[發(fā)明專利]減少彩色圖像中的噪聲

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980161922.8
• 申請日: 2009-08-25
• 公開（公告）號: CN102687502A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·A·瓦伊斯
• 申請（專利權(quán)）人: IP鏈有限公司
• 主分類號: H04N5/33
• 分類號: H04N5/33;H04N9/04;G06T5/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 陳芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及減少彩色圖像中的噪聲，并且，特別地但不是專門地，涉及用于提供低噪聲的彩色圖像的方法和系統(tǒng)、用于這樣的系統(tǒng)中的圖像處理設(shè)備和圖像傳感器、以及使用這樣的方法的計算機程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)

為了再現(xiàn)與真實場景盡可能匹配的彩色圖像，傳統(tǒng)的數(shù)字照相機使用濾波器，例如，插入透鏡和圖像傳感器之間的濾色器陣列(CFA)和透鏡之前的紅外阻擋濾波器。但是，使用濾波器減少了到達圖像傳感器的光的量，因而基本上降低了照相機的信噪比(SNR)。此外，數(shù)字照相機技術(shù)中的當(dāng)前趨勢，諸如通過減少像素尺寸來增加傳感器分辨率以及希望以用于在低光條件下捕獲圖像的更高的ISO靈敏度來獲得提高的圖像質(zhì)量，會導(dǎo)致SNR的進一步的降低。

諸如通過使用更長的曝光時間或更大的光圈來將圖像傳感器暴露于更多的光下的提高SNR的措施會導(dǎo)致運動模糊和/或減小的景深(DOF)，因此不能提供真實的提高。另一種選擇是增加ISO速度(即，增加圖像傳感器的增益)。但是，增加ISO速度顯著地增加圖像噪聲。因此，為了在低光條件下和/或在使用具有減小的像素尺寸的圖像傳感器時將SNR提高或至少保持在期望的水平，減小噪聲的技術(shù)變得越來越重要。

一種提高數(shù)字照相機的SNR的方法可以是使用具有擴展的光譜靈敏性的圖像傳感器。例如US2007/0153335描述了包含RGB像素和非濾波的(透明的)像素的圖像傳感器的使用。透明像素的信號被用于噪聲減少方案，其中，基于透明像素信號中包含的邊緣信息來對相對較高的噪聲RGB像素信號進行濾波。但是，噪聲減少方案相當(dāng)復(fù)雜并且依賴于邊緣保持濾波(edge-preserving?filtering)。與邊緣保持濾波器(例如，中值濾波器、雙邊濾波器等)的使用有關(guān)的問題在于：對于與銳利或清晰的邊緣無關(guān)的細(xì)節(jié)，這樣的濾波器最終不能確定噪聲與實際的圖像細(xì)節(jié)之間的不同。

因此，在本領(lǐng)域中，需要提供以提高的SNR提供彩色圖像的簡單和有效的方式的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于減少或消除至少一個現(xiàn)有技術(shù)中已知的缺點。在第一方面中，本發(fā)明可以涉及一種處理彩色圖像的方法。

該方法可以包含下列步驟：將圖像傳感器暴露于可見光譜能量和不可見光譜能量下，所述圖像傳感器包含用于獲得與所述可見光譜能量相關(guān)聯(lián)的第一圖像數(shù)據(jù)的像素和用于獲得與所述不可見光譜能量相關(guān)聯(lián)的第二圖像數(shù)據(jù)的像素；產(chǎn)生第一和第二圖像數(shù)據(jù)；使所述第一圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過低通濾波器，并且使所述第二圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過高通濾波器；以及通過將所述第二圖像數(shù)據(jù)的高頻分量的至少一部分與所述第一圖像數(shù)據(jù)的低頻分量的至少一部分相加來形成彩色圖像。

可以使用用于產(chǎn)生與可見光譜能量相關(guān)聯(lián)的第一圖像數(shù)據(jù)和與不可見光譜能量相關(guān)聯(lián)的第二圖像數(shù)據(jù)的各種圖像傳感器。在一個實施例中，用于獲得所述第一圖像數(shù)據(jù)的所述像素可以包含一個或多個彩色像素濾波器，該一個或多個彩色像素濾波器被配置為透射所述可見光譜能量的至少一部分。在另一個實施例中，用于獲得所述第二圖像數(shù)據(jù)的所述像素可以包括一個或多個紅外透射像素濾波器，該一個或多個紅外透射像素濾波器被配置為透射所述不可見光譜能量的實質(zhì)部分并阻擋所述可見光譜能量的實質(zhì)部分。在又一個實施例中，用于獲得第一和第二圖像數(shù)據(jù)的所述像素包含兩個或多個垂直堆疊的光傳感器，所述光傳感器中的至少一個對所述可見光譜能量的預(yù)定部分作出響應(yīng)，并且所述光傳感器的所述至少一個對所述不可見光譜的預(yù)定部分作出響應(yīng)。

因此，與已知的噪聲降低方案形成對比，根據(jù)本發(fā)明的噪聲降低處理產(chǎn)生“合成的”低噪聲彩色圖像，其中，彩色信息由RGB像素產(chǎn)生的RGB圖像數(shù)據(jù)的低頻分量提供，并且其中，圖像細(xì)節(jié)信息由紅外像素產(chǎn)生的紅外圖像數(shù)據(jù)的高頻分量提供。彩色圖像可以通過簡單地將低頻RGB圖像數(shù)據(jù)與高頻紅外圖像數(shù)據(jù)相加來獲得。本發(fā)明依賴于這樣的事實，即：圖像傳感器將產(chǎn)生相對低噪聲的紅外像素信號，從而能夠?qū)崿F(xiàn)彩色圖像中的有效的噪聲抑制并基本上提高彩色圖像的SNR。