CIS相机为何要做黑白校正.doc

《CIS相机为何要做黑白校正.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、CIS相机为何要做黑白校正1CIS相机为何要做黑白校正实用的黑白CIS相机，由于受到诸如光源的不均匀性、光敏单元本身响应差异、暗电流及偏置等因素的影响，对于一个灰度均匀的目标，可能会输出强度不均匀的图像，这将对后续图像处理中的目标特征提取及测量不利。2黑白场标定在确定黑白场时，需注意图像的黑场要有足够的密度，网点百分比在95％以上，应该是图像中最黑的地方；白场要接近于绝网，网点百分比在5％以下，是图像中最白的地方。一旦图像上选定某点作为黑白场，那么图像上其它的像素点的亮度都会相对该点做相应的改变。如果选定图像上a点做白场，原来

2、亮度比a高的点的网点百分比为0％，层次消失，亮度比a点低的点会相对a点提高亮度。如果选定图像上的b点做黑场，原来亮度比b点低的点的网点百分比为100％，而亮度比b点高的点会相对b点降低亮度。由此可见，如果图像的黑白场选得不恰当，那么整个图像就会发生亮度和颜色的变化。以一幅穿白色纱裙的女子为例，如果在她头戴的纱巾上选择一点作为白点，该点的网点百分比C27％M18％Y4％K0％。从它的网点百分比可以看出，该点不是图像上的最亮点，含有较多的灰色成分，因此比该点亮度高的裙子的网点百分比为0％，成为一片白色，层次丢失，同时人物脸上的层次

3、也有所损失，如果在她胸部的白色纱裙上选择一点作为白场，把该点的网点百分比Cll％M1％Y2％K0％和图像上其它的像素点相比知道，此点基本上是图像上的最白点，因此图像整体亮度相对此点变化不大，亮度只有稍微的提高。裙子和脸部的层次也没有损失，过渡很自然，并且由于脸部的亮度提高，使得人物的肤色更加白皙、细嫩。3CIS相机的黑白校正针对上述问题，本文对影响黑白CIS平场的因素进行了分析，并提出了一种通过获取暗本底图像数组及标准白图像数组对图像进行校正的方法。实验表明，该方法能够取得理想的效果。理想的黑白CIS相机可看作一个理想系统，其

4、阵列上各个光敏单元在完全相同的照射条件下，应当产生相同的输出电荷，即输出强度均匀的图像。而实用的CIS相机并非是理想系统，对于一个具体目标而言，黑白CIS相机输出的图像中包括了以下3个部分：偏置图像：即使曝光时间为0，仍然会有的一个本底图像输出，记作。暗场图像：即使没有光照，仍然会有的一个随时间增强的暗场图像输出，记作。目标图像：由被测目标产生的光电子像，记作。即：对于一个灰度均匀的目标，其真实灰度值为一常数，以Gray表示。由于偏置和暗场的影响，CIS相机实际输出的可能是一个强度不均匀的目标图像，记作，不均匀的程度与CIS的

5、性能有关。在完全相同的条件下，相机采集某一目标的图像，其输出为，如果希望将其恢复成一个通过理想系统所成的像，则：上述过程即为对CIS相机进行平场校正的过程。本文针对影响黑白CIS相机平场的因素进行了分析，并提出了实用有效的校正方法。3.1平场影响因素分析影响黑白CIS平场的主要因素包括：光敏单元的响应差异、光源的不均匀性和各光敏单元的暗电流及偏置。3.1.1CIS光敏单元的响应差异CIS相机各光敏单元在量子效率、受光面积等方面不尽相同，使得对于相同条件下的入射光得到不同的输出电荷，如式(1)和式(2)所示。式中：为光敏单元的量

6、子效率；q为电子电荷量；为光敏单元的受光面积；为光谱辐射量度；为光子流速率(光强)；T表示注入时间(又称积分时间)。在图像获取过程中，对于CIS阵列的各个光敏单元，其注入时间T及电子电荷量q可看作是完全相同的，故可用常数kc代替，。将光敏单元量子效率与受光面积的乘积用表示。则式(1)变为由式(3)可知，对于不同的光敏单元，由于量子效率和受光面积的影响，相同的光强将会得到不同的输出电荷。3.1.2光源的不均匀性影响光源射出的光线经过目标表面反射后进入CIS相机进行成像。由于光源本身也存在不均匀性，即使目标的灰度特性是完全相同的，

7、经过反射后进入CIS相机所形成的光强度也并不完全一致。目标的灰度特性、入射光强度、反射光强度三者关系可用近似表示为式中:为反射光线强度,亦即式(3)中射入CIS的光子流速率；为照射在目标上的入射光线强度；为目标灰度特性；Mc为常系数。可见，由于入射光强的不均匀性，直接导致进入CIS相机的反射光线强度呈非均匀性。3.1.3CIS光敏单元暗电流及偏置的影响由于CIS相机的电容未饱和，即使没有入射光进入，CIS也会有暗电流及偏置存在，图1给出的是在没有入射光的情况下得到的暗场和偏置图像某一行的输出情况。暗场及偏置存在的程度与相机本身

8、的质量及性能有关，但几乎所有的CIS相机都存在这一现象。图1CIS某行光敏单元输出的暗场加偏置图像暗场及偏置与CIS相机光敏单元的输出电荷及CIS最终输出信号之间的关系为式中：为CIS相机对应的某一光敏单元的输出信号(即灰度值)；Yc为相机的模/数转换系数，可视作常数；为此光