基本图案M7由设置在行中的四个像素构成，即设置在4*1的像素阵列(一个像素的第七高度L7，但是四个像素的第七宽度N7)中。
[0037]除其它参数外，通过每个基本图案获得的光学特性通过以下三个参数确定:
[0038]-灵敏度S，在本发明的范围内其被建模为对应于每像素的平均光量，其中每个蓝色像素B可获得20%的量，每个红色像素R可获得30%的量，每个绿色像素G可获得50%的量，并且每个白色像素W可获得100%的量。因此，一方面此参数强烈受白色像素W的数目影响，并且另一方面受每个图案M1-M7的像素P1、P2、P3、P4、P5、P6和P7的相应数量影响，由此该滤色器的所有像素的总灵敏度被划分。极端的灵敏度因此是第三基本图案3的那些(最不好的)和图案6的那些(最好的)。
[0039]-颜色质量Q，在本发明的范围内其被建模为与获得图像处理算法对每个像素颜色的计算而需要的图案中的行数成反比。对于所用的各种基本图案，可以看出最佳的颜色质量Q是借助于第七基本图案M7获得的，而最不好的颜色质量Q是借助于第二和第四图案M2和M4获得的；
[0040]-以及分辨率N，其被建模为等于每个基本图案的列N1-N7的数目。因此，随着每个基本图案M1-M7的各个列N1-N7的数量的减少，在终点线2处的分辨率将改善。因此，最佳分辨率将由第二、第三和第五基本图案M2、M3、M5提供。
[0041]为了评估每个图案的整体光学性能，为以上参数S、Q和N中的每一个获得的分数可以优选地相乘；然而，图案的选择可以考虑任何权重(尤其是针对灵敏度参数S的权重)来做出。
[0042]可以注意到的是，在示出的七个图案中，至少两个基本图案包括不同数目的白色像素W，例如第四图案M4和第六图案M6，这使得可以通过对不包括任何白色像素W并且因此不适合较低的光照水平的基本图案进行计数，来在至少三个不同水平(高-中-低)上调节灵敏度。此外，根据图3中所示的优选实施例，基本图案M1-M7的像素数量P1-P7介于3和6之间(即非常低的数字)的事实有利于这样的图像处理过程，其复杂度与具有四个像素的标准拜耳RGB滤色器的复杂度可比较。最后，基本图案M1-M7中的每一个在最多四个列或四个行上延伸的事实使得可以选择所获得图像的颜色质量Q和分辨率N之间的良好折衷，同时留下基本图案数量的较大选择范围(优选地大于6)，以允许适应比赛类型的最大可能数量和天气条件，包括至少三个基本情景或者用光照表示的每种比赛类型(典型地，对于晴天是有利的，对于阴天是中等的，以及对于夜间是不利的)。
[0043]根据本发明的优选实施例所选择的、并且在图3中示出的各种基本图案M1-M7的一个特别有利的特征在于，它们允许随机选择多组相邻列来获得灵敏度S、颜色质量Q和分辨率N的相同光学特性，并且因此不需要在区域的一组特定列上进行软件调节。实际上可以验证的是，对于图案M1-M7中的任何一个，只有用像素数量表示的各个宽度N1-N7能确定一组选择的列的灵敏度S的特性，其它参数在该时刻已经被固定:
[0044]-与第一图案Ml对应的第一组列Cl、与第四基本图案M4对应的第四组列C4、以及与第六基本图案M6对应的第六组列C6中的每一组列由两个相邻的列构成，其可以以完全随机的方式分别在第一区域601、第四区域604和第六区域606上选择。在图3中，只有三个不同的可能性被示出用于四个列的宽度:
[0045]-与第二基本图案M2对应的第二组列C2、与第三基本图案M3对应的第三组列C3、以及与第五基本图案M5对应的第五组列C5仅由一个列构成，其可以从它们各自区域上的任何地方来选择，即在第二区域602、第三区域603和第五区域605上选择(四个相等的可能性被示出用于四个列的宽度)；
[0046]-与第七基本图案M7对应的第七组列C7由四个列构成，其可以从第七区域607上的任何地方选择。
[0047]该特性特别有利于集成在终点摄像机3中的滤色器60的使用，为此在确定要使用的图案以及因此确定相应的区域后可以省略微调步骤。
[0048]图4示出根据本发明优选实施例的调节终点摄像机3的步骤序列。
[0049]在选择具有根据比赛参数(诸如天气条件和比赛类型(每秒像素行数量的移动速度可在针对田径的每秒1000行到针对赛车运动的超过每秒10，000行之间变化，针对自行车比赛和赛马的速度在每秒3，000行左右))预定义的灵敏度S、颜色质量Q和分辨率N的光学特性的基本图案的第一步骤El之后，在第二步骤E2中物理地移动终点摄像机3，使得计时比赛的终点线2面向与所选择的基本图案对应的区域来定位。由于在给定所涉及的自由度(即平移自由度T和三个旋转自由度R1、R2、R3)的情况下对该问题有超过一个的解决方案，所以逆运动学算法可用于此目的，如同在机器人中用于找出需要最少可能的操纵的解决方案的那些算法，对需要尽可能永久设定的某些自由度进行可能的加权。
[0050]最后，可以执行由软件取决于所选择区域的基本图案来调节一组相邻列的第三步骤E3 (例如借助于分划板(reticle)，如EP专利号0898249中所提出的解决方案中那样)。然而，这简单地意味着挑选与从图案M1-M7当中选择的所述基本图案的宽度N对应的多个列，而并未从对应区域的列当中选择任何特定的列。为了将该组相邻的列对齐在终点线2上，在理论上，对于奇数数量的列而言，该组的中央列应当在终点线2上对齐，并且对于偶数数量的列而言，终点线2在两个列之间。然而当使用上述的分划板、并且当由分划板穿过的列被默认地选择时，该后述的对齐步骤在实践中非常简单。由分划板穿过的该列然后简单地必须被随机地补充相邻的列，直至与所选图案的宽度对应的期望数量被获得。
[0051]然而，可理解的是，基本图案M1-M4已经仅以举例的方式被给出以说明特别优选的实施例。然而，其它的基本图案(诸如具有白色像素W的插入列的RGB 2*2图案)也可以被设想到与极为不利的照明条件对应。基本图案然后将由两个行形成，如同传统的RGB图案，但不具有两个列，而是四个(两个白色象素W中的一个，红色-绿色R-G像素中的一个，然后是两个白色像素W中的另一个，接着是两个绿-蓝G-B像素中的一个)。然而，由于必须采用的像素列的大数量，这样的图案具有分辨率的问题。类似地，可以形成RGB滤色器的16个像素(4*4)的另一个图案，其尺寸被加倍，即2*2红色像素R、蓝色像素B的阵列，以及在4*4阵列的对角中的两个这样的2*2绿色像素的阵列。这样的图案将在“像素组合(binning) ”方面具有优势，即由于在放大和数字化之前对相同颜色的相邻像素进行归组而降低噪声影响，但同时将导致降低的分辨率，并且将不允许多个相邻列的随机选择(如在上述的第三步骤E3中)。
[0052]此外，也可设想到另一种颜色三元组(triad)(例如青色、品红和黄色，而不是红色、绿色和蓝色)用于合成每个像素的颜色。
【主权项】
1.一种用于数字传感器(6)的滤色器(60)，所述滤色器￠0)由二维像素阵列构成，每个像素对应于给定的颜色，所述像素以在给定表面上重复的至少一个基本图案被设置，所述基本图案具有三种不同颜色的至少三个像素，所述滤色器￠0)的特征在于:所述滤色器包括多个不同的基本图案，所述图案中的每一个具有敏感度(S)、与所述基本图案的行数成反比的颜色质量(Q)、以及与所述基本图案的列数相等的分辨率(N)的预定义光学特性；以及所述滤色器被细分成多个不同区域￠00)，每个不同区域对应于二维像素子阵列，所述基本图案中的每一个分别在所述相应区域￠00)的整体上沿着所述二维子阵列中的每个维度被重复多次。
2.根据权利要求1所述的滤色器(60)，其特征在于:所述区域￠00)中的每一个在所述滤色器的像素￠2)的全部行上延伸。
3.根据权利要求2所述的滤色器(60)，其特征在于:所述区域(600)具有可变宽度。
4.根据权利要求2所述的滤色器(60)，其特征在于全部基本图案包括至少一个蓝色像素(B)、一个绿色像素(G)和一个红色像素(R);以及至少一些基本图案还包括至少一个白色像素(W)。
5.根据权利要求4所述的滤色器(60)，其特征在于:所述滤色器包括多个基本图案，所述多个基本图案包括不同数量的白色像素(W)。
6.根据权利要求5所述的滤色器(60)，其特征在于:所述基本图案的像素数量介于3和6之间。
7.根据权利要求6所述的滤色器(60)，其特征在于:每个基本图案在最多四行像素和四列像素上延伸。
8.一种终点摄像机(3)，其包括根据前述权利要求中任一项所述的滤色器￠0)和数字阵列传感器￠)，所述终点摄像机(3)被安装成围绕球窝接头(8)旋转，所述球窝接头(8)具有三个旋转自由度(R1、R2、R3)并且还具有在比赛的方向上的一个平移自由度(T)。
9.一种调节根据权利要求8所述的终点摄像机(3)的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤: -选择具有根据比赛参数预定义的敏感度(S)、颜色质量(Q)和分辨率(N)的光学特性的基本图案的第一步骤(El)； -移动所述终点摄像机(3)使得计时比赛的终点线(2)被定位成面向与所选择的基本图案对应的区域的第二步骤(E2)； -由软件将一组相邻列调节到所述终点线(2)上的第三步骤(E3)，所述相邻列的数量对应于所选择的基本图案的宽度。
10.根据权利要求9所述的调节终点摄像机(3)的方法，其中对所述一组相邻列的选择完全取决于确定所选择的基本图案的宽度的像素数量。
【专利摘要】本公开提供了用于数字传感器的自适应滤色器。在由二维像素阵列构成的用于数字传感器(6)的滤色器(60)中，每个像素对应于给定的颜色。所述像素以在给定表面上重复的至少一个基本图案被设置，所述基本图案具有三种不同颜色的至少三个像素。滤色器(60)的特征在于：该滤色器包括多个不同的基本图案，这些图案中的每一个具有敏感度(S)、颜色质量(Q)和分辨率(N)的预定义光学特性；以及滤色器被细分成多个不同区域(600)，每个不同区域对应于二维像素子阵列。所述基本图案中的每一个分别在相应区域(600)的整体上沿着二维子阵列中的每个维度被重复多次。
【IPC分类】H04N9-68
【公开号】CN104735433
【申请号】CN201410800078
【发明人】P·理查德, F·布隆德奥
【申请人】瑞士计时有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年12月19日
【公告号】EP2887655A1, US20150181189