[发明专利]一种CMOS图像传感器的暗电流校正方法

说明书

本发明公开了一种CMOS图像传感器的暗电流校正方法，包括如下步骤：S01：将CMOS图像传感器置于全黑环境中，设置不同的曝光条件，获得对应图像的暗电流像素值；以像素阵列中其中一个像素点作为基准点，计算像素阵列中其余像素点相对于基准点暗电流像素值的比例，并将对应比例标记在图像中，形成暗电流网络；S02：在模拟信号处理模块中采用AFB对有效像素阵列中的像素点进行粗校正；S03：在暗电流网络中通过数字算法计算有效像素阵列中每个像素点的暗电流校正值AFB’，在数字信号处理模块中采用AFB’对有效像素阵列的像素值进行精准校正。本发明提供的一种CMOS图像传感器的暗电流校正方法，对于暗电流校正精度高，校正结果也更加符合实际应用情况。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种CMOS图像传感器的暗电流校正方法。

背景技术

在图像处理的过程中，通常会对CCD/CMOS图像传感器采集到的图像进行处理。然而当使用CMOS图像传感器采集图像时，CMOS工艺制造的图像传感器，即使像素没有曝光，因为暗电流的存在，ADC的输出不为零，造成图像在完全遮光的情况下，并不呈现绝对的黑色。图像传感器在全黑环境下的输出电平，被称为暗电流。暗电流会影响图像的颜色还原，动态范围和清晰度，需要被校正消除。

暗电流的大小和曝光时间成线性关系，和温度成指数关系。温度每上升6℃左右，暗电流翻一倍。每个像素的暗电流并不是完全相同。因为芯片布局，不同电路功耗的关系，像素阵列不同区域的暗电流有一些差异。特别是大画幅的图像传感器，暗电流分区域的现象比较明显。需要针对不同区域的暗电流进行精准校正，才能得到整幅图像的颜色准确还原。

传统的暗电流校正，通过利用某个区域的暗像素阵列，统计出该区域的暗电流，作为全局的暗电流校正值。因为工艺、芯片布局等影响，像素阵列的暗电流分布并非完全均匀。特别是在温度较高的环境下，芯片不同区域的电路功耗不同，靠近或远离这些区域的像素局部温度差异较大，引起暗电流呈现区域性的分布特点。暗电流分布不均匀，在大面积的图像传感器阵列上，尤为明显。利用传统的全局校正方法，无法针对芯片不同区域的暗电流进行精确校正。实际应用条件下，会出现芯片同时向两个方向的暗电流偏移——部分区域暗电流校正不够，而部分区域暗电流校正过度。

如附图1所示，现有的CMOS图像传感器包括像素阵列，ADC(Analog to DigitalConverter模数转换器)电路，ISP(Image Signal Processing图像信号处理)电路和IO((Input and Output输入输出接口)。像素阵列又包括有效像素阵列和暗像素阵列。有效像素阵列是进行图像光电转换的核心单元，有效像素阵列中的光电二极管将光信号转化为电信号输出给ADC，ADC再将电信号转换为数字信号，即形成了图像数据。像素阵列中通常有一部分像素会通过金属遮蔽，使之无法进行光电转化。这些金属遮蔽像素阵列被称为暗像素阵列。它们除了不能接收光信号进行光电转换，其行为和有效像素阵列完全一致。暗像素阵列的用途主要是提供暗电流统计的参考像素阵列。设置暗像素阵列是业界进行暗电流校正的通用做法，不同的暗像素设置区域有所区别。如附图2所示，暗像素阵列设置于有效像素阵列四周的其中一个边或几个边。通常仅会设置一个区域的暗像素阵列，并统计该区域的暗电流水平，作为整个像素阵列的暗电流水平并校准。由于芯片工艺偏差，或者芯片四周电路功耗存在差异。整个像素阵列的暗电流分布并非均匀，而是呈现区域差异。比如附图2中，芯片上部和右侧部存在功耗较高的模拟电路，而下部和左部数字电路功耗较低。芯片的暗电流水平呈现左下侧低，右上侧高的分布特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种CMOS图像传感器的暗电流校正方法，对于暗电流校正精度高，校正结果也更加符合实际应用情况。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种CMOS图像传感器的暗电流校正方法，包括如下步骤：