Color Filter Array(色彩滤波阵列)介绍

简介

CFA（Color Filter Array,色彩滤波阵列）也就是我们常说的CMOS色彩滤镜. 一般的光电传感器只能感应光的强度,不能区分光的波长（色彩）,因此图像传感器需要通过色彩滤波（Color Filter）以获取像素点的色彩信息. Color Filter 根据波长对光线进行滤波,特定的 Color Filter 只允许特定波长的光通过.

Bayer filter(拜耳阵列)

Bayer Filter CFA 配置中包括 1 个红光、1 个蓝光和 2 个绿光滤波器（25% Red, 25% Blue, 50% Green）,故也简称RGGB.
如下图所示 Bayer Filter 的结构中，两个绿色光滤波器处在对角线位置，它们和红色、蓝色滤波器形成 2x2 的矩阵。下面的灰色为光电传感器阵列.

光源经过 Bayer Filter 后的发生的情况，只有特定颜色的光可以穿过相应颜色的滤波器。

每个像素的颜色由每个2×2方块经过9次矩阵运算计算出来的,计算过程如下:
首先, 如下图所示,会将 2x2 滤波矩阵当做最基本的全色值单元，通过统计单元内 RGB 光强度的比例，计算得出该像素点的色值. 但是由此导致的问题就是每四个像素点共用一个色值, 即纵向和横向分辨率只有实际像素的一半.

Bayer Filter 实际上是采用的基本色彩单元是如下图所示叠加式分布。在图像中心位置，这种叠加式分布的色彩单元分辨率与像素分辨率一致，精度高；但在图像边缘位置，由于滤波器缺失，精度略差。

不同CFA对比

Clarity + 技术:指将原 Bayer Filter 滤波器中绿光滤波器改为透传（Clear）的结构。这样做的好处主要体现在采集光源的强度更高和专用的频带响应技术可以有效提高图像的质量（信噪比和可靠性等）. 如下所示:

Pattern A 和 B 每 4*4 为一个周期,所以每个单元大小为 4*4.

其他的CFA:

name	特点	特点
RCCC		75% 部分为透传，其余 25% 为感受红光的滤波器。RCCC 的优点是光灵敏度高，适用于弱光环境。由于 RCCC 只有红色光滤波器，因此主要用在对于红色标识敏感的场合，比如交通灯检测。
RCCB		50% 部分为透传，其余红光蓝光滤波器各占 25%。RCCB 的弱光敏感性比 RCCC 稍差（Clear 部分少），但它分辨色彩的能力更好，采集的图像既可以用于机器分析，也可以用于人眼观察。
Mono		100% 透传，它不能分辨色彩。Mono 配置的弱光灵敏度最高，仅用于对颜色无识别要求的场合，如驾驶员状态检测等。

Color Filter Array
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