一种用于cmos图像传感器的暗电平校正的算法及其系统的制作方法
【专利摘要】本发明是一种用于CMOS图像传感器的暗电平校正算法及其系统，该算法包括：S1、后台系统设定暗电平上限和输出数据偏移量；S2、输入带有暗电平信息行的图像；S3、用中值滤波算法校正暗电平信息行的缺陷像素；S4、计算滤波校正后暗电平信息行各像素通道的平均暗电平；S5、调整输出数据偏移量；S6、对输入图像数据进行暗电平校正；S7、输出正常图像。该系统包括缺陷像素校正模块、校正信息计算模块和暗电平校正模块，所述校正信息计算模块包括平均暗电平计算模块和数据输出偏移量调整模块。本发明可以更好地进行暗电平校正，误差小，解决了在四个颜色通道的暗电平差异比较大的情况下出现的颜色偏差问题和亮度不饱和问题。
【专利说明】-种用于CMOS图像传感器的暗电平校正的算法及其系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子【技术领域】，尤其涉及一种用于CMOS图像传感器的暗电平校正的 算法及其系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，由于低成本、低电压、低功耗的优势，集光敏器件、模拟读出电路、数字控 制系统、智能信号处理电路于一体的CMOS图像传感器越来越具有吸引力。然而，暗电流 严重限制了 CMOS图像传感器的性能，如动态范围、灵敏度，并且引起FPN(fixed pattern noise，固定模式噪声）和瞬时噪声，由此也降低了其噪声性能。由于暗电流主要来自于场 氧区的界面缺陷和钱槽隔离的边界，所以随着CMOS技术进入深亚微米领域，制造出低暗电 平的图像传感器越来越具有挑战性。因此，减少暗电流成为获取高性能CMOS图像传感器的 主要障碍之一。
[0003] 为了获得低暗电流的CMOS图像传感器，在设计时在像素结构、版图设计、信号采 样以及制造工艺等方面采用了很多方法来消除其负面影响。然而这些方法并不能完全消除 暗电流，因此需要对暗电流进行暗电平校正。因为模拟电路的精度不高或者成本太大等校 正缺陷，暗电平校正都包括数字校正部分。又暗电流与积分时间、温度以及增益等因素有密 切关系，它随着积分时间和温度以及增益的增加而增加。这样当积分时间增长、温度过高或 者增益过大时，暗电流就会变得很大从而影响正常图像的动态范围和质量。在这种情况下， 不限暗电平的暗电平校正方法会有亮度不饱和以及某些情况下图像颜色偏差等问题；限制 暗电平到一个限定值的校正方法虽然解决了亮度不饱和问题，却加重了图像颜色偏差的问 题。
[0004] 因此，在图像处理阶段，有必要采取一种改进的暗电平校正算法来解决以上几种 校正算法存在的问题来提高图像质量。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种用于CMOS图像传感器的暗电平校正的算法及其系 统，从而解决现有技术中存在的前述问题。
[0006] 为了实现上述目的，本发明一种用于CMOS图像传感器的暗电平校正的算法，该算 法包括：
[0007] S1、后台系统设定暗电平上限和输出数据偏移量；
[0008] S2、输入带有暗电平信息行的图像；
[0009] S3、用中值滤波算法校正暗电平信息行的缺陷像素；
[0010] S4、计算滤波校正后暗电平信息行各像素通道的平均暗电平；
[0011] S5、调整输出数据偏移量；
[0012] S6、对输入图像数据进行暗电平校正；
[0013] S7、输出正常图像。
[0014] 优选地，步骤S3所述中值滤波为3点中值滤波、5点中值滤波或2m+l点中值滤波， 所述m为大于2的正整数；其中，所述点为像素点。
[0015] 更优选地，所述像素点为同信息行同像素通道的相邻像素点。
[0016] 优选地，步骤S5中所述调整输出数据偏移量，采用下述公式（1):
【权利要求】
1. 一种用于CMOS图像传感器的暗电平校正的算法，其特征在于，该算法包括： 51、 后台系统设定暗电平上限和输出数据偏移量； 52、 输入带有暗电平信息行的图像； 53、 用中值滤波算法校正暗电平信息行的缺陷像素； 54、 计算滤波校正后暗电平信息行各像素通道的平均暗电平； 55、 调整输出数据偏移量； 56、 对输入图像数据进行暗电平校正； 57、 输出正常图像。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3所述中值滤波为3点中值滤波、5 点中值滤波或2m+l点中值滤波，所述m为大于2的正整数； 其中，所述点为像素点。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述像素点为同信息行同像素通道的相 邻像素点。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中所述调整输出数据偏移量，采用 下述公式（1):
DC_Max = MAX (DC_Avg0, D^Avg1,. . . , DC_Avgn) 式（I)中i为CMOS图像传感器各像素通道中的任意一个；Offset'是调整后的输出数 据偏移量；DC_Max是各像素通道平均暗电平中的最大平均暗电平；DC_Lim是暗电平上限； DC_Avgi是i通道的平均暗电平；Offset是输出数据偏移量；n是像素通道个数。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S6中所述对输入图像数据进行暗电 平校正，具体为：后台系统根据各像素通道的暗电平信息行的平均暗电平皆与暗电平上限 对比关系，对输入图像数据进行暗电平校正，主要分为以下两种情况： S6-1、当各像素通道的暗电平信息行的平均暗电平皆未超过暗电平上限时，从输入图 像数据中直接减去对应通道的平均暗电平，并加上输出数据偏移量，即可对输入图像数据 进行暗电平校正； S6-2、当各像素通道的暗电平信息行的平均暗电平中至少有一个超过暗电平上限时， 首先对数据输出偏移量进行调整，然后从输入图像数据中减去对应像素通道的平均暗电 平，再加上调整后的输出数据偏移量，即可对输入图像数据进行暗电平校正。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S6-1中校正暗电平采用下述公式 (2)： Data_0utj = Data_Ini-DC_Avgi+Offseti; Offset/ =Offset (2)； 式（2)中i为CMOS图像传感器各像素通道中的任意一个；Data_0uti是i通道经过暗 电平校正后的输出信号；DataJni是i通道的的输入信号；Offset'是调整后的输出数据 偏移量；DC_Avgi是i通道的平均暗电平；Off set是输出数据偏移量。
7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S6-2中对输入图像数据进行暗电平 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为CMOS图像传感器各像素通道中的任意一个；Data_0uti是i通道经过暗 电平校正后的输出信号；DataJni是i通道的的输入信号；Offset'是调整后的输出数据 偏移量；〇(^^^是1通道的平均暗电平；(^&的是输出数据偏移量；0(：_1&?是各像素通道 平均暗电平中的最大平均暗电平；DC_Lim是暗电平上限；n是像素通道个数。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述n是像素通道个数，为2、4、8或16。
9. 一种用于CMOS图像传感器的暗电平校正算法的系统，其特征在于，该系统包括缺陷 像素校正模块、校正彳目息计算模块和暗电平校正模块； 所述缺陷像素校正模块，用于校正输入图像暗电平信息行中的缺陷像素； 所述校正信息计算模块，用于计算各像素通道的暗电平校正信息； 所述暗电平校正模块，用于将所得各像素通道的暗电平校正信息分别加入所对应通道 的正常图像像素数据中。
10. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述校正信息计算模块包括平均暗电平 计算模块和数据输出偏移量调整模块； 所述平均暗电平计算模块，用于计算各像素通道的平均暗电平； 所述数据输出偏移量调整模块，用于根据各像素通道的平均暗电平、暗电平上限和数 据输出偏移量，对数据输出偏移量进行调整，获取调整后的数据输出偏移量。
【文档编号】H04N5/361GK104333717SQ201410374461
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】谷元保, 姚洪涛 申请人:吉林省福斯匹克科技有限责任公司