攝像機(jī)如何獲得彩色圖像的？

不管是CCD還是CMOS，它們只能接受光強(qiáng)，不能識別光的波長。

CCD和CMOS對近紫外200nm至可見光380-780nm直至近紅外1100nm波長范圍都有相應(yīng)。這使得如果直接用CCD和CMOS，輸出的只能是灰度圖像。

為了得到我們?nèi)搜鬯?xí)慣的彩色圖像，人們采用了兩種方法：拜耳陣列（Bayer filter）方案和三種傳感器疊加的方案。

柯達(dá)的Bryce Bayer于是想出了這種方式來解決彩色分辨的問題：通過在傳感器前添加一個下圖這樣的RGB濾波陣列，使得每個濾光點(diǎn)只能透射一種顏色，并使各個顏色的濾光點(diǎn)與下層像素點(diǎn)一一對應(yīng)。

通過上面這樣的方式，可以將上面無色彩的灰度圖像處理得到下圖所示的紅綠藍(lán)強(qiáng)度圖，但是還是不能得到我們想要的圖像。

接下來就是進(jìn)行猜色，也就是根據(jù)一個像素點(diǎn)及其周圍的紅綠藍(lán)各自的灰度值，經(jīng)插值算出該像素點(diǎn)的RGB。插值算法很多，最簡單就是將臨近像素的色彩值賦給該像素，也可以將鄰域的該顏色灰度值平均后賦給該像素點(diǎn)，算法很多，具體算法查閱拜耳濾鏡插值。插值后對應(yīng)每個像素點(diǎn)的RGB都知道了。

最后是一些拜爾陣列的變種方案，上述紅綠藍(lán)的濾光片比例是1:2:1，因此也稱RGBG。

RGBE是用一個祖母綠的濾光片代替綠色；據(jù)說更接近人眼的感覺；CYYM是用青色、黃色、品紅 1:2:1代替RGB；CYGM是青色、黃色、綠色、品紅1：1：1：1；CYGM和CYYM這兩種都是為了提高光通量，但犧牲了色彩準(zhǔn)確度。簡單解釋下，比如品紅=紅+藍(lán)，也就是只阻擋綠光；黃色=紅+綠，只阻擋藍(lán)光；青色=綠+藍(lán)，只阻擋紅光，相比RGB而言對白光的吸收變少了，可以提高光通量，代價是色彩不好確定。RGBW是用白色取代綠色，提高進(jìn)光量，損失了一部分顏色信息。適合暗環(huán)境拍攝，降低噪點(diǎn)。RGBW#1~3是非馬賽克方式的其他排列模式。X-Trans是為減小莫爾條紋的發(fā)生，采取不太規(guī)則的濾鏡排列方式，且加大綠色感光面積，提高分辨率和色彩飽滿度。

另一種方案的成本稍微高一些，但是可以克服單芯片攝像機(jī)的圖像失真問題。

這種方案采用分光器或者棱鏡將通過鏡頭的光線被分為三束光然后到達(dá)三個傳感器。每個傳感器件前有一個不同的濾光片。這種相機(jī)被稱為三芯片相機(jī)。

這種結(jié)構(gòu)顯然可以克服單芯片攝像機(jī)的圖像失真問題。但同時意味著需要三個傳感器。而且需要考慮到三個傳感器的位置需要仔細(xì)調(diào)整，這顯然是一件非常精密的工作。因此，導(dǎo)致其生產(chǎn)成本大大增加。

在CCD和CMOS的介紹中，其實(shí)已經(jīng)介紹了彩色攝像是如何形成的。