[发明专利]影像感测装置及其黑阶校正方法

说明书

一种影像感测装置及其黑阶校正方法。影像感测装置包括像素阵列，像素阵列包括第一非感光区、第二非感光区及影像像素区。黑阶校正方法包括下列步骤：每隔一预定扫瞄周期接收来自第一非感光区、第二非感光区及影像像素区的第一模拟信号、第二模拟信号及第三模拟信号；利用影像感测装置的模拟至数字转换器将第一模拟信号、第二模拟信号及第三模拟信号分别转换为第一数字信号、第二数字信号及第三数字信号；以及依据第一数字信号及第二数字信号对第三数字信号进行黑阶校正处理以产生黑阶校正数字信号，其中该黑阶校正处理为一卡尔曼滤波器。

技术领域

本发明是有关于影像感测器，特别是有关于一种影像感测装置及其黑阶校正方法。

背景技术

对于互补式金属氧化物半导体(CMOS)影像感测器而言，其感光像素可侦测不同的明亮度及不同物件所发出的光线波长而得到相应的模拟信号(例如电压)，且影像感测器可将模拟信号转换为数字信号以供后续的信号处理之用。

然而，由于电子的热活动(thermal action)，CMOS影像感测器就算在没有光线的情况下仍然会产生电流，其可称为暗电流(dark current)，而且暗电流会在影像像素进行曝光时附加在感光电流上，进而造成影像的亮度不准确。然而，现今的影像应用情境相当广泛，而且环境条件愈来愈严荷，例如在低光源场景或是太阳曝晒时(高温场景)，利用CMOS影像感测器的暗像素(dark pixels)所量测出的暗电流(或称为黑阶)亦会随着时间变化而产生跳动(jitter)。

在CMOS影像感测器切换曝光值(exposure value)或是增益值(gain)的情境中，CMOS影像感测器所产生的的信号基准及暗电流亦会随着改变。虽然传统的CMOS影像感测器的黑阶校正(black level calibration，BLC)技术虽然可将随着时间变化的跳动平滑化来改善暗电流所造成的黑阶现象，但是传统的黑阶校正技术并无法反应上述切换曝光值或是增益值的情境，且容易造成暗电流的估计错误，进而影响到CMOS影像感测器的影像品质。

发明内容

有鉴于此，本发明是提供一种影像感测装置及其黑阶校正方法以解决上述问题。

本发明是提供一种影像感测装置，包括：一像素阵列及一控制电路。像素阵列包括一第一非感光区、一第二非感光区及一影像像素区。控制电路用以每隔一预定扫瞄周期接收来自第一非感光区、第二非感光区及影像像素区的第一模拟信号、第二模拟信号及第三模拟信号。控制电路包括一模拟至数字转换器及一运算电路。模拟至数字转换器用以将该第一模拟信号、该第二模拟信号及该第三模拟信号分别转换为第一数字信号、第二数字信号及第三数字信号。运算电路用以依据该第一数字信号及该第二数字信号对该第三数字信号进行黑阶校正处理以产生黑阶校正数字信号，其中该黑阶校正处理为一卡尔曼滤波器。

在一些实施例中，该第一非感光区为一空像素区或一第一暗像素区，且该第一暗像素区的曝光时间为0。在一些实施例中，该第二非感光区为一第二暗像素区，且该第二暗像素区及该影像像素区均包括多个色彩通道，该第一数字信号为目前空像素区量测平均值。在该卡尔曼滤波器的目前扫瞄周期的目前循环中，该运算电路还计算在该第二数字信号中的各色彩通道的像素的平均值以得到各色彩通道的一目前暗像素区量测平均值。

在一些实施例中，该卡尔曼滤波器包括一预测阶段及一更新阶段。其中在该目前循环的该预测阶段中，对于各色彩通道，该运算电路是执行一平均值预测处理及一变异值预测处理，在该平均值预测处理是计算且在该变异值预测处理是计算其中及分别为该目前循环中的目前黑阶校正预测值及目前预测变异值；z_ofst[n]及Δe分别为该目前循环中的该目前空像素区量测平均值及能量比值；x[n-1]、z_ofst[n-1]及p[n-1]分别为该卡尔曼滤波器的前次扫瞄周期的前次循环中的前次黑阶校正估计值、前次空像素区量测平均值及前次估计变异值；Q[n]为该影像感测装置的流程错误变异值。