Flicker

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1. 逐行曝光与全局曝光

  1. 卷帘式快门的工作原理
    使用CMOS卷帘快门的图像传感器,图像上的像素列会有序的被重建,而且从顶部开始一排一排的过滤到底部,一旦像素被重建后,在一个时间延迟内,会以相同的速度被读取出来,在重建与读取的这段时间的延迟就是曝光时间。随着图像在一组传感器组中的移动,积分的开始与结束时间会发生转变,在这种情况下,如果目标在积分时间内运动,一些虚影就会出现,目标运动的越快,失真便会越大,卷帘快门的益处是读取和曝光时间不会重叠,而且还可以使所有帧在不降低帧频下全部显露出来。
    CMOS图像传感器中的卷帘快门与胶卷相机中的机械式焦平面快门有相似的工作原理。机械式帘布快门由两片在胶卷前方移动的帘布产生一个宽度可调的缝隙。帘布移动的速度是一定的,曝光时间由释放第一块帘布到释放第二块帘布之间的时间来控制。缝隙的宽度决定了胶片上任何一点的曝光时间。类似的,卷帘式快门传感器中的复位电压同时加在感光像元阵列中的一些行上。某一行的预充电压一旦关闭,曝光过程就开始了。在像元阵列读出的某一时刻,该行被读出,意味着曝光结束了。通过改变处于复位状态的像素行的数目就可以改变曝光时间。具有卷帘式快门的CMOS图像传感器曝光时,仿佛是被自上向下移动的两个链子遮盖一样,在两个帘布之间缝隙处处于光积分状态的像元就是当前正在被读出的像元行。处于积分状态的像素行数,也即像素的积分时间,可以通过CMOS图像传感器的I^2C控制总线进行调整。
    卷帘快门在CMOS传感器中很容易实现。如图所示,两个列方向移位寄存器,一个寄存器指向当前正被读出的行,另一个指向正被复位的行。两个寄存器的指针在同一个列时钟下同向扫过整个焦平面,每一行的积分时间就由两个指针之间的延迟决定。每一行以连续的方式做读出和复位。积分时间对于所有行都是一样的,只是时间上是顺次推移的。积分时间可以通过设定积分时间寄存器(INT_Time register, 设定行数)来改变积分时间。由于所有的像元不是在同一时间感光,所以在捕捉运动物体时可能导致图像模糊。
    在这里插入图片描述
  2. 卷帘式快门的特点
    卷帘式快门模式的特点是工作时有2个y方向的寻址寄存器,一个指向正在被读出的行,另一个指向正在被复位的行,这2个寻址寄存器在同一时钟频率下逐行移动并扫过整个平面,图像传感器每行像素的积分时间相同,由2个寻址寄存器脉冲之间的时间延迟来决定。X方向的移位寄存器用来指向正被读出的列,每行数据依次被读出并复位。
    卷帘式快门模式在行开始信号Y_START的高电平下开始工作,此时y方向上的寻址读取寄存器开始移位,每经过一个Y_CLOCK脉冲,计数器计数,寄存器指针指向新的一行,在PIXEL_VALID信号的高电平时读取该行图像数据,当计数与积分时间寄存器的值相等时,TIME_OUT信号产生高电平,启动y方向上的寻址复位寄存器开始工作,对寄存器指针所指向的像素行进行复位,此后2个寻址寄存器保持同步移动,依次扫过整个像平面。因此,像平面的总行数与积分时间寄存器数值的差值为图像传感器像素的实际积分时间。下图给出了卷帘式快门模式的工作时序图。
    在这里插入图片描述
  3. 同步式快门的工作原理
  4. 同步式快门的特点

2. 卷帘式曝光产生的问题

2.1 Flicker产生的原因以及处理方法

2.2 逐行复位积分产生flicker原理

2.3 卷帘快门逐行曝光所造成的“果冻效应”

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