元件上的彩色濾波器的彩色濾波器陣列。圖9示出了彩色成像元件中應(yīng)用的加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)。如圖8所示，第三實(shí)施例的彩色成像元件的彩色濾波器陣列包含如下基本陣列圖案(粗框表示的圖案)，其由對(duì)應(yīng)于4X4像素的方形陣列圖案形成，并且該基本陣列圖案重復(fù)布置在水平和垂直方向上。因此，彩色濾波器陣列包含以預(yù)定周期布置的R、G和B顏色的濾波器(R濾波器、G濾波器和B濾波器)。彩色濾波器陣列包含布置在水平和垂直方向的線上的RGB全部顏色的濾波器。彩色濾波器陣列的基本陣列圖案關(guān)于基本陣列圖案的中心呈點(diǎn)對(duì)稱(chēng)。此外，在圖8所示的彩色濾波器陣列的基本陣列圖案中，與基本陣列圖案中的R、G和B濾波器對(duì)應(yīng)的R像素、G像素和B像素的數(shù)量分別為4像素、8像素、4像素。具體來(lái)說(shuō)，RGB像素?cái)?shù)量比為1:2:1，并且最有助于獲得亮度信號(hào)的G像素的像素?cái)?shù)量比例大于其他顏色的R和B像素?cái)?shù)量比例。這樣，第三實(shí)施例的彩色成像元件的彩色濾波器陣列具有與第一實(shí)施例的彩色成像元件12中彩色濾波器陣列的特征(I)、( 2 )、( 3 )和(4 )相同的特征。同時(shí)，應(yīng)用于彩色成像元件的第三實(shí)施例的加權(quán)平均濾波器具有6X6大小的核心，如圖9A和9B的粗框所示，并且設(shè)置了如圖9A和9B所示的濾波器系數(shù)。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于第三實(shí)施例的加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)，從根據(jù)第三實(shí)施例的彩色成像元件獲得的鑲嵌圖案中提取6X6像素的局部區(qū)域。提取與局部區(qū)域中的像素的顏色對(duì)應(yīng)的每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)，并且計(jì)算每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)總數(shù)。設(shè)置濾波器系數(shù)，使得在水平和垂直方向的線上RGB每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)總數(shù)的比例相等(1:1:1)。例如，圖9A中最上面一行的濾波器系數(shù)為2，1，2，4，2和I?？梢缘贸鲱伾倲?shù)為R=4,6=1+2+1=4, B=2+2=4,并且總數(shù)關(guān)系為4:4: 4=1:1:1。此關(guān)系適用于濾波器系數(shù)的所有行和列(水平和垂直方向上的線)。對(duì)加權(quán)平均濾波器中的濾波器系數(shù)加權(quán)，使得當(dāng)濾波器系數(shù)在分為2X2大小的每個(gè)區(qū)域中進(jìn)行比較時(shí)，中心部分處的2X2的濾波器系數(shù)最大，越過(guò)中心部分的水平和垂直2X2的濾波器系數(shù)第二大，四角處2X2的濾波器系數(shù)最小。在基于具有上述結(jié)構(gòu)的加權(quán)平均濾波器以及基于從鑲嵌圖像提取的6X6像素的局部區(qū)域中的像素的像素值來(lái)計(jì)算RGB的加權(quán)平均值時(shí)，不管水平和垂直方向上輸入的頻率類(lèi)型如何，基于RGB加權(quán)平均值的顏色中都不會(huì)出現(xiàn)色偏，并且不會(huì)出現(xiàn)由高頻波的交疊而引起的著色。
如第一實(shí)施例中一樣，基于從鑲嵌圖像提取的6X6像素的局部區(qū)域中的像素的像素值和加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)，來(lái)計(jì)算RGB加權(quán)平均值。可以基于計(jì)算出的RGB加權(quán)平均值之間的色比或色差,對(duì)位于6X6像素的局部區(qū)域中的中心部分處的2X2像素的目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行插值，以計(jì)算其他顏色的像素值。當(dāng)對(duì)處在6X6像素的局部區(qū)域中的中心部分處的2X2像素中的所有像素都完成了用于計(jì)算RGB像素值的同步處理時(shí)，把從鑲嵌圖像提取的局部區(qū)域在水平和垂直方向上移位2個(gè)像素并施加同樣的處理。此時(shí)可以使用不同的加權(quán)平均濾波器。具體來(lái)說(shuō)，如圖9A所示，當(dāng)在從鑲嵌圖像中提取的6 X 6像素的局部區(qū)域中的中心部分處的2X2像素的左上和右下處存在G像素時(shí)，使用具有圖9A所示的濾波器系數(shù)的加權(quán)平均濾波器。如圖9B所示當(dāng)從鑲嵌圖像提取的局部區(qū)域在水平方向上移位兩個(gè)像素，并 且在局部區(qū)域的中心部分處的2X2像素的左上和右下處存在G像素時(shí)，使用具有圖9B所示的濾波器系數(shù)的加權(quán)平均濾波器。{其他}雖然在各實(shí)施例中描述了包含具有RGB三原色彩色濾波器的彩色成像單元的彩色成像設(shè)備，但本發(fā)明并非局限于此。本發(fā)明也可以應(yīng)用于包括具有四種顏色彩色濾波器的彩色成像設(shè)備，其中包括RGB三原色以及另一種顏色(如翠綠色(E))。本發(fā)明也可以應(yīng)用于包含具有四種互補(bǔ)顏色彩色濾波器的彩色成像元件的彩色成像設(shè)備，這四種互補(bǔ)顏色包括與RGB三原色互補(bǔ)的C (青色)、M (紫紅色)和Y (黃色)以及G。顯然本發(fā)明并非局限于實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)可以做出各種修改。附圖標(biāo)記列表10 :光學(xué)成像系統(tǒng)12 :彩色成像元件14:圖像處理單元16:圖像處理單元18 :驅(qū)動(dòng)單元20 :控制單元
權(quán)利要求
1.一種彩色成像設(shè)備，包括 單板式的彩色成像元件，其包含在由布置在水平和垂直方向上的光電轉(zhuǎn)換元件所形成的多個(gè)像素上布置的彩色濾波器，所述彩色濾波器具有這樣的彩色濾波器陣列其中在水平和垂直方向上的每條線上周期性地布置了所有顏色； 圖像獲取單元，其從所述彩色成像元件獲取鑲嵌圖像； 具有預(yù)定濾波器系數(shù)的加權(quán)平均濾波器，其中從對(duì)應(yīng)于加權(quán)平均濾波器的鑲嵌圖像中提取的局部區(qū)域中的各像素的顏色與濾波器系數(shù)之間的關(guān)系被設(shè)置為使得在水平和垂直方向的各條線上的每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)的總和的比例相等； 加權(quán)平均計(jì)算單元，其基于所述加權(quán)平均濾波器的濾波器系數(shù)和從對(duì)應(yīng)于所述加權(quán)平均濾波器的鑲嵌圖像中提取的局部區(qū)域中的各像素的像素值來(lái)計(jì)算每個(gè)顏色的加權(quán)平均值； 同步處理單元，其計(jì)算在所述加權(quán)平均濾波器的中心部分的同步處理的目標(biāo)像素的像素位置處的其他顏色的像素值，并且基于所述目標(biāo)像素的顏色與所述其他顏色的計(jì)算出的加權(quán)平均值之間的色比或色差來(lái)對(duì)所述目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行插值，以計(jì)算所述其它顏色的像素值； 控制單元，其在將從對(duì)應(yīng)于所述加權(quán)平均濾波器的鑲嵌圖像中提取的局部區(qū)域每移位同步處理的一個(gè)目標(biāo)像素單位時(shí)，重復(fù)地操作所述加權(quán)平均計(jì)算單元和所述同步處理單J Li ο
2.根據(jù)權(quán)利要求I的彩色成像設(shè)備，其中 所述彩色成像元件的彩色濾波器陣列包含基本陣列圖案，所述基本陣列圖案包括與最有助于獲得亮度信號(hào)的第一顏色相對(duì)應(yīng)的第一濾波器和與除第一顏色外的兩個(gè)或以上的第二顏色相對(duì)應(yīng)的第二濾波器，所述基本陣列圖案重復(fù)地布置在水平和垂直方向上，并且 對(duì)應(yīng)于所述第一濾波器的第一顏色的像素?cái)?shù)量的比例與對(duì)應(yīng)于所述第二濾波器的第二顏色中的每個(gè)顏色的像素?cái)?shù)量的比例是不同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的彩色成像設(shè)備，其中 對(duì)應(yīng)于所述第一濾波器的第一顏色的像素?cái)?shù)量的比例大于對(duì)應(yīng)于所述第二濾波器的第二顏色中的每個(gè)顏色的像素?cái)?shù)量的比例。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任意一個(gè)的彩色成像設(shè)備，其中 所述加權(quán)平均濾波器是被加權(quán)以增加中心部分處的濾波器系數(shù)的濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任意一個(gè)的彩色成像設(shè)備，其中 所述加權(quán)平均濾波器具有水平對(duì)稱(chēng)、垂直對(duì)稱(chēng)和點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的濾波器系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任意一個(gè)的彩色成像設(shè)備，其中 所述彩色濾波器包含按預(yù)定的彩色濾波器陣列布置的對(duì)應(yīng)于紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)顏色的R濾波器、G濾波器和B濾波器，其中 當(dāng)由所述加權(quán)平均計(jì)算單元計(jì)算的對(duì)應(yīng)于R濾波器、G濾波器和B濾波器的R、G和B像素的像素值的每個(gè)顏色的加權(quán)平均值分別為Rf、Gf和Bf時(shí)， 若同步處理的目標(biāo)像素為G像素，并且像素值為G，則所述同步處理單元通過(guò)下面公式計(jì)算目標(biāo)像素的位置處的R和B像素的像素值R和B R=GX (Rf/Gf)，以及 B=GX (Bf/Gf)，其中若同步處理的目標(biāo)像素為R像素，并且像素值為R，則所述同步處理單元通過(guò)下面公式計(jì)算目標(biāo)像素的位置處的G和B像素的像素值G和BG=RX (Gf/Rf)，以及 B=RX (Bf/Rf)，其中 若同步處理的目標(biāo)像素為B像素，并且像素值為B，則所述同步處理單元通過(guò)下面公式計(jì)算目標(biāo)像素的位置處的G和R像素的像素值G和RG=BX (Gf/Bf)，以及 R=BX (Rf/Bf)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任意一個(gè)的彩色成像設(shè)備，其中 所述彩色濾波器包含按預(yù)定的彩色濾波器陣列布置的對(duì)應(yīng)于紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)顏色的R濾波器、G濾波器和B濾波器，其中 當(dāng)由所述加權(quán)平均計(jì)算單元計(jì)算的對(duì)應(yīng)于R濾波器、G濾波器和B濾波器的R、G和B像素的像素值的每個(gè)顏色的加權(quán)平均值分別為Rf、Gf和Bf時(shí)， 若同步處理的目標(biāo)像素為G像素，并且像素值為G，則所述同步處理單元通過(guò)下面公式計(jì)算目標(biāo)像素的位置處的R和B像素的像素值R和BR=G+ (Rf-Gf)，以及 B=G+ (Bf-Gf)，其中 若同步處理的目標(biāo)像素為R像素，并且像素值為R，則所述同步處理單元通過(guò)下面公式計(jì)算目標(biāo)像素的位置處的G和B像素的像素值G和BG=R+ (Gf-Rf)，以及 B=R+ (Bf-Rf)，其中 若同步處理的目標(biāo)像素為B像素，并且像素值為B，則所述同步處理單元通過(guò)下面公式計(jì)算目標(biāo)像素的位置處的G和R像素的像素值G和RG=B+ (Gf-Bf)，以及 R=B+(Rf-Bf)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任意一個(gè)的彩色成像設(shè)備，其中 所述彩色濾波器包含按預(yù)定的彩色濾波器陣列布置的對(duì)應(yīng)于紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)顏色的R濾波器、G濾波器和B濾波器， 所述濾波器陣列包括對(duì)應(yīng)于3X3像素的第一陣列，所述第一陣列包含布置在中心和四角處的G濾波器、越過(guò)中心處的G濾波器垂直地布置的B濾波器、和越過(guò)中心處的G濾波器水平地布置的R濾波器；以及對(duì)應(yīng)于3X3像素的第二陣列，所述第二陣列包含布置在中心和四角處的G濾波器、越過(guò)中心處的G濾波器垂直地布置的R濾波器、和越過(guò)中心處的G濾波器水平地布置的B濾波器，其中所述第一陣列和所述第二陣列在水平和垂直方向上交替地布置， 所述加權(quán)平均濾波器具有9X9大小的核心，并且 所述控制單元在順序地移位所述加權(quán)平均濾波器以將所述第一陣列和所述第二陣列中的一個(gè)設(shè)置于中心時(shí)，重復(fù)地操作所述加權(quán)平均計(jì)算單元和所述同步處理單元。
全文摘要
彩色成像設(shè)備使用一種包括具有彩色濾波器陣列的彩色濾波器的單板式彩色成像元件，該彩色濾波器陣列中RGB全色的彩色濾波器周期地布置在水平和垂直方向上的每條線上。使用了具有在水平和垂直方向的線上每個(gè)顏色的濾波器系數(shù)總和的比例相等的濾波器系數(shù)的加權(quán)平均濾波器，來(lái)計(jì)算從彩色成像元件輸出的鑲嵌圖像中像素的每個(gè)顏色的像素值的加權(quán)平均值。在對(duì)位于加權(quán)平均濾波器中心部分處的同步處理目標(biāo)像素的像素位置處的其他顏色像素值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，基于計(jì)算的加權(quán)平均值之間的色比或色差來(lái)對(duì)目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行插值，以估計(jì)其他顏色的像素值。
文檔編號(hào)H04N9/07GK102870417SQ201180022148
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者田中誠(chéng)二 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社