CN1255688A - 用于产生减少干扰的数字图象的改进型图象感测组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种图象感测组件,包含图象传感器和非线性放大器。该非线性放大器按照其所使用的非线性传递函数,从图象传感器所产生的模拟视频信号产生一畸变的模拟视频信号。该畸变的模拟视频信号在一模数转换器中数字化。然后用该非线性放大器所用的非线性传递函数的逆传递函数,在一图象处理系统中校正该畸变模拟视频信号的数字化信号,生成一个近似原始模拟视频信号的数字表示法的数字信号。结果,在所述数字信号中的干扰就会少得多。

Description

用于产生减少干扰的数字图象的改进型图象感测组件

本发明一般涉及图象感测系统，更具体地说，涉及一种可以产生低干扰数字图象的、改进的图象感测组件。

有许多应用场合需要用到成象系统以把一目的物先转换成电子格式然后对它进行分析、打印、分发或归档。此电子格式通常是该目的物的数字图象。该成象系统的一个典型的例子是扫描器，而目的物则是书本或一篇文章一页。通过扫描器就产生出了该纸页的电子或数字图象。

成象系统通常包括一个把目的物光学地成象的图象感测组件。把目的物光学地成象的探测组件中的关键部分是图象传感器。该图象传感器包括响应于照射在图象传感器上的光线的光检测器阵列。每一个光检测器产生一个代表从目的物上反射的光的强度的电子信号。读出所有光检测器所产生的电子信号，然后通过模数转换器加以数字化以产生数字信号或目的物的图象。

众所周知，图象传感器中的诸电子信号是在被串行读出并经过预处理之后进行数字化的，因此电子信号将经过一些有可能影响其质量的电路。例如，通常有一个信号放大器来放大电子信号，或者有一个增益/补偿调节电路来调节电子信号使其产生适当的数字化信号。虽然电子信号在数字化之前是经过适当处理的，但是来自上述电路的干扰信号不可避免地要加入其中，这些干扰信号会传输进入到其后的数字信号中。因此很有必要找到一种减少后面数字化信号中干扰信号的解决办法。

此外，来自模数转换器的量化干扰对所有转换误差都至关重要。虽然高采样率(以高于信号带宽所需的速率采样)结合干扰整形是降低这种转换干扰的一种方法，但是这种模数转换器的设计比较复杂，结果造成高的设计成本。此外，人的视觉系统对图象的暗区的变化是非常敏感的，因此在所形成的数字图象的暗区里，量化干扰可能特别显眼。因此人们还需要一种方法，它能减少干扰在暗区里的影响，而不会降低图象的质量。

本发明针对上述问题和需要，对诸如扫描器，数字照相机以及计算机视觉系统等成象系统特别适用。

根据本发明的一个方面，一图象感测组件包括一由多个光检测器组成的图象传感器，一非线性放大器，和一些辅助电路。当图象传感器对一目的物进行探测时，每个光检测器都产生一电荷信号。这些光检测器的电荷信号然后被顺序地读出成为模拟视频信号。所述非线性放大器使用一个非线性传递函数，该传递函数最好是根据人的视觉系统中的灵敏度特性建立的。该非线性放大器在接收到来自图象传感器的模拟视频信号时就会按照非线性传递函数，从模拟视频信号产生一畸变的模拟视频信号。该畸变的模拟视频信号然后在辅助电路中被处理以便为其后的数字化作准备。模数转换器将畸变的模拟视频信号数字化以产生畸变模拟信号的数字化信号。畸变模拟视频信号的数字化信号，最好在一图象处理系统中，被改正或校正，根据从非线性放大器中所用的非线性传递函数的逆函数所导出的传递函数，从而产生与原模拟视频信号非常接近的数字信号，结果，数字信号中的干扰就几乎不会显现出来了。

根据本发明的另一个方面，在非线性放大器中使用的非线性传递函数是一条非线性曲线，其目的是扩展原始模拟视频信号的低端部分而缩小原始模拟视频信号的高端部分。所述低端部分和高端部分是指信号分别具有低(弱)和高(强)量值的部分。这样做的主要目的有两个：一是放大低端部分以在一预定的毕特精度内使数字化相对来说精度更高，二是提供在数字化后待缩小的足够的量值，从而降低随着数字化而带来的干扰。

根据本发明的再一个方面，所述畸变的模拟视频信号的数字化信号以具有第一毕特精度呈现，例如8毕特格式，而最终的数字信号具有较高的第二毕特精度，例如16毕特格式。这样做的优点和益处是可以使用低成本的模数转换器来产生较高精度的数字信号。

已有技术的系统有时候也使用非线性电路，但它们使用的目的与本发明的完全不同。本发明在图象感测组件中加进的预畸变过程可以产生意想不到的效果，在图象传感器和模数转换器之间所有电路产生的干扰和模数转换器本身产生的干扰都可以得到减少，此外，在最后得到的数字信号的低端部分中的数字分辨率在视觉上得到了提高，因此，可以获得比较悦目的数字图象。

在下述发明的实施中达到了本发明的目的以及以上所述种种结果，同时产生了如附图所示的实施例。

本发明的种种特点，方面以及优点通过以下的叙述，所附的权利要求以及附图将能得到更好的理解，附图中：

图1是一示意图，示出了使用图象传感器的成象系统。

图2是从干扰源的角度出发，示出了图1的成象系统的简化的功能方块示意图。

图3A分别示出了如果没有任何干扰源时从一模数转换器所可能得到的理想的模拟信号的数字化输出信号；源的实际干扰以及带有干扰的实际数字化输出；

图3B示出了一输入通过众所周知的人视觉系统的输入/输出灵敏度曲线后所产生的可见输出。

图4A示出了本发明图象传感器的一个实施例。

图4B示出了根据图4A的实施例的非线性放大器的非线性特性曲线。

图5A示出了一来自图象传感器的正在被数字化的线性信号或模拟信号的低端部分。

图5B示出了图5A正在被数字化的经放大后的信号。

图6是本发明的一个实施例的图象感测组件的内部功能示意图。

图7是本发明的一个实施例的过程流程图。

图8A-8C示出了从原始模拟视频信号获得数字化信号的过程。

现请参阅附图。在附图中，同样的部件均用同样的编号表示。图1是一本发明可用于其中的成象系统100的示意图。成象系统100可以是，但并不一定限于，一扫描器，一数字照相机或者一图象感测系统，其中目的物110被光学地转换成数字图象120。

当成象系统100是一个扫描器时，目的物110通常是一被扫描对象例如可能是一张纸。当成象系统100是一数字照相机时，目的物110可以是多种东西例如是一幅图景或一组目标。当成象系统100是一用于机器视觉系统的图象感测器时，目的物110可能是一个被检查的部件。但是，无论是哪一种，从成象系统100得到的总是同样的东西，即目的物110的一个数字(黑白或彩色的)图象120。

数字图象120通常是一个象素阵列。如果象素阵列是8毕特格式，每一个象素阵列的值在0和255之间，如果象素阵列是10毕特，12毕特，14毕特，16毕特等其他的毕特格式，则它们具有不同的最大值。更具体地说，当采用的是8毕特格式时，如果象素群集具有值255，则对应于该群集的目的物110中的一点是全白色。反之，如果象素群集的值是0，则对应于该群集的目的物110中的一点是全黑色。可以理解，具有0～255之间的值的任何象素都代表目的物110上的不同的反射光。当成象系统100成的象是彩色图象时，图象120一般由三个灰度等级的图象组成，每一图象是红、绿、蓝强度的图象。换句话说，目的物110中的每一点由一成象系统100所产生的一彩色图象中的三强度值的矢量所代表，例如，[23，45，129]。

众所周知，不管其实际应用是哪一种，成象系统或图象感测组件100都包括至少一个图象传感器130以及一光学系统132。光学系统132收集来自目的物110的图象光线并把此光线聚焦在图象传感器130上，从而目的物110的象(入射光)照射在图象传感器130上。这里所说的象或入射光是指从被前面的光源照射的不透明目的物110反射的光或从被后面的光源照射的透明目的物透过的光。通常包括多个光检测器的图象传感器130制造成互补金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合器件(CCD)并安排成一维阵列或两维阵列，前者称为线性传感器，后者称为面传感器。光检测器对光线高度敏感，每一个光检测器产生正比于象的光强度的电荷信号。这里所说的电荷信号是光检测器由于接收入射光而产生的信号，更具体地说，电荷信号可以是CMOS中的放电信号或者CCD中作为势阱模型的光检测器充电信号(电子)。

图象传感器130的运行往往包括两个过程，第一个过程是光积聚过程，第二个过程是读出过程。在光的积聚过程中，每一个光检测器积聚象的光线的入射光子，且所述积聚反映为一电荷信号。在光积聚过程后，光检测器阻止进一步捕获光子，与此同时，光检测器的读出过程开始，在读出过程中，在每一光检测器中的电荷信号，由一读出电路134和一预放大器136作为一模拟视频信号，一个个串行地读出到一模数转换器(A/D)140。

模数转换器140将所有来自光检测器的模拟信号转换成可以在以后妥善地存储在存储器150中的数字化信号。通常，成象系统100还包括一数字信号处理电路160，根据成象系统的使用情况，它可以调节，校正，预处理及压缩数字化信号以在最后输出一合适的数字图象或信号。

从干扰源的角度，图2示出了图象感测组件200的简化的功能方块示意图。图中的图象传感器202表示产生电荷信号的传感器件，过渡电路204总的代表图象传感器202和A/D转换器206之间所有电路，它将电荷信号准备好以便在模数转换器206中进行数字化。就主要的干扰源来说，有图象传感器202中的传感器干扰信号N_s，过渡电路204中的电路干扰信号N_c以及在模数转换器206中的量化干扰信号N_q。总的干扰信号N_总可以以下式表示：

N_总＝N_s+N_c+N_q

图3A示出的是从模数转换器出来的模似信号的一个理想的数字化输出302，即假设没有任何干扰源时的输出。图3A中还示出可以304表示的N_总，它是一种无规则的干扰。图3A中还示出了包含N_总304在内的实际的数字化输出306。换句话说，当图象传感器产生的模似信号经过过渡电路204及模/数转换器后，理想的数字化输出302中就加进了N_总304。信号中的量值比较低的干扰可以被肉眼清楚地看见，这对人的视觉系统来讲是不舒服的。

现在请参阅图3B，图中示出了与人的视觉系统中的众所周知的输入/输出灵敏度曲线十分近似的传递函数310。该曲线表明，对人的视觉系统来说，一个输入信号进入人眼后，看到的，即输出的，将是怎样的信号。曲线310表明人的视觉对弱的光输入比对强的光输入更敏感。换言之，人的眼睛对象的低光量的信号中的光强度差别很容易察觉。

当一个量化的图象(或数字图象)呈现在人的眼前时，数字表示低量值端中的强度差别比数字图象高量值端的强度差别要清楚(灵敏)得多。人眼的这种视觉特性通过灵敏度曲线310(图3B)从来自于数字化输入312的可见的数字化输出314可以进一步显示出来。更具体地说，在数字化输入312的低量值端中的一个小的变化△_in，在可见的数字化输出314的低量值端成了一个大的变化△_out。显然，当此变化发生在数字化输出312的高量值端时，情况正相反，即人眼对数字图象的高端的光强度的变化比较迟钝。从图3B可得出的结论是在数字化输出的低端中的干扰信号是固有的而且被视觉放大，因此应该弱化此干扰信号，从而生成适合于人的视觉系统的数字图象。

图4A示出了根据本发明原理得出的一个实施例。图象传感器400除了光检测器阵列402之外还包括一多工器(multiplexer)404及一非线性放大器406。为了避免多增加干扰，多工器404和非线性放大器406最好制造在与制造光检测器402同样的材料上。重要的是，把多工器404和非线性放大器406制在同一块图象传感器芯片上，以尽量减少干扰的引入。非线性放大器406使用一条或多条最好通过多工器404选择的非线性曲线。图象传感器芯片因此具有一个附加的连接器，该连接器连接到一信号源上，它确定哪一条非线性曲线最适合于某一成象场合之用。选择一条适当曲线的电路的设计是很容易的。一种设计方法是用一查找表，每一选择信号对应于可选用的曲线之一。另一种设计方法是使用多输入，每一个输入对应于一条可选用的曲线。

使用非线性放大器406的目的之一是预先放大或预先畸变来自光检测器402的电荷信号畸变以显著减少进入电荷信号的干扰，这在下面将加以详细描述。

具体地说，图4B示出的是根据一实施例的非线性放大器406的非线性特性曲线420。输入信号422进入非线性放大器406，它根据一非线性传递函数而输出输出信号424，例如：

输出＝F(输入)其中，F是图4B中作为例子示出的并将输入(电子)信号422变换成输出信号424的非线性传递函数。非线性传递函数，或者另称为放大传递曲线420，通常是连续和单调而且还是可逆的。非线性函数的一个例子是：输出＝log(输入)，相应的可逆关系是输入＝exp(输出)。由于如图所示的非线性特性，输入信号424的低端部分426被“扩展”而输入信号的高端部分428被“压缩”。

被预先畸变或放大后的信号424然后通过过渡电路408，最后在模数转换器410中被数字化而产生预畸变信号424的数字化形式。

输入信号422的低端部分S_L近似地被扩展一个系数K(≈△_out/△_in)，从非线性放大器406出来的低端部分S_L的输出S’_L可以表达如下式：

            S’_L＝K(S_L+N_s)

信号S’_L经过过渡电路408后，一个新的包括所有干扰源的信号S”_L可以用下式表达：

S”_L＝K(S_L+N_s)+N_c+N_q其中对S’_L的放大可以简单地假设为1而不失去普遍性。结果S”_L在模数转换器410中被数字化而产生预畸变输入信号422的低端部分S’_L的一数字化形式。

为了恢复光检测器402的电子信号的低端部分S_L，预畸变输入信号422的低端部分S’_L的数字化形式必须在一逆过程中被校正，即缩减一个系数K以恢复原来的低端部分S_L。此逆过程可以在图1的数字信号处理电路160中进行处理或者在图象感测系统与之相连的主机中进行处理。无论逆过程如何进行，逆过程的目的之一是以同样的系数K紧缩S”_L如下式所示： $\frac{{S^{\′\′}}_L}{K}=\frac{K(S_L+N_s)+N_c+N_q}{K}=S_L+N_s+\frac{N_{c+}{N}_q}{K}$

换句话说，干扰N_c+N_q实际上被缩减一个系数K而不会对从来自光检测器的原始电子信号转换而得的数字信号产生不好的影响。

除了干扰降低之外，模拟信号的低端部分的分辨率或可区分的输入电平的数目实际上是增加了或“分细”了。分辨率或可区分的输入电平的数目定义为一只模数转换器用不同的输出码(位数)所能表示的。具有细分的低端部分的优点是可以在视觉上提高数字图象的动态范围，对人的视觉系统提供较悦目的效果。

现请参阅图5A。图中示出了正在被数字化的、来自图象传感器线性信号502或模拟信号的低端部分。图中的水平轴506表示可以被垂直数轴504上的一个位数表示出来的输入模拟信号的分辨率。因为信号502是线性地增加的，所以信号502在数字垂直轴504上也是由线性地增加的位数表示的。

当信号502由图4A的非线性放大器406，根据一预定的非线性(特性)曲线例如图4B的420被放大时，就产生了如图5B所示的放大的或畸变的信号510。当放大的信号510被数字化时，相对于信号502，数字分辨率大大提高，放大信号510的低端部分被更精确地数字化。如图所示，在0点求导，现在可以表达出0.5来，否则同样的精度只能用较高毕特才能实现，例如用9毕特才能表达。具体地说，原来的8毕特精度不能表达出0.5，而现在能以9毕特精度格式，例如0,0000,0010，表达出来。

当用非线性放大曲线放大模拟信号来扩展低端部分而缩减高端部分以利用人的视觉系统的特性时，一低毕特数字表示(例如，8毕特模数转换器)可以在视觉上等效地实现较高毕特的数字表示。这与已有技术相比是一个根本性的改变，已有技术往往要用高精度模数转换器才能获得高质量的象。

为了进一步理解本发明的原理，图6示出了根据本发明的一个实施例的一探测组件600的内部功能图。如图所示，探测组件600有一光管602，它最好由一红色的LED604、一绿色LED606和一蓝色LED608组成的照射光源605所激励，每一个LED各自由一个控制信号所控制。LED的控制信号通常由一控制信号电路(图中未示出)提供并与图象传感器612的工作同步。

棒状透镜阵列610收集从被红色LED604，绿色LED606，蓝色LED608之一照射的待扫描物件的入射光，并把入射光聚焦到图象传感器612上。图象传感器612包括多个光检测器，每一光检测器在每一积聚过程中收集投射在其上的光而产生一电荷信号。在积聚过程结束后，诸电荷信号——它们每一个都是由一个光检测器所产生——通过读出开关阵列616依次读出而成为一扫描(模拟)信号，读出开关阵列616由控制信号电路的控制信号所控制。应该指出的是，图中的图象传感器612假定是CMOS型传感器，熟悉本技术领域的人士能懂得，CCD型传感器也是可以采用的。此外，在图中，图象传感器612是长形的线性传感器，它包括多个较短的线性传感器，且图象传感器612的长度可以按照图象传感器612所要扫描的文件最大尺寸而加以延伸。

开关阵列616的读出开关的数目与图象阵列612中的光检测器的数目相同。熟悉本技术领域的人士可以理解，每一个读出开关可以由一个二极管担任，当有一个合适的电压加在其上时，它就会“导通”。

如图所示，扫描信号被非线性放大器618所接收，后者按照非线性曲线放大扫描信号。在一较佳实施例中，非线性放大器618包括一组可供选择的非线性曲线，每一曲线有它自己的特性。一加在非线性放大器618上的选择信号622使非线性放大器618采用几条可选非线性曲线中的一条曲线。在另一实施例中，用一多工器把图象传感器612连接到非线性放大器618，该接收扫描信号的多工器由选择信号622所控制并保证扫描信号进入非线性放大器618，后者具有根据选择信号622所选择的非线性曲线特性。

处理电路619可以根据所需调节量进行增益补偿调节，然后输出一信号V_out以供在模数转换器中进行数字化之用。

现请参阅图7。图中示出了根据一实施例的本发明的过程流程图。当图象传感器探测一目的物时，图象传感器在702处产生一模拟视频信号。如果该图象传感器是一线性传感器，该模拟视频信号代表一扫描行；如果该图象传感器是一面传感器，则模拟视频信号代表一两维场景。

不管是线性还是面传感器，模拟视频信号都在一预放大器中按照非线性变换函数在704中处被畸变或预放大。从预放大器中输出的是一畸变的模拟视频信号。在706处，畸变的模拟视频信号被处理以供数字化之用。此处理过程可以包括增益/补偿调节。在708处，一模数转换器接受该畸变的模拟视频信号并以第一分辨率，例如以8毕特格式，产生一畸变模拟信号的数字化信号。该畸变模拟视频信号的数字化信号然后在710处被一在主机中进行的数据处理过程所处理，以从畸变的模拟视频信号的数字化信号恢复模拟视频信号的数字信号，通常这个模拟视频信号的数字信号是以一第二分辨率呈现的，例如以16毕特的格式。

如上所述，一用于704处的传递函数的逆函数被用来重新恢复模拟视频信号的数字信号。通常有几种可用的方法来形成逆传递函数。根据本发明的一个实施例，采用的是经验方法。具体地说，用一张匀白色扫描的纸，例如一张白纸，在708处产生一它的光强度经过调节的畸变信号，光强度是在707处增量地调节的尤以线性(增加)方式为佳。在白色扫描纸每一增量光强度的畸变信号阵列得到后，在709处进行求逆传递函数的过程，此过程一般在主机上进行，下面将对此作详细叙述。为了叙述简单起见，求逆传递函数的过程与常规的过程一起叙述。本技术领域的人士都知道，求逆过程只做一次，而且通常是在决定一个新的“畸变”传递函数时才进行。

图8A示出了如图5B所示来自模数转换器的畸变模拟视频信号510的数字化信号802。数字化信号802需要根据用于畸变模拟视频信号510的传递函数的逆传函数进行处理以得出大体上接近原始模拟视频信号的数字信号的一数字信号。获得该数字信号较佳的方法之一是使用一在主计算机中执行的查找表(LUT)。通常一扫描器与一主计算机一起工作并且将数字化的信号802，传送或下载到该主计算机。众所周知，大多数现代化计算机运行的数据精度都大于16毕特而扫描器中典型的模数转换器的精度是8毕特。主计算机中的数据精度较高时，就能够提供必要的数据精度来精确地产生原始模拟视频信号的数字信号而不会再另外引入可见的量化干扰。

图8B示出了一LUT(查找表)800，它有一输入栏804和一输出栏806。输入栏804包括8毕特的模拟视频信号510的数字信号，输出栏806则包括对应的16毕特的输出。本技术领域的人士懂得，输入栏804和输出栏806之间的关系与用于畸变模拟视频信号的传递函数的逆转关系是一致的。图8C示出了输入和输出之间的逆转关系曲线810。曲线810来自图7所示的包括707及709处的初始过程，它决定了图8B中输入栏804和输出栏806之间的转换关系。

如上所述，扩展下端部使采样更精确的目的之一是尽量降低信号下端部的干扰。为了保持信号下端部的细节以及尽量降低量化干扰的进一步引入，采用了较高精度的数据格式。更具体地说，把一个8毕物数据格式转换成了大于8毕特的数据格式，例如16毕特的格式。从上述可以清楚地理解，这种转换与逆转关系是一致的，这样，信号下端部的细分精度就得以保持下来，如图8B的例子所示。

熟悉本技术领域的人士至此可以清楚地知道，加进去的预畸变过程产生了意想不到的效果。来自图象传感器和模/数转换器之间所有电路的以及模数转换器本身的总干扰都已被降低，此外，最终的数字信号的下端部分的数字分辨率对视觉而言得到了提高，而且这个加进去的过程对最后得到的数字信号的高端部分的影响很小。因此获得了比较悦目的数字图象。

上面对本明作了详细具体的描述。本技术领域的人士可以理解的是，对几个实施例所作的公开描述其目的只是举例说明本发明，在不脱离如权利要求书中所述的实质和范围的情况下，还可以对本发明实施例中的结构安排作出种种改变，部件的组合也可以有许多变化，因此，本发明的范围应如权利要求书所述而绝不限于上面对几个实施例所作的描述的范围。

Claims (23)

1、一种用于产生具有减少干扰的数字图象的方法，其特征是，该方法包括：

从一集成电路芯片中的一图象传感器接收一模拟视频信号；

根据一非线性传递函数将该模拟视频信号在一预放大器进行放大以产生一畸变的模拟视频信号，其中，所述预放大器与该图象传感器相连并集成在该集成电路芯片里；

在该畸变的模拟视频信号经适当处理以准备好数字化后，将该畸变的模拟视频信号数字化以产生一该畸变的模拟信号的数字化信号；以及

相对于在该预放大器中使用的非线传递函数校正该畸变的模拟视频信号的数字化信号以产生一非常接近该模拟视频信号的数字信号。

2、如权利要求1所述的方法，其特征是，所述图象传感器包括多个光检测器，当图象传感器探测一目的物时，每一光检测器产生一电荷信号，以及，每一光检测器的该电荷信号被依次读出而成为该模拟视频信号。

3、如权利要求2所述的方法，其特征是，该集成电路芯片是互补金属氧化物半导体类型的芯片。

4、如权利要求1所述的方法，其特征是，所述的在一预放大器中放大该模拟视频信号的步骤包括：

按照加到该集成电路芯片的一选择信号决定该非线性传递函数。

5、如权利要求4所述的方法，其特征是，所述非线性传递函数使该模拟视频信号的低端部分扩展而将该模拟视频信号的高端部分加以压缩。

6、如权利要求5所述的方法，其特征是，所述传递函数是根据人的视觉系统的感光(敏感)特性而导出。

7、如权利要求6所述的方法，其特征是，视觉感光(敏感)特性由一专门电路中的非线性特性曲线加以近似。

8、如权利要求5所述的方法，其特征是，所述校正该畸变的模拟视频信号的数字化信号的步骤包括：

从放大该模拟视频信号的该预放大器中所用的非线性传递函数的逆函数决定一传递函数，以及

按照该传递函数将该畸变的模拟视频信号的数字化信号依次变换以求得该模拟视频信号的数字信号。

9、如权利要求8所述的方法，其特征是，所述的决定一传递函数的步骤包括：

产生一诸测试信号的阵列，每一个对应于一经调节的光强度；

根据该相应经调节的光强度确定每一个测试信号的畸变量；以及

产生该传递函数，它使每一测试信号在其未被该预放大器中的非线性传递函数畸变时被校正到—电平。

10、如权利要求8所述的方法，其特征是，该畸变的模拟视频信号的数字化信号以一第一毕特精度表示，而非常接近该模拟视频信号的数字信号以一第二毕特精度表示。

11、如权利要求10所述的方法，其特征是，该第二毕特精度大于该第一毕特精度。

12、一种用于产生具有减少干扰的数字图象的、改进的成象系统，其特征是，所述改进的成象系统包括：

一在一集成电路芯片中的图象传感器，所述图象传感器在其探测一目的物时产生一模拟信号；

一非线性放大器，它与该图象传感器相连并接受来自该图象传感器的模拟信号，所述非线性放大器集成在该集成电路芯片中并根据一预定的非线性传递函数放大所述模拟信号以产生一畸变的模拟信号；以及，

一模数转换器，接收该畸变的模拟信号，并将其数字化以产生一该畸变模拟信号的数字化信号。

13、如权利要求12所述的改进的成象系统，其特征是，它还包括：

一连接在该非线性放大器和模数转换器之间的过渡电路，所述过渡电路处理所述畸变的模拟信号以使所述畸变的模拟信号能在所述模数转换器中被适当地数字化。

14、如权利要求12所述的改进的成象系统，其特征是，它还包括：

一数字处理校正电路，它与该模数转换器相连并接收从它出来的该畸变模拟信号的数字化信号，通过根据从一预定的非线性传递函数逆变而来的传递函数，将该畸变的模拟信号的数字化信号转换成该模拟信号的数字信号而产生一该模拟信号的数字信号。

15、如权利要求12所述的改进的成象系统，其特征是，所述非线性放大器包括一组可选择的非线性传递函数以使输入该非线性放大器的模拟信号可以按照可选择的非线性函数之一而被相应地放大。

16、如权利要求15所述的改进的成象系统，其特征是，它还包括：

一集成在该集成电路芯片中的具有一控制输入端的选择电路，该选择电路还与所述非线性放大器相连，并在所述选择电路在控制输入端接收到一选择信号时，使所述非线性放大器从所述诸可选择的非线性函数中选择一个合适的非线性函数。

17、如权利要求16所述的改进的成象系统，其特征是，它还包括：

一数字处理校正电路，它与所述模数转换器相连并且从它接收该畸变模拟信号的数字化信号，通过根据从可选择的诸非线性函数之一的逆变而来的传递函数，将该畸变的模拟信号的数字化信号转换成模拟信号的数字信号而产生—该模拟信号的数字信号。

18、如权利要求15所述的改进的成象系统，其特征是，该非线性放大器包括n个输入端，每一个输入端对应于可选择的诸非线性函数之一，当该非线性放大器接收到模拟信号时，使该模拟信号按照指定分配给n个输入端的每一个输入端的可选择的诸非线性函数之一将所述模拟信号加以放大。

19、如权利要求18所述的改进的成象系统，其特征是，该选择电路是一个具有n个输出端的多工器，n个输出端的每一个输出端与该非线性放大器的n个输入端之一相连，该多工器从该图象传感器接收该模拟信号并在接收到该选择信号时把该模拟信号传送到第n个输出端。

20、如权利要求12所述的改进的成象系统，其特征是，它还包括：

一在主机的微处理器中装载并运行的查找表，该查找表依次接收该畸变的模拟信号的数字化信号并根据从该预定非线性函数的逆函数求得的传递关系依次输出该模拟信号的数字信号。

21、如权利要求20所述的改进的成象系统，其特征是，该畸变的模拟信号的数字化信号的精度是n毕特数据精度，并且从查找表出来的数字信号至少是(n+1)毕特数据精度。

22、一种用于产生具有减少干扰的数字图象的方法，其特征是，该方法包括：

从一互补金属氧化物半导体图象传感器接收一模拟视频信号；

按照一非线性传递函数使该模拟视频信号畸变，以产生一畸变的模拟视频信号；所述非线性传递函数使该模拟视频信号的低端部分扩展而使该模拟视频信号的高端部分压缩；

在该畸变模拟视频信号被处理以为数字化作准备后将该畸变的模拟视频信号数字化从而产生一该畸变的模拟视频信号的数字化信号；

将该数字化信号馈入一执行查找表功能的主机中；以及

通过该查找表转换该数字信号以产生非常接近于所述模拟视频信号的数字信号；其中，该查找表维持从用于畸变该模拟视频信号的非线性传递函数的逆函数得出的输入-输出关系。

23、如权利要求22所述的方法，其特征是，该畸变的模拟信号的数字化信号的数据精度是n毕特数据精度，而从查找表输出的数字信号至少是(n+1)毕特的数据精度。

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