专利名称：图像数据处理方法、图像传感器、以及集成电路的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种图像传感装置，例如电荷耦合器件(charged coupleddevice， CCD)以及CM0S图像传感器(CMOS image sensor, CIS)，更具体而言，涉及一种处理彩色图 像数据信号的装置及方法。
背景技术：
通常通过对从像素阵列输出的数据进行解马赛克(demosaicing)来执行彩色插 值，以便在CCD或CIS中达到最大分辨率。 图1为说明现有的图像数据处理方法的流程图。参考图l，现有的图像数据处理方 法包括操作S100，从像素阵列获得像素数据；操作S120，通过对该像素数据进行解马赛克 来执行彩色插值而产生图像数据；以及操作S140，縮放所产生的图像数据。
获得像素数据的操作S100包括操作S102，将从所述像素阵列输出的模拟信号，例 如R、 G以及B信号，转换为数字信号。通过接收所述数字信号来执行经由彩色插值而产生 图像数据RGB(MXN)的操作S120。在为了调整分辨率而进行的縮放所述图像数据的操作 S140中，将输入数据RGB (MXN)縮小为较低分辨率的数据RGB(M/2XN/2)。或者，可将图像 数据RGB(MXN)放大为较高分辨率的数据。 图2说明具有拜耳图案(Bayer pattern)的彩色滤光片阵列。如图2中所示，当多 个像素以每列排列M个像素、且每行排列N个像素的MXN矩阵形式排列时，绿色(G)、蓝色 (B)及红色(R)滤光片对应于相应的像素布置。拜耳图案包括多个按行和列排列的单位图 案200，每个单位图案200配置有一个红色滤光片、两个绿色滤光片以及一个蓝色滤光片。
图3说明现有的彩色插值方法。 参考图3，将具有拜耳RGB图案310的像素数据分成同色像素数据组。即，将拜耳 RGB图案310分成红色滤光片平面320a、绿色滤光片平面320b及蓝色滤光片平面320c。
还将数据指定到各彩色滤光片平面的空像素中。即，通过其它周边信号的解马赛 克操作产生图像层数据。在图3中将具有图像层数据的图案分别示出为红色图像层图案 330a、绿色图像层图案330b及蓝色图像层图案330c。 此后，合并分别对应于红色图像层图案330a、绿色图像层图案330b及蓝色图像层 图案330c的红色、绿色及蓝色图像数据。所述合并过程在图3中以附图标记340指示。
如上所述，现有的图像传感器使用如图3的彩色插值方法从像素数据实现最大分 辨率图像。 然而，彩色插值是一种利用测量数据来添加虚拟数据的方法，因此终究会导致图 像质量下降。
发明内容
本发明的一些实施例提供一种图像数据处理方法，其通过使用像素的实际数据、 而不使用或最低限度地使用数据插值处理来产生图像数据，以获得具有改良质量的图像。
本发明的一些实施例提供一种用于执行图像数据处理的图像传感器及集成电路。
根据本发明的一方面，提供一种图像数据处理方法，包括从像素阵列获得像素数 据；以及通过重新排列所述像素数据产生图像数据。所述图像数据处理方法可进一步包括 縮放所产生的图像数据来调整分辨率。 图像数据的产生可包括通过仅重新排列从所述像素阵列获得的像素数据中的同 色像素数据产生多个图像层数据；以及合并所述多个图像层数据。图像层数据的产生可通 过仅重新排列像素的实际数据而不进行插值来执行。图像层数据的产生可包括对同色像 素数据中的一些进行采样；以及重新排列所采样的数据。图像层数据的像素数量可为所述 像素阵列的像素总数的四分之一。像素数据的获得可包括将从像素阵列输出的模拟信号转 换为数字信号。 根据本发明的另一方面，提供一种图像传感器，包括像素阵列，包含彩色滤光片 阵列；以及数据处理器，配置为通过从所述像素阵列接收像素数据及重新排列所述像素数 据来产生图像数据。所述数据处理器可进一步包括縮放单元，配置为縮放图像数据来调整 分辨率，以及所述数据处理器可包括用于将从像素阵列输出的模拟信号转换为数字信号的 装置。 数据处理器可通过仅重新排列从所述像素阵列获得的像素数据中的同色像素数 据来产生多个图像层数据；以及通过合并所述多个图像层数据产生图像数据。另外，数据处 理器可通过重新排列像素数据的实际数据而不进行插值来产生图像数据。另外，数据处理 器可仅采样对应于同种颜色的部分像素数据且通过重新排列所采样的数据来产生图像数 据。另外，数据处理器可产生对应于图像层数据的像素数量，例如所述像素阵列的像素总数 的四分之一，的图像数据。
图1为说明现有的图像数据处理方法的流程图； 图2说明具有拜耳图案的彩色滤光片阵列； 图3说明现有的彩色插值方法； 图4为说明根据本发明的优选实施例的图像数据处理方法的流程图； 图5说明具有拜耳RGB图案的像素阵列的数据重新排列方法； 图6说明具有RGBW图案的像素阵列的数据重新排列方法；以及 图7为根据本发明的优选实施例的图像传感器的方块图。
具体实施例方式
本发明的其它目的及优点可根据以下描述加以理解，并且通过参考本发明的实施 例将变得明显。 图4为说明根据本发明的优选实施例的图像数据处理方法的流程图。 参考图4，根据该实施例的图像数据处理方法包括从像素阵列获得像素数据的操作S410，以及通过重新排列该像素数据产生图像数据的操作S430。根据该实施例的图像数 据处理方法可进一步包括縮放所产生的图像数据以便调整分辨率的操作S450。
获得像素数据的操作S410包括将从该像素阵列输出的模拟信号，例如红色(R)、 绿色(G)及蓝色(B)信号，转换为数字信号的操作S412。在接收到该转换的数字信号 后执行通过重新排列像素数据产生图像数据RGB(M/2XN/2)(例如像素阵列的输出数据 的四分之一 )的操作S430。在为了调整分辨率而执行的縮放操作S450中，将输入数据 RGB (M/2XN/2)縮小为较低分辨率的数据RGB (M/4XN/4)。或者，在縮放操作S450中，可将 输入数据RGB(M/2XN/2)放大为较高分辨率的数据，例如RGB(MXN)。 以此方式，在根据本发明的图像数据处理方法中，可通过重新排列实际像素数据 而不经由解马赛克对像素数据进行彩色插值或最低限度地执行彩色插值来产生图像数据。
因此，能够获得具有改良的图像质量的图像信号，因为未使用或最低限度地使用 添加虚拟数据的方法。 图5说明对应于如图4中所说明的产生图像数据的操作S430的数据重新排列方 法。具体而言，图5说明具有拜耳RGB图案的像素阵列的数据重新排列方法。
参考图5，通过将拜耳RGB图案510的像素数据重新排列为同色像素数据来产生 图像层数据。即，通过仅重新排列红色像素数据产生红色图像层数据，通过仅重新排列蓝 色像素数据产生蓝色图像层数据，以及通过彩色插值对两个相邻的绿色像素数据的值取平 均来产生绿色图像层数据。在图5中将对应于红色、绿色及蓝色图像层数据的图案分别示 出为红色图像层图案530a、绿色图像层图案530b及蓝色图像层图案530c。因为拜耳图案 包括各自配置有一个红色滤光片、两个绿色滤光片及一个蓝色滤光片的多个单位图案，所 以每个红色图像层图案530a、绿色图像层图案530b及蓝色图像层图案530c中的像素数量 等于初始像素阵列中的像素总数的四分之一。即，将像素数据RGB(MXN)变成图像层数据 RGB(M/2XN/2)。另外，通过插值单位图案中的两个相邻绿色像素的值产生绿色图像层图案 530b。在图5中由附图标号及字母表示重新排列像素的位置。 此后，合并对应于红色图像层图案530a、绿色图像层图案530b及蓝色图像层图案 530c的红色、绿色及蓝色图像层数据。在图5中，该合并过程由附图标记540指示。
如上所述，通过仅重新排列实际数据而不进行彩色插值来实现通过重新排列进行 的对红色及蓝色图像数据的数据处理。然而，经由解马赛克操作来产生绿色图像数据。因 此，能够获得最低限度地执行了彩色插值处理的图像数据，从而与现有的图像数据处理方 法相比实现改良的图像质量。 在像素数据重新排列期间，仅对同色像素数据中的一些进行采样，且可通过重新 排列所采样的数据产生图像层数据。即，将像素数据RGB(MXN)变成分辨率比图像数据低 的图像数据RGB(M/2XN/2)。然而，如图5所示，数据重新排列使图像数据的分辨率为像素 数据的分辨率的一半以致可能不必要进行二次采样(sub sample)操作。必要时，在后续縮 放操作S450期间，可縮小数据。 图6说明通过重新排列从包括红色像素、绿色像素、蓝色像素及白色像素的像素 阵列获得的像素数据来产生图像数据的方法。 参考图6， RGBW图案包括各自配置有一个红色像素、一个绿色像素、一个蓝色像素 及一个白色像素的多个单位图案620。
7
通过仅重新排列RGBW图案610的像素数据为同色像素数据来产生图像层数据。
即，通过仅重新排列红色像素数据产生红色图像层数据，通过仅重新排列蓝色像素数据产
生蓝色图像层数据，通过仅重新排列绿色像素数据产生绿色图像层数据，且通过仅重新排
列白色像素数据产生白色图像层数据。在图6中将对应于红色、绿色、蓝色及白色图像层数
据的图案分别示出为红色、绿色、蓝色及白色图像层图案630a、630b、630c及630d。 红色、绿色、蓝色及白色图像层图案630a、630b、630c及630d中的每一个的像素数
量等于初始像素阵列中的像素总数的四分之一。即，将像素数据RGBW(MXN)变成图像层数
据RGBW(M/2XN/2)。在图6中由附图标号及字母表示重新排列像素的位置。 合并对应于红色、绿色、蓝色及白色图像层图案630a、630b、630c及630d的红色、
绿色、蓝色及白色图像层数据。在图6中，该合并过程以附图标记640指示。 在该实施例中，可仅经由数据重新排列而不进行彩色插值来产生RGBW图像数据。
因此，可通过避免使用添加虚拟数据的方法来实现具有改良的图像质量的图像信号。 图7为根据本发明的优选实施例的图像传感器的方块图。 参考图7，本发明的图像传感器包括具有彩色滤光片阵列的像素阵列、以及数据处 理器。该数据处理器通过从该像素阵列接收像素数据且随后重新排列该像素数据来产生图 像数据。 数据处理器通过重新排列像素数据为同色像素数据来产生多个图像层数据，且此 后，通过合并多个图像层数据产生图像数据。 数据处理器可通过仅重新排列像素的实际数据而不进行彩色插值来产生图像数
据。仅对同色像素数据中的一些进行采样，且可通过重新排列所采样的数据产生图像数据。 数据处理器经由数据重新排列产生像素数量小于像素阵列的像素总数的图像数
据。该图像数据可具有为像素阵列的像素总数的四分之一的像素数量。 数据处理器可包括模数转换器(ADC)，其配置为将从像素阵列输出的模拟信号转
换为数字信号。 像素阵列可包括配置有红色像素、绿色像素及蓝色像素的拜耳图案阵列。数据处 理器通过仅重新排列红色像素数据产生红色图像层数据，通过仅重新排列蓝色像素数据产 生蓝色图像层数据，以及通过经由彩色插值对两个相邻绿色像素数据的值平均产生绿色图 像层数据。此后，数据处理器通过合并红色、蓝色及绿色图像层数据产生图像数据。
或者，像素阵列可包括配置有红色像素、绿色像素、蓝色像素及白色像素的图案阵 列。数据处理器通过仅重新排列红色像素数据产生红色图像层数据，通过仅重新排列蓝色 像素数据产生蓝色图像层数据，通过仅重新排列绿色像素数据产生绿色图像层数据，以及 通过仅重新排列白色像素数据产生白色图像层数据。此后，数据处理器通过合并红色、蓝 色、绿色及白色图像层数据产生图像数据。 该数据处理器可进一步包括配置为縮放图像数据来调整分辨率的縮放单元。可将 该縮放单元集成在图像传感器芯片中。或者，可将该縮放单元设置在图像传感器芯片旁的 单独制造的数字信号处理器中。在此情况下，能够制造一种集成电路，其中一体地形成图像 传感器芯片及数字信号处理器。 根据本发明，通过仅使用像素的实际数据而不使用或最低限度地使用数据插值处 理来产生图像数据，不使用或最低限度地使用虚拟数据，从而改良图像质量。
虽然已就特定实施例描述了本发明，但对本领域技术人员而言将显而易见，在不 背离本发明的实质及范围的情况下，可进行各种改变及修改。
权利要求
一种图像数据处理方法，包括从像素阵列获得像素数据；以及通过重新排列所述像素数据产生图像数据。
2. 如权利要求1所述的图像数据处理方法，进一步包括縮放所产生的图像数据来调整分辨率。
3. 如权利要求1所述的图像数据处理方法，其中产生所述图像数据包括通过仅重新排列从所述像素阵列获得的所述像素数据中的同色像素数据来产生多个图像层数据中的每一个；以及将所述多个图像层数据合并成所述图像数据。
4. 如权利要求3所述的图像数据处理方法，其中产生所述图像层数据是通过仅重新排列像素的实际数据而不进行插值来进行的。
5. 如权利要求3所述的图像数据处理方法，其中产生所述图像层数据包括对所述多个图像层数据中的至少一个中的同色像素数据采样；以及重新排列所采样的数据。
6. 如权利要求3所述的图像数据处理方法，其中所述多个图像层数据中的每一个的像素数量小于所述像素阵列的像素总数。
7. 如权利要求5所述的图像数据处理方法，其中所述多个图像层数据中的每一个的像素数量为所述像素阵列的像素总数的四分之一。
8. 如权利要求1所述的图像数据处理方法，其中从像素阵列获得像素数据包括将从所述像素阵列输出的模拟信号转换为数字信号。
9. 如权利要求1所述的图像数据处理方法，其中所述像素阵列包括配置有红色像素、绿色像素以及蓝色像素的拜耳图案阵列。
10. 如权利要求9所述的图像数据处理方法，其中产生所述图像数据包括通过仅重新排列红色像素数据产生红色图像层数据；通过仅重新排列蓝色像素数据产生蓝色图像层数据；通过插值对两个相邻绿色像素的值取平均产生绿色图像层数据；以及将所述红色图像层数据、所述蓝色图像层数据以及所述绿色图像层数据合并成所述图像数据。
11. 如权利要求1所述的图像数据处理方法，其中所述像素阵列包括红色像素、绿色像素、蓝色像素及白色像素。
12. 如权利要求11所述的图像数据处理方法，其中产生所述图像数据包括通过仅重新排列红色像素数据产生红色图像层数据；通过仅重新排列蓝色像素数据产生蓝色图像层数据；通过仅重新排列绿色像素数据产生绿色图像层数据；通过仅重新排列白色像素数据产生白色图像层数据；以及将所述红色图像层数据、所述蓝色图像层数据、所述绿色图像层数据以及所述白色图像层数据合并成所述图像数据。
13. —种图像传感器，包括像素阵列，包括彩色滤光片阵列；以及数据处理器，配置为通过从所述像素阵列接收像素数据以及重新排列所述像素数据来 产生图像数据。
14. 如权利要求13所述的图像传感器，其中所述数据处理器通过仅重新排列从所述像 素阵列获得的所述像素数据中的同色像素数据产生多个图像层数据中的每一个，以及通过 将所述多个图像层数据合并成所述图像数据来产生所述图像数据。
15. 如权利要求13所述的图像传感器，其中所述数据处理器通过重新排列像素的实际 数据而不进行插值来产生所述图像数据。
16. 如权利要求14所述的图像传感器，其中所述数据处理器对所述多个图像层数据中 的至少一个中的同色像素数据采样，以及重新排列所采样的数据来产生所述图像数据。
17. 如权利要求13所述的图像传感器，其中所述数据处理器产生像素数量小于所述像 素阵列的像素总数的所述图像数据。
18. 如权利要求17所述的图像传感器，其中所述图像数据的像素数量为所述像素阵列 的像素总数的四分之一。
19. 如权利要求13所述的图像传感器，其中所述数据处理器包括配置为将从所述像素 阵列输出的模拟信号转换为数字信号的转换器。
20. 如权利要求13所述的图像传感器，其中所述像素阵列包括配置有红色像素、绿色 像素以及蓝色像素的拜耳图案阵列。
21. 如权利要求20所述的图像传感器，其中所述数据处理器通过仅重新排列红色像 素数据产生红色图像层数据，通过仅重新排列蓝色像素数据产生蓝色图像层数据，通过插 值对两个相邻绿色像素的值取平均产生绿色图像层数据，以及通过合并所述红色图像层数 据、所述蓝色图像层数据以及所述绿色图像层数据来产生所述图像数据。
22. 如权利要求13所述的图像传感器，其中所述像素阵列包括红色像素、绿色像素、蓝 色像素及白色像素。
23. 如权利要求22所述的图像传感器，其中所述数据处理器通过仅重新排列红色像素 数据产生红色图像层数据，通过仅重新排列蓝色像素数据产生蓝色图像层数据，通过仅重 新排列绿色像素数据产生绿色图像层数据，通过仅重新排列白色像素数据产生白色图像层 数据，以及通过合并所述红色图像层数据、所述蓝色图像层数据、所述绿色图像层数据以及 所述白色图像层数据产生所述图像数据。
24. 如权利要求13所述的图像传感器，其中所述数据处理器进一步包括配置为縮放所 述图像数据来调整分辨率的縮放单元。
25. —种集成电路，包括图像传感器芯片，包括像素阵列，包括彩色滤光片阵列；以及数据处理器，配置为通 过从所述像素阵列接收像素数据以及重新排列所述像素数据产生图像数据；以及数字信号处理器，配置为縮放从所述图像传感器芯片输出的所述图像数据来调整分辨率。
26. 如权利要求25所述的集成电路，其中所述数据处理器通过仅重新排列从所述像素 阵列获得的所述像素数据中的同色像素数据来产生多个图像层数据中的每一个，以及通过 将所述多个图像层数据合并成所述图像数据来产生所述图像数据。
27. 如权利要求25所述的集成电路，其中所述数据处理器通过重新排列像素的实际数据而不进行插值来产生所述图像数据。
28.如权利要求25所述的集成电路，其中所述像素阵列包括配置有红色像素、绿色像 素及蓝色像素的拜耳图案阵列。
全文摘要
本发明涉及一种图像数据处理方法、图像传感器、以及集成电路。根据本发明的实施例的图像数据处理方法包括从像素阵列获得像素数据；以及通过重新排列该像素数据产生图像数据。
文档编号H04N9/04GK101742335SQ20091013525
公开日2010年6月16日 申请日期2009年4月28日 优先权日2008年11月26日
发明者孙永澈, 赵光浚 申请人:海力士半导体有限公司