一種用于cmos圖像傳感器的暗電平校正的算法及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種用于CMOS圖像傳感器的暗電平校正算法及其系統(tǒng)，該算法包括：S1、后臺系統(tǒng)設(shè)定暗電平上限和輸出數(shù)據(jù)偏移量；S2、輸入帶有暗電平信息行的圖像；S3、用中值濾波算法校正暗電平信息行的缺陷像素；S4、計算濾波校正后暗電平信息行各像素通道的平均暗電平；S5、調(diào)整輸出數(shù)據(jù)偏移量；S6、對輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行暗電平校正；S7、輸出正常圖像。該系統(tǒng)包括缺陷像素校正模塊、校正信息計算模塊和暗電平校正模塊，所述校正信息計算模塊包括平均暗電平計算模塊和數(shù)據(jù)輸出偏移量調(diào)整模塊。本發(fā)明可以更好地進(jìn)行暗電平校正，誤差小，解決了在四個顏色通道的暗電平差異比較大的情況下出現(xiàn)的顏色偏差問題和亮度不飽和問題。
【專利說明】-種用于CMOS圖像傳感器的暗電平校正的算法及其系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于CMOS圖像傳感器的暗電平校正的 算法及其系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于低成本、低電壓、低功耗的優(yōu)勢，集光敏器件、模擬讀出電路、數(shù)字控 制系統(tǒng)、智能信號處理電路于一體的CMOS圖像傳感器越來越具有吸引力。然而，暗電流 嚴(yán)重限制了 CMOS圖像傳感器的性能，如動態(tài)范圍、靈敏度，并且引起FPN(fixed pattern noise，固定模式噪聲）和瞬時噪聲，由此也降低了其噪聲性能。由于暗電流主要來自于場 氧區(qū)的界面缺陷和錢槽隔離的邊界，所以隨著CMOS技術(shù)進(jìn)入深亞微米領(lǐng)域，制造出低暗電 平的圖像傳感器越來越具有挑戰(zhàn)性。因此，減少暗電流成為獲取高性能CMOS圖像傳感器的 主要障礙之一。
[0003] 為了獲得低暗電流的CMOS圖像傳感器，在設(shè)計時在像素結(jié)構(gòu)、版圖設(shè)計、信號采 樣以及制造工藝等方面采用了很多方法來消除其負(fù)面影響。然而這些方法并不能完全消除 暗電流，因此需要對暗電流進(jìn)行暗電平校正。因為模擬電路的精度不高或者成本太大等校 正缺陷，暗電平校正都包括數(shù)字校正部分。又暗電流與積分時間、溫度以及增益等因素有密 切關(guān)系，它隨著積分時間和溫度以及增益的增加而增加。這樣當(dāng)積分時間增長、溫度過高或 者增益過大時，暗電流就會變得很大從而影響正常圖像的動態(tài)范圍和質(zhì)量。在這種情況下， 不限暗電平的暗電平校正方法會有亮度不飽和以及某些情況下圖像顏色偏差等問題；限制 暗電平到一個限定值的校正方法雖然解決了亮度不飽和問題，卻加重了圖像顏色偏差的問 題。
[0004] 因此，在圖像處理階段，有必要采取一種改進(jìn)的暗電平校正算法來解決以上幾種 校正算法存在的問題來提高圖像質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于CMOS圖像傳感器的暗電平校正的算法及其系 統(tǒng)，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問題。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種用于CMOS圖像傳感器的暗電平校正的算法，該算 法包括：
[0007] S1、后臺系統(tǒng)設(shè)定暗電平上限和輸出數(shù)據(jù)偏移量；
[0008] S2、輸入帶有暗電平信息行的圖像；
[0009] S3、用中值濾波算法校正暗電平信息行的缺陷像素；
[0010] S4、計算濾波校正后暗電平信息行各像素通道的平均暗電平；
[0011] S5、調(diào)整輸出數(shù)據(jù)偏移量；
[0012] S6、對輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行暗電平校正；
[0013] S7、輸出正常圖像。
[0014] 優(yōu)選地，步驟S3所述中值濾波為3點中值濾波、5點中值濾波或2m+l點中值濾波， 所述m為大于2的正整數(shù)；其中，所述點為像素點。
[0015] 更優(yōu)選地，所述像素點為同信息行同像素通道的相鄰像素點。
[0016] 優(yōu)選地，步驟S5中所述調(diào)整輸出數(shù)據(jù)偏移量，采用下述公式（1):

【權(quán)利要求】
1. 一種用于CMOS圖像傳感器的暗電平校正的算法，其特征在于，該算法包括： 51、 后臺系統(tǒng)設(shè)定暗電平上限和輸出數(shù)據(jù)偏移量； 52、 輸入帶有暗電平信息行的圖像； 53、 用中值濾波算法校正暗電平信息行的缺陷像素； 54、 計算濾波校正后暗電平信息行各像素通道的平均暗電平； 55、 調(diào)整輸出數(shù)據(jù)偏移量； 56、 對輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行暗電平校正； 57、 輸出正常圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3所述中值濾波為3點中值濾波、5 點中值濾波或2m+l點中值濾波，所述m為大于2的正整數(shù)； 其中，所述點為像素點。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述像素點為同信息行同像素通道的相 鄰像素點。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S5中所述調(diào)整輸出數(shù)據(jù)偏移量，采用 下述公式（1):
DC_Max = MAX (DC_Avg0, D^Avg1,. . . , DC_Avgn) 式（I)中i為CMOS圖像傳感器各像素通道中的任意一個；Offset'是調(diào)整后的輸出數(shù) 據(jù)偏移量；DC_Max是各像素通道平均暗電平中的最大平均暗電平；DC_Lim是暗電平上限； DC_Avgi是i通道的平均暗電平；Offset是輸出數(shù)據(jù)偏移量；n是像素通道個數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S6中所述對輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行暗電 平校正，具體為：后臺系統(tǒng)根據(jù)各像素通道的暗電平信息行的平均暗電平皆與暗電平上限 對比關(guān)系，對輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行暗電平校正，主要分為以下兩種情況： S6-1、當(dāng)各像素通道的暗電平信息行的平均暗電平皆未超過暗電平上限時，從輸入圖 像數(shù)據(jù)中直接減去對應(yīng)通道的平均暗電平，并加上輸出數(shù)據(jù)偏移量，即可對輸入圖像數(shù)據(jù) 進(jìn)行暗電平校正； S6-2、當(dāng)各像素通道的暗電平信息行的平均暗電平中至少有一個超過暗電平上限時， 首先對數(shù)據(jù)輸出偏移量進(jìn)行調(diào)整，然后從輸入圖像數(shù)據(jù)中減去對應(yīng)像素通道的平均暗電 平，再加上調(diào)整后的輸出數(shù)據(jù)偏移量，即可對輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行暗電平校正。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟S6-1中校正暗電平采用下述公式 (2)： Data_0utj = Data_Ini-DC_Avgi+Offseti; Offset/ =Offset (2)； 式（2)中i為CMOS圖像傳感器各像素通道中的任意一個；Data_0uti是i通道經(jīng)過暗 電平校正后的輸出信號；DataJni是i通道的的輸入信號；Offset'是調(diào)整后的輸出數(shù)據(jù) 偏移量；DC_Avgi是i通道的平均暗電平；Off set是輸出數(shù)據(jù)偏移量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟S6-2中對輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行暗電平 校正采用下述公式（3): Data_Outj = Data_Ini-DC_Avgi+Offset; Offset' = Offset+DC_Max_DC_Lim (3)； DC_Max = MAX (DC_Avg0, DC_Avg" ? ? ?，DC_Avgn) 式（3)中i為CMOS圖像傳感器各像素通道中的任意一個；Data_0uti是i通道經(jīng)過暗 電平校正后的輸出信號；DataJni是i通道的的輸入信號；Offset'是調(diào)整后的輸出數(shù)據(jù) 偏移量；〇(^^^是1通道的平均暗電平；(^&的是輸出數(shù)據(jù)偏移量；0(：_1&?是各像素通道 平均暗電平中的最大平均暗電平；DC_Lim是暗電平上限；n是像素通道個數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述n是像素通道個數(shù)，為2、4、8或16。
9. 一種用于CMOS圖像傳感器的暗電平校正算法的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括缺陷 像素校正模塊、校正彳目息計算模塊和暗電平校正模塊； 所述缺陷像素校正模塊，用于校正輸入圖像暗電平信息行中的缺陷像素； 所述校正信息計算模塊，用于計算各像素通道的暗電平校正信息； 所述暗電平校正模塊，用于將所得各像素通道的暗電平校正信息分別加入所對應(yīng)通道 的正常圖像像素數(shù)據(jù)中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述校正信息計算模塊包括平均暗電平 計算模塊和數(shù)據(jù)輸出偏移量調(diào)整模塊； 所述平均暗電平計算模塊，用于計算各像素通道的平均暗電平； 所述數(shù)據(jù)輸出偏移量調(diào)整模塊，用于根據(jù)各像素通道的平均暗電平、暗電平上限和數(shù) 據(jù)輸出偏移量，對數(shù)據(jù)輸出偏移量進(jìn)行調(diào)整，獲取調(diào)整后的數(shù)據(jù)輸出偏移量。
【文檔編號】H04N5/361GK104333717SQ201410374461
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】谷元保, 姚洪濤 申請人:吉林省福斯匹克科技有限責(zé)任公司