CN102685544B - 用于检测图像传感器的装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于检测图像传感器的装置，按照光传播的方向依次包括：光源、光衰减器、第一透镜组、第二透镜组、光阑及图像传感器，通过调整所述光衰减器的透过率以获得不同光光强下所述图像传感器的曝光图像。本发明同时公开一种用于检测图像传感器的方法，包括：获得不同光强下的传感器曝光图像，根据所述曝光图像标定所述传感器的坏点，根据坏簇定义标定出传感器的坏簇区域，对所述坏簇区域排序后寻找测量效果好的区域。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于图像设备的检测装置及检测方法，尤其涉及一种用于检测图像传感器的装置及检测方法。
背景技术
图像传感器，是组成数字摄像头的重要组成部分。根据元件的不同，可分为CCD(ChargeCoupled Device，电荷耦合元件)和CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件)两大类。
受到制造工艺的限制，目前制造的图像传感器中不可避免存在一些缺陷，如存在坏像素点(以下简称坏点)。坏点一般是指该像素的暗电流偏大或其增益与其他像素点存在明显差异，坏点的存在是造成图像质量下降的原因之一。现有技术中针对上述缺陷，通常事先对其进行检测。常用的检测方式为通过曝光获取图像，然后对所获取的图像进行分析，以坏像素点的形式对缺陷进行标定。如专利CN201010230267.1中公开的技术方案，通过匹配合理的曝光参数以及多帧图像扫描，进一步提高了坏像素点的检测精度。
现有技术中常使用的坏点补偿方法主要包括两种：
一是采用实时检测补偿，对图像传感器进行实时检测，并对检测到的坏点进行补偿。该方法的缺点是受硬件条件约束(如内存)同时也受到检测时间、算法复杂度的影响，很难进行准确的检测和补偿。
二是采用维护坏点列表，通过选取坏点临近像素对该坏点进行插值补偿。常规补偿算法如《红外焦平面器件盲元检测及补偿算法》(2004年5月公开)中描述的那样，选取与坏像素相邻点对该坏像素插值。由于坏点不一定是孤立存在的，当出现数个坏点相邻时，会降低插值的精度。在专利CN200810112796.4中，则采用坏像素点周围多个像素点对该坏像素点进行插值，避免了坏像素直接相邻带来的影响，但当出现某块区域内坏像素密集分布时，插值精度仍会受到影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于检测图像传感器的装置及用于检测图像传感器的方法，该装置及方法能在存在多个坏点时，最大限度获得较优成像区，提高成像质量和后续处理精度。
本发明为满足上述发明目的，公开一种用于检测图像传感器的装置，按照光传播的方向依次包括：光源、光衰减器、第一透镜组、第二透镜组、光阑及图像传感器，通过调整所述光衰减器的透过率以获得不同光光强下所述图像传感器的曝光图像。
更进一步地，该光衰减器是一衰减片。该光源发出的光束经第一透镜组后转换为平行光、所述平行光经第二透镜组后转换为汇聚光。
本发明同时公开一种用于检测图像传感器的方法，包括：获得不同光强下的传感器曝光图像，根据所述曝光图像标定所述传感器的坏点，根据坏簇定义标定出传感器的坏簇区域，对所述坏簇区域排序后寻找测量效果好的区域。
更进一步地，对所述坏簇区域排序包括按照所需要的测量效果好的区域的位置、大小及所述坏簇区域的位置进行排序。
与现有技术相比较，利用本发明所公开的装置与方法能够有效避免ROI区域中出现坏点密集分布的情况，并且还可以灵活设置不同的ROI区域，以适应具有不同坏点情况的探测器并能相较现有技术提高成像质量。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1是本发明所涉及的检测图像传感器的装置；
图2是本发明所涉及的检测图像传感器的方法；
图3是图像传感器的坏簇分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
如图1中所示，图1是本发明所涉及的检测图像传感器的装置，该装置结构简单，成本低廉，非常易于实现。该检测装置按照光路传播的方向依次包括：光源101、光衰减器102、第一透镜组103、第二透镜组104、光阑105及图像传感器106。光源1出射的光经过光衰减器102产生合适的检测照明光强。光衰减器102用于对光功率进行衰减的器件，在本实施方式中优选地使用了结构简单的衰减片作示意性说明。从衰减片102中出来的光束，经过第一透镜组103被转换为平行光，该平行光经过第二透镜组104后成为汇聚光束。该汇聚光束经过光阑105去处杂散光后照射到图像传感器106的表面。通过调整积分时间可以获得不同强度的输入信号，并检测出图像传感器对应的输出。通过控制衰减片102的透过率可以控制曝光光强，从而可以获得不同光强下的传感器曝光图像。根据检测结果，可以标定传感器上的坏点。
本发明所涉及的检测图像传感器的装置及方法，其主要发明构思是不直接对坏点采取补偿，而是通过寻找坏点以获得不完全包括包含坏点的小型坏簇区域。在将图像传感器应用到工业设备的实践过程中发现，有些时候所需采集或处理的图像仅为整个传感器采集图像的一部分，所以使所需图像直接在传感器好的区域内成像，可以从根本上提高成像质量和后续处理精度。因此本发明通过多次对传感器进行多次曝光，标定出一个图像传感器测量效果好的区域(以下均简称为ROI(region of interest))，以供测量使用。
本发明所涉及的检测图像传感器的方法的流程图如图2中所示。该方法从开始到结束包括以下几个步骤：
S1，对待侧传感器在不同曝光剂量下进行曝光，获取曝光图像；
S2，对所述曝光图像进行分析，根据分析结果标定出传感器的坏像素点；
S3，根据坏簇定义标定出传感器的坏簇区域；
S4，对所述坏簇区域进行标记，方便搜索；
S5，按ROI的需求对坏簇进行筛选排序，排序顺序由目标ROI的位置、大小、坏簇位置决定；
S6，按顺序寻找ROI区域；
S7，记录下可能满足条件的ROI区域；以及
S8，寻找满足要求的ROI区域。
在图2中详细阐述了根据待侧传感器的曝光图像获得满足条件的ROI区域的各个步骤。本发明的另一优点在于，可以灵活设置不同的ROI区域，以适应具有不同坏点情况的探测器并能相较现有技术提高成像质量。例如：可以设置ROI区域不包含小型坏簇(即2*2区域内坏点的数量大于等于2)保证成像区域内不存在相邻的坏像素；也可以设置ROI区域不包含中型坏簇(即30*30区域内坏点的数量大于等于25)保证整个成像区域内的不存在某块区域内出现坏像素密集分布。
在本实施例中，需要在待测的图像传感器上标定一个最大的ROI区域。该待测的图像传感器是一个CMOS传感器，像素为512*512。要求该ROI区域满足以下条件：1)无坏簇；2)无行列缺陷；3)ROI区域为不小于CMOS 1/4的正方形；4)该ROI区域需尽量靠近传感器中心。同时对坏簇的定义如下：
小型坏簇，2*2区域内坏像素点大于等于2个。
中型坏簇，30*30区域内坏像素点大于等于25个。
行列缺陷定义如下：
传感器上面某一行或者某一列都为坏点。
ROI区域寻找的思路主要包括：
1.根据目标区域(即要求该ROI区域满足的条件)对搜索顺序进行优化；
2.根据已完成的搜索结果对后续搜索进行取舍；
3.将不包含区域(坏簇)转换为不包含点(坏簇标记点)。
根据已经标定的坏像素和坏簇定义，对坏簇进行标定，标记点为坏簇的左上角点和右下角点。如图3中所示，图3是本实施例中CMOS图像传感器的坏簇分布示意图。该CMOS图像传感器的像素为512*512。图3中的符号1至14均表示分布在该传感器上的坏簇，并且根据目标ROI的位置、大小、坏簇位置，对上述坏簇进行排序，排序后的坏簇顺序如编号所示。
如图3中所示，ROI(包括图中的ROI1与ROI2)区域的左边界和上边界只需不包含坏簇的左上角标记点，右边界和下边界只需不包含坏簇的右下角标记点。这样在寻找ROI边界的时候，只需要判断是否存在与该边界对应的坏簇标记点或传感器边界。将不包含坏簇转化为不同时包含坏簇的两个标记点，方便寻找。
完成坏簇标定后，根据预先所设定的ROI区域的条件，还必须满足无行列缺陷。行列缺陷情况包含在小型坏簇中。
由于对于传感器上面的任意一个ROI区域，如图3，其边界可分为两种情况：由坏簇确定(ROI1)或由传感器边界(ROI2)确定。所以寻找ROI区域时只需要按前面标定的坏簇右下角标记点和传感器下边界逐个寻找。
可以对坏簇进行筛选排序。由于ROI不小于传感器的1/4，所以右下角标记点位于直线L1上的坏簇不用参与寻找，同时由于ROI需要尽量靠近CMOS中心，所以剩下坏簇的右下角标记点可按行坐标排序(如图3，排序后的坏簇顺序可参考坏簇编号)，优先以较有可能满足ROI条件的坏簇标记点开始寻找。
然后以传感器下边界点为起点寻找ROI区域。
一般情况下，传感器边缘坏簇较多，中心坏簇较少，从传感器中间区域开始搜索，可以在较短时间内找到较大的ROI区域，此时，在后面的搜索过程中，如果明显不存在比前面搜索中找到的ROI更大的ROI区域，可以直接进入下一个搜索环节，缩短搜索时间。
以坏簇右下角标记点为起点开始寻找ROI区域，由于以该点为下边界点的ROI不止一个，所以搜索过程中需要不断进行判断，直到寻找到以该点为下边界的最大ROI区域或到达到搜索边界为止。
搜索全部完成后，如果找到满足要求的ROI区域，返回该结果，如图3，则返回ROI1。
综上所述，该方法通过对图像传感器进行检测，可以对图像传感器的不同坏簇区域进行标定，并对坏簇进行合理标记与筛选排序，在短时间内找到满足要求的ROI区域。由于该ROI区域内部仅部分包含小型坏族，而不完全包含该小型坏簇，所以不会出现坏像素周围存在坏像素的情况，这样再采用坏像素插值时，就避免了坏像素相邻带来的误差；不存在中型坏簇则可以保证整个ROI区域内的坏像素不会出现密集分布。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
Claims (4)
1.一种用于检测图像传感器的装置，按照光传播的方向依次包括：光源、光衰减器、第一透镜组、第二透镜组、光阑及图像传感器，其特征在于，通过调整所述光衰减器的透过率以获得不同光光强下所述图像传感器的曝光图像，所述曝光图像用于标定所述传感器的坏点，不完全包含坏点的区域为坏簇，根据坏簇定义标定出传感器的坏簇区域，所述坏簇区域用于在排序后寻找测量效果好的区域，所述测量效果好的区域不包括所述坏簇区域，所述测量效果好的区域用于使所需图像直接在所述测量效果好的区域内成像，对所述坏簇区域排序包括按照所需要的测量效果好的区域的位置、大小及所述坏簇区域的位置进行排序。
2.如权利要求1所述用于检测图像传感器的装置，其特征在于，所述光衰减器是一衰减片。
3.如权利要求1所述用于检测图像传感器的装置，其特征在于，所述光源发出的光束经第一透镜组后转换为平行光，所述平行光经第二透镜组后转换为汇聚光。
4.一种用于检测图像传感器的方法，其特征在于，获得不同光强下的传感器曝光图像，根据所述曝光图像标定所述传感器的坏点，根据坏簇定义标定出传感器的坏簇区域，对所述坏簇区域排序后寻找测量效果好的区域，所述坏簇为不完全包含坏点的区域，所述测量效果好的区域不包括所述坏簇区域，所述测量效果好的区域用于使所需图像直接在所述测量效果好的区域内成像，对所述坏簇区域排序包括按照所需要的测量效果好的区域的位置、大小及所述坏簇区域的位置进行排序。
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