CN115205090A - 图像采集校正系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种图像采集校正系统和方法，涉及图像处理的技术领域，包括：图像传感器、AD变换器、图像校正装置和存储器；图像传感器对待测物进行图像采集，得到原始图像数据；AD变换器将原始图像数据进行模数转换，得到原始像素数据；图像校正装置基于校正参数组对原始像素数据进行校正，得到校正后的像素数据，并将校正后的像素数据发送至存储器中进行存储。该系统预先对AD变换器的放大倍数、AD变换器的偏置量和图像传感器的光源发光时间进行了校正，并预存有用于对每个像素点进行校正的像素校正系数，因此，本发明系统在应用过程中，可以自动采集并输出校正后的待测物图像，进而有效地提升了图像校正的处理效率。

Description

图像采集校正系统和方法

技术领域

本发明涉及图像处理的技术领域，尤其是涉及一种图像采集校正系统和方法。

背景技术

CIS(Contact Image Sensor，接触式图像传感器)受到环境、温度和点灯时长等因素的影响，会逐渐产生衰变，如果不对衰变进行处理，无疑将对图像识别带来毁灭性的灾难。为了保证图像采集的稳定性，必须要想办法改善或者克服这个问题。现有技术中，为了保证采集到的图像清晰，通常需要人工对CIS采集到的每行数据进行一次校正，整个校正过程往往需要耗费较长时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种图像采集校正系统和方法，以提升图像校正的处理效率。

第一方面，本发明提供一种图像采集校正系统，包括：图像传感器、AD变换器、图像校正装置和存储器；其中，所述AD变换器的放大倍数、所述AD变换器的偏置量和所述图像传感器的光源发光时间均已通过所述图像校正装置进行校正，且所述图像校正装置中存储有对所述图像传感器的每个像素点进行像素校正的校正参数组；目标像素点对应的校正参数包括：所述目标像素点的像素校正系数，所述图像传感器的光源不发光时所述目标像素点采集白色基准底稿的像素值；所述目标像素点表示所述图像传感器中的任一像素点；所述图像传感器与所述AD变换器相连接，用于对待测物进行图像采集，得到原始图像数据，并将所述原始图像数据发送至所述AD变换器；所述AD变换器与所述图像校正装置相连接，用于将所述原始图像数据进行模数转换，得到原始像素数据，并将所述原始像素数据发送至所述图像校正装置；所述图像校正装置与所述存储器相连接，用于基于所述校正参数组对所述原始像素数据进行校正，得到校正后的像素数据，并将所述校正后的像素数据发送至所述存储器中进行存储。

在可选的实施方式中，所述图像校正装置包括：中央处理器、配置模块、图像处理模块和图像传送模块；所述中央处理器与所述配置模块相连接，用于发送配置参数至所述配置模块；所述配置参数包括：所述图像处理模块的第一初始化参数组、所述图像传送模块的第二初始化参数组和所述校正参数组；所述配置模块与所述图像处理模块相连接，用于基于所述第一初始化参数组和所述校正参数组对所述图像处理模块进行配置；所述配置模块与所述图像传送模块相连接，用于基于所述第二初始化参数组对所述图像传送模块进行配置；所述图像处理模块与所述AD变换器相连接，用于基于所述校正参数组对所述原始像素数据进行校正，得到校正后的像素数据，并发送传送信号至所述图像传送模块；所述图像传送模块与所述存储器相连接，用于基于所述传送信号从所述图像处理模块中读取所述校正后的像素数据，并将所述校正后的像素数据发送至所述存储器。

在可选的实施方式中，所述图像处理模块包括：数据采集模块、第一数据缓存模块、数据补偿模块、第二数据缓存模块和补偿数据缓存模块；其中，所述补偿数据缓存模块用于存储所述校正参数组；所述数据采集模块分别与所述图像传感器和所述AD变换器相连接，用于在确定所述待测物进入检测区之后，发送采集指令至所述图像传感器，以及发送转换指令至所述AD变换器；所述图像传感器用于基于所述采集指令对所述待测物进行图像采集，得到原始图像数据；所述AD变换器用于基于所述转换指令对所述原始图像数据进行模数转换，得到原始像素数据；所述第一数据缓存模块与所述数据采集模块相连接，用于通过所述数据采集模块接收并缓存所述AD变换器输出的原始像素数据；所述数据采集模块用于在确定采集完一行原始像素数据之后，发送补偿信号至所述数据补偿模块；所述数据补偿模块分别与所述第一数据缓存模块、所述补偿数据缓存模块和所述第二数据缓存模块相连接，用于基于所述补偿信号从所述第一数据缓存模块中读取所述原始像素数据，以及从所述补偿数据缓存模块中读取所述校正参数组，并基于所述校正参数组对所述原始像素数据进行校正，得到校正后的像素数据，并将所述校正后的像素数据发送至所述第二数据缓存模块中进行缓存，同时发送传送信号至所述图像传送模块。

在可选的实施方式中，所述图像传送模块包括：FIFO模块、VDMA模块和存储器控制模块；所述FIFO模块用于在接收到所述传送信号之后，从所述图像处理模块中读取并存储所述校正后的像素数据；所述VDMA模块分别与所述FIFO模块和所述存储器控制模块相连接，用于将所述校正后的像素数据通过所述存储器控制模块传送到所述存储器中。

在可选的实施方式中，所述VDMA模块还与所述中央处理器相连接，用于在确定传送至所述存储器的数据量达到第一阈值之后，发送中断信号至所述中央处理器；所述中央处理器还与所述存储器控制模块相连接，用于在检测到所述中断信号之后，通过所述存储器控制模块读取所述存储器中的所有像素数据。

在可选的实施方式中，所述图像校正装置包括：PS端和PL端；所述中央处理器和所述存储器控制模块位于所述PS端；所述配置模块、图像处理模块、所述FIFO模块和所述VDMA模块位于所述PL端。

在可选的实施方式中，所述图像校正装置还用于：调整所述图像传感器的光源发光时间为0，以及调整所述AD变换器的放大倍数和偏置量；在确定所述图像传感器采集白色基准底稿得到的所有像素值中的最小值大于0的情况下，保存所有像素点的第一像素值；向上调整所述图像传感器的光源发光时间，并在确定所述图像传感器采集白色基准底稿得到的所有像素值中的最大值大于预设像素值的情况下，保存所有像素点的第二像素值；基于所述预设像素值、所述目标像素点的第一像素值和第二像素值，计算所述目标像素点的第一校正系数；基于所述预设像素值、所述图像传感器的预设白基准区域中像素点的总数和所述预设白基准区域中像素点的第二像素值，计算所述目标像素点的第二校正系数；基于所述目标像素点的第一校正系数和第二校正系数确定所述目标像素点的像素校正系数；基于所述目标像素点的像素校正系数和第二像素值，确定所述目标像素点对应的校正参数。

第二方面，本发明提供一种图像采集校正方法，所述图像采集校正方法应用于前述实施方式中任一项所述的图像采集校正系统，包括：对AD变换器的放大倍数、所述AD变换器的偏置量和图像传感器的光源发光时间进行校正，并存储用于对所述图像传感器的每个像素点进行像素校正的校正参数组；其中，目标像素点对应的校正参数包括：所述目标像素点的像素校正系数，所述图像传感器的光源不发光时所述目标像素点采集白色基准底稿的像素值；所述目标像素点表示所述图像传感器中的任一像素点；获取所述AD变换器输出的原始像素数据；其中，所述原始像素数据是所述AD变换器将原始图像数据进行模数转换后得到的，所述原始图像数据是所述图像传感器对待测物进行图像采集得到的；基于所述校正参数组对所述原始像素数据进行校正，得到校正后的像素数据，并将所述校正后的像素数据发送至存储器中进行存储。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述实施方式所述的图像采集校正方法的步骤。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述前述实施方式所述的图像采集校正方法。

本发明提供的图像采集校正系统，包括：图像传感器、AD变换器、图像校正装置和存储器；其中，AD变换器的放大倍数、AD变换器的偏置量和图像传感器的光源发光时间均已通过图像校正装置进行校正，且图像校正装置中存储有对图像传感器的每个像素点进行像素校正的校正参数组；目标像素点对应的校正参数包括：目标像素点的像素校正系数，图像传感器的光源不发光时目标像素点采集白色基准底稿的像素值；目标像素点表示图像传感器中的任一像素点；图像传感器与AD变换器相连接，用于对待测物进行图像采集，得到原始图像数据，并将原始图像数据发送至AD变换器；AD变换器与图像校正装置相连接，用于将原始图像数据进行模数转换，得到原始像素数据，并将原始像素数据发送至图像校正装置；图像校正装置与存储器相连接，用于基于校正参数组对原始像素数据进行校正，得到校正后的像素数据，并将校正后的像素数据发送至存储器中进行存储。

本发明提供了一种图像采集校正系统，该系统预先对AD变换器的放大倍数、AD变换器的偏置量和图像传感器的光源发光时间进行了校正，并预存有用于对每个像素点进行校正的像素校正系数，因此，本发明系统在应用过程中，可以自动采集并输出校正后的待测物图像，进而有效地提升了图像校正的处理效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种图像采集校正系统的系统框图；

图2为本发明实施例提供的一种图像校正装置的结构框图；

图3为本发明实施例提供的另一种图像采集校正系统的系统框图；

图4为一种CIS图像传感器的输出信号波形的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种CIS图像传感器单个像素在不同光源作用下的输出曲线示意图；

图6为本发明实施例提供的一种图像采集校正方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的一种电子设备的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

图1为本发明实施例提供的一种图像采集校正系统的系统框图，如图1所示，该系统包括：图像传感器、AD变换器、图像校正装置和存储器。

其中，AD变换器的放大倍数、AD变换器的偏置量和图像传感器的光源发光时间均已通过图像校正装置进行校正，且图像校正装置中存储有对图像传感器的每个像素点进行像素校正的校正参数组；目标像素点对应的校正参数包括：目标像素点的像素校正系数，图像传感器的光源不发光时目标像素点采集白色基准底稿的像素值；目标像素点表示图像传感器中的任一像素点。

图像传感器与AD变换器相连接，用于对待测物进行图像采集，得到原始图像数据，并将原始图像数据发送至AD变换器。

AD变换器与图像校正装置相连接，用于将原始图像数据进行模数转换，得到原始像素数据，并将原始像素数据发送至图像校正装置。

图像校正装置与存储器相连接，用于基于校正参数组对原始像素数据进行校正，得到校正后的像素数据，并将校正后的像素数据发送至存储器中进行存储。

由CIS图像传感器本身的物理特性可知，其在使用过程中会受到多种因素的影响，进而无法保证采集到的图像的稳定性，因此，为了确保图像的清晰度等参数，需要对CIS采集到的图像进行处理，本发明的目的是在保证图像质量的前提下，提升图像处理速度。

本发明实施例提供了一种图像采集校正系统，集图像采集与图像校正为一体，因此，该系统包括但不限于：图像传感器、AD变换器、图像校正装置和存储器，其中，图像传感器用于对待测物进行图像采集，得到原始图像数据，AD变换器用于将图像传感器输出的模拟信号(也即，原始图像数据)转换为数字信号(也即，原始像素数据)。

为了对图像传感器的衰变进行补偿，在采集待测物图像之前，图像校正装置需要对图像传感器以及AD变换器进行校正，上述校正涉及AD变换器的放大倍数、AD变换器的偏置量和图像传感器的光源发光时间。图像校正装置可根据校正过程中涉及的像素数据计算出每个像素点对应的校正参数，所有像素点对应的校正参数构成了校正参数组，为了对后续采集到的图像进行校正(也即，补偿)，图像校正装置将上述校正参数组进行存储。因此，在AD变换器输出原始像素数据之后，图像校正装置可以利用其预存的校正参数组对上述原始像素数据进行像素校正，从而得到校正后的像素数据。

具体的，已知图像传感器的像素点数量是固定的，因此，原始像素数据的数量与校正参数组中校正参数的数量相同(其中，目标像素点的像素校正系数和图像传感器的光源不发光时目标像素点采集白色基准底稿的像素值视为1组校正参数)，图像校正装置在进行像素校正时，目标像素点的原始像素数据使用目标像素点对应的校正参数进行校正。

校正结束之后，图像校正装置将校正后的像素数据发送至存储器中进行存储，若图像传感器具体为CIS图像传感器，那么由于其采集的图像的方式为按行采集，因此，为了得到完整的待测物图像，上述采集-转换-校正-存储的流程需重复执行。

本发明提供了一种图像采集校正系统，该系统预先对AD变换器的放大倍数、AD变换器的偏置量和图像传感器的光源发光时间进行了校正，并预存有用于对每个像素点进行校正的像素校正系数，因此，本发明系统在应用过程中，可以自动采集并输出校正后的待测物图像，进而有效地提升了图像校正的处理效率。

在一个可选的实施方式中，图像校正装置包括：中央处理器、配置模块、图像处理模块和图像传送模块。

中央处理器与配置模块相连接，用于发送配置参数至配置模块；配置参数包括：图像处理模块的第一初始化参数组、图像传送模块的第二初始化参数组和校正参数组。

配置模块与图像处理模块相连接，用于基于第一初始化参数组和校正参数组对图像处理模块进行配置。

配置模块与图像传送模块相连接，用于基于第二初始化参数组对图像传送模块进行配置。

图像处理模块与AD变换器相连接，用于基于校正参数组对原始像素数据进行校正，得到校正后的像素数据，并发送传送信号至图像传送模块。

图像传送模块与存储器相连接，用于基于传送信号从图像处理模块中读取校正后的像素数据，并将校正后的像素数据发送至存储器。

本发明实施例中的图像校正装置主要包括以下组成模块：中央处理器、配置模块、图像处理模块和图像传送模块，中央处理器主要与配置模块进行交互，发送配置参数给配置模块，然后配置模块分别与图像处理模块和图像传送模块进行交互，以实现对图像处理模块和图像传送模块的初始化配置。初始化配置结束之后，图像处理模块和图像传送模块就可以正常运转起来。

具体的，配置模块利用第二初始化参数组对图像传送模块进行配置，为了能够确保数据传输的完整性，第二初始化参数中至少包括：图像传感器采集一次图像对应的像素数据大小和完成待测物的图像采集所对应的总像素数据大小。

因为图像处理模块是图像校正装置进行像素校正的主要组成结构，所以配置模块对图像处理模块进行配置时，不仅需要使用第一初始化参数组，还需要使用校正参数组。在本发明实施例中，若图像处理模块中包括多个寄存器，那么第一初始化参数组中应包含寄存器的初始配置参数，以使寄存器能够处于正常工作状态。校正参数组需要预存在图像处理模块中，因此，图像处理模块中应设置相应的数据缓存，用以存储上述校正参数组，上文中已经对校正参数组中所包含的参数进行了介绍，此处不再赘述。

在本发明实施例中，图像处理模块在对原始像素数据进行像素校正完成之后，才会发送传送信号给图像传送模块，图像传送模块也只有在接收到传送信号之后，才会从图像处理模块中读取校正后的像素数据，进而确保了每一次读取到的数据都是像素校正后的，同时也保证了每一次传送数据的完整性。

在一个可选的实施方式中，如图2所示，图像处理模块包括：数据采集模块、第一数据缓存模块、数据补偿模块、第二数据缓存模块和补偿数据缓存模块；其中，补偿数据缓存模块用于存储校正参数组。

数据采集模块分别与图像传感器和AD变换器相连接，用于在确定待测物进入检测区之后，发送采集指令至图像传感器，以及发送转换指令至AD变换器。

图像传感器用于基于采集指令对待测物进行图像采集，得到原始图像数据。

AD变换器用于基于转换指令对原始图像数据进行模数转换，得到原始像素数据。

第一数据缓存模块与数据采集模块相连接，用于通过数据采集模块接收并缓存AD变换器输出的原始像素数据。

数据采集模块用于在确定采集完一行原始像素数据之后，发送补偿信号至数据补偿模块。

数据补偿模块分别与第一数据缓存模块、补偿数据缓存模块和第二数据缓存模块相连接，用于基于补偿信号从第一数据缓存模块中读取原始像素数据，以及从补偿数据缓存模块中读取校正参数组，并基于校正参数组对原始像素数据进行校正，得到校正后的像素数据，并将校正后的像素数据发送至第二数据缓存模块中进行缓存，同时发送传送信号至图像传送模块。

本发明实施例的数据采集模块中包括多个寄存器，通过寄存器控制其外围硬件电路，进行初始化配置后的寄存器可以通过外部检测设备反馈的同步信号、待测物的运动方向、待测物的运动速度等信息来控制图像传感器和AD变换器。其中，同步信号用于标识待测物进入检测区。

具体的，由于CIS图像传感器是按行扫描的方式生成待测物的完整图像，因此CIS图像传感器与待测物应进行相对运动，也即，对于CIS图像传感器来说，待测物具有运动方向和运动速度，因此，图像处理模块应确定上述信息，从而才能实现待测物图像的正确扫描与处理。

图3为本发明实施例提供的另一种图像采集校正系统的系统框图，在本发明实施例中，同步信号可由光电传感器生成，当光电传感器检测到待测物进入检测区之后，光电传感器即可产生一个从低电平到高电平的信号(也可以是从高电平到低电平的信号)，信号的高低电平变化即表示有同步信号产生。为了避免误触发，本发明实施例在光电传感器的后端还增设同步检测电路，用以对光电传感器的输出信号进行滤波处理，并将滤波后的信号发送给数据采集模块。

待测物的运动方向和待测物的运动速度可利用配置后的编码器进行检测，例如检测编码器信号A脉冲和脉冲之间的时间，和靠轮直径(算出周长--对应着距离)，就可以计算出运动速度；检测编码器信号A、信号B、信号Z的相位关系，根据预设的正、反转的相位关系，就可以判断出运动方向。

当数据采集模块确定待测物进入检测区之后，即可发送采集指令至图像传感器，以及发送转换指令至AD变换器，以使图像传感器对待测物进行图像采集，同时控制AD变换器对图像传感器发送的原始图像数据进行模数转换，并且AD变换器输出的原始像素数据保存至第一数据缓存模块中。其中，为了使得图像传感器与AD变换器可以正常运转，数据采集模块至少需要对图像传感器的采集模式信号、行同步信号、采集时钟信号和点灯信号进行控制，以及对AD变换器的锁存信号和时钟信号进行控制。

数据采集模块中的寄存器预先配置了采集一行数据的数据量，因此当寄存器配置的一行数据采集结束，数据采集模块即可确定一行原始像素数据采集完成，并发送补偿信号至数据补偿模块。补偿信号的作用就是通知数据补偿模块：数据采集模块的工作已经完成，可以开始进行数据补偿操作。上述补偿信号也可以配置为高低电平的变化，例如，数据采集模块发送给数据补偿模块的信号在默认状态下为低电平，一行数据采集结束，数据采集模块控制其切换为高电平，且高电平维持8个时钟脉冲后变为低电平。

数据补偿模块在接收到补偿信号之后，即可分别从第一数据缓存模块中读取原始像素数据，以及从补偿数据缓存模块中读取校正参数组，然后通过预设的像素校正算法，利用校正参数组对原始像素数据进行像素值的校正，以得到校正后的像素数据，并将校正后的像素数据写入第二数据缓存模块中，保存数据的同时，图像处理模块将发送传送信号至图像传送模块。上述传送信号也可以配置为一个高低电平的变化，例如，高电平表示数据补偿模块工作完成，第二数据缓存模块中的数据就绪，传送信号的作用就是通知图像传送模块开始工作。

在一个可选的实施方式中，图像传送模块包括：FIFO模块、VDMA模块和存储器控制模块。

FIFO模块用于在接收到传送信号之后，从图像处理模块中读取并存储校正后的像素数据。

VDMA模块分别与FIFO模块和存储器控制模块相连接，用于将校正后的像素数据通过存储器控制模块传送到存储器中。

图像传送模块中的FIFO(First Input First Output，先进先出)模块与图像处理模块相连接，FIFO模块在检测到传送信号之后，首先会从图像处理模块(具体为第二数据缓存模块)中读取并存储校正后的像素数据，接下来VDMA(Video Direct Memory Access)模块再将FIFO模块中的像素数据通过存储器控制模块传送到存储器中。因此，在对图像传送模块进行初始化配置时，第二初始化参数组中应包括对FIFO模块的寄存器的初始配置参数，也即，FIFO缓存一次数据的大小。

在一个可选的实施方式中，VDMA模块还与中央处理器相连接，用于在确定传送至存储器的数据量达到第一阈值之后，发送中断信号至中央处理器。

中央处理器还与存储器控制模块相连接，用于在检测到中断信号之后，通过存储器控制模块读取存储器中的所有像素数据。

为了便于中央处理器对待测物的图像进行处理，因此，在对图像传送模块进行初始化配置时，第二初始化参数组中应包括VDMA模块的寄存器的初始配置参数，包括但不限于采集图像的大小，从而根据采集图像的大小设置第一阈值。VDMA模块在确定传送至存储器的数据量达到第一阈值之后，发送中断信号至中央处理器，也即，通知中央处理器待测物的图像采集完成。

进一步的，中央处理器在检测到中断信号之后，即可通过存储器控制模块读取存储器中的所有像素数据，也即，获取待测物的完整图像数据，进而根据实际需求对待测物的图像进行进一步的处理，例如，识别图像中的条码、二维码、字符、汉字等等，提取图像中所关注的信息。

在一个可选的实施方式中，图像校正装置包括：PS端和PL端。

中央处理器和存储器控制模块位于PS端。

配置模块、图像处理模块、FIFO模块和VDMA模块位于PL端。

本发明实施例中的图像校正装置可以选择使用ZYNQ系列开发板，具体包括PS(Processing System，处理系统)端和PL(Progarmmable Logic，可编程逻辑)端，其中，PS端的中央处理器通过GP0 Master接口与PL端的配置模块进行数据交互，PL端的VDMA模块使用HP0 Slave端口与PS端的存储器控制器进行连接。可选的，存储器为DDR3，也即，存储器控制器为DDR3控制器。为了扩展图像采集校正系统的功能，还可以在PS端设置与中央处理器相连接的以太网控制器，用于与上位机(例如PC)，通过以太网通信连接。

上文中详细描述了图像采集校正系统的组成结构以及对图像信号的处理流程，下面将对如何校正图像传感器和AD变换器，以及如何获取校正参数组的方法进行详细的介绍。

在一个可选的实施方式中，图像校正装置还用于：

调整图像传感器的光源发光时间为0，以及调整AD变换器的放大倍数和偏置量。

在确定图像传感器采集白色基准底稿得到的所有像素值中的最小值大于0的情况下，保存所有像素点的第一像素值。

向上调整图像传感器的光源发光时间，并在确定图像传感器采集白色基准底稿得到的所有像素值中的最大值大于预设像素值的情况下，保存所有像素点的第二像素值。

基于预设像素值、目标像素点的第一像素值和第二像素值，计算目标像素点的第一校正系数。

基于预设像素值、图像传感器的预设白基准区域中像素点的总数和预设白基准区域中像素点的第二像素值，计算目标像素点的第二校正系数。

基于目标像素点的第一校正系数和第二校正系数确定目标像素点的像素校正系数。

基于目标像素点的像素校正系数和第二像素值，确定目标像素点对应的校正参数。

图4为一种CIS图像传感器的输出信号波形的示意图，首先定义GND(0V)是模拟信号的地，Vref是AD变换器的参考电平(AD变换器在把模拟信号转化为数字信号时，需要一个基准电平，也可以叫参考电平，这里的Vref是CIS图像传感器输出给AD变换器的)，Dref是模拟信号在输出模拟数据时的参考电平，Vdmin和Vdmax分别是CIS图像传感器的光源全部熄灭时采集白色基准底稿的输出信号的第一个像素到最后一个像素中最小的值和最大的值。Vpmax则是CIS传感器的某一种光源开启时采集白色基准底稿的输出信号的第一个像素到最后一个像素中最大的值。

图5为本发明实施例提供的一种CIS图像传感器单个像素在不同光源作用下的输出曲线示意图，其中横坐标代表着光源发光时间的占空比，0为不发光，1为一直发光；纵坐标代表着若定义发光时间的占空比为1时的CIS图像传感器输出为1，则光源不同占空比发光时CIS图像传感器的输出值。从图5中可以看出CIS的单个像素输出曲线近似呈现线性关系。

本发明实施例利用CIS单个像素输出曲线近似呈现线性关系的特性，首先提出了一种像素线性校正算法：具体的，首先调整图像传感器的光源发光时间为0，以及调整AD变换器的放大倍数和偏置量，AD变换器的放大倍数可以根据实际需求进行选择，AD变换器的偏置量初始状态下可以设置为0，若初始设置结束，图像传感器采集白色基准底稿得到的所有像素值中的最小值(Vdmin对应的像素值)不大于0，则调大AD变换器的偏置量，直至图像传感器采集白色基准底稿得到的所有像素值中的最小值大于0，并保存当前设置的偏置量，以及所有像素点在当前条件下的第一像素值。

进一步的，向上调整图像传感器的光源发光时间，也即使得发光时间大于0，若图像传感器采集白色基准底稿得到的所有像素值中的最大值(Vpmax对应的像素值)不大于预设像素值，则继续调大光源发光时间，直至图像传感器采集白色基准底稿得到的所有像素值中的最大值大于预设像素值，并保存当前设置的光源发光时间，以及所有像素点在当前条件下的第二像素值。上述预设像素值为白色基准底稿的标准像素值，用户可以根据实际选择的白色基准底稿对预设像素值进行设置。

针对目标像素点，若目标像素点的第一像素值为Di，目标像素点的第二像素值为Wi，且预设像素值为180，则可利用算式Ci＝180/(Wi-Di)计算目标像素点(第i个像素点)的第一校正系数，也即像素线性校正系数。

通过第一校正系数可以初步对目标像素点进行像素线性校正，若图像第i个像素未经过校正算法的像素值为Xi，则经过像素线性校正之后，得到像素值Ni为：Ni＝Ci*(Xi-Di)。

进一步的，已知CIS图像传感器在衰变过程中有以下一些规律：(1)CIS图像传感器在工作一段时间后会发生衰变，其变化速度较慢，在一幅图像中所有的像素变化规律几乎一致。若CIS图像传感器停止工作，过一段时间又能够恢复原有的状态。(2)CIS图像传感器发生衰变时，所有的像素点都发生变化，而不是只有部分发生变化，并且变化方向一致，若像素值减小，则所有像素值都减小，若像素值增大，则所有像素值都增大。(3)CIS图像传感器发生衰变时，像素值大的像素点变化大，像素值小的像素点变化小。换言之，若是白色底稿采集到的值变化大，黑色底稿采集到的值变化非常小。

通过研究上述规律，本发明实施例进一步提出了漂移校正算法，用来改善CIS图像传感器的衰变问题。首先在定制CIS图像传感器时，告知生产厂家在CIS内设置一个不变化的白色区域(例如3mm-5mm)，可以贴在CIS内部，也可以直接喷在CIS图像传感器上，从而形成预设白基准区域。经过上述像素线性校正，白基准的像素值可达到预设像素值。因此，若图像传感器的预设白基准区域中像素点的总数为NUM，预设白基准区域中第i行第j列像素点的第二像素值为f(i,j)，且预设像素值为180，则当前图像白基准的平均像素值为S＝∑f(i,j)/NUM，CIS图像的漂移校正系数，也即，第二校正系数为M＝180/S。

在计算出第一校正系数和第二校正系数之后，目标像素点的像素校正系数为：M*Ci，也即，目标像素点对应的校正参数为：M*Ci，Di。若图像第i个像素未经过校正算法的像素值为Xi，则经过图像校正装置的像素校正之后，校正后的像素值Yi为：Yi＝M*Ni＝M*Ci*(Xi-Di)。

实施例二

本发明实施例还提供了一种图像采集校正方法，该图像采集校正方法主要应用于上述实施例一所提供的图像采集校正系统，以下对本发明实施例提供的图像采集校正方法做具体介绍。

图6是本发明实施例提供的一种图像采集校正方法的流程图，如图6所示，该方法主要包括如下步骤：

步骤S102，对AD变换器的放大倍数、AD变换器的偏置量和图像传感器的光源发光时间进行校正，并存储用于对图像传感器的每个像素点进行像素校正的校正参数组。

其中，目标像素点对应的校正参数包括：目标像素点的像素校正系数，图像传感器的光源不发光时目标像素点采集白色基准底稿的像素值；目标像素点表示图像传感器中的任一像素点；

步骤S104，获取AD变换器输出的原始像素数据。

其中，原始像素数据是AD变换器将原始图像数据进行模数转换后得到的，原始图像数据是图像传感器对待测物进行图像采集得到的；

步骤S106，基于校正参数组对原始像素数据进行校正，得到校正后的像素数据，并将校正后的像素数据发送至存储器中进行存储。

本发明实施例的执行主体为图像校正装置，上述实施例一已经对该装置的组成结构以及相关的信号处理流程进行了详细的介绍，具体可参考上文，此处不再赘述。

实施例三

参见图7，本发明实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：处理器60，存储器61，总线62和通信接口63，所述处理器60、通信接口63和存储器61通过总线62连接；处理器60用于执行存储器61中存储的可执行模块，例如计算机程序。

其中，存储器61可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口63(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。

总线62可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器61用于存储程序，所述处理器60在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器60中，或者由处理器60实现。

处理器60可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器60中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器60可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器61，处理器60读取存储器61中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本发明实施例所提供的一种图像采集校正方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种图像采集校正系统，其特征在于，包括：图像传感器、AD变换器、图像校正装置和存储器；

其中，所述AD变换器的放大倍数、所述AD变换器的偏置量和所述图像传感器的光源发光时间均已通过所述图像校正装置进行校正，且所述图像校正装置中存储有对所述图像传感器的每个像素点进行像素校正的校正参数组；目标像素点对应的校正参数包括：所述目标像素点的像素校正系数，所述图像传感器的光源不发光时所述目标像素点采集白色基准底稿的像素值；所述目标像素点表示所述图像传感器中的任一像素点；

所述图像传感器与所述AD变换器相连接，用于对待测物进行图像采集，得到原始图像数据，并将所述原始图像数据发送至所述AD变换器；

所述AD变换器与所述图像校正装置相连接，用于将所述原始图像数据进行模数转换，得到原始像素数据，并将所述原始像素数据发送至所述图像校正装置；

所述图像校正装置与所述存储器相连接，用于基于所述校正参数组对所述原始像素数据进行校正，得到校正后的像素数据，并将所述校正后的像素数据发送至所述存储器中进行存储。

2.根据权利要求1所述的图像采集校正系统，其特征在于，所述图像校正装置包括：中央处理器、配置模块、图像处理模块和图像传送模块；

所述中央处理器与所述配置模块相连接，用于发送配置参数至所述配置模块；所述配置参数包括：所述图像处理模块的第一初始化参数组、所述图像传送模块的第二初始化参数组和所述校正参数组；

所述配置模块与所述图像处理模块相连接，用于基于所述第一初始化参数组和所述校正参数组对所述图像处理模块进行配置；

所述配置模块与所述图像传送模块相连接，用于基于所述第二初始化参数组对所述图像传送模块进行配置；

所述图像处理模块与所述AD变换器相连接，用于基于所述校正参数组对所述原始像素数据进行校正，得到校正后的像素数据，并发送传送信号至所述图像传送模块；

所述图像传送模块与所述存储器相连接，用于基于所述传送信号从所述图像处理模块中读取所述校正后的像素数据，并将所述校正后的像素数据发送至所述存储器。

3.根据权利要求2所述的图像采集校正系统，其特征在于，所述图像处理模块包括：数据采集模块、第一数据缓存模块、数据补偿模块、第二数据缓存模块和补偿数据缓存模块；其中，所述补偿数据缓存模块用于存储所述校正参数组；

所述数据采集模块分别与所述图像传感器和所述AD变换器相连接，用于在确定所述待测物进入检测区之后，发送采集指令至所述图像传感器，以及发送转换指令至所述AD变换器；

所述图像传感器用于基于所述采集指令对所述待测物进行图像采集，得到原始图像数据；

所述AD变换器用于基于所述转换指令对所述原始图像数据进行模数转换，得到原始像素数据；

所述第一数据缓存模块与所述数据采集模块相连接，用于通过所述数据采集模块接收并缓存所述AD变换器输出的原始像素数据；

所述数据采集模块用于在确定采集完一行原始像素数据之后，发送补偿信号至所述数据补偿模块；

所述数据补偿模块分别与所述第一数据缓存模块、所述补偿数据缓存模块和所述第二数据缓存模块相连接，用于基于所述补偿信号从所述第一数据缓存模块中读取所述原始像素数据，以及从所述补偿数据缓存模块中读取所述校正参数组，并基于所述校正参数组对所述原始像素数据进行校正，得到校正后的像素数据，并将所述校正后的像素数据发送至所述第二数据缓存模块中进行缓存，同时发送传送信号至所述图像传送模块。

4.根据权利要求2所述的图像采集校正系统，其特征在于，所述图像传送模块包括：FIFO模块、VDMA模块和存储器控制模块；

所述FIFO模块用于在接收到所述传送信号之后，从所述图像处理模块中读取并存储所述校正后的像素数据；

所述VDMA模块分别与所述FIFO模块和所述存储器控制模块相连接，用于将所述校正后的像素数据通过所述存储器控制模块传送到所述存储器中。

5.根据权利要求4所述的图像采集校正系统，其特征在于，

所述VDMA模块还与所述中央处理器相连接，用于在确定传送至所述存储器的数据量达到第一阈值之后，发送中断信号至所述中央处理器；

所述中央处理器还与所述存储器控制模块相连接，用于在检测到所述中断信号之后，通过所述存储器控制模块读取所述存储器中的所有像素数据。

6.根据权利要求4所述的图像采集校正系统，其特征在于，所述图像校正装置包括：PS端和PL端；

所述中央处理器和所述存储器控制模块位于所述PS端；

所述配置模块、图像处理模块、所述FIFO模块和所述VDMA模块位于所述PL端。

7.根据权利要求1所述的图像采集校正系统，其特征在于，所述图像校正装置还用于：

调整所述图像传感器的光源发光时间为0，以及调整所述AD变换器的放大倍数和偏置量；

在确定所述图像传感器采集白色基准底稿得到的所有像素值中的最小值大于0的情况下，保存所有像素点的第一像素值；

向上调整所述图像传感器的光源发光时间，并在确定所述图像传感器采集白色基准底稿得到的所有像素值中的最大值大于预设像素值的情况下，保存所有像素点的第二像素值；

基于所述预设像素值、所述目标像素点的第一像素值和第二像素值，计算所述目标像素点的第一校正系数；

基于所述预设像素值、所述图像传感器的预设白基准区域中像素点的总数和所述预设白基准区域中像素点的第二像素值，计算所述目标像素点的第二校正系数；

基于所述目标像素点的第一校正系数和第二校正系数确定所述目标像素点的像素校正系数；

基于所述目标像素点的像素校正系数和第二像素值，确定所述目标像素点对应的校正参数。

8.一种图像采集校正方法，其特征在于，所述图像采集校正方法应用于权利要求1-7中任一项所述的图像采集校正系统，包括：

对AD变换器的放大倍数、所述AD变换器的偏置量和图像传感器的光源发光时间进行校正，并存储用于对所述图像传感器的每个像素点进行像素校正的校正参数组；其中，目标像素点对应的校正参数包括：所述目标像素点的像素校正系数，所述图像传感器的光源不发光时所述目标像素点采集白色基准底稿的像素值；所述目标像素点表示所述图像传感器中的任一像素点；

获取所述AD变换器输出的原始像素数据；其中，所述原始像素数据是所述AD变换器将原始图像数据进行模数转换后得到的，所述原始图像数据是所述图像传感器对待测物进行图像采集得到的；

基于所述校正参数组对所述原始像素数据进行校正，得到校正后的像素数据，并将所述校正后的像素数据发送至存储器中进行存储。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求8所述的图像采集校正方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述权利要求8所述的图像采集校正方法。

Images