Abstract

We first point out that the subpixel response function is another kernel function in digital imaging. Then we show that the subpixel response function of CMOS imaging sensor pixels can be measured with an aperture array pixel mask in a single-shot image capture. Our technique permits high-resolution subpixel response function measurement of imaging pixels for superresolution imaging applications.

© 2006 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. B. E. A. Saleh and M. C. Teich, Fundamentals of Photonics (Wiley-Interscience, 1991).
    [CrossRef]
  2. S. C. Park, M. K. Park, and M. G. Kang, IEEE Signal Process. Mag. 20, 21 (2003).
    [CrossRef]
  3. P. M. Atkinson, M. E. J. Cutler, and H. Lewis, J. Remote Sensing 18, 917 (1997).
    [CrossRef]
  4. D. J. Brady, M. Feldman, N. Pitsianis, J. Guo, A. Portnoy, and M. Fiddy, in Proc. SPIE 5907, 52 (2005).
  5. J. Tanida, T. Kumagai, K. Yamada, S. Miyatake, K. Ishida, T. Morimoto, N. Kondou, D. Miyazaki, and Y. Ichioka, Appl. Opt. 40, 1806 (2001).
    [CrossRef]
  6. Y. Kitamura, R. Shogenji, K. Yamada, S. Miyatake, M. Miyamoto, T. Morimoto, Y. Masaki, N. Kondou, D. Miyazaki, J. Tanida, and Y. Ichioka, Appl. Opt. 43, 1719 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. U. Sharma, D. F. Figer, A. Sivaramakrishnan, M. Agronin, J. Balleza, R. Barkhouser, L. Bergeron, G. R. Greene, S. R. McCandliss, B. J. Rauscher, T. Reeves, M. W. Regan, and H. S. Stockman, in Proc. SPIE 4850, 1001 (2002).
    [CrossRef]
  8. D. Kavaldjiev and Z. Ninkov, Opt. Eng. 37, 948 (1998).
    [CrossRef]
  9. A. Piterman and Z. Ninkov, Opt. Eng. 41, 1192 (2002).
    [CrossRef]

2005 (1)

D. J. Brady, M. Feldman, N. Pitsianis, J. Guo, A. Portnoy, and M. Fiddy, in Proc. SPIE 5907, 52 (2005).

2004 (1)

2003 (1)

S. C. Park, M. K. Park, and M. G. Kang, IEEE Signal Process. Mag. 20, 21 (2003).
[CrossRef]

2002 (2)

U. Sharma, D. F. Figer, A. Sivaramakrishnan, M. Agronin, J. Balleza, R. Barkhouser, L. Bergeron, G. R. Greene, S. R. McCandliss, B. J. Rauscher, T. Reeves, M. W. Regan, and H. S. Stockman, in Proc. SPIE 4850, 1001 (2002).
[CrossRef]

A. Piterman and Z. Ninkov, Opt. Eng. 41, 1192 (2002).
[CrossRef]

2001 (1)

1998 (1)

D. Kavaldjiev and Z. Ninkov, Opt. Eng. 37, 948 (1998).
[CrossRef]

1997 (1)

P. M. Atkinson, M. E. J. Cutler, and H. Lewis, J. Remote Sensing 18, 917 (1997).
[CrossRef]

Agronin, M.

U. Sharma, D. F. Figer, A. Sivaramakrishnan, M. Agronin, J. Balleza, R. Barkhouser, L. Bergeron, G. R. Greene, S. R. McCandliss, B. J. Rauscher, T. Reeves, M. W. Regan, and H. S. Stockman, in Proc. SPIE 4850, 1001 (2002).
[CrossRef]

Atkinson, P. M.

P. M. Atkinson, M. E. J. Cutler, and H. Lewis, J. Remote Sensing 18, 917 (1997).
[CrossRef]

Balleza, J.

U. Sharma, D. F. Figer, A. Sivaramakrishnan, M. Agronin, J. Balleza, R. Barkhouser, L. Bergeron, G. R. Greene, S. R. McCandliss, B. J. Rauscher, T. Reeves, M. W. Regan, and H. S. Stockman, in Proc. SPIE 4850, 1001 (2002).
[CrossRef]

Barkhouser, R.

U. Sharma, D. F. Figer, A. Sivaramakrishnan, M. Agronin, J. Balleza, R. Barkhouser, L. Bergeron, G. R. Greene, S. R. McCandliss, B. J. Rauscher, T. Reeves, M. W. Regan, and H. S. Stockman, in Proc. SPIE 4850, 1001 (2002).
[CrossRef]

Bergeron, L.

U. Sharma, D. F. Figer, A. Sivaramakrishnan, M. Agronin, J. Balleza, R. Barkhouser, L. Bergeron, G. R. Greene, S. R. McCandliss, B. J. Rauscher, T. Reeves, M. W. Regan, and H. S. Stockman, in Proc. SPIE 4850, 1001 (2002).
[CrossRef]

Brady, D. J.

D. J. Brady, M. Feldman, N. Pitsianis, J. Guo, A. Portnoy, and M. Fiddy, in Proc. SPIE 5907, 52 (2005).

Cutler, M. E. J.

P. M. Atkinson, M. E. J. Cutler, and H. Lewis, J. Remote Sensing 18, 917 (1997).
[CrossRef]

Feldman, M.

D. J. Brady, M. Feldman, N. Pitsianis, J. Guo, A. Portnoy, and M. Fiddy, in Proc. SPIE 5907, 52 (2005).

Fiddy, M.

D. J. Brady, M. Feldman, N. Pitsianis, J. Guo, A. Portnoy, and M. Fiddy, in Proc. SPIE 5907, 52 (2005).

Figer, D. F.

U. Sharma, D. F. Figer, A. Sivaramakrishnan, M. Agronin, J. Balleza, R. Barkhouser, L. Bergeron, G. R. Greene, S. R. McCandliss, B. J. Rauscher, T. Reeves, M. W. Regan, and H. S. Stockman, in Proc. SPIE 4850, 1001 (2002).
[CrossRef]

Greene, G. R.

U. Sharma, D. F. Figer, A. Sivaramakrishnan, M. Agronin, J. Balleza, R. Barkhouser, L. Bergeron, G. R. Greene, S. R. McCandliss, B. J. Rauscher, T. Reeves, M. W. Regan, and H. S. Stockman, in Proc. SPIE 4850, 1001 (2002).
[CrossRef]

Guo, J.

D. J. Brady, M. Feldman, N. Pitsianis, J. Guo, A. Portnoy, and M. Fiddy, in Proc. SPIE 5907, 52 (2005).

Ichioka, Y.

Ishida, K.

Kang, M. G.

S. C. Park, M. K. Park, and M. G. Kang, IEEE Signal Process. Mag. 20, 21 (2003).
[CrossRef]

Kavaldjiev, D.

D. Kavaldjiev and Z. Ninkov, Opt. Eng. 37, 948 (1998).
[CrossRef]

Kitamura, Y.

Kondou, N.

Kumagai, T.

Lewis, H.

P. M. Atkinson, M. E. J. Cutler, and H. Lewis, J. Remote Sensing 18, 917 (1997).
[CrossRef]

Masaki, Y.

McCandliss, S. R.

U. Sharma, D. F. Figer, A. Sivaramakrishnan, M. Agronin, J. Balleza, R. Barkhouser, L. Bergeron, G. R. Greene, S. R. McCandliss, B. J. Rauscher, T. Reeves, M. W. Regan, and H. S. Stockman, in Proc. SPIE 4850, 1001 (2002).
[CrossRef]

Miyamoto, M.

Miyatake, S.

Miyazaki, D.

Morimoto, T.

Ninkov, Z.

A. Piterman and Z. Ninkov, Opt. Eng. 41, 1192 (2002).
[CrossRef]

D. Kavaldjiev and Z. Ninkov, Opt. Eng. 37, 948 (1998).
[CrossRef]

Park, M. K.

S. C. Park, M. K. Park, and M. G. Kang, IEEE Signal Process. Mag. 20, 21 (2003).
[CrossRef]

Park, S. C.

S. C. Park, M. K. Park, and M. G. Kang, IEEE Signal Process. Mag. 20, 21 (2003).
[CrossRef]

Piterman, A.

A. Piterman and Z. Ninkov, Opt. Eng. 41, 1192 (2002).
[CrossRef]

Pitsianis, N.

D. J. Brady, M. Feldman, N. Pitsianis, J. Guo, A. Portnoy, and M. Fiddy, in Proc. SPIE 5907, 52 (2005).

Portnoy, A.

D. J. Brady, M. Feldman, N. Pitsianis, J. Guo, A. Portnoy, and M. Fiddy, in Proc. SPIE 5907, 52 (2005).

Rauscher, B. J.

U. Sharma, D. F. Figer, A. Sivaramakrishnan, M. Agronin, J. Balleza, R. Barkhouser, L. Bergeron, G. R. Greene, S. R. McCandliss, B. J. Rauscher, T. Reeves, M. W. Regan, and H. S. Stockman, in Proc. SPIE 4850, 1001 (2002).
[CrossRef]

Reeves, T.

U. Sharma, D. F. Figer, A. Sivaramakrishnan, M. Agronin, J. Balleza, R. Barkhouser, L. Bergeron, G. R. Greene, S. R. McCandliss, B. J. Rauscher, T. Reeves, M. W. Regan, and H. S. Stockman, in Proc. SPIE 4850, 1001 (2002).
[CrossRef]

Regan, M. W.

U. Sharma, D. F. Figer, A. Sivaramakrishnan, M. Agronin, J. Balleza, R. Barkhouser, L. Bergeron, G. R. Greene, S. R. McCandliss, B. J. Rauscher, T. Reeves, M. W. Regan, and H. S. Stockman, in Proc. SPIE 4850, 1001 (2002).
[CrossRef]

Saleh, B. E. A.

B. E. A. Saleh and M. C. Teich, Fundamentals of Photonics (Wiley-Interscience, 1991).
[CrossRef]

Sharma, U.

U. Sharma, D. F. Figer, A. Sivaramakrishnan, M. Agronin, J. Balleza, R. Barkhouser, L. Bergeron, G. R. Greene, S. R. McCandliss, B. J. Rauscher, T. Reeves, M. W. Regan, and H. S. Stockman, in Proc. SPIE 4850, 1001 (2002).
[CrossRef]

Shogenji, R.

Sivaramakrishnan, A.

U. Sharma, D. F. Figer, A. Sivaramakrishnan, M. Agronin, J. Balleza, R. Barkhouser, L. Bergeron, G. R. Greene, S. R. McCandliss, B. J. Rauscher, T. Reeves, M. W. Regan, and H. S. Stockman, in Proc. SPIE 4850, 1001 (2002).
[CrossRef]

Stockman, H. S.

U. Sharma, D. F. Figer, A. Sivaramakrishnan, M. Agronin, J. Balleza, R. Barkhouser, L. Bergeron, G. R. Greene, S. R. McCandliss, B. J. Rauscher, T. Reeves, M. W. Regan, and H. S. Stockman, in Proc. SPIE 4850, 1001 (2002).
[CrossRef]

Tanida, J.

Teich, M. C.

B. E. A. Saleh and M. C. Teich, Fundamentals of Photonics (Wiley-Interscience, 1991).
[CrossRef]

Yamada, K.

Appl. Opt. (2)

IEEE Signal Process. Mag. (1)

S. C. Park, M. K. Park, and M. G. Kang, IEEE Signal Process. Mag. 20, 21 (2003).
[CrossRef]

J. Remote Sensing (1)

P. M. Atkinson, M. E. J. Cutler, and H. Lewis, J. Remote Sensing 18, 917 (1997).
[CrossRef]

Opt. Eng. (2)

D. Kavaldjiev and Z. Ninkov, Opt. Eng. 37, 948 (1998).
[CrossRef]

A. Piterman and Z. Ninkov, Opt. Eng. 41, 1192 (2002).
[CrossRef]

Proc. SPIE (2)

D. J. Brady, M. Feldman, N. Pitsianis, J. Guo, A. Portnoy, and M. Fiddy, in Proc. SPIE 5907, 52 (2005).

U. Sharma, D. F. Figer, A. Sivaramakrishnan, M. Agronin, J. Balleza, R. Barkhouser, L. Bergeron, G. R. Greene, S. R. McCandliss, B. J. Rauscher, T. Reeves, M. W. Regan, and H. S. Stockman, in Proc. SPIE 4850, 1001 (2002).
[CrossRef]

Other (1)

B. E. A. Saleh and M. C. Teich, Fundamentals of Photonics (Wiley-Interscience, 1991).
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Subpixel aperture pattern on the pixel mask.

Fig. 2
Fig. 2

Subpixel response of CMOS pixels to a 1 μ m resolution.

Fig. 3
Fig. 3

High-resolution subpixel response of a CMOS sensor pixel.

Equations (9)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

i ( x , y ) = x < , y < o ( x , y ) h ( x , y ; x y ) d x d y ,
D ( m , n ) = x < , y < s ( x m b , y n b ) i ( x , y ) d x d y ,
D ( m , n ) = ( m 1 2 ) b < x < ( m + 1 2 ) b ( n 1 2 ) b < y < ( n + 1 2 ) b p ( x m b , y n b ) d x d y x < , y < o ( x , y ) h ( x , y ; x , y ) d x d y .
D ( m , n ) = C ( m 1 2 ) b < x < ( m + 1 2 ) b ( n 1 2 ) b < y < ( n + 1 2 ) b a ( x m d , y n d ) p ( x m b , y n b ) d x d y ,
D ( m , n ) = b 2 < u < b 2 b 2 < v < b 2 a ( u m δ , v n δ ) p ( u , v ) d u d v ,
K ( m , n ) = D [ N ( N + 1 ) m + 1 , N ( N + 1 ) n + 1 ] ,
n = 1 , 2 , 3 30 , m = 1 , 2 , 3 , 30 .
F ( m , n ) = K { 1 + [ m 5 ] + 6 × ( m 1 5 × [ m 5 ] ) , 1 + [ n 5 ] + 6 × ( n 1 5 × [ n 5 ] ) } ,
n = 1 , 2 , 3 30 , m = 1 , 2 , 3 , 30 ,

Metrics