一种应用于高动态范围CMOS图像传感器的曝光控制技术.pdf

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1、第26卷第3期传感技术学报Vol_26No．32013年3月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMar．20l3ANovelHiDyllal~CRangeExposureControlforCMOSImageSensorL／Xiaochen，，YAOSuying，HUANGBizhen，ZHENGWei'(1．ASICDesignCenter，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2．T／anjinBrigatesMicroelectronicsCo．LTd，Tianjin300384，China)Abstr

2、act：AnewCMOSimagesensortechnologyusingcombinationrollingshuttertoincreasethedynamicrangeisdescribed．Knownfromformermethods，multiplerollingshuttersarealternatedinasingleflametime．Accordingtothedifferentexposureparameters，sensoroutputsdifferentimages，whichcombinedtoawidedynamicrangepictureatlas

3、t．Bywellusingthefreecircuitresourceswhenrollingshutter，thistechnologyeffectivelysho~ensthetimespacingbetweenthetwoadjacentimaging．Thispresentedmethodmakestherollingshutterinterlacedtoachievethemultipleimagingofthetargetobject，SOithasmadeagreatimprovementintermofsystemeficiencyandoutputrespons

4、espeed．Keywords：CMOSimagesensor；securitysurveillance；dynamicrange；rollingshutter；multipleexposureEEACC：1265A；7230G；4150doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2013．03．007一种应用于高动态范围CMOS图像传感器的曝光控制技术冰李晓晨，姚素英，黄碧珍，郑炜(1．天津大学ASIC设计中心，天津300072；2．天津慧微电子研发科技有限公司，天津300204)摘要：针对提高CMOS图像传感器的动态范围，提出了一种新的组合滚筒式曝光技术。由目前

5、现有的技术可知，多次滚筒式曝光一般选择在单帧的时间周期内完成。根据不同的曝光参数，CMOS图像传感器芯片输出不同的图像，然后再将其组合成一帧宽动态范围的图像作为最后输出。本文提出的方法，通过充分利用滚筒式曝光时的空闲电路资源，有效地缩短了相邻图像间的时间间隔。这种方法将多次滚筒式曝光穿插进行，实现对目标图像的多次成像，从而有效提高了系统效率和输出响应速度。关键词：CMOS图像传感器；安防监控；动态范围；滚筒式曝光；多次曝光中图分类号：TN491文献标识码：A文章编号：1004—1699(2013)03—0328—05近些年来，CMOS图像传感器(CIS)在移动通大的场景时，场景的

6、亮度差异远远超过感光元件的信，电子竞技，安防监控和机器视觉等领域有着广泛宽容度，因此对于某一指定的曝光时间，很难得到包的应用和良好的发展前景¨J。特别是在安防监控含所有细节的图像。解决这一问题的方法无非是从领域，相比于传统的电荷耦合器件(CCD图像传像素本身和传感器电路两方面考虑，像素本身主要感器)[3J，CMOS图像传感器有着更高灵敏度，从而是设计宽动态范围的像素结构，例如对数像素可以在暗场环境下得到高质量的图像J。甚至可等J。电路方面主要考虑采用多次曝光的形式扩以预见在不久的将来，CCD图像传感器必将被展其动态范围。CMOS图像传感器所取代。目前一种可行的获取大动态范围图像的

7、方法但是，现有的CMOS图像传感器普遍采用光电是：针对场景中的某一部分而不是所有部分正确曝二极管线性有源像素，其动态响应范围较小，远小于光，得到几幅曝光参数不同的图像重叠得到一幅图人眼100dB～120dB的动态范围。图1是当今像_8J。即使用短曝光获取较亮的景物，使用长曝CMOS图像传感器系统中比较流行的4管有源像素光获取较暗的景物，多幅组合以弥补单纯的短曝光结构图。应用这种结构，在拍摄一些动态范围很造成的暗处细节缺失，和单纯的长曝光造成的亮处项目来源：国家自然科学基金项目(6