[发明专利]黑阶调整装置及黑阶调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及黑阶控制(black level control)，特别是涉及在CMOS影像传感器中的一种黑阶控制装置及方法，其可通过混色(dithering)来进行黑阶控制处理。

背景技术

图1显示传统的CMOS影像传感器像素阵列(CMOS image sensor pixel array)。CMOS影像传感器像素阵列100可包括暗行(dark row)110及活动行(active row)120，如图1所示。在CMOS影像传感器像素阵列100中的像素(例如：R/B/Gr/Gb)会以贝尔图样(Bayer Pattern)的方式进行排列。暗行110会被完全遮蔽而不会接收到任何光线，而活动行120会用以接收光线或其入射影像。暗行110主要在CMOS影像传感器中的模拟前端中用以调整像素值以输出适合的黑阶。所谓的黑阶控制/取消(BLC)处理可利用暗行的输出像素值以降低由CMOS影像传感器及不完美的模拟电路设计的噪声所导致的偏差及偏移。

一般而言，在CMOS影像传感器中照下一张影像可包括下列步骤：重设并读取(曝光处理)暗行中的像素；输出暗行的像素以进行黑阶控制处理；校正模拟电路并调整偏移值至合适的输出黑阶值以进行黑阶控制处理；在暗行的末端固定黑阶控制处理的设定；重设并读取活动行的像素；依据所固定在暗行中的设定以对活动行的像素值进行黑阶控制处理。

除此之外，一般用于补偿偏差值的方法是先计算暗行的平均像素值，并接着将活动行的平均像素值减去暗行的平均像素值。在黑阶控制处理中在数字电路中的平均像素值的计算，因为有限精确度的缘故，无法避免会有数值错误。在彩色传感器中，在颜色通道中所无法避免的数值错误会导致显著的色彩颜色偏移，特别是当影像信号处理器采用高通道增益在不同的色彩通道的像素上。先前技术会使用低成本的除法器以计算暗行的平均值。然而，无法避免的数值错误是无法被忽视的，且会导致色彩/亮度的闪动，特别是当后端的影像信号处理器使用大通道增益以进行影像处理。

发明内容

本发明提供一种黑阶调整方法，用于具有像素阵列的互补金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器，像素阵列包括多个暗行及多个活动行。所述黑阶调整方法包括下列步骤：计算来自所述多个暗行的多个像素的平均值，其中所述平均值包括整数部分及小数部分；依据所述整数部分计算黑阶控制偏移值；依据所述小数部分产生混色遮罩；将所述混色遮罩应用至所述多个活动行的多个像素；以及将所计算的所述黑阶控制偏移值加至来自所述多个活动行中已混色后的所述等像素以产生多个结果像素。

本发明还提供一种黑阶调整装置，用于具有像素阵列的互补金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器，所述像素阵列包括多个暗行及多个活动行，所述黑阶调整装置包括：运算单元，耦接至所述多个暗行，用以计算来自所述多个暗行的多个像素的平均值，其中所述平均值包括整数部分及小数部分，且所述运算单元还依据所述整数部分计算黑阶控制偏移值；遮罩产生单元，耦接至所述运算单元，用以依据所述小数部分产生混色遮罩；混色处理单元，耦接至所述遮罩产生单元及所述多个活动行，用以应用所述混色遮罩至来自所述多个活动行的多个像素；以及偏移计算单元，用以将所计算的所述黑阶控制偏移值加至来自所述多个活动行中已混色后的所述多个像素以产生多个结果像素。

附图说明

图1显示传统的CMOS影像传感器像素阵列。

图2显示依据本发明实施例中在CMOS传感器中的黑阶调整装置的方块图。

图3显示依据本发明实施例的运算单元210的方块图。

图4A-图4E显示依据本发明实施例中用于遮罩产生单元220的阀值图及混色遮罩的示意图。

图5显示依据本发明实施例中应用混色遮罩至来自活动行的像素的示意图。

图6A-图6C显示用于传统黑阶控制处理的四舍五入法(rounding)的模拟图。

图7A-图7C显示依据本发明实施例中用于黑阶调整装置中的混色处理的模拟图。

图8显示依据本发明实施例中用于具有像素阵列的CMOS传感器中的黑阶调整方法的流程图。

【符号说明】

100～CMOS影像传感器像素阵列；

110～暗行；

120～活动行；

10～CMOS影像传感器；

100～像素阵列；

200～黑阶调整装置；

210～运算单元；

211～累加器；

212～除法器；

213～减法单元；