專利名稱：拖曳亮影現(xiàn)象補正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學測量中所應用的補正方法，特別涉及一種拖曳亮影(smear) 現(xiàn)象補正方法。
背景技術(shù)：
在光學量測的技術(shù)領(lǐng)域中，由于部分電荷耦合器(Charge Coupled Device ；CCD)， 例如行間轉(zhuǎn)換電荷耦合器(Interline Transfer Charge Coupled Device ；IT CCD)，以及框幅式轉(zhuǎn)換電荷耦合器(Frame Transfer Charge Coupled Device ；FTCCD)，是采用電子式快門而無實體快門機構(gòu)阻斷光線，在取像結(jié)束進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r，光線仍會持續(xù)射入CCD 并一并受C⑶感應，在感測影像中形成至少一拖曳亮影(smear)。請參閱圖1至圖1B，其是CXD光線感應原理的邏輯示意圖。如圖所示，以IT CXD 為例，CXD包含一第一數(shù)量(w)個CXD感應欄1 (于此以w = 4為例)，各CXD感應欄1又包含一第二數(shù)量(h)個CXD感應胞(Cell)ll(于此以h = 5為例)，使C⑶具有wXh個上述的CXD感應胞11，而使CXD的感測影像會具有wXh個分別對應于上述wXh個CXD感應胞 11的像素。各CCD感應胞11包含一感光胞111與一電荷暫存胞(Charge Register) 112。感光胞111是用以感應入射光線，并將入射光線轉(zhuǎn)變?yōu)橐桓袘姾闪?。電荷暫存胞112電性連結(jié)于感光胞111以接收該感應電荷量4。另外，CCD感應欄1中的h個電荷暫存胞112串聯(lián)成一位移緩存器(Shift Register) 2，位移緩存器2電性連結(jié)于一讀出緩存器(Readout Register)30當一曝光取像行程結(jié)束，CXD感應欄1中的h個感光胞111會同時將所具有的感應電荷量4(圖中以一黑色圓點做代表)傳送至所對應的電荷暫存胞112。接著，如圖IA所示，位移緩存器2會將感應電荷量4依序位移傳送至讀出緩存器3，以供讀出緩存器3對該些感應電荷量4進行讀取(Readout)動作，藉以將其轉(zhuǎn)換為數(shù)值。以上為CCD感應光線的基本狀況。其中，位移緩存器2將感應電荷量4依序位移傳送至讀出緩存器3，是指同步將所有電荷暫存胞112中的感應電荷量4向讀出緩存器3位移一個像素單位。換以言之，即為將最靠近讀出緩存器3的電荷暫存胞112中的感應電荷量4傳送至讀出緩存器3，其余電荷暫存胞112中的感應電荷量4依序由原本所屬的電荷暫存胞112，傳送至排列于原本所屬的電荷暫存胞112下方的電荷暫存胞112。舉例而言，第5個電荷暫存胞112將所具有的感應電荷量4位移傳送至第4個電荷暫存胞112，第4個電荷暫存胞112將所具有的感應電荷量 4位移傳送至第3個電荷暫存胞112，依此類推。接著，請參閱圖2與圖2A，其是在一清除行程中，CXD運作的邏輯示意圖。在前述的曝光取像行程開始前，感光胞111有可能因為感應到若干雜光而產(chǎn)生一未曝光感應電荷量5 (圖中以一點狀剖面線所填充的圓點做代表)。該些未曝光感應電荷量5為不需要的多余電荷，因此必須先進行一清除(Reset)行程將其清除。如圖所示，在清除行程中，該h個
4感光胞111會同時將所具有的未曝光感應電荷量5傳送至所對應的電荷暫存胞112，再利用位移緩存器2將未曝光感應電荷量5依序位移傳送至讀出緩存器3，并通過讀出緩存器3 將該些未曝光感應電荷量5清除掉。相較于圖1至圖IB所顯示的曝光取像行程結(jié)束后CXD感應欄1的作動敘述，在圖 2與圖2A所敘述的清除行程中，相異之處在于未曝光感應電荷量5被位移至讀出緩存器3 后，讀出緩存器3并不會對該未曝光感應電荷量5進行讀取動作。取而代之地，則是將其直接清除。因此，位移緩存器2每次依序位移傳送未曝光感應電荷量5所耗用的單位時間，會較依序位移傳送感應電荷量4所耗用的單位時間來的短。請參閱圖3，其是CCD光學測量行程中，簡易時間軸的示意圖。如圖所示，在清除行程中，位移緩存器2是在每一位移清除時間△ τ2將未曝光感應電荷量5向讀出緩存器3位移傳送，在一曝光時間τ進行曝光取像行程，并在每一位移讀取時間Δ T1將感應電荷量4 向讀出緩存器3位移傳送。其中，由于未曝光感應電荷量5被傳送至讀出緩存器3后并不會被花時間讀取，可快速進行下一輪位移傳送，因此位移清除時間會較位移讀取時間來的短。接下來，請參閱圖4至圖4Ε，其是拖曳亮影產(chǎn)生原理的邏輯示意圖，也為在清除行程中的t0 t5時間點時，位移緩存器的作用示意圖。以下將以h = 5、j’ = 2為例，將CXD 感應欄1中的CCD感應胞11由下至上依序排序為第1 第h個，其中第j’個CCD感應胞 11是產(chǎn)生漏光的現(xiàn)象。如圖4所示，該h個感光胞111將感應不需要雜光所產(chǎn)生的未曝光感應電荷量5， 分別傳送至所對應的電荷暫存胞112。如圖4A所示，在tl時間點時，位移緩存器2中第1 第h個的電荷暫存胞112將所具有的未曝光感應電荷量5，同步向讀出緩存器3的方向位移一個像素單位。而第1個電荷暫存胞112會將所具有的未曝光感應電荷量5傳送至讀出緩存器3。在進行位移動作的同時，仍有部分光線不間斷地泄露至第2個(第j’個)C⑶感應胞11，造成部分的感應電荷泄露至第2個(第j’個)電荷暫存胞112。如此，使得第2 個電荷暫存胞112在這段位移清除時間Δ 12中(t0 tl)，產(chǎn)生一額外的清除漏電荷量 42a(在圖中是以一斜線填充的小圓點作代表)。如圖4B所示，在t2時間點時，該清除漏電荷量4 會與原本的未曝光感應電荷量 5 —同被位移至下一像素單位。同時，第2個電荷暫存胞112再度重新產(chǎn)生另外一個清除漏電荷量42a。如圖4C所示，在t3時間點時，清除漏電荷量4 與未曝光感應電荷量5 —同被傳送至讀出緩存器3中而被清除。然而，如圖4D與圖4E所示，在t4與t5時間點時，由于第2個電荷暫存胞112在每個時間點持續(xù)產(chǎn)生清除漏電荷量42a，使得一開始的5個(h個)未曝光感應電荷量5在清除完畢后，第1個與第2個的電荷暫存胞112仍各自殘存一清除漏電荷量42a。請參閱圖5至圖5E，其是拖曳亮影產(chǎn)生原理的邏輯示意圖，也為在曝光取像行程結(jié)束后，t6 til時間點時的位移緩存器的作用示意圖。清除行程結(jié)束后進行曝光時間為 τ的曝光取像行程，曝光取像行程結(jié)束后，如圖5與圖5Α所示，在t6與t7時間點時，位移緩存器2中第1 第h個的電荷暫存胞112會自所對應的感光胞111接收曝光取像行程中所感應的感應電荷量4，并將所具有的感應電荷量4向讀出緩存器3的方向位移一個像素單位。
相同地，在進行位移動作的同時，第2個(第j ’個)CXD感應胞11仍會不間斷地泄露部分的電荷至所對應的第2個(第j’個)電荷暫存胞112，使得第2個電荷暫存胞112 在每一位移讀取時間△ τ工中，再度產(chǎn)生一額外的讀取漏電荷量42b(在圖中是以一斜線填充的大圓點作代表)。此時，原本圖5中第3個電荷暫存胞112中的感應電荷量4，在t7時間點時，會轉(zhuǎn)變?yōu)橛伤龅淖x取漏電荷量42b與一實際影像電荷量41組成。其中實際影像電荷量41為原本的感應電荷量4。換以言之，此時的感應電荷量4實際上是由實際影像電荷量41加上讀取漏電荷量 42b所組成的。所以顯現(xiàn)在感測影像上，會產(chǎn)生亮度值較真實影像高的情況。以上情況會發(fā)生在第3個(第j’ +1個)到第5個(第h個)電荷暫存胞112，故會在第(j’ +1)個 第 h個像素之間形成所述的拖曳亮影。同時，請繼續(xù)參閱圖5至圖5E。由于在tl t5時間點的清除行程后，第1個與第 2個的電荷暫存胞112仍分別殘留一清除漏電荷量42a，故第1與第2個電荷暫存胞112的感應電荷量4，會轉(zhuǎn)變?yōu)橛伤龅那宄╇姾闪? 與實際影像電荷量41所組成。同樣地， 也會造成感測影像中亮度值較真實影像高的情況。以上情況會發(fā)生在第1 第2個(第j’ 個)電荷暫存胞112，故會在第1個 第j’個像素之間形成所述的拖曳亮影。其中，第1 第j’像素的拖曳亮影實際上觀察時，會較第(j’ +1)個 第h個像素的拖曳亮影黯淡。究其原因，乃位移讀取時間△ τ工較位移清除時間△ τ2長所造成。由于位移讀取時間△ τ工包含讀出緩存器3花在讀取感應電荷量4的時間，所以位移讀取時間Δ T1會較位移清除時間Δ τ 2長，使第j’個CCD感應胞11產(chǎn)生讀取漏電荷量42b的漏光期間，會較產(chǎn)生清除漏電荷量4 的漏光期間長。故，讀取漏電荷量42b會因漏光期間較長，而比清除漏電荷量4 來的大。在視覺上，讀取漏電荷量42b與實際影像電荷41所組成的感應電荷量4，自然也就形成較亮的拖曳亮影。為了解決上述感測影像中會出現(xiàn)拖曳亮影的問題，本發(fā)明通過算法設(shè)計在軟件上進行拖曳亮影的補正。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所欲解決的技術(shù)問題與目的有鑒于在現(xiàn)有技術(shù)中CCD的感測影像會具有上述的拖曳亮影現(xiàn)象，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種拖曳亮影的補正方法，利用軟件中算法的設(shè)計，計算一聯(lián)立方程組中多個對應各像素的感應電荷方程式，以由一感應電荷量、一實際影像電荷量與一拖曳亮影電荷量所組成的感應電荷方程式中，計算出實際影像電荷量，藉以修正感測影像使其不再具有拖曳亮影。本發(fā)明解決問題的技術(shù)手段本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，所采用的技術(shù)手段是提供一種拖曳亮影的補正方法，以對一電荷耦合器(Charge Coupled Device ;CCD)感測一對象時所產(chǎn)生的一感測影像的至少一拖曳亮影進行補正。C⑶包含一第一數(shù)量(w)個C⑶感應欄，各CXD感應欄包含一第二數(shù)量(h)個CXD感應胞(Cell)，藉以使C⑶具有wXh個上述的C⑶感應胞，并使該感測影像具有wXh個分別對應于上述wXh個CXD感應胞的像素。各CCD感應胞包含一感光胞與一電性連結(jié)于該感光胞的電荷暫存胞(ChargeRegister)，各電荷暫存胞串聯(lián)成一位移緩存器(Shift Register)并電性連結(jié)于一讀出緩 存器(Readout Register) 0其中，拖曳亮影由該些CXD感應胞中的第j’個C⑶感應胞漏光 所產(chǎn)生。該補正方法包含下列步驟首先，定義一位移讀取時間A T工以及一位移清除時間 A T 2，并將每一 CCD感應胞的受光強度定義為I ；在每一 CCD感應胞的一曝光時間為T時， 利用位移讀取時間A T1、位移清除時間A T2、受光強度I、C⑶的漏光率n以及C⑶的受 光量_感應電荷量轉(zhuǎn)換常數(shù)Iq，對各CCD感應欄的每一像素建立一感應電荷方程式。其中 該感應電荷方程式由感應電荷量、實際影像電荷量與拖曳亮影電荷量所組成。將h個上述的感應電荷方程式改寫為h個計量運算(count calculation)方程式， 并組成一聯(lián)立方程組。同時，預設(shè)一停止條件，并以疊代法計算聯(lián)立方程組。在滿足該停止 條件時，終止疊代法計算并獲得各CCD感應欄的各像素的實際影像電荷量所對應的一實際 影像電荷計量轉(zhuǎn)換值，藉以補正感測影像中的拖曳亮影。本發(fā)明對照現(xiàn)有技術(shù)的功效相較于現(xiàn)有技術(shù)所提供的CXD檢測方法，由于未針對拖曳亮影像現(xiàn)象進行補正， 會使檢測結(jié)果產(chǎn)生誤差，本發(fā)明的拖曳亮影現(xiàn)象補正方法由于利用定義位移讀取時間 A T p位移清除時間A T2與受光強度I等影響因素建立對應各像素的感應電荷方程式，并 改寫為計量運算方程式以計算出對應各像素的實際影像電荷量所對應的一實際影像電荷 計量轉(zhuǎn)換值。由此，可獲得各像素經(jīng)過補正后的實際影像電荷計量轉(zhuǎn)換值，增進光學量測的 準確度，避免拖曳亮影干擾檢測結(jié)果。以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1至圖IB為CXD光線感應原理的邏輯示意圖；圖2與圖2A為在一清除行程中，CXD運作的邏輯示意圖；圖3為CXD光學測量行程中簡易時間軸的示意圖；圖4至圖4E為拖曳亮影產(chǎn)生原理的邏輯示意圖；圖5至圖5E為拖曳亮影產(chǎn)生原理的邏輯示意圖；以及圖6為本發(fā)明的拖曳亮影補正方法的簡易流程圖。其中，附圖標記CCD 感應欄 1CCD 感應胞 11感光胞111電荷暫存胞112位移緩存器2讀出緩存器3感應電荷量4未曝光感應電荷量5實際影像電荷量41清除漏電荷量42a
讀取漏電荷量42b曝光時間τ位移讀取時間Δ τ 位移清除時間Δ τ2受光強度I漏光率η受光量-感應電荷量轉(zhuǎn)換常數(shù)
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述請先參考現(xiàn)有技術(shù)中對拖曳亮影(smear)生成原因的詳細敘述并一并參閱圖3至圖4E。本發(fā)明的拖曳亮影現(xiàn)象補正方法是用以對一電荷耦合器(Charge Coupled Device ； (XD)感測一對象時所產(chǎn)生的一感測影像的至少一拖曳亮影進行補正，其中對象可為LED發(fā)光組件。本發(fā)明分別針對第1 第j’像素以及第(j’ +1) 第h像素，分別由一清除漏電荷量4 與一讀取漏電荷量42b所形成的拖曳亮影進行補正。以下列舉本發(fā)明的一較佳實施例以供所屬技術(shù)領(lǐng)域者據(jù)以實施。首先，定義一位移讀取時間Δ T1以及一位移清除時間Δ τ2，并將每一(XD感應胞 11的受光強度定義為I。該些暫存電荷胞112是在每一上述的位移讀取時間Δ τ 將一感應電荷量4依序位移傳送至該讀出緩存器3，各感應電荷量4包含一實際影像電荷量41與一拖曳亮影電荷量，且該感應電荷量4藉由感測而獲得。接著，在每一 CXD感應胞11的一曝光時間為τ時，利用該位移讀取時間Δ τ工、該位移清除時間Δ τ 2、該受光強度I、該CXD的一漏光率η以及該CXD的一受光量-感應電荷量轉(zhuǎn)換常數(shù)Ic1，對各CXD感應欄1的每一像素建立一由感應電荷量4、實際影像電荷量41 與拖曳亮影電荷量所組成的一感應電荷方程式，據(jù)以從各CCD感應欄獲得一由h個上述的感應電荷方程式所組成的聯(lián)立方程組。其中，上述該h個感應電荷方程式中，第j個感應電荷方程式為
權(quán)利要求
1.一種拖曳亮影現(xiàn)象補正方法，用以對一電荷耦合器感測一對象時所產(chǎn)生的一感測影像的至少一拖曳亮影進行補正，其特征在于，該CXD包含一第一數(shù)量w個CXD感應欄，各CXD 感應欄包含一第二數(shù)量h個CXD感應胞，藉以使該CXD具有wXh個上述的CXD感應胞，并使該感測影像具有wXh個分別對應于上述wXh個CXD感應胞的像素，各CXD感應胞包含一感光胞與一電性連結(jié)于該感光胞的電荷暫存胞，該些電荷暫存胞串聯(lián)成一位移緩存器并電性連結(jié)于一讀出緩存器，該拖曳亮影由該些CCD感應胞中的第j’個CCD感應胞漏光所產(chǎn)生，該拖曳亮影現(xiàn)象補正方法包含下列步驟(a)定義一位移讀取時間ΔT1以及一位移清除時間Δ τ 2，并將每一 C⑶感應胞的受光強度定義為I，其中該些電荷暫存胞是在每一上述的位移讀取時間△ T1將一感應電荷量依序位移傳送至該讀出緩存器，各感應電荷量包含一實際影像電荷量與一拖曳亮影電荷量，且該感應電荷量藉由感測而獲得；(b)在每一CCD感應胞的一曝光時間為τ時，利用該位移讀取時間Δ T1、該位移清除時間Δ τ 2、該受光強度I、該CXD的一漏光率η以及該CXD的一受光量-感應電荷量轉(zhuǎn)換常數(shù)h，對各CCD感應欄的每一像素建立一由該感應電荷量、該實際影像電荷量與該拖曳亮影電荷量所組成的一感應電荷方程式，據(jù)以從各CCD感應欄獲得一由h個上述的感應電荷方程式所組成的聯(lián)立方程組；以及自該聯(lián)立方程組中計算出各CCD感應欄的各像素的上述該實際影像電荷量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拖曳亮影現(xiàn)象補正方法，其特征在于，上述h個感應電荷方程 式中的第j個感應電荷方程式為 ，Nj為上述h個像素中的第j個像素的該感應電荷量，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拖曳亮影現(xiàn)象補正方法，其特征在于，該第j個感應電 荷方程式中
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拖曳亮影現(xiàn)象補正方法，其特征在于，該步驟(b)還包含一步驟(bl)，其是依據(jù)該漏光率η、該曝光時間τ、該位移讀取時間△ τ工與該位移清除時間 Δ τ 2計算出一第一漏光關(guān)聯(lián)參數(shù)ε工與一第二漏光關(guān)聯(lián)參數(shù)ε 2，該第一漏光關(guān)聯(lián)參數(shù)S1 與該第二漏光關(guān)聯(lián)參數(shù)ε 2滿足下列關(guān)系式ε i = η Δ τ夕τ，ε 2 = η Δ τ 2/ τ。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拖曳亮影現(xiàn)象補正方法，其特征在于，該步驟(b)還包含一步驟( )，其是將各聯(lián)立方程組中的h個上述的感應電荷方程式改寫為 h個計量運算方程式，且上述h個計量運算方程式中的第j個計量運算方程式為
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的拖曳亮影現(xiàn)象補正方法，其特征在于，該計量運算方程式中，
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的拖曳亮影現(xiàn)象補正方法，其特征在于，該步驟(c)還包含一步驟(cl)，是利用疊代法計算該上述h個計量運算方程式，藉以計算出上述h個分別對應于各 CCD感應欄的上述h個像素的實際影像電荷計量轉(zhuǎn)換值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的拖曳亮影現(xiàn)象補正方法，其特征在于，該步驟(c)還包含一步驟(^)，是對疊代法預設(shè)一停止條件，并在滿足該停止條件時，終止利用疊代法計算上述h 個計量運算方程式，并同時擷取上述h個分別對應于各CCD感應欄的上述h個像素的實際影像電荷計量轉(zhuǎn)換值。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的拖曳亮影現(xiàn)象補正方法，其特征在于，該步驟(c)還包含一步驟(c3)，是將各像素的感應電荷計量轉(zhuǎn)換值扣除該拖曳亮影電荷計量轉(zhuǎn)換值，藉以使各像素獲得經(jīng)過補正后的該實際影像電荷計量轉(zhuǎn)換值。
全文摘要
一種拖曳亮影現(xiàn)象補正方法，是對一電荷耦合器感測一對象所產(chǎn)生的感測影像中至少一拖曳亮影進行補正，依據(jù)所定義的一位移讀取時間、一位移清除時間、一曝光時間、CCD的一漏光率、每一CCD感應胞的一受光強度與CCD的一受光量-感應電荷量轉(zhuǎn)換常數(shù)，對各CCD感應欄的每一像素建立一由感應電荷量、實際影像電荷量與拖曳亮影電荷量所組成的一感應電荷方程式，以該些感應電荷方程式組成一聯(lián)立方程組，將該聯(lián)立方程組中的感應電荷方程式改寫為計量運算方程式，并利用疊代法計算出各像素的實際影像電荷量。
文檔編號H04N5/359GK102413289SQ20101028893
公開日2012年4月11日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者張志交, 楊欣泰, 王遵義, 翁義龍 申請人:致茂電子(蘇州)有限公司