[发明专利]一种用于CMOS图像传感器的暗电平校正的算法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种用于CMOS图像传感器的暗电平校正的算法及其系统。

背景技术

近年来，由于低成本、低电压、低功耗的优势，集光敏器件、模拟读出电路、数字控制系统、智能信号处理电路于一体的CMOS图像传感器越来越具有吸引力。然而，暗电流严重限制了CMOS图像传感器的性能，如动态范围、灵敏度，并且引起FPN(fixed pattern noise，固定模式噪声)和瞬时噪声，由此也降低了其噪声性能。由于暗电流主要来自于场氧区的界面缺陷和钱槽隔离的边界，所以随着CMOS技术进入深亚微米领域，制造出低暗电平的图像传感器越来越具有挑战性。因此，减少暗电流成为获取高性能CMOS图像传感器的主要障碍之一。

为了获得低暗电流的CMOS图像传感器，在设计时在像素结构、版图设计、信号采样以及制造工艺等方面采用了很多方法来消除其负面影响。然而这些方法并不能完全消除暗电流，因此需要对暗电流进行暗电平校正。因为模拟电路的精度不高或者成本太大等校正缺陷，暗电平校正都包括数字校正部分。又暗电流与积分时间、温度以及增益等因素有密切关系，它随着积分时间和温度以及增益的增加而增加。这样当积分时间增长、温度过高或者增益过大时，暗电流就会变得很大从而影响正常图像的动态范围和质量。在这种情况下，不限暗电平的暗电平校正方法会有亮度不饱和以及某些情况下图像颜色偏差等问题；限制暗电平到一个限定值的校正方法虽然解决了亮度不饱和问题，却加重了图像颜色偏差的问题。

因此，在图像处理阶段，有必要采取一种改进的暗电平校正算法来解决以上几种校正算法存在的问题来提高图像质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于CMOS图像传感器的暗电平校正的算法及其系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明一种用于CMOS图像传感器的暗电平校正的算法，该算法包括：

S1、后台系统设定暗电平上限和输出数据偏移量；

S2、输入带有暗电平信息行的图像；

S3、用中值滤波算法校正暗电平信息行的缺陷像素；

S4、计算滤波校正后暗电平信息行各像素通道的平均暗电平；

S5、调整输出数据偏移量；

S6、对输入图像数据进行暗电平校正；

S7、输出正常图像。

优选地，步骤S3所述中值滤波为3点中值滤波、5点中值滤波或2m+1点中值滤波，所述m为大于2的正整数；其中，所述点为像素点。

更优选地，所述像素点为同信息行同像素通道的相邻像素点。

优选地，步骤S5中所述调整输出数据偏移量，采用下述公式(1)：

式(1)中，Offset′是调整后的输出数据偏移量；Offset是输出数据偏移量；DC_Max是各像素通道平均暗电平中的最大平均暗电平；DC_Lim是暗电平上限；

设定：DC_Avg₀,DC_Avg₁,……,DC_Avg_n＝DC_Avg_i，i＝0,1……,n，DC_Avg_i是i通道的平均暗电平，i为CMOS图像传感器各像素通道中的任意一个；n是像素通道个数。

优选地，步骤S6中所述对输入图像数据进行暗电平校正，具体为：后台系统根据各像素通道的暗电平信息行的平均暗电平皆与暗电平上限对比关系，对输入图像数据进行暗电平校正，主要分为以下两种情况：

S6-1、当各像素通道的暗电平信息行的平均暗电平皆未超过暗电平上限时，从输入图像数据中直接减去对应通道的平均暗电平，并加上输出数据偏移量，即可对输入图像数据进行暗电平校正；

S6-2、当各像素通道的暗电平信息行的平均暗电平中至少有一个超过暗电平上限时，首先对数据输出偏移量进行调整，然后从输入图像数据中减去对应像素通道的平均暗电平，再加上调整后的输出数据偏移量，即可对输入图像数据进行暗电平校正。

更优选地，步骤S6-1中校正暗电平采用下述公式(2)：

式(2)中，Data_Out_i是i通道经过暗电平校正后的输出信号；Data_In_i是i通道的的输入信号；DC_Avg _i是i通道的平均暗电平，i＝0,1……,n；Offset_i′是i通道调整后的输出数据偏移量；Offset是输出数据偏移量；i为CMOS图像传感器各像素通道中的任意一个。