面向脉冲序列式图像传感器的噪声和拖尾去除方法

技术特征：
1.一种面向脉冲序列式图像传感器的噪声和拖尾去除方法，其特征是，步骤如下：(1)根据脉冲数据获取脉冲间隔；(2)去除脉冲间隔序列中引起闪烁噪声的误差间隔；(3)找出脉冲间隔序列中引起高速图像拖尾的滞后间隔；(4)校正前面找到的滞后间隔(5)利用双边滤波器需要去除脉冲间隔中的空间域和时间域噪声；(6)利用处理后脉冲间隔进行图像重构。2.如权利要求1所述的面向脉冲序列式图像传感器的噪声和拖尾去除方法，其特征是，详细步骤如下：(1)首先需要先根据脉冲数据获取脉冲间隔，对于t时刻的像素(x,y)，首先需要找出该像素t时刻之前最近的一次脉冲数据1的输出时刻kmax和t时刻之后最近的一次脉冲数据1的输出时刻kmin，如下所示：其中i
k
(x,y)为像素(x,y)在k时刻的脉冲数据，之后该像素t时刻的原始脉冲间隔p
t
(x,y)可以通过这两个时刻的差值获得，如下所示：p
t
(x,y)＝kmin-kmax
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(2)通过式子(2)可以将脉冲数据转换为脉冲间隔；(2)其次要去除脉冲间隔序列中引起闪烁噪声的误差间隔，对于t时刻像素(x,y)，该像素此时的脉冲间隔为误差间隔和该误差间隔对应的kmax时刻的脉冲间隔一定为正常脉冲间隔，且误差间隔与正常脉冲间隔之间存在不超过一个帧时间的误差，因此它们之间满足如下关系：误差间隔持续时间等于它本身所对应的脉冲间隔数，因此和它对应的kmin t时刻的脉冲间隔也为正常脉冲间隔，而且由于误差间隔得波动性，kmin t时刻的脉冲间隔和kmax时刻的脉冲间隔相等，即它们之间满足如下关系：因此该像素此时的脉冲间隔如果满足式(3)和式(4)，判断此脉冲间隔为误差间隔，然后利用与它对应的正常脉冲间隔替代误差间隔如下所示：这样通过式子(3)、(4)、(5)，就可以完成对运动前景像素的原始脉冲间隔序列中的误差间隔的校正；(3)然后需要找出脉冲间隔序列中引起高速图像拖尾的滞后间隔，对于t时刻的像素(x,y)的脉冲间隔，该像素的此时的脉冲间隔为滞后间隔与滞后间隔对应的kmax时刻的脉冲间隔和kmin t时刻的脉冲间隔为正常的脉冲间隔，且
它们满足如下关系：其中为正常间隔与滞后间隔之间的最小差值，而的值高于一个帧时间t，假定高光强产生的脉冲间隔为n
e
，低光强产生的脉冲间隔为n
b
，而滞后间隔是由高光强导致的脉冲间隔和低光强导致的脉冲间隔组成，因此假设在产生的滞后间隔中高光强所占的部分为n
e
，低光强所占的部分为n
b
，则滞后间隔满足：如果在滞后间隔所在的积分时间段内，高光强变为低光强，那么滞后间隔小于它所对应的kmin t时刻的脉冲间隔且可以求出高光强下脉冲间隔n
e
和低光强下脉冲间隔n
b
：显示滞后间隔的持续时间等于它本身所对应的值，而脉冲间隔持续时间高于它本身所对应的值，即正常脉冲间隔满足如下不等式：另一方面，如果在滞后间隔所在的积分时间段内，低光强变为高光强，那么滞后间隔必然大于它所对应的kmin t时刻的脉冲间隔且可以求出高光强下脉冲间隔n
e
和低光强下脉冲间隔n
b
：滞后间隔的持续时间等于它本身所对应的值，而脉冲间隔持续时间高于它本身所对应的值，即正常脉冲间隔满足如下不等式：因此如果该像素此时的脉冲间隔满足式(6)和(9)或者满足式(6)和(11)，就判断该像素此时的脉冲间隔为滞后间隔；(4)再之后需要校正前面找到的滞后间隔假定此时的高光强大小为低光强大小为由脉冲图像传感器的原理可以得到：其中k
lux
为光电转换系数，q
ref
为参考电荷。结合式(7)，可以求出滞后间隔中n
e
和n
b
的值，如下所示：
然后通过使用该像素正常的脉冲间隔代替此时的滞后间隔，如下所示：除此之外，由于在图像滞后区域中的每个像素的脉冲触发时间不同，那么它们的滞后间隔中高光强和低光强所占的比重必然也不相同，进而导致通过上述方法校正后的滞后区域仍然会存留一些锯齿和椒盐噪声，为此还需要对校正后的滞后区域进行中值滤波，如下所示：其中median代表中值滤波函数；(5)在完成误差间隔和滞后间隔的校正后，再利用双边滤波器需要去除脉冲间隔中的空间域和时间域噪声，如下所示：其中滤波后的脉冲间隔，为经过误差间隔和滞后间隔校正后的脉冲间隔，w
p
为归一化系数，g
σs
为空域核，g
σr
为像素核，s为参与滤波的空间域，σs和σr为空域核和像素核的标准差；(6)利用处理后脉冲间隔进行图像重构，如下所示：其中k为脉冲间隔到灰度值的转换系数，p
min
为脉冲间隔序列中的最小脉冲间隔。

技术总结
本发明涉及光学、图像传感器成像及图像处理领域，为提出一种面向脉冲序列式图像传感器的噪声和拖尾去除方法，该方法主要针对脉冲序列式图像传感器在图像重构过程中出现的噪声和高速图像拖尾进行校正，且该算法针对其他类似的图像传感器还具有通用性。本发明，面向脉冲序列式图像传感器的噪声和拖尾去除方法，步骤如下：(1)先根据脉冲数据获取脉冲间隔；(2)去除脉冲间隔序列中引起闪烁噪声的误差间隔；(3)找出脉冲间隔序列中引起高速图像拖尾的滞后间隔；(4)校正前面找到的滞后间隔(5)利用双边滤波器需要去除脉冲间隔中的空间域和时间域噪声；(6)利用处理后脉冲间隔进行图像重构。本发明主要应用于图像传感器设计制造场合。场合。场合。


技术研发人员：徐江涛 孙硕 高志远 高静 聂凯明
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2022.02.28
技术公布日：2022/6/14