[發明專利]應用于CMOS圖像傳感器的動態擴展方法

在審

• 申請號: 201911094258.1
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110809122A
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 李明;李夢萄;呂玉冰;周亞軍;劉戈揚;任思偉
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十四研究所
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/378
• 代理公司: 重慶樂泰知識產權代理事務所(普通合伙) 50221
• 代理人: 林慰敏

本發明公開了一種應用于CMOS圖像傳感器的動態擴展方法，CMOS圖像傳感器采用雙增益像素電路，通過像素控制時序使雙增益像素電路處于高增益模式；CMOS圖像傳感器在內部曝光模式下進行曝光，達到預定的曝光時間后，曝光結束，讀取像素信號，之后，統計幀內飽和的像素數量及最大非飽和電壓值；根據飽和像素的數量或最大非飽和電壓幅值確定下一幀的曝光時間，并產生相應的控制時序開始下一幀的曝光。本發明將像素時序控制和內部曝光控制相結合，在微光環境下的成像效果好；保持像素高增益輸出，提高了探測靈敏度；提高了圖像信號的動態范圍，通過內部曝光時間控制實現了曝光時間的自動調節。

技術領域

本發明涉及CMOS圖像傳感器領域，特別涉及一種應用于CMOS圖像傳感器的動態擴展方法。

背景技術

當前的圖像采集和處理應用越來越廣泛，圖像傳感器是核心部件，由于CCD芯片應用起來較為復雜，隨著CMOS圖像傳感器技術日趨成熟，性能越來越優良，使得CMOS圖像傳感器的應用范圍越來越廣。盡管CMOS圖像傳感器具有CCD芯片無法比擬的諸多優點，但在成像質量(信噪比和動態范圍等)方面的性能劣于CCD圖像傳感器，尤其是在微光和低照度環境中成像質量較差。因此，在很多場合下CMOS成像應用都受到限制，有必要提供一種提高CMOS圖像傳感器的圖像質量的方法，使其在微光和低照度環境中得到發展和應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供了一種可在微光等應用環境下成像的應用于CMOS圖像傳感器的動態擴展方法。

本發明的技術方案如下：

一種應用于CMOS圖像傳感器的動態擴展方法，CMOS圖像傳感器采用雙增益像素電路，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S101、通過像素控制時序使雙增益像素電路處于高增益模式，之后，CMOS圖像傳感器對外部幀請求信號進行檢測，當檢測到外部幀請求信號時，產生首幀的控制時序；

步驟S102、控制時序使像素電路復位；

步驟S103、CMOS圖像傳感器在內部曝光模式下進行曝光；

步驟S104、達到預定的曝光時間后，曝光結束，行選擇信號RS切換到高電平，先讀取復位高電平信號，然后再讀取有效高電平信號，完成像素信號的讀取；

步驟S105、曝光控制單元開始統計幀內飽和的像素數量及幀內最大非飽和電壓值；

步驟S106、判斷飽和像素的數量是否大于0；如果飽和像素的數量大于0，執行步驟S107；否則，執行步驟S108；

步驟S107、將飽和像素的數量與數量閾值進行比較，并根據比較結果確定下一幀的曝光時間，執行步驟S109；

步驟S108、將最大非飽和電壓幅值與電壓閾值進行比較，并根據比較結果確定下一幀的曝光時間，執行步驟S109；

步驟S109、根據下一幀的曝光時間產生相應的控制時序，返回步驟S102開始下一幀的曝光。

進一步的，在曝光時，如果是首幀曝光，CMOS圖像傳感器按曝光初始時間進行曝光；對于非首幀曝光，由該幀的控制時序決定曝光時間。

進一步的，CMOS圖像傳感器根據曝光寄存器的值確定曝光初始時間；利用通信總線能夠設置曝光寄存器的值，從而調整曝光初始時間，如果未設置曝光寄存器的值，則根據曝光寄存器的默認值確定曝光初始時間。