本發(fā)明涉及一種多級RTS噪聲自動實時重建方法，特別涉及一種應(yīng)用于CMOS圖像傳感器的多級RTS噪聲自動實時重建方法。

背景技術(shù)：
文獻(xiàn)“V.Goiffon,G.R.Hopkinson,P.Magnan,F.Bernard,G.Rolland,andO.Saint-Pé,"MultilevelRTSinProtonIrradiatedCMOSImageSensorsManufacturedinaDeepSubmicronTechnology",IEEETrans.Nucl.Sci.,vol.56,no.4,pp.2132–2141,Aug.2009.”公開了一種自動提取CMOS圖像傳感器中多級RTS噪聲的算法。通過公式對原始的圖像信號(包含RTS噪聲)進(jìn)行濾波處理，將原始信號中的所有跳變處理為三角形脈沖的形式，該濾波函數(shù)可以實現(xiàn)濾波后的三角形脈沖高度與原始信號中對應(yīng)的跳變幅值相等，包括RTS噪聲信號的跳變以及背景高斯噪聲的微弱跳變，其中L表示濾波長度。計算整個原始信號的噪聲幅值的標(biāo)準(zhǔn)差，將整個原始信號的標(biāo)準(zhǔn)差σsig，作為判斷RTS噪聲的閾值，當(dāng)濾波后信號中的最大跳變幅值大于閾值σsig,表示原始信號中存在RTS噪聲，否則表示該原始信號中不存在RTS噪聲。通過將濾波后所有三角形脈沖與閾值σsig判斷出具體的RTS噪聲跳變，這些三角形脈沖對應(yīng)的原始信號中的幅值變化即代表RTS噪聲，其他的跳變即可視為高斯噪聲跳變。每一次RTS跳變的三角形脈沖將原始信號分為Nseg段，這樣的每一段原始信號都不包含RTS噪聲跳變，將每一段的標(biāo)準(zhǔn)差差σseg(i)進(jìn)行平均，得到整個信號高斯噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差差平均值σgn。將每一段的幅值的平均值Mseg(i)進(jìn)行比較，如果兩者之間差距大于高斯噪聲標(biāo)準(zhǔn)差的平均值σgn，則視為兩個RTS噪聲級，否則視為同一級RTS噪聲。將每一段處理后的幅值連接起來實現(xiàn)了RTS噪聲信號的重建。這種算法存在下述缺點(diǎn)：1.該算法需要等所有原始信號結(jié)束才能開始處理，需要等待計算所有原始信號中每一段的標(biāo)準(zhǔn)差和平均值。2.該算法提出采用整個信號的標(biāo)準(zhǔn)差σsig作為判斷RTS信號存在的閾值。CMOS圖像傳感器在工作的過程中隨著工作時間的增加整個器件的溫度會上升，引起高斯噪聲幅值的變化，甚至于在面對極端條件時(如輻射環(huán)境等)會引起器件內(nèi)部缺陷，引起RTS噪聲幅值的大幅變化，而這種變化會引起整個高斯信號標(biāo)準(zhǔn)差的改變，采用整個信號的標(biāo)準(zhǔn)差作為閾值顯然不準(zhǔn)確。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有自動提取CMOS圖像傳感器中多級RTS噪聲算法噪聲信號探測與重建可信度差的不足，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于CMOS圖像傳感器的多級RTS噪聲自動實時重建方法。該方法首先將噪聲信號全部轉(zhuǎn)換為等振幅的三角形脈沖，再將所有的負(fù)向脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)檎蛎}沖，對所有脈沖進(jìn)行下降沿檢測，用檢測到的下降沿信號控制對原始噪聲信號的標(biāo)準(zhǔn)差計算，對計算的標(biāo)準(zhǔn)差幅值進(jìn)行采樣，然后將濾波后的三角脈沖通過增益與采集到的標(biāo)準(zhǔn)差做比較，將標(biāo)準(zhǔn)差作為判斷RTS信號的閾值，確定部分三角形脈沖對應(yīng)的跳變是RTS噪聲信號，每當(dāng)檢測到一次RTS噪聲跳變時，對平均值計算清零，重新計算，將檢測到的RTS信號經(jīng)過延時，控制對計算的平均值進(jìn)行采樣和保持，采樣到的平均值信號即為該段RTS噪聲跳變的幅值。本發(fā)明方法根據(jù)實時的高斯噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差作為判定RTS噪聲的閾值，自動采集閾值并且重建RTS噪聲信號。第一，采用實時自動信號采集與計算，提高了RTS噪聲重建的速度和效率，相比與傳統(tǒng)了處理算法提高了檢測精度和效率；第二，采用實時的高斯信號標(biāo)準(zhǔn)差作為閾值，相比與整個信號的標(biāo)準(zhǔn)差作為閾值更加的精確，可以有效降低溫度，空間輻射等外部環(huán)境對器件工作環(huán)境的影響進(jìn)而引起的信號噪聲幅值的退化引起的信號標(biāo)準(zhǔn)差(即RTS噪聲判定閾值)的改變，可以提高整個RTS噪聲信號探測與重建的可信度。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種應(yīng)用于CMOS圖像傳感器的多級RTS噪聲自動實時重建方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟：第一步，當(dāng)外部噪聲信號到來，經(jīng)過公式的濾波函數(shù)，完成噪聲信號的轉(zhuǎn)變，將原始信號中的跳變?nèi)哭D(zhuǎn)換為等振幅的三角形脈沖；式中，L表示整個濾波長度，ai表示三角形脈沖的上升寬度，bi表示三角形脈沖的下降寬度。該濾波函數(shù)將原始信號中的跳變轉(zhuǎn)換為同方向，等幅值的三角形脈沖，包括背景高斯噪聲中的微弱幅值跳變。第二步，將三角形脈沖通過絕對值計算，將所有的負(fù)向脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)檎蛎}沖；第三步，對所有脈沖進(jìn)行下降沿檢測，每當(dāng)檢測到一個下降沿時就表明原始噪聲信號中有一次跳變的發(fā)生，即使是背景中高斯噪聲的微弱的跳變；第四步，用檢測到的下降沿信號來控制對原始噪聲信號的標(biāo)準(zhǔn)差計算，每當(dāng)檢測到一個下降沿信號，就對原始噪聲信號重新計算標(biāo)準(zhǔn)差；第五步，對計算的標(biāo)準(zhǔn)差幅值進(jìn)行采樣，因為標(biāo)準(zhǔn)差計算是一直在進(jìn)行的，所以通過下降沿檢測到信號通過一個延時控制采集標(biāo)準(zhǔn)差作為RTS判斷閾值，該標(biāo)準(zhǔn)差實時采集記錄；第六步，將濾波后的三角脈沖通過增益與采集到的標(biāo)準(zhǔn)差做比較，將標(biāo)準(zhǔn)差作為判斷RTS信號的閾值，確定部分三角形脈沖對應(yīng)的跳變是RTS噪聲信號；第七步，每當(dāng)檢測到一次RTS噪聲跳變時，對平均值計算清零，重新計算；第八步，將檢測到的RTS信號經(jīng)過延時，控制對計算的平均值進(jìn)行采樣和保持，采樣到的平均值信號即為該段RTS噪聲跳變的幅值。本發(fā)明的有益效果是：該方法首先將噪聲信號全部轉(zhuǎn)換為等振幅的三角形脈沖，再將所有的負(fù)向脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)檎蛎}沖，對所有脈沖進(jìn)行下降沿檢測，用檢測到的下降沿信號控制對原始噪聲信號的標(biāo)準(zhǔn)差計算，對計算的標(biāo)準(zhǔn)差幅值進(jìn)行采樣，然后將濾波后的三角脈沖通過增益與采集到的標(biāo)準(zhǔn)差做比較，將標(biāo)準(zhǔn)差作為判斷RTS信號的閾值，確定部分三角形脈沖對應(yīng)的跳變是RTS噪聲信號，每當(dāng)檢測到一次RTS噪聲跳變時，對平均值計算清零，重新計算，將檢測到的RTS信號經(jīng)過延時，控制對計算的平均值進(jìn)行采樣和保持，采樣到的平均值信號即為該段RTS噪聲跳變的幅值。本發(fā)明方法根據(jù)實時的高斯噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差作為判定RTS噪聲的閾值，自動采集閾值并且重建RTS噪聲信號。第一，采用實時自動信號采集與計算，提高了RTS噪聲重建的速度和效率，相比與傳統(tǒng)了處理算法提高了檢測精度和效率；第二，采用實時的高斯信號標(biāo)準(zhǔn)差作為閾值，相比與整個信號的標(biāo)準(zhǔn)差作為閾值更加的精確，可以有效降低溫度，空間輻射等外部環(huán)境對器件工作環(huán)境的影響進(jìn)而引起的信號噪聲幅值的退化引起的信號標(biāo)準(zhǔn)差(即RTS噪聲判定閾值)的改變，提高了整個RTS噪聲信號探測與重建的可信度。下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作詳細(xì)說明。附圖說明圖1是本發(fā)明應(yīng)用于CMOS圖像傳感器的多級RTS噪聲自動實時重建方法對信號中RTS噪聲系統(tǒng)重建后的示意圖。具體實施方式參照圖1。本發(fā)明應(yīng)用于CMOS圖像傳感器的多級RTS噪聲自動實時重建方法具體步驟如下：第一步，當(dāng)外部噪聲信號到來，經(jīng)過公式的濾波函數(shù)，完成噪聲信號的轉(zhuǎn)變，將原始信號中的跳變?nèi)哭D(zhuǎn)換為等振幅的三角形脈沖；式中，L表示整個濾波長度，ai表示三角形脈沖的上升寬度，bi表示三角形脈沖的下降寬度。該濾波函數(shù)將原始信號中的跳變轉(zhuǎn)換為同方向，等幅值的三角形脈沖，包括背景高斯噪聲中的微弱幅值跳變。第二步，將三角形脈沖通過絕對值計算，將所有的負(fù)向脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)檎蛎}沖；第三步，對所有脈沖進(jìn)行下降沿檢測，每當(dāng)檢測到一個下降沿時就表明原始噪聲信號中有一次跳變的發(fā)生，即使是背景中高斯噪聲的微弱的跳變；第四步，用檢測到的下降沿信號來控制對原始噪聲信號的標(biāo)準(zhǔn)差計算，每當(dāng)檢測到一個下降沿信號，就對原始噪聲信號重新計算標(biāo)準(zhǔn)差；第五步，對計算的標(biāo)準(zhǔn)差幅值進(jìn)行采樣，因為標(biāo)準(zhǔn)差計算是一直在進(jìn)行的，所以通過下降沿檢測到信號通過一個延時控制采集標(biāo)準(zhǔn)差作為RTS判斷閾值，該標(biāo)準(zhǔn)差實時采集記錄；第六步，將濾波后的三角脈沖通過一定的增益與采集到的標(biāo)準(zhǔn)差做比較，將標(biāo)準(zhǔn)差作為判斷RTS信號的閾值，確定部分三角形脈沖對應(yīng)的跳變是RTS噪聲信號；第七步，每當(dāng)檢測到一次RTS噪聲跳變時，對平均值計算清零，重新計算；第八步，將檢測到的RTS信號經(jīng)過一定延時，控制對計算的平均值進(jìn)行采樣和保持，采樣到的平均值信號即為該段RTS噪聲跳變的幅值。圖1是本發(fā)明方法應(yīng)用于CMOS圖像傳感器的多級RTS噪聲自動檢測與重建系統(tǒng)。包含濾波部分，閾值電平產(chǎn)生部分和采樣保持部分。其中濾波部分包含濾波函數(shù)模塊和絕對值計算模塊；閾值電平產(chǎn)生部分包括增益模塊，下降檢測模塊，標(biāo)準(zhǔn)差計算模塊，高電平采樣模塊以及延時模塊；采樣保持部分包括比較器模塊，平均值計算模塊，上升沿采樣模塊和延時模塊。原始信號通過濾波函數(shù)模塊，將所有跳變過濾為同方向等幅值的三角形脈沖，再通過絕對值模塊將所有三角形脈沖整理為向上的脈沖。對濾波后的三角形脈沖信號進(jìn)行下降沿檢測，每檢測到一次下降沿就意味著原始信號發(fā)生了一次跳變，下降沿相比于上升沿信號的跳變已經(jīng)完成，幅值相對更加穩(wěn)定和可靠，檢測到下降沿控制后續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)差計算模塊清零重新計算，在高電平有效模塊中采集一段時間計算的標(biāo)準(zhǔn)差最為判定RTS跳變信號的閾值。將濾波后的信號與標(biāo)準(zhǔn)差閾值進(jìn)行比較，超過閾值即認(rèn)定該次跳變?yōu)镽TS噪聲，產(chǎn)生脈沖控制上升沿采樣模塊采集相對應(yīng)的平均值作為該級RTS噪聲的對應(yīng)跳變幅值。否則認(rèn)定為高斯噪聲跳變。其中濾波部分實現(xiàn)將原始信號中跳變過濾為不同幅值的三角形脈沖信號，閾值電平產(chǎn)生部分實現(xiàn)了根據(jù)濾波后信號實時計算原始信號中高斯噪聲標(biāo)準(zhǔn)差作為閾值，采樣保持部分根據(jù)濾波后信號與閾值電平的比較判定出RTS跳變并且采集相應(yīng)的RTS跳變的幅值，完成RTS信號的重建。本發(fā)明方法根據(jù)實時的高斯噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差作為判定RTS噪聲的閾值，自動采集閾值并且重建RTS噪聲信號。第一，采用實時自動信號采集與計算，提高了RTS噪聲重建的速度和效率，相比與傳統(tǒng)了處理算法提高了檢測精度和效率；第二，采用實時的高斯信號標(biāo)準(zhǔn)差作為閾值，相比與整個信號的標(biāo)準(zhǔn)差作為閾值更加的精確，可以有效降低溫度，空間輻射等外部環(huán)境對器件工作環(huán)境的影響進(jìn)而引起的信號噪聲幅值的退化引起的信號標(biāo)準(zhǔn)差(即RTS噪聲判定閾值)的改變，提高了整個RTS噪聲信號探測與重建的可信度。