图像处理装置与方法与流程

本发明属于图像处理技术领域，特别是涉及一种图像处理装置与方法。

背景技术：

近年来，现有的单芯片宽动态(以下简称WDR，Wide Dynamic Range)技术通常采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)对不同曝光时间的多帧图像进行合成，这种用于合成的连续帧图像通常具有较大的延时，因此在拍摄移动目标时会有拖影导致图像模糊的问题。其次，合成的WDR图像会将最终的输出帧率降为原始帧率的一半或者更少，在拍摄快速移动的目标时，帧率会是一个瓶颈。

因此，现有的图像合成技术存在着延时、帧率降低以及在拍摄移动目标时会有拖影导致图像模糊的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种图像处理装置与方法，旨在解决现有的图像合成技术存在着延时、帧率降低以及在拍摄移动目标时会有拖影导致图像模糊的问题。

本发明提供了一种图像处理装置，所述图像处理装置包括：

输入模块、第一模拟存储模块、第二模拟存储模块、第一放大模块、第二放大模块、合成模块以及输出模块；

所述输入模块的输出端同时分别接所述第一模拟存储模块的第一接收端和第二接收端以及第二模拟存储模块的第一接收端和第二接收端，所述第一模拟存储模块的第一输出端和第二输出端分别接所述第一放大模块的第一输入端和第二输入端，所述第二模拟存储模块的第一输出端和第二输出端分别接所述第二放大模块的第一输入端和第二输入端，所述第一放大模块的输出端接所述合成模块的第一输入端，所述第二放大模块的输出端接所述合成模块的第二输入端，所述合成模块的输出端接所述输出模块；

所述输入模块输出图像的大像素感光信号依次经过所述第一模拟存储模块进行存储和所述第一放大模块进行放大处理后输出第一优化感光信号；

所述输入模块输出图像的小像素感光信号依次经过所述第二模拟存储模块进行存储和所述第二放大模块进行放大处理后输出第二优化感光信号；

所述合成模块将所述第一优化感光信号和所述第二优化感光信号进行合成，并通过所述输出模块输出宽动态图像信号。

本发明还提供了一种基于上述所述的图像处理装置的图像处理方法，所述图像处理方法包括以下步骤：

A.所述输入模块用于输出图像的大像素感光信号和小像素感光信号；

B.所述第一模拟存储模块用于对所述大像素感光信号进行存储，同时所述第二模拟存储模块用于对所述小像素感光信号进行存储；

C.所述第一放大模块用于对所述大像素感光信号进行放大处理后输出第一优化感光信号，同时所述第二放大模块用于对所述小像素感光信号进行放大处理后输出第二优化感光信号；

D.所述合成模块用于将所述第一优化感光信号和所述第二优化感光信号进行合成，并通过所述输出模块输出宽动态图像信号。

综上所述，本发明提供了一种图像处理装置与方法，该图像处理装置通过输入模块输出图像的大像素感光信号依次经过第一模拟存储模块进行存储和第一放大模块进行放大处理后输出第一优化感光信号，同时输入模块输出图像的小像素感光信号依次经过第二模拟存储模块进行存储和第二放大模块进行放大处理后输出第二优化感光信号，接着合成模块将所述第一优化感光信号和所述第二优化感光信号进行合成，并通过输出模块输出宽动态图像信号。由此采用双通道对大像素感光信号和小像素感光信号进行WDR合成，没有降帧处理的拍摄速度的瓶颈；其次，对同一张图像进行处理，不存在延时现象，解决了现有的图像合成技术存在着延时、帧率降低以及在拍摄移动目标时会有拖影导致图像模糊的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的图像处理装置的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的图像处理装置的示例电路图。

图3为本发明另一实施例提供的图像处理方法的步骤流程图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的图像处理装置与方法是采用双通道并行处理大小像素的感光信号，共用列像素的输出总线，串行采样感光信号至相应的采样电容上，再并行对采样电容上的信号进行运算及放大，通过后级的加权处理电路，实现宽动态图像信号的模拟合成，以及没有降帧处理的瓶颈。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本发明实施例提供的图像处理装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

该图像处理装置包括输入模块101、第一模拟存储模块102、第二模拟存储模块103、第一放大模块104、第二放大模块105、合成模块106以及输出模块107。

输入模块101的输出端同时分别接第一模拟存储模块102的第一接收端和第二接收端以及第二模拟存储模块103的第一接收端和第二接收端，第一模拟存储模块102的第一输出端和第二输出端分别接第一放大模块104的第一输入端和第二输入端，第二模拟存储模块103的第一输出端和第二输出端分别接第二放大模块105的第一输入端和第二输入端，第一放大模块104的输出端接合成模块106的第一输入端，第二放大模块105的输出端接合成模块106的第二输入端，合成模块106的输出端接输出模块107。

输入模块101输出图像的大像素感光信号依次经过第一模拟存储模块102进行存储和第一放大模块104进行放大处理后输出第一优化感光信号；

输入模块101输出图像的小像素感光信号依次经过第二模拟存储模块103进行存储和第二放大模块105进行放大处理后输出第二优化感光信号；

合成模块106将第一优化感光信号和第二优化感光信号进行合成，并通过输出模块107输出宽动态图像信号。

作为本发明一实施例，所述输入模块101对大像素感光信号和小像素感光信号分别提取后，采用双通道的形式进行输出，将串行采样感光信号至相应的采样电容上进行存储，再并行对采样电容上的信号进行运算及放大，接着通过运算放大器对该大像素感光信号和小像素感光信号进行加权处理并且合成，输出宽动态图像信号。所述大像素感光信号的像素值为大于1000万像素，所述小像素感光信号的像素值为小于1000万像素。

图2出了本发明实施例提供的图像处理装置的示例电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

作为本发明一实施例，该输入模块101包括：

第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4、第五开关管M5、大像素光电管PL、小像素光电管PS、复位电容CFD；

第一开关管M1的输入端接主控制信号RX，第一开关管M1的输出端与第四开关管M4的输出端连接，第一开关管M1的控制端与第二开关管M2的输出端以及第三开关管M3的输出端连接，大像素光电管PL的电荷输出端接第二开关管M2的控制端，第二开关管M2的输入端接第一控制信号TXL，小像素光电管PS的电荷输出端接第三开关管M3的控制端，第三开关管M3的输入端接第二控制信号TXS，复位电容CFD的第一端与第一开关管M1的控制端以及第四开关管M4的输入端连接，复位电容CFD的第二端接地，第四开关管M4的控制端接第五开关管M5的控制端，第五开关管M5的输入端接复位信号RS，第五开关管M5的输出端为输入模块101的输出端。该复位电容CFD可以是集成电容器，也可以是由寄生效应所产生的寄生电容。作为本发明一实施例，该第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4、第五开关管M5也可以采用三极管或者场效应管代替，只要能起到与本发明实施例的作用即可。

作为本发明一实施例，该第一模拟存储模块102包括：

第一开关SHRL、第二开关SHSL、第一采样电容CLr以及第一存储电容CLs；

第一开关SHRL的第一端为第一模拟存储模块102的第一接收端，第一开关SHRL的第二端与第一采样电容CLr的第一端连接并作为第一模拟存储模块102的第一输出端，第一采样电容CLr的第二端接地，第二开关SHSL的第一端为第一模拟存储模块102的第二接收端，第二开关SHSL的第二端与第一存储电容CLs的第一端连接并作为第一模拟存储模块102的第二输出端，第一存储电容CLs的第二端接地。

作为本发明一实施例，该第二模拟存储模块103包括：

第三开关SHRS、第四开关SHSS、第二采样电容CSr以及第二存储电容CSs；

第三开关SHRS的第一端为第二模拟存储模块103的第一接收端，第三开关SHRS的第二端与第二采样电容CSr的第一端连接并作为第二模拟存储模块103的第一输出端，第二采样电容CSr的第二端接地，第四开关SHSS的第一端为第二模拟存储模块103的第二接收端，第四开关SHSS的第二端与第二存储电容CSs的第一端连接并作为第二模拟存储模块103的第二输出端，第二存储电容CSs的第二端接地。

作为本发明一实施例，该第一放大模块104包括第一运算放大器COMP1，第一运算放大器COMP1的正相输入端、反相输入端以及输出端分别为第一放大模块104的第一输入端、第二输入端以及输出端。

作为本发明一实施例，该第二放大模块105包括第二运算放大器COMP2，第二运算放大器COMP2的正相输入端、反相输入端以及输出端分别为第二放大模块105的第一输入端、第二输入端以及输出端。

作为本发明一实施例，该合成模块106包括第三运算放大器COMP2，第三运算放大器COMP2的正相输入端、反相输入端以及输出端分别为合成模块106的第一输入端、第二输入端以及输出端。

图3示出了本发明实施例提供的图像处理方法的步骤流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

一种基于权利要求1所述的图像处理装置的图像处理方法，其特征在于，所述图像处理方法包括以下步骤：

S101.所述输入模块用于输出图像的大像素感光信号和小像素感光信号；

S102.所述第一模拟存储模块用于对所述大像素感光信号进行存储，同时所述第二模拟存储模块用于对所述小像素感光信号进行存储；

S103.所述第一放大模块用于对所述大像素感光信号进行放大处理后输出第一优化感光信号，同时所述第二放大模块用于对所述小像素感光信号进行放大处理后输出第二优化感光信号；

S104.所述合成模块用于将所述第一优化感光信号和所述第二优化感光信号进行合成，并通过所述输出模块输出宽动态图像信号。

以下结合图1和图2对上述图像处理装置与方法的工作原理进行说明：

首先，第一开关管M1在像素读取电路工作时，由主控制信号RX打开，对复位电容CFD进行复位，此复位电压VRL通过第四开关管M4、第五开关管M5以及第一开关SHRL采样至第一采样电容CLr，大像素光电管PL连接的第二开关管M2由第一控制信号TXL打开，此信号传至复位电容CFD，此信号的电压VSL通过第四开关管M4、第五开关管M5以及第二开关SHSL存储至第一存储电容CLs；

同样的，对小像素PS进行信号读取时，通过主控制信号RX控制第一开关管M1对复位电容CFD进行复位，此复位电压VRS通过第四开关管M4、第五开关管M5及第三开关SHRS采样至第二采样电容CSr，小像素光电管PS连接的开关管M3由第二控制信号TXS打开，此信号传至复位电容CFD，此信号的电压VSS通过第四开关管M4、第五开关管M5以及第四开关SHSS存储至第二存储电容CSs。

特别地，将VRL-VSL称为大像素感光信号，将VRS-VSS称为小像素感光信号，接着通过WDR合成器对大像素感光信号与小像素感光信号进行加权合成，输出WDR像素信号Vout。其中加权系数由大像素感光信号及小像素感光信号的比例分配，例如其权重系数可以设为0.5，即WDR像素信号Vout＝0.5*(VRL-VSL)+0.5*(VRS-VSS)。

综上所述，本发明实施例提供了一种图像处理装置与方法，该图像处理装置通过输入模块输出图像的大像素感光信号依次经过第一模拟存储模块进行存储和第一放大模块进行放大处理后输出第一优化感光信号，同时输入模块输出图像的小像素感光信号依次经过第二模拟存储模块进行存储和第二放大模块进行放大处理后输出第二优化感光信号，接着合成模块将所述第一优化感光信号和所述第二优化感光信号进行合成，并通过输出模块输出宽动态图像信号。由此采用双通道对大像素感光信号和小像素感光信号进行WDR合成，没有降帧处理的拍摄速度的瓶颈；其次，对同一张图像进行处理，不存在延时现象，解决了现有的图像合成技术存在着延时、帧率降低以及在拍摄移动目标时会有拖影导致图像模糊的问题。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的步骤或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤，而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。