一種圖像傳感器輸出降噪方法以及一種攝像設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，提供一種圖像傳感器輸出降噪方法以及一種攝像設(shè)備，所述方法包括：建立噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫；實(shí)際曝光時(shí)，測得圖像傳感器各個(gè)像素的實(shí)際輸出電壓，根據(jù)實(shí)際曝光時(shí)長調(diào)用所述曝光測試數(shù)據(jù)庫，用圖像平均值電壓替代各個(gè)像素的輸出電壓，生成圖像。本發(fā)明通過構(gòu)建噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫，實(shí)際應(yīng)用中對每一像素調(diào)用所述曝光測試數(shù)據(jù)庫，利用平均值替代方法，根據(jù)實(shí)際曝光的輸出電壓值調(diào)用曝光測試數(shù)據(jù)庫，生成圖像，從而達(dá)到降噪的目的。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)簡單，降噪效果好，有效解決了圖像傳感器因制作工藝局限不能解決的背景噪聲的問題。
【專利說明】一種圖像傳感器輸出降噪方法以及一種攝像設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種圖像傳感器輸出降噪方法以及一種攝像設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像傳感器在均勻光源的照射下，每個(gè)像素接收的光能量是相同的，均勻光源通過攝像機(jī)鏡頭后，輸出的圖像理論上應(yīng)該是均勻亮度，但實(shí)際上由于光敏二極管及放大電路差異引起的噪聲干擾，圖像上是有黑白噪點(diǎn)的。特別是隨著圖像傳感器的應(yīng)用越來越廣泛，圖像傳感器的位數(shù)也越來越高，加上許多對低照度場景應(yīng)用的要求，圖像傳感器在圖像噪點(diǎn)方面的問題日益嚴(yán)重。
[0003]傳統(tǒng)降噪方法是:根據(jù)這個(gè)像素與相鄰像素差別，經(jīng)過復(fù)雜降噪計(jì)算進(jìn)行降噪處理，部分畫面細(xì)節(jié)被忽略。這種降噪處理方法已經(jīng)不能滿足用戶對畫質(zhì)近乎日益苛刻的要求。特別是當(dāng)像傳感器放置時(shí)間變長，環(huán)境射線對傳感器中光敏二極管損害越多，總之目前現(xiàn)降噪技術(shù)沒有根本性改變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種圖像傳感器輸出降噪方法以及一種攝像設(shè)備，旨在解決現(xiàn)有圖像降噪方法計(jì)算復(fù)雜、降噪效果不佳的技術(shù)問題。
[0005]一方面，所述圖像傳感器輸出降噪方法包括下述步驟:
[0006]建立噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫，所述曝光測試數(shù)據(jù)庫包括在不同的光強(qiáng)下、每個(gè)常用的曝光時(shí)間內(nèi)，圖像傳感器每個(gè)像素的輸出電壓值以及圖像平均值電壓；
[0007]實(shí)際曝光時(shí)，測得圖像傳感器各個(gè)像素的實(shí)際輸出電壓，根據(jù)實(shí)際曝光時(shí)長調(diào)用所述曝光測試數(shù)據(jù)庫，用圖像平均值電壓替代各個(gè)像素的輸出電壓，生成圖像。
[0008]另一方面，所述攝像設(shè)備包括鏡頭、圖像傳感器、存儲(chǔ)模塊和處理器模塊，所述處理器模塊用于創(chuàng)建噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫，以及在實(shí)際曝光時(shí)，測得圖像傳感器各個(gè)像素的實(shí)際輸出電壓，根據(jù)實(shí)際曝光時(shí)長調(diào)用所述曝光測試數(shù)據(jù)庫，用圖像平均值電壓替代各個(gè)像素的輸出電壓，生成圖像；所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)所述噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫，所述曝光測試數(shù)據(jù)庫包括在不同的光強(qiáng)下、每個(gè)常用的曝光時(shí)間內(nèi)，圖像傳感器每個(gè)像素的輸出電壓值以及圖像平均值電壓。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過構(gòu)建噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫，實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)實(shí)際曝光的輸出電壓值調(diào)用測試數(shù)據(jù)庫，生成圖像，從而達(dá)到降噪的目的，這種方法實(shí)現(xiàn)簡單，有效解決了圖像傳感器因制作工藝局限不能解決的背景噪聲的問題，將圖像傳感器像素中光敏二極管和放大電路的不一致性通過均勻光源測試來強(qiáng)制一致，降噪效果有了質(zhì)的飛躍。
【專利附圖】

【附圖說明】[0010]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的圖像傳感器輸出降噪方法的流程圖；
[0011]圖2是圖1中步驟SlOl的一種具體優(yōu)選流程圖；
[0012]圖3是圖1中步驟S102的一種具體優(yōu)選流程圖；
[0013]圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0015]為了說明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例來進(jìn)行說明。
[0016]實(shí)施例一:
[0017]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像傳感器輸出降噪方法的流程，為了便于說明僅不出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。
[0018]本實(shí)施例提供的圖像傳感器輸出降噪方法包括下述步驟:
[0019]步驟S101、建立噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫。
[0020]圖像傳感器在均勻光源的照射下，每個(gè)像素接收的光能量是相同的；均勻光源通過攝像機(jī)的圖像傳感器后，輸出圖像理論上應(yīng)該是均勻亮度，但實(shí)際上，圖像傳感器中每個(gè)象素都會(huì)鄰接一個(gè)放大器及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，由于光敏二極管及放大電路差異會(huì)弓I起噪聲干擾，因此圖像上是有黑白噪點(diǎn)的。本實(shí)施例目的是為了實(shí)現(xiàn)對輸出圖像的降噪處理。
[0021]在具體實(shí)現(xiàn)構(gòu)建噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫時(shí)，需要使用攝像機(jī)(或照相機(jī))以及均勻光源進(jìn)行曝光測試。將可調(diào)節(jié)光強(qiáng)的RGB光源裝在攝像機(jī)上，便于測試，而且要求在調(diào)節(jié)光強(qiáng)時(shí)光源照射到每個(gè)像素的能量都是一樣的。具體構(gòu)建曝光測試數(shù)據(jù)庫時(shí)，開啟其中一種顏色的均勻光源，關(guān)閉其他顏色光源，設(shè)置每一個(gè)常用的曝光時(shí)間。
[0022]步驟S102、實(shí)際曝光時(shí)，測得圖像傳感器各個(gè)像素的實(shí)際輸出電壓，根據(jù)實(shí)際曝光時(shí)長調(diào)用所述曝光測試數(shù)據(jù)庫，用圖像平均值電壓替代各個(gè)像素的輸出電壓，生成圖像。
[0023]攝像機(jī)實(shí)際曝光后，圖像傳感器的每個(gè)像素輸出相應(yīng)的電壓，本實(shí)施例中首選需要測量各個(gè)像素的實(shí)際輸出電壓，然后調(diào)用曝光測試數(shù)據(jù)庫，曝光測試數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的是在不同的光強(qiáng)下、每個(gè)常用的曝光時(shí)間內(nèi)，圖像傳感器每個(gè)像素的輸出電壓值以及圖像平均值電壓。針對每個(gè)像素，根據(jù)測得的實(shí)際輸出電壓在曝光測試數(shù)據(jù)庫中選擇對應(yīng)的圖像平均值電壓，將所述選擇的圖像平均值電壓作為當(dāng)前像素的輸出電壓，最后生成圖像。本發(fā)明實(shí)施例通過構(gòu)建曝光測試數(shù)據(jù)庫，將均勻光源測試的圖像平均值電壓作為圖像傳感器像素的輸出電壓，然后得到圖像，以達(dá)到降噪效果，
[0024]作為一種具體優(yōu)選實(shí)施方式,如圖2所示,所述步驟SlOl包括:
[0025]步驟S201、針對開啟的每一種顏色的均勻光源以及設(shè)置的每一個(gè)常用的曝光時(shí)間，在圖像傳感器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)，逐步調(diào)整均勻光源的光強(qiáng)，并實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前顏色像素的圖像平均值電壓。
[0026]均勻光源包括有RGB三種顏色，在進(jìn)行曝光測試時(shí)，首先將增益設(shè)為固定值比如OdB，然后針對每一種顏色的均勻光源做測試，建立的噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫包括三種顏色的曝光測試數(shù)據(jù)庫。當(dāng)開啟其中一種顏色的均勻光源時(shí)，關(guān)閉其他顏色光源。所述常用曝光時(shí)間可設(shè)置，假設(shè)有η個(gè)，時(shí)間由短到長依次為T1、T2、T3…Tn。
[0027]本步驟中，需要針對每種顏色、每個(gè)常用的曝光時(shí)間分別建立曝光測試數(shù)據(jù)庫。圖像傳感器每個(gè)像素點(diǎn)都連接有一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器有轉(zhuǎn)換范圍限制，光強(qiáng)太強(qiáng)，輸出電壓會(huì)超過模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換范圍。因此，本步驟中，需要在模數(shù)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)調(diào)整均勻光源的光強(qiáng)。
[0028]圖像傳感器通過彩色濾鏡接收彩色信號，每個(gè)像素有R像素、G像素和B像素三個(gè)分量值，并按照一定順序保存，比如第一行排列為RGRGRG…，第二行排列為GBGBGB…;當(dāng)用紅色均勻光源時(shí)只讀出R的值，當(dāng)用綠色均勻光源時(shí)只讀出G的值，當(dāng)用藍(lán)色均勻光源時(shí)只讀出B的值。
[0029]步驟S202、每當(dāng)所述圖像平均值電壓變化最低有效位電壓時(shí)，記錄并保存當(dāng)前顏色每個(gè)像素的輸出電壓以及圖像平均值電壓。
[0030]本步驟中，所述最低有效位電壓為參考電壓Vcc的1/2Ν，其中N為圖像傳感器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。一般情況下，CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器
的位數(shù)為10位(或者12位)，因此每當(dāng)圖像平均值電壓變化1/1024vcc（或者1/4096vcc）時(shí)， 記
錄當(dāng)前顏色像素的輸出電壓以及當(dāng)前的圖像平均值電壓，并將兩者相關(guān)聯(lián)。當(dāng)三種顏色的、每個(gè)常用曝光時(shí)間的像素實(shí)際輸出電壓數(shù)據(jù)和圖像平均值電壓數(shù)據(jù)記錄完畢后，完成建立噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫。
[0031]比如首先選用紅色均勻光源，設(shè)置常用曝光時(shí)間Tl，在圖像傳感器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)逐步調(diào)整均勻光源的光強(qiáng)，每當(dāng)圖像平均值電壓變化最低有效位電壓時(shí)，讀取R像素電壓值和圖像平均值電壓，然后設(shè)置常用曝光時(shí)間T2，同樣調(diào)整光源光強(qiáng)，讀取R像素電壓值和圖像平均值電壓，同理設(shè)置常用曝光時(shí)間T3、T4...，進(jìn)行曝光測試，當(dāng)設(shè)置好最后一個(gè)常用曝光時(shí)間Tn時(shí)，調(diào)整光源光強(qiáng)，讀取R像素電壓值和圖像平均值電壓；接著選用綠色均勻光源，按照前述選用紅色均勻光源類似，記錄下各個(gè)常用曝光時(shí)間下的G像素電壓值和圖像平均值電壓；最后選用藍(lán)色均勻光源，進(jìn)行同樣處理，至此完成建立噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫。
[0032]作為一種具體優(yōu)選實(shí)施方式，如圖3所示，所述步驟S102包括:
[0033]步驟S301、測得圖像傳感器各個(gè)顏色像素的實(shí)際輸出電壓；
[0034]步驟S302、針對每種顏色像素的實(shí)際輸出電壓以及實(shí)際曝光時(shí)長，調(diào)用對應(yīng)顏色的曝光測試數(shù)據(jù)庫得到當(dāng)前顏色的圖像平均值電壓，用所述圖像平均值電壓替代當(dāng)前顏色像素的輸出電壓；
[0035]步驟S303、結(jié)合所有的各個(gè)顏色像素的輸出電壓，生成降噪后的圖像。
[0036]在實(shí)際曝光時(shí)，首先在攝像機(jī)上設(shè)置實(shí)際曝光時(shí)長，曝光后，讀取圖像傳感器各個(gè)顏色像素的實(shí)際輸出電壓，然后針對每個(gè)顏色像素，查找對應(yīng)顏色的曝光測試數(shù)據(jù)庫，根據(jù)實(shí)際曝光時(shí)長，找到當(dāng)前顏色像素的實(shí)際輸出電壓對應(yīng)的圖像平均值電壓，并用所述圖像平均值電壓代替當(dāng)前顏色像素的輸出電壓，在得到每個(gè)顏色像素的輸出電壓后，輸出圖像。此時(shí)得到的圖像為降噪后的圖像。
[0037]實(shí)施例二:
[0038]圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)，為了便于說明僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。
[0039]本實(shí)施例提供的攝像設(shè)備包括包括鏡頭400、圖像傳感器401、存儲(chǔ)模塊402和處理器模塊403。所述存儲(chǔ)模塊402中存儲(chǔ)有噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫，所述處理器模塊403用于創(chuàng)建噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫，以及在實(shí)際曝光時(shí)，測得圖像傳感器各個(gè)像素的實(shí)際輸出電壓，根據(jù)實(shí)際曝光時(shí)長調(diào)用所述曝光測試數(shù)據(jù)庫，用圖像平均值電壓替代各個(gè)像素的輸出電壓，生成圖像；所述存儲(chǔ)模塊402用于存儲(chǔ)所述噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫，所述曝光測試數(shù)據(jù)庫包括在不同的光強(qiáng)下、每個(gè)常用的曝光時(shí)間內(nèi)，圖像傳感器每個(gè)像素的輸出電壓值以及圖像平均值電壓。
[0040]在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，優(yōu)選的，所述圖像傳感器為CMOS (Complementary Metal OxideSemiconductor,互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器)傳感器。所述存儲(chǔ)模塊402中存儲(chǔ)的曝光測試數(shù)據(jù)庫包括針對RGB三種顏色均勻光源、每個(gè)常用的曝光時(shí)間進(jìn)行曝光測試得到的數(shù)據(jù)。在實(shí)際曝光時(shí)，根據(jù)實(shí)際曝光時(shí)間查找對應(yīng)顏色、對應(yīng)曝光時(shí)間的曝光測試數(shù)據(jù)庫，得到的圖像平均值電壓代替當(dāng)前顏色像素的輸出電壓，最后結(jié)合所有的像素的輸出電壓，得到降噪后的圖像。所述存儲(chǔ)模塊402優(yōu)選為FLASH存儲(chǔ)器，攝像設(shè)備掉電或關(guān)機(jī)重啟后，曝光測試數(shù)據(jù)庫不會(huì)丟失。
[0041]另外，隨著CMOS傳感器放置時(shí)間變長，環(huán)境射線隨對CMOS傳感器中光敏二極管損害越多，在一段時(shí)間內(nèi)還是可以接收的，當(dāng)畫質(zhì)明顯變化時(shí)可重新建立噪點(diǎn)平均值曝光數(shù)據(jù)庫。
[0042]綜上，本發(fā)明通過均勻光源進(jìn)行曝光測試，根據(jù)畫面中像素輸出電壓的實(shí)際值和平均值，建立噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫，實(shí)際應(yīng)用中對每一像素調(diào)用測試數(shù)據(jù)庫，利用平均值替代方法，對實(shí)際曝光的輸出電壓值轉(zhuǎn)換處理，最后生成圖像，從而達(dá)到降噪的目的。本發(fā)明從理論上實(shí)現(xiàn)了過濾掉圖像傳感器因光敏二極管及放大電路差異引起的噪聲，起到大幅度提高傳感器輸出的畫面質(zhì)量。
[0043]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種圖像傳感器輸出降噪方法，其特征在于，所述方法包括: 建立噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫，所述曝光測試數(shù)據(jù)庫包括在不同的光強(qiáng)下、每個(gè)常用的曝光時(shí)間內(nèi)，圖像傳感器每個(gè)像素的輸出電壓值以及圖像平均值電壓； 實(shí)際曝光時(shí)，測得圖像傳感器各個(gè)像素的實(shí)際輸出電壓，根據(jù)實(shí)際曝光時(shí)長調(diào)用所述曝光測試數(shù)據(jù)庫，用圖像平均值電壓替代各個(gè)像素的輸出電壓，生成圖像。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述建立噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫步驟，具體包括: 針對開啟的每一種顏色的均勻光源以及設(shè)置的每一個(gè)常用的曝光時(shí)間，在圖像傳感器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)，逐步調(diào)整均勻光源的光強(qiáng)，并實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前顏色像素的圖像平均值電壓； 每當(dāng)所述圖像平均值電壓變化最低有效位電壓時(shí)，記錄并保存當(dāng)前顏色每個(gè)像素的輸出電壓以及圖像平均值電壓。
3.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述最低有效位電壓為參考電壓的Ι/f，其中N為圖像傳感器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器位數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述均勻光源為RGB光源，開啟其中一種顏色的光源時(shí)，關(guān)閉其他顏色光源，建立的噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫包括三種顏色的曝光測試數(shù)據(jù)庫。
5.如權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，所述測得圖像傳感器各個(gè)像素的實(shí)際輸出電壓，根據(jù)實(shí)際曝光時(shí)長調(diào)用所述曝光測試數(shù)據(jù)庫，用圖像平均值電壓替代各個(gè)像素的輸出電壓，生成圖像步驟，具體包括: 測得圖像傳感器各個(gè)顏色像素的實(shí)際輸出電壓； 針對每種顏色像素的實(shí)際輸出電壓以及實(shí)際曝光時(shí)長，調(diào)用對應(yīng)顏色的曝光測試數(shù)據(jù)庫得到當(dāng)前顏色的圖像平均值電壓，用所述圖像平均值電壓替代當(dāng)前顏色像素的輸出電壓； 結(jié)合所有的各個(gè)顏色像素的輸出電壓，生成降噪后的圖像。
6.一種攝像設(shè)備，包括鏡頭、圖像傳感器、存儲(chǔ)模塊和處理器模塊，其特征在于: 所述處理器模塊用于創(chuàng)建噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫，以及在實(shí)際曝光時(shí)，測得圖像傳感器各個(gè)像素的實(shí)際輸出電壓，根據(jù)實(shí)際曝光時(shí)長調(diào)用所述曝光測試數(shù)據(jù)庫，用圖像平均值電壓替代各個(gè)像素的輸出電壓，生成圖像； 所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)所述噪點(diǎn)平均值曝光測試數(shù)據(jù)庫，所述曝光測試數(shù)據(jù)庫包括在不同的光強(qiáng)下、每個(gè)常用的曝光時(shí)間內(nèi)，圖像傳感器每個(gè)像素的輸出電壓值以及圖像平均值電壓。
7.如權(quán)利要求6所述攝像設(shè)備，其特征在于，所述圖像傳感器為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器。
8.如權(quán)利要求7所述攝像設(shè)備，其特征在于，所述處理器模塊為FLASH存儲(chǔ)器。
【文檔編號】H04N5/357GK103945146SQ201410139510
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】雷正江, 王一平, 谷浩 申請人:武漢烽火眾智數(shù)字技術(shù)有限責(zé)任公司