[發明專利]基于自適應可編程模數轉換優化圖像傳感器性能的方法

在審

• 申請號: 202010919925.1
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN114143481A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 錢麗;張黎黎
• 申請（專利權）人: 格科微電子（上海）有限公司
• 主分類號: H04N5/268
• 分類號: H04N5/268;H04N5/351
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種基于自適應可編程模數轉換優化圖像傳感器性能的方法，根據環境信息或自定義模式，從原圖像信息中獲取用戶感興趣的一個或多個亮度區間，提高所述感興趣的亮度區間的模數轉換精度，而對其他亮度區間則降低模數轉換精度以提高模數轉換速度，從而兼顧整個模數轉換過程的轉換精度與轉換速度，使得模數轉換關系靈活多變，可以更好地還原自然界的高動態環境，更加接近人眼的響應機制，或者基于某些機器視覺的要求，滿足不同場景及用戶的喜好需求，改善圖像傳感器的整體性能。

技術領域

本發明涉及一種基于自適應可編程模數轉換優化圖像傳感器性能的方法。

背景技術

自然界光強變化范圍巨大，從刺目的陽光到微弱星光之間光亮度整整相差了10⁸數量級，實際上再加上反射體和發光體的區別，真正的動態范圍遠超過這個值，現實生活中大多數場景的動態范圍在100dB以上。

人眼對這些高動態的場景適應能力較強，因為人眼對于亮度響應不是線性關系，而是對數關系（主觀亮度S與環境亮度B的關系如下：S=KlgB+K₀，K與K₀都是常數）。人眼的視網膜上集中了大量的視細胞，主要分為兩類：錐狀細胞，主要分布在視網膜的中央，每個眼內約有600W~700W個，每個錐狀細胞連到一個神經末梢，有較高的分辨率，可以分辨光的強弱，對顏色敏感，所以又稱為明視覺；桿狀細胞，分布在整個視網膜表面上，約有7500W~15000W個，幾個柱狀細胞連到同一個神經末梢，使得分辨率較低，對低照度較為敏感，形成高靈敏度、無色覺功能的暗視覺。正是通過這種對光的對數響應性質，人眼可以接收寬度達10⁸倍的亮度范圍，動態范圍可高達100 dB ~120dB。

但是現在主流的CMOS圖像傳感器中，模數轉換的方式有線性和分段線性兩種：圖1所示的線性轉換在DN值為0~200的整個亮度區間內，無論亮處與暗處使用相同的轉換精度，然而，如果轉換精度低，雖然轉換速度較高，但是細節分辨率不夠，如果轉換精度高，盡管細節效果好，但是轉換速度影響較大，于是只能對這個高動態的世界做取舍，要么損失轉換精度，要么損失轉換速度；圖2所示的分段線性轉換雖然在提高轉換速度的同時，可以在低亮度場景（例如0~90的低亮度區間）下具有更高的轉換精度，保證了暗光細節的分辨率，但是犧牲了高亮度場景下（例如180~200的高亮度區間）的轉換精度，因此無法兼顧不同的場景，并且由于不同的用戶喜好需求不同，可能用戶感興趣的并非0~90的低亮度區間，而是90~180或者180~200的高亮度區間，甚至用戶感興趣的亮度區間會隨著環境信息或者用戶選擇的自定義模式變化，而現有的固定形狀的分段線性轉換無法滿足這些特定的或者變化的用戶喜好需求。也就是說，現有的圖像傳感器無法兼顧轉換精度與轉換速度，無法同時滿足不同場景及用戶的喜好需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于自適應可編程模數轉換優化圖像傳感器性能的方法，兼顧轉換精度與轉換速度，滿足不同場景及用戶的喜好需求，改善圖像傳感器的整體性能。

基于以上考慮，本發明提供一種基于自適應可編程模數轉換優化圖像傳感器性能的方法，包括：獲取環境信息或自定義模式；根據所述環境信息或自定義模式，從原圖像信息中獲取用戶感興趣的一個或多個亮度區間，提高所述感興趣的亮度區間的模數轉換精度，以提高圖像質量。

優選的，根據所述環境信息或自定義模式產生具有不同模數轉換精度的模數轉換曲線，對所述具有不同模數轉換精度的模數轉換曲線進行歸一化處理后傳輸給外部平臺。

優選的，所述具有不同模數轉換精度的模數轉換曲線包括非線性部分，對所述非線性部分先進行線性校準再進行歸一化處理。

優選的，所述具有不同模數轉換精度的模數轉換曲線為連續可導的曲線。

優選的，根據所述環境信息或自定義模式產生對應的模數轉換曲線，所述模數轉換曲線包括線性部分和/或非線性部分，將所述模數轉換曲線的非線性部分經過線性校準處理后的數據傳輸給外部平臺。