CN109348147A - Cmos图像传感器局部黑电平校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种CMOS图像传感器局部黑电平校准方法，所述方法包括：将图像区域划分为M×N个区块，每个区块分割线的交点设为标定点，设定初始校准系数K(m,n)；获取黑行数据，计算黑行的均值B，计算不同温度下的校准系数曲线A，得到当前校准系统K1；分别对标定点、标定点之间水平直线上的点、标定点之间垂直直线上的点以及每个区块区域中的点计算修正后的黑电平值Bnew；减去修正后的黑电平值并输出校准后的像素值。本发明提供的CMOS图像传感器局部黑电平校准方法能有效解决在温度发生变化时，黑电平校准过程中所减去的黑电平的值存在偏差的问题。

Description

CMOS图像传感器局部黑电平校准方法

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种CMOS图像传感器的局部黑电平校准的实现方法。

背景技术

CMOS图像传感器阵列中，通常包含感光像素和遮光像素两部分。感光像素采集图像信息，遮光像素(黑行)主要用于图像信息处理中的基准信息校准。图像传感器输出的图像信息通常为感光像素采集的信息减去遮光像素信息，即减去黑行像素信息，这种方式统称为黑电平校准。

通常CMOS图像传感器的黑行中采集的数值和图像行中采集的数值会受温度的影响产生变化，并且由于分布位置的差异，黑行的变化比例与图像行的变化比例会有不一致。这会使得在温度升高时，由于减去的黑电平值与实际有偏差，会出现局部区域发亮或发黑的问题。

基于上述问题，本发明提出一种针对解决局部区域黑电平的校准方法。

发明内容

本发明提供一种CMOS图像传感器局部黑电平校准方法，所述方法包括以下步骤：

将图像区域划分为M×N个区块，每个区块分割线的交点设为标定点，设定初始校准系数K(m,n)，其中m为0～M，n为0～N；水平方向标定点之间的间距为Dh，垂直方向标定点之间的间距为Dv，其中h为1～M，v为1～N；

获取黑行数据，计算黑行的均值B，计算不同温度下的校准系数曲线A，A＝a*B^2+b*B+c，得到当前校准系数K1＝A*K；其中，a，b，c为温度系数；

分别对标定点、标定点之间水平直线上的点、标定点之间垂直直线上的点以及每个区块区域中的点计算修正后的黑电平值Bnew；

计算校准后像素值Pout(x,y)＝Pin(x,y)－Bnew(x,y)；其中，Pin为未校准黑电平的像素值，Bnew为修正后的黑电平值；

进一步地，所述将图像区域划分为M×N个区块，可以根据应用将图像区域等距离划分或非等距离划分各个区块；

进一步地，针对所述标定点，修正后的黑电平值Bnew＝K1*B；

进一步地，针对所述标定点之间水平直线上的点，修正后的黑电平值Bnew＝(BnewL*dR+BnewR*dL)/Dh，其中BnewL为左侧标定点的修正后的黑电平值；BnewR为右侧标定点的修正后的黑电平值；dL＝x－xL，dR＝xR－x，x为当前点水平方向坐标，xL为左侧标定点水平方向的坐标，xR为右侧标定点水平方向的坐标，Dh为水平方向标定点之间的间距；

进一步地，针对所述标定点之间垂直直线上的点，修正后的黑电平值Bnew＝(BnewT*dB+BnewB*dT)/Dv，其中BnewT为上侧标定点的修正后的黑电平值；BnewB为下侧标定点的修正后的黑电平值；dT＝y－yT，dB＝yB－y，y为当前点垂直方向坐标，yT为上侧标定点垂直方向的坐标，yB为下侧标定点垂直方向的坐标，Dv为垂直方向标定点之间的间距；

进一步地，针对所述每个区块区域中的点，修正后的黑电平值

Bnew＝(BnewTV*dB+BnewBV*dT)/Dv。其中，

BnewTV＝(BnewTL*dR+BnewTR*dL)/Dh，其中BnewTL和BnewTR分别为左上侧和右上侧的标定点的修正后的黑电平值；

BnewBV＝(BnewBL*dR+BnewBR*dL)/Dh，其中BnewBL和BnewBR分别为左下侧和后下侧的标定点的修正后的黑电平值；dL＝x－xL，dR＝xR－x，x为当前点水平方向坐标，xL为左上侧(左下侧)标定点水平方向的坐标，xR为右上侧(右下侧)标定点水平方向的坐标；dT＝y－yT，dB＝yB－y，y为当前点垂直方向坐标，yT为左上侧(右上侧)标定点垂直方向的坐标，yB为左下侧(右下侧)标定点垂直方向的坐标；

进一步地，所述初始校准系数K的设定(标定点位置)：

采集最高使用温度时的遮黑图像，例如80℃；

计算中心位置W1*H1区域的均值Avg0，计算每个标定点位置W2*H2区域的均值Avg(m,n)，K(m,n)＝Avg(m,n)/Avg0，W1＜1/4M，W2<1/4M，H1<1/4N,H2<1/4N；当计算区域位于图像边缘位置时，仅计算有效图像区域；

计算当前温度下的黑电平值B，例如B80；

进一步地，所述温度系数a，b，c的设定：

采集低于标定温度的几种不同温度(例如50℃，60℃，70℃)的遮黑图像，分别计算不同温度下各个标定点位置的K值，例如K50(m,n)，K60(m,n)，K70(m,n)，分别计算各温度下的黑电平值B，例如B50，B60，B70；

选取图像区域四周的多个标定点，求取均值Km50，Km60，Km70，结合标定图像的Km80和各温度下的黑电平值，基于二阶曲线拟合方式，计算获得a，b及c的值。

本发明提出的CMOS图像传感器局部黑电平校准方法，采用将图像区域划分为多个区块，针对每个区块上的多个点进行区域黑电平校准的实现方式。此种实现方式能有效解决在温度变化时，例如温度升高时，在黑电平校准过程中所减去的黑电平的值存在偏差问题，进而有效解决图像局部区域出现的发亮或发黑的问题。

附图说明

图1为本发明所提出的CMOS图像传感器局部黑电平校准方法流程图；及

图2为图像区域划分示意图。

具体实施方式

以下结合各个附图对本发明提出的内容进行详细的说明。图1为本发明提出的局部黑电平校准方法的基本流程图，结合图2中给出的图像区域划分示意图，本发明内容的具体实施方式如下：

首先，将图像区域划分为M×N个区块(例如，M行，N列)，如图2中所示，图中示例为等距离划分图像区域各块，本实施例的内容并不限定于等距离划分各个区块的具体实现。以图中一个区域块为示例，每个区块分割线的交点设为标定点，设定初始校准系数K(m,n)，其中m取值范围为0～M，n的取值范围为0～N。水平方向标定点之间的间距为Dh，垂直方向标定点之间的间距为Dv，其中h为1～M，v为1～N。

从图像中获取黑行数据，计算黑行的均值B，计算不同温度下的校准系数曲线A，A＝a*B^2+b*B+c，可得到当前校准系数K1＝A*K，a，b，c为温度系数。

分别对标定点、标定点之间水平直线上的点、标定点之间垂直直线上的点以及每个区块区域中的点计算修正后的黑电平值Bnew。针对上述这些点，如图2中各个黑点所示，其修正后的黑电平值的计算过程如下：

对于标定点，即区块分割线的四个交点，修正后的黑电平值Bnew＝K1*B；

对于标定点之间的水平直线上的点，修正后的黑电平值Bnew＝(BnewL*dR+BnewR*dL)/Dh，其中BnewL为左侧标定点(交点)的修正后的黑电平值；BnewR为右侧标定点(交点)的修正后的黑电平值；dL＝x－xL，dR＝xR－x，x为当前点水平方向坐标，xL为左侧标定点水平方向的坐标，xR为右侧标定点水平方向的坐标，Dh为水平方向标定点之间的间距；

对于标定点之间垂直直线上的点，修正后的黑电平值Bnew＝(BnewT*dB+BnewB*dT)/Dv，其中BnewT为上侧标定点(交点)的修正后的黑电平值；BnewB为下侧标定点(交点)的修正后的黑电平值；dT＝y－yT，dB＝yB－y，y为当前点垂直方向坐标，yT为上侧标定点垂直方向的坐标，yB为下侧标定点垂直方向的坐标，Dv为垂直方向标定点之间的间距；

对于每个区块区域中的点，其修正后的黑电平值

Bnew＝(BnewTV*dB+BnewBV*dT)/Dv。其中，

BnewTV＝(BnewTL*dR+BnewTR*dL)/Dh，BnewTL和BnewTR分别为左上侧和右上侧的标定点的修正后的黑电平值；

BnewBV＝(BnewBL*dR+BnewBR*dL)/Dh，BnewBL和BnewBR分别为左下侧和后下侧的标定点的修正后的黑电平值；dL＝x－xL，dR＝xR－x，x为当前点水平方向坐标，xL为左上侧(左下侧)标定点水平方向的坐标，xR为右上侧(右下侧)标定点水平方向的坐标；dT＝y－yT，dB＝yB－y，y为当前点垂直方向坐标，yT为左上侧(右上侧)标定点垂直方向的坐标，yB为左下侧(右下侧)标定点垂直方向的坐标。

上述所述的标定点，标定点之间水平直线上的点，标定点之间垂直直线上的点以及每个区块区域中的点等各点修正后的黑电平计算完成后，根据此黑电平值，计算校准后的像素输出值Pout(x,y)＝Pin(x,y)－Bnew(x,y)，其中Pin(x,y)为未校准黑电平时的像素值。

在上述局部黑电平校准过程中，初始校准系数K的设定(标定点位置)，步骤如下：

采集最高使用温度时的遮黑图像，例如最高使用温度为80℃；

计算中心位置W1*H1区域的均值Avg0，计算每个标定点位置W2*H2区域的均值Avg(m,n)，K(m,n)＝Avg(m,n)/Avg0，W1＜1/4M，W2<1/4M，H1<1/4N,H2<1/4N；当计算区域位于图像边缘位置时，仅计算有效图像区域；

计算当前温度下的黑电平值B，例如B80(温度为80℃时的黑电平值)；

在计算不同温度下的校准系数曲线时，温度系数a，b，c的设定过程如下：

采集低于标定温度(例如80℃)的几种不同温度(例如50℃，60℃，70℃)的遮黑图像，分别计算在不同温度下各个标定点位置的K值，例如K50(m,n)，K60(m,n)，K70(m,n)，分别计算各温度下的黑电平值B，例如B50，B60，B70；

选取图像区域四周的多个标定点，求取均值Km50，Km60，Km70，结合标定图像的Km80和各温度下的黑电平值，基于二阶曲线拟合方式，计算获得a，b及c的值。

本发明所提出的实现方案能有效解决温度变化时，对图像进行黑电平校准过程中减去的黑电平值与实际值存在的偏差问题。

本发明给出的实施例及附图，是为了说明的目的，在不背离本发明更广泛的主旨和范围下，不同形式的等效修改是可行的。根据上述详细的说明可对本发明实施例进行修改。用于权利要求中的术语不应解释为限定于本发明具体实施内容和权利要求部分中所揭露的具体实施例。相反地，权利要求中完整确定的范围应解释为根据权利要求解释确立的声明。本发明的说明书和附图应被看作是解释性的，而不是约束性的。

Claims (9)

1.一种CMOS图像传感器局部黑电平校准方法，所述方法包括：

将图像区域划分为M×N个区块，每个区块分割线的交点设为标定点，设定初始校准系数K(m,n)，其中m为0～M，n为0～N；

获取黑行数据，计算黑行的均值B，计算不同温度下的校准系数曲线A，A＝a*B^2+b*B+c，得到当前校准系数K1＝A*K，其中，a，b，c为温度系数；

分别对标定点、标定点之间水平直线上的点、标定点之间垂直直线上的点以及每个区块区域中的点计算修正后的黑电平值Bnew；

计算校准后像素值Pout(x,y)＝Pin(x,y)－Bnew(x,y)，其中，Pin为未校准黑电平的像素值，x，y为坐标值。

2.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器局部黑电平校准方法，其特征在于，所述标定点修正后的黑电平值Bnew＝K1*B。

3.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器局部黑电平校准方法，其特征在于，所述标定点之间水平直线上的点修正后的黑电平值Bnew＝(BnewL*dR+BnewR*dL)/Dh，其中BnewL为左侧标定点的修正后的黑电平值；BnewR为右侧标定点的修正后的黑电平值；dL＝x－xL，dR＝xR－x，x为当前点水平方向坐标，xL为左侧标定点水平方向的坐标，xR为右侧标定点水平方向的坐标，Dh为水平方向标定点之间的间距。

4.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器局部黑电平校准方法，其特征在于，所述标定点之间垂直直线上的点修正后的黑电平值Bnew＝(BnewT*dB+BnewB*dT)/Dv，其中BnewT为上侧标定点的修正后的黑电平值；BnewB为下侧标定点的修正后的黑电平值；dT＝y－yT，dB＝yB－y，y为当前点垂直方向坐标，yT为上侧标定点垂直方向的坐标，yB为下侧标定点垂直方向的坐标，Dv为垂直方向标定点之间的间距。

5.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器局部黑电平校准方法，其特征在于，所述每个区块区域中的点，修正后的黑电平值

Bnew＝(BnewTV*dB+BnewBV*dT)/Dv，其中，

BnewTV＝(BnewTL*dR+BnewTR*dL)/Dh，BnewTL和BnewTR分别为左上侧和右上侧的标定点的修正后的黑电平值；

BnewBV＝(BnewBL*dR+BnewBR*dL)/Dh，其中BnewBL和BnewBR分别为左下侧和后下侧的标定点的修正后的黑电平值；dL＝x－xL，dR＝xR－x，x为当前点水平方向坐标，xL为左上侧或左下侧标定点水平方向的坐标，xR为右上侧或右下侧标定点水平方向的坐标；dT＝y－yT，dB＝yB－y，y为当前点垂直方向坐标，yT为左上侧或右上侧标定点垂直方向的坐标，yB为左下侧或右下侧标定点垂直方向的坐标。

6.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器局部黑电平校准方法，其特征在于，所述初始校准系数K的设定：

采集最高使用温度时的遮黑图像；

计算中心位置W1*H1区域的均值Avg0，计算每个标定点位置W2*H2区域的均值Avg(m,n)，K(m,n)＝Avg(m,n)/Avg0，W1＜1/4M，W2<1/4M，H1<1/4N,H2<1/4N；

计算当前温度下的黑电平值B。

7.根据权利要求6所述的CMOS图像传感器局部黑电平校准方法，其特征在于，当计算区域位于图像边缘位置时，仅计算有效图像区域。

8.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器局部黑电平校准方法，其特征在于，所述温度系数a，b，c的设定：

采集低于标定温度的几种不同温度的遮黑图像，分别计算不同温度下各个标定点位置的K值，分别计算各温度下的黑电平值B；

选取图像区域四周的多个标定点，求取均值Km，结合标定点的Km值和各温度下的黑电平值，基于二阶曲线拟合方式，计算获得a，b及c的值。

9.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器局部黑电平校准方法，其特征在于，所述将图像区域划分为M×N个区块为等距离划分或非等距离划分。