[发明专利]面向新型二进制图像传感器的图像重建方法

说明书

面向新型二进制图像传感器的图像重建方法，包括采集光信号、产生电信号、产生二进制数据流、采集二进制数据流、配置图像重建参数、选择图像重建模式、处理二进制数据流、完成图像重建并输出重建之后的图像；该图像重建方法及系统与新型二进制图像传感器高分辨率、低噪声、高帧频等特点相结合，在指定的图像重建参数和图像重建模式下，完成二进制数据流产生、采集、处理、重建等操作，并最终输出重建之后的图像。

技术领域

本发明涉及图像传感器及数字图像处理领域，尤其涉及一种面向新型二进制图像传感器的图像重建方法。

背景技术

图像传感器是一种将光信号转换为电信号的半导体感光元件。目前，主流图像传感器为互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor,CMOS)图像传感器。CMOS图像传感器具有兼容标准CMOS工艺、高集成度、低功耗、高速度、低成本、高抗辐照能力等固有优势；同时，随着与之相关的科学研究的不断深入，其量子效率、暗电流、灵敏度、信噪比、动态范围、线性度等性能指标不断提升。基于以上两方面原因，CMOS图像传感器已经逐步取代传统电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)图像传感器，在消费电子、工业电子、汽车电子、科学成像等各个领域中取得支配地位。

二进制图像传感器是一种将光信号转换为二进制数据流并输出的图像传感器，其输出数据包含0和1两种。其中，数据0代表该数据对应的图像传感器像素单元没有接收到足够的光子，数据1代表该数据对应的像素单元接收到足够的光子。数据0转换为数据1的阈值通常可以配置。例如，配置阈值为10个光子，当像素单元接收到10个及以上光子时，输出数据1，否则输出数据0。

近年来，图像传感器逐步呈现以下几个新特性：随着半导体工艺的发展，像素尺寸逐渐缩小，像素尺寸已经可以降低至1um以下，达到亚微米级；随着低噪声像素相关研究的深入，像素读出噪声已经可以降低至0.5电子以下，达到亚电子级；随着高速读出电路研究的深入，结合数字像素和在像素内集成存储节点等技术，图像传感器的理论帧频速率可以超过1Mfps。

结合以上新特性，新型二进制图像传感器具有如下几个特点：其一，高分辨率。即像素尺寸足够小，能够在更小的芯片尺寸上集成更大数目的像素单元，典型值为10MP及以上。其二，低噪声。即图像传感器读出噪声达到亚电子级，在一定程度上具有分辨一个光子的能力，具有单光子计数能力，典型值为0.5e-及以下。其输出数据0代表无光子入射，输出数据1代表至少1个光子入射。其三，高帧频。即每秒读出帧数足够多，典型值为1kfps及以上。

针对新型二进制图像传感器及其上述特点，需要提出一种与之配套的图像重建方法及系统，该图像重建方法及系统需要完成二进制数据流产生、采集、处理、重建等操作，并最终输出重建之后的图像。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种面向新型二进制图像传感器的图像重建方法。该图像重建方法及系统与新型二进制图像传感器高分辨率、低噪声、高帧频等特点相结合，在指定的图像重建参数和图像重建模式下，完成二进制数据流产生、采集、处理、重建等操作，并最终输出重建之后的图像。