[发明专利]改进缺陷色彩及全色滤色器阵列图像

说明书

技术领域

本发明涉及具有色彩通道及全色通道的滤色器阵列图像，且更明确地说，涉及提供经改进的滤色器阵列图像或全色彩图像。

背景技术

电子成像系统取决于用于在电子图像传感器上形成图像以形成视觉图像的电子表示的镜头系统。此类电子图像传感器的实例包含电荷耦合装置(CCD)图像传感器及有源像素传感器(APS)装置(APS装置由于能够以互补金属氧化物半导体工艺来制作其而通常称为CMOS传感器)。传感器包含二维个别像元传感器或像素阵列。每一像素通常具备红色、绿色或蓝色滤波器，如拜耳在第3,971,065号共同受让的美国专利中所描述，以使得可产生全色彩图像。不管所采用的电子技术(例如，CCD或CMOS)如何，像素均充当存储桶，其中积累与在电子成像系统捕获图像期间撞击所述像素的光量成正比的光电子。

并非进入电子成像系统的前部光学元件的所有光均撞击像素。许多光在传递穿过电子成像系统的光学路径时丢失。通常，光的大约5％因镜头反射及烟雾而丢失且大约60％由于滤色器阵列而丢失。此外，一些光撞击像素的对光不敏感的区域。为聚集进行正确曝光所需要的光量，电子成像传感器聚集光达称作曝光时间的时间间隔。基于对将成像的场景的亮度测量，采用通常为自动曝光控制的电子成像系统来确定将产生具有有效亮度的图像的适合曝光时间。场景越昏暗，电子成像系统聚集光以进行正确曝光所需要的时间量越大。然而，众所周知，较长的曝光可导致模糊图像。此模糊可是物体在场景中移动的结果。其还可在图像捕获装置在捕获期间相对于场景移动时产生。

减少模糊的一个方法是缩短曝光时间。此方法使电子图像传感器在图像捕获期间曝光不足，因此产生暗图像。可将模拟或数字增益施加到图像信号以使所述暗图像变亮，但所属领域的技术人员应认识到，此将导致噪声图像。

减少模糊的另一方法是缩短曝光时间且保存传递穿过光学路径的更多光并将其引导到电子图像传感器的像素。此方法可产生具有减小的模糊级及可接受的噪声级的图像。然而，电子成像系统的当前行业趋势是使成像系统更小且更便宜。因此，具有大光圈(其可聚集更多光且保存传递穿过其的更多光)的高级光学元件是不可行的。

减少模糊的另一方法是缩短曝光时间且借助照相闪光灯补充可用光。照相闪光灯产生持续达若干分之一秒的强烈光通量且曝光时间经设定以涵盖闪光时间。可将曝光时间设定为明显短于没有闪光的间隔，因为照相闪光很强烈。因此，减少曝光期间的模糊。然而，明亮日光下的物体可仍然具有运动模糊，闪光照相在闪光灯与物体之间的距离很小的情况下最有用，且闪光灯添加图像捕获装置的额外成本及重量。

Tull的第6,441,848号美国专利描述一种具有电子图像传感器的数码相机，所述电子图像传感器通过监测每一像素收集电子的速率来移除物体运动模糊。如果光撞击像素的速率变化，那么假定像素正观看的图像的亮度在改变。当建立到传感器阵列中的电路检测到图像亮度在改变时，保存所收集的电荷量并记录检测到亮度改变的时间。通过线性地外推像素值来将其中停止曝光的每一像素值调节到适当值以使得像素值对应于整个图像的动态范围。此方法的缺点是当曝光开始时已在运动中的物体的外推像素值相当不确定。如由传感器所看到的图像亮度从不具有恒定值，且因此，外推像素值的不确定性导致具有运动伪像的图像。另一缺点是其使用专门的硬件因此其不可与当前商业相机中所用的常规电子图像传感器一起使用。

减少模糊的另一方法是捕获两个图像，一个具有短曝光时间且一个具有长曝光时间。选择所述短曝光时间以便产生有噪声但相对无运动模糊的图像。选择所述长曝光时间以便产生具有少量噪声但可具有明显运动模糊的图像。使用图像处理算法来将两个捕获组合成一个最终输出图像。第7,239,342号美国专利、第2006/0017837号美国专利申请公开案、第2006/0187308号美国专利申请公开案及第2007/0223831号美国专利申请公开案中描述了此类方法。这些方法的缺点包含对用于存储多个图像的额外缓冲器存储器、处理多个图像的额外复杂性的要求及分辨物体运动模糊的困难。