CN102137238A - 多阶段黑电平校准方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多阶段黑电平校准(BLC)方法与系统。根据本发明具体实施例，影像传感器包括像素传感器阵列、时序产生器及前端处理区块。该前端处理区块还包括第一加总接点、第一黑电平校准区块及第二黑电平校准区块。根据来自该时序产生器的第一时序信号，该第一黑电平校准区块设置成基于关联于第一组黑色像素的第一组调整的黑电平信号递归地在第一阶段中产生第一校准信号、变化累加器段差、及关联于第一目标黑电平的预定条件。根据来自该时序产生器的第二时序信号，该第二黑电平校准区块设置成产生第二加总接点的第二校准信号，以在第二阶段中应用到关联于该像框中一个或多个主动像素的影像信号。

Description

多阶段黑电平校准方法与系统

技术领域

本发明总体上涉及影像处理，尤其涉及一种黑电平校准方法与系统。

背景技术

除非在此处另有说明，在此部分中所描述的内容并非为本申请的权利要求的先前技术，且在此部分中所包含的内容并非承认其为先前技术。

一种影像传感器，例如互补式金属氧化物半导体(CMOS，“Complementary metal-oxide-semiconductor”)传感器或电荷耦合装置(CCD，“Charge-coupled device”)传感器通常由独立像素传感器的阵列构成，其每一个设置成收集入射在该影像传感器上的光子。在每个像素传感器中收集的光子数目被光电二极管转换成电荷。然后此电荷被转换成模拟电压，其可被放大、调整，并由模拟到数字转换器转换成数字值，由此从各独立像素传感器获得的信息通常可由数字信号处理器处理成最终数字影像。

大部分影像传感器需要在使用之前有某种型式的校准；由此，由该影像传感器取得的数据方可用于产生数字影像，并忠实地再现该场景或对象在其影像被捕捉时的光学特性(例如强度及色彩)。一种校准称为黑电平校准，这种校准有效地设定一临界值，低于临界值时自该影像传感器取得的数字数据值将被视为代表黑电平，或代表没有光线或实质上没有光线。准确的黑电平校准有助于在黑影区域中达到具有完全对比及微细的细节的数字图像。如果该黑电平过低，在黑暗区域中的信息可能丧失。相反地，如果该黑电平过高，信号范围会被牺牲。

在现有系统中，像素传感器的阵列的边界环绕一些成列及行的光线遮蔽的黑色像素。这些像素可以提供黑色基准信息或黑色像素数据，其可利用来稳定下游的影像处理，并建立该输出影像中正确的黑色值。

传统上，该黑色像素数据可不加区别地群组在一起进行黑电平校准。因此，该校准的黑电平对于某些像素较为准确，但对于其它像素则不准确。另外，现有系统通常无法考虑到不良的黑色像素，其关联于明显大于或小于其它黑色像素数据的数据。该校准的黑电平因此变成偏斜且不可靠。

发明内容

本发明具体实施例涉及一种多阶段黑电平校准方法。该方法可以包括自对应于第一组调整的黑电平信号的第一组数字值，执行过滤异常值的递归，其中该第一组调整的黑电平信号关联于像框中第一组黑色像素的第一子集合，基于该第一组过滤的数字值计算第一平均值，基于该第一平均值与第一目标黑电平确定是否要修正累加器段差，基于该累加器段差及该第一平均值与该第一目标黑电平之间的差异确定校准偏差值，并基于该校准偏差值，对第一组黑色像素的第二子集合产生第一校准信号。该方法可重复该第一组黑色像素的递归，直到满足预定条件。

本发明另一具体实施例涉及前端处理区块，此区块具有第一黑电平校准(BLC，“Black level calibration”)区块及第二黑电平校准区块，其设置成处理像框中的黑电平信号。该第一黑电平校准区块可以包括第一电平平均器、第一比较器、累加器、数字到模拟转换器(DAC，“Digital-to-analogconverter”)、及电平积分器。该第一黑电平校准区块可设置成继续处理该像框中的黑电平信号，直到在第一阶段校准中满足预定条件为止。

在本发明另一具体实施例涉及关联至可设置成执行多阶段黑电平校准的影像传感器。该影像传感器可以包括像素传感器阵列，其设置成在该像框中输出第一组黑色像素与第二组黑色像素，时序产生器，及前端处理区块，其具有第一加总接点、第一黑电平校准区块及第二黑电平校准区块。根据来自该时序产生器的第一时序信号，该第一黑电平校准区块可以设置成基于关联于该第一组黑色像素的第一组调整的黑电平信号，递归地在第一阶段校准产生第一校准信号，变化累加器段差，及关联于第一目标黑电平的预定条件。根据来自该时序产生器的第二时序信号，该第二黑电平校准区块可设置成对第二加总接点产生第二校准信号，以基于第二目标黑电平及关联于该第二组黑色像素的第二组黑电平信号，来应用到在第二阶段校准中该像框内一个或多个主动像素，其中该第二组黑电平信号由该第一校准信号调整，并且被过滤。

前述的发明内容仅为例示性，且并非以任何的方式限制。除了上述之例示性实现方式、具体实施例及特征之外，其它的实现方式、具体实施例及特征将参照附图及以下的详细说明可更为了解。

附图说明

本发明前述及其它特征将可由以下的说明及权利要求书配合附图而更为完整地了解。这些附图仅描述根据本发明的多个具体实施例，因此并不视为限制其范围。本发明将经由使用附图描述额外的细节。

图1为根据本发明具体实施例的示例影像传感器的简化方块图；

图2为示例像素传感器阵列的示意图；

图3为根据本发明具体实施例的示例前端处理区块的简化方块图；

图4为根据本发明具体实施例的电平平均器的简化方块图；

图5A为根据本发明具体实施例中的示例比较器的示意图；

图5B为根据本发明具体实施例由图5A的比较器执行以产生输出信号的程序的流程图；

图6A为根据本发明具体实施例中的示例累加器的示意图；

图6B为根据本发明具体实施例由图6A的累加器执行以产生该校准偏差值的程序的流程图；

图7为根据本发明具体实施例的示例第二黑电平校准区块的简化方块图；及

图8为根据本发明具体实施例的用于执行多阶段黑电平校准的程序的流程图。

【主要元件符号说明】

100  影像传感器

102  像素传感器阵列

104  加总接点

106  第一黑电平校准区块

108  时序产生器

110  放大器

112  模拟到数字转换器

114  第二黑电平校准区块

116  前端处理区块

118  开关

120  开关

122  开关

124  影像处理区块

193，195，198，200，208，210，600  数字值

200  像素传感器阵列

202  行

204  列

206  黑色像素

300  前端处理区块

302  来源信号

304  加总接点

306  放大器

308  模拟到数字转换器

310  多工器

311  第一黑电平校准区块

312  电平平均器

314  比较器

316  累加器

318  数字到模拟转换器

320  电平积分器

322  第一校准信号

324  路径

326  路径

328  开关

330  开关

332  开关

334  第二黑电平校准区块

400  电平平均器

402  异常值处理区块

404  通道选择器

406  B像素通道

408  R像素通道

410  G1像素通道

412  G2像素通道

414  平均化单元

500  比较器

502  输入信号

504  目标黑电平

506  黑电平上限

508  重置信号

510  输出信号

600  累加器

602  黑电平值

604  累加器段差

606  重置信号

608  校准偏差值

700  第二黑电平校准区块

702  电平平均器

704  比较器

706  加总接点

P1，P3，P5，P7，P17，P19，P21，P23  被过滤的B像素

P10，P12，P14，P16，P26，P28，P30，P32  被过滤的R像素

P2，P9，P6，P13，P18，P25，P22，P29  被过滤的G1像素

P4，P11，P8，P15，P20，P27，P24，P31  被过滤的G2像素

具体实施方式

以下将参照附图说明各种具体实施例。请注意这些附图并未依比例绘制。亦请注意这些附图仅为便于这些具体实施例的说明。它们并不作为本发明的穷尽式说明，或是做为本发明的范围限制。此外，配合特定具体实施例所述的一种方式并不必受限于该具体实施例，而可实施在任何其它具体实施例中。

在整个说明书中，术语「像素」一般用于代表光传感器元件，例如像素传感器。术语「像框」一般用于代表由像素传感器阵列所捕捉的静态影像。

图1为根据本发明具体实施例的示例影像传感器100的简化方块图。影像传感器100可以包括(但不限于)像素传感器阵列102、加总接点104、第一黑电平校准(BLC)区块106、时序产生器108、放大器110、模拟到数字转换器(ADC)112、第二黑电平校准区块114、及影像处理区块124。加总接点104、第一黑电平校准区块106、放大器110、模拟到数字转换器112及第二黑电平校准区块114可为在前端处理区块116中的一些组件。此外，时序产生器108设置成通过控制一个或多个开关来导引模拟到数字转换器112的输出，例如开关118、开关120及开关122。

在一种实现方式中，像素传感器阵列102设置成收集入射在影像传感器100上的光子，并转换这些收集到的光子成为电荷及模拟电压。为了校准黑色像素，由像素传感器阵列102输出的模拟电压由第一黑电平校准区块106产生的第一校准信号经由加总接点104来调整。由第一黑电平校准区块106执行的校准可对应于第一阶段校准。该调整的模拟电压由放大器110放大，然后由模拟到数字转换器112转换成一个或多个数字值。当开关122关闭，而开关118与开关120为开启时(例如由模拟到数字转换器112输出的这些一个或多个数字值对应于像素传感器阵列102的这些主动像素)，影像处理区块124设置成考虑一个或多个视频时序信号(例如垂直同步化、水平同步化及其它)，并对于这些一个或多个数字值进行操作来输出最终影像。另一方面，当开关120关闭而开关118与开关122为开启时，在一种实现方式中第二黑电平校准区块114设置成微调该第一阶段校准的结果，产生第二校准信号，并将该第二校准信号应用到对应于像素传感器阵列102的主动像素的这些数字值。时序产生器108的功能之一是确立一个或多个时序信号到前端处理区块116以启始要被执行的这些BLC操作中的一个或多个阶段。在以下后续的讨论将进一步详述关联于第一黑电平校准区块106与第二黑电平校准区块114的操作的一个或多个阶段。

图2为示例像素传感器阵列200的示意图，包括具有配置成行202与列204的多个像素的二维阵列。像素传感器阵列200可以对应于图1的像素传感器阵列102，包括成行的黑色像素206。黑色像素206设置成防止光线到达这些像素的光线检测部分。像素传感器阵列200还包括成行的主动像素，例如红(R)、绿(G)及蓝(B)色像素。虽然所例示的像素传感器阵列为正常形状，该阵列可具有不同于所例示的设置(例如包括或多或少的像素、列及行)。在一种实现方式中，第一组黑色像素206用于该第一阶段校准，而第二组黑色像素206用于该第二阶段校准。

图3为根据本发明具体实施例的示例前端处理区块300的简化方块图。前端处理区块300包括加总接点304、一个或多个放大器306、一个或多个模拟到数字转换器308、多工器(MUX，“multiplextor”)310、第一黑电平校准区块311及第二黑电平校准区块334。加总接点304设置成自像素传感器阵列接收来源信号302及来自第一黑电平校准区块311的第一校准信号322，此来源信号302可以包括黑电平信号与影像信号。该黑电平信号是来自黑色像素的输出，例如图2的黑色像素206，且该影像信号为来自对应于捕捉的影像的R/G/B(红/绿/蓝)主动像素的输出，如图2所示。加总接点304的输出另由放大器306调整，以较佳地利用由模拟到数字转换器308支持的范围，并降低量化噪声。模拟到数字转换器308设置成输出对应于来自放大器306的调整过的模拟输出信号的数字信号。在一种实现方式中，前端处理区块300包括多个放大器306及模拟到数字转换器308来支持多个色彩通道。多工器310可设置成选择自这些模拟到数字转换器308的输出的数字信号，以转送到第一黑电平校准区块311或第二黑电平校准区块334。

在一种实现方式中，第一黑电平校准方块311设置成在某个校准周期期间调整该接收的黑电平信号，以产生校准的黑电平信号(例如第一校准信号322)。第一黑电平校准区块311可有一个或多个路径(例如路径324及326)来接收该黑电平信号。在一种实现方式中，路径324及326由一个或多个开关控制，例如开关328、开关330及开关332。这些开关可由时序产生器(例如图1的时序产生器110)所确立的一个或多个时序信号控制。当开关328为关闭，而开关330及开关332为开启时，模拟到数字转换器308的输出经由路径324导向到第一黑电平校准区块311，而不需要经过多工器310。另一方面，当开关328及开关332为开启而开关330为关闭时，多工器310的输出经由路径326导向到第一黑电平校准区块311。换言之，当路径326被致能时，多工器310已经引进到模拟到数字转换器308的输出的任何偏差值可被用于校准。在一种实现方式中，当路径324或路径326被致能时，由第一黑电平校准区块311所执行的收到的黑电平信号的校准对应于第一阶段校准。第一黑电平校准区块311可设置成处理第一组黑色像素。

当开关332为关闭而开关328及开关330为开启时，由第二黑电平校准区块334执行的额外校准对应于第二阶段校准。在一种实现方式中，该第二阶段校准发生在完成该第一阶段校准之后，而第二黑电平校准区块334可设置成对于第二组黑色像素来操作(例如在该第一阶段校准中未处理的其余黑色像素)。

第一黑电平校准区块311可以包括电平平均器312、比较器314、累加器(ACC，“accumulator”)316、数字到模拟转换器(DAC，“Digital-to-analogconverter”)318、及电平积分器320。在一种实现方式中，电平平均器312设置成过滤、加总及平均化对应于一组调整过黑电平信号的一组数字值。此组调整过的黑电平信号可以关联于要在该第一阶段校准中操作的该第一组黑色像素的第一子集合。此组数字值亦可关联于不同的色彩通道。电平平均器312亦设置成传送所得到的平均值到比较器314做进一步处理。累加器316设置成处理比较器314的输出，并输出校准偏差值。在已经由数字到模拟转换器318转换该校准偏移值回到模拟信号之后，电平积分器320设置成基于该校准偏差值来预备第一校准信号322。第一校准信号322被供给回到加总接点304，所以加总接点304可以应用第一校准信号322到该第一组黑色像素的第二子集合，而得到第二组调整的黑电平信号。换言之，电平平均器312设置成对于对应于该第二组调整的黑电平信号的新的一组数字值进行操作。上述在该第一阶段校准中的操作会重复直到满足预定条件。示例的预定条件可以是识别校准信号，所以由该校准信号调整的一组黑电平信号可被判定已经达到目标黑电平。另一个示例的预定条件可为该第一组黑色像素已经全部被处理。

不同于第一黑电平校准区块311，第二黑电平校准区块334可设置成支持前馈机制，其中该第二阶段校准是基于在该第一阶段校准中未处理的该第二组黑色像素来执行一次，以产生要被应用到影像信号的第二校准信号。第二黑电平校准区块334亦可输出该调整的影像信号到影像处理区块，例如图1的影像处理区块124。

在一种实现方式中，由数字到模拟转换器318所支持的位分辨率可以不同于模拟到数字转换器308所支持的位分辨率。例如，数字到模拟转换器318可以接收10位数字值但输出对应于8位分辨率的模拟信号。然后模拟到数字转换器308可以转换此模拟信号，此信号另可被调整及放大到10位数字值。前端处理区块300及该两个黑电平校准区块的额外细节将在以下段落中另外说明。

图4为根据本发明具体实施例的电平平均器400的简化方块图。在一种实现方式中，电平平均器400可对应于图3的电平平均器312。电平平均器400可以包括异常值处理区块402、通道选择器404、B像素通道406、R像素通道408、G1像素通道410、G2像素通道412及一个或多个平均化单元414。

在一种实现方式中，异常值处理区块402设置成识别在由电平平均器400收到的该数字信号中的异常值的存在。该异常值一般代表明显地偏离由电平平均器400收到的该数字信号中其余数字值的数字值。例如，当一序列的数字值200、208、195、198、210、600及193由电平平均器400收到时，数字值600基于可由异常值处理区块402存取的临界值而视为异常值。换言之，异常值处理区块402可设置成比较这些收到的数字值与该临界值来识别及过滤掉这些异常值。

在这些异常值被识别并从这些收到的数字值中过滤掉之后，在一种实现方式中的通道选择器404设置成根据该像素色彩或该像素位置来选择关联于一个或多个色彩通道的这些被过滤的数字值，以输出到平均化单元414。为了例示起见，在示例中，关联于B像素通道406的这些被过滤的B像素，例如图2所示的P1、P3、P5、P7、P17、P19、P21及P23，被选择来输出到平均化单元414。关联于R像素通道408的这些被过滤的R像素，亦如图2所示的P10、P12、P14、P16、P26、P28、P30及P32，同样被输出到平均化单元414。关联于G1像素通道410的被过滤的G1像素，例如图2所示的P2、P9、P6、P13、P18、P25、P22及P29，被输出到平均化单元414。关联于G2像素通道412的被过滤的G2像素，如图2所示的P4、P11、P8、P15、P20、P27、P24及P31，被输出到平均化单元414。在另一示例中，通道选择器404可设置成同时选择关联于B像素通道406的这些被过滤的B像素与关联于R像素通道408的这些被过滤的R像素来输出到平均化单元414。同时，通道选择器404亦可设置成同时选择关联于G1像素通道410的这些被过滤的G1像素与关联于G2像素通道412的这些被过滤的G2像素来输出到平均化单元414。在另一示例中，通道选择器404可设置成基于该像素色彩或该像素位置而不选择任何色彩通道，并可导引所有这些被过滤的数字值到平均化单元414。

平均化单元414设置成加总及平均一个或多个被过滤的数字值。在一种实现方式中，多个平均化单元414可设置成独立地对于关联于这些多个选择的色彩通道的这些被过滤的数字值进行操作。例如，可有四个平均化单元414，且这四个平均化单元414的每一个可设置成独立地对关联于B像素通道406的这些被过滤的B像素、关联于R像素通道408的这些被过滤的R像素、关联于G1像素通道410的这些被过滤的G1像素及关联于G2像素通道412的这些被过滤的G2像素进行操作。关联于这些一个或多个选择的色彩通道的得到的平均值被传送到比较器(例如图3的比较器314)做进一步处理。

图5A为根据本发明具体实施例中的示例比较器500的示意图。在一种实现方式中，比较器500可以对应于图3的比较器314。比较器500接收输入信号502、目标黑电平504、黑电平上限506及重置信号508。输入信号502可对应于电平平均器的输出，例如图3的电平平均器312。目标黑电平504可在初始化期间设定，并可根据不同的照明条件来修正。黑电平上限506可阻尼该系统以响应于有可能改变的黑电平，其可被程序化，并可表示成8位来降低电力消耗。在一种实现方式中，比较器500在当新的像框启始时经由重置信号508重置。时序产生器，例如时序产生器108，其可确立重置信号508。

图5B所示为根据本发明具体实施例的由比较器500执行来产生输出信号510的程序550的流程图。为了例示，示例输出信号510表示成9位，在以下段落中亦称为output_signal[8:0]。在操作552中，符号位基于对应于多个像素的平均数字值的输入信号502与目标黑电平504之间的关系而设定。例如，如果输入信号502小于目标黑电平504(例如A＜B)，该符号位可被设定为1(即output_signal[8]＝1)。否则(例如A＞＝B)，该符号位可被设定为0(即output_signal[8]＝0)。在操作554中，输出信号510基于输入信号502及目标黑电平504、黑电平上限506及该符号位之间的一个或多个差异而产生。例如，如果输入信号502与目标黑电平504之间的绝对值差异大于黑电平上限506(例如|A-B|＞C)，则输出信号510为该符号位与黑电平上限506的组合(例如output_signal[8]对应于该符号位，而output_signal[7:0]由黑电平上限506表示)。另一方面，如果输入信号502与目标黑电平504之间的绝对值差异小于或等于黑电平上限506(例如|A-B|＜＝C)，则输出信号510为该符号位与该绝对值差异的组合。

在一种实现方式中，每个比较器500设置成处理关联于特定色彩通道的这些被过滤的像素的平均数字值。换言之，假设有四个色彩通道，例如B像素通道、R像素通道、G1像素通道及G2像素通道。四个比较器500可被调整来处理这四个色彩通道。

图6A所示为根据本发明具体实施例中的示例累加器600的示意图。在一种实现方式中，累加器600可以对应于图3的累加器316。累加器600接收黑电平值602、累加器段差604及重置信号606。黑电平值602可以对应于图5的输出信号510。累加器段差604可为动态变化的整数值，且累加器600在当新的像框启始时，可经由重置信号606来重置。时序产生器，例如图1的时序产生器108，其可确立重置信号606。基于这些收到的信号，累加器600设置成产生校准偏差值608。

图6B所示为根据本发明具体实施例，其在第一阶段校准中，由累加器600执行产生校准偏差值608的程序650的流程图。在操作652中，如果来自比较器的output_signal[7:0](即黑电平值602的一部分)，例如图3的比较器314，其大于或等于累加器段差604，则output_signal[7:0]相较于临界值来判定黑电平值602是否仍远离于由该比较器支持的黑电平目标。如果output_signal[7:0]大于该临界值，则累加器段差604在操作656中修正，以尝试来加速该校准的收敛，且校准偏差值608基于该符号位(即output_signal[8])及修正的累加器段差604而产生。否则，累加器段差604并不修正，且校准偏差值608基于该符号位及未修正的累加器段差604而产生。特别是，如果该符号位为1，如在操作658中所决定的，则在操作660中校准偏差值608被设定为负的累加器段差604(即-累加器段差604)。否则，在操作662中校准偏差值608被设定为就是累加器段差604。如果output_signal[7:0]小于累加器段差604，则在操作664中，该第一阶段校准被终止，而针对该目前像框的第二阶段校准被启始。

在一种实现方式中，所产生的校准偏差值608被传送到数字到模拟转换器来被转换成模拟信号，然后转换的校准偏差值608由电平积分器处理而产生第一校准信号。该数字到模拟转换器及该电平积分器可对应于图3所示的数字到模拟转换器318及电平积分器320。

图7所示为根据本发明具体实施例的示例第二黑电平校准区块700的简化方块图。在一种实现方式中，第二黑电平校准区块700可以对应于图3的第二黑电平校准区块334。第二黑电平校准区块700可以包括电平平均器702、比较器704及加总接点706。

类似于图3的电平平均器312，在第二黑电平校准区块700中的电平平均器702可设置成过滤、加总及平均化关联于这些一个或多个选择的色彩通道的这些一个或多个收到的数字值。但是，电平平均器702可以设置成对于对应于该第二组黑色像素的这些一个或多个被过滤的数字值进行操作，该第二组黑色像素并非在该第一阶段校准中操作，而是基于来自该第一阶段校准的结果进行调整。为了例示起见，假设图2所示的P1到P16对应于第一组黑色像素206，而P17到P32对应于第二组黑色像素206。在该第一阶段校准中，黑色像素P17到P32并未涉入，但基于该第一组黑色像素P1到P16的第一校准信号会产生。在该第二阶段校准中，该第一校准信号在关联于这些黑色像素P17到P32的这些调整的黑电平信号到达第二黑电平校准区块700之前，被应用到这些黑色像素P17到P32。在一种实现方式中，电平平均器702设置成独立地加总及平均由第二黑电平校准区块700支持的色彩通道的每一个的这些调整的黑电平信号。换言之，关联于该B像素信道调整的黑电平信号，例如P17，P19，P21及P23，可被过滤、加总及平均化来产生B像素平均值。同样地，关联于该R像素通道的调整的黑电平信号、关联于该G1像素通道的调整的黑电平信号及关联于该G2像素通道的调整的黑电平信号亦可被独立地过滤、加总及平均化，以分别产生R像素平均值、G1像素平均值、及G2像素平均值。这些平均值可被导引到比较器704。

在一种实现方式中，比较器704设置成比较这些一个或多个收到的平均值与目标黑电平，此目标黑电平可为由在第一黑电平校准区块中的该比较器(例如第一黑电平校准区块311的比较器314)所支持的相同目标黑电平，并输出第二校准信号。多个比较器704可设置成对于关联于这些不同色彩通道的这些多个平均值独立地进行操作。假设有四个比较器704，其每一个负责关联于特定色彩通道的平均值。使用该B像素通道作为例示，比较器704的输出可以基于该目标黑电平与该B像素平均值之间的差异。如果该B像素平均值比该目标黑电平多2，则比较器704可设置成在该第二校准信号中输出-2到加总接点706，以补偿该仍为高的B像素平均值。另一方面，如果该B像素平均值比该目标黑电平少1，则比较器704可设置成在该第二校准信号中输出+1到加总接点706，以补偿该仍为低的B像素平均值。

加总接点706可设置成应用该收到的第二校准信号到影像信号，并输出该调整的影像信号到影像处理区块(例如图1的影像处理区块124)。在一种实现方式中，由加总接点706支持的这些操作在数字领域中执行。

图8所示为根据本发明具体实施例中的用于执行多阶段黑电平校准的程序800的流程图。在一种实现方式中，程序800可由影像传感器实行，例如图1所示的影像传感器100。同时，操作802到814可视为第一阶段校准的操作，而操作816到820可视为第二阶段校准的操作。在像框中的黑电平校准周期期间，在操作802中，第一校准信号被应用到来源信号中的黑电平信号。在操作804中，该调整的黑电平信号被转换成数字信号，并且在操作806中，多个像素的数字值被过滤、加总及平均化。在一种实现方式中，在806中的过滤、加总及平均化操作对于关联于色彩信道的这些数字值所实行。在操作808中，检查预定的条件以视其是否被满足。例如，该预定条件可被用于检查由操作806所得到的该平均值是否可视为已经达到目标黑电平。因此，如果该目标黑电平被判定尚未达到，则该预定条件未满足，且该平均值在操作810中另被处理来决定第一校准偏差值。该第一校准偏差值被转换而回到模拟信号，如操作812，且该模拟信号被用于产生第一校准信号，如操作814。该第一阶段校准的校准循环会在该黑电平校准周期期间内在该像框中持续，直到操作808中该预定条件被判定已经满足(例如该目标黑电平被判定已经达到)。然后，该第一阶段校准即终止，而该第二阶段校准开始于操作816。在另一示例中，该预定条件可以对应于在该像框中所有第一组黑色像素是否皆已被处理。

在该第二阶段校准中，在该第一阶段校准中产生的该第一校准信号被应用到该像框中的第二组黑色像素。在操作816中，关联于该第二组调整的黑电平信号的数字值被过滤、加总及平均化。通过比较这些被过滤的数字值的平均值与第二目标黑电平、在操作818中产生的第二校准信号来进一步微调该第一阶段校准的这些校准结果。在操作820中，该第二校准信号被应用到该像框中该来源信号的影像信号。

前述为本发明的具体实施例，本发明的其它及进一步的具体实施例皆可进行，而并不背离其基本范围。以上的范例、具体实施例、及附图并不能够视为唯一的具体实施例，而是用于例示由权利要求书所定义的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于在具有第一组黑色像素与第二组黑色像素的像框中校准黑电平信号的方法，所述方法包括：

执行以下递归：

过滤掉来自对应于第一组调整的黑电平信号的第一组数字值的异常值，其中所述第一组调整的黑电平信号关联于所述第一组黑色像素的第一子集合，

基于所述第一组被过滤的数字值，计算第一平均值，

基于所述第一平均值与第一目标黑电平，判定是否要修正累加器段差，

基于所述累加器段差与所述第一平均值及所述第一目标黑电平之间的差异，确定校准偏差值，及

基于所述校准偏差值，为所述第一组黑色像素的第二子集合产生第一校准信号；及

重复对于所述第一组黑色像素的递归，直到满足预定条件为止。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

过滤掉来自对应于第二组黑电平信号的第二组数字值的异常值，其中所述第二组黑电平信号关联于所述第二组黑色像素，并由所述第一校准信号调整；

基于所述第二组被过滤的数字值，计算第二平均值；

基于所述第二平均值与第二目标黑电平之间的差异，产生第二校准信号；及

应用所述第二校准信号到关联于所述像框中一个或多个主动像素的影像信号。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述第一组数字值关联于色彩通道，而所述第二组数字值关联于所述色彩通道。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述判定是否要修正累加器段差还包括当所述第一平均值超过所述第一目标黑电平到临界值时，即增加所述累加器段差的大小。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述决定校准偏差值还基于黑电平上限。

6.如权利要求1所述的方法，还包括：

转换所述校准偏差值成为模拟信号；及

在每次所述递归中累加所述模拟信号，以产生所述第一校准信号。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述转换所述校准偏差值还包括接收第一位分辨率下的所述校准偏差值，并输出对应于第二位分辨率的模拟信号。

8.如权利要求2所述的方法，其中所述第一目标黑电平同于所述第二目标黑电平。

9.一种前端处理区块，其具有第一黑电平校准区块及第二黑电平校准区块设置成处理像框中的黑电平信号，所述像框包括第一组黑色像素与第二组黑色像素，所述第一黑电平校准区块包括：

第一电平平均器，其设置成过滤掉来自对应于第一组调整的黑电平信号的第一组数字值的异常值，然后基于所述第一组被过滤的数字值计算第一平均值，其中所述第一组调整的黑电平信号关联于所述第一组黑色像素的第一子集合；

第一比较器，其设置成基于所述第一平均值与所述第一目标黑电平之间的差异产生输出信号；

累加器，其设置成判定基于所述输出信号是否修正累加器段差，并基于所述输出信号与所述累加器段差确定校准偏差值；

数字到模拟转换器，其设置成转换所述校准偏差值成为模拟信号；

电平积分器，其设置成基于所述模拟信号产生第一校准信号，并传送所述第一校准信号到第一加总接点以被应用到所述第一组黑色像素的第二子集合；及

所述第一黑电平校准区块设置成继续处理所述像框中的所述黑电平信号，直到在第一阶段校准中满足预定条件为止。

10.如权利要求9所述的前端处理区块，其中所述第二黑电平校准区块包括：

第二电平平均器，其设置成过滤掉来自对应于第二组黑电平信号的第二组数字值的异常值，然后基于所述第二组被过滤的数字值计算第二平均值，其中所述第二组黑电平信号关联于所述第二组黑色像素，并由所述第一校准信号调整；及

第二比较器，其设置成基于所述第二平均值与第二目标黑电平之间的差异产生第二校准信号，并传送所述第二校准信号到第二加总接点，以在第二阶段校准中应用到关联于所述像框中一个或多个主动像素的影像信号。

11.如权利要求9所述的前端处理区块，其中所述第一电平平均器还包括：

关联于第一色彩信道的第一平均化单元；

关联于第二色彩信道的第二平均化单元；及

信道选择器，其中所述通道选择器设置成选择关联于所述第一色彩通道的所述第一组被过滤的数字值的第一子集合，及关联于所述第二色彩通道的所述第一组被过滤的数字值的第二子集合，以分别输出到所述第一平均化单元及所述第二平均化单元。

12.如权利要求9所述的前端处理区块，其中所述第一比较器还设置成当所述第一平均值超过所述第一目标黑电平到临界值时，增加所述累加器段差的大小。

13.如权利要求9所述的前端处理区块，其中所述第一比较器设置成基于黑电平上限产生所述输出信号。

14.如权利要求9所述的前端处理区块，其中所述电平积分器设置成累加来自在所述第一阶段校准中处理所述像框中所述黑电平信号的每一递归的模拟信号。

15.如权利要求9所述的前端处理区块，其中所述数字到模拟转换器设置成接收在第一位分辨率下的所述校准偏差值，并输出对应于第二位分辨率的模拟信号。

16.如权利要求10所述的前端处理区块，其中所述第一目标黑电平同于所述第二目标黑电平。

17.一种设置成执行像框中多阶段黑电平校准的影像传感器，所述影像传感器包括：

像素传感器阵列，其设置成输出所述像框中的第一组黑色像素与第二组黑色像素；

时序产生器；及

前端处理区块，其具有第一加总接点、第一黑电平校准区块及第二黑电平校准区块，其中

根据来自所述时序产生器的第一时序信号，所述第一黑电平校准区块设置成基于关联于所述第一组黑色像素的第一组调整的黑电平信号、变化累加器段差、及关联于第一目标黑电平的预定条件，递归地在第一阶段校准中产生第一校准信号，及

根据来自所述时序产生器的第二时序信号，所述第二黑电平校准区块设置成产生第二加总接点的第二校准信号，以基于第二目标黑电平及关联于所述第二组黑色像素的第二组黑电平信号来应用到在第二阶段校准中所述像框内的一个或多个主动像素，其中所述第二组黑电平信号由所述第一校准信号做调整，并被过滤。

18.如权利要求17所述的影像传感器，其中所述第一黑电平校准区块包括：

第一电平平均器，其设置成过滤掉来自对应于所述第一组调整的黑电平信号的第一组数字值的异常值，然后基于所述第一组被过滤的数字值计算第一平均值，其中所述第一组调整的黑电平信号关联于所述第一组黑色像素的第一子集合；

第一比较器，其设置成基于所述第一平均值与所述第一目标黑电平之间的差异产生输出信号；

累加器，其设置成判定基于所述输出信号是否修正累加器段差，并基于所述输出信号与所述累加器段差决定所述校准偏差值；

数字到模拟转换器，其设置成转换所述校准偏差值成为模拟信号；

电平积分器，其设置成基于所述模拟信号产生第一校准信号，并传送所述第一校准信号到所述第一加总接点以被应用到所述第一组黑色像素的第二子集合；及

所述第一黑电平校准方块设置成继续处理所述像框中的所述黑电平信号，直到满足所述预定条件为止。

19.如权利要求17所述的影像传感器，其中所述第二黑电平校准区块包括：

第二电平平均器，其设置成过滤掉来自对应于所述第二组黑电平信号的第二组数字值的异常值，然后基于所述第二组被过滤的数字值计算第二平均值；及

第二比较器，其设置成基于所述第二平均值与所述第二目标黑电平之间的差异产生所述第二校准信号，并传送所述第二校准信号到所述第二加总接点，以应用到所述像框中一个或多个主动像素。

20.如权利要求17所述的影像传感器，其中所述时序产生器设置成在所述第一阶段校准完成之后确立所述第二时序信号。

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