新型CMOS圖像傳感器原理及設計

2 圖像的預處理過程及方法

為了得到良好的圖像質量，需要對所采集的原始圖像數據進行處理。一般上，圖像的預處理是在協處理器中完成的。最近，隨著SoC技術的發展，可以在CMOS傳感器中集成圖像預處理功能．這正顯示了CMOS圖像傳感器的優勢所在。

圖像的預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。

通過數字圖像處理算法來實現來實現上述的圖像預處理過程，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，而導致了其輸出電平被鉗位于高電乎(黑點)或低電平(白點)，就需要通過圖像處理來進行彌補。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／數轉換器存在著差異，這就導致了固定模式噪聲(fixed Pattern Noise，FPN)的產生。圖4中Black Lines中的數據就是用來消除FPN的。協處理器會利用這一部分數據來達到消除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器件和光學器件之間在信號傳輸上的非線性效應。

從以上的圖像處理過程可知，許多算法中使用了差值，這就導致了圖像的平滑化，而為了恢復銳利的圖像，就需要進行光圈修正。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行卷積，從而得到銳利的圖像。

3 結 語

為了提高CMOS圖像傳感器的圖像質量，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處理功能，對改善圖像的質量起到了很好的效果。