[发明专利]十六进制RGBW彩色滤光阵列的亮度自适应处理的方法

说明书

本文描述了数字成像系统中十六进制红绿蓝白(red‑green‑blue‑white，RGBW)彩色滤光阵列(color filter array，CFA)的亮度自适应处理技术。原始图像数据由根据十六进制RGBW CFA模式配置的传感器阵列获取，该传感器阵列还获取相关环境亮度信息。该环境亮度信息用于检测多个预定亮度条件之一。根据检测到的亮度条件，实施例可确定是否对原始图像数据进行下采样及下采样的程度，作为从传感器阵列读出的一部分(诸如使用合并技术)，以及确定是否对下采样数据进行重新拼接和/或上采样及程度，以生成用于与成像系统其他处理部件通信的RGB输出阵列。

相关申请的交叉引用

本申请是2021年7月25日提交的申请号为63/225,524、发明名称为“PIXELBINNING FOLLOWED BY UPSAMPLING WITH RGBW CFA”的美国非临时申请，并要求其优先权，其全部内容通过应用结合在本申请中。

本申请还要求于2021年7月29日提交的申请号为17/388,016、发明名称为“LUMINANCE-ADAPTIVE PROCESSING OF HEXA-DECA RGBW COLOR FILTER ARRAYS IN CMOSIMAGE SENSORS”的美国申请的优先权，其全部内容通过应用结合在本申请中。

技术领域

本公开涉及数字成像系统，且更具体地涉及CMOS图像传感器中十六进制RGBW彩色滤光阵列的亮度自适应处理，用于诸如智能手机相机和/或其他数码相机。

背景技术

许多电子设备包括数字成像系统。例如，大多数现代智能手机包括一个或多个数码相机。具有高像素的现代图像传感器(例如4800万像素的传感器等)试图以最小的功耗(例如为延长电池寿命，减少发热等)实现高帧率、低读出噪声、高动态范围和/或其他功能。现代CMOS图像传感器(CIS)的基本功能是捕获在光电探测器(例如光电二极管)中转换为电子的光子。这些捕获的电子由作为传感器一部分的一系列模数转换器(analog-to-digitalconverter，ADC)读出。

这种CMOS图像传感器往往难以在低光照条件下良好地运行，原因有几个。其中一个原因是，CIS对多种颜色的检测往往需要用彩色滤光阵列(color filter array，CFA)覆盖光电探测器，CFA是以特定模式排列的彩色滤光阵列。尽管CFA允许CIS区分彩色场景，但由于彩色滤光片本身的性质，减少了光电探测器收集的光子数量。另一个原因是，由于许多现代应用中力求减小传感器尺寸以及提高像素数量，而CMOS图像传感器往往难以在低光照条件下很好地运行，因而使得像素尺寸不断减小。然而，对于较小的像素，每个像素中到达有源光电二极管区域以产生电子—空穴对的光子往往较少。在低光照条件下，可能仅需要收集相对较少的光子。因此，由于CFA的滤光、像素尺寸的减小和/或其他因素导致收集的光子进一步减少，这会导致信号水平非常低。在某些情况下，信号水平太低，则无法支持成像信息的可靠重建，诸如信号水平太低而无法可靠地与噪声区分开来。

有多种常规方法用于改善低光性能。常规方法的一个示例是增加读出链的功率，能够提供更低的读出噪声和/或更高的动态范围，从而改善图像质量。然而，更高的功耗也缩短了电池的寿命，增加了热能，可能对传感器的性能、和/或更普遍的消费产品实现产生其他不良后果。常规方法的另一示例是使用像素合并来组合每个色彩平面中多个光电探测器的输出，以有效增加每个色彩平面的信号电平。尽管这种像素合并可在不增加功耗的情况下提高读出速度并降低噪声，但在降低传感器分辨率方面有明显的折衷。因此，常规CIS设计仍努力在低光照条件下实现高性能，同时保持其他诸如高分辨率、快速读出、低噪音和低功耗等功能。

发明内容