CMOS图像传感器关键技术及其新进展

阐述了CMOS图像传感器芯片的基本现状,给出了目前应用在民用相机上存在的固定图形噪声、暗电流噪声以及像素间串扰等问题的解决方法与对策。并通过对CMOS图像传感器的新技术进行探讨,预测了CMOS图像传感器的应用前景与发展前途。     

基于时域特征的角位移传感器信号线间串扰方法研究

传统串扰方法计算得到的数据时域特征较弱,难以应用到不同的信号线间串扰问题分析中,为此提出基于时域特征的角位移传感器信号线间串扰方法.根据串扰基本原理,提取角位移传感器参数特性,通过相敏检波计算信号频率差异值,得到角位移传感器信号的时域特征,构建基于时域特征的串扰模型.设置单线、绞线以及屏蔽线三组不同的信号线,利用本文提出的方法和传统方法获取串扰数据.实验结果表明,两组方法可以获得角位移传感器与单线间的串扰;当端接电阻值增大到100Ω时,本文方法能够获得角位移传感器与绞线间的串扰;当测试角位移传感器与屏蔽线间的串扰时,本文方法可以获得具有对称性质的近端与远端串扰波形.     

一种消除交流激励多通道传感器信号线间串扰的有效方法

交流激励多通道传感器信号平行传输时,由于电磁场的存在不可避免地会产生线间串扰。基于平行传输线理论建立了多通道传感器信号线间串扰模型,对于相敏检波的交流激励多通道电感传感器信号处理系统,理论分析和仿真验证表明,采取各通道传感器激励信号频率差异化的措施后,可彻底消除多通道电感传感器信号线间串扰。     

花卉图像色彩信息灰阶串扰量化方法仿真

图像颜色的完善匹配可以更有效率地提高整体视觉效果,但目前针对图像颜色的完善匹配,需提取出部分颜色分量的数据因子,以便于在完成匹配后,让目标图像拥有与初始图像相同的色彩,为了确保可以直观的评价出在立体显现中的串扰现象,提出花卉色彩信息灰阶串扰量化方法。提取花卉图像色彩信息特征,构建其2RGB模型,以减小光照和阴影对处理结果的影响。将图像的内容做灰阶串扰数值量化处理,选择出几张拥有特殊性的立体图像并对其提出平均灰阶转换概念。量化实验结果表明:所提方法可以有效完善串扰现象、提升整体视觉舒适度,其量化针对于评价显示器的灰阶串扰拥有优秀的适用性与便捷性。     

串扰目标识别框架

提出了一个全面识别静态和动态串扰噪声的算法框架,在静态串扰噪声的识别中,通过静态串扰噪声的峰值以及噪声宽度信息来识别串扰目标。在动态串扰噪声的识别中,引入了混合时序分析,缩小了时间窗区间,并通过测试生成来验证信号间的逻辑关系,通过这些准确的时序及逻辑信息,识别出串扰目标。     

经验模态分解算法在角位移传感器信号去噪中的应用

当多个角位移传感器工作在多个电平时,线路间的串扰会导致内部噪声,影响传感器信号输入和输出。设计了角位移传感器线间串扰信号的多层分解去噪方法。在计算角位移传感器信号线间的串扰电压后,分别计算电容耦合和电感耦合的总串扰电压。利用经验模态分解算法对传感器信号进行逐层分解后,得到一定量的残差项和信号分量（IMF）,并将其相加生成新的信号。重复分解计算产生新的信号,然后计算信号分量（IMF）中包含的串扰信号,并根据硬/软阈值消除串扰噪声。仿真结果表明,所设计的方法可以有效地消除角位移传感器线间串扰信号噪声的影响,使传感器采集的角位移测量电路的电压信号更接近无串扰的电压信号,从而保证角位移传感器信号的有效性。     

一种基于反相器减小传感器信号线间串扰方法

传感器信号传输时由于信号线间的电磁耦合产生不可避免的串扰。信号线间串扰严重影响信号线系统信号完整性。针对传感器信号线间串扰提出一种抑制方法,基于反相器防护线减小信号线间串扰方法,该防护线物理结构非常简单,从而很好地减小物理设计成本。通过PSpice软件搭建仿真电路进行仿真验证,仿真结果表明：未采用反相器防护线的受害线受到串扰严重且信号发生误码现象,而采用反相器防护线后受害线串扰现象明显改善且传输信号和原始传输信号100%吻合,从而验证了反相器防护线具有很强的抑制传感器信号线间串扰能力。     

串扰延迟变化曲线的分析计算

在串扰噪声及互连线延迟研究的基础上,分析了串扰延迟的本质以及串扰延迟变化曲线的计算问题;深入探讨了串扰延迟变化曲线和串扰噪声的关系,指出两者并不存在镜像关系,最大串扰延迟变化并不一定对应于串扰噪声尖峰值;研究了几个重要参数对串扰延迟变化曲线影响的灵敏度．全SPICE模拟结果说明了文中分析的正确性和准确性．     

多用户VDSL2系统远端串扰抵消算法

随着宽带接入网速率提升,VDSL2技术成为最后一公里的主流接入方式。用户数量急剧增加使传输线路之间串扰成为制约VDSL2系统性能的重要因素,线路之间串扰分为近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）,VDSL2系统采用正交频分复用调制技术,近端串扰可以通过滤波器滤除,远端串扰却无法消除。主要研究VDSL2系统远端串扰噪声消除的方法,提出远端串扰噪声如何进行评估和计算,推导出远端串扰噪声计算公式,通过公式可以计算出每条线路受到其他线路串扰噪声的大小,然后发送信号时通过串扰噪声预抵消运算,接收到的信号就能成功消除串扰噪声的影响,提高了接收信号的SNR值,进而提升了VDSL2传输速率。     

基于串扰影响的混合时序分析

针对产生串扰所需的耦合电容、信号翻转方向及时序信息,提出了包括串扰目标选择、串扰逻辑关系验证的混合时序分析算法。该算法在混合时序分析中引入测试生成,通过考察信号间的时序和逻辑关系来验证耦合电容处是否有串扰发生,并在串扰条件下验证电路的时序是否收敛。实验证明,该算法真实地反映了电路中串扰的分布情况,所得的延时分析结果也更为准确。     

CMOS Sensor接口在SOC中的实现

介绍了基于ARC600的SOC芯片中CMOS图像传感器接口IP模块的设计方案,重点分析了CM06传感器输出的两种常用时序,特别是ITU656-like模式的引入,并介绍了如何在SOC内部设计更好的CM06传感器接口。这里是把传感器输出的图像值同步到内部的时钟域上后,将相应的值分为Y,U（Cb）,V（Cr）三种分量进行重排序,装入内部缓存,然后将缓存的值通过AHB Master接口直接存储器存取方式传输到片外存储器内,为后续的图像处理提供数据。经验证分析,考虑系统资源后,该设计可以达到QVGA的动态刷新的带宽,以满足市场的需求。     

重掺杂衬底CMOS电路的衬底噪声耦合模型

本文为研究重掺杂衬底CMOS工艺中的耦合噪声建立了一个准确的衬底模型。该模型需要几个拟合的参数,可以从器件模拟或是实际测量中得到。基于CMOS0.35um工艺,设计了一个带隙电压源电路,加入衬底电阻网格模型,对比了SPICE和实际测试的结果,验证了模型准确性,并探讨了衬底噪声的特性。     

基于岭回归的四带图像偏色校正算法

对于在可见光范围拍摄的图像中混入近红外光引起的图像偏色问题,传统监控系统采用机械切换的红外截止滤镜来实现日夜拍摄模式的切换,但这容易产生机械故障,影响成像.本文在不改变原来CCD或CMOS传感器的基础上,采用可见光加850 nm双峰滤镜替代传统机械切换滤镜,但仍存在850 nm红外串扰问题.为解决红外干扰,本文抛弃传统的红外干扰图像偏色校正分析方法,从传感器受近红外光的影响分析入手,通过岭回归的彩色定标方法对相机自身的光谱特性进行校正.这个过程即拟合了摄像头拍摄三带图像时启用红外截止滤镜的状态.首先在实验室黑暗环境中,使用D65标准光源箱,并用850 nm的近红外光源直射已经移除红外截止滤镜的摄像头,在棚中拍摄潘通色卡的四带图像（RGB三带与IR近红外带）;随后关闭近红外光源,同机位拍摄潘通色卡的三带图像.根据岭回归算法进行彩色定标,获取三带图像与四带图像之间的校正矩阵,用于四带图像色彩校正,获得色彩自然的图像.     

A CMOS optical detection system for point-of-use luminescent oxygen sensing

This work describes a stable and sensitive optical oxygen sensor based on a consumer CMOS image sensor array and polarization signal isolation. The consumer CMOS image sensor is inherently color discriminating, while the polarization is a wavelength-independent scheme for filtering excitation light. Combination of these two components generates a compact, multi-color detection system applicable to luminescence-based sensing. The optical system is applied to point-of-use oxygen sensing based on quenching of platinum octaethylporphine (PtOEP) luminophore. Sensitivity of the demonstrated portable oxygen sensor is comparable to that of benchtop spectroscopy-based systems. Taking advantage of the spatial resolution of the CMOS image sensor, an oxygen insensitive reference can be integrated to improve the reliability when powered by a battery. The low-cost and high sensitivity of the demonstrated optical sensing approach make it promising for point-of-use applications.     

A crosstalk model and its application to stereoscopic and autostereoscopic displays

We propose a model to quantify the crosstalk phenomenon for stereoscopic and autostereoscopic displays, separate crosstalk contributed from co‐location image contrast (CIC) and system crosstalk (SCT), introduce gray scale dependency of CIC, modify model for gray scale dependency of SCT in active type 3D displays, and apply the model to derive the 3D luminance and SCT measurement formulas. The model might serve as a basis for the 3D metrology, and the results of this research should be of reference value to hardware makers and inspectors of stereoscopic and autostereoscopic displays.