[发明专利]原始图像处理系统及方法

说明书

一种相机中的处理原始图像数据的方法，该方法包括：从原始图像数据计算亮度图像；以及从原始图像数据计算对应于所述传感器的图像颜色中的至少一种的至少一个色度图像。亮度图像以及一个或多个色度图像可以与能够在原始图像数据中表示的颜色范围表示相同的颜色范围。色度图像可以具有比亮度图像的分辨率更低的分辨率。还公开了一种用于执行该方法的相机。

技术领域

本发明涉及相机中的图像处理方法。示意性实施例将集中在使用RGB拜耳(Bayer)颜色滤波阵列所捕获的图像上，但是其他实施例可以使用不同的图像捕获布置来实现，这些图像捕获布置包括包括白色或未过滤像素的CFA。

背景技术

数码彩色相机使用图像传感器(通常为电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体传感器(CMOS))来电子地捕获真实场景的彩色图像。由于图像传感器的单色性，数码相机制造商会实施各种解决方案来捕获场景的色彩特性。这些解决方案包括使用每个颜色通道使用一个传感器的三传感器装置；使用垂直颜色敏感的感光点；或者最常见地，使用具有颜色滤波阵列的单传感器装置。单传感器装置表示目前用于彩色成像的最具有成本效益的方法之一，并且被广泛地应用于数码相机。

在单传感器相机中，基本上是颜色滤波器的空间阵列的颜色滤波阵列(CFA)被放置在单图像传感器的前面，以同时捕获不同的光谱成分(颜色)。CFA的滤波器与单图像传感器的感光点在空间上相关联，使得每个感光点都具有相对应的光谱选择性滤波器。由单传感器相机捕获的原始图像通常构成在每个感光点处仅有一个色素的像马赛克的灰度图像。然后对原始图像进行一系列图像处理步骤，以生成真实地表示所捕获的真正的视觉场景的图像。

所使用的最常见类型的CFA是如图2所示的具有交替的红色、绿色和蓝色颜色滤波器的拜耳CFA。由于在每个感光点处仅捕获一种颜色类型，所捕获的原始图像是在不同的感光点处的每一处具有红色值、绿色值和蓝色值的“马赛克”。

使用被称为“去马赛克”的过程以为每个感光点生成全色信息。在这个过程中，感光点的缺失的颜色信息是通过插值过程来根据相邻的感光点确定的。当对具有拜耳CFA的传感器使用三色图像采集时，通过该去马赛克过程，原始图像数据量会增加三倍。也可能需要诸如白平衡、颜色变换、减少噪声、色调映射的进一步处理。这些处理步骤可以执行如下：

(1)在相机存储图像之前进行，使得用户可以在任何时候在显示器上观看准备好的已存储的图像。由于所捕获的图像或视频的即时观看通常是非常需要的，大多数消费类相机应用选择在原始图像数据被存储之前对原始图像数据进行处理。

(2)相机可能会延迟上述一些这样的图像处理步骤，直到后处理前。这种方法在专业相机应用中更为普遍。两种选择各自具有优点和缺点。

如上所述，第一种选择涉及将各种图像处理算法应用于图像传感器的原始数据，例如去马赛克然后对去马赛克的图像数据进行压缩。该选择的主要缺点是后处理的限制以及压缩效率低下。后处理的限制是由于某些颜色处理已经应用于去马赛克数据以及在压缩过程中潜在的某些图像信息丢失。压缩效率低下是由于去马赛克算法导致产生与原始图像数据相比的三倍的数据量。然后，这些附加的数据需要在图像被存储之前进行更大程度的压缩从而达到更小的尺寸或比特率。

第二种选择涉及对图像传感器的原始图像数据进行编码和压缩，然后对经压缩的带马赛克的原始图像数据进行存储，而不进行去马赛克、白平衡等。该选择在后处理中提供了更多的灵活性，因为图像传感器所捕获的所有视觉信息都被保留。与对原始数据进行完全去马赛克之后对图像编码相比，该选择还需要更少的压缩，因为通过去马赛克没有生成额外的图像数据。然而，这需要在解码阶段进行大量的处理，例如完全去马赛克以及可能需要的任何进一步的图像处理。

本发明提供一种相机原始图像数据处理方法和/或系统，其旨在解决上述问题中的至少一些问题，或者至少提供有用的替代方案。