一种图像传感器、成像方法及装置与流程

本技术涉及图像传感器，特别涉及一种图像传感器、成像方法及装置。

背景技术：

1、随着数码相机、手机的普及，图像传感器的动态范围越来越受到关注。动态范围是指图像传感器同时有效的捕捉亮光和暗光的能力。对于场景的亮区，图像传感器的动态范围上限保证图像不过曝；对于暗区，图像传感器的动态范围下限保证了图像内容在噪声中是可识别的。

2、为了实现宽动态范围的图像传感器，一般采用多次曝光的方式。一种方式中，采用分时曝光的方式。分时曝光的特点是整图曝光时间是一致的，但是每次成像都配置多次(大于或者等于2)曝光。每次曝光的曝光时间有差异，这样较短曝光比较暗，但是能够捕捉场景中比较亮的物体不过曝；较长的曝光比较亮，但是能捕捉场景中比较暗的物体。然后通过融合多次曝光的图像。另一种方式中，采用空间曝光的方式。比如空间中4个同样颜色滤光片设置不同的曝光时间，以采集不同亮度的图像，然后通过算法将4个同样颜色的图像信号融合为一个图像信号。分时曝光的方式功耗较大，并且多次曝光的时间间隔导致图像内容不一致，使得产生鬼影或者信噪比断裂问题。空间曝光的方式需要更多的像素单元来产生符合要求的图像，导致功耗较高，并且数据传输带宽要求较高。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种图像传感器、成像方法及装置，用以降低功耗。

2、第一方面，本技术实施例提供一种图像传感器，包括：像素阵列，包括多个像素单元块，所述多个像素单元块中每个像素单元块包括2*2结构部署的4个像素子单元块，每个像素子单元块包括2*2结构部署的4个像素单元；每个像素单元包括双转换增益组件，用于控制所述像素单元采用的转换增益系数；控制单元，用于对所述像素阵列的输出的第一图像信号和第二图像信号进行处理；其中，所述像素阵列输出的第一图像信号采用的转换增益系数与所述像素阵列输出第二图像信号采用的转换增益系数不同；所述每个像素子单元块中第一组像素单元和第二组像素单元采用的曝光时间或者放大增益不同或者多个像素单元块中每个像素单元块包括第一组像素子单元块和第二组像素子单元块采用的曝光时间或者放大增益不同；所述每个像素子单元块中的第一组像素单元和第二组像素单元分别包括两个像素单元；所述第一组像素子单元块和第二组像素子单元块分别包括两个像素子单元块；所述处理包括：将所述第一图像信号中第一像素单元的图像信号和所述第二图像信号中第一像素单元的图像信号融合，以得到融合后的图像信号，所述第一像素单元为所述像素阵列中任一像素单元。

3、本技术实施例中，通过针对每个像素单元设置双转换增益组件，使得单次曝光下，像素阵列输出两个不同转换增益的图像信号，并且单次曝光下，不同的像素单元配置不同的曝光时间，相比针采用分时曝光来说，降低的曝光的时间，并且不会由于拍摄两帧或者多帧图像导致产生鬼影或者信噪比断裂的问题。相比空间曝光来说，本技术实施例通过双转换增益系数以及不同像素单元配置长曝光和短曝光，可以进一步提高成像的分辨率，无需增加更多的像素单元，针对更多的像素单元执行处理，可以降低功耗。

4、在一种可能的设计中，所述每个像素单元块包括的像素子单元块中的4个像素单元共用相同颜色的滤光片。

5、在一种可能的设计中，所述每个像素子单元块中第一组像素单元和所述第二组像素单元分别包括属于同一行的两个像素单元；或者，所述每个像素子单元块中第一组像素单元和所述第二组像素单元分别包括属于同一列的两个像素单元；或者，所述每个像素子单元块中第一组像素单元和所述第二组像素单元分别包括属于不同行不同列的两个像素单元。

6、在一种可能的设计中，所述处理还包括：将融合后的图像信号中，每个像素子单元块中所述第一组像素单元包括的两个像素单元的图像信号合并，并将每个像素子单元块中所述第二组像素单元包括的像素单元的图像信号合并。

7、上述设计中，通过合并像素子单元块中采用相同曝光时间的像素单元的图像信号，可以防止由于曝光时间的不同导致出现的条纹现象。

8、在一种可能的设计中，所述每个像素子单元块中的4个像素单元采用拜尔bayer阵列方式。

9、在一种可能的设计中，所述每个像素单元块中第一组像素子单元块和所述第二组像素子单元块分别包括属于同一行的两个像素子单元块；或者，所述每个像素单元块中第一组像素子单元块和所述第二组两个像素子单元块分别包括属于同一列的两个两像素子单元块；或者，所述每个像素单元块中第一组两个像素子单元块和所述第二组两个像素子单元块分别包括属于不同行不同列的两个像素子单元块。

10、上述设计中，通过采用相邻bayer阵列配置不同的曝光时间，长曝光可以捕捉场景中比较暗的物体，短曝光可以捕获场景中比较亮的物体，使得单次曝光既捕捉较暗的物体也捕捉较亮的物体，然后再结合不同的转换增益的图像的叠加，进一步提高图像的分辨率。

11、在一种可能的设计中，控制单元，具体用于：

12、对每个像素单元输出的图像信号进行坏点处理得到坏点处理后的每个像素单元的图像信号；

13、将每个像素单元采用所述第一转换增益系数输出坏点处理后的图像信号和采用所述第二转换增益系数时输出的坏点处理后的图像信号进行融合。

14、在一种可能的设计中，第一像素单元与第二像素单元采用的坏点处理参数不同，所述第一像素单元和所述第二像素单元为所述像素阵列中的两个像素单元，所述第一像素单元与所述第二像素单元采用的曝光时间不同，或者，所述第一像素单元与所述第二像素单元采用的转换增益系数不同。

15、上述设计中，针对不同曝光时间或者不同转换增益系数的图像信号采用不同的坏点处理参数，可以提高处理的准确度，尽量保留原始的图像信号。

16、在一种可能的设计中，所述第一像素单元为所述像素阵列包括的像素单元中的对焦区域的像素单元；

17、所述控制单元，还用于根据对焦区域的像素单元的融合后的图像信号确定对焦点信息，所述对焦点信息用于所述图像传感器所属的摄像头的对焦控制。

18、上述设计中，在对焦控制阶段，针对对焦点也执行融合，比如两个图像信号的融合，以及不同曝光时间的对焦点的融合，可以提高对焦的准确度，以进一步提高图像的清晰度。

19、第二方面，本技术实施例提供一种成像装置，包括第一方面的任一设计所述的图像传感器。

20、第三方面，本技术实施例提供一种成像方法，包括：获取摄像头中像素阵列输出的第一图像信号和第二图像信号；其中，所述像素阵列包括多个像素单元块，所述多个像素单元块中每个像素单元块包括2*2个像素子单元块，每个像素子单元块包括2*2结构部署的4个像素单元；所述像素阵列输出的第一图像信号采用的转换增益系数与所述像素阵列输出第二图像信号采用的转换增益系数不同；所述每个像素子单元块中第一组像素单元和第二组像素单元采用的曝光时间不同，所述每个像素子单元块中的第一组像素单元和第二组像素单元分别包括两个像素单元；或者，多个像素单元块中每个像素单元块包括第一组像素子单元块和第二组像素子单元块采用的曝光时间相同，第一组像素子单元块和第二组像素子单元块分别包括两个像素子单元块；将所述第一图像信号和所述第二图像信号中同一像素单元的不同图像信号进行融合，以得到融合后的图像信号。

21、在一种可能的设计中，所述每个像素单元块包括的像素子单元块中的4个像素单元共用相同颜色的滤光片。

22、在一种可能的设计中，所述每个像素子单元块中第一组像素单元和所述第二组像素单元分别包括属于同一行的两个像素单元；或者，所述每个像素子单元块中第一组像素单元和所述第二组像素单元分别包括属于同一列的两个像素单元；或者，所述每个像素子单元块中第一组像素单元和所述第二组像素单元分别包括属于不同行不同列的两个像素单元。

23、在一种可能的设计中，所述每个像素子单元块中的4个像素单元采用拜尔bayer阵列方式。

24、在一种可能的设计中，所述每个像素单元块中第一组像素子单元块和所述第二组像素子单元块分别包括属于同一行的两个像素子单元块；或者，所述每个像素单元块中第一组像素子单元块和所述第二组两个像素子单元块分别包括属于同一列的两个像素子单元块；或者，所述每个像素单元块中第一组两个像素子单元块和所述第二组两个像素子单元块分别包括属于不同行不同列的两个像素子单元块。

25、在一种可能的设计中，所述方法还包括：

26、将融合后的图像信号中，每个像素子单元块中所述第一组像素单元包括的两个像素单元的图像信号合并，并将每个像素子单元块中所述第二组像素单元包括的两个像素单元的信号合并。

27、在一种可能的设计中，将所述第一图像信号和所述第二图像信号中同一像素单元的不同图像信号进行融合，以得到融合后的图像信号，包括：

28、分别对所述第一图像信号和所述第二图像信号中，每个像素单元输出的图像信号进行坏点处理得到坏点处理后的第一图像信号和坏点处理后的第二图像信号；

29、将坏点处理后的第一图像信号和坏点处理后的第二图像信号中同一像素单元的图像信号进行融合，以得到融合后的图像信号。

30、在一种可能的设计中，第一像素单元与第二像素单元采用的坏点处理参数不同，所述第一像素单元和所述第二像素单元为所述像素阵列中的两个像素单元，所述第一像素单元与所述第二像素单元采用的曝光时间不同，或者，所述第一像素单元与所述第二像素单元采用的转换增益系数不同。

31、在一种可能的设计中，获取像素阵列输出的第一图像信号和第二图像信号之前，所述方法还包括：

32、获取所述像素阵列输出的第三图像信号和第四图像信号；所述像素阵列输出的第三图像信号采用的转换增益系数与所述像素阵列输出第四图像信号采用的转换增益系数不同；

33、将所述第三图像信号和所述第四图像信号中作为对焦区域的像素单元的图像信号进行融合，以得到融合后的对焦区域图像信号；

34、将对焦区域图像信号中每个像素子单元块中所述第一组像素单元包括的两个像素单元的图像信号合并，并将对焦区域图像信号中每个像素子单元块中所述第二组像素单元包括的两个像素单元的信号合并；

35、根据所述合并后对焦区域图像信号确定对焦信息；

36、根据所述对焦信息针对所述摄像头执行对焦控制。

37、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读介质，用于存储计算机程序，该计算机程序包括用于执行第一方面或第一方面的任意可选的实现中的方法的指令。

38、本技术在上述各方面提供的实现的基础上，还可以进行进一步组合以提供更多实现。