CN107592472B - 多段曝光图像传感器的成像校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多段曝光图像传感器的成像校正方法，判断每个像素点的实时像素值Pn是否经过各自的像素值拐点，若经过至少一个像素值拐点，则根据像素值Pn经过的最后一个像素值拐点对像素值Pn进行偏差校正，校正后的像素值为Pn(x)＝Pn+Pa(z)‑Pn(z)，其中，z表示所述像素值Pn经过的最后一个像素值拐点的序号。本发明通过对多段曝光图像传感器的像素点上经过像素值拐点的像素值进行拐点固定偏差校正，消除了电压值拐点的固定偏差给像素值造成的影响，提高了像素值的精确度，从而提高了输出图像质量；每个像素点单独进行拐点标定与偏差校正，可减少曝光光源的不一致性对校正结果的影响；将标定数据存储于OTP中，方便多段图像传感器的大规模量产测试与标定校正。

Description

多段曝光图像传感器的成像校正方法

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，尤其是涉及一种多段曝光图像传感器的成像校正方法。

背景技术

动态范围是图像传感器成像质量的一项重要指标，动态范围越大意味着能够探测到场景信息的光强范围越宽，即图像所包含的信息越丰富。近年来，CMOS图像传感器技术不断发展，因其具有低功耗、集成度高、低成本以及可随机读取等优点，已成为主流的图像传感器芯片。而CMOS图像传感器内部集成有较多的放大器、寻址译码等电路，导致器件的相对噪声比较大，因此在相同的环境下，其动态范围不如CCD图像传感器的宽。

一般的，CMOS图像传感器中像素点的输出电压与曝光量线性相关，而曝光量等于曝光时间与光照强度的乘积，在光照强度一定时，输出电压与曝光时间成正相关(输出电压未饱和之前)。针对普通CMOS图像传感器只有单段曝光、动态范围相对较小等问题，目前研发有一类CMOS图像传感器，这类CMOS图像传感器采用多段曝光的方式，分两段或者多段对光照进行响应，可以很好的提高动态范围。

如图1所示，以两段曝光为例，在曝光时间为T的范围内，分为0-T1和T1-T两个积分时间，在0-T1段时间内，输出电压饱和值限定在V1，在T1-T时间段内继续曝光：对于弱光，在0-T1时间段内，并没有到饱和值V1，所以在整个时间内是一直曝光的；对于强光，在0-T1内达到饱和，此时数值不在增加，在T1-T2时间内继续曝光。

对于此类曝光方式，由于工艺原因，每个像素点在前段曝光0-T1时间段内的饱和值V1值并非完全一致，会有差异，导致同样光照强度下，在前段曝光经过V1后，输出电压值有固定偏差，即电压拐点V1引起的固定偏差。因此，如何消除这种电压拐点引起的固定偏差，以提高多段曝光图像传感器的输出图像质量，是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多段曝光图像传感器的成像校正方法，以消除电压拐点的固定偏差给输出电压及像素值带来的影响，从而提高多段曝光图像传感器的成像质量。

为了达到上述目的，本发明提供了一种多段曝光图像传感器的成像校正方法，包括步骤：

提供多段曝光的图像传感器，采集每个像素点上输出电压V与曝光时间T的多段曝光响应曲线，所述多段曝光响应曲线含有至少一个拐点；

通过所述多段曝光响应曲线获取每个像素点的电压值拐点Vn(m)以及所有像素点电压值拐点的均值Va(m)，其中，Vn(m)表示第n个像素点的第m个电压值拐点，Va(m)表示所有像素点的第m个电压值拐点的均值，n、m取正整数；

针对实时获取的图像，根据每个像素点的实时输出电压值Vn、电压值拐点Vn(m)以及电压值拐点的均值Va(m)得到实时像素值Pn、像素值拐点Pn(m)以及像素值拐点的均值Pa(m)；

判断每个像素点的实时像素值Pn是否经过各自的像素值拐点，若经过至少一个像素值拐点，则根据实时像素值Pn经过的最后一个像素值拐点对实时像素值Pn进行偏差校正，得到校正后的像素值为Pn(x)＝Pn+Pa(z)-Pn(z)，其中，z表示实时像素值Pn经过的最后一个像素值拐点的序号。

可选的，在光照一定的前提条件下，将曝光时间从零调到最大，以采集所述图像传感器每个像素点上输出电压V与曝光时间T的多段曝光曲线。

可选的，通过所述多段曝光响应曲线还获取每个像素点的时间拐点Tn(m)，得到每个像素点的拐点值为(Tn(m)，Vn(m))，其中，Tn(m)表示第n个像素点的第m个时间拐点。

可选的，通过所述多段曝光响应曲线获取每个像素点的拐点值(Tn(m)，Vn(m))的步骤包括：

在第n个像素点上，将所述多段曝光响应曲线的第m+1段响应直线的曝光时间分别设置为t1、t2及t3，进行三次曝光，获得3条长度不同的第m+1段响应直线V＝k*T+Vn(m)，t1、t2及t3对应的电压值分别为v1、v2及v3；

计算出第m+1段响应直线的斜率k，进而计算获得第m+1段响应直线零曝光时的电压值v＝((v3–k*t3)+(v2–k*t2)+(v1–k*t1))/3，即第m个电压值拐点Vn(m)；

在第n个像素点上，进行完全曝光，采集所述多段曝光响应曲线的第m+1段响应直线上任意一点B的数据，包括曝光时间Tb以及对应电压值Vb；

根据公式Tn(m)＝Tb–(Vb–Vn(m))/k计算得出第m个时间拐点。

可选的，分别多次采集t1、t2及t3对应的电压值，并将多次采集到的电压值进行平均，分别得到对应的电压值v1、v2及v3。

可选的，所述计算出第m+1段响应直线的斜率k的步骤包括：

计算获得3条长度不同的第m+1段响应直线的斜率k1＝(v2-v1)/(t2-t1)，k2＝(v3-v2)/(t3-t2)，k3＝(v1-v3)/(t1-t3)；

计算获得平均斜率k＝(k1+k2+k3)/3，作为第m+1段响应直线的斜率k。

可选的，将多个时间拐点Tn(m)、电压值拐点Vn(m)以及电压值拐点的均值Va(m)保存到存储器中，以便于后续校正实时获取图像的像素值P时的调用。

可选的，所述存储器采用一次性可编程存储器。

可选的，针对实时获取的图像，采集每个像素点的实时输出电压值Vn，并从所述存储器中读取每个像素点的电压值拐点Vn(m)以及电压值拐点的均值Va(m)，采用均匀量化方法将实时输出电压值Vn、电压值拐点Vn(m)以及电压值拐点的均值Va(m)量化成像素值，得到实时像素值Pn、像素值拐点Pn(m)以及像素值拐点的均值Pa(m)。

可选的，所述判断每个像素点的实时像素值Pn是否经过各自的像素值拐点的步骤包括：

针对实时获取的图像，采集每个像素点的数据，包括实时像素值Pn以及对应的曝光时间Tn；

从所述存储器中读取每个像素点的时间拐点Tn(m)，并采集量化得到的像素值拐点Pn(m)，在每个时间拐点Tn(m)处，对实时像素值Pn进行等比例缩放处理，得到处理后的像素值Pm＝Pn*Tn(m)/Tn；

在每个时间拐点Tn(m)处，比较Pm与像素值拐点Pn(m)的大小，若Pm大于等于对应的像素值拐点Pn(m)，则认为当前像素点的实时像素值Pn经过了第m个像素值拐点，且至少有一个Pm大于等于对应的像素值拐点Pn(m)，即认为当前像素点的实时像素值Pn经过了像素值拐点，否则视为未经过像素值拐点。

可选的，所述对实时像素值Pn进行偏差校正的步骤包括：

针对实时获取的图像，若第n个像素点的实时像素值Pn经过像素值拐点，需要进一步判断像素值Pn经过几个像素值拐点，在每个时间拐点Tn(m)处，比较Pm与像素值拐点Pn(m)的大小，确认当前像素点的实时像素值Pn是否经过了第m个像素值拐点；

根据实时像素值Pn经过的最后一个像素值拐点对实时像素值Pn进行偏差校正，若实时像素值Pn经过的最后一个像素值拐点为第z个像素值拐点，则得到校正后的像素值为Pn(x)＝Pn+Pa(z)-Pn(z)。

与现有技术相比，本发明通过对多段曝光图像传感器的像素点上经过拐点的像素值进行拐点固定偏差校正，消除了电压拐点的固定偏差给输出电压以及像素值造成的影响，提高了像素值的精确度，从而提高了输出图像质量。

附图说明

图1为两段曝光图像传感器的曝光响应曲线图；

图2为本发明的多段曝光图像传感器的成像校正方法步骤示意图；

图3为实施例一的两段曝光图像传感器的完全曝光响应曲线图；

图4为实施例一的两段曝光图像传感器的电压值拐点标定数据采集示意图；

图5为实施例二的三段曝光图像传感器的完全曝光响应曲线图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

发明人研究发现，对于如图1所示的两段曝光图像传感器的曝光方式而言，由于生产工艺等原因，即使在同一个图像传感器上，每个像素点在前段曝光0-T1时间段内的饱和值V1值不可能完全一致，会有差异，即多个像素点的电压拐点V1之间存在一定的固有偏差。这会导致同样光照强度下，在前段曝光经过电压拐点V1后，输出电压值也带有固定偏差，即电压拐点V1引起的固定偏差。同理，三段或三段以上曝光图像传感器的多个像素点的电压拐点(V1、V2等)之间也存在一定的固有偏差，从而对经过电压拐点的输出电压以及由输出电压量化得到的像素值造成偏差，影响图像传感器的成像质量。

基于此，如图2所示，本发明提供了一种多段曝光图像传感器的成像校正方法，包括步骤：

S1、提供多段曝光的图像传感器，采集每个像素点上输出电压V与曝光时间T的多段曝光响应曲线，所述多段曝光响应曲线含有至少一个拐点；

S2、通过所述多段曝光响应曲线获取每个像素点的拐点值(Tn(m)，Vn(m))以及所有像素点上电压值拐点的均值Va(m)，其中，Tn(m)表示第n个像素点的第m个时间拐点，Vn(m)表示第n个像素点的第m个电压值拐点，Va(m)表示所有像素点的第m个电压值拐点的均值，n、m取正整数；

S3、针对实时获取的图像，根据每个像素点的实时输出电压值Vn、电压值拐点Vn(m)以及电压值拐点的均值Va(m)得到实时像素值Pn、像素值拐点Pn(m)以及像素值拐点的均值Pa(m)；

S4、判断每个像素点的实时像素值Pn是否经过各自的像素值拐点，若经过至少一个像素值拐点，则根据实时像素值Pn经过的最后一个像素值拐点对实时像素值Pn进行偏差校正，得到校正后的像素值为Pn(x)＝Pn+Pa(z)-Pn(z)，其中，z表示实时像素值Pn经过的最后一个像素值拐点的序号。

在本发明提供的多段曝光图像传感器的成像校正方法中，通过对经过像素值拐点的实时像素值Pn进行拐点偏差校正：Pn(x)＝Pn+Pa(z)-Pn(z)，提高了实时像素值Pn的精确度，从而提高了输出图像质量；且针对每个像素点单独进行拐点标定与偏差校正，减少了曝光光源的不一致性对校正结果的影响，提高了标定校正精度，从而进一步提高了实时像素值Pn的精确度。

实施例一

对于如图1所示的两段曝光图像传感器，采用本发明提供的多段曝光图像传感器的成像校正方法对其输出像素值进行校正，具体包括步骤：

S1、提供两段曝光的图像传感器，采集每个像素点上输出电压V与曝光时间T的两段曝光响应曲线，所述两段曝光响应曲线含有一个拐点G；

S2、通过所述两段曝光响应曲线获取每个像素点的拐点值G(Tn(1)，Vn(1))以及所有像素点上电压值拐点的均值Va(1)，其中，Tn(1)表示第n个像素点的时间拐点，Vn(1)表示第n个像素点的电压值拐点，Va(1)表示所有像素点的电压值拐点的均值Va(1)，n取正整数；

S3、针对实时获取的图像，根据每个像素点的实时输出电压值Vn、电压值拐点Vn(1)以及电压值拐点的均值Va(1)得到实时像素值Pn、像素值拐点Pn(1)以及像素值拐点的均值Pa(1)；

S4、判断每个像素点的实时像素值Pn是否经过各自的像素值拐点Pn(1)，若经过像素值拐点Pn(1)，则根据像素值拐点Pn(1)对实时像素值Pn进行偏差校正，得到校正后的像素值为Pn(x)＝Pn+Pa(1)-Pn(1)，若实时像素值Pn不经过像素值拐点Pn(1)，则不需要校正。

在本实施例中，通过对经过像素值拐点Pn(1)的实时像素值Pn进行拐点偏差校正：Pn(x)＝Pn+Pa(1)-Pn(1)，提高了实时像素值Pn的精确度，从而提高了输出图像质量。

可选的，在步骤S1中，在光照(强度)一定的前提条件下，将曝光时间从零调到最大，以实现完全曝光，采集所述两段曝光图像传感器每个像素点上输出电压V与曝光时间T的两段曝光响应曲线，采集到的两段曝光响应曲线如图3所示。

可选的，通过所述两段曝光响应曲线获取每个像素点的拐点值G(Tn(1)，Vn(1))的步骤S2包括：

S21、在第n个像素点上，将所述两段曝光响应曲线的第2段响应直线的曝光时间分别设置为t1、t2及t3，进行三次曝光，获得3条长度不同的第2段响应直线，如图4所示，在以点(Tn(1)，0)为坐标原点的平面坐标系中第2段响应直线的方程为V＝k*T+Vn(1)，t1、t2及t3对应的电压值分别为v1、v2及v3，对应的3条长度不同的第2段响应直线分别为GD、GE以及GF；

S22、计算出第2段响应直线的斜率k，进而计算获得第2段响应直线零曝光时的电压值v＝((p3–k*t3)+(p2–k*t2)+(p1–k*t1))/3，即电压值拐点Vn(1)；

S23、在第n个像素点上，进行完全曝光，如图3所示，采集所述两段曝光响应曲线的第2段响应直线上任意一点B的数据，包括曝光时间Tb以及对应电压值Vb；

S24、根据公式Tn(1)＝Tb–(Vb–Vn(1))/k计算得出时间拐点。

通过第2段响应直线来标定获得拐点G(Tn(1)，Vn(1))的数据，精度更高，得到的值更可靠。

可选的，在步骤S21中，分别多次采集t1、t2及t3对应的电压值，即多次采集曝光时间t1(t2或t3)对应的电压值，并将多次采集到的电压值进行平均，得到对应的电压值v1(v2或v3)。

可选的，所述计算出第2段响应直线的斜率k的步骤S22包括：

S221、计算获得3条长度不同的第2段响应直线的斜率，DE段斜率k1＝(v2-v1)/(t2-t1)，EF段斜率k2＝(v3-v2)/(t3-t2)，DF段斜率k3＝(v1-v3)/(t1-t3)；

S222、计算获得平均斜率k＝(k1+k2+k3)/3，作为第2段响应直线的斜率k。

可选的，在步骤S2与S3之间，还包括一步骤：将所有像素点的拐点值G，包括时间拐点Tn(1)、电压值拐点Vn(1)以及电压值拐点的均值Va(1)保存到存储器中，以便于后续校正实时获取图像的像素值P时的调用，方便图像传感器的量产测试与标定校正。

可选的，所述存储器采用一次性可编程存储器(OTP)。

可选的，在步骤S3中，针对实时获取的图像，采集每个像素点的实时输出电压值Vn，并从所述存储器中读取每个像素点的电压值拐点Vn(1)以及电压值拐点的均值Va(1)，采用均匀量化方法将实时输出电压值Vn、电压值拐点Vn(1)以及电压值拐点的均值Va(1)量化成像素值，得到实时像素值Pn、像素值拐点Pn(1)以及像素值拐点的均值Pa(1)。

可选的，对实时像素值Pn的校正步骤S4包括：

S41、判断每个像素点的实时像素值Pn是否经过各自的像素值拐点Pn(1)；

S42a、若经过像素值拐点Pn(1)，则根据像素值拐点Pn(1)对像素值Pn进行偏差校正，得到校正后的像素值为Pn(x)＝Pn+Pa(1)-Pn(1)；

S42b、若实时像素值Pn不经过像素值拐点Pn(1)，则不需要校正。

可选的，所述判断每个像素点的实时像素值Pn是否经过各自的像素值拐点Pn(1)的步骤S41包括：

S411、针对实时获取的图像，采集每个像素点的数据，包括实时像素值Pn以及对应的曝光时间Tn；

S412、从所述存储器中读取每个像素点的时间拐点Tn(1)，并采集量化得到的像素值拐点Pn(1)，在时间拐点Tn(1)处，对实时像素值Pn进行等比例缩放处理，得到处理后的像素值P1＝Pn*Tn(1)/Tn；

S413、在时间拐点Tn(1)处，比较P1与像素值拐点Pn(1)的大小，若P1大于等于像素值拐点Pn(1)，则认为当前像素点的实时像素值Pn经过了像素值拐点Pn(1)，否则视为未经过像素值拐点Pn(1)。

可选的，所述对实时像素值Pn进行偏差校正的步骤S42a包括：

针对实时获取的图像，在确定第n个像素点的实时像素值Pn经过像素值拐点Pn(1)之后，根据实时像素值Pn经过的像素值拐点Pn(1)的固有偏差对实时像素值Pn进行偏差校正，利用所有像素点的像素值拐点的均值Pa(1)和当前像素点的像素值拐点Pn(1)消除实时像素值Pn的拐点固定偏差，得到校正后的像素值为Pn(x)＝Pn+Pa(1)-Pn(1)。

与现有技术相比，本发明通过对两段曝光图像传感器的像素点上经过像素值拐点的像素值进行拐点固定偏差校正，消除了电压值拐点(像素值拐点)的固定偏差给(输出电压)像素值造成的影响，提高了像素值的精确度，从而提高了输出图像质量；针对每个像素点单独进行拐点标定与偏差校正，可减少曝光光源的不一致性对结果的影响，提高标定校正精度；通过第2段响应直线不同曝光时间下的电压值，可以更精确地计算第1段响应直线的电压值拐点Vn(1)；将标定数据存储于OTP中，使得图像传感器可以在量产测试中进行标定校正，方便实际使用。

实施例二

实施例一是针对两段曝光图像传感器而言的，在实际使用中，还包括三段或三段以上曝光图像传感器，本实施例将探讨三段或三段以上曝光图像传感器的成像校正方法。

对于如图5所示的三段曝光图像传感器，采用本发明提供的多段曝光图像传感器的成像校正方法对其输出像素值进行校正，具体包括步骤：

S1、提供三段曝光的图像传感器，采集每个像素点上输出电压V与曝光时间T的三段曝光响应曲线，所述三段曝光响应曲线含有两个拐点G1、G2；

S2、通过所述三段曝光响应曲线获取每个像素点的两个拐点值G1(Tn(1)，Vn(1))与G2(Tn(1)，Vn(1))以及所有像素点的两个电压值拐点的均值Va(1)和Va(2)，其中，Tn(1)表示第n个像素点的第一个时间拐点，Vn(1)表示第n个像素点的第一个电压值拐点，Tn(2)表示第n个像素点的第二个时间拐点，Vn(2)表示第n个像素点的第二个电压值拐点，Va(1)和Va(2)分别表示所有像素点的第一、第二个电压值拐点的均值，n取正整数；

S3、针对实时获取的图像，根据每个像素点的实时输出电压值Vn、电压值拐点Vn(1)、电压值拐点Vn(2)、电压值拐点的均值Va(1)以及电压值拐点的均值Va(2)得到实时像素值Pn、像素值拐点Pn(1)与Pn(2)、以及像素值拐点的均值Pa(1)与Pa(2)；

S4、判断每个像素点的实时像素值Pn是否经过各自的像素值拐点Pn(1)或者Pn(2)，若经过像素值拐点Pn(1)或Pn(2)，则根据实时像素值Pn所经过的最后一个像素值拐点(Pn(1)或Pn(2))对实时像素值Pn进行偏差校正，得到校正后的像素值为Pn(x)＝Pn+Pa(z)-Pn(z)，其中，z表示所述像素值Pn经过的最后一个像素值拐点的序号，此处取1或者2，若实时像素值Pn不经过像素值拐点Pn(1)或Pn(2)，则不需要校正。

在本实施例中，通过对经过像素值拐点Pn(1)或Pn(2)的实时像素值Pn进行拐点偏差校正：Pn(x)＝Pn+Pa(z)-Pn(z)，提高了实时像素值Pn的精确度，从而提高了输出图像质量。

可选的，在步骤S1中，在光照(强度)一定的前提条件下，将曝光时间从零调到最大，以实现完全曝光，采集所述三段曝光图像传感器每个像素点上输出电压V与曝光时间T的三段曝光响应曲线，采集到的三段曝光响应曲线如图5所示。

可选的，通过所述三段曝光响应曲线获取每个像素点的拐点值G1(Tn(1)，Vn(1))与G2(Tn(1)，Vn(1))的步骤S2及将电压值量化成像素值的步骤S3可参照类比实施例一，本实施例不再赘述。

可选的，对实时像素值Pn的校正步骤S4包括：

S41、判断每个像素点的实时像素值Pn是否经过各自的像素值拐点Pn(1)或Pn(2)；

S42a、若经过像素值拐点Pn(1)，则需要进一步判断是否还经过像素值拐点Pn(2)，再根据所经过的最后一个像素值拐点对像素值Pn进行偏差校正，得到校正后的像素值为Pn(x)＝Pn+Pa(z)-Pn(z)，其中z代表所经过的最后一个像素值拐点的序号，此处取1或2；

S42b、若实时像素值Pn不经过像素值拐点Pn(1)、Pn(2)中的任意一个，则不需要校正。

可选的，所述判断每个像素点的实时像素值Pn是否经过各自的像素值拐点Pn(1)或Pn(2)的步骤S41可参照类比实施例一，本实施例不再赘述。

可选的，所述对实时像素值Pn进行偏差校正的步骤S42a包括：

S42a1、针对实时获取的图像，在确定第n个像素点的实时像素值Pn经过像素值拐点Pn(1)之后，需要进一步判断是否还经过像素值拐点Pn(2)；

S42a2、根据实时像素值Pn所经过的最后一个像素值拐点(Pn(1)或Pn(2))的固有偏差对实时像素值Pn进行偏差校正，得到校正后的像素值为Pn(x)＝Pn+Pa(z)-Pn(z)，其中z代表所经过的最后一个像素值拐点的序号，此处取1或2。

在步骤S42a2中，对实时像素值Pn的偏差校正有两种情况：

(1)、若实时像素值Pn经过第1个像素值拐点Pn(1)的同时还经过第2个像素值拐点Pn(2)，则需要根据第2个像素值拐点Pn(2)的拐点固有偏差对实时像素值Pn进行偏差校正，Pn(x)＝Pn+Pa(2)-Pn(2)；

(2)、若实时像素值Pn在经过第1个像素值拐点Pn(1)后，不经过第2个像素值拐点Pn(2)，则需要根据第1个像素值拐点Pn(1)的拐点固有偏差对实时像素值Pn进行偏差校正，Pn(x)＝Pn+Pa(1)-Pn(1)。

同理，对于三段以上图像传感器的成像校正方法与此类似，包括步骤：

S1、提供多段曝光的图像传感器，采集每个像素点上输出电压V与曝光时间T的多段曝光响应曲线，所述多段曝光响应曲线含有至少一个拐点；

S2、通过所述多段曝光响应曲线获取每个像素点的拐点值(Tn(m)，Vn(m))以及所有像素点的电压值拐点的均值Va(m)，其中，Tn(m)表示第n个像素点的第m个时间拐点，Vn(m)表示第n个像素点的第m个电压值拐点，Va(m)表示所有所有像素点的第m个电压值拐点的均值，n、m取正整数；

S3、针对实时获取的图像，根据每个像素点的实时输出电压值Vn、电压值拐点Vn(m)以及电压值拐点的均值Va(m)得到实时像素值Pn、像素值拐点Pn(m)以及像素值拐点的均值Pa(m)；

S4、判断每个像素点的实时像素值Pn是否经过各自的像素值拐点，若经过至少一个像素值拐点，则根据像素值Pn经过的最后一个像素值拐点对像素值Pn进行偏差校正，得到校正后的像素值为Pn(x)＝Pn+Pa(z)-Pn(z)，其中，z表示所述像素值Pn经过的最后一个像素值拐点的序号，若实时像素值Pn不经过像素值拐点，则不需要校正。

区别在于，拐点数目更多，对实时像素值Pn的校正步骤S4包括：

S41、依次判断每个像素点的实时像素值Pn是否经过各自的像素值拐点Pn(1)、Pn(2)、...、Pn(m)，若经过Pn(1)再判断是否经过Pn(2)，以此类推，直到找到其经过的从Pn(1)开始的连续一系列的像素值拐点的最后一个；

S42a、再根据所经过的从Pn(1)开始的连续一系列的最后一个像素值拐点对像素值Pn进行偏差校正，得到校正后的像素值为Pn(x)＝Pn+Pa(z)-Pn(z)，其中z代表所经过的从Pn(1)开始的连续一系列像素值拐点的最后一个像素值拐点的序号，可取1、2、...、m；

S42b、若实时像素值Pn不经过像素值拐点Pn(1)，则不需要校正。

与现有技术相比，本发明通过对三段或三段以上曝光图像传感器的像素点上经过像素值拐点的像素值进行拐点固定偏差校正，消除了电压值拐点(像素值拐点)的固定偏差给(输出电压)像素值造成的影响，提高了像素值的精确度，从而提高了输出图像质量；针对每个像素点单独进行拐点标定与偏差校正，可减少曝光光源的不一致性对结果的影响，提高标定校正精度。

综上所述，在本发明实施例提供的多段曝光图像传感器的成像校正方法中，通过对多段曝光图像传感器的像素点上经过像素值拐点的像素值进行拐点固定偏差校正，消除了电压值拐点(像素值拐点)的固定偏差给(输出电压)像素值造成的影响，提高了像素值的精确度，从而提高了输出图像质量；针对每个像素点单独进行拐点标定与偏差校正，可减少曝光光源的不一致性对校正结果的影响，提高了标定校正精度，从而进一步提高了像素值的精确度；通过后一段响应直线不同曝光时间下的电压值，可以更精确地计算前一段响应直线的电压值拐点Vn(m)；将标定数据存储于OTP中，方便多段图像传感器的大规模量产测试与标定校正。

此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”等描述仅仅用于区分说明书中的多段曝光曲线的各个拐点。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种多段曝光图像传感器的成像校正方法，其特征在于，包括步骤：

提供多段曝光的图像传感器，采集每个像素点上输出电压V与曝光时间T的多段曝光响应曲线，所述多段曝光响应曲线含有至少一个拐点；

通过所述多段曝光响应曲线获取每个像素点的电压值拐点Vn(m)以及所有像素点电压值拐点的均值Va(m)，其中，Vn(m)表示第n个像素点的第m个电压值拐点，Va(m)表示所有像素点的第m个电压值拐点的均值，n、m取正整数；

针对实时获取的图像，采用均匀量化方法将每个像素点的实时输出电压值Vn、电压值拐点Vn(m)以及电压值拐点的均值Va(m)量化成像素值，得到实时像素值Pn、像素值拐点Pn(m)以及像素值拐点的均值Pa(m)；

判断每个像素点的实时像素值Pn是否经过各自的像素值拐点，若经过至少一个像素值拐点，则根据实时像素值Pn经过的最后一个像素值拐点对实时像素值Pn进行偏差校正，得到校正后的像素值为Pn(x)＝Pn+Pa(z)-Pn(z)，其中，z表示实时像素值Pn经过的最后一个像素值拐点的序号。

2.如权利要求1所述的多段曝光图像传感器的成像校正方法，其特征在于，在光照一定的前提条件下，将曝光时间从零调到最大，以采集所述图像传感器每个像素点上输出电压V与曝光时间T的多段曝光曲线。

3.如权利要求1所述的多段曝光图像传感器的成像校正方法，其特征在于，通过所述多段曝光响应曲线还获取每个像素点的时间拐点Tn(m)，得到每个像素点的拐点值为(Tn(m)，Vn(m))，其中，Tn(m)表示第n个像素点的第m个时间拐点。

4.如权利要求3所述的多段曝光图像传感器的成像校正方法，其特征在于，通过所述多段曝光响应曲线获取每个像素点的拐点值(Tn(m)，Vn(m))的步骤包括：

在第n个像素点上，将所述多段曝光响应曲线的第m+1段响应直线的曝光时间分别设置为t1、t2及t3，进行三次曝光，获得3条长度不同的第m+1段响应直线V＝k*T+Vn(m)，t1、t2及t3对应的电压值分别为v1、v2及v3；

计算出第m+1段响应直线的斜率k，进而计算获得第m+1段响应直线零曝光时的电压值v＝((v3–k*t3)+(v2–k*t2)+(v1–k*t1))/3，即第m个电压值拐点Vn(m)；

在第n个像素点上，进行完全曝光，采集所述多段曝光响应曲线的第m+1段响应直线上任意一点B的数据，包括曝光时间Tb以及对应电压值Vb；

根据公式Tn(m)＝Tb–(Vb–Vn(m))/k计算得出第m个时间拐点。

5.如权利要求4所述的多段曝光图像传感器的成像校正方法，其特征在于，分别多次采集t1、t2及t3对应的电压值，并将多次采集到的电压值进行平均，得到对应的电压值v1、v2及v3。

6.如权利要求4所述的多段曝光图像传感器的成像校正方法，其特征在于，所述计算出第m+1段响应直线的斜率k的步骤包括：

计算获得3条长度不同的第m+1段响应直线的斜率k1＝(v2-v1)/(t2-t1)，k2＝(v3-v2)/(t3-t2)，k3＝(v1-v3)/(t1-t3)；

计算获得平均斜率k＝(k1+k2+k3)/3，作为第m+1段响应直线的斜率k。

7.如权利要求4所述的多段曝光图像传感器的成像校正方法，其特征在于，将多个时间拐点Tn(m)、电压值拐点Vn(m)以及电压值拐点的均值Va(m)保存到存储器中，以便于后续校正实时获取图像的像素值P时的调用。

8.如权利要求7所述的多段曝光图像传感器的成像校正方法，其特征在于，所述存储器采用一次性可编程存储器。

9.如权利要求7所述的多段曝光图像传感器的成像校正方法，其特征在于，针对实时获取的图像，采集每个像素点的实时输出电压值Vn，并从所述存储器中读取每个像素点的电压值拐点Vn(m)以及电压值拐点的均值Va(m)，采用均匀量化方法将实时输出电压值Vn、电压值拐点Vn(m)以及电压值拐点的均值Va(m)量化成像素值，得到实时像素值Pn、像素值拐点Pn(m)以及像素值拐点的均值Pa(m)。

10.如权利要求9所述的多段曝光图像传感器的成像校正方法，其特征在于，所述判断每个像素点的实时像素值Pn是否经过各自的像素值拐点的步骤包括：

针对实时获取的图像，采集每个像素点的数据，包括实时像素值Pn以及对应的曝光时间Tn；

从所述存储器中读取每个像素点的时间拐点Tn(m)，并采集量化得到的像素值拐点Pn(m)，在每个时间拐点Tn(m)处，对实时像素值Pn进行等比例缩放处理，得到处理后的像素值Pm＝Pn*Tn(m)/Tn；

在每个时间拐点Tn(m)处，比较Pm与像素值拐点Pn(m)的大小，若Pm大于等于对应的像素值拐点Pn(m)，则认为当前像素点的实时像素值Pn经过了第m个像素值拐点，且至少有一个Pm大于等于对应的像素值拐点Pn(m)，即认为当前像素点的实时像素值Pn经过了像素值拐点，否则视为未经过像素值拐点。

11.如权利要求10所述的多段曝光图像传感器的成像校正方法，其特征在于，所述对实时像素值Pn进行偏差校正的步骤包括：

针对实时获取的图像，若第n个像素点的实时像素值Pn经过像素值拐点，需要进一步判断像素值Pn经过几个像素值拐点，在每个时间拐点Tn(m)处，比较Pm与像素值拐点Pn(m)的大小，确认当前像素点的实时像素值Pn是否经过了第m个像素值拐点；

根据实时像素值Pn经过的最后一个像素值拐点对实时像素值Pn进行偏差校正，若实时像素值Pn经过的最后一个像素值拐点为第z个像素值拐点，则得到校正后的像素值为Pn(x)＝Pn+Pa(z)-Pn(z)。