基于CPLD的圖像傳感器非均勻性校正研究

　　從圖1可看出,在Hj和Hj+1輻照度下,校正前a和b光敏元的視頻輸出值分別為Uaj、Ua(j+1) 、Ubj和Ub(j+1) . 由于非均勻性的存在,使得Uaj ≠Ubj、U a (j+1) ≠U b(j+1) . 校正后, a和b 2個光敏元在H j和H j+1輻照度下,均分別有相同的輸出: Ucj和Uc(j+1) . 同時也保證了在(Hj , Hj+1 )區域內,相同輻照度下2個光敏元均有相同的輸出. 直線i ( i = a, b)可表示為:

　　式中, Uij為i光敏元校正前的輸出; Kij、bij分別為對應直線的斜率和偏置常數為使a和b光敏元的轉換特性經校正后均表現為直線c所表示的轉換關系,按以下2式選擇斜率校正系數Gij和偏置校正系數Cij。

　　式(2)中, Kc為常數, 表示直線c的斜率. 對Kc的選擇具有很強的隨意性, 通常選取所有光敏元中最大斜率的光電轉換直線或者取過2個不同光照下各個光敏元的算術平均值的直線作為標準. 筆者則以獲取盡可能大的Gij作為標準, 因此, 由Gij (最大取值可為250)和(Ui(j+1) - Uij )值可確定(Uc(j+1) - Ucj )值的范圍,從而確定Kc值. 同時保證校正后的視頻輸出值在飽和輻照度范圍內隨輻照度增強而增大。

　　式(3)中,Mj為常數. 在保證光電轉換曲線分段線性化后的連續性和單值性的情況下,Mj值等于分段點Hj校正后的視頻電壓值. 同時, 結合Uij以及選擇合適的Gij ,保證獲取盡可能大Cij. 因此,校正后的視頻輸出Uc可表示為

　　將式(1) 、式(2)和式(3)代入式(4) ,經整理后得:

　　可見,因為Kc、Mj和Hj均為常數, 經過校正處理后, 在同一輻照度下, 2個光敏元都有相同的視頻輸出電壓并且輸出電壓值與輻照度大小成一一對應的線性關系. 同理,對有m 個光敏元的傳感器采用上述校正原理和校正算法可實現其非均勻性校正。

　　此外,由于不同圖像傳感器的光電轉換曲線各不相同,所以,在輻照度區域的劃分時,各邊界點應根據具體傳感器的特性加以選擇,不能一概而論. 筆者所采取的選取原則是,采用實驗測取數據,擬合出曲線的大致變化情況,再進行輻照度區域劃分。