新型CMOS圖像傳感器原理及設(shè)計

2 圖像的預(yù)處理過程及方法

為了得到良好的圖像質(zhì)量，需要對所采集的原始圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。一般上，圖像的預(yù)處理是在協(xié)處理器中完成的。最近，隨著SoC技術(shù)的發(fā)展，可以在CMOS傳感器中集成圖像預(yù)處理功能．這正顯示了CMOS圖像傳感器的優(yōu)勢所在。

圖像的預(yù)處理主要包括了缺陷修正、去除FPN噪聲、色彩差值，圖像銳化差值、光圈修正、Gamma修正等一系列處理。

通過數(shù)字圖像處理算法來實現(xiàn)來實現(xiàn)上述的圖像預(yù)處理過程，其硬件平臺可以是集成在SoC中的圖像處理電路、ASIC圖像處理芯片，或通用的DSP芯片。首先是消除圖像中的缺陷，如果某一個像素中有缺陷，而導(dǎo)致了其輸出電平被鉗位于高電乎(黑點(diǎn))或低電平(白點(diǎn))，就需要通過圖像處理來進(jìn)行彌補(bǔ)。通常是使用其周圍相同顏色像素的平均值來代替該像素的輸出值。

通常情況下，不同列的列模／數(shù)轉(zhuǎn)換器存在著差異，這就導(dǎo)致了固定模式噪聲(fixed Pattern Noise，F(xiàn)PN)的產(chǎn)生。圖4中Black Lines中的數(shù)據(jù)就是用來消除FPN的。協(xié)處理器會利用這一部分?jǐn)?shù)據(jù)來達(dá)到消除FPN的目的。

由于每個像素上為某種彩色濾光片，所以要通過色彩差值來得到其余兩種色彩信息。Gamma修正是為了消除在電學(xué)器件和光學(xué)器件之間在信號傳輸上的非線性效應(yīng)。

從以上的圖像處理過程可知，許多算法中使用了差值，這就導(dǎo)致了圖像的平滑化，而為了恢復(fù)銳利的圖像，就需要進(jìn)行光圈修正。在圖像處理中，通過邊緣檢測而得到的銳化邊緣對差值后的平滑圖像進(jìn)行卷積，從而得到銳利的圖像。

3 結(jié) 語

為了提高CMOS圖像傳感器的圖像質(zhì)量，通過對圖像主要的噪聲源以及圖像失真的分析，本文提出了一種新型的CMOS有源像素圖像傳感器。該CMOS圖像傳感器使用4T有源像素，大大提高了圖像傳感器的靈敏度。通過在傳感器中集成圖像預(yù)處理功能，對改善圖像的質(zhì)量起到了很好的效果。