一种图像传感器获取单帧高动态范围图像的方法和一种图像传感器技术

本发明专利技术提供一种图像传感器获取单帧高动态范围图像的方法和一种图像传感器，所述方法包括：获取所述图像传感器的像素阵列中预设像素单元的历史输出值，所述历史输出值包括至少一帧所述预设像素单元前序帧的输出值；获取设于所述预设像素单元上的入光量控制单元上一帧的电位值；根据所述历史输出值和所述上一帧的电位值，调整所述入光量控制单元当前帧的电位值，控制所述预设像素单元当前帧的入光量。本发明专利技术通过以上步骤，能够有效地通过单帧曝光获取高动态范围的图像，减少一般多帧合成高动态范围时的“鬼影”现象，以及改善长短曝光帧合成时对快速变换场景的成像质量。成时对快速变换场景的成像质量。成时对快速变换场景的成像质量。

【技术实现步骤摘要】
一种图像传感器获取单帧高动态范围图像的方法和一种图像传感器


[0001]本专利技术涉及图像传感器领域，特别涉及一种图像传感器获取单帧高动态范围图像的方法和一种图像传感器。

技术介绍

[0002]标准图像传感器的动态范围大约在60dB到70dB之间，远远小于现实世界的亮度动态范围。自然景象的范围通常跨越90dB以上，因此，为了同时捕获强光和阴影，更好地呈现图像本来的品貌，图像传感器中已经大量地使用了高动态范围技术对捕获的动态范围进行扩增。
[0003]目前主流的解决方案主要有两种。一种是在时间上连续输出不同曝光时间的多帧图像，根据图像亮度、对比度等参数确定某一帧图像的权重，再将多帧图像融合生成新图像，从而增加图像的动态范围。但是这种方法由于被融合的图像之间具有一帧的时间间隔，很容易产生“鬼影”的现象，而且多次成像需要提供存储图像的存储器。第二种是在第一种的基础上，图像传感器每行以长短两种曝光时间先后输出两次，即长曝光帧和短曝光帧通过行的交织依次输出，这样一定程度上解决了“鬼影”的问题，但是当场景快速变换时（例如快速闪烁的LED灯）仍存在成像问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种图像传感器获取单帧高动态范围图像的方法，包括：获取所述图像传感器的像素阵列中预设像素单元的历史输出值，所述历史输出值包括至少一帧所述预设像素单元前序帧的输出值；获取设于所述预设像素单元上的入光量控制单元上一帧的电位值；根据所述历史输出值和所述上一帧的电位值，调整所述入光量控制单元当前帧的电位值，控制所述预设像素单元当前帧的入光量，实现单帧高动态范围。
[0005]优选地，每个所述入光量控制单元由列控制信号线与行选通信号线控制；其中，位于所述像素阵列中同一列的所述入光量控制单元通过开关接入同一所述列控制信号线；所述行选通信号线控制位于所述像素阵列中同一行或多行的全部或部分所述入光量控制单元对应的所述开关。
[0006]优选地，每个所述开关控制一个所述入光量控制单元；或，每个所述开关控制所述像素阵列同一行或多行上多个所述入光量控制单元的组合。
[0007]优选地，所述根据所述历史输出值和所述上一帧的电位值，调整所述入光量控制单元当前帧的电位值，控制所述预设像素单元当前帧的入光量包括：按照顺序，以行为单位调整每行的所述预设像素单元的入光量，对所述像素阵列
中的各像素单元逐行进行曝光，直至所述像素阵列中每一行都完成曝光；其中，所述调整每行的所述预设像素单元的入光量包括：按照所述预设像素单元的曝光顺序，依次连通当前行包括的所述行选通信号线控制的所述开关，每个所述开关对应一条所述列控制信号线；对于当前行的每一所述预设像素单元，分别比较对应的所述历史输出值与预设阈值的大小；若所述历史输出值大于第一预设阈值，判断所述入光量控制单元上一帧的电位值是否处于可调节范围，若是，调整所述列控制信号线当前帧的电位值，按照预设的对应关系降低所述预设像素单元当前帧的入光量，若否，保持所述列控制信号线当前帧的电位值，保持所述预设像素单元当前帧的入光量；若所述历史输出值小于第二预设阈值，判断所述入光量控制单元上一帧的电位值是否处于可调节范围，若是，调整所述列控制信号线当前帧的电位值，按照预设的对应关系提高所述预设像素单元当前帧的入光量，若否，保持所述列控制信号线当前帧的电位值，保持所述预设像素单元当前帧的入光量；其中，所述第一预设阈值大于或等于所述第二预设阈值；所述当前帧的电位值调整完成后，关闭当前行包括的所述行选通信号线控制的所述开关，按照所述预设像素单元的曝光顺序，逐行重复上述步骤，所述当前帧的电位值通过设于所述开关与所述入光量控制单元之间的存储电容至少保持至当前行曝光结束；其中，完成所述调整所述列控制信号线当前帧的电位值的时间早于或等于当前行开始曝光的时间。
[0008]优选地，在所述调整所述入光量控制单元当前帧的电位值，控制所述预设像素单元当前帧的入光量之后，还包括步骤：根据所述预设的对应关系和各像素单元当前帧的输出值，将当前帧得到的非线性图像换算为线性图像，实现单帧高动态范围。
[0009]优选地，所述入光量控制单元由上到下依次包括上偏光片、上基板、液晶、下基板和下偏光片；其中，所述上基板和下基板的内侧设有透明导电薄膜和配向膜；各所述列控制信号线分别与位于所述像素阵列同一列的所述上基板连接；所述上基板的配向膜的配向方向与所述上偏光片的透光轴方向相同，所述下基板的配向膜的配向方向与所述下偏光片的透光轴方向相同。
[0010]优选地，所述所上基板的配向膜的配向方向与所述下基板的配向膜的配向方向垂直。
[0011]优选地，所述根据所述历史输出值和所述上一帧的电位值，调整所述入光量控制单元当前帧的电位值，控制所述预设像素单元当前帧的入光量包括：按照顺序，以行为单位调整每行的所述预设像素单元的入光量，对所述像素阵列中的各像素单元逐行进行曝光，直至所述像素阵列中每一行都完成曝光；其中，所述调整每行的所述预设像素单元的入光量包括：按照所述预设像素单元的曝光顺序，依次连通当前行包括的所述行选通信号线控制的所述开关，每个所述开关对应一条所述列控制信号线；
对于当前行的每一所述预设像素单元，分别比较对应的所述历史输出值与预设阈值的大小；若所述历史输出值大于第三预设阈值，判断所述入光量控制单元上一帧的电位值是否处于可调节范围，若是，调整所述列控制信号线当前帧的电位值，按照预设的对应关系控制所述液晶的分子排列取向，使通过所述下偏光片的入光量降低，降低所述预设像素单元当前帧的入光量，若否，保持所述列控制信号线当前帧的电位值，保持所述预设像素单元当前帧的入光量；若所述历史输出值小于第四预设阈值，判断所述入光量控制单元上一帧的电位值是否处于可调节范围，若是，调整所述列控制信号线当前帧的电位值，按照预设的对应关系控制所述液晶的分子排列取向，使通过所述下偏光片的入光量增加，提高所述预设像素单元当前帧的入光量，若否，保持所述列控制信号线当前帧的电位值，保持所述预设像素单元当前帧的入光量；其中，所述第三预设阈值大于或等于所述第四预设阈值；所述当前帧的电位值调整完成后，关闭当前行包括的所述行选通信号线控制的所述开关，按照所述预设像素单元的曝光顺序，逐行重复上述步骤，所述当前帧的电位值通过设于所述开关与所述入光量控制单元之间的存储电容至少保持至当前行曝光结束；其中，完成所述调整所述列控制信号线当前帧的电位值的时间早于或等于当前行开始曝光的时间。
[0012]优选地，所述入光量控制单元包括至少一个开合叶片以及微机系统；通过调整所述列控制信号线的电位值，使所述微机系统控制所述开合叶片的展开程度和/或展开数量，改变所述预设像素单元的入光量。
[0013]优选地，所述根据所述历史输出值和所述上一帧的电位值，调整所述入光量控制单元当前帧的电位值，控制所述预设像素单元当前帧的入光量包括：按照顺序，以行为单位调整每行的所述预设像素单元的入光量，对所述像素阵列中的各像素单元逐行进行曝光，直至所述像素阵列中每一行都完成曝光；其中，所述调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器获取单帧高动态范围图像的方法，其特征在于，包括以下步骤：获取所述图像传感器的像素阵列中预设像素单元的历史输出值，所述历史输出值包括至少一帧所述预设像素单元前序帧的输出值；获取设于所述预设像素单元上的入光量控制单元上一帧的电位值；根据所述历史输出值和所述上一帧的电位值，调整所述入光量控制单元当前帧的电位值，控制所述预设像素单元当前帧的入光量，实现单帧高动态范围。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述入光量控制单元由列控制信号线与行选通信号线控制；其中，位于所述像素阵列中同一列的所述入光量控制单元通过开关接入同一所述列控制信号线；所述行选通信号线控制位于所述像素阵列中同一行或多行的全部或部分所述入光量控制单元对应的所述开关。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，每个所述开关控制一个所述入光量控制单元；或，每个所述开关控制所述像素阵列同一行或多行上多个所述入光量控制单元的组合。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述历史输出值和所述上一帧的电位值，调整所述入光量控制单元当前帧的电位值，控制所述预设像素单元当前帧的入光量包括：按照顺序，以行为单位调整每行的所述预设像素单元的入光量，对所述像素阵列中的各像素单元逐行进行曝光，直至所述像素阵列中每一行都完成曝光；其中，所述调整每行的所述预设像素单元的入光量包括：按照所述预设像素单元的曝光顺序，依次连通当前行包括的所述行选通信号线控制的所述开关，每个所述开关对应一条所述列控制信号线；对于当前行的每一所述预设像素单元，分别比较对应的所述历史输出值与预设阈值的大小；若所述历史输出值大于第一预设阈值，判断所述入光量控制单元上一帧的电位值是否处于可调节范围，若是，调整所述列控制信号线当前帧的电位值，按照预设的对应关系降低所述预设像素单元当前帧的入光量，若否，保持所述列控制信号线当前帧的电位值，保持所述预设像素单元当前帧的入光量；若所述历史输出值小于第二预设阈值，判断所述入光量控制单元上一帧的电位值是否处于可调节范围，若是，调整所述列控制信号线当前帧的电位值，按照预设的对应关系提高所述预设像素单元当前帧的入光量，若否，保持所述列控制信号线当前帧的电位值，保持所述预设像素单元当前帧的入光量；其中，所述第一预设阈值大于或等于所述第二预设阈值；所述当前帧的电位值调整完成后，关闭当前行包括的所述行选通信号线控制的所述开关，按照所述预设像素单元的曝光顺序，逐行重复上述步骤，所述当前帧的电位值通过设于所述开关与所述入光量控制单元之间的存储电容至少保持至当前行曝光结束；其中，完成所述调整所述列控制信号线当前帧的电位值的时间早于或等于当前行开始曝光的时间。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述调整所述入光量控制单元当前帧的电位值，控制所述预设像素单元当前帧的入光量之后，还包括步骤：根据所述预设的对应关系和各像素单元当前帧的输出值，将当前帧得到的非线性图像换算为线性图像，实现单帧高动态范围。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述入光量控制单元由上到下依次包括上偏光片、上基板、液晶、下基板和下偏光片；其中，所述上基板和下基板的内侧设有透明导电薄膜和配向膜；各所述列控制信号线分别与位于所述像素阵列同一列的所述上基板连接；所述上基板的配向膜的配向方向与所述上偏光片的透光轴方向相同，所述下基板的配向膜的配向方向与所述下偏光片的透光轴方向相同。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述所上基板的配向膜的配向方向与所述下基板的配向膜的配向方向垂直。8.所述根据所述历史输出值和所述上一帧的电位值，调整所述入光量控制单元当前帧的电位值，控制所述预设像素单元当前帧的入光量包括：按照顺序，以行为单位调整每行的所述预设像素单元的入光量，对所述像素阵列中的各像素单元逐行进行曝光，直至所述像素阵列中每一行都完成曝光；其中，所述调整每行的所述预设像素单元的入光量包括：按照所述预设像素单元的曝光顺序，依次连通当前行包括的所述行选通信号线控制的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，李玮，
申请(专利权)人：格科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：