[发明专利]具有两个传感器的成像器系统

说明书

本发明涉及一种成像器系统，其包括：主图像传感器(1)，并且其包括呈现出第一光敏度瞬时动态范围的有源像素主矩阵(2)，以及适于读取主图像传感器(1)且适于基于所述读取而获取主图像的主读取电路；辅助图像传感器(11)，其包括呈现出比第一光敏度瞬时动态范围更宽广的第二光敏度瞬时动态范围的第二有源像素矩阵(12)，以及适于读取辅助图像传感器(11)的有源像素且适于基于所述读取而获取辅助图像的辅助读取电路；以及数据处理单元(10)，其被配置为基于辅助图像确定主图像传感器的获取参数的至少一个值。

本发明的背景技术和技术领域

本发明涉及一种成像器系统，其用于获取对获取场的场景中的光的变化和分布具有较大反应性的图像。

所述成像器系统通常包括具有通常有源像素阵列的图像传感器。图像传感器包括主读出电路，其适于在曝光所述有源像素之后读取有源像素，并从所述读出获取图像。

曝光有源像素以获取图像根据摄影师公知的若干参数来进行，所述若干参数对所获得的图像有影响并且其必须特别适应于要成像的场景的特性并且特别是所述场景的组成元素的亮度。

关于曝光时间(即在有源像素的读出之前有源像素暴露于光的时间)尤其如此。术语快门速度也被使用。曝光时间定义了暴露给有源像素的入射光量。因此，曝光时间必须适应场景中元素的亮度，而且也要适应有源像素的光敏度。

有源像素可以由光敏度瞬时动态范围表征，其反映了有源像素可以呈现的最大光量以及该像素在黑暗中产生的噪声量。如果光量太低，则有源像素的读取结果包含很多噪声，并且因此不允许获得足够质量的图像。如果光量太高，则有源像素将饱和，并且像素读出的结果将不再呈现要成像的对象的细节。

出于同样的原因可以考虑其他参数，例如，由可调放大器引入的有源像素阵列输出处的放大增益。还可以考虑放置在有源像素前面的光路上的光学器件的参数，诸如光阑孔径或可调光学衰减器的衰减。

场景的组成元素可以在相同的获取场中的一个内具有最多样的亮度值(同时或从一次获取到另一次获取)。例如，半夜时的图像不具有与正午或日落时的图像相同的光分布特性。因此，使图像获取参数适应图像获取场的亮度特性是重要的。

在有源像素首次曝光于系统未知组成元素的亮度特性的获取场的光时，可以使用标准获取参数。然后，一些高度明亮元素可能导致一些将饱和的像素过度曝光，或者具有低亮度元素可能导致其他像素的曝光不足。

对获取到的图像的分析允许确定一组新的获取参数，并且然后利用这些新的获取参数获取第二图像。所述迭代循环允许获取参数适应场景的亮度的分布和变化。专利申请US2008/0094481A1示出了这种类型的控制的示例。图像的尺寸越大，质量越高，图像分析的任务越繁重。

图1a、图1b和图1c示出了该方法的应用的简化示例，给出了获取场中亮度分布的示例的直方图的轮廓曲线。在该示例中，要获取的获取场中的场景的亮度分布包含分布在由反映不存在具有平均亮度的元素的空隙部分103分离的低亮度的第一部分100和高亮度的第二部分101之间的明亮元素。

如图1a所示，传感器的有源像素的瞬时动态范围104连同传感器的初始获取参数(曝光时间、孔径......)允许呈现具有属于第一部分100的亮度的获取场中的大多数元素。另一方面，属于第二部分101的具有高亮度的元素具有对于饱和的传感器的有源像素而言太高的亮度。因此，第一主图像示出反映有源像素的饱和的过度曝光区域。

因此，修改获取参数(例如通过减少曝光时间)来限制有源像素接收的光量以防止其饱和。因此，如图1b所示，有源像素的瞬时动态范围104朝向更强的亮度值移动，以呈现对于初始参数而言太亮并且使有源像素饱和的元素。

然而，由于成像器系统没有关于使其像素饱和的明亮元素的亮度的信息，因此无法根据最明亮元素的亮度来执行对获取参数的修改。一般而言，根据预先建立的规则来修改获取参数以防止像素饱和，这些规则通常不适于特定于场景的亮度分布。可以从最明亮元素到较低亮度元素反向应用相同的过程。