生成噪声校正的像素值的电子设备、减小噪声信号的电子设备和成像系统的制作方法_3

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34可以经由输入通路49接收数字暗像素数据。例如,所接收的数字暗像素数据可以从读出电路28内的ADC电路或者从读出电路28的任意其他期望部分接收。例如,校正电路34可以接收216个为13位有符号数据的数字暗像素值(样本)(例如,电路34可以接收来自216个暗像素42的各自的数字暗像素值,并且每个数字暗像素值可以包含13个二进制位和相应的符号位)。
[0036]数字暗像素数据可以被传递给可选的数据过滤电路50。过滤电路50可以对数字暗像素数据执行过滤操作。通过过滤数字暗像素数据,数据过滤电路50可以去除可能为异常值的暗像素值,使其不被处理。过滤电路50可以将数字暗像素数据传递给数据精度扩展电路52。在另一种合适的布局中,数字暗像素数据可以在不过滤数据的情况下被传递给数据精度扩展电路52。
[0037]数据精度扩展电路可以对暗像素数据求和以生成具有比经由输入49所接收的每个数字暗像素值的位深度大的位深度的扩展的精度暗像素数据。例如,精度扩展电路52可以包含加法电路,该加法电路将经由输入49所接收的每个数字暗像素值相加起来(例如,将所接收的每个暗像素42的暗像素值相加起来),以生成扩展的精度暗像素值。扩展的精度暗像素值可以具有相对于每个数字暗像素值的位深度扩展的(更大的)位深度。在数字暗像素数据包含216个为13位有符号数据的数字暗像素值的实例中,精度扩展电路52可以对每个数字暗像素值求和以生成20位有符号的扩展精度的暗像素值,例如。数据精度扩展电路52可以将扩展精度的暗像素值传递给缩放电路54。
[0038]缩放电路54可以缩放扩展精度的暗像素值,使得扩展精度的暗像素值等于2的幂。例如,缩放电路54可以包含乘法电路,该乘法电路将扩展精度暗像素值乘以比例因子以生成等于2的幂的缩放的(scaled)扩展精度的暗像素值。缩放电路54可以将缩放的扩展精度的暗像素值传递给校正值抖动电路56。图4的实例仅为说明性的,而并非用来限制本实用新型的范围。像素值校正电路34可以按照任何期望顺序来实现数据过滤电路50、数据精度扩展电路52和缩放电路54。例如,像素值校正电路34可以在使用精度扩展电路52来执行精度扩展操作之前使用缩放电路54对暗像素数据执行缩放操作(例如,缩放电路54的输出可以耦接至扩展电路52的输入),可以在使用扩展电路52来执行精度扩展操作之后使用过滤电路50来过滤暗像素数据(例如,扩展电路52的输出可以耦接至过滤电路50的输入)等。
[0039]校正值抖动电路56可以接收来自随机数生成电路58的经随机化的最低有效位(LSB)。若需要,随机数生成电路58可以生成随机数,并且可以经由通路60将随机数的预定数量的最低有效位提供给校正值电路56。随机数生成电路58可以包含用于生成随机数的任意期望的随机数发生器电路。例如,电路58可以包含伪随机数发生器电路,该伪随机数发生器电路生成伪随机数并且可以将伪随机数的预定数量的最低有效位提供给校正值抖动电路56。作为另一个实例,电路58可以包含线性反馈移位寄存器(LFSR)电路(例如,移位寄存器具有作为它的前一状态的线性函数的输入位)。LFSR电路可以生成随机位序列。随机数生成电路58可以从随机位序列中除去预定数量的最低有效位,并且可以将LSB提供给校正值电路56。例如,随机数生成电路58可以将24位随机数的8个最低有效位提供给校正值56。一般地,电路58可以将任何期望数量的最低有效位提供给校正值抖动电路56 (例如,随机数生成电路58可以将随机数的一个最低有效位提供给电路56,可以将随机数的至少一个最低有效位提供给电路56,可以将随机数的两个最低有效位、随机数的三个最低有效位、随机数的四个最低有效位、随机数的超过四个的最低有效位或者随机数的任意其他期望数量的最低有效位提供给电路56)。
[0040]校正值抖动电路56可以将接收自电路58的最低有效位加上接收自缩放电路54的缩放的扩展精度的暗像素值。例如,校正值抖动电路56可以包含加法电路,用于将LSB值加上缩放的扩展精度的暗像素值以生成具有抖动的最低有效位的扩展精度的校正值(例如,扩展精度的校正值的最低有效位可以进行随机化,然而可以基于暗像素数据来确定更多的有效位)。若需要,校正值抖动电路56可以将不同的随机LSB加上给定的缩放的扩展精度的暗像素值以生成多个扩展精度的校正值(在本文中有时称为抖动的校正值、随机化的校正值,或者具有随机化的最低有效位序列的校正值)。例如,抖动电路56可以通过将随机LSB的第一序列加上给定的缩放的扩展精度的暗像素值而生成第一扩展精度的校正值,并且可以通过将随机LSB的第二序列加上该缩放的扩展精度的暗像素值而生成第二扩展精度的校正值。校正值由此可以是随机化的值,该值均匀分布于给定的缩放的扩展精度的暗像素值附近。校正值抖动电路56可以将扩展精度的校正值传递给校正值减法电路62。
[0041]校正值减法电路62可以经由输入61来接收具有扩展精度的数字图像像素值(例如,经由通路61接收到的图像像素值可以具有与接收自电路56的扩展精度的校正数据相同的位深度)。减法电路62可以从数字图像像素值中减去扩展精度的校正值,以生成扩展精度的校正的像素数据。若需要,校正值减法电路62可以随后对数字图像像素值进行操作,从而从每个数字图像像素值中减去具有不同的随机化的LSB的扩展精度的校正值。例如,电路56可以从第一图像像素值中减去第一扩展精度的校正值,并且可以从第二图像像素值中减去第二扩展精度的校正值。以此方式,从数字图像像素数据中减去的校正值可以进行随机化(抖动)以减小像素数据中的量化噪声的影响。
[0042]例如,数字暗像素数据可以在图像像素数据由阵列20中的像素22的选定行读出的同时由暗像素42读出。校正值抖动电路56可以为在选定的像素行中的每个像素生成不同的扩展精度的校正值(例如,通过将不同的随机化的LSB加上给定的缩放的扩展精度的暗像素值)。扩展精度的校正值可以均匀地分布于缩放的扩展精度的暗像素值附近。以此方式,扩展精度的校正值可以在像素22的行间进行随机化,同时确保扩展精度的校正值的均值等于缩放的扩展精度的暗像素值(例如,该行像素22的期望校正值)。校正值减法电路可以从经由输入61接收到的每个数字图像像素值中减去各自的扩展精度的校正值。以此方式,不同的校正值被从行内的每个图像像素值中减去。随机化的LSB可以用来使校正值抖动,使得在没有于像素数据中减去校正值时引入可见的量化误差伪影的情况下,校正值作为总体在整个像素行间非常近似于期望噪声误差,所述量化误差伪影在从像素数据中减去单个均值时将会存在于行间。
[0043]校正值减法电路可以将扩展精度的校正的像素数据传递给数据精度恢复电路64。数据精度恢复电路64可以将扩展精度的校正的像素数据的位深度恢复为数字图像像素数据的原始位深度。例如,精度恢复电路64可以包含除法电路,该除法电路将扩展精度的校正的像素数据除以预定量(例如,使扩展精度的校正的像素数据向右移位达预定数量的位的量),以生成校正的像素数据。
[0044]例如,考虑以上所描述的其中选定的像素行的期望校正值为1.75的情形。如果给校正值减法电路62提供的在一行图像像素值中的每个图像像素值具有值8,则扩展精度的校正值的LSB可以进行随机化,使得在该行内的每四个校正的像素值中的三个等于6,并且使得在恢复了像素数据精度之后,在该行内的每四个校正的像素值中的一个等于7。通过扩展数据的精度,电路34可以使校正值抖动,从而可以在不引入明显的量化误差伪影的情况下于整行间减小行相关噪声。
[0045]若需要,数据精度恢复电路64可以将校正的像素数据传递给上溢与下溢检测电路66。电路66可以在校正的像素数据中检测上溢和/或下溢。例如,如果下溢被检测到,则电路66可以将像素数据裁剪(clip)至最小值,和/或如果上溢被检测到,则将像素数据裁剪至最大值。然后,可以将校正的像素数据传递给其他处理电路(例如,处理电路18),用于附加的处理和存储。
[0046]图5示出了可以由图4的像素值校正电路34执行的由于减小图像数据中的噪声和量化误差的说明性步骤的流程图。例如,图5的步骤可以由电路34执行,以在阵列20中的像素(22)行的图像像素值已经由读出电路28读出并被转换成数字像素值之后对该行像素22执行行向校正操作(例如,用于减小时间或固定图形行噪声)。暗像素42可以采集暗像素值,并且暗像素值可以在图像像素值被从该行像素22中读出的同时由读出电路28读出。
[0047]在步骤70,像素值校正电路34可以接收阵列20的选定行的数字图像像素值以及相应的数字暗像素值。例如,校正电路34可以接收来自读出电路28中的模数转换电路的数字图像像素值和数字暗像素值。
[0048]在可选的步骤72,数据过滤电路50可以任选地通过过滤数字暗像素值而执行暗像素值的异常值去除操作。
[0049]在步骤74,数据精度扩展电路52可以使用(过滤的)暗像素值来为阵列20的选定行生成扩展精度的暗像素值。例如,数据精度扩展电路52可以在执行加法操作之前将每个数字暗像素值加起来以生成相对于每个个体数字暗像素值具有扩展的位宽度的扩展精度的暗像素值。加总的扩展精度的暗像素值的扩展位宽度可以允许扩展精度的暗像素值的最低有效位相对于接收自模数转换电路的数字数据具有增强精度,使得那些位可以在被从图像像素数据中减去时进行随机化以减小量化误差的明显影响。
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