[发明专利]噪声因子的编码、噪声的抑制方法和装置及图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种噪声因子的编码、噪声的抑制方法和装置及图像传感器。

背景技术

图像传感器的感光部分是由像素阵列构成，理想的图像传感器像素中的光电二极管在曝光条件下才产生与光强成正比的光电流，在全黑条件下则没有电流产生。光电流在曝光时间上的积分形成光电荷，光电荷被检测而形成数字图像。

实际的图像传感器即便在全黑的条件下，也会由于像素中光电二极管的漏电而形成电流，称为暗电流。因而在曝光条件下的电流包括光电流与暗电流之和，光电流是图像信号，暗电流构成图像的噪声信号。光电流和暗电流都在曝光时间上积分形成像素电荷，像素电荷被检测而形成带噪声的图像。图像传感器的质量，特别是在低光下的性能在很大程度上取决于对暗电流噪声的抑制。

由于每个像素中光电二极管的暗电流与时间和温度的关系并不完全一致，图像传感器的暗电流噪声表现在图像质量上，就是一个随曝光时间和温度变化的固定模式噪声，极大的影响了图像质量，因而在工艺和设计上抑制和消除暗电流成为提高图像传感器质量的核心技术。CMOS图像传感器或CCD图像传感器的质量进步的过程，在很大程度上就是在工艺上抑制暗电流的过程。在图像传感器发展的很长一个阶段，CMOS图像传感器的质量劣于CCD图像传感器，主要是因为CMOS图像传感器在工艺上较难控制暗电流噪声。

目前通常从两个方面着手抑制图像传感器中的暗电流，一是改善光电二极管的制造工艺，从根本上降低其暗电流。二是在图像处理阶段，基于图像中每个像素的暗电流与当前该图像全部像素的平均暗电流的比值不随曝光时间和光强变化的假设，按比例消除图像传感器中的暗电流。

公开号为CN101448078A的中国发明专利公开了一种图像处理阶段按比例消除图像传感器中的暗电流的方法，图像传感器中必须包含有至少一行遮黑的像素：首先，计算出一定曝光时间，全部遮黑的图像传感器，每个单独的像素的输出值与遮黑的像素的输出平均值的比值。由于所有像素被遮黑，这个比值就是各个像素的暗电流与平均暗电流的比值，称之为暗电流系数或暗电流噪声因子。然后，图像传感器中遮黑的像素，用来取得当前曝光条件（设定的曝光时间，增益）下的平均暗电流对应的输出值，作为参考值；再从各个像素的输出值中减去对应暗电流系数与参考值的乘积，用以抑制或消除暗电流引入的固定模式噪声。

理想的暗电流系数应该全部为1，即所有像素的暗电流均相等。实际上由于制造工艺的差异，使得图像传感器各个像素的暗电流并不一样，即各个像素点的暗电流系数不全为1，而是以1为期望值的近似正态分布。实验表明，一些CMOS图像传感器的暗电流系数分布范围约为0~5，为了保证消除暗电流操作的足够高的精度，则需要暗电流系数必须至少保留小数点后两位。如果采用等间距线性量化的方法，以目前图像传感器常用的ADC位宽为10比特、暗电流系数的取值范围在0~5为例，则对暗电流系数量化和编码后的数据位宽将达到至少9比特，即每个像素对应9比特暗电流系数，这对于动辄上百万，千万像素的图像传感器而言，巨大的数据量将大大提高存储成本和对数据传输带宽的要求。

发明内容

本发明技术方案要解决是现有图像处理的数据存储量大和对数据传输带宽要求高的问题。

为解决上述问题，本发明技术方案提供一种噪声因子的编码方法，包括：统计图像传感器中各有效像素的噪声因子，获得噪声因子的最小值和最大值；计算关联于传输带宽TranS、有效像素总数M和帧率fps的平均位宽的最大值BitLmax；确定所述噪声因子的最小值和最大值范围内的量化序列，所述量化序列中的噪声因子量化值的数量StepN≥2^BitLmax，所述量化序列包括至少两个量化子序列，其中，与噪声因子平均值的差值小的量化子序列的量化步长小，与噪声因子平均值的差值大的量化子序列的量化步长大；基于所述量化序列对各有效像素的噪声因子进行编码，以得到各有效像素的噪声因子码值，所述噪声因子码值的位宽平均值BitL≤BitLmax。

为解决上述技术问题，本发明技术方案还提供一种噪声的抑制方法，包括：所述的噪声因子的编码方法；读取所述各有效像素的噪声因子码值；获取各有效像素的像素值；利用所述各有效像素的噪声因子码值校正对应的有效像素的像素值。