[发明专利]高动态范围图像压缩方法、解压缩方法及图像传感器

权利要求书

1.一种高动态范围图像压缩方法，应用于图像传感器，其特征在于，包括：

在片内获取高增益像素信息和低增益像素信息；

基于增益比值和所述低增益像素信息确定第一信息；

基于所述高增益像素信息和所述第一信息确定差值信息；

在光强强度低于第一光强阈值时，将所述高增益像素信息作为压缩信息输出至片外；

当光强强度逐渐升高时，将所述高增益像素信息与所述差值信息以及一位符号位共同组成压缩信息；

当所述光强强度高于最后一个光强阈值时，将所述低增益像素信息作为压缩信息输出至片外。

2.根据权利要求1所述的高动态范围图像压缩方法，其特征在于，所述方法还包括：

预先对光强阈值进行划分；

基于输出数据量，将像素进行压缩前的高增益与低增益像素信息输出位数分别记为A和B，压缩后的输出位数为X，其中，XA+B，A、B、X均为正整数，在保证压缩数据不丢失信息的情况下，X数值越低，输出数据占用资源越少，像素的输出噪音包含散粒噪音和读出噪音两个部分，散粒噪音为输入光子数的平方根，随着光强增加，输出信号逐渐增加，散粒噪声也逐渐增多，散粒噪音所占位数逐渐增加；

在光强较低时，高增益像素信息可全部代表整个光子信息，输出所有A位高增益信息；

随着信号增加，高增益像素信息的散粒噪音所占的数据位数逐渐增加，高增益与第一信息的差值也逐渐增加，由高增益信号信息和差值信息加上一位符号位得到压缩信息，高增益部分的散粒噪音属于无用信息，对散粒噪音所占的位数进行舍弃；

当读出噪音相比散粒噪音低于预设阈值时，对应的光强可为第一阈值的光强，此时高增益像素信息为K1倍所述高增益像素信息的饱和值，K1为小于1的正数；

在光强低于第一阈值时，高增益像素信息携带的噪音低于低增益像素信息携带的噪音，高增益像素信息表示低光信息，压缩信息全部为高增益像素信息；

当光强高于第一阈值后，高增益像素的散粒噪音信息进行舍弃，将保留的所述高增益像素信息加上一位符号位，再加上所在光强下所述差值信息共同构成压缩信息进行输出；

散粒噪音的位数随着光强逐渐增加，高增益像素舍弃的位数逐渐增多，以此可确定多个分段区间的光强阈值；

最后一个阈值为Kn倍所述高增益像素信息的饱和值对应的光强，其中，Kn为小于1正数，光信号达到预设高度值时，低增益像素信息包含全部光子散粒噪声信息，压缩信息包含全部低增益像素信息。

3.根据权利要求2所述的高动态范围图像压缩方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述高增益像素信息为A bit,低增益像素信息为B bit，所述压缩信息为X bit时，当光强低于第一阈值时，压缩信息高A位为对应A bit高增益像素信息，其余低位为0；

当光强在第一阈值与最后一个阈值之间时，压缩信息高N位对应Nbit高增益像素信息，低(X-1-N)位对应所述差值信息，第X-N-1位为符号位，最低位为第0位，由差值信息的正负决定，差值为负时，符号位为1，差值为正时，符号位为0，其中N根据光强不同可能有一个或多个不同的值；

当光强大于最后一个阈值时，压缩信息低B位对应B bit低增益像素信息，其余高位补为1。

4.根据权利要求3所述的高动态范围图像压缩方法，其特征在于，当所述高增益像素信息(HG)为10bit,低增益像素信息(LG)为10bit，所述压缩信息为12bit，N为7，K1为0.25，Kn为0.75时；

当HG256时，HG的十位信息分别对应作为压缩信息的高十位信息，即out11:2＝HG9:0，out1:0＝0；

当256≤HG768时，HG的高七位信息分别对应作为压缩信息的高七位信息，即out11:5＝HG9:3,HG与LG乘以增益比值(hdr_ratio)的差值信息分别对应作为芯片输出的差值信息，即out3:0＝(HG-LG*hdr_ratio)3:0,而输出的out4信息由HG与LG与增益比值的乘积的差值的正负决定，即当HG-LG*hdr_ratio0时，out4＝1，当HG-LG*hdr_ratio≥0时，out4＝0；

当HG≥768时，LG的十位信息分别对应作为压缩输出的低十位信息，out9:0＝LG9:0，芯片输出的高两位信息都为1，out11:10＝3。