[發明專利]用帶有色濾器的傳感器生成改進的彩色圖像的方法和裝置

有效

• 申請號: 201480004447.4
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN105247568B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: J·孔澤
• 申請（專利權）人: 寶視納股份公司
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 劉國偉;武玉琴

本發明涉及一種圖像處理裝置，用于處理來自包含圖像傳感器的數碼相機的圖像數據，該圖像傳感器具有規則的像素布置和預設色彩模式的相關色濾器。所述圖像處理裝置(133)設計為對于相關像素(130)使用來自包含若干像素的單個預設的環境(131)的圖像數據執行所有圖像處理操作。

技術領域

本發明涉及一種相機的圖像生成裝置和方法，尤其涉及帶有色濾器傳感器的數碼工業相機。

背景技術

在工業環境中，數碼相機經常用于監控生產流程、機器或物體。這類工業相機用于簡單的監視功能和計量任務，例如：通過圖像處理進行質量控制。它們的集成進布置的能力和它們的高畫質是十分卓越的。

拜耳傳感器是一種覆蓋有色濾器的傳感器的名稱，類似于棋盤格濾鏡。多數情況下，拜耳傳感器包括50％的綠色、各25％的紅色和藍色。這種情況下，其假設人的肉眼對綠色的反應比其他顏色更敏感。許多數碼照相機和數碼攝影機中傳統的CCD傳感器應用了拜耳矩陣(或拜耳模式)的理念。“拜耳”矩陣或“拜耳”濾光鏡以發明人布賴斯·拜耳(BryceE.Bayer)的名字命名，在US 3,971,065中有更詳盡的說明。

圖像傳感器半導體材料的光敏元件僅可以檢測到熒光值。為了獲取色彩信息，每個獨立元件之前都放置有細小的色濾器，該色濾器的顏色是紅、綠、藍三基色的其中一種。例如：所述色濾器在奇數行按照綠-紅-綠-紅的順序排列，在偶數列按照藍-綠-藍-綠的順序排列。所述圖像傳感器每個擁有這類色濾器的光敏元件(像素)，僅在此位置為單一色彩分量相應提供信息。然而，為了獲取整個彩色圖像，每個像素需要色彩值，其包括若干色彩組成，例如：紅、綠和藍。如果待產生的整個彩色圖像有相同的維度和相同的分辨率，根據相鄰像素的值內插丟失的色彩信息是必需的。如此，彩色圖像中綠色值的50％是由計算得到的，對于藍色和紅色，其色彩值的各75％(或，在一行中是50％，在下一行中是100％)，由計算填補。這種內插是基于圖像中相鄰像素之間僅發生微小色彩差異的假設。但是，這并不自然適用于每個圖像主題。因此，嚴格說來，考慮無偽影的彩色圖像，拜耳傳感器只提供了虛擬像素的四分之一。

圖1示出一種示范性工業數碼相機應用。工業數碼相機10用于集成在工業設備23中，作為其檢測目標(例如：物體14、15或人)的部件。這些圖像轉化為圖像數據16，以便其可被評估和/或存檔。該評估常常由圖像處理工具18自動完成。通常，自動操作響應于適用于設備23的評估結果而執行。如此，亮物體14和暗物體15，其可被按它們的顏色進行區分，基于光學標準被自動分類。這種分類在不同的工業領域很常見。舉例來說，按照標準區分食品例如谷物與污物、礦石和巖石碎片，基于其顏色或其亮度；郵政物品基于其上安置的地址(分類)；剎車盤和密封環基于它們遵守正確的形狀和遵守特定的標稱尺寸(分類)；或可回收空瓶基于正確的形狀和安置其上的條形碼(分類)。這些分類常常服務于質量檢測和保證。

所述工業設備23常包括，例如帶有驅動馬達12和傳送速率13的傳送帶11的驅動組件，其傳送物體14、15。所述相機10通過諸如物鏡的光學裝置22記錄合適位置的圖像。因此，所述相機10可被設置為區域-掃描相機、行-掃描相機或多行-掃描相機，例如，如EP 1 919197 A2中所述。所述相機將所記錄圖像的圖像信號16轉發至圖像處理裝置18(例如，計算機(C))。進一步的，圖像處理裝置18可選的被提供關于所述傳送帶11的傳送速率13的信息17，其可由諸如旋轉編碼器決定。因此，該圖像處理裝置可確定合適的時間點，在該點一個物體經過諸如掉下過去數個可控的空氣噴射器的元件的促動器19，并且可向促動器19提供控制信號24，基于該控制信號執行動作，其適于引導相應物體分類。舉例來說，對空氣噴射器的控制可以決定：如果氣流被關閉，物體是否落入第一容器20；或如果氣流被打開，是否偏斜到第二容器21。

在這一應用中，如果該相機10盡可能快的傳遞圖像是有益的，以便圖像處理裝置18盡可能快的為促動器19生成控制信號24，以此在早期階段啟動期望的控制動作。因此，設備23可運行更快。在特定應用中，特別是當物體14和15在傳送帶11上移動，如滾動時，可獲取更高的精確度或位置，或者優化其他參數。