一、 色彩滤波阵列简述
色彩滤波阵列，英文名 Color Filter Array 或 Color Filter Mosaic ，简称 CFA 或 CFM，是像素传感器上方的一层马赛克覆层，用于采集图像的色彩信息。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。
图像传感器通过 Bayer Filter 获得像素点上红色（Red）、绿色（Green）和蓝色（Blue）光的强度信息，再据此通过色彩还原算法（Demosaicing Algorithm）推算像素点的色值。CFA的光谱滤波特性和色彩还原算法决定了CFA色彩采集能力。通常图像传感器的光子通带和CFA的光谱响应范围会大于可见光频谱范围，因此保证图像传感器能够捕获可见光范围内所有颜色信息。
二、 色彩滤波阵列的种类
- RGGB Filter
最常见的 Bayer Filter，又称 RGGB Filter，如图1 所示。发明于 1976 年的 Bayer Filter 是目前市场上用途最广的CFA，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）。由于人眼天生对于绿色比较敏感，Bayer Filter 设计绿色光通透性要好于其它两种颜色。这种处理方式相比于等同处理RGB三种颜色，它所还原出来的图像，在人眼看来，噪点更低，细节更加清晰。
图1
- RCCC Filter
RCCC CFA的 75% 部分为透传，其余 25% 为感受红光的滤波器。图 2 示意 RCCC 的色彩滤波器的排列。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。
Clarity+ 是 ONSEMI（原 Aptina ）图像传感器的一种技术，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）
图2
- RCCB Filter
RCCB CFA的 50% 部分为透传，其余红光蓝光滤波器各占 25%。图 3 示意RCCB的色彩滤波器的排列。RCCB 的弱光敏感性比 RCCC 稍差（Clear 部分少嘛），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。
图3
- RGB-IR Filter
RGB-IR CFA配置如图 3 示意， RGB-IR 可以用来在夜间捕获近红外光，并作为算法的一部分，以产生极佳的白天彩色图像和视频，提高了夜间和白天采集的图像清晰度。
图4
三、 OV Sensor 的RGB-IR CFA
OV 的RGB-IR Sensor 有：OV2736、OV2744、OV9752等。OV9752 的CFA排列，如图5 所示。
本篇文章介绍了 sensor 的CFA ，如果有问题需要交流，请在博文下提问。如果有喜欢小鱼干的，也请多多关注我的大大通账号：小鱼干。
【参考文献】
- CMOS Image Sensor and Camera 2018
- 色彩滤波阵列(Color Filter Array)
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