一种CMOS低照度降噪装置论文和设计-李小龙

全文摘要

本实用新型公开了一种CMOS低照度降噪装置，包括STK2564微处理器、CMOS摄像传感器和显示屏；CMOS摄像传感器的XCLK引脚端口与STK2564微处理器的GPIO1_0端口连接，CMOS摄像传感器的PCLK引脚端口与STK2564微处理器的CCLK端口连接；显示屏与STK2564微处理器连接；在CMOS摄像传感器的XCLK引脚端口与STK2564微处理器的GPIO1_0端口之间连接有电阻R23。本实用新型解决了暗环境下视频信号噪声的问题，适用于不同型号的CMOS传感器，提升了降噪效果，提升了CMOS传感器夜间图像效果，降噪效果在夜视仪的设计使用中非常明显，可以满足大部分用户需求。

主设计要求

1.一种CMOS低照度降噪装置，其特征在于，包括STK2564微处理器、CMOS摄像传感器和显示屏；所述CMOS摄像传感器的XCLK引脚端口与STK2564微处理器的GPIO1_0端口连接，所述CMOS摄像传感器的PCLK引脚端口与STK2564微处理器的CCLK端口连接；所述显示屏与STK2564微处理器连接；在所述CMOS摄像传感器的XCLK引脚端口与STK2564微处理器的GPIO1_0端口之间连接有电阻R23；在所述CMOS摄像传感器的PCLK引脚端口与STK2564微处理器的CCLK端口之间连接有电阻R22；且在所述电阻R22与STK2564微处理器的CCLK端口之间连接有电容C27的第一端，所述电容C27的第二端接地。

设计方案

在所述CMOS摄像传感器的XCLK引脚端口与STK2564微处理器的GPIO1_0端口之间连接有电阻R23；

在所述CMOS摄像传感器的PCLK引脚端口与STK2564微处理器的CCLK端口之间连接有电阻R22；且在所述电阻R22与STK2564微处理器的CCLK端口之间连接有电容C27的第一端，所述电容C27的第二端接地。

2.根据权利要求1所述的一种CMOS低照度降噪装置，其特征在于，包括暗环境光产生仪，所述暗环境光产生仪发出的光由CMOS摄像传感器采集接收。

3.根据权利要求1所述的一种CMOS低照度降噪装置，其特征在于，所述显示屏包括LED显示屏。

4.根据权利要求1所述的一种CMOS低照度降噪装置，其特征在于，所述显示屏包括OLED显示屏。

5.根据权利要求1所述的一种CMOS低照度降噪装置，其特征在于，所述显示屏包括LCD显示屏。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种CMOS低照度降噪装置，其特征在于，包括电源装置，所述电源装置与STK2564微处理器的电源端口连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及图像处理技术领域，更为具体地，涉及一种CMOS低照度降噪装置。

背景技术

通常人们在使用摄像机或安防监控拍照、录影时，在光线比较暗的环境下视频图像会出现较大的雪花点或是条型纹的干扰，严重影响图像质量。这些干扰行业内称为视频噪音，它是由传感器器件自身的电子热运动、光电转换，图像的亮度变化或环境光波段随机变动而产生的。也有部分是信号传输过程，视频信号压缩处理过程中产生的。由于它破坏和影响图像传输和图像显示质量，因此它通常被看作图像信号中不需要的成分，但由于无用的视频信号噪声和真正的视频信号是混合在一起的，目前普通的技术并不能使二者很好分离，复杂和专业的技术成本太高，一般用户难以承受。

从图像传感器的原理来看，其主要噪声是由两个方面决定的，一个是由光子转换过程中统计量子波动造成，这个噪声也叫做的光子散粒噪声，不同像素的噪声是独立于其它像素的几乎没有规律，其理论上通常也是呈高斯分布。另外一个最大的噪声源是来自传感器暗电流形成的散粒噪声，这个噪声也叫“暗电流散粒噪声”，它和环境温度的高低有直接的关系。在低照度的环境下这个暗电流噪声对图像质量的影响最大。现有的图像噪声处理方式，一般是过滤单个频段的噪声，但图像噪声的实际频域分布很广，分辨图像信号和噪声信号非常难，通常在进行降噪的同时也牺牲了图像质量。数码夜视仪一般工作在黑暗的环境中，暗噪声对观察效果影响最大。本实用新型重点解决暗环境下视频信号噪声的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种CMOS低照度降噪装置，解决了暗环境下视频信号噪声的问题，适用于不同型号的CMOS传感器，提升了降噪效果，提升了CMOS传感器夜间图像效果，降噪效果在夜视仪的设计使用中非常明显，可以满足大部分用户需求。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种CMOS低照度降噪装置，包括STK2564微处理器、CMOS摄像传感器和显示屏；所述CMOS摄像传感器的XCLK引脚端口与STK2564微处理器的GPIO1_0端口连接，所述CMOS摄像传感器的PCLK引脚端口与STK2564微处理器的CCLK端口连接；所述显示屏与STK2564微处理器连接；

在所述CMOS摄像传感器的XCLK引脚端口与STK2564微处理器的GPIO1_0端口之间连接有电阻R23；

进一步的，包括暗环境光产生仪，所述暗环境光产生仪发出的光由CMOS摄像传感器采集接收。

进一步的，所述显示屏包括LED显示屏。

进一步的，所述显示屏包括OLED显示屏。

进一步的，所述显示屏包括LCD显示屏。

进一步的，包括电源装置，所述电源装置与STK2564微处理器的电源端口连接。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过STK2564微处理器、CMOS摄像传感器和显示屏等，解决了暗环境下视频信号噪声的问题，适用于不同型号的CMOS传感器，提升了降噪效果，提升了CMOS传感器夜间图像效果，降噪效果在夜视仪的设计使用中非常明显，可以满足大部分用户需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的微处理器STK2564的原理图。

图3为本实用新型的CMOS传感器接线示意图。

图4为本实用新型的装置的降噪工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面将详细描述本实用新型的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本实用新型。在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的电路等。

如图1～4所示，一种CMOS低照度降噪装置，包括STK2564微处理器、CMOS摄像传感器和显示屏；所述CMOS摄像传感器的XCLK引脚端口与STK2564微处理器的GPIO1_0端口连接，所述CMOS摄像传感器的PCLK引脚端口与STK2564微处理器的CCLK端口连接；所述显示屏与STK2564微处理器连接；

在所述CMOS摄像传感器的XCLK引脚端口与STK2564微处理器的GPIO1_0端口之间连接有电阻R23；

进一步的，包括暗环境光产生仪，所述暗环境光产生仪发出的光由CMOS摄像传感器采集接收。

进一步的，所述显示屏包括LED显示屏。

进一步的，所述显示屏包括OLED显示屏。

进一步的，所述显示屏包括LCD显示屏。

进一步的，包括电源装置，所述电源装置与STK2564微处理器的电源端口连接。

实施例一

如图1～4所示，一种CMOS低照度降噪装置，包括STK2564微处理器、CMOS摄像传感器和显示屏；CMOS摄像传感器的XCLK引脚端口与STK2564微处理器的GPIO1_0端口连接，CMOS摄像传感器的PCLK引脚端口与STK2564微处理器的CCLK端口连接；显示屏与STK2564微处理器连接；在CMOS摄像传感器的XCLK引脚端口与STK2564微处理器的GPIO1_0端口之间连接有电阻R23；在CMOS摄像传感器的PCLK引脚端口与STK2564微处理器的CCLK端口之间连接有电阻R22；且在电阻R22与STK2564微处理器的CCLK端口之间连接有电容C27的第一端，电容C27的第二端接地。

目前在图像噪声处理方式中，大量使用简单过滤单个频段的噪声的办法，由于实际中图像噪声的频域分布很广，而且不同的传感器在不同的电路配置方案中信噪比都不同，如果只是简单的对图像进行降噪滤波就必须采用多频段多次重复降噪滤波，结果图像质量并没有实质性的提高，有时候反而降低图像质量，而且由于增加了软件和硬件的开销使产品功耗增加成本也增加了。

本实用新型不是采用简单的滤波方法，而是针对噪声源来解决问题，提出了一种CMOS低照度降噪装置，设置有STK2564微处理器、CMOS摄像传感器和显示屏；CMOS摄像传感器的XCLK引脚端口与STK2564微处理器的GPIO1_0端口连接，CMOS摄像传感器的PCLK引脚端口与STK2564微处理器的CCLK端口连接；显示屏与STK2564微处理器连接；在CMOS摄像传感器的XCLK引脚端口与STK2564微处理器的GPIO1_0端口之间连接有电阻R23；在CMOS摄像传感器的PCLK引脚端口与STK2564微处理器的CCLK端口之间连接有电阻R22；且在电阻R22与STK2564微处理器的CCLK端口之间连接有电容C27的第一端，电容C27的第二端接地。工作流程如下：

先对低照度环境下的暗噪声提取噪声底噪数据，再以此噪声频域数据为样本进行基础噪声消除，然后对微亮环境下需要降噪的视频信号提取频域数据并对频域进行傅里叶变换，然后通过STK2564微处理器对弱光环境下的视频信号进行判断，将大部分的噪声信号扣减剔除。

(1)在无光环境下(0.0001Lux)提取低照度暗环境下CMOS传感器RGB原始视频噪声作为该传感器的基础噪声频域样本。

(2)将此噪声频域作为样本在STK2564中进行均值处理获得对应CMOS传感器的底噪信息。

(3)将该底噪信息扣减的传感器暗电流噪声，从而获得一个在弱光环境下干净的背景视频信号。

(4)在弱光环境下(0.1Lux)提取RGB的视频数据，此时由于已经扣减了暗电流噪声，这时候的图像噪声就是来自图像传感器的图像中光电转换的部分，通常是由给定曝光级别的光子数量的变动而产生的噪声。

(5)通过STK2564对该视频噪声数据进行噪声频域的快速傅里叶变换，从而获取分级噪声信号数据。

(6)积累并识别噪声的特征数据。

(7)STK2564作为数据处理分析的核心，实现扣减噪声信号的同时不断优化输出的视频信号，最终获得暗环境下较为优质的视频画面。

台湾太欣公司生产的STK2564是一款低价位的数字视频IC，它具有数字视频存储录放的功能。由于是一款低价位的芯片其软件处理性能不算很强，一般情况下用传统的视频降噪算法它是没有能力跑起来的，因此解决问题的关键在于充分利用该芯片的资源，设计短小而快速的运行装置，处理视频数据以至于获得好的降噪效果。另外CMOS传感器在不同的环境下所要处理的噪声信号是不同的，在每次开机的过程中自动完成上述的两个过程，它会自动寻找并扣减噪声信号，并且在不同的环境中自动积累噪声信号的特征样本，从而在对视频噪声进行处理过程中越来越聪明的识别出真正的噪声信号进行消除，把真正的视频信号保留起来从而获得更好的视频图像。

在本实施例中的其余技术特征，本领域技术人员均可以根据实际情况进行灵活选用以满足不同的具体实际需求。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的组成，结构或部件，均在本实用新型的权利要求书请求保护的技术方案限定技术保护范围之内。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”均是广义含义，本领域技术人员应作广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是活动连接，或整体地连接，或局部地连接，可以是机械连接，也可以是电性连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，还可以是两个元件内部的连通等，对于本领域的技术人员来说，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义，即，文字语言的表达与实际技术的实施可以灵活对应，本实用新型的说明书的文字语言(包括附图)的表达不构成对权利要求的任何单一的限制性解释。

本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。在以上描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的技术，例如具体的施工细节，作业条件和其他的技术条件等。

设计图

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主设计要求

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