用于減少cmos圖像傳感器的模擬圖像數(shù)據(jù)中的噪聲的方法及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本申請案涉及用于減少CMOS圖像傳感器的模擬圖像數(shù)據(jù)中的噪聲的方法及設(shè)備。本發(fā)明揭示一種用于預(yù)處理模擬圖像數(shù)據(jù)以減少所述模擬圖像數(shù)據(jù)中的噪聲的方法，所述模擬圖像數(shù)據(jù)是在取樣時(shí)間期間從圖像傳感器的像素陣列讀出的。所述方法包含在所述取樣時(shí)間期間產(chǎn)生所述模擬圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)樣本且接著將所述多個(gè)樣本的值限制于上閾值及下閾值。所述方法還包含通過響應(yīng)于在所述取樣時(shí)間期間何時(shí)產(chǎn)生了所述多個(gè)樣本中的每一者而對相應(yīng)樣本應(yīng)用加權(quán)因子來預(yù)調(diào)節(jié)所述多個(gè)樣本。接著確定并輸出所述多個(gè)樣本的中值。
【專利說明】用于減少CMOS圖像傳感器的模擬圖像數(shù)據(jù)中的噪聲的方法及設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體來說涉及圖像傳感器，且特定來說(但非排他性地)涉及包含于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器中的讀出電路。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像傳感器已變得無所不在。其廣泛地用于數(shù)碼靜物相機(jī)、蜂窩式電話、安全攝像機(jī)、醫(yī)療裝置、汽車、便攜式電子裝置及其它應(yīng)用中。用以制造圖像傳感器且特定來說CMOS圖像傳感器(“CIS”)的技術(shù)已不斷快速地進(jìn)步?，F(xiàn)代圖像傳感器應(yīng)用提出對較快速處理速度及較佳圖像質(zhì)量的需求，而同時(shí)預(yù)期圖像傳感器的物理大小的小型化。
[0003]隨著圖像傳感器的物理大小變得更小，對使用更小MOS晶體管的需要增加。然而，小MOS晶體管在圖像傳感器中的使用會隨之帶來各種噪聲源，例如白(約翰遜)噪聲、1/f噪聲及隨機(jī)電報(bào)信號(RTS)噪聲?？墒褂酶呒塁MOS工藝技術(shù)且借助高級晶體管裝置(例如掩埋溝道晶體管)來設(shè)計(jì)及制作常規(guī)圖像傳感器以試圖最小化噪聲，例如RTS噪聲。然而，通常，甚至在實(shí)施這些技術(shù)時(shí)，例如RTS噪聲等某一噪聲仍可能保留。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請案的一方面涉及一種用于產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的圖像傳感器，所述圖像傳感器包括:像素陣列，其包含布置成若干行及列的多個(gè)像素單元以用于產(chǎn)生模擬圖像數(shù)據(jù)；位線，其耦合到所述像素陣列的一列內(nèi)的所述像素中的至少一者；及讀出電路，其耦合到所述位線以在取樣時(shí)間期間讀出所述模擬圖像數(shù)據(jù)，所述讀出電路包含:預(yù)處理邏輯，其耦合到所述位線以用于預(yù)處理所述模擬圖像數(shù)據(jù)以減少噪聲，其中對所述模擬圖像數(shù)據(jù)的所述預(yù)處理包含，在所述取樣時(shí)間期間產(chǎn)生所述模擬圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)樣本；通過以下操作限制所述多個(gè)樣本的值:用可編程上閾值替換具有超過所述可編程上閾值的值的所述多個(gè)樣本，及用可編程下閾值替換具有小于所述可編程下閾值的值的所述多個(gè)樣本；通過響應(yīng)于在所述取樣時(shí)間期間何時(shí)產(chǎn)生了所述多個(gè)樣本中的每一者而對相應(yīng)樣本應(yīng)用加權(quán)因子來預(yù)調(diào)節(jié)所述多個(gè)樣本；及確定并輸出所述多個(gè)樣本的中值。
[0005]本申請案的另一方面提供一種用于預(yù)處理模擬圖像數(shù)據(jù)以減少所述模擬圖像數(shù)據(jù)中的噪聲的方法，所述模擬圖像數(shù)據(jù)是在取樣時(shí)間期間從圖像傳感器的像素陣列讀出的，所述方法包括:在所述取樣時(shí)間期間產(chǎn)生所述模擬圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)樣本；通過以下操作限制所述多個(gè)樣本的值:用可編程上閾值替換具有超過所述可編程上閾值的值的所述多個(gè)樣本，及用可編程下閾值替換具有小于所述可編程下閾值的值的所述多個(gè)樣本；通過響應(yīng)于在所述取樣時(shí)間期間何時(shí)產(chǎn)生了所述多個(gè)樣本中的每一者而對相應(yīng)樣本應(yīng)用加權(quán)因子來預(yù)調(diào)節(jié)所述多個(gè)樣本；及確定并輸出所述多個(gè)樣本的中值。
【專利附圖】

【附圖說明】[0006]參考以下各圖描述本發(fā)明的非限制性及非詳盡實(shí)施例，其中在所有各視圖中相似參考編號指代相似部件，除非另有規(guī)定。
[0007]圖1圖解說明由于小MOSFET的Si/Si02界面處的個(gè)別缺陷所致的電流波動。
[0008]圖2A圖解說明理想化隨機(jī)電報(bào)信號(RTS)噪聲波形。
[0009]圖2B是圖解說明圖2A的理想化RTS波形的歸一化頻率的直方圖。
[0010]圖3是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的模擬圖像數(shù)據(jù)的相關(guān)雙取樣周期的時(shí)序圖。
[0011]圖4圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的對圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)樣本的預(yù)調(diào)節(jié)及中值濾波。
[0012]圖5是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像傳感器的功能框圖。
[0013]圖6是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的預(yù)處理邏輯的功能框圖。
[0014]圖7是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多取樣電路的功能框圖。
[0015]圖8是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的讀出圖像傳感器的模擬圖像數(shù)據(jù)的過程的流程圖。
[0016]圖9是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的預(yù)處理模擬圖像數(shù)據(jù)的過程的流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0017]本文中描述用于減少CMOS圖像傳感器的模擬圖像數(shù)據(jù)中的噪聲的方法及設(shè)備的實(shí)施例。在以下描述中，闡述眾多特定細(xì)節(jié)以提供對所述實(shí)施例的透徹理解。然而，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，可在無所述特定細(xì)節(jié)中的一者或一者以上的情況下或借助其它方法、組件、材料等實(shí)踐本文中所描述的技術(shù)。在其它實(shí)例中，為避免使某些方面模糊，未詳細(xì)展示或描述眾所周知的結(jié)構(gòu)、材料或操作。
[0018]在本說明書通篇中對“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”的提及意指結(jié)合所述實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在本說明書通篇中各個(gè)地方短語“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在一實(shí)施例中”的出現(xiàn)未必全部指代同一實(shí)施例。此外，所述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任何適合方式組合于一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中。
[0019]圖1圖解說明由于小MOSFET的Si/Si02界面處的缺陷所致的電流波動100。在一些應(yīng)用中，例如在CMOS圖像傳感器中，這些電流波動100可顯現(xiàn)為閃爍的像素，隨著晶體管大小已縮小，此已變得更普遍。對于小裝置，載流子數(shù)目變小，且由Si/Si02界面處的界面缺陷導(dǎo)致的陷獲/脫陷事件的影響導(dǎo)致離散漏極電流波動(例如，電流波動100)。在一些實(shí)施例中，每一電流波動100可稱為隨機(jī)電報(bào)信號(RTS)噪聲事件。如圖1中所展不，許多RTS事件在持續(xù)時(shí)間上大于二分之一秒且可能橫跨CMOS圖像傳感器的整個(gè)相關(guān)雙取樣(CDS)周期。然而，圖2A圖解說明使用隱馬爾可夫模型(HMM)軟件產(chǎn)生的理想化RTS噪聲波形，而圖2B是圖解說明圖2A的理想化RTS波形的歸一化頻率的直方圖。如圖2B中所展示，根據(jù)本文中所揭示的實(shí)施例，許多RTS事件為極短的(例如，IOOns到Iy S)，其可確實(shí)比CMOS圖像傳感器的CDS周期短且可能比CDS周期的復(fù)位電平取樣時(shí)間及/或信號電平取樣時(shí)間短。因此，本發(fā)明的實(shí)施例可通過濾除或減少具有小于CMOS圖像傳感器的取樣時(shí)間的持續(xù)時(shí)間的RTS事件來減少所述圖像傳感器中的噪聲。下文將更詳細(xì)地論述這些及其它實(shí)施例。[0020]圖3是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的模擬圖像數(shù)據(jù)308的⑶S周期302的時(shí)序圖300。模擬圖像數(shù)據(jù)308可為CMOS圖像傳感器(下文所論述)的列位線的位線電壓且可包含表示復(fù)位電平取樣時(shí)間304的第一部分(時(shí)間TO到時(shí)間T6)及表示信號電平取樣時(shí)間306的第二部分(時(shí)間T6到時(shí)間T12)。模擬圖像數(shù)據(jù)308的復(fù)位電平取樣時(shí)間304可表示緊接在用已知電荷復(fù)位之后CMOS圖像傳感器的有源像素上的電荷電平。模擬圖像數(shù)據(jù)308的信號電平取樣時(shí)間306表示在圖像獲取之后同一有源像素上的電荷電平。也就是說，信號電平取樣時(shí)間306期間的模擬圖像數(shù)據(jù)308表示圖像傳感器的所獲取信號。
[0021]然而，噪聲可在復(fù)位電平取樣時(shí)間304及信號電平取樣時(shí)間306兩者期間顯現(xiàn)，從而導(dǎo)致模擬圖像數(shù)據(jù)308從其原本將有的值的變化。舉例來說，在復(fù)位電平取樣時(shí)間304期間，噪聲311導(dǎo)致模擬圖像數(shù)據(jù)308在時(shí)間T3及T4處的減小。類似地，噪聲313導(dǎo)致在信號電平取樣時(shí)間306期間的時(shí)間T8及T9處的減小。如所展示，噪聲事件311的持續(xù)時(shí)間小于復(fù)位取樣時(shí)間304，且噪聲事件313的持續(xù)時(shí)間小于信號電平取樣時(shí)間306。因此，本發(fā)明的實(shí)施例可包含在⑶S周期302期間產(chǎn)生模擬圖像數(shù)據(jù)308的多個(gè)樣本。事實(shí)上，如圖3中所展示，可在復(fù)位電平取樣時(shí)間304及信號電平取樣時(shí)間306兩者期間取得多個(gè)樣本。舉例來說，圖3圖解說明在復(fù)位電平取樣時(shí)間304期間分別在時(shí)間Tl到T5處取得的樣本I到5及在信號電平取樣時(shí)間306期間分別在時(shí)間T7到Tll處取得的樣本6到10。雖然圖3圖解說明在復(fù)位電平取樣時(shí)間304期間取得的五個(gè)樣本及在信號電平取樣時(shí)間期間取得的五個(gè)樣本，但可在取樣周期302的每一部分期間取得任何數(shù)目個(gè)樣本，包含一個(gè)或一個(gè)以上。此外，在復(fù)位電平取樣時(shí)間304期間取得的樣本的數(shù)目未必是在信號電平取樣時(shí)間306期間取得的樣本的相同數(shù)目。舉例來說，可在復(fù)位電平取樣時(shí)間304期間取得I個(gè)樣本，而可在信號電平取樣時(shí)間306期間取得2個(gè)或2個(gè)以上樣本。
[0022]在取得取樣周期302的相應(yīng)部分的多個(gè)樣本之后，接著對離群值進(jìn)行限制。在一個(gè)實(shí)施例中，用上閾值替換具有超過所述上閾值的值的樣本，且用下閾值替換具有小于所述下閾值的值的樣本。舉例來說，復(fù)位電平樣本1、2及5在復(fù)位上閾值310與復(fù)位下閾值312之間且因此被保持以用于進(jìn)一步處理，而樣本3及4小于復(fù)位下閾值312且因此被限制(被替換)為復(fù)位下閾值312。類似地,信號電平樣本6、9及10在信號上閾值314與信號下閾值316之間且因此被保持以用于進(jìn)一步處理，而樣本7及8小于信號下閾值316，此意味著其將被限制為信號下閾值316。
[0023]在CMOS圖像傳感器的一些實(shí)施例中，比起其它樣本傾向于某些樣本(取決于在取樣周期302期間何時(shí)獲取了相應(yīng)樣本)可為有利的。舉例來說，在復(fù)位電平取樣時(shí)間304即將結(jié)束時(shí)取得的復(fù)位電平樣本5可比在復(fù)位電平取樣時(shí)間304的開始期間取得的復(fù)位電平樣本I及2優(yōu)選。類似地，在信號電平取樣時(shí)間306的開始期間取得的信號電平樣本6可比在信號電平取樣時(shí)間306即將結(jié)束時(shí)取得的信號電平樣本9及10優(yōu)選。因此，本發(fā)明的實(shí)施例可基于在取樣周期302的相應(yīng)部分期間何時(shí)獲取了剩余樣本中的每一者而對樣本應(yīng)用加權(quán)因子。在一個(gè)實(shí)施例中，對多個(gè)樣本中的每一者應(yīng)用的加權(quán)因子確定在進(jìn)一步預(yù)處理之前將存在于多個(gè)樣本中的每一相應(yīng)樣本的出現(xiàn)次數(shù)。通過對在時(shí)間上“靠近”而取得的樣本應(yīng)用較高加權(quán)因子，可改進(jìn)Ι/f噪聲抑制。舉例來說，在復(fù)位電平取樣時(shí)間304即將結(jié)束時(shí)取得的樣本比其它樣本更靠近于在信號電平取樣時(shí)間306的開始期間取得的樣本。因此，可對在復(fù)位電平取樣時(shí)間304即將結(jié)束時(shí)取得的復(fù)位電平樣本(例如，樣本5)應(yīng)用高加權(quán)因子，同時(shí)還對在信號電平取樣時(shí)間306的開始期間取得的信號電平樣本(例如，樣本6及7)應(yīng)用高加權(quán)因子。
[0024]圖4圖解說明用于對實(shí)例性樣本402、404及406應(yīng)用各種加權(quán)因子(即，Wl到W3)以產(chǎn)生經(jīng)加權(quán)樣本408的實(shí)例性加權(quán)因子方案405。圖4為便于解釋而包含三個(gè)樣本(402、404及406)，但可使用任何數(shù)目個(gè)樣本，例如圖3中所展示的五個(gè)樣本。在所圖解說明的實(shí)例中，樣本402具有值5，樣本404具有值10，且樣本406具有值15。應(yīng)用其相應(yīng)加權(quán)因子Wl ( S卩，X1)、W2( S卩，X2)及W3( S卩，X 3)，所得的經(jīng)加權(quán)樣本408具有樣本402的一次出現(xiàn)、樣本404的兩次出現(xiàn)及樣本406的三次出現(xiàn)。接著確定經(jīng)加權(quán)樣本的中值410且可將其轉(zhuǎn)發(fā)以用于在圖像傳感器內(nèi)進(jìn)一步處理。中值410簡單地即為經(jīng)加權(quán)樣本408的中間值。然而，如果存在偶數(shù)個(gè)經(jīng)加權(quán)樣本(例如圖4中所展示)，那么本發(fā)明的實(shí)施例可通過簡單地對兩個(gè)中間值求平均來確定中值。舉例來說，圖4的經(jīng)加權(quán)樣本408的兩個(gè)中間值為10及15。因此，中值410為這兩個(gè)中間值的平均值(即，12.5)。
[0025]圖5是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像傳感器500的功能框圖。圖像傳感器500的所圖解說明實(shí)例包含控制電路505、像素陣列510、讀出電路515及任選數(shù)字處理邏輯520。為簡單地圖解說明，像素陣列510的所圖解說明實(shí)施例僅展示兩個(gè)列502，每一列具有四個(gè)像素單元502。然而，應(yīng)了解，實(shí)際圖像傳感器通常包含從數(shù)百個(gè)到數(shù)千個(gè)列，且每一列通常包含從數(shù)百個(gè)到數(shù)千個(gè)像素。此外，所圖解說明的像素陣列510為規(guī)則形狀的(例如，每一列502具有相同數(shù)目個(gè)像素)，但在其它實(shí)施例中，所述陣列可具有不同于所展示的規(guī)則或不規(guī)則的布置且可包含比所展示的多或少的像素、行及列。此外，在不同實(shí)施例中，像素陣列510可為包含經(jīng)設(shè)計(jì)以在光譜的可見部分中捕獲圖像的紅色、綠色及藍(lán)色像素的彩色圖像傳感器或可為黑白圖像傳感器及/或經(jīng)設(shè)計(jì)以在光譜的不可見部分(例如紅外或紫外)中捕獲圖像的圖像傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中，圖像傳感器500為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。
[0026]在使用期間，在像素單元525已在復(fù)位電平取樣時(shí)間期間或在信號電平取樣時(shí)間期間獲取其電荷之后，可經(jīng)由列讀出線(例如，位線504)從像素單元中將模擬圖像數(shù)據(jù)506(例如，模擬信號)或電荷讀出到讀出電路515。經(jīng)由位線504將來自每一列502的像素單元525的模擬圖像數(shù)據(jù)506 —次一個(gè)像素地讀出到讀出電路515且接著傳送到預(yù)處理邏輯530。
[0027]預(yù)處理邏輯530預(yù)處理模擬圖像數(shù)據(jù)506以減少噪聲，例如上文所論述的RTS噪聲?？山又鴮⒔?jīng)預(yù)處理的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)509轉(zhuǎn)發(fā)到輸出數(shù)字圖像數(shù)據(jù)508的任選數(shù)字處理邏輯520。
[0028]圖6是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的預(yù)處理邏輯630的功能框圖。預(yù)處理邏輯630是圖5的預(yù)處理邏輯530的一個(gè)可能實(shí)施方案。在圖6的所圖解說明實(shí)例中，預(yù)處理邏輯630包含多取樣邏輯635及相關(guān)雙取樣(⑶S)邏輯640。將⑶S邏輯640展示為包含信號電平存儲裝置645、復(fù)位電平存儲裝置650及算術(shù)運(yùn)算符655。
[0029]如圖6中所展示，多取樣邏輯635經(jīng)耦合以經(jīng)由位線604接收模擬圖像數(shù)據(jù)。多取樣邏輯635經(jīng)配置以在取樣時(shí)間期間取得所述模擬圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)樣本且執(zhí)行所述多個(gè)樣本的模/數(shù)轉(zhuǎn)換、離群值限制、預(yù)調(diào)節(jié)及確定中值。將在復(fù)位電平取樣時(shí)間期間確定的中值輸出到復(fù)位電平存儲裝置650，而將在信號電平取樣時(shí)間期間確定的中值輸出到信號電平存儲裝置645。在一個(gè)實(shí)施例中，信號電平存儲裝置645及復(fù)位電平存儲裝置650各自包含用于存儲從多取樣邏輯635輸出的數(shù)字值的存儲器。在另一實(shí)施例中，信號電平存儲裝置645及復(fù)位電平存儲裝置650包含于共享存儲器中，例如CMOS圖像傳感器的共享存儲器。算術(shù)運(yùn)算符655接著組合存儲于信號電平存儲裝置645中的值與存儲于復(fù)位電平存儲裝置650中的值以產(chǎn)生經(jīng)預(yù)處理的模擬圖像數(shù)據(jù)606。在一個(gè)實(shí)施例中，算術(shù)運(yùn)算符655從信號電平減去復(fù)位電平，使得經(jīng)預(yù)處理的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)606為兩個(gè)值之間的差。
[0030]圖7是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多取樣邏輯735的功能框圖。多取樣邏輯735是圖6的多取樣邏輯635的一個(gè)可能實(shí)施方案。在圖7的所圖解說明實(shí)例中，多取樣邏輯735包含可編程閾值740、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 745、離群值移除邏輯750、預(yù)調(diào)節(jié)邏輯755及中值濾波器邏輯760。
[0031]如圖7中所展示，ADC745經(jīng)耦合以經(jīng)由位線704接收模擬圖像數(shù)據(jù)。ADC745經(jīng)配置以在取樣時(shí)間(例如，信號電平取樣時(shí)間306)期間多次地取樣并轉(zhuǎn)換所述模擬圖像數(shù)據(jù)的值。在一個(gè)實(shí)施例中，ADC745由圖5的控制電路505控制。將由ADC745輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)705提供到離群值限制器邏輯750，離群值限制器邏輯750將在值大于上閾值的情況限制所述值且在所述值低于下閾值的情況下也限制所述值。由離群值限制器電路750使用的上閾值及下閾值可為可編程閾值740。因此，復(fù)位上閾值、復(fù)位下閾值、信號上閾值及信號下閾值中的一者或一者以上可為可編程的。在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)由閾值輸入706從控制電路505接收上閾值及下閾值。舉例來說，可在制造CMOS圖像傳感器的測試與修整階段期間編程可編程閾值740。在另一實(shí)例中，可由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者在并入到系統(tǒng)(例如，相機(jī))中時(shí)在部署之后編程可編程閾值740。在又一實(shí)施例中，可在CMOS圖像傳感器的操作期間動態(tài)地編程可編程閾值740以動態(tài)地調(diào)整傳感器對噪聲的敏感度。
[0032]接著將多個(gè)樣本轉(zhuǎn)發(fā)到預(yù)調(diào)節(jié)邏輯755，預(yù)調(diào)節(jié)邏輯755基于相對于取樣時(shí)間何時(shí)取得了樣本而對所述樣本應(yīng)用加權(quán)因子。在一個(gè)實(shí)施例中，對在或接近取樣時(shí)間的開始取得的樣本應(yīng)用比對在或接近取樣時(shí)間的結(jié)束取得的樣本應(yīng)用的加權(quán)因子大的加權(quán)因子。
[0033]接著將經(jīng)預(yù)調(diào)節(jié)的樣本輸出到中值濾波器邏輯760。在一個(gè)實(shí)施例中，中值濾波器邏輯760包含用以存儲多個(gè)樣本的存儲器且經(jīng)配置以確定所存儲樣本的中值。中值濾波器邏輯760接著輸出表示中值的數(shù)字經(jīng)預(yù)處理樣本電平708以用于進(jìn)一步處理。
[0034]現(xiàn)在將參考圖6到9來描述具有多取樣邏輯635的預(yù)處理邏輯630的操作。在圖8中所圖解說明的過程800的過程框805中，多取樣邏輯635開始接收模擬圖像數(shù)據(jù)。在過程框810中，多取樣邏輯635預(yù)處理在復(fù)位電平取樣時(shí)間期間接收的模擬圖像數(shù)據(jù)。
[0035]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖9，現(xiàn)在將參考過程900來描述復(fù)位電平的預(yù)處理。預(yù)處理在過程框905中開始。接下來，在過程框910中，ADC745取得模擬圖像數(shù)據(jù)的第一樣本。接下來，在決策框915中，離群值限制器邏輯750確定樣本是否在復(fù)位下閾值與復(fù)位上閾值之間。如果否，那么過程900繼續(xù)進(jìn)行到過程框920，在過程框920中離群值限制器邏輯750用適當(dāng)閾值替換所述樣本(例如，如果樣本小于下閾值，那么用下閾值，且如果樣本超過上閾值，那么用上閾值)。在決策框915中，如果樣本確實(shí)在復(fù)位下閾值與復(fù)位上閾值之間，那么過程900繼續(xù)進(jìn)行到框925，在框925中預(yù)調(diào)節(jié)邏輯755通過取決于何時(shí)獲取了樣本而對所述樣本應(yīng)用加權(quán)因子來預(yù)調(diào)節(jié)所述樣本。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)調(diào)節(jié)邏輯755可包含計(jì)數(shù)器(未展示)，所述計(jì)數(shù)器跟蹤當(dāng)前正經(jīng)預(yù)調(diào)節(jié)以便應(yīng)用適當(dāng)加權(quán)因子的樣本。接下來，在過程框930中，將經(jīng)預(yù)調(diào)節(jié)的樣本存儲于存儲器中以用于由中值濾波器邏輯760使用。決策框935確定是否已針對模擬圖像數(shù)據(jù)的復(fù)位電平取樣時(shí)間完成所有取樣。如果否，那么過程返回到過程框910以開始預(yù)處理下一樣本。如果取樣完成(即，已產(chǎn)生多個(gè)樣本)，那么中值濾波器邏輯760確定所存儲樣本的中值并輸出所述值作為經(jīng)預(yù)處理的復(fù)位電平。
[0036]現(xiàn)在返回到圖8的過程800，接著在過程框815中，通過復(fù)位電平存儲裝置650存儲經(jīng)預(yù)處理的復(fù)位電平。接下來，在過程框820中，預(yù)處理模擬圖像數(shù)據(jù)的信號電平。在信號電平取樣時(shí)間期間，與上文所論述的復(fù)位電平相同地預(yù)處理模擬圖像數(shù)據(jù)。也就是說，過程900也執(zhí)行信號電平的預(yù)處理，僅此時(shí)間使用信號上閾值及下閾值來進(jìn)行離群值限制。
[0037]現(xiàn)在繼續(xù)進(jìn)行到過程框825，通過信號電平存儲裝置645存儲經(jīng)預(yù)處理的信號電平。接下來，在過程框830中，算術(shù)運(yùn)算符655從經(jīng)預(yù)處理的信號電平減去經(jīng)預(yù)處理的復(fù)位電平以輸出經(jīng)預(yù)處理的模擬圖像數(shù)據(jù)606。可接著將經(jīng)預(yù)處理的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)606輸出到數(shù)字過程邏輯以用于任選的進(jìn)一步數(shù)字處理。
[0038]所述過程框中的一些或全部在每一過程中顯現(xiàn)的次序不應(yīng)視為限制性。而是，受益于本發(fā)明的所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以未圖解說明的多種次序執(zhí)行所述過程框中的一些。舉例來說，在過程800中，信號電平820的預(yù)處理可在復(fù)位電平810的預(yù)處理之前執(zhí)行。此外，在過程900中，樣本925的預(yù)調(diào)節(jié)可在過程框915及920的離群值移除之前執(zhí)行。
[0039]上文所解釋的過程是就計(jì)算機(jī)軟件及硬件來描述的。所描述的技術(shù)可構(gòu)成在機(jī)器(例如，計(jì)算機(jī))可讀媒體內(nèi)體現(xiàn)的機(jī)器可執(zhí)行指令，所述指令在由機(jī)器執(zhí)行時(shí)將致使所述機(jī)器執(zhí)行所描述的操作。另外，所述過程可體現(xiàn)在硬件內(nèi)，例如專用集成電路(“ASIC”)
坐寸ο
[0040]機(jī)器可存取媒體包含以可由機(jī)器(例如，計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)裝置、個(gè)人數(shù)字助理、制造工具、具有一組一個(gè)或一個(gè)以上處理器的任何裝置等)存取的形式提供(即，存儲及/或傳輸)信息的任何機(jī)制。舉例來說，機(jī)器可存取媒體包含可記錄/不可記錄媒體(例如，只讀存儲器(ROM)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、磁盤存儲媒體、光學(xué)存儲媒體、快閃存儲器裝置等)。
[0041]包含發(fā)明摘要中所描述內(nèi)容的本發(fā)明的所圖解說明實(shí)施例的以上描述并非打算為窮盡性或?qū)⒈景l(fā)明限制于所揭示的精確形式。盡管出于說明性目的而在本文中描述本發(fā)明的特定實(shí)施例及實(shí)例，但如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，可在本發(fā)明的范圍內(nèi)做出各種修改。
[0042]可根據(jù)以上詳細(xì)描述對本發(fā)明做出這些修改。所附權(quán)利要求書中所使用的術(shù)語不應(yīng)理解為將本發(fā)明限制于說明書中所揭示的特定實(shí)施例。相反，本發(fā)明的范圍將完全由所附權(quán)利要求書來確定，所述權(quán)利要求書將根據(jù)所創(chuàng)建的權(quán)利要求解釋原則來加以理解。
【權(quán)利要求】
1.一種用于產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的圖像傳感器，所述圖像傳感器包括: 像素陣列，其包含布置成若干行及列的多個(gè)像素單元以用于產(chǎn)生模擬圖像數(shù)據(jù)； 位線，其耦合到所述像素陣列的一列內(nèi)的所述像素中的至少一者；及讀出電路，其耦合到所述位線以在取樣時(shí)間期間讀出所述模擬圖像數(shù)據(jù)，所述讀出電路包含: 預(yù)處理邏輯，其耦合到所述位線以用于預(yù)處理所述模擬圖像數(shù)據(jù)以減少噪聲，其中對所述模擬圖像數(shù)據(jù)的所述預(yù)處理包含， 在所述取樣時(shí)間期間產(chǎn)生所述模擬圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)樣本； 通過以下操作限制所述多個(gè)樣本的值: 用可編程上閾值替換具有超過所述可編程上閾值的值的所述多個(gè)樣本，及 用可編程下閾值替換具有小于所述可編程下閾值的值的所述多個(gè)樣本； 通過響應(yīng)于在所述取樣時(shí)間期間何時(shí)產(chǎn)生了所述多個(gè)樣本中的每一者而對相應(yīng)樣本應(yīng)用加權(quán)因子來預(yù)調(diào)節(jié)所述多個(gè)樣本；及確定并輸出所述多個(gè)樣本的中值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述預(yù)處理邏輯包含經(jīng)耦合以接收所述模擬圖像數(shù)據(jù)的ADC，且其中產(chǎn)生所述多個(gè)樣本包含將所述模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述取樣時(shí)間為相關(guān)雙取樣CDS周期的復(fù)位電平取樣時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述取樣時(shí)間為相關(guān)雙取樣CDS周期的信號電平取樣時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，其中所述讀出電路經(jīng)配置以在所述信號電平取樣時(shí)間期間及在所述CDS周期的復(fù)位電平取樣時(shí)間期間讀出模擬圖像數(shù)據(jù)，其中對所述模擬圖像數(shù)據(jù)的所述預(yù)處理包含預(yù)處理復(fù)位電平及預(yù)處理信號電平。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像傳感器，其中所述預(yù)處理邏輯進(jìn)一步包含經(jīng)耦合以從所述模擬圖像數(shù)據(jù)的所述經(jīng)預(yù)處理的信號電平減去所述經(jīng)預(yù)處理的復(fù)位電平的相關(guān)雙取樣CDS電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像傳感器，其中預(yù)調(diào)節(jié)所述多個(gè)樣本包含: 對在所述復(fù)位電平取樣時(shí)間中較晚取得的樣本應(yīng)用比在所述復(fù)位電平取樣時(shí)間中較早取得的樣本高的加權(quán)因子；及 對在所述信號電平取樣時(shí)間中較早取得的樣本應(yīng)用比在所述信號電平取樣時(shí)間中較晚取得的樣本高的加權(quán)因子。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中對所述多個(gè)樣本中的每一者應(yīng)用的所述加權(quán)因子確定在確定所述中值之前每一相應(yīng)樣本在所述多個(gè)樣本中的出現(xiàn)次數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中由所述預(yù)處理邏輯減少的所述噪聲包含具有小于所述取樣時(shí)間的持續(xù)時(shí)間的至少一個(gè)噪聲事件。
10.一種用于預(yù)處理模擬圖像數(shù)據(jù)以減少所述模擬圖像數(shù)據(jù)中的噪聲的方法，所述模擬圖像數(shù)據(jù)是在取樣時(shí)間期間從圖像傳感器的像素陣列讀出的，所述方法包括: 在所述取樣時(shí)間期間產(chǎn)生所述模擬圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)樣本； 通過以下操作限制所述多個(gè)樣本的值:用可編程上閾值替換具有超過所述可編程上閾值的值的所述多個(gè)樣本，及 用可編程下閾值替換具有小于所述可編程下閾值的值的所述多個(gè)樣本； 通過響應(yīng)于在所述取樣時(shí)間期間何時(shí)產(chǎn)生了所述多個(gè)樣本中的每一者而對相應(yīng)樣本應(yīng)用加權(quán)因子來預(yù)調(diào)節(jié)所述多個(gè)樣本；及 確定并輸出所述多個(gè)樣本的中值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中產(chǎn)生所述多個(gè)樣本包含將所述模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
12.根據(jù) 權(quán)利要求10所述的方法，其中所述取樣時(shí)間為相關(guān)雙取樣CDS周期的復(fù)位電平取樣時(shí)間。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述取樣時(shí)間為相關(guān)雙取樣CDS周期的信號電平取樣時(shí)間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述CDS周期的復(fù)位電平取樣時(shí)間期間讀出模擬圖像數(shù)據(jù)，其中對所述模擬圖像數(shù)據(jù)的所述預(yù)處理包含預(yù)處理復(fù)位電平及預(yù)處理信號電平。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其進(jìn)一步包括從所述模擬圖像數(shù)據(jù)的所述經(jīng)預(yù)處理的信號電平減去所述經(jīng)預(yù)處理的復(fù)位電平。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中預(yù)調(diào)節(jié)所述多個(gè)樣本包含: 對在所述復(fù)位電平取樣時(shí)間中較晚取得的樣本應(yīng)用比在所述復(fù)位電平取樣時(shí)間中較早取得的樣本高的加權(quán)因子；及 對在所述信號電平取樣時(shí)間中較早取得的樣本應(yīng)用比在所述信號電平取樣時(shí)間中較晚取得的樣本高的加權(quán)因子。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中對所述多個(gè)樣本中的每一者應(yīng)用的所述加權(quán)因子確定在確定所述中值之前每一相應(yīng)樣本在所述多個(gè)樣本中的出現(xiàn)次數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中由預(yù)處理邏輯減少的所述噪聲包含具有小于所述取樣時(shí)間的持續(xù)時(shí)間的至少一個(gè)噪聲事件。
【文檔編號】H04N5/357GK103685993SQ201310346759
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月30日
【發(fā)明者】約翰內(nèi)斯·索爾胡斯維克 申請人:全視科技有限公司