[发明专利]用于X射线衍射测量的具有针对非理想传感器行为的校正的多次采样CMOS传感器

权利要求书

1.一种用于针对X射线衍射系统的CMOS传感器中的非理想行为来校正像素电荷数据的方法，包括，针对该传感器中的每个像素：

(a)在一个传感器帧时间段期间多次对该像素中积累的电荷进行无损采样，且针对增益变化和非线性来校正每个样本值；

(b)针对该像素来估计固定图案噪声和暗电流噪声，且从每个经校正的样本值中减去所估计的固定图案噪声和暗电流噪声；

(c)针对该像素来估计复位噪声，且从在步骤(b)中经校正的每个样本值中减去所估计的复位噪声，以产生多个经校正的样本值；

(d)将电荷与时间的关系的模型基函数拟合到在步骤(c)中产生的经校正的样本值；以及

(e)在该帧时间段结束处评估经拟合的模型基函数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)包括：测量该像素响应于由该传感器产生的预定数目的输出校准图像的输出，且将像素响应拟合到电荷与时间的关系的模型函数。

3.根据权利要求2所述的方法，其中每个输出校准图像是泛野图像。

4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)包括：测量该像素响应于由该传感器产生的预定数目的噪声校准图像的输出，且在该数目的噪声校准图像上对该像素的输出进行平均。

5.根据权利要求4所述的方法，其中该噪声校准图像是相同的暗图像。

6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(c)包括：对由该传感器产生的且含有该像素的图像执行空间频率滤波，以确定该图像的每行中具有零空间频率的分量，且使用该零空间频率分量作为所估计的固定图案噪声和暗电流噪声。

7.根据权利要求6所述的方法，其中该空间频率滤波包括：检测并掩蔽布拉格共振信号，且此后对该图像应用快速傅里叶变换，随后进行低通滤波。

8.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(c)包括：对由全部位于该传感器的边缘处的预定数目的像素产生的信号进行平均，且使用该平均作为所估计的固定图案噪声和暗电流噪声。

9.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(d)中，电荷与时间的关系的模型基函数是电荷与时间的关系的三次多项式。

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在相邻的帧时间上对在步骤(e)中确定的最佳估计求和，且将该和除以平均转换增益。

11.一种X射线衍射系统，包括：

X射线源；

CMOS传感器；以及

像素处理单元，用于该传感器中的每个像素；

(a)在一个传感器帧时间段期间多次对该像素中积累的电荷进行无损采样，且针对增益变化和非线性来校正每个样本值；

(b)针对该像素来估计固定图案噪声和暗电流噪声，且从每个经校正的样本值中减去所估计的固定图案噪声和暗电流噪声；

(c)针对该像素来估计复位噪声，且从在步骤(b)中经校正的每个样本值中减去所估计的复位噪声，以产生多个经校正的样本值；

(d)将电荷与时间的关系的模型基函数拟合到在步骤(c)中产生的经校正的样本值；以及

(e)在该帧时间段结束处评估经拟合的模型基函数。

12.根据权利要求11所述的系统，其中由该像素处理单元执行的步骤(a)包括：测量该像素响应于由该传感器产生的预定数目的输出校准图像的输出，且将像素响应拟合到电荷与时间的关系的模型函数。

13.根据权利要求12所述的系统，其中每个输出校准图像是泛野图像。

14.根据权利要求11所述的系统，其中由该像素处理单元执行的步骤(b)包括：测量该像素响应于由该传感器产生的预定数目的噪声校准图像的输出，且在该数目的噪声校准图像上对该像素的输出进行平均。

15.根据权利要求14所述的系统，其中该噪声校准图像是相同的暗图像。

16.根据权利11所述的系统，其中由该像素处理单元执行的步骤(c)包括：对由该传感器产生的且含有该像素的图像执行空间频率滤波，以确定该图像的每行中具有零空间频率的分量，且使用该零空间频率分量作为所估计的固定图案噪声和暗电流噪声。