专利名称：对拜耳彩色滤镜阵列过滤出的影像数据取样的方法
技术领域：
本发明涉及一种影像数据的取样方法，特别是涉及一种对一拜耳彩色滤镜阵列所过滤出的影像数据进行取样的方法。
背景技术：
拜耳彩色滤镜阵列(Bayer pattern color filter array)现今已广泛地使用于各影像撷取装置的影像感应器(image sensor)，其可用来取得欲撷取影像所射出光线的色彩信息。请参阅图1，图1为已知一拜耳彩色滤镜阵列10的滤镜排列示意图。拜耳彩色滤镜阵列10由多个图样12以矩阵方式排列而成，而单一图样12包含三种颜色像素的滤镜，其是以2×2矩阵方式排列，该三种颜色像素分别为红色像素(red pixel)、蓝色像素(blue pixel)、绿色像素(green pixel)，如图1所示，图1中的r代表红色像素滤镜，g代表绿色像素滤镜，以及b代表蓝色像素滤镜。其中由于人眼对绿色光的接收较为敏感，故在图样12的2×2矩阵中安排了一个红色像素滤镜、一个蓝色像素滤镜、以及两个绿色像素滤镜。请参阅图2，图2为图样12的四种不同变化型。图样12依不同颜色像素排列的方式可包含四种不同的变化型12a、12b、12c、12d，基本上两个绿色像素滤镜安排在对角线的位置上，而不相邻排列，因此该红色像素滤镜与该蓝色像素滤镜亦被安排在对角线的位置上。
请参阅图3，图3为经由拜耳彩色滤镜阵列10所过滤出的一第一影像数据14的色彩排列示意图。第一影像数据14是由4×4的图样12矩阵所组成，故其是由8×8的像素排列所组成。第一影像数据14可依四个象限分布而分成第一区域18、第二区域20、第三区域22，以及第四区域24。请参阅图4，图4为已知对第一影像数据14进行取样(decimation)后得出的一第二影像数据26的色彩排列示意图。该取样方式为仅保留第一区域18、第二区域20、第三区域22，以及第四区域24中的靠左上角的图样12，而删除其它位置的图样12。而最后经取样过后的第二影像数据26则是由该四个区域所分别提供的图样12所组成，故第二影像数据26的数据容量则为原始第一影像数据14的数据容量的四分之的一。图3与图4中的小写字母r，g，b分别代表取样前的第一影像数据14的红色像素、绿色像素、蓝色像素的数据，而图4中的大写字母R，G，B分别代表取样后的第二影像数据26的红色像素、绿色像素、蓝色像素的数据，经取样过后第二影像数据26左上角的图样12与第一影像数据14的第一区域18的像素数据间有下列的关系G00＝g00；R01＝r01；B10＝b10；G11＝g11；同理第二影像数据26右上角的图样12与第一影像数据14的第二区域20的像素数据间有下列的关系G02＝g04；R03＝r05；B12＝b14；G13＝g15；第二影像数据26左下角的图样12与第一影像数据14的第三区域22的像素数据间有下列的关系G20＝g40；R21＝r41；B30＝b50；G31＝g51；第二影像数据26右下角的图样12与第一影像数据14的第四区域24的像素数据间有下列的关系G22＝g44；R23＝r45；B32＝b54；G33＝g55。
请参阅图5，图5为已知另一方法对第一影像数据14进行取样后得出的一第三影像数据28的色彩排列示意图。该取样方式为保留第一区域18四个角落的像素g00、r03、b30、g33，保留第二区域20四个角落的像素g04、r07、b34、g37，保留第三区域22四个角落的像素g40、r43、b70、g73，以及保留第四区域24四个角落的像素g44、r47、b74、g77，而删除其它位置的像素。而最后经取样过后的第三影像数据28则是由该四个区域所分别提供的四个像素结合而成，也就是说第三影像数据28的左上角图样12是由第一影像数据14的第一区域18四个角落的像素g00、r03、b30、g33所组成，其中G00＝g00；R01＝r03；B10＝b30；G11＝g33，同理第三影像数据28其余三个图样12亦可由第一影像数据14的第二区域20的像素g04、r07、b34、g37，第三区域22的像素g40、r43、b70、g73，以及第四区域24的像素g44、r47、b74、g77组合而成。
上述两种取样方法广泛地整合于影像感应器的电路设计中，然而由于此影像数据的取样方式仅在原始影像数据的各区域位置撷取当中某图样或几个像素作为取样点，故取样过后的影像数据常会因撷取数据的不连续性，而有锯齿状或阶梯状(step)的影像画面发生，因而降低了整体影像观看的品质。
发明内容
本发明提供一种对一拜耳彩色滤镜阵列所过滤出的影像数据进行取样的方法，以解决上述的问题。
本发明揭露了一种对一拜耳彩色滤镜阵列所过滤出的一第一影像数据进行取样的方法，该第一影像数据包含有多个图样，其是以矩阵方式排列，每一图样包含有一第一颜色像素，该方法包含下列步骤提供该第一影像数据的多个图样的第一颜色像素加权值，以及加总该多个图样的第一颜色像素加权值，以得出该第一影像数据取样过后的一第二影像数据的第一颜色像素。
图1为已知拜耳彩色滤镜阵列的滤镜排列示意图。
图2为图样的四种不同变化型。
图3为经由拜耳彩色滤镜阵列所过滤出的第一影像数据的色彩排列示意图。
图4为已知对第一影像数据进行取样后得出的第二影像数据的色彩排列示意图。
图5为已知另一方法对第一影像数据进行取样后得出的第三影像数据的色彩排列示意图。
图6为本发明对拜耳彩色滤镜阵列所过滤出的第一影像数据进行取样的流程图。
图7为本发明第一实施例对第一影像数据进行取样后得出的第四影像数据的色彩排列示意图。
图8为本发明第二实施例第五影像数据的色彩排列示意图。
图9为本发明第二实施例对第五影像数据进行取样后得出第六影像数据的色彩排列示意图。
图10为本发明第三实施例对第一影像数据进行取样后得出第七影像数据的色彩排列示意图。
图11为本发明第四实施例对第五影像数据进行取样后得出第八影像数据的色彩排列示意图。
附图符号说明10 拜耳彩色滤镜阵列12图样12a、12b、12c、12d 图样14 第一影像数据18第一区域20 第二区域22第三区域24 第四区域26第二影像数据28 第三影像数据30第四影像数据32 第一图样34第二图样36 第三图样38第四图样40 第五影像数据42第六影像数据44 第七影像数据46第八影像数据具体实施方式
请参阅图6，图6为本发明对拜耳彩色滤镜阵列10所过滤出的第一影像数据14进行取样的流程图，其进行取样的方法包含有下列步骤步骤100提供第一影像数据14的多个图样12的绿色像素权值；步骤102提供第一影像数据14的多个图样12的红色像素权值；步骤104提供第一影像数据14的多个图样12的蓝色像素权值；步骤106将步骤100中多个图样12的绿色像素讯号分别乘以相对应的绿色像素权值，再加总上述乘积，而得出第一影像数据14取样过后所产生的一第四影像数据30的绿色像素讯号；步骤108将步骤102的多个图样12的红色像素讯号分别乘以相对应的红色像素权值，再加总上述乘积，而得出第一影像数据14取样过后所产生的一第四影像数据30的红色像素讯号；以及步骤110将步骤104的多个图样1的蓝色像素讯号分别乘以相对应的蓝色像素权值，再加总上述乘积，而得出第一影像数据14取样过后所产生的一第四影像数据30的蓝色像素讯号。
在此再对上述步骤作一详细说明，请参阅图7，图7本发明第一实施例对第一影像数据14进行取样后得出的第四影像数据30的色彩排列示意图。图7中的小写字母r，g，b分别代表取样前的第一影像数据14的红色像素、绿色像素、蓝色像素的数据，而图7中的大写字母R，G，B分别代表取样后的第四影像数据30的红色像素、绿色像素、蓝色像素的数据。第一影像数据14的第一区域18中的像素可取样出第四影像数据30左上角的第一图样32，第一影像数据14的第二区域20中的像素可取样出第四影像数据30右上角的第二图样34，第一影像数据14的第三区域22中的像素可取样出第四影像数据30左下角的第三图样36，以及第一影像数据14的第四区域24中的像素可取样出第四影像数据30右下角的第四图样38。
现对第一影像数据14的第一区域18中的像素取样出第四影像数据30左上角的第一图样32的过程作一说明，首先提供第一影像数据14的第一区域18中的绿色像素g00、g02、g11、g20、g22相对应的绿色像素权值i00、i02、i11、i20、i22，而经取样过后的第四影像数据30的第一图样32的绿色像素G00讯号，可由下列关系式得出G00＝i00*g00+i02*g02+i11*g11+i20*g20+i22*g22，其中i00、i02、i11、i20、i22五个绿色像素权值的和可为1，如此一来可使取样过后的绿色像素G00的亮度相近于原始第一影像数据14中的绿色像素亮度。而第一影像数据14的绿色像素g00、g02、g11、g20、g22所处于第一影像数据14中的位置，亦相对应至绿色像素G00位于第四影像数据30中的位置，故此取样方式于取样前后的亮度守恒以及取样点空间分布方面可将失真度降至最小。
同理可提供第一影像数据14的第一区域18中的红色像素r01、r03、r21、r23相对应的红色像素权值j01、j03、j21、j23，而经取样过后的第四影像数据30的第一图样32的红色像素R01讯号，可由下列关系式得出R01＝j01*r01+j03*r03+j21*r21+j23*r23，其中j01、j03、j21、j23四个红色像素权值之和可为1；提供第一影像数据14的第一区域18中的蓝色像素b10、b12、b30、b32相对应的蓝色像素权值k10、k12、k30、k32，而经取样过后的第四影像数据30的第一图样32的蓝色像素B10讯号，可由下列关系式得出B10＝k10*b10+k12*b12+k30*b30+k32*b32，其中k10、k12、k30、k32四个蓝色像素权值之和可为1；以及可提供第一影像数据14的第一区域18中的绿色像素g11、g13、g22、g31、g33相对应的绿色像素权值m11、m13、m22、m31、m33，而经取样过后的第四影像数据30的第一图样32的绿色像素G11讯号，可由下列关系式得出G11＝m11*g11+m13*g13+m22*g22+m31*g31+m33*g33，其中m11、m13、m22、m31、m33五个绿色像素权值的和可为1。综上所述，如此一来便可由G00、R01、B10、G11构成第四影像数据30的第一图样32像素数据，同理第四影像数据30的第二图样34像素数据、第三图样36像素数据、以及第四图样38像素数据亦可采用上述的取样方法得出，在此便不再详述。
若组成第一影像数据14的图样12非为图2所示的图样12a类型，而属于其它图样12b、12c、12d的三种不同类型，其亦可采用上述的取样方法。举例来说，请参阅图8，图8为本发明第二实施例一第五影像数据40的色彩排列示意图，第五影像数据40是由图样12c类型所组成。图9本发明第二实施例对第五影像数据40进行取样后得出一第六影像数据42的色彩排列示意图。如前述的取样方法，可得出取样过后第六影像数据42的像素数据与第五影像数据40的像素数据关系如下R00＝i00*r00+i02*r02+i20*r20+i22*r22；G01＝j01*g01+j03*g03+j12*g12+j21*g21+j23*g23；G10＝k10*g10+k12*g12+k21*g21+k30*g30+k32*g32；B11＝m11*b11+m13*b13+m31*b31+m33*b33；而其中i00、i02、i20、i22为组成第六影像数据42的红色像素R00的第五影像数据40的红色像素r00、r02、r20、r22所相对应的红色像素权值，j01、j03、j12、j21、j23为绿色像素g01、g03、g12、g21、g23相对应的绿色像素权值，k10、k12、k21、k30、k32为绿色像素g10、g12、g21、g30、g32相对应的绿色像素权值，以及m11、m13、m31、m33为蓝色像素b11、b13、b31、b33相对应的蓝色像素权值。同理r00、r02、r20、r22之和，j01、j03、j12、j21、j23之和，k10、k12、k21、k30、k32之和，以及m11、m13、m31、m33之和均可为1。而第六影像数据42的其它像素数据亦可采用上述的取样方法得出，在此便不再详述。
若欲降低影像取样处理的复杂度以及节省在影像取样过程中的数据运算量，可将前述实施例的原始影像数据取样点再予以简化。请参阅图10，图10为本发明第三实施例对第一影像数据14进行取样后得出一第七影像数据44的色彩排列示意图。第七影像数据44的像素数据与第一影像数据14的像素数据关系如下G00＝i00*g00+i11*g11；R01＝j01*r01+j03*r03；
B10＝k30*b30+k32*b32；G11＝m22*g22+m33*g33；而其中i00、i11为组成第七影像数据44的绿色像素G00的第一影像数据14的绿色像素g00、g11所相对应的绿色像素权值，j01、j03为红色像素r01、r03相对应的红色像素权值，k30、k32为蓝色像素b30、b32相对应的蓝色像素权值，以及m22、m33为绿色像素g22、g33相对应的绿色像素权值，而第七影像数据44的其它像素数据亦可采用上述的取样方法得出，在此便不再详述。也就是说，本实施例是将第一实施例的权值i02、i20、i22、j21、j23、k10、k12、m11、m13、m31设为0，亦即不采用第一影像数据14的g02、g20、g22、r21、r23、b10、b12、g11、g13、g31像素的影像数据作为取样参考数据，如此一来第三实施例于影像取样过程中的数据运算量以及所需的数据暂存量则约为第一实施例所需的二分之一，故可达到更节省运算复杂度以及成本的优点，且在取样前的原始第一影像数据14中的每一行及每一列皆有被取样的像素数据，故可避免已知取样方法所产生撷取影像数据的不连续性，而有锯齿状或阶梯状的影像画面发生。
同理若组成第一影像数据14的图样12非为图2所示的图样12a类型，而属于其它图样12b、12c、12d的三种不同类型，其亦可采用第三实施例的取样方法。举例来说，请参阅图11，图11为本发明第四实施例对第五影像数据40进行取样后得出一第八影像数据46的色彩排列示意图。如前述的取样方法，可得出取样过后第八影像数据46的像素数据与第五影像数据40的像素数据关系如下R00＝i00*r00+i02*r02；G01＝j03*g03+j12*g12；G10＝k21*g21+k30*g30；B11＝m31*b31+m33*b33；而其中i00、i02为组成第八影像数据46的红色像素R00的第五影像数据40的红色像素r00、r02所相对应的红色像素权值，j03、j12为绿色像素g03、g12相对应的绿色像素权值，k21、k30为绿色像素g21、g30相对应的绿色像素权值，以及m31、m33为蓝色像素b31、b33相对应的蓝色像素权值。也就是说，本实施例是将第二实施例的权值i20、i22、j01、j21、j23、k10、k12、k32、m11、m13设为0。而第八影像数据46的其它像素数据亦可采用上述的取样方法得出，在此便不再详述。
综上所述，本发明取样方式的主要精神在于对拜耳彩色滤镜阵列所过滤出的原始影像数据的像素进行加权，而后再加总该像素加权后的值，而得出取样过后的影像数据。而各种加权值的设定以及不同取样点的加权再加总的方式，皆属于本发明所保护的范畴。
相较于已知的拜耳彩色滤镜阵列所过滤出的影像数据的取样方法，由于本发明的取样方式为对原始影像数据的像素进行加权，而后再加总该像素加权后的值，而得出取样过后的影像数据，故可避免已知取样方法所产生撷取影像数据的不连续性，进而改善取样过后的影像数据有锯齿状或阶梯状的影像画面发生，而提升整体影像观看的品质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，均应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种对一拜耳彩色滤镜阵列所过滤出的一第一影像数据进行取样的方法，该第一影像数据包含有多个图样，其是以矩阵方式排列，每一图样包含有一第一颜色像素，该方法包含下列步骤提供该第一影像数据的多个图样的第一颜色像素加权值；以及加总该多个图样的第一颜色像素加权值，以得出该第一影像数据取样过后的一第二影像数据的第一颜色像素。
2.如权利要求1所述的方法，该步骤还包含提供多个第一颜色像素权值，其中该第一颜色像素加权值为该第一颜色像素权值乘以该第一影像数据中相对应的第一颜色像素讯号。
3.如权利要求2所述的方法，其中该多个第一颜色像素权值之和为1。
4.如权利要求1所述的方法，其中该第一颜色像素为一红色像素。
5.如权利要求1所述的方法，其中该第一颜色像素为一绿色像素。
6.如权利要求1所述的方法，其中该第一颜色像素为一蓝色像素。
7.如权利要求1所述的方法，其中每一图像包含一红色像素，两绿色像素，以及一蓝色像素。
全文摘要
一种对一拜耳彩色滤镜阵列所过滤出的一第一影像数据进行取样的方法，该第一影像数据包含有多个图样，其是以矩阵方式排列，每一图样包含有一第一颜色像素，该方法包含下列步骤提供该第一影像数据的多个图样的第一颜色像素加权值，以及加总该多个图样的第一颜色像素加权值，以得出该第一影像数据取样过后的一第二影像数据的第一颜色像素。
文档编号G02B5/23GK1684525SQ20041003287
公开日2005年10月19日 申请日期2004年4月13日 优先权日2004年4月13日
发明者林文国, 徐国平 申请人:矽统科技股份有限公司