[發(fā)明專利]具有提供增強(qiáng)動(dòng)態(tài)范圍圖像的交錯(cuò)讀取的CMOS圖像系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610143105.8
• 申請(qǐng)日: 2006-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN101083724A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·A·曼;S·本庫(kù)亞;J·羅;A·G·格里戈里耶夫;H·張;M·石;R·布萊爾;M·薩法伊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ESS技術(shù)公司
• 主分類號(hào): H04N5/335
• 分類號(hào): H04N5/335;H04N9/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所
• 代理人: 楊曉光;李崢

相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)要求2006年5月31日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)60/809,890的優(yōu)先 權(quán)，60/809,890全文并入本申請(qǐng)作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要屬于數(shù)字圖像處理領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明屬于用于數(shù)字 圖像捕獲與圖像處理的CMOS成像器系統(tǒng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

移動(dòng)成像裝置——例如蜂窩式電話的照相機(jī)——需要尺寸非常小的照 相機(jī)來捕獲目標(biāo)景象并輸出對(duì)應(yīng)于目標(biāo)景象的圖像。在移動(dòng)成像裝置中， 隨著像素分辨率提高且照相機(jī)尺寸保持不變或減小，照相機(jī)中的成像 器——例如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)成像器——的像素尺寸減小。 由于像素尺寸減小，CMOS成像器所提供圖像的動(dòng)態(tài)范圍同樣減小，這可 能導(dǎo)致室外圖像品質(zhì)的降低。

在一種傳統(tǒng)方法中，可以通過對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立幀進(jìn)行合并來 增大CMOS成像器所提供圖像的動(dòng)態(tài)范圍，其中，各幀在不同曝光時(shí)產(chǎn)生。 例如，第一幀可在第一曝光時(shí)產(chǎn)生并存儲(chǔ)在幀緩沖器中。接著，通過采用 數(shù)字處理，將第二曝光時(shí)產(chǎn)生的第二幀與第一幀實(shí)時(shí)合并。然而，這種方 法要求在處理第二幀之前在幀緩沖器里存儲(chǔ)完整的一幀數(shù)據(jù)，這大大增加 了照相機(jī)系統(tǒng)的成本。

還可通過采用具有增大容量的較大像素來增加CMOS成像器所提供 圖像的動(dòng)態(tài)范圍。然而，增大的像素尺寸不受歡迎地增大了成像器的制造 成本，并因此增大了成像器所隸屬的移動(dòng)電話照相機(jī)或其他移動(dòng)成像裝置 的成本。另外，便攜式電子裝置的物理尺寸限制通常不允許照相機(jī)尺寸的 增大，照相機(jī)尺寸的增大通常必然伴隨著較大像素單元的采用而發(fā)生。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中存在對(duì)小型、低成本、可提供具有增大動(dòng)態(tài)范圍的 圖像的照相機(jī)系統(tǒng)——例如具有小像素的CMOS成像器——的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目標(biāo)在于具有交錯(cuò)讀取的CMOS成像器系統(tǒng)，其用于提供具 有增大的動(dòng)態(tài)范圍的圖像。具體而言，本發(fā)明提供了一種低成本的CMOS 成像器系統(tǒng)，該系統(tǒng)配有具有交錯(cuò)讀取的圖像傳感器，以便提供具有增大 的動(dòng)態(tài)范圍的可視圖像。本發(fā)明還提供了一種CMOS成像器系統(tǒng)，該系統(tǒng) 提供了增大動(dòng)態(tài)范圍的圖像，并且與采用來自多個(gè)連續(xù)幀的信息的傳統(tǒng) CMOS成像器系統(tǒng)相比具有較小的運(yùn)動(dòng)偽影和較小的等待時(shí)間。

在一個(gè)實(shí)施形態(tài)中，用于提供具有增大動(dòng)態(tài)范圍的可視圖像的成像器 系統(tǒng)——例如CMOS成像器系統(tǒng)——包含這樣的圖像傳感器，該圖像傳感 器包含多組像素。該圖像傳感器被配置為以交錯(cuò)模式或以非交錯(cuò)模式運(yùn)行。 每組像素被配置為在交錯(cuò)模式下接收多種曝光中的一種并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所接 收曝光的圖像數(shù)據(jù)。每組像素還被進(jìn)一步配置為在非交錯(cuò)模式下接收同一 曝光并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于同一曝光的圖像數(shù)據(jù)。圖像傳感器可被進(jìn)一步配置為在 非交錯(cuò)模式下將對(duì)應(yīng)于同一曝光的圖像數(shù)據(jù)輸出為一幀非交錯(cuò)圖像數(shù)據(jù)。 例如，所述多組像素的數(shù)量可以為兩組像素，其中，兩組像素以1/2線Bayer 交錯(cuò)模式(1/2?line?Bayer?interleave?pattern)交錯(cuò)，或以z字形Bayer交 錯(cuò)模式(zig-zag?Bayer?interleave?pattern)交錯(cuò)。圖像傳感器進(jìn)一步配置 為在交錯(cuò)模式下將各組像素產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)輸出為一幀交錯(cuò)圖像數(shù)據(jù)。

成像器系統(tǒng)還包含與圖像傳感器通信的交錯(cuò)圖像流水線(pipeline)， 其中，交錯(cuò)圖像流水線被配置為：接收來自圖像傳感器的交錯(cuò)圖像數(shù)據(jù)， 對(duì)由各組像素產(chǎn)生的、與曝光中的一次相對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行合并以形成 具有增大動(dòng)態(tài)范圍的可視圖像，對(duì)該可視圖像進(jìn)行輸出。交錯(cuò)圖像流水線 對(duì)來自多種曝光的信息進(jìn)行合并，以形成具有擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍的或具有寬動(dòng) 態(tài)范圍(WDR)的圖像。例如，交錯(cuò)圖像流水線和圖像傳感器可位于不同 的半導(dǎo)體芯片或位于同一半導(dǎo)體芯片。可視圖像可以為RGB圖像。交錯(cuò) 圖像流水線可進(jìn)一步配置為接收來自圖像傳感器的交錯(cuò)圖像數(shù)據(jù)，并在不 采用幀緩沖器的情況下對(duì)各組像素所產(chǎn)生的、與曝光中的一次相對(duì)應(yīng)的圖 像數(shù)據(jù)進(jìn)行合并。