专利名称：光电耦合器响应校正方法
技术领域：
本发明涉及一种校正方法，特别是一种光电耦合器响应校正方法。
背景技术：
CCD(Charge Coupled Device光电耦合器)是当前被普遍采用的影像感测组件，是一种特殊的半导体器件，它的每个感光组件叫一个像素。它利用光电二极管(Photodiode)进行光到电的转换，将影像转换为数字信息。单CCD摄像机是指摄像机里只有一片CCD，并用它进行亮度信号以及色度信号的光电转换。而3CCD摄像机使用三片CCD。光线通过特殊的光学棱镜后，被分为R—红、G—绿、B—蓝三种颜色。分别用一片CCD接受每一种颜色并转换为电信号，然后经过电路处理后产生图像信号，从而构成了一个3CCD系统。和单CCD相比，由于3CCD分别用三个CCD转换红、绿、蓝信号，拍摄出来的图像从色彩还原上要比单CCD更准确和自然，清晰度也比单CCD高，具有很高的信噪比，极好的敏感度以及很宽的动态范围。
CCD传感器每一行中每一个像素(pixel)的电荷信号都会依序传送到下一个像素中，由最底端的部分输出，再经过传感器边缘的放大器进行放大输出。
如图1所示，CCD的成像点为X-Y纵横矩阵排列，每个成像点由一个光电二极管和一个邻近电荷存储区轮流组成。CCD上的光电二极管将光线(光量子)转变成电荷(电子)，光电二极管收集到的电子总数量与光线强度成比例。整幅图像的光线同时被收集起来，然后再传输到纵队之内的邻近电荷传递单元。然后读出电荷每排资料移动到各自的级别电荷传递寄存器。每排的电荷信息包连续被读出，通过电荷/电压转化器和放大器感知。这种构造能够产生低噪点、高性能的图像。
但是通常从CCD获得的图像是不完美的，校正是色彩影响管理中非常关键的要素，因此一CCD传感器单元都会有它的独特性，必然会和其它的设备有些微的差异，就算是同一家厂商所做出来的产品的同一型号，面对一样的讯号，其响应也会有些微的差异，这种情形的发生就是所说的设备从属性。导致严重的图像问题的情况除了线形传感器中的每个像素的特性不同之外，由于扫描环境中光照度的不均匀以及线形CCD传感器中光学部件的不均匀等，也会使经过CCD光电转换产生的信号很弱，而且有很多缺陷，必须经过校正。因此，校正所指的就是调整色彩响应以符合特定标准状态的参数设定，使得一系列的特定输入值经过转换可输出可预见的色彩，以确保品质的一致。已知的校正方法，只是采用一个乘法器，并提供出几个增益范围及其参数格式，将增益在此范围内调整，这种校正方法对CCD处理效果的提供并不明显。
技术内容本发明为了解决上述问题而提出一种CCD阴影校正系统及其校正方法，主要的目的在于对经过CCD光电转换产生的信号进行校正，从而提高CCD的像素响应。
为了达上述目的，本发明提供一种光电耦合器响应校正方法，该光电耦合器对光电转换产生的信号进行校正，从而提高该其像素响应。首先获取每个该光电耦合器的传感器单元的黑色参数值Black_ref及白色参数值White_ref，然后根据该黑色参数值Black_ref以及该白色参数值White_ref计算增益值Gain_value，根据该黑色参数值Black_ref以及该增益值Gain_value制作并储存校正表，最后根据该校正表对相应的该传感器单元的实际响应值InputValue进行调整，得出校正值Correction_value。
根据本发明所提出的光电耦合器响应校正方法，通过查表的方式对相应的传感器单元进行校正，使CCD响应更接近理想值，提高了CCD的处理效果。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是已知线性CCD传感器的响应示意图；图2是本发明光电耦合器响应校正方法的总体流程图；图3是CCD响应曲线示意图；图4a到图4f系是本发明实施例的校正表储存格式示意图。
具体实施例方式
基本上CCD中每个像素单元都会产生一个输出电压/电荷与能量吸收的函数。该函数基本是线性的，需要随像素的变化调整该线性方程中的常数。另外光照度和光学的不均匀会产生附加的线性误差。这种误差可以根据每个像素的值通过线性变换进行校正。
如图2所示，该图是本发明光电耦合器的传感器校正方法总体流程图。首先获取每个该光电耦合器传感器单元的黑色参数值Black_ref和白色参数值White_ref(步骤210)，根据该黑色参数值Black_ref和该白色参数值White_ref计算增益值Gain_value(步骤220)，根据该黑色参数值Black_ref和该增益值Gain_value制作并储存校正表(步骤230)，根据该校正表对相应的该传感器单元的实际响应值InputValue进行调整，得出校正值Correction_value(步骤240)。
根据本发明的光电耦合器的传感器曝光校正方法首先获取每个CCD传感器单元的黑色参数Blace_ref和白色参数White_ref。然后确定CCD传感器单元实际响应与理想响应之间的关系。
图3是CCD输出响应示意图。如图3所示，假定入射光照度(Illumination)与输出讯号-像素的数字响应(Pixel digital response)呈线性关系。L1为理想的响应曲线，它是通过圆点0的斜率为1的直线，即在光照度为0时，响应值也为0，随着光照度的增加，响应也呈线性增加。但是实际响应曲线通常如L2所示，在光照度为0时响应值为标准的黑色参数Black_ref，当光照度为最大值时，其响应为标准的白色参数White_ref。为了便于说明，设定一辅助线L3，L3与直线AC的交点为B，与横轴的交点为D。由于对CCD的感光校正是在光照度一定时，将实际响应值(Input_value)转换为理想中的响应值，即校正值(Correction_value)，因此需要确定实际响应值与理想响应值之间的关系，从而对实际响应值进行校正。由图3可知，在光照度为D时，实际响应值为Input_Value，理想响应值(即校正值)为Crrection_Value，由相似三角形原理可以得出Input_Value-Black_refWhite_ref-Black_ref=ABAC=ODOE=Correction_Value2n-1]]>因此可得出
Correction_Value=(2n-1)Input_Value-Black_ref+offsetWhite_ref-Black_ref]]>(公式一)其中Offset为偏移量，是为了防止校正值Correction_Value出现负数。简化公式一可得出校正值(Correction_Value)与实际响应值(Input_Value)之间的关系表达式为公式二Correction_Value＝Gain_Value(Input_Value-Blace_ref) (公式二)其中Gain_Value=2n-1White_ref-Black_ref]]>是常数。因此就可以根据实际响应值(Input_Value)、增益值(Gain_value)以及黑色参数(Black_red)计算出校正值(Correction_Value)。
其中增益值(Gain_value)以及黑色参数(Black_ref)是预先确定并以一定格式储存在内存中的校正表中，通常在DRAM中。这些校正值在SCCR寄存器中有三种格式，如下表一所示表一
其中校正表中的值可以为一个字节、两个字节或三个字节。其中0运算指令共有六种格式，一个字节只包括8位的增益，两个字节16位共有黑色参数以及表中增益值的四种组合，三个字节包括12位的黑色参数以及12位的表中增益值。因此对CCD的感光校正包括增益校正和黑色参数校正，二者可以同时进行，也可以是只进行增益校正。
每个像素的黑色参数首先通过BLCR寄存器中的黑色参数值以及黑色参数值的偏移量进行加法计算。黑色级可以根据BLCR寄存器中的黑色参数值*1、*2、*4、*8、*16按比例增加。再与实际响应值(Input_value)进行减法运算。然后根据BLCR寄存器中的黑色参数值通过*1、*2、*4、*8、*16执行post-scaling。最后根据SCCR寄存器中定义的增益范围的适当增益值进行像素校正。
假设增益值的位数宽度定义为8，并且最大调节范围为*1-*5，则最大增益值为5，为存储方便，将增益值(Gain_Value)进行编码，存储为表中增益值(Table_Gain_Value)，具体方法请参见下表二表二(增益编码表)
换算关系为Table_Gain_Value＝2n(Gain_Value-1)|n＝6，7，8，9，10，11，12(公式三)表中Shading Value＝Table_Gain_ValueGain＝Gain_Valuen通过以下公式确定Max_Table_Gain_Value＝2n(Max_Gain_Value-1)|n＝6，7，8，9，10，11，12本实施例中编码为八个比特，因此Max_Table_Gain_Value＝255，当增益值(Gain_value)的最大值为5，即Max_Gain_Value＝5时∵255＝2n(5-1)∴n＝6将公式三变形后，可得到反向变换公式
Gain_Value=1+Table_Gain_Value2n]]>(公式四)将公式四代入公式二可得出Gorrection_Value=(Inprt_Value-Black_ref)(1+Table_Gain_Value2n)]]>(公式五)公式五即为本发明使用的校正公式，其中黑色参数(Black_ref)以及表中增益值(Table_Gain_value)都是在内存中校正表中预先存储的，校正表的储存格式如图4a～图4f所示，其中图4a～图4c分别为一个字节、两个字节以及三个字节彩色模式的储存示意图，图4e～图4f分别为一个字节、两个字节以及三个字节单色模式的储存示意图。在校正时，只需要根据预先存储的值与实际响应值(Input_value)根据公式五进行转换，就可以得出相应传感器单元的校正值(Correction_value)。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种光电耦合器响应校正方法，所述方法对光电转换产生的信号进行校正，从而提高该光电耦合器之像素响应，所述方法包括如下步骤获取每个所述光电耦合器的传感器单元的黑色参数值Black_ref以及白色参数值White_ref；根据所述黑色参数值Black_ref以及所述白色参数值White_ref计算增益值Gain_value；根据所述黑色参数值Black_ref以及所述增益值Gain_value制作并储存校正表；及根据所述校正表对相应的所述传感器单元的实际响应值InputValue进行调整，得出校正值Correction_value。
2.根据权利要求1所述的光电耦合器响应校正方法，其特征在于所述增益值是通过公式Gain_Value=2n-1White_ref-Black_ref]]>得出的。
3.根据权利要求1所述的光电耦合器响应校正方法，其特征在于所述校正表中的增益值Table_gain-value是通过公式Table_Gain_Value＝2n(Gain_Value-1)|n＝6，7，8，9，10，11，12得出的，n根据公式Max_Table_Gain_Value＝2n(Max_Gain_Value-1)|n＝6，7，8，9，10，11，12确定，其中Max_Table_Gain_Value是所述校正表中最大增益编码值，Max_gain_Value是最大增益值。
4.根据权利要求3所述的光电耦合器响应校正方法，其特征在于所述最大增益值Max_gain_value为2，3或5。
5.根据权利要求1所述的光电耦合器响应校正方法，其特征在于所述校正值Correction_value是通过公式Correction_Value=(Input_Value-Black_ref)(1+Table_Gain_Value2n)]]>得出的。
6.根据权利要求1所述的光电耦合器响应校正方法，其特征在于所述校正表中的值的格式可以为一个字节、两个字节以及三个字节。
7.根据权利要求6所述的光电耦合器响应校正方法，其特征在于若为一个字节则只包括8位的表中增益值Table_Gain_value，若为两个字节则包括16位的黑色参数值Black_ref以及表中增益值Table_Gain_value，若为三个字节则包括24位的黑色参数值Black_ref以及表中增益值Table_Gain_value。
8.根据权利要求1所述的光电耦合器响应校正方法，其特征在于还包括将增益值Gain_value转换为二进制的增益表值Table_gain_value的步骤。
全文摘要
一种光电耦合器响应校正方法，首先获取每个该光电耦合器的传感器单元的黑色参数值Black_ref以及白色参数值White_ref，根据该黑色参数值Black_ref以及该白色参数值White_ref计算增益值Gain_value，根据该黑色参数值Black_ref以及该增益值Gain_value制作并储存校正表，最后根据该校正表对相应的该传感器单元的实际响应值InputValue进行调整，得出校正值Correction_value，从而对光电转换产生的信号进行校正，提高了光电耦合器的像素响应。
文档编号H04N9/09GK1761326SQ20041008367
公开日2006年4月19日 申请日期2004年10月15日 优先权日2004年10月15日
发明者李伟祺 申请人:德鑫科技股份有限公司