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手机摄像头宽动态技术

52RD.com 2011年12月29日 52RD社区            评论:6条 查看 我来说两句
  

  宁波舜宇光电信息有限公司技术总监 徐永松
  宽动态需要采用快速读出的CMOS图像传感器。使用CCD图像传感器,使用者被限制使用连续1/60s或者2倍1/30s奇偶场合成。在宽动态的新技术里,使用者可以采用1/30s图片的长曝光,使用1/30s图片的短曝光,然后把这两张图片实时地进行处理,从而获得一张工业级别的宽动态范围的图像。
  以下是图示:


  现在也有公司在开发不同的方法获得HDR。其中有一种叫做动态响应像素技术出现了,这种技术着重在图像内部的DR,即给每个像素点都加入了不同的感光度,这种像素点的原理是有一个很大的充电电容。

  当图像在高亮的条件下,DCG开关开启,连接到FD结点的物理电容。通过这种方法,FD结点的大容量电容使能LCG模式,即可以擎住大量的信号充电(不至于溢出)。在低照度的条件下,DCG开关关闭,断开连接到FD结点的电容,使能HCG模式,即使用在像素内部的额外的模拟增益。在种情况下,FD电容仅取决于FD的PN结电容和金属互偶电容,此值会远远小于物理电容结构。更少的FD电容结果会提高转换增益,提高感光度并减少读取噪声,以牺牲降低最大的充电擎住电容为代价。

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5楼 chiashow 发表于 2012-1-30 16:11 回复
徐總所提的後者 是Aptina (ex-Micron) DR-Pix Technology
可到Aptina網址 Product/Technology/DR-Pix 看看視頻說明
原則上可以簡單的當作是兩種不同Gain的影像在同一frame中合成
看來已有些產品量產

這比傳統上用ISP進行 frame to frame的處理更好


4楼 52RD网友 58.32.*.* 发表于 2012-1-19 16:24 回复
3楼 aquasnake说:第一种是后端图象算法处理技术,属于ISP对照片PS的美化的软件处理。第2种是获得感光耦合的CCD像素单体内部结构,属于理论的硬件设计。第一种是可以成熟运用的,第2种属于概念设计,FD电容的引入一是如此的电容难以用...
第一种也不能算纯ISP来PS这么简单,因为前端sensor要快速响应,受控并送image回来,后端通过对比分析不同曝光时长的image的DR,来normalize获得最大DR,不是简单PS的,不过通过常见场景的image仿真借由高阶逼近算法可以获得拟合的normalize curve。
第二种是较理想的解决方案,当以当前的IC设计工艺还有很多难题要客服,高科技和军用都不是问题,作为商业应用就欠缺竞争力。
HDR还有其它软件算法思想,如Dynamic gamma,Advance AE算法等,单反上用filter配合算法就能较好解决, pixel已经saturation非常多了,不停的try pixel的saturation level效率比较低,看起来有点stupid。毕竟折腾一大堆总会有sideeffect的,失真度增加。
3楼 aquasnake 发表于 2012-1-18 19:42 回复
第一种是后端图象算法处理技术,属于ISP对照片PS的美化的软件处理。

第2种是获得感光耦合的CCD像素单体内部结构,属于理论的硬件设计。

第一种是可以成熟运用的,第2种属于概念设计,FD电容的引入一是如此的电容难以用半导体工艺制造,二是要多造一个切换开关增加复杂度,3是对普通暴光模式毫无作用,此时的开关是关掉的,闲置了物理电路,成本并不经济。4是对于专业用途,特别是拍摄高暴光的静态平面人像模特摄影,此时内部如自动打开开关并联这个FD电容,将造成光度损失;而对于拍摄动态高速画面,并入FD电容又会限制快门时间,捕捉不到高速画面,如拍摄一个3000转每分钟的风扇,并入FD电容或许会拍成风扇叶片虚掉。

我比较讨厌过分复杂的设计,把成本投入到增加FD电容并且智能控制切换状态的设计,还不如增加CCD感光藕荷的效率。行业要求是不怕你过暴,而是怕暴光不足,前者控制快门速度就可以避免,后者你只有增加放大倍数引入过多的噪点

2楼 hitxiaojun 发表于 2012-1-18 17:53 回复
徐总所说的第一种是常用的HDR图像合成技术,但是第二种是不能获得HDR图像的,因为DCG是Global的,Global的DCG表示:在此模式下,光电转换的Conversion Gain是单一的,是不能在同一幅图像中实现HDR效果的,这种像素技术有利于提高高照度时图像一致性以及降低高照度高灵敏度时的工频干扰。其实就是折中单一Conversion Gain时灵敏度与工频干扰的矛盾。
1楼 hustybr0 发表于 2012-1-4 20:39 回复
不错不错,太给力了,向徐总学习了,希望能多看到此类文章!
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