CN110933337B - 具有led闪烁减轻和减少运动模糊的hdr图像传感器 - Google Patents

具有led闪烁减轻和减少运动模糊的hdr图像传感器 Download PDF

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Abstract

提供一种支持LED闪烁减轻以减少运动模糊的HDR图像传感器及其操作方法。时序控制器电路生成控制图像传感器的操作的至少一个控制信号。分裂光电二极管(PD)像素包括可以独立地曝光于来自光源的一个或多个光突发的至少两个或更多个光电二极管。两个或更多个光电二极管的第一光电二极管具有比两个或更多个光电二极管中的第二光电二极管的第二曝光期的持续时间长的第一曝光期。第二光电二极管执行分段的曝光操作，其中第二光电二极管的多个曝光期比第一光电二极管的第一曝光期的持续时间短，并且包括连续的和分段的曝光期两者以捕获一个或多个光突发。

Description

具有LED闪烁减轻和减少运动模糊的HDR图像传感器
技术领域
以下一般涉及图像传感器技术，更具体地涉及图像传感器中的LED闪烁减轻(flicker mitigation)。
背景技术
高动态范围(High Dynamic Range，HDR)成像是用于利用例如标准数字成像再现亮度的更大动态范围的技术。HDR传感器是可用于极端动态范围应用的图像传感器。HDR图像传感器在包括汽车应用在内的众多应用中被越来越频繁地使用，例如可以替换或补充后视和侧视镜的侧视和后视摄像机监视系统(Camera Monitoring System，CMS)，从而消除盲点并减少眩光问题。
传统照明中的像素可包括三次连续的曝光，其可以是例如中曝光和短曝光，并且这种布置可能经受闪烁问题。在HDR传感器的情况下，可以配置具有三次连续的曝光的像素，使得连续的曝光是中曝光和短曝光。曝光可以按顺序执行。这种结构对制造商和用户一样都造成了挑战，特别是当HDR传感器例如在某些视觉系统中实施时。当与传统照明相比时，LED的使用已经变得更加广泛，因为它们有效地利用能量和优越的亮度，因此LED灯在户外照明(诸如照明的交通标志、泛光灯、机动车辆和自行车的前灯和尾灯等)中的使用变得越来越流行。
然而，LED照明可能会负面地影响图像传感器的操作，特别是HDR传感器。例如，LED可以以有时小于HDR传感器帧速率的“开启”时间进行调制。在这种情况下，短曝光可能不会与LED“开启”时间重叠，导致短曝光图像将LED感知为“关闭”。例如，在HDR传感器的情况下，中曝光可以将LED感知为“开启”，并且短曝光可以将LED感知为“关闭”。由于LED“开启”时间与传感器曝光之间的一致可能导致一些帧将LED感知为“开启”而其他帧感知为“关闭”。捕获的图像序列中的LED状态的这种变化被认为是LED闪烁。
一些减轻LED闪烁的尝试(例如，LED闪烁减轻)导致了图像模糊。例如，以增加的曝光时间操作HDR传感器，然后通过降低传感器响应度或通过分段曝光来补偿增加的曝光时间。然而，上述减轻LED闪烁的尝试可能造成不可接受的图像模糊量。
发明内容
描述了一种用于图像传感器中的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)闪烁减轻的装置。该装置可包括：时序控制器电路，其生成控制图像传感器的操作的至少一个控制信号；至少一个像素，其中该至少一个像素包括分裂光电二极管像素，该分裂光电二极管像素包括被配置为曝光于来自光源的一个或多个光突发的至少两个或更多个光电二极管，该至少两个或更多个光电二极管被配置为彼此独立地曝光和消隐(blank)，该两个或更多个光电二极管包括具有比两个或更多个光电二极管的第二光电二极管的第二曝光期的持续时间长的第一曝光期的第一光电二极管，并且时序控制器电路被配置为控制由至少一个像素的第二光电二极管执行的多个曝光以包括分段的中曝光、连续的中曝光、分段的短曝光、和连续的短曝光，其中分段的中曝光和连续的中曝光分别比分段的短曝光和连续的短曝光的净曝光时间长，并且第一光电二极管的第一曝光期是比第二光电二极管的多个曝光期中的任何一个的持续时间长的连续的长曝光。
描述了一种制造用于图像传感器中的LED闪烁减轻的装置的方法。该方法可包括：提供时序控制器电路，其生成控制图像传感器的操作的至少一个控制信号；提供至少一个像素，其中该至少一个像素包括分裂光电二极管像素，该分裂光电二极管像素包括被配置为曝光于来自光源的一个或多个光突发的至少两个或更多个光电二极管，该至少两个或更多个光电二极管被配置为彼此独立地曝光和消隐，该两个或更多个光电二极管包括具有比两个或更多个光电二极管的第二光电二极管的第二曝光期的持续时间长的第一曝光期的第一光电二极管，并且时序控制器电路被配置为控制由至少一个像素的第二光电二极管执行的多个曝光以包括分段的中曝光、连续的中曝光、分段的短曝光、和连续的短曝光，其中分段的中曝光和连续的中曝光分别比分段的短曝光和连续的短曝光的净曝光时间长，并且第一光电二极管的第一曝光期是比第二光电二极管的多个曝光期中的任何一个的持续时间长的连续的长曝光。
描述了一种使用用于图像传感器中的LED闪烁减轻的装置的方法。该方法可包括：使用时序控制器电路，其生成控制图像传感器的操作的至少一个控制信号；使用至少一个像素，其中该至少一个像素包括分裂光电二极管像素，该分裂光电二极管像素包括被配置为曝光于来自光源的一个或多个光突发的至少两个或更多个光电二极管，该至少两个或更多个光电二极管被配置为彼此独立地曝光和消隐，该两个或更多个光电二极管包括具有比两个或更多个光电二极管的第二光电二极管的第二曝光期的持续时间长的第一曝光期的第一光电二极管，并且时序控制器电路被配置为控制由至少一个像素的第二光电二极管执行的多个曝光以包括分段的中曝光、连续的中曝光、分段的短曝光、和连续的短曝光，其中分段的中曝光和连续的中曝光分别比分段的短曝光和连续的短曝光的净曝光时间长，并且第一光电二极管的第一曝光期是比第二光电二极管的多个曝光期中的任何一个的持续时间长的连续的长曝光。
在上述装置和方法的一些示例中，时序控制器电路被配置为控制第二光电二极管以执行分段的曝光操作，其中第二光电二极管的多个曝光期比第一光电二极管的第一曝光期的持续时间短，并且第二光电二极管的多个曝光期包括连续的和分段的曝光期两者以捕获一个或多个光突发。
在上述装置和方法的一些示例中，第一光电二极管的第一曝光期包括连续的曝光，并且时序控制器电路被配置为控制由第二光电二极管执行的分段的曝光操作，分段的曝光操作包括将多个曝光期划分为在第二光电二极管的操作上均匀地分布的N个部分。
在上述装置和方法的一些示例中，由第二光电二极管执行的分段的曝光操作发生在第一光电二极管的第一曝光期期间。在上述装置和方法的一些示例中，时序控制器电路接收输入信号以激活图像传感器并捕获来自光源的光突发。在上述装置和方法的一些示例中，光源包括LED光源。在上述装置和方法的一些示例中，图像传感器包括高动态范围(HDR)图像传感器。
描述了一种用于图像传感器中的LED闪烁减轻的方法。该方法可包括由时序控制器电路生成控制图像传感器的操作的至少一个控制信号，该图像传感器包括至少一个像素，该像素具有包括由来自时序控制器电路的控制信号配置为曝光于来自光源的一个或多个光突发的至少两个或更多个光电二极管的分裂光电二极管像素，该至少两个或更多个光电二极管被配置为彼此独立地曝光和消隐，由时序控制器电路控制两个或更多个光电二极管的第一光电二极管的第一曝光期比两个或更多个光电二极管的第二光电二极管的第二曝光期的持续时间长，由第二光电二极管执行分段的曝光操作，其中第二光电二极管的多个曝光期比第一光电二极管的第一曝光期的持续时间短，并且第二光电二极管的多个曝光期包括连续的和分段的曝光期两者以捕获一个或多个光突发，由分裂光电二极管(SplitPhotodiode，split-PD)像素输出到存储器或时序控制器电路中的至少一个，并且图像传感器中的至少一个像素的第二光电二极管的多个曝光期包括分段的中曝光、连续的中曝光、分段的短曝光、和连续的短曝光，其中分段的中曝光和连续的中曝光分别比分段的短曝光和连续的短曝光的净曝光时间的持续时间长，并且第一光电二极管的第一曝光期是比第二光电二极管的多个曝光期中的任何一个的持续时间长的连续的长曝光。
描述了一种用于图像传感器中的LED闪烁减轻的装置。该装置可包括处理器、与处理器电子通信的存储器、以及存储在存储器中的指令。指令可以是可操作的以使得处理器由时序控制器电路生成控制图像传感器的操作的至少一个控制信号，该图像传感器包括至少一个像素，该至少一个像素具有包括由来自时序控制器电路的控制信号配置为曝光于来自光源的一个或多个光突发的至少两个或更多个光电二极管的分裂光电二极管像素，该至少两个或更多个光电二极管被配置为彼此独立地曝光和消隐，由时序控制器电路控制两个或更多个光电二极管的第一光电二极管的第一曝光期比两个或更多个光电二极管的第二光电二极管的第二曝光期的持续时间长，由第二光电二极管执行分段的曝光操作，其中第二光电二极管的多个曝光期比第一光电二极管的第一曝光期的持续时间短，并且第二光电二极管的多个曝光期包括连续的和分段的曝光期两者以捕获一个或多个光突发，由split-PD像素输出到存储器或时序控制器电路中的至少一个，并且图像传感器中的至少一个像素的第二光电二极管的多个曝光期包括分段的中曝光、连续的中曝光、分段的短曝光、和连续的短曝光，其中分段的中曝光和连续的中曝光分别比分段的短曝光和连续的短曝光的净曝光时间的持续时间长，并且第一光电二极管的第一曝光期是比第二光电二极管的多个曝光期中的任何一个的持续时间长的连续的长曝光。
描述了一种存储用于图像传感器中的LED闪烁减轻的代码的非暂时性计算机可读介质。在一些示例中，代码包括可由处理器执行的指令以：由时序控制器电路生成控制图像传感器的操作的至少一个控制信号，该图像传感器包括至少一个像素，该至少一个像素具有包括由来自时序控制器电路的控制信号配置为曝光于来自光源的一个或多个光突发的至少两个或更多个光电二极管的分裂光电二极管像素，该至少两个或更多个光电二极管被配置为彼此独立地曝光和消隐，由时序控制器电路控制两个或更多个光电二极管的第一光电二极管的第一曝光期比两个或更多个光电二极管的第二光电二极管的第二曝光期的持续时间长，由第二光电二极管执行分段的曝光操作，其中第二光电二极管的多个曝光期比第一光电二极管的第一曝光期的持续时间短，并且第二光电二极管的多个曝光期包括连续的和分段的曝光期两者以捕获一个或多个光突发，由split-PD像素输出到存储器或时序控制器电路中的至少一个，并且图像传感器中的至少一个像素的第二光电二极管的多个曝光期包括分段的中曝光、连续的中曝光、分段的短曝光、和连续的短曝光，其中分段的中曝光和连续的中曝光分别比分段的短曝光和连续的短曝光的净曝光时间的持续时间长，并且第一光电二极管的第一曝光期是比第二光电二极管的多个曝光期中的任何一个的持续时间长的连续的长曝光。
在上述方法、装置、和非暂时性计算机可读介质的一些示例中，第一光电二极管的第一曝光期包括连续的曝光，并且由时序控制器电路控制由第二光电二极管执行的分段的曝光操作，分段的曝光操作包括将多个曝光期划分为N个部分，并且在第二光电二极管的操作上均匀地分布N个部分。
在上述方法、装置、和非暂时性计算机可读介质的一些示例中，第二光电二极管的分段的曝光操作在第一光电二极管的第一曝光期期间被执行。在上述方法、装置、和非暂时性计算机可读介质的一些示例中，图像传感器包括HDR图像传感器。
描述了一种用于图像传感器中的LED闪烁减轻的装置。该装置可包括：时序控制器电路，其生成控制HDR图像传感器的操作的至少一个控制信号；至少一个像素，其中该至少一个像素包括分裂光电二极管像素，该分裂光电二极管像素包括被配置为曝光于来自光源的一个或多个光突发的至少两个或更多个光电二极管，该至少两个或更多个光电二极管被配置为彼此独立地曝光和消隐，该两个或更多个光电二极管包括具有比两个或更多个光电二极管的第二光电二极管的第二曝光期的持续时间长的第一曝光期的第一光电二极管，并且时序控制器电路被配置为控制由至少一个像素的第二光电二极管执行的多个曝光以包括至少五个曝光。
描述了一种使用用于图像传感器中的LED闪烁减轻的装置的方法。该方法可包括：使用时序控制器电路，其生成控制HDR图像传感器的操作的至少一个控制信号；使用至少一个像素，其中该至少一个像素包括分裂光电二极管像素，该分裂光电二极管像素包括被配置为曝光于来自光源的一个或多个光突发的至少两个或更多个光电二极管，该至少两个或更多个光电二极管被配置为彼此独立地曝光和消隐，该两个或更多个光电二极管包括具有比两个或更多个光电二极管的第二光电二极管的第二曝光期的持续时间长的第一曝光期的第一光电二极管，并且时序控制器电路被配置为控制由至少一个像素的第二光电二极管执行的多个曝光以包括至少五个曝光。
在上述装置和方法的一些示例中，至少五个曝光包括分段的中曝光、连续的中曝光、分段的短曝光、和连续的短曝光，其中分段的中曝光和连续的中曝光的持续时间分别比分段的短曝光和连续的短曝光的净曝光时间长，并且第一光电二极管的第一曝光期是比第二光电二极管的多个曝光期中的任何一个的持续时间长的连续的长曝光。
描述了一种用于图像传感器中的LED闪烁减轻的装置。该装置可包括被配置为与分段的曝光一起彼此独立地曝光和消隐的分裂光电二极管像素的阵列，分裂光电二极管像素的阵列中的至少第一光电二极管被配置用于连续的长曝光，第二光电二极管被配置用于包括中曝光和较短曝光的分段的曝光，以及用于输出控制信号以平均LED调制并使中曝光和较短曝光同步的时序控制器。
描述了一种使用用于图像传感器中的LED闪烁减轻的装置的方法。该方法可包括使用被配置为与分段的曝光一起彼此独立地曝光和消隐的分裂光电二极管像素的阵列，使用分裂光电二极管像素的阵列中的至少第一光电二极管被配置用于连续的长曝光，第二光电二极管被配置用于包括中曝光和较短曝光的分段的曝光，以及使用时序控制器用于输出控制信号以平均LED调制并使中曝光和较短曝光同步。
附图说明
图1示出根据本公开的方面的预定持续时间的帧的示例；
图2示出根据本公开的方面的对象的重影的图像的示例；
图3示出根据本公开的方面的图像传感器的示意图的示例；
图4示出根据本公开的方面的分裂光电二极管(split-PD)像素和分段的曝光的操作的时间图示的示例；
图5示出根据本公开的方面的发明构思的实施例的时间图示的示例；
图6示出根据本公开的方面的其中执行附加的分段的曝光以在极端照明条件下减轻发光二极管(LED)闪烁的时间图示的示例；
图7示出根据本公开的方面的用于减轻LED闪烁的过程的示例。
具体实施方式
图1示出根据本公开的方面的预定持续时间的帧100的示例。示出的示例包括帧100、较长曝光期105(TL)、中曝光期110(TM)、较短曝光期115(TS)、光开启期120和光关闭期125。
在一些情况下，帧100的持续时间可以是频率的倒数。示出的是图像传感器的曝光期的非限制性示例。例如，如图1所示，图像传感器可以具有分别是指较长曝光期105、中曝光期110、和较短曝光期115(相对于彼此)的曝光期TL、TM和TS，并且“消隐”是指消隐期。还可以看出，在帧100中的中曝光期110TM中和较短曝光期115TS中，图像传感器可能错过闪烁的光源的相对短的突发(例如，图1示出约10％的占空比)。例如，图1示出了在中TM期和较短TS期中，对于该特定帧100，完全错过了光突发。换句话说，源(在这种情况下以相对低的占空比闪烁)可以被中曝光和较短的曝光感知为关闭。
然而，尽管图1示出在TM曝光期或TS曝光期期间图像传感器的曝光期错过光突发的情况，在几帧的过程中，图像传感器可能不总是错过光突发。因此，发光二极管(LED)光突发可能在一个帧100中可见，但在下一帧或未来帧中不可见(例如，错过)。帧100中的LED光突发的这种间歇性错过可能表现为图像序列的闪烁。在诸如自动驾驶车辆的应用中，闪烁可能影响图像传感器的质量。例如，在自动驾驶车辆中，由于曝光时间和光调制之间的异步性，可能有交通灯的状态被错过(例如，红灯或绿灯)的结果。此外，车辆的其他部件(例如，LED前灯和LED尾灯)可能具有闪烁输出，该闪烁输出可能影响本车辆附近的其他自动驾驶车辆对本车辆的感测。
帧100、较长曝光期105、中等曝光期110、较短曝光期115、光开启期120、和光关闭期125可以是参考图4、图5、和图6描述的对应元件的示例或包括其方面。
图2示出根据本公开的方面的对象的重影210的图像200的示例。示出的示例包括图像200。图像200可包括人205和重影210。
在高动态范围成像中，使用多次曝光来获得图像200可以在同一场景的不同曝光之间产生固有的同步性。在静态场景中，固有的同步性可以忽略不计。然而，当存在运动时，具有不同曝光的动态场景可能导致移动的对象的重影210。例如，在图2中，人205移动他的手臂，并且使用多次曝光导致移动的手臂的重影210。
图3示出根据本公开的方面的图像传感器300的示意图的示例。图像传感器300可包括像素305的阵列、时序控制器电路315(其可包括一个或多个处理器或与一个或多个处理器连同操作)、和存储器320。每个像素305可包括一个或多个光电二极管310。
图像传感器300可以是包括像素305的阵列的互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)图像传感器300。图像传感器300可以被配置为高动态范围(HDR)传感器。例如，HDR传感器可以由一个或多个分裂光电二极管(split-PD)像素305(例如，具有两个或更多个可以彼此独立地曝光和消隐的光电二极管310的专用像素305)和分段的曝光(例如，其中中曝光和较短曝光的方法(例如，图1中的TM，TS))一起构成。
split-PD像素305的曝光时间可以被分成N个部分并且贯穿长曝光(例如，图1中的TL)均匀地分布可以解决与LED闪烁和重影相关的一些问题。然而，可以通过在split-PD像素305中选择一个光电二极管310用于连续的长曝光，以及通过在split-PD像素305中的第二光电二极管310上分段中曝光和较短曝光来执行具有分段的曝光方法的一个或多个split-PD像素305的使用。通过使用针对不同曝光时间选择的两个分裂像素305，如下文更详细描述的，LED调制和中曝光以及较短曝光可以被同步。例如，可以选择split-PD像素305用于连续的长曝光，并且可以选择split-PD像素305用于分段中曝光TM和较短曝光TS。
响应于输入，时序控制器电路315可以生成用于操作图像传感器300的控制信号。例如，时序控制器电路315可以生成控制像素305的操作的控制信号，使得它们被控制以提供预定持续时间的曝光期和消隐期。在曝光期期间，split-PD像素305可以感测光源输出的光突发。尽管时序控制器电路315示出单个输入，但是可以有附加输入，例如来自外部源的时钟信号。
像素305可以是包括被配置为曝光于来自光源的一个或多个光突发的至少两个或更多个光电二极管310的分裂光电二极管像素，其中至少两个或更多个光电二极管310被配置为彼此独立地曝光和消隐。像素305可以输出到存储器或时序控制器电路315中的至少一个。像素305可以与分段的曝光一起彼此独立地曝光和消隐。
光电二极管310可以执行分段的曝光操作，其中第二光电二极管310的多个曝光期比第一光电二极管310的第一曝光期的持续时间短，并且第二光电二极管310的多个曝光期包括连续的和分段的曝光期两者以捕获一个或多个光突发。光电二极管310可以是被配置用于连续的长曝光的分裂光电二极管像素的阵列中的一个，包括被配置用于包括中曝光和较短曝光的分段的曝光的第二光电二极管310。
在一些示例中，两个或更多个光电二极管310可包括具有第一曝光期的第一光电二极管310，该第一曝光期比两个或更多个光电二极管310的第二光电二极管310的第二曝光期的持续时间长。
时序控制器电路315可以生成控制图像传感器300的操作的至少一个控制信号，图像传感器300包括具有分裂光电二极管像素的至少一个像素305，该分裂光电二极管包括由来自时序控制器电路315的控制信号配置为曝光于来自光源的一个或多个光突发的至少两个或更多个光电二极管310，该至少两个或更多个光电二极管310被配置为彼此独立地曝光和消隐。时序控制器电路315也可以控制两个或更多个光电二极管310的第一光电二极管310的第一曝光期比两个或更多个光电二极管310的第二光电二极管310的第二曝光期的持续时间长。时序控制器电路315也可以输出控制信号以平均LED调制并使中曝光和较短曝光同步。
在一些示例中，时序控制器电路315被配置为控制由至少一个像素305的第二光电二极管310执行的多个曝光，以包括分段的中曝光、连续的中曝光、分段的短曝光、和连续的短曝光，其中分段的中曝光和连续的中曝光分别比分段的短曝光和连续的短曝光的净曝光时间长，并且第一光电二极管310的第一曝光时间是比第二光电二极管310的多个曝光期中的任何一个的持续时间长的连续的长曝光。
在一些示例中，时序控制器电路315被配置为控制第二光电二极管310以执行分段的曝光操作，其中第二光电二极管310的多个曝光期比第一光电二极管310的第一曝光期的持续时间短，并且第二光电二极管310的多个曝光期包括连续的和分段的曝光期两者以捕获一个或多个光突发。
在一些示例中，第一光电二极管310的第一曝光期包括连续的曝光，并且时序控制器电路被配置为控制由第二光电二极管310执行的分段的曝光操作，分段的曝光操作包括将多个曝光期划分为在第二光电二极管310的操作上均匀地分布的N个部分。在一些示例中，由第二光电二极管310执行的分段的曝光操作发生在第一光电二极管310的第一曝光期期间。在一些示例中，时序控制器电路315接收输入信号以激活图像传感器300并捕获来自光源的光突发。在一些示例中，光源包括LED光源。
在一些示例中，图像传感器300中的至少一个像素305的第二光电二极管310的多个曝光期包括分段的中曝光、连续的中曝光、分段的短曝光、和连续的短曝光，其中，分段的中曝光和连续的中曝光分别比分段的短曝光和连续的短曝光的净曝光时间的持续时间长，并且第一光电二极管310的第一曝光时间是比第二光电二极管310的多个曝光期中的任何一个的持续时间长的连续的长曝光。
在一些示例中，第一光电二极管310的第一曝光期包括连续的曝光，并且由时序控制器电路控制由第二光电二极管310执行的分段的曝光操作，分段的曝光操作包括将多个曝光期划分为N个部分，并在第二光电二极管310的操作上将N个部分均匀地分布。在一些示例中，在第一光电二极管310的第一曝光期期间由第二光电二极管310执行分段的曝光操作。
图4示出根据本公开的方面的split-PD像素和分段的曝光的操作的时间图示的示例。示出的示例包括帧400、较长曝光期405、中曝光期410、较短曝光期415、光开启期420、和光关闭期425。
图4包括所有持续时间相同但累积时间较长的曝光。从图4中可以看出，切片的TM/TS曝光包括中曝光TM和较短曝光TS。虽然如上所述使用split-PD和分段的曝光可以解决LED闪烁和重影问题，但是可能引入运动模糊，并且这种运动模糊可能导致整体图像模糊。
帧400、较长曝光期405、中等曝光期410、较短曝光期415、光开启期420、和光关闭期425可以是参考图1、图5、和图6描述的对应元件的示例或包括其方面。
图5示出根据本公开的方面的发明构思的实施例的时间图示的示例。示出的示例包括帧500、较长曝光期505、中等曝光期510、连续的中曝光期512、较短曝光期515、连续的较短曝光期517、光开启期520、和光关闭期525。
在该实施例中，具有分段的曝光的split-PD包括添加可以减少由如上文讨论的分段的曝光引起的运动模糊的两个连续的较短曝光TS和中曝光TM。此外，本发明构思的该实施例不牺牲关于LED闪烁减轻和重影防止的性能。
参考图5，在帧500Tframe中，存在切片的曝光(TM/n、TS/n和消隐)和两个连续的曝光TM-MB与TS-SB两者。附加信息的使用，例如，一个较短曝光被分段并且另一个较短曝光是连续的，可以有助于识别不同曝光之间的矛盾。例如，在闪烁的LED在分段的短曝光中清晰可见但在连续的短曝光中可能不可见(或可替换地可能饱和)的实例下存在矛盾。该矛盾(噪声/饱和度对可接受的值)可以导致确定像素是闪烁的光源并且通过重新分配合并权重来相应地调整合并。另外，根据本发明构思的实施例，较长曝光TL可能不足够长以抵消例如非常明亮地照亮的场景的LED闪烁进入。在本发明构思的该实施例中，也可以对附加的曝光分段以增强对LED的捕获和平均。
帧500、较长曝光期505、中曝光期510、较短曝光期515、光开启期520、和光关闭期525可以是参考图1、图4和图6描述的对应元件的示例或包括其方面。
图6示出根据本公开的方面的其中执行附加的分段的曝光以在极端照明条件下减轻LED闪烁的时间图示的示例。示出的示例包括帧600、较长曝光期605、分段的中曝光期610、连续的中曝光期615、分段的短曝光期620、连续的短曝光期625、光开启期630、和光关闭期635。
参考图5，可以看到，例如，图6示出附加的分段的曝光。也就是说，根据本发明构思的实施例，split-PD像素可包括五个曝光：长、分段的中、连续的中、分段的短、和连续的短。split-PD像素提供关于场景的信息以减少运动模糊以及确保图像中所有闪烁的LED信息被捕获。根据本发明构思的实施例，通过修改由一个或多个split-PD像素组成的图像传感器来解决可能由LED闪烁减轻(LED flicker mitigation，LFM)引入的运动模糊，所述split-PD像素包括对传感器的中连续的曝光和短连续的曝光。
帧600、较长曝光期605、光开启期630、和光关闭期635可以是参考图1、图4、和图5描述的对应元件的示例或者包括其方面。
图7示出根据本公开的方面的用于减轻LED闪烁的过程的示例。在一些示例中，这些操作可以由执行一组代码的处理器来执行，以控制装置的功能元件。附加地或可替换地，该过程可以使用特殊用途的硬件来执行。通常，可以根据根据本公开的方面描述的方法和过程来执行这些操作。例如，操作可以包括各种子步骤，或者可以连同本文描述的其他操作来执行。
在步骤700处，系统可以生成控制图像传感器的操作的至少一个控制信号，图像传感器包括至少一个像素，该像素具有包括由来自时序控制器电路的控制信号配置为曝光于来自光源的一个或多个光突发的至少两个或更多个光电二极管的分裂光电二极管像素，该至少两个或更多个光电二极管被配置为彼此独立地曝光和消隐。在一些情况下，该步骤的操作可以由如参考图3所述的时序控制器电路执行。
在步骤705处，系统可以控制两个或更多个光电二极管的第一光电二极管的第一曝光期将比两个或更多个光电二极管的第二光电二极管的第二曝光期的持续时间长。在一些情况下，该步骤的操作可以由如参考图3所述的时序控制器电路执行。
在步骤710处，系统可以执行分段的曝光操作，其中第二光电二极管的多个曝光期比第一光电二极管的第一曝光期的持续时间短，并且第二光电二极管的多个曝光期包括连续的和分段的曝光期两者以捕获一个或多个光突发。在一些情况下，该步骤的操作可以由如参考图3所述的光电二极管执行。
在步骤715处，系统可以由split-PD像素输出到存储器或时序控制器电路中的至少一个。在一些情况下，该步骤的操作可以由如参考图3所述的像素执行。
在一些情况下，图像传感器中的至少一个像素的第二光电二极管的多个曝光期包括分段的中曝光、连续的中曝光、分段的短曝光、和连续的短曝光，其中分段的中曝光和连续的中曝光分别比分段的短曝光和连续的短曝光的净曝光时间的持续时间长，并且第一光电二极管的第一曝光期是比第二光电二极管的多个曝光期中的任何一个的持续时间长的连续的长曝光。
本文所述的描述和附图表示示例配置并不表示权利要求范围内的所有实施。例如，可以对操作和步骤进行重新排列、组合或另外修改。并且，结构和设备可以以框图的形式来表示，以表示组件之间的关系，并避免使所描述的概念模糊。类似的组件或特征可以具有相同的名称，但是可以具有对应于不同图的不同的参考编号。
对于本领域技术人员来说，对本公开的一些修改是显而易见的，并且在不脱离本公开的范围的情况下，本文中定义的原理可以应用于其他变型。因此，本公开不限于本文描述的示例和设计，而是符合与本文公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。
所描述的方法可以由包括一般用途的处理器、DSP、ASIC、FPGA或其他可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、分立硬件组件、或其任何组合的设备来实施或执行。一般用途的处理器可以是微处理器、传统处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器也可以被实施为计算设备的组合(例如，数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)和微处理器的组合、多个微处理器、连同DSP核的一个或多个微处理器、或任何其他这样的配置)。因此，本文描述的功能可以用硬件或软件来实施，并且可以由处理器、固件、或其任何组合来执行。如果在由处理器执行的软件中实施，则可以将这些功能以指令或代码的形式存储在计算机可读介质上。
计算机可读介质包括非暂时性计算机存储介质和通信介质两者，通信介质包括便于代码或数据传输的任何介质。非暂时性存储介质可以是可由计算机访问的任何可用介质。例如，非暂时性计算机可读介质可包括RAM、ROM、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read OnlyMemory，EEPROM)、压缩盘(CompactDisk，CD)ROM或其他光盘存储、磁盘存储、或用于携带或存储数据或代码的任何其他非暂时性介质。
并且，连接组件可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(Digital Subscriber Line，DSL)或无线技术(诸如红外、无线电、或微波信号)从网站、服务器或其他远程源传送代码或数据，那么同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)、或无线技术被包含在介质的定义中。介质的组合也包括在计算机可读介质的范围内。
在本公开和权利要求中，词语“或”表示包含性列表，使得例如，X、Y、或Z的列表意味着X或Y或Z或XY或XZ或YZ或XYZ。并且短语“基于”不被用于表示封闭条件的集合。例如，被描述为“基于条件A”的步骤可以基于条件A和条件B两者。换句话说，短语“基于”应被解释为意味“至少部分地基于”。

Claims (18)

1.一种用于图像传感器中的发光二极管LED闪烁减轻的装置，包括：
时序控制器电路，其生成控制所述图像传感器的操作的至少一个控制信号；
至少一个像素，其中所述至少一个像素包括分裂光电二极管像素，所述分裂光电二极管像素包括被配置为曝光于来自光源的一个或多个光突发的至少两个光电二极管，所述至少两个光电二极管被配置为彼此独立地曝光和消隐；
其中，所述至少两个光电二极管包括第一光电二极管，所述第一光电二极管具有比所述至少两个光电二极管中的第二光电二极管的第二曝光期的持续时间长的第一曝光期；以及
其中，所述时序控制器电路被配置为控制由所述至少一个像素的第二光电二极管执行的多个曝光，以包括分段的中曝光、连续的中曝光、分段的短曝光、和连续的短曝光，其中分段的中曝光和连续的中曝光分别比分段的短曝光和连续的短曝光的净曝光时间长，并且所述第一光电二极管的第一曝光期是比所述第二光电二极管的多个曝光期中的任何一个的持续时间长的连续的长曝光。
2.如权利要求1所述的装置，其中：
所述时序控制器电路被配置为控制所述第二光电二极管以执行分段的曝光操作，其中所述第二光电二极管的多个曝光期比所述第一光电二极管的第一曝光期的持续时间短，并且所述第二光电二极管的多个曝光期包括连续的和分段的曝光期两者以捕获所述一个或多个光突发。
3.如权利要求1所述的装置，其中：
所述第一光电二极管的第一曝光期包括连续的曝光，并且所述时序控制器电路被配置为控制由所述第二光电二极管执行的分段的曝光操作，所述分段的曝光操作包括将所述多个曝光期划分为在所述第二光电二极管的操作上均匀地分布的N个部分。
4.如权利要求3所述的装置，其中：
由所述第二光电二极管执行的分段的曝光操作发生在所述第一光电二极管的第一曝光期期间。
5.如权利要求4所述的装置，其中：
所述时序控制器电路接收输入信号以激活所述图像传感器并捕获来自所述光源的光突发。
6.如权利要求5所述的装置，其中：
所述光源包括发光二极管LED光源。
7.如权利要求1所述的装置，其中：
所述图像传感器包括高动态范围HDR图像传感器。
8.一种使用用于图像传感器中的发光二极管LED闪烁减轻的装置的方法，该方法包括：
使用所述装置中的时序控制器电路，所述时序控制器电路生成控制图像传感器操作的至少一个控制信号；
使用所述装置中的至少一个像素，其中所述至少一个像素包括分裂光电二极管像素，所述分裂光电二极管像素包括被配置为曝光于来自光源的一个或多个光突发的至少两个光电二极管，所述至少两个光电二极管被配置为彼此独立地曝光和消隐；
其中，所述至少两个光电二极管包括第一光电二极管，所述第一光电二极管具有比所述至少两个光电二极管中的第二光电二极管的第二曝光期的持续时间长的第一曝光期；以及
其中，所述时序控制器电路被配置为控制由所述至少一个像素的第二光电二极管执行的多个曝光，以包括分段的中曝光、连续的中曝光、分段的短曝光、和连续的短曝光，其中分段的中曝光和连续的中曝光分别比分段的短曝光和连续的短曝光的净曝光时间长，并且所述第一光电二极管的第一曝光期是比所述第二光电二极管的多个曝光期中的任何一个的持续时间长的连续的长曝光。
9.如权利要求8所述的方法，其中：
所述时序控制器电路被配置为控制所述第二光电二极管以执行分段的曝光操作，其中所述第二光电二极管的多个曝光期比所述第一光电二极管的第一曝光期的持续时间短，并且所述第二光电二极管的多个曝光期包括连续的和分段的曝光期两者以捕获所述一个或多个光突发。
10.如权利要求8所述的方法，其中：
所述第一光电二极管的第一曝光期包括连续的曝光，并且所述时序控制器电路被配置为控制由所述第二光电二极管执行的分段的曝光操作，所述分段的曝光操作包括将所述多个曝光期划分为在所述第二光电二极管的操作上均匀地分布的N个部分。
11.如权利要求10所述的方法，其中：
由所述第二光电二极管执行的分段的曝光操作发生在所述第一光电二极管的第一曝光期期间。
12.如权利要求11所述的方法，其中：
所述时序控制器电路接收输入信号以激活所述图像传感器并捕获来自所述光源的光突发。
13.如权利要求12所述的方法，其中：
所述光源包括LED光源。
14.如权利要求8所述的方法，其中：
所述图像传感器包括高动态范围HDR图像传感器。
15.一种用于图像传感器中的发光二极管LED闪烁减轻的方法，包括：
由时序控制器电路生成控制图像传感器的操作的至少一个控制信号，所述图像传感器包括至少一个像素，所述至少一个像素具有包括由来自所述时序控制器电路的控制信号配置为曝光于来自光源的一个或多个光突发的至少两个光电二极管的分裂光电二极管像素，所述至少两个光电二极管被配置为彼此独立地曝光和消隐；
由所述时序控制器电路控制所述至少两个光电二极管的第一光电二极管的第一曝光期比所述至少两个光电二极管的第二光电二极管的第二曝光期的持续时间长；
由所述第二光电二极管执行分段的曝光操作，其中所述第二光电二极管的多个曝光期比所述第一光电二极管的第一曝光期的持续时间短，并且所述第二光电二极管的多个曝光期包括连续的和分段的曝光期两者以捕获所述一个或多个光突发；以及
由分裂光电二极管split-PD像素输出到存储器或所述时序控制器电路中的至少一个；
其中，所述图像传感器中的至少一个像素的第二光电二极管的多个曝光期包括分段的中曝光、连续的中曝光、分段的短曝光、和连续的短曝光，其中分段的中曝光和连续的中曝光分别比分段的短曝光和连续的短曝光的净曝光时间的持续时间长，并且所述第一光电二极管的第一曝光期是比所述第二光电二极管的多个曝光期中的任何一个的持续时间长的连续的长曝光。
16.如权利要求15所述的方法，其中：
所述第一光电二极管的第一曝光期包括连续的曝光，并且由所述时序控制器电路控制由所述第二光电二极管执行的分段的曝光操作，所述分段的曝光操作包括将所述多个曝光期划分为N个部分，并且将所述N个部分在所述第二光电二极管的操作上均匀地分布。
17.如权利要求16所述的方法，其中：
所述分段的曝光操作由所述第二光电二极管在所述第一光电二极管的第一曝光期期间执行。
18.如权利要求15所述的方法，其中：
所述图像传感器包括高动态范围HDR图像传感器。
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