專利名稱：多階段黑電平校準方法與系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及影像處理，尤其涉及一種黑電平校準方法與系統(tǒng)。
背景技術：
除非在此處另有說明，在此部分中所描述的內容并非為本申請的權利要求的先前 技術，且在此部分中所包含的內容并非承認其為先前技術。一種影像傳感器，例如互補式金屬氧化物半導體(CMOS，“ Comp 1 ementary metal-oxide-semiconductor”)傳感器或電荷耦合裝置(CCD，“Charge-coupled device，，) 傳感器通常由獨立像素傳感器的陣列構成，其每一個設置成收集入射在該影像傳感器上的 光子。在每個像素傳感器中收集的光子數(shù)目被光電二極管轉換成電荷。然后此電荷被轉換 成模擬電壓，其可被放大、調整，并由模擬到數(shù)字轉換器轉換成數(shù)字值，由此從各獨立像素 傳感器獲得的信息通?？捎蓴?shù)字信號處理器處理成最終數(shù)字影像。大部分影像傳感器需要在使用之前有某種型式的校準；由此，由該影像傳感器取 得的數(shù)據(jù)方可用于產生數(shù)字影像，并忠實地再現(xiàn)該場景或對象在其影像被捕捉時的光學特 性(例如強度及色彩)。一種校準稱為黑電平校準，這種校準有效地設定一臨界值，低于臨 界值時自該影像傳感器取得的數(shù)字數(shù)據(jù)值將被視為代表黑電平，或代表沒有光線或實質上 沒有光線。準確的黑電平校準有助于在黑影區(qū)域中達到具有完全對比及微細的細節(jié)的數(shù)字 圖像。如果該黑電平過低，在黑暗區(qū)域中的信息可能喪失。相反地，如果該黑電平過高，信 號范圍會被犧牲。在現(xiàn)有系統(tǒng)中，像素傳感器的陣列的邊界環(huán)繞一些成列及行的光線遮蔽的黑色像 素。這些像素可以提供黑色基準信息或黑色像素數(shù)據(jù)，其可利用來穩(wěn)定下游的影像處理，并 建立該輸出影像中正確的黑色值。傳統(tǒng)上，該黑色像素數(shù)據(jù)可不加區(qū)別地群組在一起進行黑電平校準。因此，該校準 的黑電平對于某些像素較為準確，但對于其它像素則不準確。另外，現(xiàn)有系統(tǒng)通常無法考慮 到不良的黑色像素，其關聯(lián)于明顯大于或小于其它黑色像素數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。該校準的黑電平 因此變成偏斜且不可靠。

發(fā)明內容
本發(fā)明具體實施例涉及一種多階段黑電平校準方法。該方法可以包括自對應于第 一組調整的黑電平信號的第一組數(shù)字值，執(zhí)行過濾異常值的遞歸，其中該第一組調整的黑 電平信號關聯(lián)于像框中第一組黑色像素的第一子集合，基于該第一組過濾的數(shù)字值計算第 一平均值，基于該第一平均值與第一目標黑電平確定是否要修正累加器段差，基于該累加 器段差及該第一平均值與該第一目標黑電平之間的差異確定校準偏差值，并基于該校準偏 差值，對第一組黑色像素的第二子集合產生第一校準信號。該方法可重復該第一組黑色像 素的遞歸，直到滿足預定條件。本發(fā)明另一具體實施例涉及前端處理區(qū)塊，此區(qū)塊具有第一黑電平校準(BLC，"Black level calibration")區(qū)塊及第二黑電平校準區(qū)塊，其設置成處理像框中的黑電平 信號。該第一黑電平校準區(qū)塊可以包括第一電平平均器、第一比較器、累加器、數(shù)字到模擬 轉換器(DAC/'Digital-to-analogconverter”)、及電平積分器。該第一黑電平校準區(qū)塊可 設置成繼續(xù)處理該像框中的黑電平信號，直到在第一階段校準中滿足預定條件為止。在本發(fā)明另一具體實施例涉及關聯(lián)至可設置成執(zhí)行多階段黑電平校準的影像傳 感器。該影像傳感器可以包括像素傳感器陣列，其設置成在該像框中輸出第一組黑色像素 與第二組黑色像素，時序產生器，及前端處理區(qū)塊，其具有第一加總接點、第一黑電平校準 區(qū)塊及第二黑電平校準區(qū)塊。根據(jù)來自該時序產生器的第一時序信號，該第一黑電平校準 區(qū)塊可以設置成基于關聯(lián)于該第一組黑色像素的第一組調整的黑電平信號，遞歸地在第一 階段校準產生第一校準信號，變化累加器段差，及關聯(lián)于第一目標黑電平的預定條件。根據(jù) 來自該時序產生器的第二時序信號，該第二黑電平校準區(qū)塊可設置成對第二加總接點產生 第二校準信號，以基于第二目標黑電平及關聯(lián)于該第二組黑色像素的第二組黑電平信號， 來應用到在第二階段校準中該像框內一個或多個主動像素，其中該第二組黑電平信號由該 第一校準信號調整，并且被過濾。前述的發(fā)明內容僅為例示性，且并非以任何的方式限制。除了上述之例示性實現(xiàn) 方式、具體實施例及特征之外，其它的實現(xiàn)方式、具體實施例及特征將參照附圖及以下的詳 細說明可更為了解。


本發(fā)明前述及其它特征將可由以下的說明及權利要求書配合附圖而更為完整地 了解。這些附圖僅描述根據(jù)本發(fā)明的多個具體實施例，因此并不視為限制其范圍。本發(fā)明 將經由使用附圖描述額外的細節(jié)。圖1為根據(jù)本發(fā)明具體實施例的示例影像傳感器的簡化方塊圖；圖2為示例像素傳感器陣列的示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明具體實施例的示例前端處理區(qū)塊的簡化方塊圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明具體實施例的電平平均器的簡化方塊圖；圖5A為根據(jù)本發(fā)明具體實施例中的示例比較器的示意圖；圖5B為根據(jù)本發(fā)明具體實施例由圖5A的比較器執(zhí)行以產生輸出信號的程序的流 程圖；圖6A為根據(jù)本發(fā)明具體實施例中的示例累加器的示意圖；圖6B為根據(jù)本發(fā)明具體實施例由圖6A的累加器執(zhí)行以產生該校準偏差值的程序 的流程圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明具體實施例的示例第二黑電平校準區(qū)塊的簡化方塊圖；及圖8為根據(jù)本發(fā)明具體實施例的用于執(zhí)行多階段黑電平校準的程序的流程圖。主要元件符號說明100影像傳感器102像素傳感器陣列104加總接點106第一黑電平校準區(qū)塊
108時序產生器110放大器112模擬到數(shù)字轉換器114第二黑電平校準區(qū)塊116前端處理區(qū)塊118開關120開關122開關124影像處理區(qū)塊193，195，198，200，208，210，600 數(shù)字值200像素傳感器陣列202行204列206黑色像素300前端處理區(qū)塊302來源信號304加總接點306放大器308模擬到數(shù)字轉換器310多工器311第一黑電平校準區(qū)塊312電平平均器314比較器316累加器318數(shù)字到模擬轉換器320電平積分器322第一校準信號324路徑326路徑328開關330開關332開關334第二黑電平校準區(qū)塊400電平平均器402異常值處理區(qū)塊404通道選擇器406B像素通道408R像素通道410Gl像素通道
412 G2像素通道414 平均化單元500 比較器502輸入信號504目標黑電平506黑電平上限508重置信號510輸出信號600累加器602 黑電平值604累加器段差606重置信號608校準偏差值700第二黑電平校準區(qū)塊702 電平平均器704 比較器706加總接點P1, P3，P5，P7，P17，P19，P21，P23 被過濾的 B 像素 Ρ10, P12，P14，P16，P26，P28，P30，P32 被過濾的 R 像素 P2，P9，P6，P13，P18，P25，P22，P29 被過濾的 Gl 像素
P4，Pll, P8，P15，P20，P27，P24，P31 被過濾的 G2 像素
具體實施例方式以下將參照

各種具體實施例。請注意這些附圖并未依比例繪制。亦請注 意這些附圖僅為便于這些具體實施例的說明。它們并不作為本發(fā)明的窮盡式說明，或是做 為本發(fā)明的范圍限制。此外，配合特定具體實施例所述的一種方式并不必受限于該具體實 施例，而可實施在任何其它具體實施例中。在整個說明書中，術語「像素」一般用于代表光傳感器元件，例如像素傳感器。術 語「像框」一般用于代表由像素傳感器陣列所捕捉的靜態(tài)影像。圖1為根據(jù)本發(fā)明具體實施例的示例影像傳感器100的簡化方塊圖。影像傳感器 100可以包括(但不限于)像素傳感器陣列102、加總接點104、第一黑電平校準(BLC)區(qū)塊 106、時序產生器108、放大器110、模擬到數(shù)字轉換器(ADC) 112、第二黑電平校準區(qū)塊114、 及影像處理區(qū)塊124。加總接點104、第一黑電平校準區(qū)塊106、放大器110、模擬到數(shù)字轉 換器112及第二黑電平校準區(qū)塊114可為在前端處理區(qū)塊116中的一些組件。此外，時序 產生器108設置成通過控制一個或多個開關來導引模擬到數(shù)字轉換器112的輸出，例如開 關118、開關120及開關122。在一種實現(xiàn)方式中，像素傳感器陣列102設置成收集入射在影像傳感器100上的 光子，并轉換這些收集到的光子成為電荷及模擬電壓。為了校準黑色像素，由像素傳感器陣 列102輸出的模擬電壓由第一黑電平校準區(qū)塊106產生的第一校準信號經由加總接點104來調整。由第一黑電平校準區(qū)塊106執(zhí)行的校準可對應于第一階段校準。該調整的模擬電 壓由放大器110放大，然后由模擬到數(shù)字轉換器112轉換成一個或多個數(shù)字值。當開關122 關閉，而開關118與開關120為開啟時(例如由模擬到數(shù)字轉換器112輸出的這些一個或多 個數(shù)字值對應于像素傳感器陣列102的這些主動像素)，影像處理區(qū)塊124設置成考慮一個 或多個視頻時序信號(例如垂直同步化、水平同步化及其它)，并對于這些一個或多個數(shù)字 值進行操作來輸出最終影像。另一方面，當開關120關閉而開關118與開關122為開啟時， 在一種實現(xiàn)方式中第二黑電平校準區(qū)塊114設置成微調該第一階段校準的結果，產生第二 校準信號，并將該第二校準信號應用到對應于像素傳感器陣列102的主動像素的這些數(shù)字 值。時序產生器108的功能之一是確立一個或多個時序信號到前端處理區(qū)塊116以啟始要 被執(zhí)行的這些BLC操作中的一個或多個階段。在以下后續(xù)的討論將進一步詳述關聯(lián)于第一 黑電平校準區(qū)塊106與第二黑電平校準區(qū)塊114的操作的一個或多個階段。圖2為示例像素傳感器陣列200的示意圖，包括具有配置成行202與列204的多 個像素的二維陣列。像素傳感器陣列200可以對應于圖1的像素傳感器陣列102，包括成 行的黑色像素206。黑色像素206設置成防止光線到達這些像素的光線檢測部分。像素傳 感器陣列200還包括成行的主動像素，例如紅(R)、綠(G)及藍(B)色像素。雖然所例示的 像素傳感器陣列為正常形狀，該陣列可具有不同于所例示的設置(例如包括或多或少的像 素、列及行)。在一種實現(xiàn)方式中，第一組黑色像素206用于該第一階段校準，而第二組黑色 像素206用于該第二階段校準。圖3為根據(jù)本發(fā)明具體實施例的示例前端處理區(qū)塊300的簡化方塊圖。前端處理 區(qū)塊300包括加總接點304、一個或多個放大器306、一個或多個模擬到數(shù)字轉換器308、多 工器(MUX，“multiplextor”)310、第一黑電平校準區(qū)塊311及第二黑電平校準區(qū)塊334。加 總接點304設置成自像素傳感器陣列接收來源信號302及來自第一黑電平校準區(qū)塊311的 第一校準信號322，此來源信號302可以包括黑電平信號與影像信號。該黑電平信號是來 自黑色像素的輸出，例如圖2的黑色像素206，且該影像信號為來自對應于捕捉的影像的R/ G/B(紅/綠/藍)主動像素的輸出，如圖2所示。加總接點304的輸出另由放大器306調 整，以較佳地利用由模擬到數(shù)字轉換器308支持的范圍，并降低量化噪聲。模擬到數(shù)字轉換 器308設置成輸出對應于來自放大器306的調整過的模擬輸出信號的數(shù)字信號。在一種實 現(xiàn)方式中，前端處理區(qū)塊300包括多個放大器306及模擬到數(shù)字轉換器308來支持多個色 彩通道。多工器310可設置成選擇自這些模擬到數(shù)字轉換器308的輸出的數(shù)字信號，以轉 送到第一黑電平校準區(qū)塊311或第二黑電平校準區(qū)塊334。在一種實現(xiàn)方式中，第一黑電平校準方塊311設置成在某個校準周期期間調整該 接收的黑電平信號，以產生校準的黑電平信號(例如第一校準信號322)。第一黑電平校準 區(qū)塊311可有一個或多個路徑(例如路徑324及326)來接收該黑電平信號。在一種實現(xiàn)方 式中，路徑324及326由一個或多個開關控制，例如開關328、開關330及開關332。這些開 關可由時序產生器(例如圖1的時序產生器110)所確立的一個或多個時序信號控制。當 開關328為關閉，而開關330及開關332為開啟時，模擬到數(shù)字轉換器308的輸出經由路徑 324導向到第一黑電平校準區(qū)塊311，而不需要經過多工器310。另一方面，當開關328及開 關332為開啟而開關330為關閉時，多工器310的輸出經由路徑326導向到第一黑電平校 準區(qū)塊311。換言之，當路徑326被致能時，多工器310已經引進到模擬到數(shù)字轉換器308的輸出的任何偏差值可被用于校準。在一種實現(xiàn)方式中，當路徑324或路徑326被致能時， 由第一黑電平校準區(qū)塊311所執(zhí)行的收到的黑電平信號的校準對應于第一階段校準。第一 黑電平校準區(qū)塊311可設置成處理第一組黑色像素。當開關332為關閉而開關328及開關330為開啟時，由第二黑電平校準區(qū)塊334 執(zhí)行的額外校準對應于第二階段校準。在一種實現(xiàn)方式中，該第二階段校準發(fā)生在完成該 第一階段校準之后，而第二黑電平校準區(qū)塊334可設置成對于第二組黑色像素來操作(例 如在該第一階段校準中未處理的其余黑色像素)。第一黑電平校準區(qū)塊311可以包括電平平均器312、比較器314、累加器(ACC， “accumulator”)316、數(shù)字到模擬轉換器(DAC，“Digital-to-analogconverter”)318、及電 平積分器320。在一種實現(xiàn)方式中，電平平均器312設置成過濾、加總及平均化對應于一組 調整過黑電平信號的一組數(shù)字值。此組調整過的黑電平信號可以關聯(lián)于要在該第一階段校 準中操作的該第一組黑色像素的第一子集合。此組數(shù)字值亦可關聯(lián)于不同的色彩通道。電 平平均器312亦設置成傳送所得到的平均值到比較器314做進一步處理。累加器316設置 成處理比較器314的輸出，并輸出校準偏差值。在已經由數(shù)字到模擬轉換器318轉換該校 準偏移值回到模擬信號之后，電平積分器320設置成基于該校準偏差值來預備第一校準信 號322。第一校準信號322被供給回到加總接點304，所以加總接點304可以應用第一校準 信號322到該第一組黑色像素的第二子集合，而得到第二組調整的黑電平信號。換言之，電 平平均器312設置成對于對應于該第二組調整的黑電平信號的新的一組數(shù)字值進行操作。 上述在該第一階段校準中的操作會重復直到滿足預定條件。示例的預定條件可以是識別校 準信號，所以由該校準信號調整的一組黑電平信號可被判定已經達到目標黑電平。另一個 示例的預定條件可為該第一組黑色像素已經全部被處理。不同于第一黑電平校準區(qū)塊311，第二黑電平校準區(qū)塊334可設置成支持前饋機 制，其中該第二階段校準是基于在該第一階段校準中未處理的該第二組黑色像素來執(zhí)行一 次，以產生要被應用到影像信號的第二校準信號。第二黑電平校準區(qū)塊334亦可輸出該調 整的影像信號到影像處理區(qū)塊，例如圖1的影像處理區(qū)塊124。在一種實現(xiàn)方式中，由數(shù)字到模擬轉換器318所支持的位分辨率可以不同于模擬 到數(shù)字轉換器308所支持的位分辨率。例如，數(shù)字到模擬轉換器318可以接收10位數(shù)字值 但輸出對應于8位分辨率的模擬信號。然后模擬到數(shù)字轉換器308可以轉換此模擬信號， 此信號另可被調整及放大到10位數(shù)字值。前端處理區(qū)塊300及該兩個黑電平校準區(qū)塊的 額外細節(jié)將在以下段落中另外說明。圖4為根據(jù)本發(fā)明具體實施例的電平平均器400的簡化方塊圖。在一種實現(xiàn)方式 中，電平平均器400可對應于圖3的電平平均器312。電平平均器400可以包括異常值處理 區(qū)塊402、通道選擇器404、B像素通道406、R像素通道408、Gl像素通道410、G2像素通道 412及一個或多個平均化單元414。在一種實現(xiàn)方式中，異常值處理區(qū)塊402設置成識別在由電平平均器400收到的 該數(shù)字信號中的異常值的存在。該異常值一般代表明顯地偏離由電平平均器400收到的該 數(shù)字信號中其余數(shù)字值的數(shù)字值。例如，當一序列的數(shù)字值200、208、195、198、210、600及 193由電平平均器400收到時，數(shù)字值600基于可由異常值處理區(qū)塊402存取的臨界值而視 為異常值。換言之，異常值處理區(qū)塊402可設置成比較這些收到的數(shù)字值與該臨界值來識別及過濾掉這些異常值。在這些異常值被識別并從這些收到的數(shù)字值中過濾掉之后，在一種實現(xiàn)方式中的 通道選擇器404設置成根據(jù)該像素色彩或該像素位置來選擇關聯(lián)于一個或多個色彩通道 的這些被過濾的數(shù)字值，以輸出到平均化單元414。為了例示起見，在示例中，關聯(lián)于B像 素通道406的這些被過濾的8像素，例如圖2所示的？1、？3、？5、？7、？17、？19、？21及卩23， 被選擇來輸出到平均化單元414。關聯(lián)于R像素通道408的這些被過濾的R像素，亦如圖2 所示的P10、P12、P14、P16、P26、P28、P30及P32，同樣被輸出到平均化單元414。關聯(lián)于Gl 像素通道410的被過濾的Gl像素，例如圖2所示的P2、P9、P6、P13、P18、P25、P22及P29， 被輸出到平均化單元414。關聯(lián)于G2像素通道412的被過濾的G2像素，如圖2所示的P4、 Pl 1、P8、P15、P20、P27、P24及P31，被輸出到平均化單元414。在另一示例中，通道選擇器 404可設置成同時選擇關聯(lián)于B像素通道406的這些被過濾的B像素與關聯(lián)于R像素通道 408的這些被過濾的R像素來輸出到平均化單元414。同時，通道選擇器404亦可設置成同 時選擇關聯(lián)于Gl像素通道410的這些被過濾的Gl像素與關聯(lián)于G2像素通道412的這些 被過濾的G2像素來輸出到平均化單元414。在另一示例中，通道選擇器404可設置成基于 該像素色彩或該像素位置而不選擇任何色彩通道，并可導引所有這些被過濾的數(shù)字值到平 均化單元414。平均化單元414設置成加總及平均一個或多個被過濾的數(shù)字值。在一種實現(xiàn)方式 中，多個平均化單元414可設置成獨立地對于關聯(lián)于這些多個選擇的色彩通道的這些被過 濾的數(shù)字值進行操作。例如，可有四個平均化單元414，且這四個平均化單元414的每一個 可設置成獨立地對關聯(lián)于B像素通道406的這些被過濾的B像素、關聯(lián)于R像素通道408 的這些被過濾的R像素、關聯(lián)于Gl像素通道410的這些被過濾的Gl像素及關聯(lián)于G2像素 通道412的這些被過濾的G2像素進行操作。關聯(lián)于這些一個或多個選擇的色彩通道的得 到的平均值被傳送到比較器(例如圖3的比較器314)做進一步處理。圖5A為根據(jù)本發(fā)明具體實施例中的示例比較器500的示意圖。在一種實現(xiàn)方式 中，比較器500可以對應于圖3的比較器314。比較器500接收輸入信號502、目標黑電平 504、黑電平上限506及重置信號508。輸入信號502可對應于電平平均器的輸出，例如圖3 的電平平均器312。目標黑電平504可在初始化期間設定，并可根據(jù)不同的照明條件來修 正。黑電平上限506可阻尼該系統(tǒng)以響應于有可能改變的黑電平，其可被程序化，并可表示 成8位來降低電力消耗。在一種實現(xiàn)方式中，比較器500在當新的像框啟始時經由重置信 號508重置。時序產生器，例如時序產生器108，其可確立重置信號508。圖5B所示為根據(jù)本發(fā)明具體實施例的由比較器500執(zhí)行來產生輸出信號510的 程序550的流程圖。為了例示，示例輸出信號510表示成9位，在以下段落中亦稱為0utput_ signal [8:0]。在操作552中，符號位基于對應于多個像素的平均數(shù)字值的輸入信號502與 目標黑電平504之間的關系而設定。例如，如果輸入信號502小于目標黑電平504 (例如A < B)，該符號位可被設定為1 (即output_signal [8] = 1)。否則(例如A > = B)，該符號 位可被設定為0(即output_Signal[8] = 0)。在操作554中，輸出信號510基于輸入信號 502及目標黑電平504、黑電平上限506及該符號位之間的一個或多個差異而產生。例如，如 果輸入信號502與目標黑電平504之間的絕對值差異大于黑電平上限506(例如|A_B| > C)，則輸出信號510為該符號位與黑電平上限506的組合(例如output_Signal [8]對應于該符號位，而output_signal[7:0]由黑電平上限506表示)。另一方面，如果輸入信號502 與目標黑電平504之間的絕對值差異小于或等于黑電平上限506(例如|A-B| <=C)，則輸 出信號510為該符號位與該絕對值差異的組合。在一種實現(xiàn)方式中，每個比較器500設置成處理關聯(lián)于特定色彩通道的這些被過 濾的像素的平均數(shù)字值。換言之，假設有四個色彩通道，例如B像素通道、R像素通道、Gl像 素通道及G2像素通道。四個比較器500可被調整來處理這四個色彩通道。圖6A所示為根據(jù)本發(fā)明具體實施例中的示例累加器600的示意圖。在一種實現(xiàn) 方式中，累加器600可以對應于圖3的累加器316。累加器600接收黑電平值602、累加器 段差604及重置信號606。黑電平值602可以對應于圖5的輸出信號510。累加器段差604 可為動態(tài)變化的整數(shù)值，且累加器600在當新的像框啟始時，可經由重置信號606來重置。 時序產生器，例如圖1的時序產生器108，其可確立重置信號606?；谶@些收到的信號，累 加器600設置成產生校準偏差值608。圖6B所示為根據(jù)本發(fā)明具體實施例，其在第一階段校準中，由累加器600執(zhí)行 產生校準偏差值608的程序650的流程圖。在操作652中，如果來自比較器的0utput_ signal [7:0](即黑電平值602的一部分)，例如圖3的比較器314，其大于或等于累加器段 差604，則Output_signal[7:0]相較于臨界值來判定黑電平值602是否仍遠離于由該比較 器支持的黑電平目標。如果Output_Signal[7:0]大于該臨界值，則累加器段差604在操 作656中修正，以嘗試來加速該校準的收斂，且校準偏差值608基于該符號位(即0utput_ signal [8])及修正的累加器段差604而產生。否則，累加器段差604并不修正，且校準偏差 值608基于該符號位及未修正的累加器段差604而產生。特別是，如果該符號位為1，如在操 作658中所決定的，則在操作660中校準偏差值608被設定為負的累加器段差604 (即-累 加器段差604)。否則，在操作662中校準偏差值608被設定為就是累加器段差604。如果 output_signal[7:0]小于累加器段差604，則在操作664中，該第一階段校準被終止，而針 對該目前像框的第二階段校準被啟始。在一種實現(xiàn)方式中，所產生的校準偏差值608被傳送到數(shù)字到模擬轉換器來被轉 換成模擬信號，然后轉換的校準偏差值608由電平積分器處理而產生第一校準信號。該數(shù) 字到模擬轉換器及該電平積分器可對應于圖3所示的數(shù)字到模擬轉換器318及電平積分器 320。圖7所示為根據(jù)本發(fā)明具體實施例的示例第二黑電平校準區(qū)塊700的簡化方塊 圖。在一種實現(xiàn)方式中，第二黑電平校準區(qū)塊700可以對應于圖3的第二黑電平校準區(qū)塊 334。第二黑電平校準區(qū)塊700可以包括電平平均器702、比較器704及加總接點706。類似于圖3的電平平均器312，在第二黑電平校準區(qū)塊700中的電平平均器702可 設置成過濾、加總及平均化關聯(lián)于這些一個或多個選擇的色彩通道的這些一個或多個收到 的數(shù)字值。但是，電平平均器702可以設置成對于對應于該第二組黑色像素的這些一個或 多個被過濾的數(shù)字值進行操作，該第二組黑色像素并非在該第一階段校準中操作，而是基 于來自該第一階段校準的結果進行調整。為了例示起見，假設圖2所示的Pl到P16對應于 第一組黑色像素206，而P17到P32對應于第二組黑色像素206。在該第一階段校準中，黑 色像素P17到P32并未涉入，但基于該第一組黑色像素Pl到P16的第一校準信號會產生。 在該第二階段校準中，該第一校準信號在關聯(lián)于這些黑色像素P17到P32的這些調整的黑電平信號到達第二黑電平校準區(qū)塊700之前，被應用到這些黑色像素P17到P32。在一種實 現(xiàn)方式中，電平平均器702設置成獨立地加總及平均由第二黑電平校準區(qū)塊700支持的色 彩通道的每一個的這些調整的黑電平信號。換言之，關聯(lián)于該B像素信道調整的黑電平信 號，例如P17，P19，P21及P23，可被過濾、加總及平均化來產生B像素平均值。同樣地，關聯(lián) 于該R像素通道的調整的黑電平信號、關聯(lián)于該Gl像素通道的調整的黑電平信號及關聯(lián)于 該G2像素通道的調整的黑電平信號亦可被獨立地過濾、加總及平均化，以分別產生R像素 平均值、Gl像素平均值、及G2像素平均值。這些平均值可被導引到比較器704。在一種實現(xiàn)方式中，比較器704設置成比較這些一個或多個收到的平均值與目標 黑電平，此目標黑電平可為由在第一黑電平校準區(qū)塊中的該比較器(例如第一黑電平校準 區(qū)塊311的比較器314)所支持的相同目標黑電平，并輸出第二校準信號。多個比較器704 可設置成對于關聯(lián)于這些不同色彩通道的這些多個平均值獨立地進行操作。假設有四個比 較器704，其每一個負責關聯(lián)于特定色彩通道的平均值。使用該B像素通道作為例示，比較 器704的輸出可以基于該目標黑電平與該B像素平均值之間的差異。如果該B像素平均值 比該目標黑電平多2，則比較器704可設置成在該第二校準信號中輸出-2到加總接點706， 以補償該仍為高的B像素平均值。另一方面，如果該B像素平均值比該目標黑電平少1，則 比較器704可設置成在該第二校準信號中輸出+1到加總接點706，以補償該仍為低的B像 素平均值。加總接點706可設置成應用該收到的第二校準信號到影像信號，并輸出該調整的 影像信號到影像處理區(qū)塊(例如圖ι的影像處理區(qū)塊124)。在一種實現(xiàn)方式中，由加總接 點706支持的這些操作在數(shù)字領域中執(zhí)行。圖8所示為根據(jù)本發(fā)明具體實施例中的用于執(zhí)行多階段黑電平校準的程序800的 流程圖。在一種實現(xiàn)方式中，程序800可由影像傳感器實行，例如圖1所示的影像傳感器 100。同時，操作802到814可視為第一階段校準的操作，而操作816到820可視為第二階 段校準的操作。在像框中的黑電平校準周期期間，在操作802中，第一校準信號被應用到來 源信號中的黑電平信號。在操作804中，該調整的黑電平信號被轉換成數(shù)字信號，并且在操 作806中，多個像素的數(shù)字值被過濾、加總及平均化。在一種實現(xiàn)方式中，在806中的過濾、 加總及平均化操作對于關聯(lián)于色彩信道的這些數(shù)字值所實行。在操作808中，檢查預定的 條件以視其是否被滿足。例如，該預定條件可被用于檢查由操作806所得到的該平均值是 否可視為已經達到目標黑電平。因此，如果該目標黑電平被判定尚未達到，則該預定條件未 滿足，且該平均值在操作810中另被處理來決定第一校準偏差值。該第一校準偏差值被轉 換而回到模擬信號，如操作812，且該模擬信號被用于產生第一校準信號，如操作814。該第 一階段校準的校準循環(huán)會在該黑電平校準周期期間內在該像框中持續(xù)，直到操作808中該 預定條件被判定已經滿足(例如該目標黑電平被判定已經達到)。然后，該第一階段校準即 終止，而該第二階段校準開始于操作816。在另一示例中，該預定條件可以對應于在該像框 中所有第一組黑色像素是否皆已被處理。在該第二階段校準中，在該第一階段校準中產生的該第一校準信號被應用到該像 框中的第二組黑色像素。在操作816中，關聯(lián)于該第二組調整的黑電平信號的數(shù)字值被過 濾、加總及平均化。通過比較這些被過濾的數(shù)字值的平均值與第二目標黑電平、在操作818 中產生的第二校準信號來進一步微調該第一階段校準的這些校準結果。在操作820中，該第二校準信號被應用到該像框中該來源信號的影像信號。 前述為本發(fā)明的具體實施例，本發(fā)明的其它及進一步的具體實施例皆可進行，而 并不背離其基本范圍。以上的范例、具體實施例、及附圖并不能夠視為唯一的具體實施例， 而是用于例示由權利要求書所定義的本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種用于在具有第一組黑色像素與第二組黑色像素的像框中校準黑電平信號的方 法，所述方法包括執(zhí)行以下遞歸過濾掉來自對應于第一組調整的黑電平信號的第一組數(shù)字值的異常值，其中所述第一 組調整的黑電平信號關聯(lián)于所述第一組黑色像素的第一子集合， 基于所述第一組被過濾的數(shù)字值，計算第一平均值， 基于所述第一平均值與第一目標黑電平，判定是否要修正累加器段差， 基于所述累加器段差與所述第一平均值及所述第一目標黑電平之間的差異，確定校準 偏差值，及基于所述校準偏差值，為所述第一組黑色像素的第二子集合產生第一校準信號；及 重復對于所述第一組黑色像素的遞歸，直到滿足預定條件為止。
2.如權利要求1所述的方法，還包括過濾掉來自對應于第二組黑電平信號的第二組數(shù)字值的異常值，其中所述第二組黑電 平信號關聯(lián)于所述第二組黑色像素，并由所述第一校準信號調整； 基于所述第二組被過濾的數(shù)字值，計算第二平均值； 基于所述第二平均值與第二目標黑電平之間的差異，產生第二校準信號；及 應用所述第二校準信號到關聯(lián)于所述像框中一個或多個主動像素的影像信號。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述第一組數(shù)字值關聯(lián)于色彩通道，而所述第二組 數(shù)字值關聯(lián)于所述色彩通道。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述判定是否要修正累加器段差還包括當所述第一 平均值超過所述第一目標黑電平到臨界值時，即增加所述累加器段差的大小。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述決定校準偏差值還基于黑電平上限。
6.如權利要求1所述的方法，還包括 轉換所述校準偏差值成為模擬信號；及在每次所述遞歸中累加所述模擬信號，以產生所述第一校準信號。
7.如權利要求6所述的方法，其中所述轉換所述校準偏差值還包括接收第一位分辨率 下的所述校準偏差值，并輸出對應于第二位分辨率的模擬信號。
8.如權利要求2所述的方法，其中所述第一目標黑電平同于所述第二目標黑電平。
9.一種前端處理區(qū)塊，其具有第一黑電平校準區(qū)塊及第二黑電平校準區(qū)塊設置成處理 像框中的黑電平信號，所述像框包括第一組黑色像素與第二組黑色像素，所述第一黑電平 校準區(qū)塊包括第一電平平均器，其設置成過濾掉來自對應于第一組調整的黑電平信號的第一組數(shù)字 值的異常值，然后基于所述第一組被過濾的數(shù)字值計算第一平均值，其中所述第一組調整 的黑電平信號關聯(lián)于所述第一組黑色像素的第一子集合；第一比較器，其設置成基于所述第一平均值與所述第一目標黑電平之間的差異產生輸 出信號；累加器，其設置成判定基于所述輸出信號是否修正累加器段差，并基于所述輸出信號 與所述累加器段差確定校準偏差值；數(shù)字到模擬轉換器，其設置成轉換所述校準偏差值成為模擬信號；電平積分器，其設置成基于所述模擬信號產生第一校準信號，并傳送所述第一校準信 號到第一加總接點以被應用到所述第一組黑色像素的第二子集合；及所述第一黑電平校準區(qū)塊設置成繼續(xù)處理所述像框中的所述黑電平信號，直到在第一 階段校準中滿足預定條件為止。
10.如權利要求9所述的前端處理區(qū)塊，其中所述第二黑電平校準區(qū)塊包括第二電平平均器，其設置成過濾掉來自對應于第二組黑電平信號的第二組數(shù)字值的異 常值，然后基于所述第二組被過濾的數(shù)字值計算第二平均值，其中所述第二組黑電平信號 關聯(lián)于所述第二組黑色像素，并由所述第一校準信號調整；及第二比較器，其設置成基于所述第二平均值與第二目標黑電平之間的差異產生第二校 準信號，并傳送所述第二校準信號到第二加總接點，以在第二階段校準中應用到關聯(lián)于所 述像框中一個或多個主動像素的影像信號。
11.如權利要求9所述的前端處理區(qū)塊，其中所述第一電平平均器還包括關聯(lián)于第一色彩信道的第一平均化單元；關聯(lián)于第二色彩信道的第二平均化單元；及信道選擇器，其中所述通道選擇器設置成選擇關聯(lián)于所述第一色彩通道的所述第一組 被過濾的數(shù)字值的第一子集合，及關聯(lián)于所述第二色彩通道的所述第一組被過濾的數(shù)字值 的第二子集合，以分別輸出到所述第一平均化單元及所述第二平均化單元。
12.如權利要求9所述的前端處理區(qū)塊，其中所述第一比較器還設置成當所述第一平 均值超過所述第一目標黑電平到臨界值時，增加所述累加器段差的大小。
13.如權利要求9所述的前端處理區(qū)塊，其中所述第一比較器設置成基于黑電平上限 產生所述輸出信號。
14.如權利要求9所述的前端處理區(qū)塊，其中所述電平積分器設置成累加來自在所述 第一階段校準中處理所述像框中所述黑電平信號的每一遞歸的模擬信號。
15.如權利要求9所述的前端處理區(qū)塊，其中所述數(shù)字到模擬轉換器設置成接收在第 一位分辨率下的所述校準偏差值，并輸出對應于第二位分辨率的模擬信號。
16.如權利要求10所述的前端處理區(qū)塊，其中所述第一目標黑電平同于所述第二目標 黑電平。
17.一種設置成執(zhí)行像框中多階段黑電平校準的影像傳感器，所述影像傳感器包括像素傳感器陣列，其設置成輸出所述像框中的第一組黑色像素與第二組黑色像素；時序產生器；及前端處理區(qū)塊，其具有第一加總接點、第一黑電平校準區(qū)塊及第二黑電平校準區(qū)塊，其中根據(jù)來自所述時序產生器的第一時序信號，所述第一黑電平校準區(qū)塊設置成基于關聯(lián) 于所述第一組黑色像素的第一組調整的黑電平信號、變化累加器段差、及關聯(lián)于第一目標 黑電平的預定條件，遞歸地在第一階段校準中產生第一校準信號，及根據(jù)來自所述時序產生器的第二時序信號，所述第二黑電平校準區(qū)塊設置成產生第二 加總接點的第二校準信號，以基于第二目標黑電平及關聯(lián)于所述第二組黑色像素的第二組 黑電平信號來應用到在第二階段校準中所述像框內的一個或多個主動像素，其中所述第二 組黑電平信號由所述第一校準信號做調整，并被過濾。
18.如權利要求17所述的影像傳感器，其中所述第一黑電平校準區(qū)塊包括第一電平平均器，其設置成過濾掉來自對應于所述第一組調整的黑電平信號的第一組 數(shù)字值的異常值，然后基于所述第一組被過濾的數(shù)字值計算第一平均值，其中所述第一組 調整的黑電平信號關聯(lián)于所述第一組黑色像素的第一子集合；第一比較器，其設置成基于所述第一平均值與所述第一目標黑電平之間的差異產生輸 出信號；累加器，其設置成判定基于所述輸出信號是否修正累加器段差，并基于所述輸出信號 與所述累加器段差決定所述校準偏差值；數(shù)字到模擬轉換器，其設置成轉換所述校準偏差值成為模擬信號； 電平積分器，其設置成基于所述模擬信號產生第一校準信號，并傳送所述第一校準信 號到所述第一加總接點以被應用到所述第一組黑色像素的第二子集合；及所述第一黑電平校準方塊設置成繼續(xù)處理所述像框中的所述黑電平信號，直到滿足所 述預定條件為止。
19.如權利要求17所述的影像傳感器，其中所述第二黑電平校準區(qū)塊包括第二電平平均器，其設置成過濾掉來自對應于所述第二組黑電平信號的第二組數(shù)字值 的異常值，然后基于所述第二組被過濾的數(shù)字值計算第二平均值；及第二比較器，其設置成基于所述第二平均值與所述第二目標黑電平之間的差異產生所 述第二校準信號，并傳送所述第二校準信號到所述第二加總接點，以應用到所述像框中一 個或多個主動像素。
20.如權利要求17所述的影像傳感器，其中所述時序產生器設置成在所述第一階段校 準完成之后確立所述第二時序信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多階段黑電平校準(BLC)方法與系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明具體實施例，影像傳感器包括像素傳感器陣列、時序產生器及前端處理區(qū)塊。該前端處理區(qū)塊還包括第一加總接點、第一黑電平校準區(qū)塊及第二黑電平校準區(qū)塊。根據(jù)來自該時序產生器的第一時序信號，該第一黑電平校準區(qū)塊設置成基于關聯(lián)于第一組黑色像素的第一組調整的黑電平信號遞歸地在第一階段中產生第一校準信號、變化累加器段差、及關聯(lián)于第一目標黑電平的預定條件。根據(jù)來自該時序產生器的第二時序信號，該第二黑電平校準區(qū)塊設置成產生第二加總接點的第二校準信號，以在第二階段中應用到關聯(lián)于該像框中一個或多個主動像素的影像信號。
文檔編號H04N5/359GK102137238SQ20101053044
公開日2011年7月27日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權日2009年12月11日
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