一种读出电路、偏置电路噪声确定方法及装置与流程

本发明涉及一种读出电路和/或偏置电路固定噪声确定方法。具体的，涉及一种通过交叉读取确定读出电路和/或偏置电路固定噪声的方法。

背景技术：

图像传感器通常采用列级读出电路，以逐行读出的“滚动快门”模式，完成像素阵列的信号读取。列级读出电路由于工艺等原因，存在输出失调的不一致性，会导致输出图像叠加竖条纹噪声，影响图像质量。

传统的抑制固定竖条纹噪声技术主要采用相关双采样的方法。相关双采样方法先对噪声进行采样，然后对噪声和信号叠加结果进行采样，两者作差，从而实现噪声的消除。传统的相关双采样电路在采样噪声时需要一个与被读出的信号无关的全局基准信号作为输入激励，而由于读出电路的特性，对于一些读出电压或电流作为敏感信号输入的读出电路，该全局基准信号较容易实现；因此该方法适用于一些基于电压或电流敏感信号输入的读出电路，但不适用于一些基于电阻或交流信号读出的电路，因为很难实现所有列读出电路在噪声采样时输入相同大小的激励信号作为全局基准信号。

技术实现要素：

针对现有技术中读出电路的固定噪声去除方法无法普适的问题，本申请提出了一种读出电路固定噪声去除方法。

本申请的第一方面披露了一种读出电路固定噪声确定方法，像素阵列包括2n列，n为大于1的整数，读出电路包括2n个列读出电路，像素阵列的每列对应一个列读出电路，所述像素阵列包括至少一个盲像素行，每列中的盲像素由一个列读出电路读出，其特征在于，所述方法包括：获取第i列中的盲像素被第i个列读出电路读取的读出数据vo1(i),i＝1,…,2n；获取第2j-1列中的盲像素和第2j列中的盲像素被交叉读取的读出数据vo2(2j-1)，1≤j≤n；获取第1列中的盲像素被第1个列读出电路读取、第2n列中的盲像素被第2n个列读出电路读取，且第2k列中的盲像素和第2k+1列中的盲像素被交叉读取的读出数据vo3(2k)，1≤k≤n-1；基于vo1(i)、vo2(2j-1)和vo3(2k)，确定所述读出电路的列级固定噪声。

在一些实施例中，vo1(i)＝vb(i)+vc(i)，其中，vb(i)为第i列中的盲像素的读出数据，vc(i)为第i列的固定噪声；vo2(2j-1)＝vb(2j)+vc(2j-1)，其中，vb(2j)为第2j列中的盲像素的读出数据，vc(2j-1)为第2j-1列的固定噪声；vo3(2k)＝vb(2k+1)+vc(2k)，其中，vb(2k+1)为第2k+1列中的盲像素的读出数据，vc(2k)为第2k列的固定噪声。

在一些实施例中，所述基于vo1(i)、vo2(2j-1)和vo3(2k)，确定所述读出电路的列级固定噪声，包括：基于vo1(i)和vo2(2j-1)，确定第偶数列与其前一个奇数列的固定噪声差值δ2j-1；基于vo1(i)和vo3(2k)，确定第奇数列与其前一个偶数列的固定噪声差值δ2k；基于δ2j-1和δ2k，确定每一列相对于第一列的相对固定噪声2≤m≤2n。

在一些实施例中，所述方法还包括：基于所述每一列相对于第一列的相对固定噪声消除所述读出电路的固定噪声。

在一些实施例中，vo1(2j)-vo2(2j-1)＝vc(2j)-vc(2j-1)＝vo2(2j)-vo1(2j-1)＝δ2j-1。

在一些实施例中，vo1(2k+1)-vo3(2k)＝vc(2k+1)-vc(2k)＝vo3(2k+1)-vo1(2k)＝δ2k。

本申请的第二方面披露了一种读出电路固定噪声确定方法，像素阵列包括2n行，n为大于1的整数，读出电路包括2n个行读出电路，像素阵列的每行对应一个行读出电路，所述像素阵列中包括至少一个盲像素列，每行中的盲像素由一个行读出电路读出，其特征在于，所述方法包括：获取第i行中的盲像素被第i个行读出电路读取的读出数据vo1′(i)，i＝1，...，2n；获取第2j-1行中的盲像素和第2j行中的盲像素被交叉读取的读出数据vo2′(2j-1)，1≤j≤n；获取第1行中的盲像素被第1个行读出电路读取、第2n行中的盲像素被第2n个行读出电路读取，且第2k列中的盲像素和第2k+1列中的盲像素被交叉读取的读出数据vo3′(2k)，1≤k≤n-1；基于vo1′(i)、vo2′(2j-1)和vo3′(2k)，确定所述读出电路的行级固定噪声。

本申请的第三方面披露了一种偏置电路固定噪声确定方法，像素阵列包括2m行，m为大于1的整数，偏置电路包括2m个行偏置电路，像素阵列的每行对应一个行偏置电路，所述像素阵列中包括至少一个盲像素列，所述至少一个盲像素列通过设置开关由行偏置电路偏置并被一个列读出电路读出，其中，每行中的至少一个盲像素由一个行偏置电路偏置并被一个列读出电路读出，其特征在于，所述方法包括：获取第i行中的盲像素被第i行偏置电路偏置时的数据vo1″(i)，i＝1，...，2m，获取第2j-1行中的盲像素和第2j行中的盲像素被第2j行偏置电路和第2j-1行偏置电路交叉偏置时的读出数据vo2″(2j-1)，1≤j≤m；获取第1行中的盲像素被第1行偏置电路偏置、第2m行盲像素被第2m行偏置电路偏置，且第2k行中的盲像素和第2k+1行中的盲像素被第2k+1行偏置电路和第2k行偏置电路交叉偏置时的读出数据vo3″(2k)，1≤k≤m-1；基于vo1″(i)、vo2″(2j-1)和vo3″(2k)，确定所述偏置电路的行级固定噪声。本申请的第四方面披露了一种偏置电路固定噪声确定方法，像素阵列包括2m列，m为大于1的整数，偏置电路包括2m个列偏置电路，像素阵列的每列对应一个列偏置电路，所述像素阵列中包括至少一个盲像素行，所述至少一个盲像素行通过设置开关由列偏置电路偏置并被一个行读出电路读出，其中，每列中的至少一个盲像素由一个列偏置电路偏置并被一个行读出电路读出，其特征在于，所述方法包括：获取第i列中的盲像素被第i个列偏置电路偏置时的读出数据vo1″′(i)，i＝1，...，2m；获取第2j-1列中的盲像素和第2j列中的盲像素被第2j列偏置电路和第2j-1列偏置电路交叉偏置时的读出数据vo2″′(2j-1)，1≤j≤m；获取第1列中的盲像素被第1个列偏置电路偏置、第2m列中的盲像素被第2m个列偏置电路偏置，且第2k列中的盲像素和第2k+1列中的盲像素被第2k+1列偏置电路和第2k列偏置电路交叉偏置时的读出数据vo3″′(2k)，1≤k≤m-1；基于vo1″′(i)、vo2″′(2j-1)和vo3″′(2k)，确定所述偏置电路的列级固定噪声。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构和操作。

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。

图1是根据本申请的一些实施例所示的一种可切换邻列的读出电路及像素阵列示意图；

图2是根据本申请的一些实施例所示的一种列读出电路的列级固定噪声确定方法示意图；

图3是根据本申请的一些实施例所示的第一种读出方式示意图；

图4是根据本申请的一些实施例所示的第二种读出方式示意图；

图5是根据本申请的一些实施例所示的第三种读出方式示意图；

图6是根据本申请的一些实施例所示的固定噪声确定方法示意图；

图7是根据本申请的一些实施例所示的另一种像素阵列示意图；以及

图8是根据本申请的一些实施例所示的行偏置电路与盲像素交叉读取的示意图。

具体实施方式

在一些实施例中，图像传感器通常采用列读出电路，以逐行读出的“滚动快门”模式，完成像素阵列的信号读取。列读出电路由于工艺等原因，存在输出失调的不一致性，会导致输出图像叠加竖条纹噪声，影响图像质量。另外，每一个像素都需要有一个偏置，有的电路中可能所有被读出的像素都共享一个偏置，那就不存在行固定条纹的问题，有些电路为了设计的需要，每行都对应一个偏置电路，那么就存在行间失配导致固定条纹的问题。

在一些实施例中，可以将所述图像传感器旋转90度，则上述列读出电路变为行读出电路，输出图像将出现横条纹；另外，偏置电路的行间失配条纹变为列间失配条纹。

也就是说，本申请中的方法可以适用于列读出电路和行读出电路。仅作为示例，但不用于限定本申请，本申请的保护范围以权利要求为准。以下实施例以列读出电路作为说明。

图1是根据本申请的一些实施例所示的一种可切换邻列的读出电路及像素阵列示意图。如图1所示，本申请是基于一种带有无响应的盲像素行及可切换邻列读出的列级读出电路的图像传感器。

盲像素行是至少一行的对外部辐射变化近似无响应的参考行，通过遮挡光线或降低感光器件的光敏感度等方式实现，但可以与正常的感光像素一样被列读出电路读出。盲像素行置于阵列下方或上方，不影响阵列的有效成像。盲像素行用来感知列读出电路的失调噪声。

读出电路包括对应每一列的列读出电路，读出电路负责逐行读出像素内的敏感器件的电学信号值。可切换邻列读出的方式，表示任意一列(不包括最左侧或最右侧，因最左侧仅能与其右侧相邻列交叉读取、最右侧仅能与其左侧相邻列交叉读取)的读出电路，都可以读出其左侧相邻列的像素或右侧相邻列的像素。这种读出方式用来消除列读出电路的自身非均匀性。

值得说明的是，图1中所述的盲像素数目为一行，其仅作为说明，并不用于限定本申请，本申请的保护范围以权利要求为准。例如，所述盲像素行的数目可以是多行。

图2是根据本申请的一些实施例所示的一种读出电路固定噪声确定方法示意图。

在202中，获取第i列中的盲像素被第i个列读出电路读取的读出数据vo1(i),i＝1,…,2n。

图3是根据本申请的一些实施例所示的第一种读出方式示意图。通常图像传感器中的像素阵列有2n列，n为不小于1的整数。如图3中所示，读出电路包括2n个列读出电路，2n个列读出电路对应2n列像素，每列像素内包含1个盲像素bi。

值得说明的是，图3中所示的盲像素行仅为1行，并不用于限定本申请。实际中可以包括多行盲像素。本申请的保护范围以权利要求为准。

如图3所示，盲像素行被读出时，该列的盲像素被选中到同一列的读出电路上，则输出可以表示为vo1(i)＝vb(i)+vc(i)，其中，vb(i)为第i列的盲像素的读出数据，vc(i)为第i列的固定噪声。由于vb本身也有非均匀性，所以直接读出盲像素行无法完全消除列失调噪声。因此，本申请提出了一种交叉读取以确定固定噪声的方法。

在204中，获取第2j-1列中的盲像素和第2j列中的盲像素被交叉读取的读出数据vo2(2j-1)，1≤j≤n。

图4是根据本申请的一些实施例所示的第二种读出方式示意图。如图4所示，第2j-1列和第2j列的列读出电路和盲像素交叉读出，则此时输出vo2(2j-1)＝vb(2j)+vc(2j-1)，其中，vb(2j)为第2j列的盲像素的读出数据，vc(2j-1)为第2j-1列的固定噪声。

在206中，获取第1列中的盲像素被第1个列读出电路读取、第2n列中的盲像素被第2n个列读出电路读取，且第2k列中的盲像素和第2k+1列中的盲像素被交叉读取的读出数据vo3(2k)，1≤k≤n-1。

图5是根据本申请的一些实施例所示的第三种读出方式示意图。如图5所示，第1列和第2n列固定不变，使第2k列和第2k+1列交叉读取，1≤k≤n-1。此时的输出vo3(2k)＝vb(2k+1)+vc(2k)，其中，vb(2k+1)为第2k+1列的盲像素的读出数据，vc(2k)为第2k列的固定噪声。

在208中，基于vo1(i)、vo2(2j-1)和vo3(2k)，确定所述读出电路的列级固定噪声。具体地，所述确定的固定噪声为每一列相对于第一列的相对固定噪声。所述确定相对固定噪声的方法见图6，在此不再赘述。

值得说明的是，所述列读出电路固定噪声确定方法中的步骤描述并不用于限定其执行顺序，例如，步骤202、204和206的执行顺序可以是任意的。

图6是根据本申请的一些实施例所示的列读出电路的列级固定噪声确定方法示意图。

在602中，基于vo1(i)和vo2(2j-1)，确定偶数列与前一奇数列的固定噪声差值δ2j-1。具体地，所述奇数与前一偶数列的固定噪声差值可表示为：

vo1(2j)-vo2(2j-1)＝vc(2j)-vc(2j-1)＝vo2(2j)-vo1(2j-1)＝δ2j-1(1)

在604中，基于vo1(i)和vo3(2k)，确定奇数列与前一偶数列的固定噪声差值δ2k。具体地，所述奇数与前一偶数列的固定噪声差值可表示为：

vo1(2k+1)-vo3(2k)＝vc(2k+1)-vc(2k)＝vo3(2k+1)-vo1(2k)＝δ2k(2)

在606中，基于δ2j-1和δ2k，确定每一列相对于第1列的相对固定噪声。

在一些实施例中，为确定每一列相对于第1列的相对固定噪声，需要将步骤602和步骤604中的序号统一。具体地，步骤602的公式(1)可表示为：

步骤604中的公式(2)可表示为：

基于公式(3)和(4)可以得出：

在实际应用中，消除画面的竖条纹噪声时，绝对噪声vc(1)并不是主要关心的，可以理解为，竖条纹是列与列之间的相对固定噪声引起的，只要在接收信号时，补偿所述与vc(1)的相对固定噪声即可实现消除固定噪声的效果。公式(5)中的δm-1可以通过公式(1)和公式(2)得到。

在一些实施例中，图1-6中所述用于确定列读出电路列级固定噪声的方法，也可以经过变形后，用于确定行读出电路的行级固定噪声。

在一些实施例中，像素阵列包括2n行，n为大于1的整数，行读出电路包括2n个行读出电路，每行对应一个行读出电路，像素阵列中包括至少一个盲像素列，每行中的盲像素由一个行读出电路读出。同样地，采用交叉读取的方式，确定读出电路的行级固定噪声。

具体地，获取第i行中的盲像素被第i个行读出电路读取的读出数据vo1′(i)，i＝1，...，2n；获取第2j-1行中的盲像素和第2j行中的盲像素被交叉读取的读出数据vo2′(2j-1)，1≤j≤n；获取第1行中的盲像素被第1个行读出电路读取、第2n行中的盲像素被第2n个行读出电路读取，且第2k列中的盲像素和第2k+1列中的盲像素被交叉读取的读出数据vo3′(2k)，1≤k≤n-1；基于vo1′(i)、vo2′(2j-1)和vo3′(2k)，确定所述行读出电路的行级固定噪声。其具体的方法与列读出电路的列级固定噪声的确定方法类似，最终确定出读出电路每一行与第一行的相对固定噪声。

在一些实施例中，上述读出电路的固定噪声确定方法还可用于确定偏置电路的固定噪声。在像素阵列中，每一个像素都需要有一个偏置，有的电路中可能所有被读出的像素都共享一个偏置，那就不存在行固定条纹的问题，有些电路为了设计的需要，每行或每列都对应一个偏置电路，那么就存在行间失配导致固定条纹的问题。

如图7所示，为了解决在逐行切换偏置电压的情况下产生的行固定条纹问题，像素阵列包括边上额外放置的一列盲像素列，如图7所示。这一列盲像素可以单独设置一列读出电路，也可以与相邻的一列像素共享一列读出电路，这个都是可以由具体设计进行选择的。采用如上述电路的相邻行交叉偏置方式，可以确定偏置电路产生的固定噪声，如图8所示。

在一些实施例中，像素阵列包括2m行，m为大于1的整数，偏置电路包括2m个行偏置电路，每行对应一个行偏置电路，像素阵列中包括至少一个盲像素列，所述至少一个盲像素列通过设置开关由行偏置电路偏置并被一个列读出电路读出，其中，每行中的至少一个盲像素由一个行偏置电路偏置并被一个列读出电路读出。

具体地，获取第i行中的盲像素被第i个行偏置电路偏置时的读出数据vo1″(i)，i＝1，...，2m；获取第2j-1行中的盲像素和第2j行中的盲像素被第2j行偏置电路和第2j-1行偏置电路交叉偏置时的读出数据vo2″(2j-1)，1≤j≤m；获取第1行中的盲像素被第1个行偏置电路偏置、第2m行中的盲像素被第2m个行偏置电路偏置，且第2k行中的盲像素和第2k+1行中的盲像素被第2k+1行偏置电路和第2k行偏置电路交叉偏置时的读出数据vo3″(2k)，1≤k≤m-1；基于vo1″(i)、vo2″(2j-1)和vo3″(2k)，确定所述行偏置电路的行级固定噪声。其具体的方法与读出电路的固定噪声的确定方法类似，最终确定出偏置电路每一行与第一行的相对固定噪声。

在一些实施例中，上述用于确定偏置电路行级固定噪声的方法，也可以经过变形后，用于确定偏置路的列级固定噪声。在一些实施例中，像素阵列包括2m列，m为大于1的整数，偏置电路包括2m个偏置电路，每列对应一个偏置电路，像素阵列中包括至少一个盲像素行，所述至少一个盲像素行通过设置开关由列偏置电路偏置并被一个行读出电路读出。其中，每列中的至少一个盲像素由一个列偏置电路偏置并被一个行读出电路读出。

具体地，获取第i列中的盲像素被第i个列偏置电路偏置时的读出数据vo1″′(i)，i＝1，...，2m；获取第2j-1列中的盲像素和第2j列中的盲像素被第2j列偏置电路和第2j-1列偏置电路交叉偏置时的读出数据vo2″′(2j-1)，1≤j≤m；获取第1列中的盲像素被第1个列偏置电路偏置、第2m列中的盲像素被第2m个列偏置电路偏置，且第2k列中的盲像素和第2k+1列中的盲像素被第2k+1列偏置电路和第2k列偏置电路交叉偏置时的读出数据vo3″′(2k)，1≤k≤m-1；基于vo1″′(i)、vo2″′(2j-1)和vo3″′(2k)，确定所述列偏置电路的列级固定噪声。其具体的方法与读出电路的固定噪声的确定方法类似，最终确定出偏置电路每一列与第一列的相对固定噪声。

可以理解的是，通常的列读出电路与行偏置电路对应设置，他们共同设置在一个图像传感器中。在另一种设计中，行读出电路与列偏置电路对应设置。

与现有技术相比，本申请的有益效果表现如下：

一、通过盲像素行的方法提取列读出电路失调，传感器及电路设计简单，芯片面积代价小，且不影响正常读出，解决了电阻、交流电压电流型传感信号等难以直接用全局恒压恒流偏置的方法实现失调采样的技术问题。

二、通过切换相邻列读出的方法，有效地消除了盲像素自身的非均匀性影响，该方法操作简单，电路设计及读出时序易于实现，提高了读出电路失调采样的精度，改善了竖条纹抑制的效果。

以上内容描述了本申请和/或一些其他的示例。根据上述内容，本申请还可以作出不同的变形。本申请披露的主题能够以不同的形式和例子所实现，并且本申请可以被应用于大量的应用程序中。后文权利要求中所要求保护的所有应用、修饰以及改变都属于本申请的范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档、物件等，特将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不限于本申请明确介绍和描述的实施例。