噪声因子的编码、噪声的抑制方法和装置及图像传感器制造方法及图纸

一种噪声因子的编码、噪声的抑制方法和装置及图像传感器。所述噪声因子的编码方法包括：统计图像传感器中各有效像素的噪声因子，获得噪声因子的最小值和最大值；计算关联于传输带宽、有效像素总数和帧率的平均位宽的最大值；确定噪声因子的最小值和最大值范围内的量化序列，所述量化序列包括至少两个量化子序列，其中，与噪声因子平均值的差值小的量化子序列的量化步长小，与噪声因子平均值的差值大的量化子序列的量化步长大；基于量化序列对各有效像素的噪声因子进行编码，以得到各有效像素的噪声因子码值。本发明专利技术技术方案可以降低存储成本和提高图像质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理
，特别涉及一种噪声因子的编码、噪声的抑制方法和装置及图像传感器。
技术介绍
图像传感器的感光部分是由像素阵列构成，理想的图像传感器像素中的光电ニ极管在曝光条件下才产生与光强成正比的光电流，在全黑条件下则没有电流产生。光电流在曝光时间上的积分形成光电荷，光电荷被检测而形成数字图像。实际的图像传感器即便在全黑的条件下，也会由于像素中光电ニ极管的漏电而形成电流，称为暗电流。因而在曝光条件下的电流包括光电流与暗电流之和，光电流是图像信号，暗电流构成图像的噪声信号。光电流和暗电流都在曝光时间上积分形成像素电荷，像素电荷被检测而形成带噪声的图像。图像传感器的质量，特别是在低光下的性能在很大程度上取决于对暗电流噪声的抑制。由于每个像素中光电ニ极管的暗电流与时间和温度的关系并不完全一致，图像传感器的暗电流噪声表现在图像质量上，就是ー个随曝光时间和温度变化的固定模式噪声，极大的影响了图像质量，因而在エ艺和设计上抑制和消除暗电流成为提高图像传感器质量的核心技木。CMOS图像传感器或CCD图像传感器的质量进步的过程，在很大程度上就是在エ艺上抑制暗电流的过程。在图像传感器发展的很长ー个阶段，CMOS图像传感器的质量劣于CXD图像传感器，主要是因为CMOS图像传感器在エ艺上较难控制暗电流噪声。目前通常从两个方面着手抑制图像传感器中的暗电流，ー是改善光电ニ极管的制造エ艺，从根本上降低其暗电流。ニ是在图像处理阶段，基于图像中每个像素的暗电流与当前该图像全部像素的平均暗电流的比值不随曝光时间和光强变化的假设，按比例消除图像传感器中的暗电流。公开号为CN101448078A的中国专利技术专利公开了ー种图像处理阶段按比例消除图像传感器中的暗电流的方法，图像传感器中必须包含有至少一行遮黑的像素首先，计算出一定曝光时间，全部遮黑的图像传感器，每个单独的像素的输出值与遮黑的像素的输出平均值的比值。由于所有像素被遮黑，这个比值就是各个像素的暗电流与平均暗电流的比值，称之为暗电流系数或暗电流噪声因子。然后，图像传感器中遮黑的像素，用来取得当前曝光条件(设定的曝光时间，増益)下的平均暗电流对应的输出值，作为參考值；再从各个像素的输出值中减去对应暗电流系数与參考值的乘积，用以抑制或消除暗电流引入的固定模式噪声。理想的暗电流系数应该全部为1，即所有像素的暗电流均相等。实际上由于制造エ艺的差异，使得图像传感器各个像素的暗电流并不一样，即各个像素点的暗电流系数不全为1，而是以I为期望值的近似正态分布。实验表明，ー些CMOS图像传感器的暗电流系数分布范围约为(Γ5，为了保证消除暗电流操作的足够高的精度，则需要暗电流系数必须至少保留小数点后两位。如果采用等间距线性量化的方法，以目前图像传感器常用的ADC位宽为10比特、暗电流系数的取值范围在(Γ5为例，则对暗电流系数量化和编码后的数据位宽将达到至少9比持，即每个像素对应9比特暗电流系数，这对于动辄上百万，千万像素的图像传感器而言，巨大的数据量将大大提高存储成本和对数据传输带宽的要求。
技术实现思路
本专利技术技 术方案要解决是现有图像处理的数据存储量大和对数据传输带宽要求高的问题。为解决上述问题，本专利技术技术方案提供一种噪声因子的编码方法，包括统计图像传感器中各有效像素的噪声因子，获得噪声因子的最小值和最大值；计算关联于传输带宽TranS、有效像素总数M和巾贞率fps的平均位宽的最大值BitLmax ;确定所述噪声因子的最小值和最大值范围内的量化序列，所述量化序列中的噪声因子量化值的数量StepN ^ 2Biamax，所述量化序列包括至少两个量化子序列，其中，与噪声因子平均值的差值小的量化子序列的量化步长小，与噪声因子平均值的差值大的量化子序列的量化步长大；基于所述量化序列对各有效像素的噪声因子进行编码，以得到各有效像素的噪声因子码值，所述噪声因子码值的位宽平均值BitL ^ BitLmax0为解决上述技术问题，本专利技术技术方案还提供一种噪声的抑制方法，包括所述的噪声因子的编码方法；读取所述各有效像素的噪声因子码值；获取各有效像素的像素值；利用所述各有效像素的噪声因子码值校正对应的有效像素的像素值。为解决上述技术问题，本专利技术技术方案还提供一种噪声因子的编码装置，包括统计单元，用于统计图像传感器中各有效像素的噪声因子，获得噪声因子的最小值和最大值；计算单元，用于计算关联于传输带宽TranS、有效像素总数M和帧率fps的平均位宽的最大值BitLmax;量化単元，用于确定所述噪声因子的最小值和最大值范围内的量化序列，所述量化序列中的噪声因子量化值的数量StepN ^ 2Bittaax，所述量化序列包括至少两个量化子序列，其中，与噪声因子平均值的差值小的量化子序列的量化步长小，与噪声因子平均值的差值大的量化子序列的量化步长大；编码单元，用于基于所述量化序列对各有效像素的噪声因子进行编码，以得到各有效像素的噪声因子码值，所述噪声因子码值的位宽平均值BitL ^ BitLmax0可选的，所述平均位宽的最大值满足M*BitLmax*fps=TranS。可选的，所述量化序列中的量化步长随噪声因子量化值与噪声因子平均值的差值的增大而増大。可选的，所述量化序列中的噪声因子量化值采用指数函数确定。可选的，所述量化序列中的噪声因子量化值采用分段函数确定。可选的，所述编码为霍夫曼编码。可选的，所述图像传感器还包括至少一行全黑像素；所述有效像素的噪声因子为无光照条件下，该有效像素的像素值与所有像素的像素平均值的比值；或者所述有效像素的噪声因子为无光照条件下，该有效像素的像素值与全黑像素的像素平均值的比值。为解决上述技术问题，本专利技术技术方案还提供一种噪声的抑制装置，包括所述的噪声因子的编码装置；读取单元，用于读取各有效像素的噪声因子码值；获取单元，用于获取各有效像素的像素值；校正単元，用于利用所述各有效像素的噪声因子码值校正对应的有效像素的像素值。可选的，所述校正単元包括乘法器，用于分别计算感光參考像素值与各有效像素的噪声因子码值的乘积，所述感光參考像素值为曝光条件下全黑像素的像素平均值；減法器，用于将所述 曝光条件下各有效像素的像素值分别减去感光參考像素值与对应的有效像素的噪声因子码值的乘积。为解决上述技术问题，本专利技术技术方案还提供ー种图像传感器，包括有效像素；以及所述的噪声的抑制装置。可选的，所述图像传感器还包括存储单元，用于储存各有效像素的噪声因子码值。与现有技术相比，上述技术方案的噪声因子的编码方法和装置，通过非线性量化使得噪声因子码值的总数据位宽大大減少，从而在很大程度上降低对储存噪声因子码值的存储单元的存储空间的要求，降低了存储成本。上述技术方案的噪声的抑制方法和装置，基于非线性量化和编码得到的噪声因子码值消除图像的噪声，且，噪声因子的量化精度受数据的传输带宽限制，在对图像质量影响最大的像素对应的噪声因子的量化步长小，量化精度高，保证了噪声的抑制处理的高精度；并且在保证一定精度的同时，也不遗留任何对图像质量影响较小的像素的噪声抑制处理。附图说明图I是本专利技术实施方式的噪声因子的编码方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例的噪声因子的编码方法的流程示意图；图3是本专利技术实施例的噪声因子的分布规律示意图；图4是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种噪声因子的编码方法，其特征在于，包括 统计图像传感器中各有效像素的噪声因子，获得噪声因子的最小值和最大值； 计算关联于传输带宽Trans、有效像素总数M和帧率fps的平均位宽的最大值BitLmax ； 确定所述噪声因子的最小值和最大值范围内的量化序列，所述量化序列中的噪声因子量化值的数量StepN ^ 2Biamax，所述量化序列包括至少两个量化子序列，其中，与噪声因子平均值的差值小的量化子序列的量化步长小，与噪声因子平均值的差值大的量化子序列的量化步长大； 基于所述量化序列对各有效像素的噪声因子进行编码，以得到各有效像素的噪声因子码值，所述噪声因子码值的位宽平均值BitL ^ BitLmax02.如权利要求I所述的噪声因子的编码方法，其特征在于，所述平均位宽的最大值满 !M^BitLmaX氺fps=TranS。3.如权利要求I所述的噪声因子的编码方法，其特征在于，所述量化序列中的量化步长随噪声因子量化值与噪声因子平均值的差值的增大而増大。4.如权利要求3所述的噪声因子的编码方法，其特征在于，所述量化序列中的噪声因子量化值采用指数函数确定。5.如权利要求I所述的噪声因子的编码方法，其特征在于，所述量化序列中的噪声因子量化值采用分段函数确定。6.如权利要求I所述的噪声因子的编码方法，其特征在于，所述编码为霍夫曼编码。7.如权利要求I所述的噪声因子的编码方法，其特征在于，所述图像传感器还包括至少一行全黑像素；所述有效像素的噪声因子为无光照条件下，该有效像素的像素值与所有像素的像素平均值的比值；或者所述有效像素的噪声因子为无光照条件下，该有效像素的像素值与全黑像素的像素平均值的比值。8.—种噪声的抑制方法,其特征在于,包括 权利要求I至6任一项所述的噪声因子的编码方法； 读取所述各有效像素的噪声因子码值； 获取各有效像素的像素值； 利用所述各有效像素的噪声因子码值校正对应的有效像素的像素值。9.如权利要求8所述的噪声的抑制方法，其特征在干，所述图像传感器还包括至少ー行全黑像素；所述有效像素的噪声因子为无光照条件下，该有效像素的像素值与所有像素的像素平均值的比值；或者所述有效像素的噪声因子为无光照条件下，该有效像素的像素值与全黑像素的像素平均值的比值； 所述利用所述各有效像素的噪声因子码值校正对应的有效像素的像素值包括 分别计算感光參考像素值与各有效像素的噪声因子码值的乘积，所述感光參考像素值为曝光条件下全黑像素的像素平均值； 将所述曝光条件下各有效像素的像素值分别减去感光參考像素值与对应的有效像素的噪声因子码值的乘积。10.一种噪声因子的编码装置，其特征在于，包括 统计单元，用于统计图像传感器中各有效像素的噪声因子，获得噪声因子的最小值和最大值； 计算单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗文哲，
申请(专利权)人：昆山锐芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：