專(zhuān)利名稱：圖像傳感器和圖像信號(hào)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)和系統(tǒng)，特別是用于降低CMOS圖像傳感器暗電 流噪聲的圖像傳感器和圖像信號(hào)處理方法。
背景技術(shù)：
圖像傳感器被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如，消費(fèi)電子、機(jī)器人技術(shù)、基 于衛(wèi)星的儀器、交通、導(dǎo)航和制導(dǎo)。其中，圖像傳感器的感光部分由像素陣 列構(gòu)成，每個(gè)像素包含一個(gè)與其相對(duì)應(yīng)的光電檢測(cè)單元，這些光電檢測(cè)單元 對(duì)所形成的電荷進(jìn)4于;險(xiǎn)測(cè)。
電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖 像傳感器是兩種典型的圖像傳感器。相較于CCD圖像傳感器，CMOS圖像傳 感器由于具有更高的兼容性和集成度，并且具有極低的功耗，因而被大規(guī)模 地制造和使用。但是，暗電流噪聲極大的影響了 CMOS圖像傳感器的圖像質(zhì) 量。
理論上，只有在曝光情況下，光子與像素中的光電檢測(cè)單元發(fā)生碰撞， 才會(huì)產(chǎn)生自由載荷子并且被光檢測(cè)單元收集，接著，所收集的載荷子被讀出， 并被轉(zhuǎn)移到輸出電路，形成與光強(qiáng)成正比的光電流，進(jìn)而經(jīng)過(guò)處理形成了數(shù) 字圖像。因而在全黑的條件下，理想的圖像傳感器像素，并不會(huì)產(chǎn)生電流。
然而，由于工藝缺陷，實(shí)際的圖像傳感器像素即便在全黑的條件下，也 會(huì)由于漏電而形成電流，稱為暗電流。暗電流噪聲隨曝光時(shí)間的變化，與圖 像信號(hào)的變化相同，難以區(qū)分，而且暗電流噪聲對(duì)溫度有極強(qiáng)的敏感性，難 于量化確定。現(xiàn)有技術(shù)中，申請(qǐng)?zhí)枮?00610057745.7、名稱為"估計(jì)暗噪聲比例因子 來(lái)從圖像中減去暗噪聲的系統(tǒng)和方法"的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)了 一種基于暗 噪聲比例因子從圖像中減去暗噪聲的圖像信號(hào)處理方法。其中，以在沒(méi)有光 照射圖像傳感器的情況下所捕捉的圖像作為參考暗噪聲圖像，以及以在光照 情況下所捕捉的圖像作為當(dāng)前圖像，并根據(jù)同樣像素在參考暗噪聲圖像和當(dāng) 前圖像中的像素值，計(jì)算暗噪聲比例因子；然后根據(jù)所述比例因子對(duì)所述參 考暗噪聲圖像進(jìn)行縮放，并將縮放的結(jié)果從當(dāng)前圖像中減去，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從圖 像中減去暗噪聲。
上述專(zhuān)利所公開(kāi)的方法中，考慮到光照與非光照時(shí)的溫度存在差異，且 暗電流會(huì)由于溫度的變化而發(fā)生變化，通過(guò)相同位置的像素在參考暗噪聲圖 像和當(dāng)前圖像中的像素值，計(jì)算暗噪聲比例因子。然而在光照條件下，所述
相同位置像素的像素值包括光電流產(chǎn)生部分和暗電流產(chǎn)生部分。由于光電流 受溫度的影響與暗電流隨溫度的變化并不相同，因此上述專(zhuān)利所公開(kāi)的方法 中采用所得到的暗噪聲比例因子對(duì)當(dāng)前圖像進(jìn)行縮放，并不能消除圖像中的 暗噪聲。
另外，正如該專(zhuān)利文件中也有提及，由于采用線性回歸過(guò)程計(jì)算所述暗 噪聲比例因子，所得到的暗噪聲比例因子受到在參考暗噪聲圖像和當(dāng)前圖像 中分別所選取的像素?cái)?shù)目的影響。此外，由于需要對(duì)包含多個(gè)像素的參考暗 噪聲圖像進(jìn)行存儲(chǔ)和計(jì)算，對(duì)系統(tǒng)得數(shù)據(jù)容量和數(shù)據(jù)處理能力的要求也比較 高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是，提供一種圖像傳感器和圖像信號(hào)處理方法，消除 圖像傳感器暗電流噪聲，提高圖像質(zhì)量。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種圖像傳感器，包括感光陣列，包 括至少一行的全黑像素行，用于提供全黑參考像素值和感光參考像素值；
6有效像素，用于提供有效像素值和感光有效像素值；
數(shù)據(jù)處理單元，用于根據(jù)所述全黑參考像素值和所述全黑有效像素值，
獲得暗電流因子；根據(jù)所述暗電流因子和所述感光參考像素值，對(duì)所述感光 有效像素值進(jìn)行校正，獲得校正后的感光有效像素值；
存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)所述暗電流因子。
可選的，所述全黑像素行包括不進(jìn)行曝光的像素。
可選的，所述全黑像素行在所述圖像傳感器內(nèi)的位置，保證所述全黑像 素先于所述有效像素之前被讀出。
可選的，所述感光陣列還包括遮光部分，位于所述全黑像素周?chē)?，并?所述遮光部分大于所述全黑像素。
可選的，所述遮光部分為金屬。
可選的，所述全黑參考像素值包括在沒(méi)有光照射的條件下，參考像素中 光電檢測(cè)單元的重置電壓值和第一暗電流所形成的電壓的差值；所述全黑有 效像素值包括在沒(méi)有光照射的條件下，有效像素中光電檢測(cè)單元上的重置電 壓與暗電流所形成的電壓的差值；所述感光參考像素值包括在正常工作的光 照條件下，參考像素中光電檢測(cè)單元的重置電壓值和第二暗電流所形成的電 壓的差值；所述感光有效像素值包括在正常工作的光照條件下，有效像素中 光電檢測(cè)單元上的重置電壓與經(jīng)曝光后其具有的電荷所轉(zhuǎn)換成的電壓的差 值；所述校正后的感光有效像素值包括經(jīng)過(guò)了暗電流校正的感光有效像素值。
本發(fā)明還提供了一種圖像信號(hào)處理方法，應(yīng)用于所述圖像傳感器，包括 在沒(méi)有光照射的條件下，獲取全黑參考像素值和全黑有效像素值；根據(jù)所述 全黑參考像素值和全黑有效像素值，獲得暗電流因子；在正常工作的光照條
件下，根據(jù)感光參考像素值以及所述暗電流因子，獲得暗電流估計(jì)值；根據(jù) 所述暗電流估計(jì)值，對(duì)感光有效像素值進(jìn)行校正?？蛇x的，所述獲取全黑參考像素值和全黑有效像素值，包括先獲得所
述全黑參考像素值，然后獲得所述全黑有效像素值。
可選的，所述獲取全黑參考像素值，包括獲得平均全黑參考像素值。
可選的，所述根據(jù)全黑參考像素值和全黑有效像素值，獲得暗電流因子， 包括對(duì)每一個(gè)有效像素而言，以其所述全黑有效像素值除以所述平均全黑 參考像素值，獲得與其相對(duì)應(yīng)的所述暗電流因子。
可選的，還包括，在所述獲得暗電流因子之后，存儲(chǔ)所述暗電流因子。
可選的，所述獲得與每一個(gè)有效像素對(duì)應(yīng)的暗電流因子，包括對(duì)于同 一個(gè)有效像素，計(jì)算多個(gè)所述暗電流因子，以所述計(jì)算結(jié)果的平均值作為所 述暗電流因子。
可選的，所述根據(jù)感光參考像素值以及暗電流因子，獲得暗電流估計(jì)值， 包括對(duì)于每一個(gè)有效像素，計(jì)算所述平均感光參考像素值和其暗電流因子 的乘積。
可選的，所述根據(jù)暗電流估計(jì)值，對(duì)感光有效像素值進(jìn)行校正，包括 對(duì)于每一個(gè)有效像素，從所述感光有效像素值中減去所述暗電流估計(jì)值。
可選的，所述沒(méi)有光照射的條件，包括令所述圖像傳感器處于第一設(shè) 定時(shí)間的無(wú)光狀態(tài)。
可選的，所述第一設(shè)定時(shí)間，包括使大部分像素在所述無(wú)光狀態(tài)下的 輸出值達(dá)到其相應(yīng)的飽和輸出值的十分之一 以上、且不能使有效像素出現(xiàn)過(guò) 曝的時(shí)間。
可選的，所述正常工作的光照條件，包括對(duì)所述圖像傳感器進(jìn)行曝光， 所述曝光時(shí)間為第二設(shè)定時(shí)間。
可選的，所述對(duì)所述圖像傳感器進(jìn)行曝光，包括通過(guò)自動(dòng)曝光控制模塊，對(duì)所述圖像傳感器進(jìn)行自動(dòng)曝光或者手動(dòng)曝光，并控制其曝光時(shí)間為第 二設(shè)定時(shí)間。
本發(fā)明在圖像傳感器中設(shè)置全黑像素行，提供暗電流的參考對(duì)象，以無(wú)
光狀態(tài)下所獲得的全黑有效像素值與全黑參考像素值的比值作為暗電流因 子，并且將在正常工作曝光條件下獲得的感光參考像素值與暗電流因子的乘 積作為對(duì)感光有效像素值的暗電流校正，從而可將其從感光有效像素值中消 除。


圖l是本發(fā)明圖像傳感器實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明圖像傳感器具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明圖像信號(hào)處理方法實(shí)施方式的流程示意圖4是本發(fā)明圖像信號(hào)處理方法具體實(shí)施方式
中，無(wú)光狀態(tài)下的流程示 意圖5是本發(fā)明圖像信號(hào)處理方法具體實(shí)施方式
中，曝光狀態(tài)下的流程示 意圖。
具體實(shí)施例方式
暗電流噪聲是一種固形噪聲，與由固定偏移量所造成的固形噪聲不同的 是，對(duì)曝光時(shí)間、溫度都有較強(qiáng)的敏感性，并且隨曝光時(shí)間的變化與圖像信 號(hào)所產(chǎn)生的變化相同，因而消除起來(lái)比較祖難。而圖像傳感器的質(zhì)量，特別 是在低光下的性能在很大程度上取決于暗電流噪聲的大小。
本發(fā)明實(shí)施方式正是考慮到暗電流對(duì)溫度敏感，因而提供了一種圖像傳 感器以及圖像信號(hào)處理方法，根據(jù)無(wú)光條件下的全黑參考像素值和全黑有效 像素值，獲得暗電流因子。該暗電流因子可用于在正常工作曝光情況下，對(duì)
9所獲得的感光有效像素值進(jìn)行校正，從而消除圖像中由于暗電流噪聲所帶來(lái) 的影響。此外，本發(fā)明實(shí)施方式計(jì)算簡(jiǎn)單，節(jié)省了運(yùn)算量和計(jì)算步驟，也簡(jiǎn) 化了裝置。
下面即結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。
參考圖1,本發(fā)明實(shí)施方式提供了一種圖像傳感器，包括感光陣列100, 數(shù)據(jù)處理單元101和存儲(chǔ)單元102。
感光陣列100包括至少一行的全黑像素行110，用于提供全黑參考像素 值和感光參考像素值，以及有效像素lll,用于提供全黑有效像素值和感光有 效像素值。
數(shù)據(jù)處理單元101,用于根據(jù)所述全黑參考像素值和所述全黑有效像素 值，獲得暗電流因子；根據(jù)所述暗電流因子和所述感光參考像素值，對(duì)所述 感光有效像素值進(jìn)行校正，獲得校正后的感光有效像素值。
存儲(chǔ)單元102,用于存儲(chǔ)所述暗電流因子。
其中，所述像素值，包括像素中光電檢測(cè)單元上的重置電壓與經(jīng)曝光 后其具有的電荷所轉(zhuǎn)換成的電壓的差值，也就是曝光前后光電檢測(cè)單元的電壓差。
具體來(lái)說(shuō)，所述全黑參考像素值，為在沒(méi)有光照射的條件下，參考像素 中光電檢測(cè)單元的重置電壓值和第一暗電流所形成的電壓的差值；所述全黑 有效像素值，為在沒(méi)有光照射的條件下，有效像素中光電檢測(cè)單元上的重置 電壓與暗電流所形成的電壓的差值；所述感光參考像素值，為在正常工作的 光照條件下，參考像素中光電檢測(cè)單元的重置電壓值和第二暗電流所形成的 電壓的差值；所述感光有效像素值，為在正常工作的光照條件下，有效像素 中光電;^測(cè)單元上的重置電壓與經(jīng)曝光后其具有的電荷所轉(zhuǎn)換成的電壓的差 值；所述校正后的感光有效像素值，為經(jīng)過(guò)了暗電流校正的感光有效像素值。
10其中，在沒(méi)有光照條件下參考像素中的第一暗電流，與在正常工作光照條件 下感光參考像素中的第二暗電流，由于存在溫度的影響，因而并不相同。
具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明圖像傳感器實(shí)施方式可用于任何數(shù)字圖像處理設(shè)備， 例如，數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、機(jī)器視覺(jué)設(shè)備、交通監(jiān)控設(shè)備、醫(yī)學(xué)成像設(shè)備等。
其中， 一行或多行的全黑像素行110可位于感光陣列100的任何位置。 所述全黑像素具體來(lái)說(shuō)，包括不進(jìn)行曝光的像素。其中，可通過(guò)以遮光部件 對(duì)所述像素進(jìn)行遮蓋實(shí)現(xiàn)所述全黑像素，所述遮光部件可為金屬。
在具體實(shí)施例中， 一行或多行的全黑像素行110位于感光陣列100的最
先讀出位置，也就是說(shuō)，在讀出時(shí)，這些全黑像素可以最先被讀出，即在有
效像素讀出之前被讀出。在其它實(shí)施例中， 一行或多行全黑像素行110也可 分布于感光陣列100四周。
在其它實(shí)施例中，所述全黑像素周?chē)€可包括遮光部分。所述遮光部分 大于全黑像素行部分，以保證在后續(xù)正常曝光情況下，光線不會(huì)因?yàn)檎凵洹?br> 衍射等因素而影響到全黑像素行的輸出值。參考圖2，其中，所述圖像傳感器 為陣列ACDB,所述遮光部分為陣列AIJB,全黑像素行110為陣列EGHF。
其中，有效像素112,是相對(duì)于感光陣列100中所包含的非成像部分而言， 指的是真正參與感光成像的像素。所述多個(gè)有效像素112可為排列成行和列 的二維陣列，也可為多個(gè)有效像素的不規(guī)則組合。參考圖2，其中，有效像素 112為陣列IJDC。
其中，數(shù)據(jù)處理單元101具體來(lái)說(shuō)可為微數(shù)據(jù)處理單元、微控制器、可 編程邏輯器件或其它數(shù)據(jù)處理i殳備。在具體實(shí)施例中，凄t據(jù)處理單元101可 與感光陣列100嵌入在同一個(gè)芯片中，在其它具體實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理單元 101也可為通過(guò)連接件與感光陣列100相連接的設(shè)備。
其中，存儲(chǔ)單元102用于存儲(chǔ)所述暗電流因子，并輸出至數(shù)據(jù)處理單元
ii101。具體來(lái)i兌，存4諸單元102可包括EEPROM、閃存等類(lèi)型的一個(gè)或多個(gè)存 儲(chǔ)設(shè)備。
下面結(jié)合圖1，對(duì)圖像傳感器的具體工作過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。
在遮光或黑暗的情況下，感光陣列100中的全黑像素行110所輸出的為 全黑參考像素值；多個(gè)有效像素112中每一個(gè)有效像素所輸出的為全黑有效 像素值，每一個(gè)所述全黑有效像素值都包括暗電流產(chǎn)生部分以及隨機(jī)噪聲產(chǎn) 生部分，其中，以暗電流產(chǎn)生部分為主。對(duì)于隨機(jī)噪聲所產(chǎn)生的全黑有效像 素值，可在遮光或黑暗的情況下，通過(guò)捕捉多幅圖像并取其平均值，減小其 相對(duì)于暗電流產(chǎn)生部分的比例，而將其消除或減小其所產(chǎn)生的影響。
在遮光或黑暗條件下，數(shù)據(jù)處理單元101從感光陣列100中獲得所述全 黑參考像素值以及每一個(gè)有效像素所產(chǎn)生的所述全黑有效像素值，并且根據(jù) 所述全黑參考像素值和每個(gè)所述全黑有效像素值，獲得暗電流因子；數(shù)據(jù)處 理單元101將所產(chǎn)生的暗電流因子保存至存儲(chǔ)單元102。
在正常工作情況下，對(duì)感光陣列100進(jìn)行曝光，所述全黑像素行110所 輸出的為感光參考像素值，所述多個(gè)有效像素112中每個(gè)有效像素此時(shí)所輸 出的為感光有效像素值。其中，所述感光參考像素值，包括暗電流產(chǎn)生部分， 所述感光有效像素值，包括光電流產(chǎn)生部分和暗電流產(chǎn)生部分。光電流包含 原圖像的信息，暗電流則造成圖像的噪聲，光電流和暗電流在曝光時(shí)間上積 分之后，輸出帶噪聲的圖像。
在正常工作的曝光情況下，數(shù)據(jù)處理單元101從感光陣列100中獲得所 述感光參考像素值以及每一個(gè)有效像素所產(chǎn)生的所述感光有效像素值，并且 從存儲(chǔ)單元102中獲得暗電流因子，根據(jù)所述暗電流因子和所述感光參考像 素值，獲得相對(duì)每個(gè)所述感光有效像素值的暗電流估計(jì)值，對(duì)每個(gè)所述感光 有效像素值進(jìn)行校正。參考圖3，本發(fā)明實(shí)施方式還提供了一種圖像信號(hào)處理方法，應(yīng)用于所述
圖像傳感器，包括步驟S1，在沒(méi)有光照射的條件下，獲取全黑參考像素值 和全黑有效像素值；步驟S2,根據(jù)所述全黑參考像素值和全黑有效像素值， 獲得暗電流因子；步驟S3，在正常工作的光照條件下，根據(jù)感光參考像素值 以及所述暗電流因子，獲得暗電流估計(jì)值；步驟S4，根據(jù)所述暗電流估計(jì)值， 對(duì)感光有效像素值進(jìn)行校正。
其中，所述獲取像素值，具體來(lái)說(shuō)可包括通過(guò)讀出電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電 路，獲得以數(shù)字信號(hào)形式表示的所述像素值。在有電流存在的情況下，無(wú)論 暗電流或是光電流，電流經(jīng)過(guò)曝光時(shí)間的積分，形成電荷的積累，并通過(guò)電 壓的形式表現(xiàn)出來(lái)。具體來(lái)說(shuō)，可包括通過(guò)積分電路，對(duì)所積累的電荷進(jìn)行 收集，并輸出電壓。
在一種具體的實(shí)施方式中，本發(fā)明圖像信號(hào)處理方法的實(shí)施方式，可包 括無(wú)光步驟D1(參考圖4)，包括在無(wú)光狀態(tài)下，對(duì)圖像信息進(jìn)行的處理； 以及曝光步驟D2 (參考圖5)，包括在正常工作的光照條件下，對(duì)所述圖像信 息進(jìn)行的處理。
具體來(lái)說(shuō)，參考圖4，所述無(wú)光步驟D1包括
步驟Sll,令所述圖像傳感器處于第一設(shè)定時(shí)間的無(wú)光狀態(tài)。具體來(lái)說(shuō)， 可對(duì)所述圖像傳感器的全部或部分進(jìn)行遮光處理，例如，對(duì)于照相機(jī)的感光 單元，可通過(guò)關(guān)閉快門(mén)，使其處于黑暗狀態(tài)。
令所述圖像傳感器的無(wú)光狀態(tài)持續(xù)第一設(shè)定時(shí)間，可使大部分有效像素 在所述無(wú)光狀態(tài)下的輸出值達(dá)到其相應(yīng)的飽和輸出值的十分之一 以上，并且 不能出現(xiàn)過(guò)曝，即使有效像素的輸出值接近其相應(yīng)的飽和輸出值。由于暗電 流的存在，曝光時(shí)間增加時(shí)，所述全黑有效像素值也會(huì)隨之增加，直至達(dá)到 飽和輸出值。以數(shù)碼相機(jī)為例，在完全遮住鏡頭的情況下，設(shè)置長(zhǎng)曝光時(shí)間，會(huì)得到帶有噪點(diǎn)的畫(huà)面，這些噪點(diǎn)就是在無(wú)光狀態(tài)下有效像素的輸出值的體現(xiàn)。
步驟S12,獲得平均全黑參考像素值。具體來(lái)說(shuō)，可包括在所述無(wú)光狀 態(tài)下，獲得所有全黑像素的輸出值，即全黑參考像素值；計(jì)算所述所有全黑 像素輸出值的平均值。全黑像素的個(gè)數(shù)越多，對(duì)計(jì)算過(guò)程中所存在的隨機(jī)噪 聲的消除作用越好，所能得到的結(jié)果也就越精確，但與此同時(shí)，計(jì)算過(guò)程也 就越復(fù)雜，所需要的計(jì)算時(shí)間也就越長(zhǎng)。具體來(lái)說(shuō)，計(jì)算所述所有全黑像素 輸出值的平均值可采用現(xiàn)有技術(shù)中的多種求平均值方法，在此不再贅述。所 采用的方法只對(duì)計(jì)算結(jié)果的精確度有影響，并不對(duì)該步驟的實(shí)施起到限制作 用。
步驟S13,獲得全黑有效像素值。具體來(lái)說(shuō)，可包括在所述無(wú)光狀態(tài)下， 獲得每一個(gè)有效像素的輸出值。其中，所述全黑有效像素值對(duì)應(yīng)于每一個(gè)有 效像素。
在具體實(shí)施中，步驟S12中獲取平均全黑參考像素值的步驟可早于步驟 S13執(zhí)行，即先獲得所述全黑參考像素值，然后再獲得所述全黑有效像素值， 因而在讀出每一個(gè)全黑有效像素值之后，就可以計(jì)算與其相對(duì)應(yīng)的暗電流因 子，而不需要對(duì)所述全黑有效像素值進(jìn)行保存，節(jié)省了存儲(chǔ)空間，也減少了 運(yùn)算量和計(jì)算復(fù)雜度。
在其它的實(shí)施例中，步驟S12中獲取平均全黑參考像素值的步驟可在步 驟S13之后執(zhí)行，即先獲得所述全黑有效像素值，然后再獲得所述全黑參考 像素值。此時(shí)，步驟S13還可包括在獲得所述全黑有效像素值之后，保存所 獲得的全黑有效像素值。當(dāng)獲得所述平均全黑參考像素值之后，再讀出所保 存的全黑有效像素值，進(jìn)行下面的步驟。
接著，執(zhí)行步驟S14，根據(jù)所述平均全黑參考像素值和所述全黑有效像素值，計(jì)算所述暗電流因子。具體來(lái)說(shuō)，可包括，對(duì)每一個(gè)有效像素而言，以 其所述全黑有效像素值除以所述平均全黑參考像素值，獲得與其相對(duì)應(yīng)的暗
電流因子。例如，yav為所述平均全黑參考像素值，y,為像素i的全黑有效像 素值，則像素i的所述暗電流因子《為
《=i 少av
在其它實(shí)施方式中，還可包括按照步驟S12至步驟S14的方法，對(duì)于 同一個(gè)有效像素，計(jì)算多個(gè)所述暗電流因子，以所述計(jì)算結(jié)果的平均值作為 所述暗電流因子。所獲得的暗電流因子的數(shù)目越多，對(duì)計(jì)算過(guò)程中所存在的 偶然誤差的消除作用越好，所能得到的結(jié)果也就越精確，但與此同時(shí)，計(jì)算 過(guò)程也就越復(fù)雜，所需要的計(jì)算時(shí)間也就越長(zhǎng)。具體來(lái)說(shuō)，可獲得10至100 個(gè)所述暗電流因子。所列出的數(shù)字僅對(duì)該步驟的實(shí)施進(jìn)行說(shuō)明，并不對(duì)其起 到限制作用。
步驟S15，存儲(chǔ)所述暗電流因子。
接下來(lái)，進(jìn)入曝光步驟D2。參考圖5，所述曝光步驟D2具體可包括
步驟S21,對(duì)所述圖像傳感器進(jìn)行曝光，所述曝光時(shí)間為第二設(shè)定時(shí)間。 具體來(lái)說(shuō)，在照相機(jī)或者攝像機(jī)中，可通過(guò)其中的自動(dòng)曝光控制模塊，對(duì)所 述圖像傳感器進(jìn)行自動(dòng)曝光或者手動(dòng)曝光，并控制其曝光時(shí)間為第二設(shè)定時(shí) 間。
令所述圖像傳感器的曝光狀態(tài)持續(xù)第二設(shè)定時(shí)間，可使大部分有效像素 在所述無(wú)光狀態(tài)下的輸出值達(dá)到其相應(yīng)的飽和輸出值的十分之一以上，并且 不能出現(xiàn)過(guò)曝，即使有效像素的輸出值接近其相應(yīng)的飽和輸出值。
步驟S22,在正常工作曝光條件下，獲得平均感光參考像素值。其中，具 體實(shí)施過(guò)程與步驟S12相似，在此不再贅述。與步驟S12不一樣的是，通過(guò)步驟S22所獲得的所述感光參考像素值，為所述全黑像素行經(jīng)過(guò)步驟S21,即
持續(xù)第二設(shè)定時(shí)間的曝光后的輸出值。盡管其中主要部分仍然只包括暗電流， 但是此時(shí)由于經(jīng)過(guò)第二設(shè)定時(shí)間的曝光過(guò)程，所述圖像傳感器的溫度發(fā)生了
改變，而暗電流對(duì)溫度有極強(qiáng)的敏感性，因此通過(guò)步驟S22所獲得的感光參 考像素值中包含了溫度對(duì)此時(shí)的所述暗電流的影響。
步驟S23,獲得感光有效像素值。其中，所述感光有效像素值對(duì)應(yīng)于每一 個(gè)有效像素。在曝光情況下，每一個(gè)有效像素所具有的所述感光有效像素值， 包括光照產(chǎn)生的光電流以及其自身所具有的暗電流之和。其中，此時(shí)，每一 個(gè)有效像素所具有的暗電流，由于溫度的影響，也不同于無(wú)光狀態(tài)下所獲得 的暗電流。
步驟S24,獲得所存儲(chǔ)的、對(duì)應(yīng)于每一個(gè)有效像素的暗電流因子。
步驟S25,根據(jù)所述平均感光參考像素值和每一個(gè)有效像素的暗電流因 子，獲得對(duì)應(yīng)于每一個(gè)有效像素的暗電流估計(jì)值。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于每一個(gè)有 效像素，通過(guò)所述平均感光參考像素值和其暗電流因子的乘積，獲得其暗電 流估計(jì)值。例如，《為像素i的所述暗電流因子，Yav為所述平均感光參考像 素值，則〗象素i的所述暗電流估計(jì)值為《,xyOT
步驟S26，對(duì)于每一個(gè)有效像素，根據(jù)其所述暗電流估計(jì)值，對(duì)其所述感 光有效像素值進(jìn)行校正。具體來(lái)說(shuō)，包括，從所述感光有效像素值中減去所
述暗電流估計(jì)值。例如，像素i經(jīng)4交正后的所述暗電流估計(jì)值為《x:rm;, i;為
像素i的感光有效像素值，則像素i經(jīng)校正后的感光有效像素值Z,為
在其它實(shí)施方式中，還可包括步驟S27，按照步驟S23至步驟S26的 方法，對(duì)于同一個(gè)有效像素，獲得多個(gè)所述經(jīng)過(guò)校正的感光有效像素值，以 所述計(jì)算結(jié)果的平均值作為該有效像素經(jīng)過(guò)校正的所述感光有效像素值。其
16中，所獲得的經(jīng)校正的感光有效像素值的數(shù)目越多，對(duì)計(jì)算過(guò)程中所存在的 偶然誤差的消除作用越好，所能得到的結(jié)果也就越精確，但與此同時(shí)，計(jì)算 過(guò)程也就越復(fù)雜，所需要的計(jì)算時(shí)間也就越長(zhǎng)。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明上述實(shí)施方式通過(guò)在圖像傳感器中設(shè)置全黑像 素行，提供暗電流的參考對(duì)象，以無(wú)光狀態(tài)下所獲得的全黑有效像素值與全 黑參考像素值的比值作為暗電流因子，并且將在正常工作曝光條件下獲得的 感光參考像素值與暗電流因子的乘積作為對(duì)感光有效像素值的暗電流校正。 其中，由于每一個(gè)像素的制作工藝相同，因此在相同的曝光或無(wú)光條件下， 不同像素的暗電流對(duì)溫度具有相同的敏感度，并且全黑像素產(chǎn)生的全黑參考 像素值或者感光參考像素值，都是以暗電流部分為主，因此全黑參考像素值 作為計(jì)算暗電流因子的分母，能較準(zhǔn)確地估計(jì)出暗電流由于溫度所產(chǎn)生的影
響，從而可將其從感光有效像素值中消除。
此外，本發(fā)明上述實(shí)施方式，并不需要對(duì)整個(gè)圖像進(jìn)行捕捉、存儲(chǔ)、計(jì) 算等操作，節(jié)省了運(yùn)算時(shí)間，提高了運(yùn)算效率。
雖然本發(fā)明已通過(guò)較佳實(shí)施例說(shuō)明如上，^旦這些較佳實(shí)施例并非用以限 定本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)有能力 對(duì)該較佳實(shí)施例做出各種改正和補(bǔ)充，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求 書(shū)的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種圖像傳感器，其特征在于，包括感光陣列，包括至少一行的全黑像素行，用于提供全黑參考像素值和感光參考像素值；有效像素，用于提供全黑有效像素值和感光有效像素值；數(shù)據(jù)處理單元，用于根據(jù)所述全黑參考像素值和所述全黑有效像素值，獲得暗電流因子；根據(jù)所述暗電流因子和所述感光參考像素值，對(duì)所述感光有效像素值進(jìn)行校正，獲得校正后的感光有效像素值；存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)所述暗電流因子。
2. 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述全黑像素行包括不進(jìn) 行曝光的像素。
3. 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述全黑像素行在所述圖 像傳感器內(nèi)的位置，保證所述全黑像素先于所述有效像素之前被讀出。
4. 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述感光陣列還包括遮光 部分，位于所述全黑像素周?chē)?，并且所述遮光部分大于所述全黑像素?br> 5. 如權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，其特征在于，所述遮光部分為金屬。
6. 如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述全黑參考像素值包括 在沒(méi)有光照射的條件下，參考像素中光電檢測(cè)單元的重置電壓值和第一暗電 流所形成的電壓的差值；所述全黑有效像素值包括在沒(méi)有光照射的條件下， 有效像素中光電檢測(cè)單元上的重置電壓與暗電流所形成的電壓的差值；所述 感光參考像素值包括在正常工作的光照條件下，參考像素中光電檢測(cè)單元的 重置電壓值和第二暗電流所形成的電壓的差值；所述感光有效像素值包括在 正常工作的光照條件下，有效像素中光電檢測(cè)單元上的重置電壓與經(jīng)曝光后其具有的電荷所轉(zhuǎn)換成的電壓的差值；所述校正后的感光有效像素值包括經(jīng)過(guò)了暗電流校正的感光有效像素值。
7. —種圖像信號(hào)處理方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在 于，包括在沒(méi)有光照射的條件下，獲取全黑參考像素值和全黑有效像素值；根據(jù)所述全黑參考像素值和全黑有效像素值，獲得暗電流因子；在正常工作的光照條件下，根據(jù)感光參考像素值以及所述暗電流因子， 獲得暗電流估計(jì)值；根據(jù)所述暗電流估計(jì)值，對(duì)感光有效像素值進(jìn)行校正。
8. 如權(quán)利要求7所述的圖像信號(hào)處理方法，其特征在于，所述獲取全黑參考 像素值和全黑有效像素值，包括先獲得所述全黑參考像素值，然后獲得所 述全黑有效像素值。
9. 如權(quán)利要求7所述的圖像信號(hào)處理方法，其特征在于，所述獲取全黑參考 像素值，包括獲得平均全黑參考像素值。
10. 如權(quán)利要求7所述的圖像信號(hào)處理方法，其特征在于，所述根據(jù)全黑參考 像素值和全黑有效像素值，獲得暗電流因子，包括對(duì)每一個(gè)有效像素而言， 以其所述全黑有效像素值除以所述平均全黑參考像素值，獲得與其相對(duì)應(yīng)的 所述暗電流因子。
11. 如權(quán)利要求10所述的圖像信號(hào)處理方法，其特征在于，還包括在所述 獲得暗電流因子之后，存儲(chǔ)所述暗電流因子。
12. 如權(quán)利要求10所述的圖像信號(hào)處理方法，其特征在于，所述獲得與每一 個(gè)有效像素對(duì)應(yīng)的暗電流因子，包括對(duì)于同一個(gè)有效像素，計(jì)算多個(gè)所述 暗電流因子，以所述計(jì)算結(jié)果的平均值作為所述暗電流因子。
13. 如權(quán)利要求7所述的圖像信號(hào)處理方法，其特征在于，所述根據(jù)感光參考像素值以及暗電流因子，獲得暗電流估計(jì)值，包括對(duì)于每一個(gè)有效像素， 計(jì)算所述平均感光參考像素值和其暗電流因子的乘積。
14. 如權(quán)利要求7所述的圖像信號(hào)處理方法，其特征在于，所述根據(jù)暗電流估 計(jì)值，對(duì)感光有效像素值進(jìn)行校正，包括對(duì)于每一個(gè)有效像素，從所述感 光有效像素值中減去所述暗電流估計(jì)值。
15. 如權(quán)利要求7所述的圖像信號(hào)處理方法，其特征在于，所述沒(méi)有光照射的 條件，包括令所述圖像傳感器處于第一設(shè)定時(shí)間的無(wú)光狀態(tài)。
16. 如權(quán)利要求15所述的圖像信號(hào)處理方法，其特征在于，所述第一設(shè)定時(shí) 間，包括使大部分像素在所述無(wú)光狀態(tài)下的輸出值達(dá)到其相應(yīng)的飽和輸出 值的十分之一以上、且不能使有效像素出現(xiàn)過(guò)曝的時(shí)間。
17. 如權(quán)利要求7所述的圖像信號(hào)處理方法，其特征在于，所述正常工作的光 照條件，包括對(duì)所述圖像傳感器進(jìn)行曝光，所述曝光時(shí)間為第二設(shè)定時(shí)間。
18. 如權(quán)利要求17所述的圖像信號(hào)處理方法，其特征在于，所述對(duì)所述圖像 傳感器進(jìn)行曝光，包括對(duì)所述圖像傳感器進(jìn)行自動(dòng)曝光或者手動(dòng)曝光，并 控制其曝光時(shí)間為第二設(shè)定時(shí)間。
全文摘要
一種圖像傳感器和圖像信號(hào)處理方法，其中，所述圖像信號(hào)處理方法包括，在沒(méi)有光照射的條件下，獲取全黑參考像素值和全黑有效像素值；根據(jù)所述全黑參考像素值和全黑有效像素值，獲得暗電流因子；在正常工作的光照條件下，根據(jù)感光參考像素值以及所述暗電流因子，獲得暗電流估計(jì)值；根據(jù)所述暗電流估計(jì)值，對(duì)感光有效像素值進(jìn)行校正。本發(fā)明實(shí)施方式通過(guò)在圖像傳感器中設(shè)置全黑像素行，提供暗電流的參考對(duì)象，以無(wú)光狀態(tài)下所獲得的全黑有效像素值與全黑參考像素值的比值作為暗電流因子，并且將在正常工作曝光條件下獲得的感光參考像素值與暗電流因子的乘積作為對(duì)感光有效像素值的暗電流校正，從而有效地消除暗電流。
文檔編號(hào)H04N5/217GK101448078SQ20081018583
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
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