[發明專利]圖像處理裝置和方法、數字相機、計算機設備和程序產品

有效

• 申請號: 201810443537.3
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108881748B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 約爾格·孔策
• 申請（專利權）人: 寶視納股份公司
• 主分類號: H04N5/357
• 分類號: H04N5/357;H04N5/355
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 丁永凡;周濤

本發明涉及圖像處理裝置和方法、數字相機、計算機設備和程序產品。該圖像處理裝置用于通過處理數字相機的圖像傳感器的第一圖像來改進像素質量值，所述圖像傳感器具有給定的像素質量值，其中圖像處理裝置構成為，從第一圖像中計算第二圖像，其中從第二圖像中確定的像素質量值大于圖像傳感器的給定的像素質量值，并且其中對于由圖像傳感器在均勻的、恒定的亮度下記錄的第一圖像，用于第二圖像的相鄰像素的相關系數大于用于第一圖像的相鄰像素的相關系數。

技術領域

本發明涉及一種圖像處理裝置，所述圖像處理裝置用于通過處理數字相機的圖像傳感器的第一圖像來改進像素質量值，所述圖像傳感器具有給定的像素質量值，以及涉及一種數字相機，所述數字相機包括用于產生第一圖像的圖像傳感器和圖像處理裝置。本發明還涉及一種圖像處理裝置的應用、一種相應的圖像處理方法、一種用于設計數字相機的設計方案以及一種計算機程序設備和一種計算機程序產品。

背景技術

數字相機通常使用在工業領域中。這例如在德國專利申請DE 10 2013 000 301A1中描述。在此，使用具有多種不同的圖像傳感器的多種不同的模型。

圖1示意地并且示例性地示出具有物鏡12的數字相機10。圖像場景11經由物鏡12成像到圖像傳感器上，所述圖像傳感器具有規則布置的光敏元件、所謂的像素。圖像傳感器將呈電子數據的形式的第一圖像13傳輸給通常位于相機10中的計算單元14，所述計算單元例如包括處理器、數字信號處理器(DSP)或所謂的現場可編輯門陣列(FPGA)。在此會需要的是，將模擬的圖像數據轉換成數字的圖像數據，例如借助于模數轉換器(在圖中未示出)。在計算單元14中可能還對圖像數據執行期望的數學運算、例如色彩校正或換算成其他圖像格式。由此，得到第二圖像15，所述第二圖像隨后經由接口(Interface)16輸出。替選地，初始圖像也能夠在數字相機10之外被計算，例如借助于計算機。

數字相機的圖像質量參數通常根據歐洲機器視覺協會的標準1288、所謂的EMVA標準1288(2010年11月29日的3.0發布)來確定。這特別適用于工業應用的相機。所述標準在此描述相機的物理模型，測量的執行，測量數據的評估和呈EMVA標準1288數據手冊形式的結果的顯示。通過所述標準，使用者能夠將不同的制造商的不同的相機模型彼此比較和進而做出適合的購買決定。

在EMVA標準1288數據手冊中的重要的值是量子效率(QE，英語為“quantumefficiency”)，所述量子效率在那里描述為η(λ)。與射入的波長λ相關的所述值描述在每像素單位曝光時間產生的光電子μ_e的平均統計數量與在相同的曝光時間之入射到像素上的光子μ_p的平均數量的比值。小的QE值表示：在統計平均中，僅少量光子轉換成光電子。那么圖像傳感器幾乎是瞎的。大的QE值表示：大量光子轉換成光電子。那么相機是更為光敏的。這由大多數使用者偏愛。

圖2以簡化的形式示出數字相機的像素的基于EMVA標準1288的物理模型。在曝光時間期間，數量n_p的光子p射到像素上。光子的一部分在那里轉換成電子e并且存儲。電子的數量于是為n_e。所述轉換以統計概率進行，所述概率稱作為量子效率。在曝光時間結束之后，數量n_e的電子e轉換成像素值y，所述像素值以數字單位(DN，英語為“digital number”)說明。所述轉換以所述的轉換增益(K)進行，所述轉換增益因此是比例常數。在EMVA標準1288中描述的其他項、如例如暗噪聲n_d或量子化噪聲σ_q在該處出于簡化的原因忽略。

大量專利文獻關注于如下問題，如何能夠改進QE。示例性地在此提到美國專利文獻US 4,822,748、US 5,005,063、US 5,055,900、US 6,005,619、US6,259,085、US 6,825,878、US 7,038,232和US 8,304,759。量子效率的改進在此分別通過在開發或制造圖像傳感器期間的措施來實現。圖像傳感器的開發是非常成本高昂的并且通常要求在至少七位數歐元范圍中的投資。開發或改進用于圖像傳感器的制造方法也是相當昂貴的。