[发明专利]一种基于sCMOS相机的固定噪声自适应检测与校正方法

说明书

技术领域

本发明属于图像传感器和信号处理领域，具体涉及基于sCMOS相机中的一种提高图像质量的固定噪声的自适应检测与校正算法的实现。

背景技术

凭借高灵敏度、高分辨率、高读出速度及深度制冷等诸多技术优势，sCMOS相机在高通量筛选、DNA测序方面有着无可比拟的优势，同时在其他科学研究领域也提供给客户最佳的选择。人无完人，虽然sCMOS相机本身效果已然出众，但是由于sCMOS相机具备极好的高感光能力，它的每个感光二极管都需要搭配一个放大器，若以百万像素计算的话，那就需要上百万个的放大器，然而放大器属于模拟电路，很难让所得的每个结果都保持一致^[1，2]，所以它的固定噪声相对也会有所增加，从而影响了图像的品质。

图像传感器中的固定噪声主要来源是暗电流的不均匀性，尽管这种噪声在通常的工作模式下几乎观察不到，但在长曝光时间或者在高温下拍摄的图像则可以观测到。如果在整个像素阵列中，各个像素的暗电流不同，那么就会造成固定噪声，因为相关双采样(CDS)并不能消除这种噪声成分。图像传感器设备经过长时间使用后，会因为图像传感器的使用导致图像产生更多的固定噪声。固定噪声的出现不仅会降低图像的视觉效果，多固定噪声出现甚至会丢失部分重要的图像信息^[3]。因此，各微视图像领域都制定了相应的抑制噪声的办法。

目前已有的基于中值滤波或高斯滤波的固定噪声处理方法，都是针对整幅图像进行的实时检测与校正处理，对于图像上的每一个像素点都与它周围的像素点进行比较，然后根据设置的亮场阈值与暗场阈值来判断该点为亮点或暗点，并通过中值计算或加权平均计算来校正该像素点的灰度值^[4-7]。这种处理方法虽然能够抑制部分噪声给图像质量带来的影响，但是它忽略了场景变化时对图像细节信息的需求，以及暗电流和随机噪声对图像品质的影响，容易丢失原始图像的细节信息和亮暗过度信息，从真正意义上来说，他们校正的不是真正的固定噪声，而是疑似噪声，所以校正结果也与真实值有一定的偏差。对于图像质量要求很高的sCMOS科研级相机来说，这种方法远远不能满足它对图像质量的需求。

因此，本发明根据sCMOS传感器的成像特点和固定噪声产生的原因及特征分析^[8-11]，提出了一种新的固定噪声的自适应阈值检测公式以及自适应滤波校正算法，从而能使sCMOS相机更好地应用于一些要求相对严苛的特殊领域，更好地发挥其在科研领域的使用价值。

参考文献：

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