[发明专利]多孔径成像系统和方法

说明书

一种多孔径成像系统包括具有捕获第一图像的第一传感器的第一照相机以及具有捕获第二图像的第二传感器的第二照相机，这两个照相机具有相同或不同的FOV。第一传感器可以具有覆盖一个传感器片段的标准颜色滤波器阵列(CFA)以及覆盖另一个传感器片段的非标准CFA。第二传感器可以具有Clear的或者标准CFA覆盖的片段。可以基于变焦倍数将任一图像选择为主要图像或辅助图像。具有由主要图像确定的视点的输出图像通过将辅助图像配准到主要图像而获得。

相关申请的交叉引用

本申请涉及美国临时专利申请No.61/730,570且要求该申请的优先权，该临时专利申请具有相同的标题且在2013年11月28日提交，其通过引用全部合并于此。

技术领域

本文公开的实施例总体上涉及多孔径成像(“MAI”)系统(其中“多”涉及两个或更多孔径)，并且更特别地涉及具有高颜色分辨率和/或光学变焦的薄MAI系统。

背景技术

集成到移动(蜂窝)电话、个人数字助理和音乐播放器中的小数字照相机正变得无处不在。每年，移动电话制造商将更多成像特征添加到其手持机，使得这些移动成像设备会聚于顾客从单机数字静态照相机所期望的特征集合和图像质量。同时，这些手持机的尺寸在收缩，使得在添加更多成像特征的同时相应地降低照相机的总尺寸成为必要。光学变焦是许多数字静态照相机的一个主要特征，但它是移动电话照相机通常缺乏的特征，这主要归因于移动成像设备中的照相机高度约束、成本和机械可靠性。

机械变焦解决方案在数字静态照相机中是常见的，但是典型地对于大多数拍照电话而言太厚。此外，这样的系统中的F#(F数)典型地随着变焦倍数(ZF)而增大，导致差的光灵敏度和较高的噪声(尤其是在低光方案中)。在移动照相机中，由于其图像传感器的小像素尺寸以及与F#关联的衍射极限光学器件的原因，这也导致分辨率损失。

一种在移动照相机中实现变焦的方式是依照希望的ZF对图像过采样并且对其裁剪和插值。尽管这种方法在机械上是可靠的，但是由于与其关联的大量像素的原因，它导致厚的光学器件和昂贵的图像传感器。举例而言，如果有人对实现具有X3ZF的12兆像素照相机感兴趣，那么他需要108兆像素的传感器。

另一种实现变焦以及增大输出分辨率的方式是使用双孔径成像(“DAI”)系统。在其基本形式中，DAI系统包括可以由一个或两个光学模块形成的两个光学孔径以及抓取一幅或多幅光学图像并且将数据转换到其中可以处理和存储该图像的电子域中的一个或两个图像传感器(例如CMOS或CCD)。

具有改进的分辨率的薄MAI系统的设计要求仔细选择参数加上先进的信号处理算法以支持高质量图像的输出。已知的MAI系统，尤其是具有短光路的MAI系统，经常为了照相机模块高度而权衡功能和属性，例如变焦和颜色分辨率或者图像分辨率和质量。因此，需要并且有利的是具有这样的薄MAI系统，所述薄MAI系统产生具有高分辨率(且特别是高颜色分辨率)的图像连同具有变焦功能。

而且，与现有的MAI系统一起使用的已知的信号处理算法经常在组合来自不同孔径的信息时通过引入伪像而进一步降低输出图像质量。这些伪像的主要来源是图像配准过程，该过程必须找到通常由具有不同颜色滤波器阵列(CFA)的不同传感器捕获的不同图像之间的对应性。因此，需要且有利的是具有一种图像配准算法，该算法对于照相机使用的CFA类型更鲁棒并且可以产生多孔径系统捕获的图像之间的更好的对应性。

发明内容