一种电容式图像传感器坏点实时定位的方法
【专利摘要】本发明涉及一种电容式图像传感器坏点实时定位的方法，包括如下步骤：步骤1，调整电容阵列参数(每个电容点参数一致)，启动传感器采集一副背景图像，并生成直方图；步骤2，根据直方图搜索80％以上像素点所在区间，并记录该区间的起始灰度值和结束灰度值；步骤3，与第一次采集相同参数下，启动传感器再次采集一幅背景图像，并实时判断图像灰度值是否分布在起始点和结束点之间以确定该点是否为坏点；所有点判断完成后，通过读取标记信号，确定坏点的位置。本发明提出的电容式图像传感器坏点实时定位法实现简单，所占用资源少，可在出厂时对坏点进行定位检测，同时在应用中可实时检测由于使用环境等因素产生的坏点，并对坏点进行修复处理。
【专利说明】
一种电容式图像传感器坏点实时定位的方法
技术领域
[0001]本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种电容式图像传感器坏点实时定位的方法。【背景技术】
[0002]由于生产工艺偏差和良率问题，导致电容式图像传感器在出厂的时候，传感器电容阵列点存在随机分布的异常电容，此时我们定义该异常电容点为坏点。坏点超过一定数量，会严重影响图像质量，导致图像无价值。同时，由于电容式图像传感器的电容阵列硅不能像传统芯片封装形式覆盖所有的硅材料，使得电容采集阵列长时间暴露在空气中，很容易造成电容单元损坏，最终将影响到图像质量。合格的传感器在使用过程中，因各种情况易导致阵列点损坏时常发生。
[0003] 如上介绍可知，产品良率和传感器成像质量与坏点个数直接相关。如何定位坏点位置，同时修复坏点是现在重点研究方向，由此产生了本专利申请的电容式图像传感器坏点定位算法和图像修复算法。
[0004]目前现有CCD、CMOS摄像头、电容屏以及国外的电容式指纹传感器检测坏点的方法都是通过某种方式送入不同灰度值的图像，根据图像灰度变化判断是否存在坏点以及坏点位置定位。目前国内的坏点检测和修复，基本是针对电容屏、摄像机，国内的检测方法主要通过人工送入不同灰度值的图像；而国外的电容式传感器坏点检测，通过在传感器阵列表面涂层电解质溶液(或电解液)的方式改变传感器采集到的背景灰度，根据灰度值变化判断是否存在坏点。现有国内外实现方式工序复杂，对电解液材料以及涂层精度要求高，且现有方式不易批量、实时进行坏点检测和定位。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术存在的问题，本发明提出了针对电容式图像传感器坏点实时定位的方法，为坏点修复提供可实现性条件，且该实现方式相对于以往的坏点检测方法实现简单、易于批量检测以及实时检测。
[0006]坏点检测的原理来自对电容式传感器成像原理分析，根据成像原理在设计电路时添加测试电容(如果每个阵列点本身可通过调整其它参数改变传感器背景图像灰度值，该测试电容器件可无需接入)。该测试电容主要用于改变传感器背景图像的灰度值。传感器阵列上的每个电容单元电路结构都相同，理论性能和功能应该一样，由于芯片的生产误差， 在相同参数下，采集背景图像时，图像灰度值分布在理论值附近小范围，该灰度范围呈正态分布，不在正态分布范围之内的点标记为坏点。
[0007]本发明的电容式图像传感器坏点实时定位的方法，主要包括如下步骤:
[0008]1，调整电容阵列参数(每个电容点参数一致)，该参数使得背景图像的灰度值主要集中分布在传感器灰度范围的中间等级；启动传感器采集一幅背景图像，并统计该背景图像的直方图；
[0009]2,根据图像灰度值的正态分布特性，在直方图分布曲线上搜索80%以上像素点所在的正态分布区间，并记录该区间的起始灰度值和结束灰度值；
[0010]3,设置与第一次采集相同参数下，启动传感器再次采集一幅背景图像，并实时判断每一个电容点对应灰度值是否在正态分布区间内，如果不在该范围内，标记为坏点；所有点判断完成后，通过读取标记信号，确定坏点的位置。
[0011]以电容式指纹传感器为例对本专利进行详细描述。电容式传感器由多个电容单元组成的电容式采集阵列构成。每个电容单元将指纹脊、谷的电容差异通过电容放电转换成电压信号或者电流信号，并按照一定的时间周期T采样电压值或者电流值，并将该值送入比较器将模拟量转换成数字2值(0/1)信号，该数字2值信号跳变时间点即为该点的灰度值。[〇〇12]进行坏点检测时，没有接入手指电容，影响电容单元生成的灰度值主要有参考电容、参考电压和测试电容，每个电容单元的电路结构以及影响背景成像的参数值一样，理论上所有阵列点的背景灰度值应该一样。但由于工艺生产的微小偏差，所有正常的阵列点灰度值应该分布在一个小范围的灰度区间，即正态分布区间，不在该灰度区间内的阵列点定义为坏点。
[0013]根据上述原理，本发明根据以下步骤进行坏点检测判断:
[0014](1)调整参考电容、参考电压和测试电容，使传感器背景图像为灰色图像(即背景灰度值主要集中分布在传感器灰度等级的中间区域)。启动传感器采集一幅背景图像，并生成该图像对应的直方图信息。
[0015](2)根据直方图信息搜索80%以上像素点所在的分布区间，该区间呈正态分布形式，并得到该区间的起始灰度等级start和结束灰度等级end。
[0016](3)在与第一次采集背景图像相同参数下，再次采集背景图，并根据条件 start < image (m，n) < end，实时判断每一个电容单元对应的灰度值是否分布在正态分布区间内。如果条件满足，image (m，n)对应的电容单元为正常点，否则为坏点，并使用lbit信号标记该电容单元状态(正常点或坏点)。其中，image (m，n)为第m行、第n列电容单元所对应的灰度值。
[0017](4)通过读取所有标记信号，即可确定坏点所在位置，后续根据坏点位置进行坏点修复处理。
[0018]本发明提供了一种电容式图像传感器坏点实时定位的方法，其有益效果如下:
[0019](1)本发明提出的电容式图像传感器坏点实时定位的方法实现简单，所占用资源少，易于批量检测以及实时检测。该坏点检测可以在出厂时对坏点进行定位检测，同时在应用中可以通过该方法实时检测由于使用坏境等因素产生的坏点，并对坏点进行修复处理。
[0020](2)本发明提出的电容式图像传感器坏点实时定位的方法适用于电容式传感器、 电感式传感器、电阻式传感器等与电容式指纹传感器同属于每个成像单元电路结构相同和成像原理相同的图像传感器。如果是其它类似传感器，只需改变电路设计中的辅助测试器件(测试电容)，即可通过上述同样的方法实现坏点定位。【附图说明】
[0021]图1是本发明一种电容式图像传感器坏点实时定位方法实施例的流程图；
[0022]图2是本发明一种电容式图像传感器坏点实时定位方法实施例的电容式传感器单个电容单元的电路结构；
[0023]图3是本发明一种电容式图像传感器坏点实时定位方法实施例的背景图像直方图分布示意图。【具体实施方式】
[0024]下面结合附图来说明本发明的优选实施例，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0025]以电容式指纹传感器为例对本专利进行详细描述。图2描述本发明一实施例的电容式传感器单个电容单元的电路结构。每个电容单元将指纹脊、谷的电容差异通过电容放电转换成电压信号或者电流信号，并按照一定的时间周期T采样电压值或者电流值，并将该值送入比较器(250)将模拟量转换成数字2值(0/1)信号，该数字2值信号跳变时间点即为该点的灰度值。
[0026]进行坏点检测时，没有接入手指电容CfingCT(210)，影响电容单元生成的灰度值主要有参考电容Craf (230)、参考电压Vraf (240)和测试电容Ctest (220)，每个电容单元的电路结构以及影响背景成像的参数Craf (230)、Vraf (240)、Ctest (220)值一样，理论上所有阵列点的背景灰度值应该一样。由于工艺生产的微小偏差，所有正常的阵列点灰度值应该分布在一个小范围的灰度区间，即正态分布区间，不在该灰度区间内的阵列点定义为坏点。
[0027]参照图1，示出本发明一种电容式图像传感器坏点实时定位方法实施例的流程图， 包括:
[0028]步骤110,调整Craf(230)、Vraf(240)、Ctest(220)，使传感器背景图像为灰色图像，即背景图像的灰度值主要集中分布在传感器灰度范围的中间等级；
[0029]步骤120,启动传感器采集一幅背景图像，并生成该图像对应的直方图信息，记为 hist，用hist(i)表示灰度值为i的像素个数，本发明实施例的背景图像直方图分布示意图如图3所示，其中横坐标i为灰度等级；
[0030]步骤130,根据直方图信息搜索80%以上像素点所在的分布区间，该区间呈正态分布形式，如图3中正态分布区间(330)所示，并得到该区间的起始灰度等级start(350) 和结束灰度等级end(360)。不在该正态分布区间之内的所有点为坏点，本实施例的坏点在直方图上分布如图3的310、320、340所示；
[0031]步骤140,在与第一次采集背景图像相同参数下，再次采集背景图；
[0032]步骤150,根据条件start < image (m, n) < end，实时判断每一个电容单元对应的灰度值是否分布在正态分布区间内，如果image (m, n)〈start或image (m, n)>end，则 image (m，n)对应的电容单元为坏点，否则为正常的电容单元，并使用lbit信号标记该电容单元状态(正常点或坏点)。其中，image (m，n)为第m行、第n列电容单元所对应的灰度值。
[0033]通过读取所有标记信号，即可确定坏点所在位置，后续根据坏点位置进行坏点修复处理。本方案使用坏点单元的左边两个像素点和右边两个像素点的平均值对坏点进行替换处理。如 image (m, n)为坏点，则令 image (m, n) = [image (m-2, n) +image (m-1, n) +image (m+1, n)+image(m+2, n)]/4。
[0034]本发明实施例的详细描述和附图只是用于说明本发明，而不是限制由权利要求和其等价物定义的本发明的范围。
【主权项】
1.一种电容式图像传感器坏点实时定位的方法，其特征在于，包括:步骤1，调整电容阵列参数(每个电容点参数一致)，该参数使得背景图像的灰度值主 要集中分布在传感器灰度范围的中间等级；启动传感器采集一幅背景图像，并统计该背景 图像的直方图；步骤2,根据图像灰度值的正态分布特性，在直方图分布曲线上搜索80%以上像素点 所在正态分布区间，并记录该区间的起始灰度值和结束灰度值；步骤3,设置与第一次采集相同参数下，启动传感器再次采集一幅背景图像，并实时判 断每一个电容点对应灰度值是否在正态分布区间内，如果不在该范围内，标记为坏点；所有 点判断完成后，通过读取标记信号，确定坏点的位置。2.如权利要求1所述的电容式图像传感器坏点实时定位的方法，其特征在于，所述电 容阵列参数包括参考电容、参考电压和测试电容；所述测试电容，主要用于改变传感器背景 图像的灰度值。3.如权利要求1所述的电容式图像传感器坏点实时定位的方法，其特征在于，所述正 态分布区间为正常阵列点灰度值的范围区间，通常为80%以上像素点所在的分布区间；该 区间呈正态分布形式，该区间的起始灰度等级记为start，结束灰度等级记为end。4.如权利要求1所述的电容式图像传感器坏点实时定位的方法，其特征在于，所述 判断坏点的条件为:电容点对应灰度值不在正态分布区间内，即image (m, n)〈start，或 image(m, n)>end ；所述判断正常点的条件为:电容点对应灰度值在正态分布区间内，即 start image (m, n) end ；所述image (m, n)为第m行、第n列电容单元所对应的灰度值。5.如权利要求1所述的电容式图像传感器坏点实时定位的方法，其特征在于，所述电 容式图像传感器坏点实时定位的方法适用于电容式传感器、电感式传感器、电阻式传感器 等与电容式指纹传感器同属于每个成像单元电路结构相同和成像原理相同的图像传感器。
【文档编号】H04N17/00GK105991997SQ201510100617
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年3月6日
【发明人】田慧
【申请人】成都方程式电子有限公司