CN113347376A - 一种图像传感器相邻像素串扰的补偿方法 - Google Patents

一种图像传感器相邻像素串扰的补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电子元器件测试技术领域，具体为一种新的具有标定思想的方法，对像素串扰进行了测量计算的方法。本发明包括：对3*3像素阵进行多组曝光实验，利用函数关系式：
Figure DDA0003086117820000011
Figure DDA0003086117820000012
得到中心像素与相邻像素的耦合关系系数ak，并按照给出的函数关系式：
Figure DDA0003086117820000013
求出任意曝光条件下，某点的理想灰度值。本发明提供了一种新的具有标定性思想的方法，对像素串扰进行了测量计算，提供了一种像素串扰处理的新思路。

Description

一种图像传感器相邻像素串扰的补偿方法
技术领域
本发明涉及一种图像传感器相邻像素串扰的补偿方法，属于电子元器件测试技术领域。
背景技术
一个典型的单传感器CMOS成像器图像信号处理系统由三部分组成:光学部分、模拟部分和数字部分。在目前的图像传感器串扰补偿算法中，不少算法采用了对图像传感器相邻像素灰度值进行某种平均运算，以提取串扰分量的方法；有利用拜耳彩色滤光片阵列结构特性消除CMOS图像传感器像素串扰的算法，如假设图像小邻域内的色差是恒定的，在颜色插值前利用原始数据的R或B分量补偿相邻的G分量，以消除R分量干扰Gr和B分量干扰Gb的影响。本发明新提出了一种新的具有标定性思想的方法，对像素串扰进行了测量计算。
相邻像素电势井深度及其与诸相邻像素电势井深度差可以表征该像素总的串扰能力，本专利将这一能力称为像素串扰势。而电势井约束电荷能力与电势井累计电荷量成负增长的线性关系，所以用像素的理想灰度值表征势井产生串扰的能力，理想灰度值越大，约束电荷能力越低，越可能向相邻电势井泄露电荷，在这些电荷的积累过程中所产生的光学串扰也越大。
发明内容
本发明的目的是为了对像素串扰进行了测量计算而提供一种图像传感器相邻像素串扰的补偿方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种图像传感器相邻像素串扰的补偿方法，包括如下步骤：
S1：对3*3像素阵中心像素进行单独曝光，依次记录不同曝光量由小到大变化时中间像素0号像素灰度值及相邻像素1-8号像素的灰度值，所述灰度值是指同等条件下多次曝光产生的像素灰度值的均值,并进行记录；
S2：固定一个曝光值对中心像素曝光，对其相邻8个像素施以多次曝光，且这8个像素的曝光量相等；由小到大逐渐增大这一曝光量，将每组实验像素灰度值进行记录；改变对中心像素0号像素曝光量，重复上述实验，并记录结果；
S3：曝光量由上位机控制产生，为已知量；得出以耦合系数曲线为参数、以当前实测灰度值为变量、以理想灰度值为函数的耦合特性解析式：
Figure BDA0003086117800000011
Figure BDA0003086117800000021
其中，
Figure BDA0003086117800000022
为对0号像素单点曝光后像素的理想灰度值；
Figure BDA0003086117800000023
为对0号像素单点曝光后像素的实测灰度值；
Figure BDA0003086117800000024
为周围1至8号像素产生的总串扰量，即对0号像素单点曝光后1至8号相邻像素的灰度值之和；
Figure BDA0003086117800000025
为固定中心0号像素曝光量，且对周围1至8号相邻像素进行等量曝光后，中心0号像素的理想灰度值；
Figure BDA0003086117800000026
为固定中心0号像素曝光量，且对周围1至8号相邻像素进行等量曝光后，中心0号像素的实测灰度值；
Figure BDA0003086117800000027
为周围1至8号像素产生的总串扰量，其中ak为中心像素与相邻像素间的耦合关系系数，Δk为1至8号像素与0号像素的实测灰度值之差；
经过采集若干不同曝光量下各像素灰度值，得到中心像素与相邻像素间的耦合关系系数ak；
S4：当在任意曝光条件下时，由以下函数关系式得到在一定曝光条件下像素的理想灰度值：
Figure BDA0003086117800000028
其中，
Figure BDA0003086117800000029
为某像素的理想灰度值；
Figure BDA00030861178000000210
为某像素的实测灰度值；
Figure BDA00030861178000000211
为该像素周围8个相邻像素产生的总串扰量，其中ak为S1中所得的中心像素与相邻像素间的耦合关系系数，Δk为某像素与其周围8个相邻像素的实测灰度值之差。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明新提出了一种新的具有标定性思想的方法，对像素串扰进行了测量计算，提供了一种像素串扰处理的新思路。
附图说明
图1是测量流程图；
图2是二维阵像素编号图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本方法通过多次采集并利用线性拟合的方法求得中心像素与相邻像素之间的耦合关系系数ak(k＝1,2,…,8),通过实测中心像素灰度值
Figure BDA0003086117800000031
和相邻8个像素与中心相素的实测灰度值之差Δk(k＝1,2，…，8),通过以下函数关系式：
Figure BDA0003086117800000032
求得任意曝光条件下,中心像素的理想灰度值
Figure BDA0003086117800000033
设置一定梯度曝光量l1,l2，…，ln,对中心像素进行单独曝光，每固定一曝光量进行多次实验，记录每次0-8号像素的灰度值，并用各像素灰度值平均值通过以下函数关系：
Figure BDA0003086117800000034
可计算出不同曝光量下所对应的理想灰度值
Figure BDA0003086117800000035
依次对中心像素以曝光量l1,l2，…，ln进行固定曝光,同时设置一定梯度的曝光量k1，k2，…，km，对中心像素周围8个相邻像素进行相同曝光量k1，k2，…，km的多次曝光，将每组实验灰度值进行记录。
通过函数关系式
Figure BDA0003086117800000036
进行线性拟合，并通过上述实验所得中心像素理想灰度值
Figure BDA0003086117800000037
求出中心像素与相邻像素的耦合关系系数ak(k＝1,2,…,8)。
当在一定曝光条件下时，可通过实测灰度值及上述耦合关系系数ak及函数关系式：
Figure BDA0003086117800000038
得到该曝光条件下像素的理想灰度值。

Claims (1)

1.一种图像传感器相邻像素串扰的补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：对3*3像素阵中心像素进行单独曝光，依次记录不同曝光量由小到大变化时中间像素0号像素灰度值及相邻像素1-8号像素的灰度值，所述灰度值是指同等条件下多次曝光产生的像素灰度值的均值,并进行记录；
S2：固定一个曝光值对中心像素曝光，对其相邻8个像素施以多次曝光，且这8个像素的曝光量相等；由小到大逐渐增大这一曝光量，将每组实验像素灰度值进行记录；改变对中心像素0号像素曝光量，重复上述实验，并记录结果；
S3：曝光量由上位机控制产生，为已知量；得出以耦合系数曲线为参数、以当前实测灰度值为变量、以理想灰度值为函数的耦合特性解析式：
Figure FDA0003086117790000011
Figure FDA0003086117790000012
其中，
Figure FDA0003086117790000013
为对0号像素单点曝光后像素的理想灰度值；
Figure FDA0003086117790000014
为对0号像素单点曝光后像素的实测灰度值；
Figure FDA0003086117790000015
为周围1至8号像素产生的总串扰量，即对0号像素单点曝光后1至8号相邻像素的灰度值之和；
Figure FDA0003086117790000016
为固定中心0号像素曝光量，且对周围1至8号相邻像素进行等量曝光后，中心0号像素的理想灰度值；
Figure FDA0003086117790000017
为固定中心0号像素曝光量，且对周围1至8号相邻像素进行等量曝光后，中心0号像素的实测灰度值；
Figure FDA0003086117790000018
为周围1至8号像素产生的总串扰量，其中ak为中心像素与相邻像素间的耦合关系系数，Δk为1至8号像素与0号像素的实测灰度值之差；
经过采集若干不同曝光量下各像素灰度值，得到中心像素与相邻像素间的耦合关系系数ak；
S4：当在任意曝光条件下时，由以下函数关系式得到在一定曝光条件下像素的理想灰度值：
Figure FDA0003086117790000021
其中，
Figure FDA0003086117790000022
为某像素的理想灰度值；
Figure FDA0003086117790000023
为某像素的实测灰度值；
Figure FDA0003086117790000024
为该像素周围8个相邻像素产生的总串扰量，其中ak为S1中所得的中心像素与相邻像素间的耦合关系系数，Δk为某像素与其周围8个相邻像素的实测灰度值之差。
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