[發明專利]圖像傳感器成像中LED頻閃抑制的方法

有效

• 申請號: 201910929420.0
• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN110661982B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 徐辰;莫要武;馬偉劍;邵科;任冠京;石文杰;汪小勇;謝曉;戚德奎
• 申請（專利權）人: 思特威（上海）電子科技股份有限公司
• 主分類號: H04N5/235
• 分類號: H04N5/235
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種圖像傳感器成像中LED頻閃抑制的方法，所述方法采用圖像傳感器像素陣列中的像素以3×3結構為單位設置為一個像素單元，每個像素單元的中心像素設為第一組像素，四周八個像素設為第二組像素；第一組像素和第二組像素分別設置不同的曝光時間和轉換增益，第一組像素設置較長的曝光時間，第二組像素設置較高的轉換增益；所述第一組像素和第二組像素在一幀內完成曝光，逐行交替輸出為兩幀圖像數據。后端處理將兩幀圖像合成為一幀具有高動態范圍的圖像輸出。本發明提出發明方案能有效抑制圖像傳感器輸出圖像時LED信號光源所產生的閃爍問題，同時能夠有效提高圖像傳感器輸出圖像的動態范圍。

技術領域

本發明涉一種圖像傳感器的圖像處理技術，尤其涉及一種抑制圖像傳感器應用過程中針對LED光源產生的頻閃問題，同時可提高輸出動態范圍的方法。

背景技術

隨著LED技術的發展及廣泛應用，我們生活環境中使用的交通信號燈，汽車照明燈，及其他標識指示燈等在各種場景中可常見應用。LED光源具有體積小發光效率高，穩定性好，且使用壽命長等多種技術優勢，在照明領域已經逐漸取代了傳統光源的使用。由于LED光源驅動采用PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制)方式，其一般以大于90Hz以上頻率閃爍達到人肉眼無法識別其開關的狀態正常工作。

圖1為圖像傳感器應用中LED光源閃爍影響的原理示意圖。如圖1中所示，在輸出顯示的圖像幀中第N，N+1，N+2…幀中，其對應LED光源脈沖的開關示意圖，圖中僅為示意說明目的僅列出部分的開關狀態。為了抑制LED光源作為指示燈在使用過程中圖像傳感器拍攝輸出的圖像畫面出現閃爍的問題，以確保正常使用，需要延長圖像傳感器的曝光時間。如果圖像傳感器設置的曝光時間過長，容易引起過曝的問題，導致圖像傳感器輸出圖像畫面過亮而出現模糊。因此需要對圖像傳感器進行設計以適于多場景應用，如低靈敏度的像素設計，滿足在長曝光時間時LED或其他過亮的場景不會出現過曝的問題。

提高圖像傳感器輸出圖像的動態范圍有多種實現方案，可以采用將兩幀圖像合成為一幀輸出以提高輸出圖像動態范圍的實現方式。現已公開的申請公布號為CN109845242A，名稱為“具有LED閃爍抑制的WDR成像”的發明專利中公開了一種LED閃爍抑制的成像方法，該方法中采用設置圖像傳感器的第一幀曝光時間ET1小于第二幀曝光時間ET2；根據圖像傳感器的滿阱容量FWC計算高強度閾值和低強度閾值；圖像傳感器輸出原始第一幀圖像信號具有第一強度值，第二幀圖像信號具有第二強度值，將第一幀強度值和第二幀強度值與上述的高強度閾值和低強度閾值進行比較以確定是否是閃爍圖像數據，對所述第一幀像素數據和第二幀像素數據選擇權重，在包含閃爍數據的情況下增加第二像素數據的權重，最后將兩幀進行合成輸出。這種實現方式雖能提高輸出的動態范圍，但該技術方案需要曝光兩幀圖像數據，對第一幀圖像數據進行存儲，第二幀圖像讀取完成后再進行合成，這種實現方式會產生運動拖影的問題。

本發明基于上述多個問題，提出一種創新的圖像傳感器像素結構設計，可以抑制LED的頻閃問題并且能夠提高輸出動態范圍，同時適用于大、小尺寸的像素設計。

發明內容

本發明目的在于提供一種圖像傳感器成像中LED頻閃抑制的方法，所述方法包括以下實現步驟：

將圖像傳感器像素陣列中的像素以3×3結構為單位進行設置構成一個像素單元；

每個所述每個像素單元的中心像素設置為第一組像素，所述中心像素四周的八個像素設置為第二組像素；所述第一組像素和所述第二組像素分別設定有不同的曝光時間和增益模式；

所述第一組像素和所述第二組像素在一幀內完成曝光，分別逐行交替輸出為兩幀圖像數據；

所述第一組像素根據LED光源的亮度值設定曝光時間；所述第二組像素根據應用環境亮度值設定曝光時間；