去除图像传感器噪声的方法和装置、存储介质与流程

[0001]
本公开涉及传感器领域，具体地，涉及一种去除图像传感器噪声的方法和装置、存储介质。


背景技术：

[0002]
cmos(complementary metal oxide semiconductor；互补金属氧化物半导体)图像传感器由于列失配，会出现不同列之间输出存在固有差异，即竖向列固定模式噪声，由于列固定模式噪声的存在，当图像传感器拍摄图像时，图像会出现明显的列竖纹，不随场景改变，列固定模式噪声极大影响图像传感器的成像质量，因此去除列固定模式噪声是从事图像传感器行业的一项挑战。


技术实现要素：

[0003]
本公开提供一种去除图像传感器噪声的方法和装置、存储介质，以解决相关技术中图像传感器由于存在列固定模式噪声而影响成像质量的技术问题。
[0004]
为实现上述目的，本公开实施例的第一方面，提供一种去除图像传感器噪声的方法，所述方法包括：
[0005]
获取所述图像传感器的伪输出信号和有效信号；
[0006]
根据所述伪输出信号，对所述有效信号执行去噪声处理；
[0007]
输出处理后的所述有效信号。
[0008]
可选地，所述图像传感器包括像素阵列，所述像素阵列的像素结构包括光电二极管、传输晶体管、浮置扩散区和复位晶体管；所述光电二极管的n极连接于所述传输晶体管的源极，所述传输晶体管的漏极连接于所述浮置扩散区，所述复位晶体管的源极连接于所述浮置扩散区；
[0009]
所述获取所述图像传感器的伪输出信号，包括：
[0010]
控制所述复位晶体管对所述浮置扩散区节点进行复位并记录复位后所述像素结构的输出信号vr1；
[0011]
对像素再次进行采样，并记录所述像素结构的输出信号vs1；
[0012]
输出所述信号vr1和所述信号vs1之间的差值。
[0013]
可选地，所述获取所述图像传感器的有效信号，包括：
[0014]
在获得所述伪输出信号后，对像素再次进行采样并记录所述像素结构的输出信号vr2；
[0015]
控制所述传输晶体管导通并记录导通后所述像素结构的输出信号vs2；
[0016]
输出所述信号vr2和所述信号vs2之间的差值。
[0017]
可选地，所述对所述有效信号执行去噪声处理，包括：
[0018]
将所述像素阵列的每一列的伪输出信号叠加后取平均值；
[0019]
将所述像素阵列的每一列的有效信号减去所述平均值。
[0020]
可选地，所述图像传感器包括与像素阵列电连接的列模数转化器以及与所述列模数转化器电连接的列随机存储器；所述对所述有效信号执行去噪声处理是在所述列模数转化器中或所述列随机存储器中执行。
[0021]
本公开实施例的第二方面，提供一种去除图像传感器噪声的装置，所述装置包括：
[0022]
获取模块，用于获取所述图像传感器的伪输出信号和有效信号；
[0023]
处理模块，用于根据所述伪输出信号，对所述有效信号执行去噪声处理；
[0024]
输出模块，用于输出处理后的所述有效信号。
[0025]
可选地，所述图像传感器包括像素阵列，所述像素阵列的像素结构包括光电二极管、传输晶体管、浮置扩散区和复位晶体管；所述光电二极管的n极连接于所述传输晶体管的源极，所述传输晶体管的漏极连接于所述浮置扩散区，所述复位晶体管的源极连接于所述浮置扩散区；
[0026]
所述获取模块包括：
[0027]
第一记录子模块，用于控制所述复位晶体管对所述浮置扩散区节点进行复位并记录复位后所述像素结构的输出信号vr1；
[0028]
第二记录子模块，用于对像素再次进行采样，并记录所述像素结构的输出信号vs1；
[0029]
第一输出子模块，用于输出所述信号vr1和所述信号vs1之间的差值。
[0030]
可选地，所述获取模块还包括：
[0031]
第三记录子模块，用于在获得所述伪输出信号后，对像素再次进行采样并记录所述像素结构的输出信号vr2；
[0032]
第四记录子模块，用于控制所述传输晶体管导通并记录导通后所述像素结构的输出信号vs2；
[0033]
第二输出子模块，用于输出所述信号vr2和所述信号vs2之间的差值。
[0034]
可选地，所述处理模块还用于：将所述像素阵列的每一列的伪输出信号叠加后取平均值；将所述像素阵列的每一列的有效信号减去所述平均值。
[0035]
本公开实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项所述方法的步骤。
[0036]
本公开实施例的第四方面，提供一种去除图像传感器噪声的装置，包括：
[0037]
存储器，其上存储有计算机程序；以及
[0038]
处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现上述第一方面中任一项所述方法的步骤。
[0039]
采用上述技术方案，至少能够达到如下技术效果：
[0040]
本公开通过增加伪采样操作来获取伪输出信号，由于伪输出信号只包含本列的固有失配，有效信号既包含了固有失配又包含了像素结构采集到的光电转换信息，因此，根据所述伪输出信号，对所述有效信号执行去噪声处理，可以有效去除列的固有失配，提高成像质量，解决了相关技术中图像传感器由于存在列固定模式噪声而影响成像质量的技术问题。另外，本公开并不需要参考行，只需增加伪采样操作，因此，本公开所采用的图像传感器可以去除参考行，降低了芯片的成本。
[0041]
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0042]
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0043]
图1是本公开一示例性实施例示出的一种去除图像传感器噪声的方法流程图。
[0044]
图2是现有技术中的一种图像传感器的示意图。
[0045]
图3是本公开一示例性实施例示出的一种图像传感器的示意图。
[0046]
图4是本公开一示例性实施例示出的一种图像传感器中像素结构的电路示意图。
[0047]
图5是现有技术中的一种图像传感器的采样信号示意图。
[0048]
图6是本公开一示例性实施例示出的一种图像传感器的采样信号示意图。
[0049]
图7是根据一示例性实施例示出的一种去除图像传感器噪声的方法包括的步骤中获取伪输出信号的流程图。
[0050]
图8是根据一示例性实施例示出的一种去除图像传感器噪声的方法包括的步骤中获取有效信号的流程图。
[0051]
图9是本公开一示例性实施例示出的一种去除图像传感器噪声的装置框图。
[0052]
图10是本公开一示例性实施例示出的一种去除图像传感器噪声的装置的获取模块的框图。
[0053]
图11是本公开一示例性实施例示出的另一种去除图像传感器噪声的装置框图。
具体实施方式
[0054]
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0055]
现有技术中，为了去除列固定模式噪声，一种图像传感器如图2被提出，该图像传感器包括参考行像素阵列10、有效像素阵列11、列模数转化器12、列随机存储器(列adc)13、控制电路14和行译码电路15。图2中的图像传感器是通过对有效像素阵列11与参考行10输出的列信号通过计算处理的方式来去除列固定模式噪声，通常情况下参考行大于10行，参考行越多，图像传感器去除列固定模式噪声的效果越好。
[0056]
但是本申请发明人研究发现，图2中的图像传感器需要较多的参考行，而芯片的面积会随着参考行的增多而增大，此种方法一定程度上会增加的芯片的成本。
[0057]
图1是根据一示例性实施例示出的一种去除图像传感器噪声的方法流程图，以解决相关技术中图像传感器由于存在列固定模式噪声而影响成像质量的技术问题。如图1所示，所述去除图像传感器噪声的方法包括：
[0058]
s11，获取所述图像传感器的伪输出信号和有效信号。
[0059]
s12，根据所述伪输出信号，对所述有效信号执行去噪声处理。
[0060]
s13，输出处理后的所述有效信号。
[0061]
本公开可以应用于图3中的图像传感器中，如图3所示，该图像传感器包括像素阵列21、列模数转化器22、列随机存储器(列adc)23、控制电路24和行译码电路25。
[0062]
其中，像素阵列21的像素结构可以如图4所示，所述像素结构可以包括光电二极管31、传输晶体管tx、浮置扩散区fd、复位晶体管rst、源跟随晶体管sf和行选通管sel；所述光电二极管31的n极连接于所述传输晶体管tx的源极，所述传输晶体管tx的漏极连接于所述
浮置扩散区fd，所述复位晶体管rst的源极和漏极分别连接于所述浮置扩散区fd和电源，所述源跟随晶体管sf的栅极连接于所述浮置扩散区fd，对的源跟随晶体管sf的源极和漏极分别连接于所述行选通管sel的源极和电源。在图3中，像素阵列21为m行n列，当行选通管35选通时，当前行n列同时输出数据。
[0063]
现有技术中的像素结构的数据采集方式如图5所示，首先，复位晶体管rst对浮置扩散区fd进行复位，此时像素结构输出复位信号为vr；接着传输晶体管tx导通，把光电二极管31中的光电信号传输到浮置扩散区fd，此时像素结构的输出信号为vs。vs和vr的差值即为像素结构输出图像的信息，但由于列失配的存在，每一列的offset(偏移量)不同，图像上会出现列固定模式噪声。
[0064]
为了减轻列固定模式噪声，本公开像素结构的信号采样如图6所示，本公开在图5的基础上，增加一次伪采样操作，即在步骤s11中的伪输出信号。请参照图7，所述获取所述图像传感器的伪输出信号可以包括以下步骤：
[0065]
s111，控制所述复位晶体管对所述浮置扩散区节点进行复位并记录复位后所述像素结构的输出信号vr1。
[0066]
s112，对像素再次进行采样，并记录所述像素结构的输出信号vs1。
[0067]
s113，输出所述信号vr1和所述信号vs1之间的差值。
[0068]
在获取所述伪输出信号后，需要再获取所述图像传感器的有效信号。如图8所示，所述获取所述图像传感器的有效信号可以包括以下步骤：
[0069]
s114，在获得所述伪输出信号后，对像素再次进行采样并记录所述像素结构的输出信号vr2。
[0070]
s115，控制所述传输晶体管导通并记录导通后所述像素结构的输出信号vs2。
[0071]
s116，输出所述信号vr2和所述信号vs2之间的差值。
[0072]
请参照图3、图4和图6，首先，复位晶体管rst对浮置扩散区fd进行复位，此时像素结构输出复位信号为vr1；接着，再次进行采样，采样信号记为vs1，采集完成后把vr1和vs1的差值输出，存入列随机存储23中，vr1和vs1的差值为即为伪输出信号。
[0073]
然后，再次采样像素结构的输出信号，记为vr2，vr2的采集在传输晶体管tx导通之前；接着，传输晶体管tx导通，光电二极管31的光电信号传输到浮置扩散区fd，此时，像素结构的输出信号记为vs2，vr2和vs2的差值为即为有效信号。采集完成后，把vr2和vs2的差值输出，存入列随机存储23中。
[0074]
在获取伪输出信号和有效信号后，根据所述伪输出信号，对所述有效信号执行去噪声处理。比如，对所述有效信号执行去噪声处理放入一个方式，将所述有效信号减去所述伪输出信号，然后输出处理后的所述有效信号。
[0075]
举例来讲，请参照图3、图4和图6，列随机存储23存在伪输出信号vr1-vs1＝voffset＝v1和有效信号vr2-vs2＝voffset+vsignal＝v2，因此，可以在列随机存储23中执行去噪声处理。其中，伪输出信号vr1-vs1由于是在浮置扩散区fd复位之后，传输晶体管tx打开之前采集，因此，伪输出信号只包含本列的固有失配voffset。而vr2-vs2既包含了固有失配voffset又包含了像素结构采集到的光电转换信息。因此，v2-v1＝voffset+vsignal-voffset＝vsignal，此种操作方式可以有效去除列的固有失配voffset，提高成像质量，解决了相关技术中图像传感器由于存在列固定模式噪声而影响成像质量的技术问题。并且，
此种操作方式并不需要参考行，只需增加伪采样操作，因此，本公开所采用的图像传感器可以去除参考行，降低了芯片的成本。
[0076]
在另一实施例中，在列随机存储23中也可以通过如下方式执行去噪声处理：首先，将所述像素阵列的每一列的伪输出信号叠加后取平均值；接着，将所述像素阵列的每一列的有效信号减去所述平均值。该方式也可以消除列固定模式噪声，提高成像质量。
[0077]
请参照图3，由于列模数转化器22中也存在采样信号vr1、vs1、vr2和vs2，所述对所述有效信号去噪声处理也可以在是在所述列模数转化器中中执行。
[0078]
需要说明的是，本公开去除图像传感器噪声的方法也可以用于非列adc结构的图像传感器，对于该图像传感器的列像素串行输出的情况，则需先将像素阵列中每一列的所有像素输出的伪输出信号记录到随机存储器中，然后，再使用有效信号再对其做减，即可减去竖向列固定模式噪声。
[0079]
本公开通过增加伪采样操作来获取伪输出信号，由于伪输出信号只包含本列的固有失配，有效信号既包含了固有失配又包含了像素结构采集到的光电转换信息，因此，根据所述伪输出信号，对所述有效信号执行去噪声处理，可以有效去除列的固有失配，提高成像质量，解决了相关技术中图像传感器由于存在列固定模式噪声而影响成像质量的技术问题。另外，本公开并不需要参考行，只需增加伪采样操作，因此，本公开所采用的图像传感器可以去除参考行，降低了芯片的成本。
[0080]
值得说明的是，对于图1所示的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本公开并不受所描述的动作顺序的限制。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本公开所必须的。
[0081]
图9是本公开一示例性实施例示出的一种去除图像传感器噪声的装置。如图9所示，所述去除图像传感器噪声的装置300包括：
[0082]
获取模块310，用于获取所述图像传感器的伪输出信号和有效信号；
[0083]
处理模块320，用于根据所述伪输出信号，对所述有效信号执行去噪声处理；
[0084]
输出模块330，用于输出处理后的所述有效信号。
[0085]
可选地，所述图像传感器包括像素阵列，所述像素阵列的像素结构包括光电二极管、传输晶体管、浮置扩散区和复位晶体管；所述光电二极管的n极连接于所述传输晶体管的源极，所述传输晶体管的漏极连接于所述浮置扩散区，所述复位晶体管的源极连接于所述浮置扩散区；
[0086]
如图10所示，所述获取模块310包括：
[0087]
第一记录子模块311，用于控制所述复位晶体管对所述浮置扩散区节点进行复位并记录复位后所述像素结构的输出信号vr1；
[0088]
第二记录子模块312，用于对像素再次进行采样，并记录所述像素结构的输出信号vs1；
[0089]
第一输出子模块313，用于输出所述信号vr1和所述信号vs1之间的差值。
[0090]
可选地，如图10所示，所述获取模块310还包括：
[0091]
第三记录子模块314，用于在获得所述伪输出信号后，对像素再次进行采样并记录所述像素结构的输出信号vr2；
[0092]
第四记录子模块315，用于控制所述传输晶体管导通并记录导通后所述像素结构的输出信号vs2；
[0093]
第二输出子模块316，用于输出所述信号vr2和所述信号vs2之间的差值。
[0094]
可选地，所述处理模块320还用于：将所述像素阵列的每一列的伪输出信号叠加后取平均值；将所述像素阵列的每一列的有效信号减去所述平均值。
[0095]
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
[0096]
本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例所述去除图像传感器噪声的方法步骤。
[0097]
本公开还提供一种去除图像传感器噪声的装置，包括：
[0098]
存储器，其上存储有计算机程序；以及
[0099]
处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现上述实施例所述去除图像传感器噪声的方法步骤。
[0100]
图11是根据一示例性实施例示出的一种去除图像传感器噪声的装置400的框图。如图11所示，该装置400可以包括：处理器401，存储器402，多媒体组件403，输入/输出(i/o)接口404，以及通信组件405。
[0101]
其中，处理器401用于控制该装置400的整体操作，以完成上述的去除图像传感器噪声的方法中的全部或部分步骤。存储器402用于存储各种类型的数据以支持在该装置400的操作，这些数据例如可以包括用于在该装置400上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器402可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(static random access memory，简称sram)，电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，简称eeprom)，可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read-only memory，简称eprom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，简称prom)，只读存储器(read-only memory，简称rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件403可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器402或通过通信组件405发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。i/o接口404为处理器401和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件405用于该装置400与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如wi-fi，蓝牙，近场通信(near field communication，简称nfc)，2g、3g或4g，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件405可以包括：wi-fi模块，蓝牙模块，nfc模块。
[0102]
在一示例性实施例中，装置400可以被一个或多个应用专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、数字信号处理器(digital signal processor，简称dsp)、数字信号处理设备(digital signal processing device，简称dspd)、可编程逻辑器件(programmable logic device，简称pld)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称fpga)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的去除图像传感器噪声的方法。
[0103]
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，例如包括程序指令的存储器402，上述程序指令可由装置400的处理器401执行以完成上述的去除图像传感器噪声的方法。
[0104]
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0105]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0106]
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。