低功耗高动态范围CMOS图像传感器的设计

设计了一种低功耗高动态范围的CMOS图像传感器16×16像素阵列电路,采用条件重置的方法,钟控比较器的低功耗设计及相关时序电路的优化,在扩展CMOS图像传感器的动态范围下,极大地降低了系统的功耗.实验表明,基于标准CSM 0.35μm 2P4M CMOS工艺,用HSPICE仿真,动态范围最大可以达到普通传感器的4倍,在3.3 V下每列功耗仅为6.6μW.     

高帧频大动态范围CMOS图像传感器时序控制电路的设计与实现

本文主要论述了CMOS图像传感器时序控制电路的系统设计和实现方法.针对双采样结构的图像传感器,分析了常用的并行式曝光方式和滚筒式曝光方式两种时序控制方法及其具体实现过程,并根据时序控制电路的功能仿真和在FPGA上的验证结果,对二者进行了比较,证明了这两种方法的可行性.     

高动态范围视频的多曝光图像序列快速融合

使用多次曝光法进行高动态范围视频获取时,需要将多幅低动态范围(LDR)图像进行快速融合,并满足视频融合系统的实时性要求。本文提出了一种改进的快速多分辨率塔形分解融合算法,在不降低原有算法融合质量的前提下极大减少计算量。算法分别从金字塔分解卷积核、高斯系数扩展插值方法、拉普拉斯系数融合规则、高斯系数融合规则等方面进行改进,简化了塔形分解、融合和重构过程。该方法应用在某运载火箭视频采集系统中,实验结果表明,该改进算法稳定性强,融合质量高,并极大地减少了计算量,运算速度提高了10倍以上,在TMS320DM642DSP上一帧512×512图像的融合时间约为8.9ms,满足25fps高动态范围视频融合的实时性要求。     

一种用于CMOS图像传感器的高动态范围Sigma-Delta调制器

介绍了一种采用Tower 180 nm CMOS工艺设计的高动态范围Sigma-Delta调制器,该调制器用于CMOS图像传感器的高动态范围读出电路。分析了调制器动态范围的主要影响因素,采用基于Cascode反相器的自调零积分器,得到较大的积分器输出摆幅和积分增益。为了降低功耗,加入动态偏置型比较器,使该调制器具有高动态范围和低功耗的优势。加入瞬态噪声的调制器后仿真结果表明,在等效带宽16 kHz内,1.8 V电源电压和4 MHz的采样时钟下,调制器的动态范围为103 dB,功耗仅为356μW。该调制器满足CMOS图像传感器的高动态范围要求。     

Aptina推出高动态范围汽车图像传感器

Aptina今天宣布推出MT9M024图像传感器,该产品是该公司不断扩大的汽车成像解决方案组合中的最新成员。这款1.2兆像素、1/3英寸光学格式传感器提供了多种先进功能,     

基于交叉分解的高动态范围图像色调映射算法

为了提升高动态范围图像的显示效果,提出一种基于交叉分解的高动态范围图像色调映射算法.在分析图像边缘滤波的基础上,给出一种基于交叉分解的图像分解与重构算法,并对重构系数进行分析,再将其应用到色调映射中.首先在色度亮度空间中对色度、亮度信息进行分离.然后对亮度信息分别使用高斯滤波器和双边滤波器进行滤波以构造出一种交叉分解方...     

用于增强可视性的高动态范围红外图像融合

针对高动态范围(14 bit)红外图像融合后并不能直接用于显示的问题,设计了一种用于增强红外图像可视性的融合框架.利用数字全变分滤波器对图像分层处理,然后对每一层进行动态范围压缩,自适应的合成低动态范围图像(8 bit),再通过传统融合算法进行融合,得到可视性增强的低动态范围融合图像.实验结果表明,相较于目前已有的方法,该框架融合得到的信息量大,在增强对比度的同时能有效抑制噪声,明显改善融合图像的视觉效果.     

可提高相机动态范围的图像融合方法研究

为提高相机动态范围,提出了一种基于相机光电参数的图像融合方法.该方法首先通过对相机的转换增益以及黑电平偏移进行测试确定融合系数,得到高动态范围图像,经过灰度拉伸后得到可显示的图像.从像质评价方面选取3组不同光强下融合图像,分别从主观和客观两方面与2种传统的融合算法进行比较同时将相机融合前后的动态范围进行了比较.选用辰芯G2020型互补性氧化金属半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)图像传感器完成实验测试,融合前高增益模式以及低增益模式下相机动态范围分别为59.2 dB和66.1 dB,经该方法处理后相机动态范围达到87.5dB,且成像质较好,同时本文方法计算量小,易于硬件实现.     

高动态科学级CMOS相机设计与成像分析

为了满足高动态范围高灵敏度的全局曝光模式下成像系统的需求,基于CIS-2521科学级CMOS图像传感器设计了一个相机系统,通过分析CIS-2521芯片像素读出结构特点,通过芯片内部模拟相关双采样与FPGA片内数字域相关双采样完成相关四采样算法,列向噪声去除效果明显。通过设计曲线拟合双增益通道图像数据合成输出,保证了系统成像有较高输出动态范围。相机常温下输出图像峰值信噪比达62.9dB,采用半导体制冷后输出图像峰值信噪比74.3dB。根据EMVA1288标准实测相机动态范围达到78.2dB,设计的相机系统实现了每秒50帧2 560×2 160像素,16bit深度高清晰度高动态范围图像的实时全局曝光成像输出,能够满足低照度条件下的高帧频高动态范围成像的需求。     

一种新型大动态范围CMOS图像传感器

提出了一种具有新型像素结构的大动态范围CMOS图像传感器,通过调整单个像素的积分时间来自适应不同的局部光照情况,从而有效提高动态范围。设计了一种低延时、低功耗、结构简单的新型pixel级电压比较器及基于可逆计数器的时间-电压编码电路。采用0.6μm DPDM标准数字CMOS工艺参数对大动态范围像素单元电路进行仿真,积分电容电压Vcint与光电流呈良好的线性关系,其动态范围可达126dB。在3.3V供电电压下,单个像元功耗为2.1μW。     

面向多用户的高动态范围视频动态范围可分级编码

提出了面向多用户的高动态范围(HDR,high dynamic range) 视频动态范围可分级编码方法,并利用视觉掩蔽特性抑制了噪声,提高了动态范围可 分级编码的效率。首先,考虑HDR视频感知特性,提出了动态范围可分级模型(DRSM,dynamic range scalable model),将不同动态范围级的HDR视频分解成为一个标准动态范围(SDR,s tandard dynamic range) 视频和多个残差信号帧(RSFs,residual signal frames)序列。然后,结合亮度掩蔽效应和 人眼感知特性,对 RSFs进行量化和滤波处理,滤除残差中的零散数据点,保留RSFs相邻动态范围级之间的整体 差异信息, 提高RSFs的编码效率。最后,在解码端重建得到SDR视频和各个动态范围级的HDR视频,以适 应多用 户端MDR显示设备。结果表明,所提出方法能在保持重建HDR视频的主观感知质量的同时降低 编码码率, 并在全帧内预测编码模式下,相同HDR-VDP-2.2和PSNR分值时,BD-rate (Bjntegaard D elta rate)平均节省了32.03%和31.28%,其编 码率失真性能有明显提升。     

基于虚拟曝光图像的立体高动态范围图像合成算法

本文提出基于多视点多曝光图像的立体高动态范围图像合成算法。首 先,考虑多视点多曝光 图像以及相机响应函数曲线的特性,提出一种虚拟曝光图像绘制算法,将不同曝光的图像绘 制到同一视点;然后, 为了使绘制曝光图像保留更多细节和结构,需要对绘制虚拟曝光图像进行空洞填补及边缘修 复,故引入了边缘差值 掩膜图,对图像边缘信息进行校正平滑处理;最后利用绘制的虚拟曝光图像合成立体高动态 范围图像。实验结果表 明,获得的绘制曝光图像与参考曝光视点图像之间的结构相似性高达0.99以上,且合成的 高动态范围图像质量高。     

基于GL0816传感器的高速线阵CMOS相机系统设计

为了满足印刷等高端工业检测中物体快速运动,需要大幅面、高行频、高分辨率图像采集等要求,研发了一款微米级高分辨率、高速线阵工业相机。首先,介绍了高行频、高分辨率国产CMOS图像传感器GL0816的功能与特点。然后,基于该芯片设计了一套高速大幅面高分辨率线阵工业相机系统,该系统采用FPGA作为整个系统的控制核心,以DDR3LSDRAM作为图像缓存器,以GigE vision2.0协议为输出标准,以SFP+作为高速图像输出接口。最后,搭建相机系统测试环境,对所设计的相机进行系统测试。结果表明:该相机系统行分辨率为8 192,可连续采集2 000行作为一帧图像输出,行频为50kHz,动态范围为57.32dB,信噪比为40.95dB,具有实时图像采集功能。该相机系统具有大幅面、高帧频、高分辨率、高信噪比、宽动态范围等优点,适用于印刷检测行业快速运动目标捕获成像及图像实时显示。     

A dynamic range extension scheme applied to a TDI CMOS image sensor

A dynamic range extension scheme applied to a time delay integration （TDI） CMOS image sensor （CIS） is presented. Two types of pixels with higher and lower conversion gain are adopted in the pixel array, which are suitable for capturing images in low and high illumination respectively. By fusing the two kinds of pixels＇ output signals in the process of TDI accumulation, a high dynamic range image can be achieved. Compared with the traditional multiple integration technique, no photoelectrons generated during the exposure time are discarded by the reset operation, and thus a higher level of signal-to-noise ratio （SNR） can be retained. A prototype chip with an 8 × 8 pixel array is implemented in a 0.18 μm CIS process, and the pixel size is 15 × 15 μm2. Test results show that a 76 dB dynamic range can be achieved in 8-stage TDI mode, when the SNR boost can reach 7.26 dB at 90.8 lux.     

Wide dynamic range CMOS image sensor with in-pixel double-exposure and synthesis

A wide-dynamic-range CMOS image sensor (CIS) based on synthesis of a long-time and a short-time exposure signal in the floating diffusion (FD) of a five-transistor active pixel is proposed.With optimized pixel operation,the response curve is compressed and a wide dynamic range image is obtained.A prototype wide-dynamic-range CMOS image sensor was developed with a 0.18 μm CIS process.With the double exposure time 2.4 ms and 70 ns,the dynamic range of the proposed sensor is 80 dB with 30 frames per second (fps).The proposed CMOS image sensor meets the demands of applications in security surveillance systems.     

高灵敏度、大动态范围光电接收电路设计与实现

无人机载的激光半主动导引头具有机动灵活、打击范围广、命中精度高等优点,在制导武器领域里占有重要的地位。为提高光电接收系统的灵敏度、动态范围和抗杂散光性能,通过对基于四象限雪崩光电二极管(QAPD)光电接收系统的分析,设计了前端信号调理电路与后端信号处理电路。试验结果表明,系统灵敏度达到了100nW,动态范围为45dB,峰值跟踪最大误差比例是1.06,在杂散光环境下可以工作正常,实现了闭环控制。研究结果对光电接收电路的设计具有一定的应用价值。     

像素内两次曝光组合的宽动态范围CMOS图像传感器

提出了一种基于五管有源像素的宽动态范围CMOS图像传感器（CIS）,在像素内部的浮动节点处进行长曝光时间信号和短曝光时间信号的组合。通过优化像素操作,光电响应曲线得到了压缩,获得了宽动态范围图像。设计的CMOS图像传感器采用0.18μm CIS工艺进行了流片,测试结果表明在两次曝光时间分别为2.4ms和70ns,30帧每秒的帧频条件下,传感器的动态范围达到80dB,满足安防监视系统的应用需求。     

基于FPGA的高速图像跟踪系统设计与实现

常规视觉跟踪系统用于导弹末制导等高速运动中时,图像目标会因出现变形、模糊等现象而影响跟踪精度。针对以上问题,设计实现了基于FPGA的高速图像跟踪系统。该系统通过125fps（frames per second）的高速图像采集目标信息,利用FPGA的并行运算特点,将形心计算嵌入到动态阈值法中来实现高速图像的实时目标检测,并根据形心相对于视场中央的偏移量控制云台跟踪高速运动目标,最后对投影上的目标进行了跟踪仿真实验。结果表明,系统可以实时跟踪高速运动目标,云台的跟踪速度约可达到50．7度/秒,改善了低速图像跟踪系统对高速运动目标跟踪误差大、精度低等问题。