[发明专利]照相机传感器校正

说明书

背景技术

数字照相机包括至少一个照相机传感器，诸如电荷耦合器件或“CCD”或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。数字照相机包括多个光敏电池，每个光敏电池响应于曝光而积累或积聚电荷。针对任何给定像素的积聚电荷与曝光的强度和持续时间成比例，并用来生成数字照片。

设计紧凑的高分辨率照相机的最有挑战性的方面之一是照相机的总体积的限制。在典型的目标高度小于6mm的情况下，必须使用非常紧凑的传感器。这些传感器要求表现出降低的灵敏度、增大的噪声、增大的色彩串扰以及增大的色彩不均衡性的小型像素设计。这些紧凑设计常常由于撞击照相机传感器的中心(可能直接位于照相机透镜的后面)的光线对比撞击照相机传感器边缘的光线(其以高度倾斜的角度撞击)的入射角变化而表现出过度渐晕。

除了非色彩相关渐晕之外，数字照相机还可能表现出色彩相关渐晕。例如，当捕捉到被均匀照亮的中性表面(例如，白墙)的图像时，结果得到的数字图像可能不期望地被粉红色、绿色、或蓝色色调着色。这些区域的准确颜色和形状随照明器类型和被拍照的场景而变化。取决于光学系统、传感器、电子装置及其相互作用，这些观察到的色调偏移存在许多原因。

附图说明

图1a是示出在沿着成像传感器的不同位置处色差的位置相关性的图示。

图1b是示例性照相机系统的部件图。

图2是示例性照相机传感器的高级图示。

图3示出在示例性传感器上的不同空间位置处传感器和透镜光谱响应的示例性图表。

图4示出在归一化并绘制在一起之后的图3的针对示例性传感器的传感器和透镜光谱响应的示例性图表。

图5示出关于另一示例性传感器的在传感器上的不同空间位置处传感器和透镜光谱响应的图表。

图6示出在归一化并绘制在一起之后的图5的针对示例性传感器的传感器和透镜光谱响应的示例性图表。

图7是示出可以实现以进行照相机传感器校正的示例性操作的流程图。

具体实施方式

本文公开了用于数字照相机传感器的色彩相关和非色彩相关渐晕的校正的系统和方法。由于这些效应跨越传感器的区域在空间上变化，可以使用图像处理算法来校正这些不期望的效应。这些算法可以利用数学模型来拟合校正掩模(多边形、椭圆形、圆形等等)或者可能由于存储器约束而以较小的分辨率存储实际校正掩模。

照相机传感器校正的某些方法可以假设：可以从已知参考色温下的平场图像获取单个校正因数。虽然这种方法可以为未展示出色彩串扰的传感器和透镜组合及为光学串扰不随着来自不同类型的表面的反射光的波长而变化的传感器提供充分的校正，但这些假设可能不适用于超紧凑的设备(例如，在移动成像设备中所使用的)。也就是说，如本文将描述的，单个线性乘法常数可能不产生重叠的光谱效应。

用于数字成像设备的紧凑透镜系统通常由三个至四个透镜元件和用来限制透射过透镜的光的光学通带的红外截止滤光器构成。此类透镜具有非常陡的射线角，其在图像上引起两种不期望的效应：光学串扰和光谱串扰。

用于许多成像设备中的区域传感器通常包括布置成Bayer模式的彩色滤光器的马赛克。Bayer模式被构造为具有包含交替的红色和绿色像素(R和Gr)的一排传感器，第二排传感器包含交替的蓝色和绿色像素(B和Gb)。因此，当目的地是红色、绿色或蓝色像素的光被不同颜色的相邻像素收集时，发生光学串扰。由光学串扰引起的色调偏移的量沿成像传感器的水平和垂直轴变化。光学串扰具有降低被每个像素收集的光的量以及使得用于处理图像中的色彩信息产生像差的效应。因此，在本发明的示例性实施例中，如下文更详细地解释的，当红色排的绿色通道和蓝色排的绿色通道的光谱响应存在差异时，实施四色彩空间变化校正方案。

光学串扰还可能受到IR(红外)截止滤光器的影响，所述IR截止滤光器限制图像传感器所捕捉的光的波长。当入射在滤光器上的光不垂直于传感器的涂层表面时，存在截止波长朝向较短波长的空间变化的光谱透射偏移。此空间变化的光谱透射引起跨越传感器的空间变化的色调偏移。有时将彩色滤光器的不均衡色彩分离称为光谱串扰。