基于CPLD的图像传感器非均匀性校正研究

　　从图1可看出,在Hj和Hj+1辐照度下,校正前a和b光敏元的视频输出值分别为Uaj、Ua(j+1) 、Ubj和Ub(j+1) . 由于非均匀性的存在,使得Uaj ≠Ubj、U a (j+1) ≠U b(j+1) . 校正后, a和b 2个光敏元在H j和H j+1辐照度下,均分别有相同的输出: Ucj和Uc(j+1) . 同时也保证了在(Hj , Hj+1 )区域内,相同辐照度下2个光敏元均有相同的输出. 直线i ( i = a, b)可表示为:

　　式中, Uij为i光敏元校正前的输出; Kij、bij分别为对应直线的斜率和偏置常数为使a和b光敏元的转换特性经校正后均表现为直线c所表示的转换关系,按以下2式选择斜率校正系数Gij和偏置校正系数Cij。

　　式(2)中, Kc为常数, 表示直线c的斜率. 对Kc的选择具有很强的随意性, 通常选取所有光敏元中最大斜率的光电转换直线或者取过2个不同光照下各个光敏元的算术平均值的直线作为标准. 笔者则以获取尽可能大的Gij作为标准, 因此, 由Gij (最大取值可为250)和(Ui(j+1) - Uij )值可确定(Uc(j+1) - Ucj )值的范围,从而确定Kc值. 同时保证校正后的视频输出值在饱和辐照度范围内随辐照度增强而增大。

　　式(3)中,Mj为常数. 在保证光电转换曲线分段线性化后的连续性和单值性的情况下,Mj值等于分段点Hj校正后的视频电压值. 同时, 结合Uij以及选择合适的Gij ,保证获取尽可能大Cij. 因此,校正后的视频输出Uc可表示为

　　将式(1) 、式(2)和式(3)代入式(4) ,经整理后得:

　　可见,因为Kc、Mj和Hj均为常数, 经过校正处理后, 在同一辐照度下, 2个光敏元都有相同的视频输出电压并且输出电压值与辐照度大小成一一对应的线性关系. 同理,对有m 个光敏元的传感器采用上述校正原理和校正算法可实现其非均匀性校正。

　　此外,由于不同图像传感器的光电转换曲线各不相同,所以,在辐照度区域的划分时,各边界点应根据具体传感器的特性加以选择,不能一概而论. 笔者所采取的选取原则是,采用实验测取数据,拟合出曲线的大致变化情况,再进行辐照度区域划分。