一種電容式圖像傳感器壞點實時定位的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電容式圖像傳感器壞點實時定位的方法，包括如下步驟：步驟1，調(diào)整電容陣列參數(shù)(每個電容點參數(shù)一致)，啟動傳感器采集一副背景圖像，并生成直方圖；步驟2，根據(jù)直方圖搜索80％以上像素點所在區(qū)間，并記錄該區(qū)間的起始灰度值和結(jié)束灰度值；步驟3，與第一次采集相同參數(shù)下，啟動傳感器再次采集一幅背景圖像，并實時判斷圖像灰度值是否分布在起始點和結(jié)束點之間以確定該點是否為壞點；所有點判斷完成后，通過讀取標(biāo)記信號，確定壞點的位置。本發(fā)明提出的電容式圖像傳感器壞點實時定位法實現(xiàn)簡單，所占用資源少，可在出廠時對壞點進行定位檢測，同時在應(yīng)用中可實時檢測由于使用環(huán)境等因素產(chǎn)生的壞點，并對壞點進行修復(fù)處理。
【專利說明】
一種電容式圖像傳感器壞點實時定位的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電容式圖像傳感器壞點實時定位的方法。【背景技術(shù)】
[0002]由于生產(chǎn)工藝偏差和良率問題，導(dǎo)致電容式圖像傳感器在出廠的時候，傳感器電容陣列點存在隨機分布的異常電容，此時我們定義該異常電容點為壞點。壞點超過一定數(shù)量，會嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量，導(dǎo)致圖像無價值。同時，由于電容式圖像傳感器的電容陣列硅不能像傳統(tǒng)芯片封裝形式覆蓋所有的硅材料，使得電容采集陣列長時間暴露在空氣中，很容易造成電容單元損壞，最終將影響到圖像質(zhì)量。合格的傳感器在使用過程中，因各種情況易導(dǎo)致陣列點損壞時常發(fā)生。
[0003] 如上介紹可知，產(chǎn)品良率和傳感器成像質(zhì)量與壞點個數(shù)直接相關(guān)。如何定位壞點位置，同時修復(fù)壞點是現(xiàn)在重點研究方向，由此產(chǎn)生了本專利申請的電容式圖像傳感器壞點定位算法和圖像修復(fù)算法。
[0004]目前現(xiàn)有CCD、CMOS攝像頭、電容屏以及國外的電容式指紋傳感器檢測壞點的方法都是通過某種方式送入不同灰度值的圖像，根據(jù)圖像灰度變化判斷是否存在壞點以及壞點位置定位。目前國內(nèi)的壞點檢測和修復(fù)，基本是針對電容屏、攝像機，國內(nèi)的檢測方法主要通過人工送入不同灰度值的圖像；而國外的電容式傳感器壞點檢測，通過在傳感器陣列表面涂層電解質(zhì)溶液(或電解液)的方式改變傳感器采集到的背景灰度，根據(jù)灰度值變化判斷是否存在壞點?，F(xiàn)有國內(nèi)外實現(xiàn)方式工序復(fù)雜，對電解液材料以及涂層精度要求高，且現(xiàn)有方式不易批量、實時進行壞點檢測和定位。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了針對電容式圖像傳感器壞點實時定位的方法，為壞點修復(fù)提供可實現(xiàn)性條件，且該實現(xiàn)方式相對于以往的壞點檢測方法實現(xiàn)簡單、易于批量檢測以及實時檢測。
[0006]壞點檢測的原理來自對電容式傳感器成像原理分析，根據(jù)成像原理在設(shè)計電路時添加測試電容(如果每個陣列點本身可通過調(diào)整其它參數(shù)改變傳感器背景圖像灰度值，該測試電容器件可無需接入)。該測試電容主要用于改變傳感器背景圖像的灰度值。傳感器陣列上的每個電容單元電路結(jié)構(gòu)都相同，理論性能和功能應(yīng)該一樣，由于芯片的生產(chǎn)誤差， 在相同參數(shù)下，采集背景圖像時，圖像灰度值分布在理論值附近小范圍，該灰度范圍呈正態(tài)分布，不在正態(tài)分布范圍之內(nèi)的點標(biāo)記為壞點。
[0007]本發(fā)明的電容式圖像傳感器壞點實時定位的方法，主要包括如下步驟:
[0008]1，調(diào)整電容陣列參數(shù)(每個電容點參數(shù)一致)，該參數(shù)使得背景圖像的灰度值主要集中分布在傳感器灰度范圍的中間等級；啟動傳感器采集一幅背景圖像，并統(tǒng)計該背景圖像的直方圖；
[0009]2,根據(jù)圖像灰度值的正態(tài)分布特性，在直方圖分布曲線上搜索80%以上像素點所在的正態(tài)分布區(qū)間，并記錄該區(qū)間的起始灰度值和結(jié)束灰度值；
[0010]3,設(shè)置與第一次采集相同參數(shù)下，啟動傳感器再次采集一幅背景圖像，并實時判斷每一個電容點對應(yīng)灰度值是否在正態(tài)分布區(qū)間內(nèi)，如果不在該范圍內(nèi)，標(biāo)記為壞點；所有點判斷完成后，通過讀取標(biāo)記信號，確定壞點的位置。
[0011]以電容式指紋傳感器為例對本專利進行詳細(xì)描述。電容式傳感器由多個電容單元組成的電容式采集陣列構(gòu)成。每個電容單元將指紋脊、谷的電容差異通過電容放電轉(zhuǎn)換成電壓信號或者電流信號，并按照一定的時間周期T采樣電壓值或者電流值，并將該值送入比較器將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字2值(0/1)信號，該數(shù)字2值信號跳變時間點即為該點的灰度值。[〇〇12]進行壞點檢測時，沒有接入手指電容，影響電容單元生成的灰度值主要有參考電容、參考電壓和測試電容，每個電容單元的電路結(jié)構(gòu)以及影響背景成像的參數(shù)值一樣，理論上所有陣列點的背景灰度值應(yīng)該一樣。但由于工藝生產(chǎn)的微小偏差，所有正常的陣列點灰度值應(yīng)該分布在一個小范圍的灰度區(qū)間，即正態(tài)分布區(qū)間，不在該灰度區(qū)間內(nèi)的陣列點定義為壞點。
[0013]根據(jù)上述原理，本發(fā)明根據(jù)以下步驟進行壞點檢測判斷:
[0014](1)調(diào)整參考電容、參考電壓和測試電容，使傳感器背景圖像為灰色圖像(即背景灰度值主要集中分布在傳感器灰度等級的中間區(qū)域)。啟動傳感器采集一幅背景圖像，并生成該圖像對應(yīng)的直方圖信息。
[0015](2)根據(jù)直方圖信息搜索80%以上像素點所在的分布區(qū)間，該區(qū)間呈正態(tài)分布形式，并得到該區(qū)間的起始灰度等級start和結(jié)束灰度等級end。
[0016](3)在與第一次采集背景圖像相同參數(shù)下，再次采集背景圖，并根據(jù)條件 start < image (m，n) < end，實時判斷每一個電容單元對應(yīng)的灰度值是否分布在正態(tài)分布區(qū)間內(nèi)。如果條件滿足，image (m，n)對應(yīng)的電容單元為正常點，否則為壞點，并使用lbit信號標(biāo)記該電容單元狀態(tài)(正常點或壞點)。其中，image (m，n)為第m行、第n列電容單元所對應(yīng)的灰度值。
[0017](4)通過讀取所有標(biāo)記信號，即可確定壞點所在位置，后續(xù)根據(jù)壞點位置進行壞點修復(fù)處理。
[0018]本發(fā)明提供了一種電容式圖像傳感器壞點實時定位的方法，其有益效果如下:
[0019](1)本發(fā)明提出的電容式圖像傳感器壞點實時定位的方法實現(xiàn)簡單，所占用資源少，易于批量檢測以及實時檢測。該壞點檢測可以在出廠時對壞點進行定位檢測，同時在應(yīng)用中可以通過該方法實時檢測由于使用壞境等因素產(chǎn)生的壞點，并對壞點進行修復(fù)處理。
[0020](2)本發(fā)明提出的電容式圖像傳感器壞點實時定位的方法適用于電容式傳感器、 電感式傳感器、電阻式傳感器等與電容式指紋傳感器同屬于每個成像單元電路結(jié)構(gòu)相同和成像原理相同的圖像傳感器。如果是其它類似傳感器，只需改變電路設(shè)計中的輔助測試器件(測試電容)，即可通過上述同樣的方法實現(xiàn)壞點定位?！靖綀D說明】
[0021]圖1是本發(fā)明一種電容式圖像傳感器壞點實時定位方法實施例的流程圖；
[0022]圖2是本發(fā)明一種電容式圖像傳感器壞點實時定位方法實施例的電容式傳感器單個電容單元的電路結(jié)構(gòu)；
[0023]圖3是本發(fā)明一種電容式圖像傳感器壞點實時定位方法實施例的背景圖像直方圖分布示意圖?！揪唧w實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]以電容式指紋傳感器為例對本專利進行詳細(xì)描述。圖2描述本發(fā)明一實施例的電容式傳感器單個電容單元的電路結(jié)構(gòu)。每個電容單元將指紋脊、谷的電容差異通過電容放電轉(zhuǎn)換成電壓信號或者電流信號，并按照一定的時間周期T采樣電壓值或者電流值，并將該值送入比較器(250)將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字2值(0/1)信號，該數(shù)字2值信號跳變時間點即為該點的灰度值。
[0026]進行壞點檢測時，沒有接入手指電容CfingCT(210)，影響電容單元生成的灰度值主要有參考電容Craf (230)、參考電壓Vraf (240)和測試電容Ctest (220)，每個電容單元的電路結(jié)構(gòu)以及影響背景成像的參數(shù)Craf (230)、Vraf (240)、Ctest (220)值一樣，理論上所有陣列點的背景灰度值應(yīng)該一樣。由于工藝生產(chǎn)的微小偏差，所有正常的陣列點灰度值應(yīng)該分布在一個小范圍的灰度區(qū)間，即正態(tài)分布區(qū)間，不在該灰度區(qū)間內(nèi)的陣列點定義為壞點。
[0027]參照圖1，示出本發(fā)明一種電容式圖像傳感器壞點實時定位方法實施例的流程圖， 包括:
[0028]步驟110,調(diào)整Craf(230)、Vraf(240)、Ctest(220)，使傳感器背景圖像為灰色圖像，即背景圖像的灰度值主要集中分布在傳感器灰度范圍的中間等級；
[0029]步驟120,啟動傳感器采集一幅背景圖像，并生成該圖像對應(yīng)的直方圖信息，記為 hist，用hist(i)表示灰度值為i的像素個數(shù)，本發(fā)明實施例的背景圖像直方圖分布示意圖如圖3所示，其中橫坐標(biāo)i為灰度等級；
[0030]步驟130,根據(jù)直方圖信息搜索80%以上像素點所在的分布區(qū)間，該區(qū)間呈正態(tài)分布形式，如圖3中正態(tài)分布區(qū)間(330)所示，并得到該區(qū)間的起始灰度等級start(350) 和結(jié)束灰度等級end(360)。不在該正態(tài)分布區(qū)間之內(nèi)的所有點為壞點，本實施例的壞點在直方圖上分布如圖3的310、320、340所示；
[0031]步驟140,在與第一次采集背景圖像相同參數(shù)下，再次采集背景圖；
[0032]步驟150,根據(jù)條件start < image (m, n) < end，實時判斷每一個電容單元對應(yīng)的灰度值是否分布在正態(tài)分布區(qū)間內(nèi)，如果image (m, n)〈start或image (m, n)>end，則 image (m，n)對應(yīng)的電容單元為壞點，否則為正常的電容單元，并使用lbit信號標(biāo)記該電容單元狀態(tài)(正常點或壞點)。其中，image (m，n)為第m行、第n列電容單元所對應(yīng)的灰度值。
[0033]通過讀取所有標(biāo)記信號，即可確定壞點所在位置，后續(xù)根據(jù)壞點位置進行壞點修復(fù)處理。本方案使用壞點單元的左邊兩個像素點和右邊兩個像素點的平均值對壞點進行替換處理。如 image (m, n)為壞點，則令 image (m, n) = [image (m-2, n) +image (m-1, n) +image (m+1, n)+image(m+2, n)]/4。
[0034]本發(fā)明實施例的詳細(xì)描述和附圖只是用于說明本發(fā)明，而不是限制由權(quán)利要求和其等價物定義的本發(fā)明的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種電容式圖像傳感器壞點實時定位的方法，其特征在于，包括:步驟1，調(diào)整電容陣列參數(shù)(每個電容點參數(shù)一致)，該參數(shù)使得背景圖像的灰度值主 要集中分布在傳感器灰度范圍的中間等級；啟動傳感器采集一幅背景圖像，并統(tǒng)計該背景 圖像的直方圖；步驟2,根據(jù)圖像灰度值的正態(tài)分布特性，在直方圖分布曲線上搜索80%以上像素點 所在正態(tài)分布區(qū)間，并記錄該區(qū)間的起始灰度值和結(jié)束灰度值；步驟3,設(shè)置與第一次采集相同參數(shù)下，啟動傳感器再次采集一幅背景圖像，并實時判 斷每一個電容點對應(yīng)灰度值是否在正態(tài)分布區(qū)間內(nèi)，如果不在該范圍內(nèi)，標(biāo)記為壞點；所有 點判斷完成后，通過讀取標(biāo)記信號，確定壞點的位置。2.如權(quán)利要求1所述的電容式圖像傳感器壞點實時定位的方法，其特征在于，所述電 容陣列參數(shù)包括參考電容、參考電壓和測試電容；所述測試電容，主要用于改變傳感器背景 圖像的灰度值。3.如權(quán)利要求1所述的電容式圖像傳感器壞點實時定位的方法，其特征在于，所述正 態(tài)分布區(qū)間為正常陣列點灰度值的范圍區(qū)間，通常為80%以上像素點所在的分布區(qū)間；該 區(qū)間呈正態(tài)分布形式，該區(qū)間的起始灰度等級記為start，結(jié)束灰度等級記為end。4.如權(quán)利要求1所述的電容式圖像傳感器壞點實時定位的方法，其特征在于，所述 判斷壞點的條件為:電容點對應(yīng)灰度值不在正態(tài)分布區(qū)間內(nèi)，即image (m, n)〈start，或 image(m, n)>end ；所述判斷正常點的條件為:電容點對應(yīng)灰度值在正態(tài)分布區(qū)間內(nèi)，即 start image (m, n) end ；所述image (m, n)為第m行、第n列電容單元所對應(yīng)的灰度值。5.如權(quán)利要求1所述的電容式圖像傳感器壞點實時定位的方法，其特征在于，所述電 容式圖像傳感器壞點實時定位的方法適用于電容式傳感器、電感式傳感器、電阻式傳感器 等與電容式指紋傳感器同屬于每個成像單元電路結(jié)構(gòu)相同和成像原理相同的圖像傳感器。
【文檔編號】H04N17/00GK105991997SQ201510100617
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年3月6日
【發(fā)明人】田慧
【申請人】成都方程式電子有限公司