CN111385500A - 一种基于图像传感器的曝光延时校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用图像传感技术领域，提供了一种基于图像传感器的曝光延时校正方法，包括暗像素和感光像素，其中，暗像素和感光像素共同构成感光像素单元；通过设置暗像素对感光像素被曝光后产生的RC充电延时效应进行补偿校正，并且在检测到任意感光像素的位置被曝光后所产生的RC充放电延时时间超过设定时间时则放置暗像素在该位置，并且暗像素还根据感光像素被曝光后产生的RC充放电延时时间的长短对应设置密度；以实现通过暗像素对相邻的感光像素进行补偿校正；以提高图像传感器的成像质量，进而提高了用户的体验。

Description

一种基于图像传感器的曝光延时校正方法
技术领域
本发明属于图像传感技术领域，尤其涉及基于图像传感器的曝光延时校正方法。
背景技术
CMOS图像传感器由于采用相关双采样技术，消除了固定模式及低频噪声，极大的提高了图像检测的质量；目前随着单个像素尺寸减小和像素阵列变大，造成寄生效应和串扰也相应的加大，并且随着曝光而带来的检测电路参数变化，导致像素检测过程中像素阵列的噪声变得越来越严重，但是双采样技术只能消除固定模式及低频噪声，而曝光产生的电路参数漂移才是成为影响图像质量的重要因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于图像传感器的曝光延时校正方法，旨在解决由于现有技术无法通过采用暗像素检测感光像素单元的参数漂移带来的检测误差；实现通过暗像素对感光像素进行动态校正，提高了图像传感器的成像质量，进而提高了用户的体验。
本发明提供了一种基于图像传感器的曝光延时校正方法，所述方法包括：
包括暗像素和感光像素，其中，所述暗像素和所述感光像素共同构成感光像素单元；
所述感光像素，用于接收并检测光线的亮度；所述暗像素，用于在对所述感光像素被曝光后产生的RC充电延时效应进行补偿校正。
优选地，所述方法还包括：在所述感光像素单元的每列或每行均设置所述暗像素和所述感光像素。
优选地，所述暗像素不检测所述光线的亮度。
优选地，当检测到任意所述感光像素的位置被曝光后所产生的RC充放电延时时间超过设定时间时则放置所述暗像素在该位置。
优选地，所述暗像素根据所述感光像素被曝光后产生的RC充放电延时时间的长短对应设置密度。
优选地，曝光时对所述感光像素单元的字线施加不同的电压并读取对应的位线的电压变化、获得光线的亮度值。
优选地，曝光时对所述感光像素单元的字线施加不同的电压并读取对应的位线的电压变化的时间，其中，所述对应的位线的电压变化的时间中加入了所述感光像素被曝光后产生的RC充电延时时间。
优选地，获取曝光时所述暗像素的位线的电压变化的时间，其中，所述暗像素的位线的电压变化的时间等于所述感光像素被曝光后产生的RC充电时间。
优选地，根据所述暗像素的位线的电压变化的时间对相邻的所述感光像素被曝光后产生的RC充电延时效应进行补偿校正。
本发明的有益效果在于：通过设置暗像素对感光像素被曝光后产生的RC充电延时效应进行补偿校正，并且在检测到任意感光像素的位置被曝光后所产生的RC充放电延时时间超过设定时间时则放置暗像素在该位置，并且暗像素还根据感光像素被曝光后产生的RC充放电延时时间的长短对应设置密度；以实现通过暗像素对相邻的感光像素进行补偿校正；以提高图像传感器的成像质量，进而提高了用户的体验。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于图像传感器的曝光延时校正方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的基于图像传感器的曝光延时校正方法的感光像素单元的示意图；
图3是本发明实施例提供的基于图像传感器的曝光延时校正方法的感光像素单元的电路图；
图4是本发明实施例提供的基于图像传感器的曝光延时校正方法的感光像素单元的电路示意图；
图5是本发明实施例提供的基于图像传感器的曝光延时校正方法的感光像素单元的电路示例图；
图6是本发明实施例提供的基于图像传感器的曝光延时校正方法的感光像素的延时时间的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
图1至图6示出了本发明实施例提供的基于图像传感器的曝光延时校正方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
包括暗像素和感光像素，其中，暗像素和感光像素共同构成感光像素单元；
感光像素，用于接收并检测光线的亮度；暗像素，用于在对感光像素被曝光后产生的RC充电延时效应进行补偿校正。
在步骤S101中，感光像素单元的每列或每行均设置暗像素和感光像素；
在本发明的实施例中，暗像素不检测光线的亮度。
在步骤S102中，当检测到任意感光像素的位置被曝光后所产生的RC充放电延时时间超过设定时间时则放置暗像素在该位置；
在本发明的实施例中，图像传感器上的寄生电容产生的RC充放电效应，如图5所示。
在步骤S103中，暗像素根据感光像素被曝光后产生的RC充放电延时时间的长短对应设置密度；
在本发明的实施例中，暗像素根据感光像素被曝光后产生的RC充放电延时时间的长短对应设置密度；以对曝光重点区域进行补偿校正，进一步提高图像传感器的成像质量。
在步骤S104中，曝光时对感光像素单元的字线施加不同的电压并读取对应的位线的电压变化、获得光线的亮度值；
在本发明的实施例中，曝光时对感光像素单元的字线施加不同的电压并读取对应的位线的电压变化、获得光线的亮度值；以实现成像的黑或暗。
在步骤S105中，曝光时对感光像素单元的字线施加不同的电压并读取对应的位线的电压变化的时间；
在本发明的实施例中，对应的位线的电压变化的时间中加入了感光像素被曝光后产生的RC充电延时时间。
在步骤S106中，获取曝光时暗像素的位线的电压变化的时间；
在本发明的实施例中，其中，暗像素的位线的电压变化的时间等于感光像素被曝光后产生的RC充电时间。
在步骤S107中，根据暗像素的位线的电压变化的时间对相邻的感光像素被曝光后产生的RC充电延时效应进行补偿校正。
如图3所示，字线呈横向排列，位线呈纵向排列，通过字线驱动实现感光像素实现感光及检测；如图4所示，D1、D2到Dn为感光像素的光敏二极管，Q1、Q2到Qn完成对光敏二极管的曝光及信号读取，在曝光阶段通过在字线上施加不同电压，完成对像素阵列的曝光及读取。
如图5所示，C1、C2到Cn为不同感光像素的可变寄生电容，随着曝光进行这些电容也将发生改变，所以字线驱动为分布式RC电路，字线驱动时产生RC延时；当感光成像单元曝光时电容发生改变，改变的大小对应于光线的强度，所以曝光时字线的RC分布就代表了曝光时光线的分布情况，但是曝光导致的RC分布的改变也影响了所施加信号的传输延时的改变，进而导致字线曝光时间的差别；同时在曝光完成后通过字线驱动进行像素信号的读取，此时字线驱动由于像素在曝光阶段产生的RC延时的差异性，导致读取信号像素之间产生延时误差，这是由于字线驱动延时随曝光而改变引起的；曝光前后字线驱动延时示意图如图6所示，随着曝光进行，字线驱动延时的变化量是随着光线强度而变化的，Vramp1是像素阵列曝光前的延时分布，这时像素阵列都处于暗像素状态，所示的延时分布为t0、t1、t2及tn等；Vramp2是像素阵列曝光后的分布情况，由于曝光的原因，RC分布发生改变，t0、t1、t2到tn等随着曝光而改变，引入了像素曝光误差。
通过引入暗像素，可随着感光像素同步检测字线驱动的延时分布情况，实现对图像信号的校正功能，通过感光像素与暗像素相间或相邻排列，感光像素完成正常的曝光与光信号的读取；暗像素的读取信号中只包含由于曝光而产生的字线驱动延时的变化，即暗像素读取的是曝光时的t0、t1、t2到tn；这样通过相邻的像素来评估曝光而带来的延时误差，可对感光像素进行校正，实现对曝光延时误差的动态校正；其中，由于感光成像单元的像素大多一百万以上，因此设置暗像素并不影响图像传感器的成像质量。
优选地，根据感光像素数据分布情况得出感光像素单元的噪声分布情况，实现对像素的校正；或者通过暗像素来评估周围区域的噪声分布情况，多个暗像素来评估某一像素噪声等方式，实现对误差的动态校正。
进一步优选地、本发明设置的暗像素实现对感光像素噪声的读取，对于不同的噪声模型，可设置不同的暗像素布局方式。对于图像传感器像素阵列行或列方向的噪声模型，可在行或列方向设置暗像素，实现对相应方向噪声的提取；对于在呈区域分布的噪声模型，可在相应区域设置暗像素，或者采用相邻区域来评估感光像素的噪声；对于与温度相关的噪声模型，由于温度具有区域分布的特点，传感器阵列的温漂存在非均匀性，可采用区域的暗点噪声数据来校正感光像素的温度漂移；对于与电压、电流等电参数敏感的噪声模型，可根据噪声的分布情况相应的设置暗像素，实现对误差的动态校正。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于图像传感器的曝光延时校正方法，包括暗像素和感光像素，其特征在于，所述暗像素和所述感光像素共同构成感光像素单元；
所述感光像素，用于接收并检测光线的亮度；所述暗像素，用于在对所述感光像素被曝光后产生的RC充电延时效应进行补偿校正。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述感光像素单元的每列或每行均设置所述暗像素和所述感光像素。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述暗像素不检测所述光线的亮度。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当检测到任意所述感光像素的位置被曝光后所产生的RC充放电延时时间超过设定时间时则放置所述暗像素在该位置。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述暗像素根据所述感光像素被曝光后产生的RC充放电延时时间的长短对应设置密度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，曝光时对所述感光像素单元的字线施加不同的电压并读取对应的位线的电压变化、获得光线的亮度值。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，曝光时对所述感光像素单元的字线施加不同的电压并读取对应的位线的电压变化的时间，其中，所述对应的位线的电压变化的时间中加入了所述感光像素被曝光后产生的RC充电延时时间。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，获取曝光时所述暗像素的位线的电压变化的时间，其中，所述暗像素的位线的电压变化的时间等于所述感光像素被曝光后产生的RC充电时间。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述暗像素的位线的电压变化的时间对相邻的所述感光像素被曝光后产生的RC充电延时效应进行补偿校正。
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