專利名稱：產(chǎn)生圖像傳感器的列偏移校正的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定用以補(bǔ)償通過圖像傳感器捕捉的圖像中的列固定圖案噪聲的列偏移校正的方法。所述圖像傳感器包含通常布置成行和列以形成像素陣列的多個(gè)感光像素和多個(gè)暗參考像素。以第一增益電平從每一列中的給定數(shù)目的暗參考像素讀出暗信號(hào)。使用以所述第一増益電平讀出的相應(yīng)暗信號(hào)來確定所述像素陣列中的ー個(gè)或ー個(gè)以上列的初始列偏移校正。響應(yīng)于對(duì)不同增益電平的每ー檢測(cè)到的改變而重復(fù)地定標(biāo)所述初始列偏移校正。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，所述列偏移校正基于每ー相應(yīng)不同增益電平與所述第一增益電平之間的改變量而定標(biāo)。


參看以下圖式來更好地理解本發(fā)明的實(shí)施例。所述圖式的元件未必相對(duì)于彼此按比例繪制。圖I是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的圖像捕捉裝置的簡化框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的圖像傳感器106的俯視圖的框圖；圖3是圖2中所圖示的模擬前端電路216的框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的用于產(chǎn)生列偏移校正的第一方法的流程圖5是用于使用根據(jù)圖4中所圖示的第一方法產(chǎn)生的列偏移校正的第一方法的流程圖；圖6A-6B描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的用于產(chǎn)生和使用列偏移校正的第二方法的流程圖；圖7A-7B說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中 的用于在產(chǎn)生列偏移校正時(shí)檢測(cè)異常暗信號(hào)且補(bǔ)償異常暗信號(hào)的方法的流程圖；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的用以描繪局部偏移窗的從每一列讀出的暗信號(hào)的示范性圖。
具體實(shí)施例方式遍及本說明書和權(quán)利要求書，以下術(shù)語采用本文中明確相關(guān)聯(lián)的含義，除非上下文另有清楚指示。“一”和“所述”的含義包含復(fù)數(shù)參考，“在……中”的含義包含“在……中”和“在……上”。術(shù)語“經(jīng)連接”意指經(jīng)連接的物品之間的直接電連接，或意指經(jīng)由ー個(gè)或ー個(gè)以上被動(dòng)或主動(dòng)中間裝置的間接連接。術(shù)語“電路”意指連接在一起以提供所要功能的單個(gè)組件或多個(gè)組件，無論是主動(dòng)組件或是被動(dòng)組件。術(shù)語“信號(hào)”意指至少ー個(gè)電流、電壓或數(shù)據(jù)信號(hào)。另外，例如“在……上”、“在……上方”、“頂部”、“底部”的方向性術(shù)語參考所描述的圖式的定向來加以使用。因?yàn)楸景l(fā)明的實(shí)施例的組件可以許多不同定向來定位，因此方向性術(shù)語僅用于說明目的而決非限制。參看圖式，相同數(shù)字遍及諸圖指示相同部分。圖I是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的圖像捕捉裝置的簡化框圖。圖像捕捉裝置100在圖I中實(shí)施為數(shù)碼相機(jī)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，數(shù)碼相機(jī)僅為可利用并入有本發(fā)明的圖像傳感器的圖像捕捉裝置的一個(gè)實(shí)施例。其它類型的圖像捕捉裝置(例如，手機(jī)相機(jī)、掃描器和數(shù)字視頻攝錄機(jī))可用于本發(fā)明。在數(shù)碼相機(jī)100中，來自主題場(chǎng)景的光102輸入到成像臺(tái)104。成像臺(tái)104可包含常規(guī)元件，例如透鏡、中性密度濾光片、光圈和快門。光102通過成像臺(tái)104聚焦以在圖像傳感器106上形成圖像。圖像傳感器106通過將入射光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)而捕捉一個(gè)或ー個(gè)以上圖像。數(shù)碼相機(jī)100進(jìn)ー步包含處理器108、存儲(chǔ)器110、顯示器112和ー個(gè)或ー個(gè)以上額外輸入/輸出(I/O)元件114。盡管在圖I的實(shí)施例中圖示為単獨(dú)元件，但成像臺(tái)104可與圖像傳感器106集成且可能與數(shù)碼相機(jī)100的ー個(gè)或ー個(gè)以上額外元件集成以形成相機(jī)模塊。舉例來說，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，處理器或存儲(chǔ)器可與圖像傳感器106集成在相機(jī)模塊中。處理器108可實(shí)施(例如)為微處理器、中央處理單元(CPU)、專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，或其它處理裝置，或多個(gè)此些裝置的組合。成像臺(tái)104和圖像傳感器106的各種元件可通過從處理器108供應(yīng)的時(shí)序信號(hào)或其它信號(hào)來控制。存儲(chǔ)器110可經(jīng)配置為任何類型的存儲(chǔ)器，例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、快閃存儲(chǔ)器、基于磁盤的存儲(chǔ)器、可移除存儲(chǔ)器，或其它類型的存儲(chǔ)元件，按照任ー組合形式來配置。通過圖像傳感器106捕捉的給定圖像可通過處理器108存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器110中且呈現(xiàn)在顯示器112上。顯示器112通常為主動(dòng)式矩陣彩色液晶顯示器(IXD)，但可使用其它類型的顯示器。額外I/o元件114可包含(例如)各種屏幕上的控制件、按鈕或其它用戶接ロ、網(wǎng)絡(luò)接ロ，或存儲(chǔ)卡接ロ。應(yīng)了解，圖I中所圖示的數(shù)碼相機(jī)可包括所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的類型的額外或替代元件。本文中未具體圖示或描述的元件可從此項(xiàng)技術(shù)中已知的元件中選擇。如先前所注明，本發(fā)明可實(shí)施于各種圖像捕捉裝置中。此外，本文中所描述的實(shí)施例的某些方面可至少部分以通過圖像捕捉裝置的ー個(gè)或ー個(gè)以上處理元件執(zhí)行的軟件的形式來實(shí)施。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，給定提供 于本文中的教示，此類軟件可以直接方式來實(shí)施?，F(xiàn)參看圖2，圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的圖像傳感器106的俯視圖的框圖。圖像傳感器106包含具有感光像素202和暗參考像素204的像素陣列200。感光像素202和暗參考像素204通常在像素陣列200內(nèi)布置成行和列。感光像素202為響應(yīng)于入射光而收集光生電荷載流子的像素。暗參考像素204可經(jīng)構(gòu)造為具有不透明層或光屏蔽件206的感光像素，所述不透明層或光屏蔽件206位于暗參考像素204上方以使得所述像素不會(huì)接收入射光?；蛘?，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，暗參考像素204可在無光檢測(cè)器的情況下加以建構(gòu)。暗參考像素204用來測(cè)量當(dāng)圖像傳感器未被照亮(零光條件)時(shí)在圖像傳感器106中產(chǎn)生的電荷的量。這些暗信號(hào)用來減少所捕捉的圖像中的噪聲的量。在本發(fā)明的實(shí)施例中，像素陣列200中的每一列的列偏移校正基于從暗參考像素204讀出的暗信號(hào)來產(chǎn)生。所述列偏移校用來減少或消除圖像傳感器中的列固定圖案噪聲。圖像傳感器106進(jìn)ー步包含列解碼器208、行解碼器210、數(shù)字邏輯212、列輸出電路214和模擬前端電路216。像素陣列200中的每一列感光像素202和暗參考像素204電連接到列輸出電路214。數(shù)字邏輯212包含存儲(chǔ)器218、控制寄存器220、定標(biāo)電路222和時(shí)序產(chǎn)生器224。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，存儲(chǔ)器218存儲(chǔ)列偏移校正，控制寄存器220存儲(chǔ)在捕捉圖像時(shí)使用的增益電平，且定標(biāo)電路222用以響應(yīng)于增益電平的檢測(cè)到的改變而定標(biāo)列偏移校正。時(shí)序產(chǎn)生器224產(chǎn)生從像素陣列200讀出信號(hào)所需的信號(hào)。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，將圖像傳感器106實(shí)施為x_y可尋址圖像傳感器，例如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。因此，將列解碼器208、行解碼器210、數(shù)字邏輯212、列輸出電路214和模擬前端電路216實(shí)施為操作性地連接到像素陣列200的標(biāo)準(zhǔn)CMOS電子電路。與像素陣列200的取樣和讀出以及對(duì)應(yīng)圖像數(shù)據(jù)的處理相關(guān)聯(lián)的功能性可至少部分以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器110 (見圖I)中且通過處理器108執(zhí)行的軟件的形式來實(shí)施。取樣和讀出電路的部分可布置在圖像傳感器106外部，或與像素陣列200整體地形成在(例如)與光檢測(cè)器和像素陣列的其它元件共有的集成電路上。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，其它外圍電路配置或結(jié)構(gòu)可實(shí)施在根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例中。為簡單起見，圖2描繪七行和七列像素，其中有五行感光像素202和兩行暗參考像素204。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，圖像傳感器具有可以任何配置來布置的數(shù)百萬到數(shù)千萬的像素。僅舉例來說，多行暗參考像素可位于像素陣列200的頂部和底部處。或者，感光像素可限制在子陣列中，其中多行和多列暗參考像素環(huán)繞所述子陣列。另ー示范性實(shí)施例將暗參考像素分散在像素陣列內(nèi)，以使得暗參考像素與感光像素混雜。
圖3是圖2中所圖示的模擬前端電路216的框圖。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，模擬前端電路216從每ー像素接收ー對(duì)差分模擬信號(hào)。一個(gè)模擬信號(hào)標(biāo)識(shí)為RESET，且另一信號(hào)標(biāo)識(shí)為SIGNAL。模擬前端電路216放大并調(diào)節(jié)RESET和SIGNAL模擬信號(hào)，且將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。模擬前端電路216包含模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 300和模擬信號(hào)處理器(ASP) 302。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，ASP 302包含兩個(gè)串接的可變?cè)鲆娣糯笃?04、306。根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例可包含ー個(gè)或ー個(gè)以上可變?cè)鲆娣糯笃鳌Ｔ诟鶕?jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，在本發(fā)明中，檢測(cè)可變?cè)鲆娣糯笃?04、306的増益的改變并使用其產(chǎn)生經(jīng)定標(biāo)的列偏移校正?，F(xiàn)參看圖4，其圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的用于產(chǎn)生列偏移校正的第一方法的流程圖。最初，在給定增益電平下從每一列像素中的給定數(shù)目的暗參考像素讀出暗信號(hào)(框400)。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，所述增益電平可以是增益設(shè)置或經(jīng)測(cè)量的増益。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，讀出的暗參考像素的數(shù)目可變化。在一個(gè)實(shí)施例中，從 每一列中的大量暗參考像素讀出暗信號(hào)。大量暗信號(hào)可導(dǎo)致較精確的初始列偏移校正。此外，給定的增益電平可以是任何所要增益電平。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，増益電平是高的。較高的增益電平可產(chǎn)生較精確的初始列偏移校正。框400可在圖像傳感器的操作期間的任何時(shí)間加以執(zhí)行。在根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)實(shí)施例中，框400是在圖像傳感器開啟時(shí)首先加以執(zhí)行。此情形允許使用是啟動(dòng)序列的部分的空白幀來獲得暗信號(hào)。接下來，如框402中所圖示，分析來自每一列的暗信號(hào)以確定是否存在任何異常暗信號(hào)。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，異常暗信號(hào)是從異常地暗或亮的暗參考像素獲得的信號(hào)。僅舉例來說，數(shù)字邏輯212 (圖2)分析所述暗信號(hào)以確定其中是否有任何異常暗信號(hào)。稍后參看圖7A-7B來描述ー種用于檢測(cè)和補(bǔ)償異常暗信號(hào)的方法。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，如果所述暗信號(hào)中的任何暗信號(hào)是異常暗信號(hào)，那么丟棄或補(bǔ)償所述異常暗信號(hào)。接著確定像素陣列中的每一列的初始列偏移校正，且將所述初始列偏移校正存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(框404和406)。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)從一列讀出的暗信號(hào)一起求平均值以產(chǎn)生平均暗信號(hào)值，且所述平均暗信號(hào)值用作初始列偏移校正。根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例可以不同方式確定所述初始偏移校正。僅舉例來說，暗信號(hào)可輸入到無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器中以確定所述初始列偏移校正。接著在框408處做出關(guān)于是否已起始圖像捕捉的確定。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，增益電平是在圖像捕捉過程起始時(shí)通過圖像捕捉裝置來確定。所述增益電平可通過自動(dòng)曝光算法、通過用戶選擇，或通過某些其它方法來確定。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，所述増益電平傳輸?shù)綀D像傳感器且存儲(chǔ)在控制寄存器220(圖2)中。接著在框410處做出關(guān)于是否將以不同于框400和框404處所使用的增益電平的増益位率來捕捉圖像的確定。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，數(shù)字邏輯212檢測(cè)增益電平的改變。如果增益電平尚未改變，那么所述方法返回到框408。如果圖像將以不同的增益電平來捕捉，那么所述過程在框412處繼續(xù)，在框412處響應(yīng)于所述不同的增益電平來定標(biāo)初始列偏移校正。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述初始列偏移校正是通過新增益設(shè)置與先前增益設(shè)置的比率來定標(biāo)。在根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例中，所述初始列偏移校正是通過當(dāng)前測(cè)量的増益與先前測(cè)量的増益的比率來定標(biāo)。
接著將所述經(jīng)定標(biāo)的偏移校正存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，如框414中所圖示。所述方法返回到框408。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，每當(dāng)圖像以不同的增益電平來捕捉吋，框412和414
便重復(fù)。當(dāng)檢測(cè)到增益電平的改變吋，圖4的方法更新列偏移校正。列偏移校正通過定標(biāo)初始列偏移校正來更新。此方法有利地避免在確定列偏移校正時(shí)重復(fù)地讀出暗信號(hào)，借此減少計(jì)算像素陣列中的每一列的列偏移校正所需的幀開銷(例如，時(shí)間)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例不限于圖4中所圖示的框和框的次序。根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例可執(zhí)行額外步驟，不執(zhí)行所述框中的一些步驟，或同時(shí)地執(zhí)行所述步驟中的ー些步驟。僅舉例來說，檢測(cè)異常暗信號(hào)和補(bǔ)償此些異常暗信號(hào)(框402)可與讀出暗信號(hào)(框400)同時(shí)執(zhí)行。或者，在根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例中，框402或框414并不必須加以執(zhí)行。

圖5是用于使用根據(jù)圖4中所圖示的方法產(chǎn)生的列偏移校正的方法的流程圖。最初，做出關(guān)于是否將從像素陣列讀出圖像或圖像的幀的確定(框500)。如果是，那么從讀出自每一列的圖像信號(hào)減去適當(dāng)?shù)牧衅菩Ｕ?框502)。當(dāng)圖像或圖像的幀是在增益電平無改變的情況下得以捕捉時(shí)，適當(dāng)?shù)牧衅菩Ｕ秊槌跏剂衅菩Ｕ蛳惹岸?biāo)的初始列偏移?；蛘?，當(dāng)圖像或圖像的幀是以不同干與初始列偏移校正相關(guān)聯(lián)的增益電平的增益電平來捕捉時(shí)，適當(dāng)?shù)牧衅菩Ｕ秊楫?dāng)前定標(biāo)的列偏移校正。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，響應(yīng)于增益電平的改變而定標(biāo)初始列偏移校正(圖4中的框412)可與從圖像信號(hào)減去適當(dāng)?shù)钠菩Ｕ?圖5中的框502)同時(shí)進(jìn)行。即，在需要時(shí)，適當(dāng)?shù)钠菩Ｕ稍趲驁D像的讀出期間在運(yùn)作中確定和定標(biāo)(如果由于増益改變而必需)，以便在每ー圖像信號(hào)被讀出時(shí)提供對(duì)每ー圖像信號(hào)的偏移校正。此情形避免對(duì)存儲(chǔ)經(jīng)定標(biāo)的偏移校正的存儲(chǔ)器的需要?，F(xiàn)參看圖6A-6B，圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的用于產(chǎn)生和使用列偏移校正的第二方法的流程圖。最初，在給定增益電平下從每一列像素中的給定數(shù)目的暗參考像素讀出暗信號(hào)(框600)。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，所述增益位率可為增益設(shè)置或經(jīng)測(cè)量的増益。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，讀出的暗參考像素的數(shù)目可變化。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或ー個(gè)以上實(shí)施例中，從每一列中的少許暗參考像素讀出暗信號(hào)。舉例來說，在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，從每一列中的三十六個(gè)暗參考像素讀出暗信號(hào)。在根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例中，從每一列中的八個(gè)暗參考像素讀出暗信號(hào)。給定的増益電平可以是任何所要的増益電平。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，增益電平是高的。較高的增益電平可導(dǎo)致較精確的初始列偏移計(jì)算。框600可在圖像傳感器的操作期間的任何時(shí)間加以執(zhí)行。在根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)實(shí)施例中，框600是在圖像傳感器開啟時(shí)首先加以執(zhí)行。此情形允許作為啟動(dòng)序列的部分的空白幀用于獲得暗信號(hào)。接下來，如框602中所圖示，分析來自每一列的暗信號(hào)以確定是否存在任何異常暗信號(hào)。如早先所討論，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，異常暗信號(hào)是從異常地暗或亮的暗參考像素獲得的信號(hào)。稍后參看圖7A-7B來描述ー種用于檢測(cè)和補(bǔ)償異常暗信號(hào)的方法。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，如果所述暗信號(hào)中的任何暗信號(hào)是異常暗信號(hào)，那么使用補(bǔ)償暗信號(hào)或丟棄所述異常暗信號(hào)。接著確定像素陣列中的每一列的列偏移校正，如框604中所圖示。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)從每一列讀出的暗信號(hào)一起求平均值以產(chǎn)生列平均暗信號(hào)值，且將所述列平均暗信號(hào)值用作列偏移校正。將所述列偏移校正存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(框606)。接著做出關(guān)于是否已起始圖像捕捉的確定(框608)。如先前所描述，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，在圖像捕捉過程起始時(shí)通過圖像捕捉裝置來確定增益電平。所述增益電平可通過自動(dòng)曝光算法、通過用戶選擇，或通過某其它方法來確定。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，所述增益電平傳輸?shù)綀D像傳感器且存儲(chǔ)在控制寄存器220(圖2)中。接著在框610處做出關(guān)于是否以與不同于框606處或框618處存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(以最近發(fā)生者為準(zhǔn))的列偏移校正相關(guān)聯(lián)的增益電平的增益電平來捕捉圖像的確定。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，數(shù)字邏輯212檢測(cè)增益電平的改變。當(dāng)并未以不同增益電平來捕捉圖像時(shí)，所述過程在框612處繼續(xù)，在框612處從暗參考像素讀出給定數(shù)目的暗信號(hào)。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，每當(dāng)從暗參考像素讀出暗信號(hào)，從所述像素陣列讀出的給定數(shù)目的暗參考像素可動(dòng)態(tài)地改變。因此，一個(gè)讀取操作可對(duì)八個(gè)暗參考像素進(jìn)行讀出以確定列偏移校正，且另ー讀取操作可對(duì)十個(gè)暗參考像素進(jìn)行讀出。僅舉例來說，從像素陣列讀出的暗信號(hào)的數(shù)目可基于暗參考像素中的噪聲、基于對(duì)列偏移校正的統(tǒng)計(jì)測(cè)量、基于所述像素是針對(duì)在增益電平改變之后的首次更新而進(jìn)行讀取還是所述暗參考像素是針對(duì)后續(xù)的更新而進(jìn)行讀取。接下來，在讀取給定數(shù)目的暗像素之后，分析來自每一列的暗信號(hào)以確定是否存在任何異常暗信號(hào)(框614)。稍后參看圖7A-7B來描述ー種用于補(bǔ)償異常暗信號(hào)的方法。接著更新先前的列偏移以產(chǎn)生經(jīng)更新的列偏移，如框616中所圖示。將經(jīng)更新的列偏移校正存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(框618)。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，列偏移校正使用新讀出的暗信號(hào)和先前計(jì)算出的列偏移校正來重新計(jì)算。僅舉例來說，每當(dāng)從像素陣列讀出給定數(shù)目的暗信號(hào)吋，每一列的平均暗信號(hào)電平經(jīng)重新計(jì)算。重新計(jì)算出的列偏移校正用作經(jīng)更新的列偏移校正。根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例可以不同方式產(chǎn)生經(jīng)更新的列偏移校正。僅舉例來說，在根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例中，經(jīng)更新的列偏移可使用加權(quán)平均或IIR濾波器來產(chǎn)生。接著從讀出自與每ー經(jīng)更新的列偏移校正相關(guān)聯(lián)的列的圖像信號(hào)減去所述經(jīng)更新的列偏移校正(框620)。從所述圖像信號(hào)減去經(jīng)更新的列偏移校正補(bǔ)償了列固定圖案噪聲。所述方法接著返回到框608。再次參考框610，當(dāng)在捕捉圖像時(shí)使用不同増益電平時(shí)，所述過程進(jìn)行到框624。在框624處，定標(biāo)列偏移校正或經(jīng)更新的列偏移校正以產(chǎn)生經(jīng)定標(biāo)的列偏移校正。定標(biāo)的量是基于增益電平的檢測(cè)到的改變。舉例來說，在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述列偏移校正或經(jīng)更新的列偏移校正通過新增益設(shè)置與先前增益設(shè)置的比率來定標(biāo)。在根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例中，所述列偏移校正或經(jīng)更新的列偏移校正通過當(dāng)前測(cè)量的増益與先前測(cè)量的增益的比率來定標(biāo)。接著將經(jīng)定標(biāo)的列偏移校正存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(框626)。在執(zhí)行框626之后，所述過程進(jìn)行到框612，且執(zhí)行框612到620。在執(zhí)行框620之后，所述方法返回到框608。
它實(shí)施例可執(zhí)行額外步驟，不執(zhí)行所述框中的一些步驟，或同時(shí)地執(zhí)行所述步驟中的ー些步驟。僅舉例來說，檢測(cè)異常暗信號(hào)和補(bǔ)償此些異常暗信號(hào)(框602或614)可與讀出暗信號(hào)(分別為框600或612)同時(shí)執(zhí)行?；蛘撸诟鶕?jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例中，框602、框606、框614、框618或框626并不必須加以執(zhí)行。請(qǐng)注意，除了圖2中所說明的結(jié)構(gòu)之外，本發(fā)明的實(shí)施例還可用于不同圖像傳感器結(jié)構(gòu)中。僅舉例來說，每當(dāng)從圖像傳感器讀出一行像素吋，圖像傳感器便可切換哪幾列像素連接到哪些列輸出電路。大體上，進(jìn)行此操作以在某程度上打碎列固定圖案噪聲的柱形或條紋性質(zhì)。本發(fā)明的實(shí)施例可僅基于列電路來確定和應(yīng)用列偏移校正，甚至在列輸出電路從ー個(gè)像素列切換到另一像素列時(shí)仍如此。本發(fā)明的實(shí)施例可僅基于像素列來確定和應(yīng)用列偏移校正?；蛘?，本發(fā)明的實(shí)施例可確定列偏移校正，并將其應(yīng)用到像素列與列輸出電路的姆ー組合。類似地，圖像傳感器可具有多個(gè)列電路，每一列電路服務(wù)兩列或兩列以上的像素，借此需要多個(gè)取樣和讀取周期來讀取每一行像素。本發(fā)明的實(shí)施例將列偏移校正應(yīng)用到每一列電路，或每ー像素列，或應(yīng)用到像素列與列輸出電路的每ー組合。進(jìn)ー步舉例來說，多個(gè)列輸出電路可用于每一列像素。此情況可為在ー組列電路正被讀出而另ー組列電路正對(duì)準(zhǔn)備讀出的圖像信號(hào)取樣時(shí)所出現(xiàn)的情況。此外，即使像素列與列輸出電路之間不存在一對(duì)ー的對(duì)應(yīng)，但本發(fā)明仍適用且不受限。 圖7A-7B描繪在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中用于在產(chǎn)生列偏移校正時(shí)檢測(cè)異常暗信號(hào)且補(bǔ)償異常暗信號(hào)的方法的流程圖。最初，確定像素陣列中的所有列的全局偏移窗(框700)。所述全局偏移窗識(shí)別像素陣列中的所有列的可接受暗信號(hào)的范圍。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，可接受暗信號(hào)的范圍包含中央暗信號(hào)、最大暗信號(hào)和最小暗信號(hào)。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述中央暗信號(hào)、所述最小暗信號(hào)和所述最大暗信號(hào)可基于預(yù)期的暗信號(hào)?；蛘?，在根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例中，所述中央暗信號(hào)、所述最小暗信號(hào)和所述最大暗信號(hào)可基于所測(cè)量的暗信號(hào)。且在根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例中，所述中央暗信號(hào)、所述最小暗信號(hào)和所述最大暗信號(hào)可基于先前確定的中央暗信號(hào)、最小暗信號(hào)和最大暗信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例可以不同方式確定像素陣列中的所有列的可接受暗信號(hào)的范圍。接下來，如框702中所圖示，從每一列像素中的給定數(shù)目的暗參考像素讀出暗信號(hào)，且分析所述暗信號(hào)以確定所述暗信號(hào)是否在全局偏移窗內(nèi)。接著在框704處做出關(guān)于來自姆一列的ー個(gè)或ー個(gè)以上暗信號(hào)是否在全局偏移窗外部的確定。如果是，那么在全局偏移窗外部的暗信號(hào)為異常暗信號(hào)。補(bǔ)償所述異常暗信號(hào)，以使得用以確定最初列偏移(圖4中的框404)或列偏移(圖6A中的框604)的所有暗信號(hào)均處于全局偏移窗內(nèi)(框706)。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，異常暗信號(hào)通過減去每ー異常暗信號(hào)的先前暗信號(hào)、選定暗信號(hào)或估計(jì)暗信號(hào)來補(bǔ)償。在根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例中，異常暗信號(hào)通過減去每ー異常暗信號(hào)的平均暗信號(hào)值來補(bǔ)償。在根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例中，中值或模式暗信號(hào)用來代替每ー異常暗信號(hào)?；蛘?，在根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例中，每ー異常暗信號(hào)可被丟棄，且列偏移校正以較少暗信號(hào)來確定。根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例可使用與本文中所描述的技術(shù)不同的技術(shù)來補(bǔ)償異常暗信號(hào)。接著使用在全局偏移窗內(nèi)的暗信號(hào)來確定適當(dāng)?shù)牧衅菩Ｕ?框708)。舉例來說，在框708處確定初始列偏移校正(在圖4中的框404)或列偏移校正(圖6A中的框604)。且在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，取決于從暗參考像素讀出的暗信號(hào)的數(shù)目，經(jīng)更新的列偏移校正(圖6B中的框618)還可使用在全局偏移窗內(nèi)的信號(hào)來確定。接下來，在 框710處，做出關(guān)于是否已對(duì)給定數(shù)目的暗參考像素進(jìn)行讀出的確定。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，暗參考像素的給定數(shù)目是基于經(jīng)定標(biāo)的列偏移或經(jīng)更新的列偏移的置信度?；蛘?，暗參考像素的給定數(shù)目系基于參考圖6中的框612所描述的因素。如果尚未達(dá)到暗參考像素的給定數(shù)目，那么繼續(xù)使用全局偏移窗來確定異常暗信號(hào)。當(dāng)已對(duì)給定數(shù)目的暗參考像素進(jìn)行讀出時(shí)，所述方法在框712處繼續(xù)，在框712處確定像素陣列中的每一列的局部偏移窗。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，局部偏移窗識(shí)別像素陣列中的一列的可接受暗信號(hào)的范圍。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，局部偏移窗的可接受暗信號(hào)的范圍是基于從此列讀出的暗信號(hào)。僅舉例來說，所述局部偏移窗可基于此列的平均暗信號(hào)值。接著從每一列像素中的給定數(shù)目的暗參考像素讀出暗信號(hào)，且分析所述暗信號(hào)以確定所述暗信號(hào)是否在相應(yīng)局部偏移窗內(nèi)(框714)。在框716處做出關(guān)于來自姆一列的一個(gè)或ー個(gè)以上暗信號(hào)是否在與此列相關(guān)聯(lián)的局部偏移窗外部的確定。如果是，那么在局部偏移窗外部的暗信號(hào)為異常暗信號(hào)。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，補(bǔ)償所述異常暗信號(hào)，以使得用以確定列偏移校正(圖4中的框404和圖6A中的框604)或經(jīng)更新的列偏移校正(圖6A中的框618)的所有暗信號(hào)在其相應(yīng)局部偏移窗內(nèi)(框718)。異常暗信號(hào)可通過使用結(jié)合框706所描述的技術(shù)來補(bǔ)償。接著使用在局部偏移窗內(nèi)的暗信號(hào)來確定適當(dāng)?shù)牧衅菩Ｕ?框720)。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在框720處確定列偏移校正(圖6A中的框604)或經(jīng)更新的列偏移校正(圖6B中的框618)。接下來，在框722處，做出關(guān)于是否將更新ー個(gè)或ー個(gè)以上局部偏移窗的確定。如果否，那么所述方法返回到框714。當(dāng)將更新ー個(gè)或ー個(gè)以上局部偏移窗時(shí)，產(chǎn)生ー個(gè)或ー個(gè)以上經(jīng)更新的局部偏移窗，如框724中所圖示。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，所述局部偏移窗通過分析從一列讀出的暗信號(hào)且將其與局部偏移窗中所包含的可接受暗信號(hào)的范圍進(jìn)行比較來更新。可接受暗信號(hào)的范圍基于從所述列讀出的暗信號(hào)的電平來調(diào)整。在根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)或ー個(gè)以上實(shí)施例中，可接受暗信號(hào)的范圍可増加、減小、最小和最大暗信號(hào)改變，或這些各者的組合可用以更新局部偏移窗。在框726處可將經(jīng)更新的局部偏移窗存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。所述方法接著返回到框714。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例不限于圖7A-7B中所圖示的框和框的次序。根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例可執(zhí)行額外步驟，不執(zhí)行所述框中的一些步驟，或同時(shí)地執(zhí)行所述步驟中的ー些步驟。僅舉例來說，在根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例中，框726并不必須加以執(zhí)行?，F(xiàn)參看圖8，圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的用以描繪局部偏移窗的從每一列讀出的暗信號(hào)的示范性圖。從像素陣列中的每一列(CpC1.……、CN)讀出多個(gè)暗信號(hào)800。局部偏移窗802、804、806、808、810是針對(duì)所述列(C0X1'……、CN)而確定。每一局部偏移窗界定其相應(yīng)列的可接受暗信號(hào)的范圍。列Ctl的局部偏移窗802針對(duì)此列具有最大暗信號(hào)812和最小暗信號(hào)814。列C1的局部偏移窗804針對(duì)此列具有最大暗信號(hào)816和最小暗信號(hào)818。類似地，列CpCV1和Cn的局部偏移窗806、808、810針對(duì)這些列分別具有最大暗信號(hào) 820、822、824 和最小暗信號(hào) 826、828、830。如圖8中所圖示，所述列中的ー些具有異常暗信號(hào)。列Ctl具有一個(gè)異常暗信號(hào)832。列C2和列CV1分別具有兩個(gè)異常暗信號(hào)834、836和838、840。列C1和列Cn不具有任何異常暗信號(hào)。異常暗信號(hào)832、834、836、838、840可使用早先結(jié)合圖7A-7B所描述的技術(shù)來補(bǔ)償。局部偏移窗802、804、806、808、810可使用本文中所描述的技術(shù)來調(diào)整。局部偏移窗通過調(diào)整可接受暗信號(hào)的范圍來更新。舉例來說，在根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)或ー個(gè)以上實(shí)施例中，所述范圍可増加、減小、最小和最大暗信號(hào)改變，或這些各者的組合可用以更新局部偏移窗。零件列表
100圖像捕捉裝置102 光104成像臺(tái)106圖像傳感器108處理器110存儲(chǔ)器112顯示器114其它輸入/輸出裝置200像素陣列202感光像素204暗參考像素206不透明層或光屏蔽件208列解碼器210行解碼器212數(shù)字邏輯214列輸出電路216模擬前端電路218存儲(chǔ)器220控制寄存器222定標(biāo)電路224時(shí)序產(chǎn)生器300摸/數(shù)轉(zhuǎn)換器302模擬信號(hào)處理器304可變?cè)鲆娣糯笃?06可變?cè)鲆娣糯笃?00暗信號(hào)802局部偏移窗804局部偏移窗806局部偏移窗
808局部偏移窗810局部偏移窗812最大暗信號(hào)814最小暗信號(hào)
816最大暗信號(hào)818最小暗信號(hào)820最大暗信號(hào)822最大暗信號(hào)824最大暗信號(hào)826最小暗信號(hào)828最小暗信號(hào)830最小暗信號(hào)832異常暗信號(hào)834異常暗信號(hào)836異常暗信號(hào)838異常暗信號(hào)840異常暗信號(hào)
權(quán)利要求
1.一種用于確定用以補(bǔ)償圖像傳感器中的列固定圖案噪聲的列偏移校正的方法，其中所述圖像傳感器包含布置成行和列以形成像素陣列的多個(gè)感光像素和多個(gè)暗參考像素，所述方法包括 以第一增益電平從每一列中的給定數(shù)目的暗參考像素讀出暗信號(hào)值； 使用以所述第一増益電平讀出的相應(yīng)暗信號(hào)來確定所述陣列中的ー個(gè)或ー個(gè)以上列的初始列偏移校正； 檢測(cè)對(duì)不同增益電平的改變；以及 響應(yīng)于對(duì)相應(yīng)不同增益電平的每ー檢測(cè)到的改變而重復(fù)地定標(biāo)所述初始列偏移校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中基于相應(yīng)不同增益電平與所述第一增益電平之間的改變量而定標(biāo)所述初始列偏移校正。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中使用以所述第一増益電平讀出的相應(yīng)暗信號(hào)來確定所述像素陣列中的ー個(gè)或ー個(gè)以上列的初始列偏移校正包括通過對(duì)以所述第一增益電平讀出的相應(yīng)暗信號(hào)求平均值以產(chǎn)生平均暗信號(hào)電平來計(jì)算所述像素陣列中的每一列的初始列偏移校正。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中響應(yīng)于對(duì)相應(yīng)不同增益電平的每ー檢測(cè)到的改變而重復(fù)地定標(biāo)所述初始列偏移校正包括響應(yīng)于對(duì)相應(yīng)不同增益設(shè)置的每ー檢測(cè)到的改變而重復(fù)地定標(biāo)所述初始列偏移校正。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中通過相應(yīng)不同增益設(shè)置與所述第一增益設(shè)置的比率而定標(biāo)所述列偏移校正。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中響應(yīng)于對(duì)相應(yīng)不同增益電平的每ー檢測(cè)到的改變而定標(biāo)所述初始列偏移校正包括響應(yīng)于對(duì)相應(yīng)不同測(cè)量增益的每ー檢測(cè)到的改變而定標(biāo)所述初始列偏移校正。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中通過相應(yīng)不同測(cè)量增益與第一測(cè)量增益的比率而定標(biāo)所述列偏移校正。
8.一種用于確定用以補(bǔ)償圖像傳感器中的列固定圖案噪聲的列偏移校正的方法，其中所述圖像傳感器包含布置成行和列以形成像素陣列的多個(gè)感光像素和多個(gè)暗參考像素，所述方法包括 以第一增益電平從每一列中的給定數(shù)目的暗參考像素讀出暗信號(hào)值； 使用以所述第一増益電平讀出的相應(yīng)暗信號(hào)來確定所述陣列中的ー個(gè)或ー個(gè)以上列的初始列偏移校正； 檢測(cè)對(duì)不同增益電平的改變；以及 響應(yīng)于對(duì)相應(yīng)不同增益電平的每ー檢測(cè)到的改變而重復(fù)地定標(biāo)所述初始列偏移校正，其中基于所述相應(yīng)不同增益電平與所述第一增益電平之間的改變量而定標(biāo)所述初始列偏移校正。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中使用以所述第一増益電平讀出的相應(yīng)暗信號(hào)來確定所述像素陣列中的ー個(gè)或ー個(gè)以上列的初始列偏移校正包括通過對(duì)以所述第一增益電平讀出的相應(yīng)暗信號(hào)求平均值以產(chǎn)生平均暗信號(hào)電平來計(jì)算所述像素陣列中的每一列的初始列偏移校正。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中響應(yīng)于對(duì)相應(yīng)不同增益電平的每ー檢測(cè)到的改變而重復(fù)地定標(biāo)所述初始列偏移校正包括響應(yīng)于對(duì)相應(yīng)不同增益設(shè)置的每ー檢測(cè)到的改變而重復(fù)地定標(biāo)所述初始列偏移校正。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中通過相應(yīng)不同增益設(shè)置與所述第一增益設(shè)置的比率而定標(biāo)所述列偏移校正。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中響應(yīng)于對(duì)相應(yīng)不同增益電平的每ー檢測(cè)到的改變而重復(fù)地定標(biāo)所述初始列偏移校正包括響應(yīng)于對(duì)相應(yīng)不同測(cè)量增益的每ー檢測(cè)到的改變而重復(fù)地定標(biāo)所述初始列偏移校正。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中通過相應(yīng)不同測(cè)量增益與第一測(cè)量增益的比率而定標(biāo)所述列偏移校正。
全文摘要
一種圖像傳感器包含通常布置成行和列以形成像素陣列的多個(gè)感光像素和多個(gè)暗參考像素。以第一增益電平從每一列中的給定數(shù)目的暗參考像素讀出暗信號(hào)。使用以所述第一增益電平讀出的相應(yīng)暗信號(hào)來確定所述像素陣列中的一個(gè)或一個(gè)以上列的初始列偏移校正。響應(yīng)于對(duì)不同增益電平的每一檢測(cè)到的改變而重復(fù)地定標(biāo)所述初始列偏移校正。所述列偏移校正可基于每一相應(yīng)不同增益電平與所述第一增益電平之間的改變量而定標(biāo)。
文檔編號(hào)H04N5/365GK102714703SQ201080059683
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者拉維·姆魯斯尤恩賈亞, 杰夫里·S·格斯滕伯格, 約翰·托馬斯·康普頓 申請(qǐng)人:全視科技有限公司