本发明专利技术提供一种用于处理图像的系统，所述系统可以包括像素配置电路，其被使能为针对像素阵列中的每个像素设定多个积分时间中的一个以及多个信号增益中的一个。列模数转换器可以被使能为针对像素阵列中的像素生成相应的数字数据，数字处理电路可以被使能为从被分组为像素组的像素的所述相应的数字数据对输出数据进行内插，其中，像素组包括目标像素和同一彩色平面中的相邻像素。
【技术实现步骤摘要】
用于移动式应用的CMOS图像传感器的动态范围扩展相关申请的交叉引用/参考文件的合并本申请引用于2011年1月31日提交的美国专利申请第13/018,100号。上述申请的全部内容通过引用合并于此。
本专利技术的某些实施例总体上涉及图像处理，更具体地，涉及用于移动式应用的CMOS图像传感器的动态范围扩展。
技术介绍
在数码相机中，光穿过相机镜头以曝光在具有光电二极管的像素阵列上，使得每个像素中捕获的光量可以被转换为模拟电信号。来自每个像素的模拟电信号被放大并且经由模数转换被转换为数字信号。数字信号随后可用于进一步的数字处理以产生捕获的图像。数码相机或者其他数字成像系统中的图像传感器执行从像素捕获光到数字图像输出的图像产生处理。因此，图像传感器在用于确定最终图像质量的数字图像系统中是重要的部件。CMOS图像传感器广泛地用在需要高速度性能和低功耗的应用中，因为CMOS图像传感器通常比电荷耦合器件(CCD)提供更高的帧速率操作。CMOS图像传感器还可以被形成在低功耗的、尺寸极为紧凑的芯片中，并且被用在各种应用中的数码相机实现中，这些应用诸如移动电话、个人数字助理、便携式计算机等。然而，CMOS图像传感器可能受到高读取噪声(即，低信噪比(SNR))和高固定模式噪声(即，低动态范围(DR))的困扰。较之电荷耦合器件，CMOS图像传感器提供较低的信噪比(SNR)和较小的动态范围(DR)。动态范围是可测量量(诸如光)的最小可能值和最大可能值之间的比，其被表述为以10为底的对数值(分贝，dB)。动态范围量化了使场景中的高光和暗影两者均充分成像的能力。例如，人类视觉具有极高的动态范围，因为人眼可以在明亮日光下看到物体，也可以在没有月亮的黑夜看到物体。人眼具有约200dB的动态范围。由于典型的移动传感器的动态范围通常约为60dB，因此对于现今的电子数字成像设备，几乎不可能再现人眼体验的全动态范围。然而，增强图像传感器的动态范围仍是业界的研究目标之一。通常，动态范围可以通过以下方法扩展：在芯片上添加更多的硬件以在模拟域或数字域中储存更多的光信息，诸如在每个像素中添加更多的器件以增加电荷收集能力；或者添加更多的帧和/或线存储器以保存曝光不同的图像；或者添加光掩模以改变不同像素的灵敏度。这些类型的硬件解决方案在移动式应用中具有严重的限制，因为像素尺寸极小以至于不能允许像素中具有更多的晶体管，并且移动设备的小模块尺寸也限制了芯片上的额外的存储器的尺寸，并且像素的小尺寸还限制了光掩模的性能和均匀性。更具体地，已提出了如下技术，包括多重积分、对数传感器、双灵敏度像素和空间变化灵敏度像素，以改进图像传感器的动态范围。然而，所有这些技术都被认为不能胜任。多重积分方法需要额外的存储器以在处理图像之前储存不同积分的全部或部分图像。对数传感器方法具有高的像素响应不均匀性，从而其色彩响应差。双灵敏度像素方法需要像素内部有额外的晶体管和/或存储，因此像素尺寸难于缩小。空间变化灵敏度像素方法在不同像素上使用不同的光掩模以在同一像素阵列上对光信息进行二次采样，并且每个像素的灵敏度不能在不同的照明条件下变化。此外，像素响应是非线性的。因此，像素响应技术需要完全校准传感器的光响应并且创建查找表。额外的滤波器也增加了成本。通过将这些系统与如本申请的以下部分中参照附图阐述的本专利技术的一些方面相比较，惯用的和传统的方法的另外的限制和缺点对于本领域技术人员将变得明显。
技术实现思路
本专利技术的特定实施例提供了用于移动式应用的CMOS图像传感器的动态范围扩展。本专利技术的一个实施例可以包括针对像素阵列中的每个像素设定多个积分时间中的一个以及多个信号增益中的一个。可以针对像素阵列中的每个像素生成相应的数字数据。可以从被分组为像素组的像素的所述相应的数字数据生成经内插的输出数据，其中，像素组包括目标像素和同一彩色平面中的相邻像素。一种用于处理图像的系统可以包括像素配置电路，其能够针对像素阵列中的每个像素设定多个积分时间中的一个以及多个信号增益中的一个。列模数转换器可以被使能为针对像素阵列中的像素生成相应的数字数据，并且数字处理电路可以被使能为从被分组为像素组的像素的所述相应的数字数据对输出数据进行内插，其中，像素组包括目标像素和同一彩色平面中的相邻像素。在研究下面的附图和详细描述之后，本专利技术的其他系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员将是明显的或变得明显。所有这些额外的系统、方法、特征和优点应涵盖于说明书内，在本专利技术的范围内并且受所附权利要求保护。附图说明通过参照说明书的以下部分和附图，可以实现对本公开提供的示例的本质和优点的进一步理解，其中相同的附图标记在若干张图中用于表示相似的部件。在一些实例中，下标与附图标记相关联以表示多个相似部件之一。当提到没有指明现有下标的相似的附图标记时，该附图标记指示所有这些相似的部件。图1是根据本专利技术的一个实施例的可以使用的用于模数转换的示例性系统的框图。图2是根据本专利技术的一个实施例的可以使用的用于列并行模数转换器的示例性系统的框图。图3是根据本专利技术的一个实施例的用于模数转换的示例性系统的框图。图4是根据本专利技术的一个实施例的用于模数转换的示例性系统的时序图。图5是根据本专利技术的一个实施例的像素响应的示例性曲线图。图6是根据本专利技术的一个实施例的示例性像素处理配置的示图。图7是根据本专利技术的一个实施例的示例性像素响应的曲线图。图8是根据本专利技术的一个实施例的示例像素处理配置的示图。图9是根据本专利技术的一个实施例的示例性像素分组的示图。图10是根据本专利技术的一个实施例的示例性流程图。具体实施方式以下描述仅提供了示例性实施例，并非旨在限制本专利技术的范围、适用性或配置。相反，接下来的实施例的描述将向本领域技术人员提供用于实现本专利技术的实施例的帮助性的描述。在不脱离如所附权利要求中阐述的本专利技术的精神和范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。因此，各种实施例可以适当地省略，替换或添加各种过程或部件。例如，应认识到，在替选的实施例中，可以按与所描述的顺序不同的顺序执行方法，并且可以添加、省略或组合各种步骤。再者，参照特定实施例描述的特征可以组合成各种其他实施例。实施例的不同的方面和元件可以用相似的方式组合。还应认识到，如下系统和方法可以是较大系统的部件，其中其他过程可以优先进行或者以其他方式修改它们的应用。再者，在以下实施例之前、之后或者与之同时，可能需要许多个步骤。将参照附图详细描述本专利技术的实施例，使得本领域技术人员可以容易地实施本专利技术的范围。本专利技术的特定实施例可以涉及一种用于但不限于移动式应用的CMOS图像传感器的动态范围扩展的方法和系统。具有低像素动态范围和有限模数转换(ADC)分辨率的CMOS图像传感器的动态范围被扩展，特别是像素数目少的移动式成像传感器。图1是根据本专利技术的一个实施例的可以使用的用于模数转换的示例性系统的框图。参照图1，示出了用于处理输入数据的电路的一部分，包括ADC101、处理器102和控制逻辑103。ADC101将输入模拟信号(诸如来自例如视频图像传感器(图1中未示出)的像素信号)转换为等同的数字信号。ADC101输出的数字信号可以由处理器102进一步处理。处理器102可以例如使用数字信号处理方法将来自ADC101的数字信号压缩为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.01.31 US 13/018,1001.一种处理图像的方法，所述方法包括以下步骤：针对像素阵列中的每个像素设定多个积分时间中的一个以及多个信号增益中的一个；对于所述像素阵列中的每个像素生成相应的数字数据；以及从被分组为像素组的像素的所述相应的数字数据对输出数据进行内插，其中，所述像素组包括目标像素和同一彩色平面中的相邻像素，其中，所述多个积分时间中的每个包括预积分时间和后续积分时间，以及其中，在所述预积分时间与所述后续积分时间之间施加复位脉冲以将对应的像素复位。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述积分时间是长积分时间和短积分时间之一。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信号增益是高增益和低增益之一。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述积分时间的设定和所述信号增益的设定取决于全局亮度信息和局部亮度信息中的至少一个。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述像素组的目标像素位于3×3阵列的中心。6.根据权利要求5所述的方法，其中，根据下式对所述目标像素的输出数据进行内插：其中，Y22是所述目标像素的经内插的数据，xij是位于所述像素组的第i行和第j列的像素的规格化的数据，aij是位于所述第i行和所述第j列的像素的经确定的权重，其中当aij的总和为零时Y22被设定为X22。7.根据权利要求6所述的方法，其中，根据下式生成像素的所述规格化的数据：其中，x是像素的所述规格化的数据，hk(x)是所述像素的所述相应的数字数据，k是积分时间和信号增益的特定组合并且k＝1,2,3或4，并且ck和dk是经确定的常数。8.根据权利要求1所述的方法，其中，动态地设定像素的所述积分时间和所述信号增益。9.根据权利要求1所述的方法，其中，通过改变可变增益放大器的增益来控制所述信号增益。10.根据权利要求1所述的方法，其中，通过改变列模数转换器的斜坡信号的斜率来控制所述信号增益。11.一种用于处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：杰夫·雷辛斯基，王洪规，一兵·米歇尔·王，
申请(专利权)人：海力士半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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