圖像感測裝置及其黑階控制方法【
技術領域：
】[0001]本發明是有關于一種圖像處理技術，且特別是有關于一種圖像感測裝置及其黑階(blacklevel)控制方法。【
背景技術：
】[0002]一般以數字相機(digitalstillcamera;DSC)或其它圖像感測裝置拍攝圖像時，即使沒有光源入射至圖像感測器，拍攝出的圖像亦有可能因為暗電流(darkcurrent)而產生噪聲。其中，「熱能」為造成暗電流的主要因素。「熱能」導致芯片的電子活動加劇，受熱的電子不斷的運動而產生了電流，形成所謂的「暗電流」。為了從圖像信號中去除暗電流造成的噪聲，有必要對圖像感測裝置進行黑階(blacklevel)校正/控制。【
發明內容】[0003]本發明提供一種圖像感測裝置的黑階控制方法以及圖像感測裝置，可有效利用像素陣列中的遮光區(opticalblackarea)所提供的暗電流信息進行精確的黑階控制,從而提供較佳的輸出圖像數據。[0004]本發明提出一種圖像感測裝置的黑階控制方法，其中圖像感測裝置至少包括一像素陣列，像素陣列包括多個遮光像素(opticalblackpixel)以及多個感光像素(activepixel)。所述圖像感測裝置的黑階控制方法包括下列步驟。提供模擬增益對偏移量轉換關系，并利用模擬增益對偏移量轉換關系，將模擬增益值轉換為模擬偏移量。依據遮光像素中的第一部分像素所對應的第一遮光數據，決定是否調整該模擬偏移量。再依據遮光像素中的第二部分像素的數據去計算數字數據偏移量。[0005]在本發明的一實施例中，上述提供模擬增益對偏移量轉換關系的步驟包括于開機校正期間，通過使用不同的模擬增益值分別讀取遮光像素的多個感測數據，以獲得模擬增益對偏移量轉換關系。[0006]在本發明的一實施例中，上述讀取遮光像素的多個感測數據，以獲得模擬增益對偏移量轉換關系的步驟包括于開機校正期間，通過使用不同的模擬增益值分別讀取遮光像素的感測數據，并利用線性回歸分析模擬增益值與遮光像素的感測數據，藉以獲得模擬增益對偏移量轉換函數作為模擬增益對偏移量轉換關系。[0007]在本發明的一實施例中，上述讀取遮光像素的多個感測數據，以獲得模擬增益對偏移量轉換關系的步驟包括于開機校正期間，通過使用不同的模擬增益值分別讀取遮光像素的感測數據。并利用線性回歸分析模擬增益值與遮光像素的感測數據，藉以獲得模擬增益對偏移量轉換函數。再通過使用不同的偏移量分別讀取遮光像素的感測數據，以計算轉換比例。依據模擬增益對偏移量轉換函數與轉換比例獲得模擬增益對偏移量轉換關系。[0008]在本發明的一實施例中，上述依據模擬增益對偏移量轉換函數與轉換比例獲得模擬增益對偏移量轉換關系的步驟包括計算模擬增益對偏移量轉換函數與轉換比例的乘積作為模擬增益對偏移量轉換關系。[0009]在本發明的一實施例中，上述提供模擬增益對偏移量轉換關系的步驟包括提供查找表(lookuptable)，其中查找表內記錄著模擬增益對偏移量轉換關系。[0010]在本發明的一實施例中，上述將模擬增益值轉換為模擬偏移量的步驟包括依據預覽畫面時的感光度(ISO)，決定模擬增益值，并利用模擬增益對偏移量轉換關系，將模擬增益值轉換為模擬偏移量。[0011]在本發明的一實施例中，上述決定是否調整模擬偏移量的步驟包括:讀取遮光像素中的一遮光像素的原始信號后，以模擬增益值增益原始信號，以獲得遮光像素的經增益信號，并以模擬偏移量調整經增益信號，以獲得第一遮光數據。依據該第一遮光數據決定是否調整該模擬偏移量。[0012]在本發明的一實施例中，上述決定是否調整模擬偏移量的步驟包括:讀取遮光像素中的第一部分像素的多個原始信號，并以模擬增益值增益原始信號，以獲得遮光像素中的第一部分像素的多個經增益信號。接著，以模擬偏移量調整經增益信號，以獲得遮光像素中的第一部分像素的多個經調整信號。之后，分別將經調整信號轉換為多個數字數據，以及計算數字數據的平均值作為第一遮光數據。依據該第一遮光數據決定是否調整該模擬偏移量。[0013]在本發明的一實施例中，上述決定是否調整模擬偏移量的步驟包括:a.判斷第一遮光數據是否介于預設范圍內以及模擬偏移量是否為O;b.當第一遮光數據未介于預設范圍內或模擬偏移量為O時，調整模擬偏移量，且依據經調整后的模擬偏移量獲得遮光像素中的另一部分像素所對應的遮光數據作為第一遮光數據，并再次進行步驟a。[0014]在本發明的一實施例中，上述決定是否調整模擬偏移量的步驟還包括:當第一遮光數據介于預設范圍內以及模擬偏移量不為O時，確定以模擬偏移量調整該像素陣列的像素信號。[0015]在本發明的一實施例中，上述決定是否調整模擬偏移量的步驟包括:當第一遮光數據介于預設范圍內以及模擬偏移量不為O時，讀取遮光像素中的其余部分像素的多個原始信號，并以模擬增益值增益所述其余部分像素的原始信號，以獲得遮光像素中的其余部分像素的多個經增益信號。接著，以模擬偏移量調整所述其余部分像素的經增益信號，以獲得遮光像素中的其余部分像素的多個經調整信號。之后，分別將所述其余部分像素的經調整信號轉換為遮光像素中的其余部分像素的多個數字數據，以及計算數字數據的平均值作為數字數據偏移量。[0016]在本發明的一實施例中，上述黑階控制方法還包括:通過使用模擬偏移量，分別讀取感光像素所對應的圖像數據，以及依據數字數據偏移量調整感光像素所對應的圖像數據。[0017]在本發明的一實施例中，上述利用模擬增益對偏移量轉換關系，將模擬增益值轉換為模擬偏移量的步驟還包括:判斷模擬增益值是否改變，以及當模擬增益值改變時，重新利用模擬增益對偏移量轉換關系，將模擬增益值轉換為模擬偏移量。[0018]在本發明的一實施例中，上述利用模擬增益對偏移量轉換關系，將模擬增益值轉換為模擬偏移量的步驟還包括:判斷讀取畫面次數是否達次數門坎值，以及當讀取畫面次數達次數門坎值時，重新利用模擬增益對偏移量轉換關系，將模擬增益值轉換為模擬偏移量。[0019]在本發明的一實施例中，上述的模擬增益對偏移量轉換關系包括二元一次方程式，或其它冪次的多項式和/或其組合。[0020]本發明提出一種圖像感測裝置。所述圖像感測裝置包括至少一像素陣列、圖像數據讀取單元以及黑階控制單元。其中，像素陣列包括多個遮光像素以及多個感光像素。圖像數據讀取單元耦接至像素陣列。圖像數據讀取單元接收像素陣列的輸出，并依照模擬增益值與模擬偏移量輸出像素陣列所對應的圖像數據。黑階控制單元耦接至圖像數據讀取單元。黑階控制單元提供模擬增益對偏移量轉換關系，并利用模擬增益對偏移量轉換關系將模擬增益值轉換為模擬偏移量。依據遮光像素中的第一部分像素所對應的第一遮光數據，黑階控制單元決定是否調整該模擬偏移量。之后，依據該些遮光像素中的一第二部分像素的數據去計算數字數據偏移量。其中，黑階控制單元將模擬偏移量輸出給圖像數據讀取單元，以及依據數字數據偏移量調整圖像數據讀取單元所輸出的圖像數據。[0021]在本發明的一實施例中，上述黑階控制單元于開機校正期間，通過使用不同的模擬增益值分別讀取遮光像素的多個感測數據，以獲得模擬增益對偏移量轉換關系。[0022]在本發明的一實施例中，上述黑階控制單元于開機校正期間，通過使用不同的模擬增益值分別讀取遮光像素的感測數據，并利用線性回歸分析模擬增益值與遮光像素的感測數據，藉以獲得模擬增益對偏移量轉換函數作為模擬增益對偏移量轉換關系。[0023]在本發明的一實施例中，上述黑階控制單元于開機校正期間，通過使用不同的模擬增益值分別讀取遮光像素的感測數據，并利用線性回歸分析模擬增益值與遮光像素的感測數據，藉以獲得模擬增益對偏移量轉換函數，且通過使用不同的偏移量分別讀取遮光像素的感測數據，以計算轉換比例，以及依據模擬增益對偏移量轉換函數與轉換比例獲得模擬增益對偏移量轉換關系。[0024]在本發明的一實施例中，上述黑階控制單元計算模擬增益對偏移量轉換函數與轉換比例的乘積作為模擬增益對偏移量轉換關系。[0025]在本發明的一實施例中，上述圖像感測裝置還包括查找表，其中查找表內記錄著模擬增益對偏移量轉換關系。[0026]在本發明的一實施例中，上述圖像數據讀取單元依據預覽一畫面時的感光度而決定模擬增益值，黑階控制單元利用模擬增益對偏移量轉換關系，將模擬增益值轉換為模擬偏移量。[0027]在本發明的一實施例中，上述圖像數據讀取單元包括數據取樣電路、增益電路以及偏移量調整電路。其中，耦接至像素陣列的數據取樣電路接收像素陣列的輸出，以獲得原始信號。增益電路耦接至數據取樣電路以接收所述原始信號，其中增益電路依照模擬增益來增益原始信號，以獲得經增益信號。偏移量調整電路耦接至增益電路以接收所述經增益信號，其中偏移量調整電路依照該模擬偏移量調整經增益信號，以輸出經調整信號。[0028]在本發明的一實施例中，上述數據取樣電路讀取遮光像素中的遮光像素的原始信號，增益電路以模擬增益值增益該遮光像素的原始信號以獲得遮光像素的經增益信號，并由偏移量調整電路以模擬偏移量調整該遮光像素的經增益信號，以獲得第一遮光數據。[0029]在本發明的一實施例中，上述圖像數據讀取單元還包括模擬數字轉換器。模擬數字轉換器耦接至偏移量調整電路。[0030]在本發明的一實施例中，上述黑階控制單元還包括數字平均計算電路，并。數字平均計算電路耦接至模擬數字轉換器。其中，數據取樣電路讀取遮光像素中的第一部分像素的多個原始信號。接著，增益電路以模擬增益值增益該第一部分像素的原始信號以獲得遮光像素中的第一部分像素的多個經增益信號，并由偏移量調整電路以模擬偏移量調整該第一部分像素的經增益信號以獲得遮光像素中的第一部分像素的多個經調整信號，之后，模擬數字轉換器分別將經調整信號轉換為多個數字數據，以及數字平均計算電路計算數字數據的平均值作為第一遮光數據。[0031]在本發明的一實施例中，上述黑階控制單元包括數字平均計算電路、判斷電路以及模擬偏移量調整電路。其中，數字平均計算電路耦接圖像數據讀取單元，以將圖像數據讀取單元所輸出的遮光數據轉換為第一遮光數據。判斷電路耦接數字平均計算電路以接收第一遮光數據，其中判斷電路判斷第一遮光數據是否介于預設范圍內以及模擬偏移量是否為O。模擬偏移量調整電路耦接判斷電路與該圖像數據讀取單元，其中當判斷電路判斷第一遮光數據未介于預設范圍內或模擬偏移量為O時，模擬偏移量調整電路調整模擬偏移量作為模擬偏移量，且圖像數據讀取單元依據模擬偏移量獲得遮光像素中的另一部分像素所對應的遮光數據。[0032]在本發明的一實施例中，上述當判斷電路判斷第一遮光數據介于預設范圍內以及模擬偏移量不為O時，模擬偏移量調整電路確定以模擬偏移量調整像素陣列的像素信號。[0033]在本發明的一實施例中，上述圖像數據讀取單元通過使用模擬偏移量，分別讀取感光像素所對應的圖像數據，且黑階控制單元依據數字數據偏移量調整感光像素所對應的圖像數據。[0034]在本發明的一實施例中，上述圖像感測裝置還包括重置單元。重置單元耦接至黑階控制單元，其中重置單元判斷模擬增益值是否改變。當重置單元判斷模擬增益值改變時，重置單元觸發黑階控制單元重新利用模擬增益對偏移量轉換關系，從而將模擬增益值轉換為模擬偏移量。[0035]在本發明的一實施例中，上述圖像感測裝置還包括重置單元。重置單元耦接至圖像數據讀取單元與黑階控制單元，其中重置單元判斷讀取畫面次數是否達次數門坎值。當重置單元判斷讀取畫面次數達次數門坎值時，重置單元觸發黑階控制單元重新利用模擬增益對偏移量轉換關系，從而將模擬增益值轉換為模擬偏移量。[0036]在本發明的一實施例中，上述模擬增益對偏移量轉換關系包括二元一次方程式，或其它冪次的多項式和/或其組合。[0037]基于上述，本發明實施例的圖像感測裝置及其黑階控制方法可通過模擬增益對偏移量轉換關系而獲得模擬偏移量，并利用遮光數據決定是否調整模擬偏移量以及計算數字數據偏移量，而可有效利用遮光區，從而實現精確的黑階控制，進而提供較佳的輸出圖像數據。[0038]為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細說明如下。【附圖說明】[0039]圖1是依照本發明一實施例所繪示的圖像感測裝置的電路方塊示意圖。[0040]圖2A至2E是依照本發明一實施例所繪示取樣自像素陣列的數據電壓分布示意圖。[0041]圖3是依照本發明一實施例所繪示的圖像感測裝置的黑階控制方法的流程示意圖。[0042]圖4是依照本發明一實施例所繪示的模擬增益對偏移量轉換關系的范例。[0043]圖5是依照本發明一實施例所繪示的圖像感測裝置的電路方塊示意圖。[00當前第1頁1 2 3 4 5 6