[发明专利]面向脉冲序列式图像传感器的噪声和拖尾去除方法

说明书

本发明涉及光学、图像传感器成像及图像处理领域，为提出一种面向脉冲序列式图像传感器的噪声和拖尾去除方法，该方法主要针对脉冲序列式图像传感器在图像重构过程中出现的噪声和高速图像拖尾进行校正，且该算法针对其他类似的图像传感器还具有通用性。本发明，面向脉冲序列式图像传感器的噪声和拖尾去除方法，步骤如下：(1)先根据脉冲数据获取脉冲间隔；(2)去除脉冲间隔序列中引起闪烁噪声的误差间隔；(3)找出脉冲间隔序列中引起高速图像拖尾的滞后间隔；(4)校正前面找到的滞后间隔(5)利用双边滤波器需要去除脉冲间隔中的空间域和时间域噪声；(6)利用处理后脉冲间隔进行图像重构。本发明主要应用于图像传感器设计制造场合。

技术领域

本发明涉及光学、图像传感器成像及图像处理领域，具体涉及面向脉冲序列式图像传感器的噪声和拖尾去除方法。

背景技术

图像传感器一直以来都是人类研究的热点。而仿生脉冲序列式图像传感器作为神经形态视觉传感器，具有高帧频和低数据吞吐量的特点，满足其高速成像的需求。脉冲序列式图像传感器像素的电路结构及其等效模型和工作原理如图1所示，像素的电路结构主要包括光电二极管、复位管、比较器、自复位单元和像素内读出电路单元。通过电路等效模型和工作原理可以看出，在光照条件下，积分器不断积分光生电流I_D，产生光生电荷Q_D，当光生电荷达到阈值Q_ref时，积分器复位并重新开始积分，同时产生一个脉冲数据1，并在同步读出信号到来时传输到片外，由于读出信号到来的时间周期为一个帧周期，因此如果在一个帧周期内没有脉冲数据1产生，则当读出信号到来时就输出脉冲数据0到片外。可以看出脉冲图像传感器采用了异步复位同步读出相方式，即像素的复位信号与读出信号到来时刻并不一致。

然而，在脉冲图像传感器高速成像时，存在三类噪声会影响其成像质量，即空间噪声、时间噪声和闪烁噪声，此外在高速场景下脉冲图像传感器还会发生图像拖尾。空间噪声主要是由于工艺尺寸的偏差，使得像素间会存在失配问题，最终导致图像表面存在固定模式噪声。时间噪声主要是散粒噪声，产生散粒噪声的主要原因是单位时间晶体管内P-N结中载流子数目的随机波动，此外，散粒噪声的瞬时值是不可预测的，因此每个像素每次触发的时间也会有不同的偏差。闪烁噪声主要是由传感器本身的异步复位同步读出机制引起的，脉冲图像传感器像素内的积分电荷在达到参考电荷时就会触发一个脉冲信号，并立即复位重新开始积分光生电流，但其脉冲数据1只会在下一个读出信号到来时被输出，进而导致图像发生闪烁。高速图像拖尾的原因主要是由于不同的光强出现在了同一个积分时间段内，最终导致高速图像的边界模糊。因此为了提高脉冲图像传感器的成像质量，需要去除脉冲图像传感器的成像噪声和图像拖尾。由于脉冲图像传感器的输出数据为只有0和1的单比特数据序列，与传统图像传感器不同，传统的图像处理方法并不适用于这种仿生脉冲序列式图像传感器，为此提出一种面向脉冲序列式图像传感器的噪声和拖尾去除方法。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种面向脉冲序列式图像传感器的噪声和拖尾去除方法，该方法主要针对脉冲序列式图像传感器在图像重构过程中出现的噪声和高速图像拖尾进行校正，且该算法针对其他类似的图像传感器还具有通用性。为此，本发明采取的技术方案是，面向脉冲序列式图像传感器的噪声和拖尾去除方法，步骤如下：

(1)首先需要先根据脉冲数据获取脉冲间隔；

(2)其次要去除脉冲间隔序列中引起闪烁噪声的误差间隔；

(3)然后需要找出脉冲间隔序列中引起高速图像拖尾的滞后间隔；

(4)再之后需要校正前面找到的滞后间隔

(5)在完成误差间隔和滞后间隔的校正后，再利用双边滤波器需要去除脉冲间隔中的空间域和时间域噪声；

(6)利用处理后脉冲间隔进行图像重构。

详细步骤如下：