sensor常见问题分析方向

GalaxycoreCTSTrainingGalaxycoreInc.2014.03.14目录•主要术语的双语全称及缩写•部分概念的名词解释•常见问题分类及debug手法2020/2/72主要术语terminology•(1)AutoExposureControl(AEC)自动曝光控制•(2)AutoWhiteBalance(AWB)自动白平衡•(3)AutoFocus(AF)自动对焦•(4)ImageInterpolationalgorithm图像插值算法•(5)BlackLevelCalibration黑电平校准•(6)GammaCurve伽玛曲线•(7)ColorMatrix(RGBtoRGB)色彩还原矩阵•(8)RGBtoYUVandRGBtoYCbCrMatrix色彩空间转换矩阵•(9)Edgeenhancement边缘强化•(10)De-noise去噪•(11)Deletedefectivepoints(BadPixel/ClusterCorrection)去坏点•(12)Lensshadingcompensation(LSC)镜头阴影补偿2020/2/733A主要术语terminology•(13)Brightness亮度•(14)Saturation色彩饱和度•(15)ImageContrast图像对比度•(16)SpecialImageeffects特殊效果•(17)DynamicRange动态范围•(17)Bandingfilter(Flicker)(50Hz&60Hz)工频干扰•(18)Rollingexposuremode行曝光模式•(19)FrameExposuremode帧曝光模式•(20)ImageResolution图像分辨率2020/2/74名词解释•AutoExposureControl(AEC)自动曝光控制–AEC是调节电子快门和增益来控制曝光时间，使芯片在各种亮度的环境下都能有合适的亮度。其目标亮度，调节速度，亮度收敛和门限控制均可以设置。•AutoWhiteBalance(AWB)自动白平衡–自动白平衡就是在任何色温下通过调节R,G,B的增益把白色物体还原为白色。白平衡能力是传感器对在光线不断变化环境下的色彩准确重现的能力表示。•AutoFocus(AF)自动对焦–数字图像处理理论中，信号或图像的能量大部分集中在幅度谱的低频和中频段，但图像轮廓的锐度和细节的丰富度取决于图像的高频成份。聚焦越准，图像的轮廓细节越清晰，相邻的点之间的亮度差值越大。–自动对焦的过程就是求调焦评价函数最大值的过程。2020/2/75名词解释•BlackLevelCalibration黑电平校准–Offset•实际的电路是不可能做到在光电子很微弱的时候，电路输出也为0的。光信号通过与参考电压（Vreference）差分后，通过PGA放大，送至A/D转换。信号很微弱的时候，有可能就不能被A/D转换出来，一方面导致在光线很差的时候，丢失了部分细节；另一方面，会将经过A/D转换后的数据经过ISP处理的时候，一致性不够。•为满足实际电路需要，保证芯片的一致性，我们在电路中设计时引入Offset，芯片在通过差分电路放大的时候，人为加入一个固定的Offset。–DarkCurrent•暗电流，单位：mv/s，会根据曝光时间的变化而变化。具体表现在：暗光下（黑盒子罩住），关闭AEC，手动写入曝光时间，根据曝光时间的不同，当前图片的亮度也会不同。•Darkcurrent值随着曝光时间的累积，会变大，与工艺、温度等有关系。可以通过黑盒子、增长曝光时间/加温来测出。2020/2/76名词解释•色彩空间Colorspace–色彩模型是描述使用一组值（通常使用三个、四个值或者颜色成分）表示颜色方法的抽象数学模型。在色彩模型和一个特定的参照色彩空间之间加入一个特定的映射函数就在参照色彩空间中出现了一个明确的footprint。这个footprint称为色域，并且与色彩模型一起定义为一个新的色彩空间。•数字图像处理常用的几种色彩空间：–RGB空间（R-红，G-绿，B-蓝）采用加法混色法，因为它是描述各种“光”通过何种比例来产生颜色。光线从暗黑开始不断叠加产生颜色。RGB描述的是红绿蓝三色光的数值。RGBA是在RGB上增加阿尔法通道实现透明效果。–HSV空间（色相hue,饱和度saturation,明度value），也称HSB(B指brightness)是艺术家们常用的，因为与加法减法混色的术语相比，使用色相，饱和度等概念描述色彩更自然直观。–CIEL*a*b*空间，三个基本坐标表示颜色的亮度（L*,L*=0生成黑色而L*=100指示白色），它在红色／品红色和绿色之间的位置（a*负值指示绿色而正值指示品红）和它在黄色和蓝色之间的位置（b*负值指示蓝色而正值指示黄色）。2020/2/77名词解释•DynamicRange动态范围–动态范围是测量图像传感器在同一张照片中同时捕获光明和黑暗物体的能力，通常定义为最亮信号与最暗信号（噪声门槛级别）比值的对数，通常用54dB来作为商业图像传感器的通用指标。•Gamma伽玛曲线–Gamma矫正是一种参数值，原用来表示阴极射线管(CRT)显示器的非线性特性。我们现在说的gamma校正是为克服人眼视觉系统对于亮度/RGB三色信号的感受的非线性（大致呈一种对数关系）而引入的一种传输函数。•ColorMatrix色彩矩阵–ColorMatrix起到校正色彩作用，用以消除由colorfilter及microlens等产生的crosstalk和其它色彩失真，以便可以还原真实色彩。2020/2/78R′G′B′=RGB×C11C12C13C21C22C23C31C32C33+[C41C42C43]名词解释•BadPixel/Cluster坏点–CCD/CMOS成像元件中某个感光单元损坏造成该点无法正常感光，从而导致图像的同一固定位置出现全白、全黑或某种颜色的斑点。简单地说，在不同场景下，如果图像中同一个位置某个像素点永远保持一个颜色，那么这个像素很可能就是坏点了。–去坏点算法是在图像上选取一定单元，比较中心点与四周点的差异性，用门限判别法找出亮点和暗点两种不同的坏点并自行填补。•Noise噪声–CCD/CMOS成像元件的感光二极管(photodiode)在接受光线照射之后能够产生输出电流，会导致Pixel的电压下降，下降后的电压会作为光强的参照，但是由于这个电压比较小，不足以进行运算，必须进行一个放大器放大后才能进行处理，在放大的过程中会将信号与噪声同时放大，体现在图像上就是噪点现象。–GC2155以前的芯片均使用基于双边滤波的去噪算法，在图像上选取一定单元，由四周点计算出中心点的值，再通过和中心点原本的值加权平均后得到去噪后的值。2020/2/79名词解释•Lensshadingcompensation(LSC)镜头阴影补偿–由于绝大多数的镜头是球面系统，远离主光轴的光线穿过镜头时会产生衰减，因此，处于芯片四周的感光元件无法吸收全部的平行入射光线，体现在图像上便是图像四周的亮度比中心要暗。LSC模块可以提高图像边缘区域像素点的增益，从而对图像四周的亮度进行补偿。•Edgeenhancement边缘增强–边缘增强是通过临近像素的特性重新找回细节，对边缘进行强化，使整个图像看起来更加清晰锐利。具体做法是沿方向做内插，用低通的方式将方向信息不明显的平坦区域加以平滑；用高通滤波对方向信息明显的边沿区域进行锐化。2020/2/710常见问题•点/线问题•偏色问题•花屏问题•点不亮问题•其他2020/2/711常见问题•点/线问题–黑点/白点/若隐若现的伤点，统称坏点•对于YUVsensor，做cisctlbypass，观察raw图像上坏点的规模，确认该款芯片的去坏点能力是否足以去除坏点•对于rawsensor，同样需要观察raw图像上坏点的规模，结合平台的去坏点能力考量，如果坏点本身size较小，可以申请让FAE调试平台端的去坏点强度•遇到坏点问题芯片，需与生产部门确认，该坏点的size是否在FT的spec之内，是否为漏检逃逸–脏污•多由芯片/模组制程中洁净度不够带来•加强管控2020/2/712常见问题•点/线问题–麻点•多与模拟部分相关•（1）signalrange不饱和•（2）模拟部分参数调试异常/模拟电路部分存在异常•对策：与AE部门确认是否为批次问题/是否要更新寄存器，请FT确认能否卡出2020/2/713常见问题•点/线问题–闪线，绿/紫色，多为PCLK/SYNC信号不同步导致，可尝试•降频•修改驱动能力•反PCLK极性–横/竖死线，多为白色/淡色，单条，通常与制程相关，软件调试无效，若发生此类情况，可怀疑为FT漏检–左边竖带，多为GC早起芯片未分电源，HS翻转时带来。基本无解，可以尝试优化的手段为•分电源，AVDD28与IOVDD分开接，尽量给IOVDD供1.8V•时钟降频•FPCLayout上改进铺地2020/2/714常见问题•附：本页汇总DVPsensor常见闪线/斜线/切屏问题的图像表现与对应原因（2-1）2020/2/715常见问题•附：本页汇总DVPsensor常见闪线/斜线/切屏问题的图像表现与对应原因（2-2）2020/2/716常见问题•点/线问题–类似电源干扰般的均匀横/竖线，可能为供电异常•检查对应电源信号的供电电平是否正常•检查芯片internal的电源pin（如AVDD25/Vpixel/Vref等）上的电压是否满足寄存器的设定值•检查电源pin上对应的电容/磁珠是否有虚焊–SRAM做坏，表现为周期为7的黄/绿线条•无解–FixedPatternNoise(FPN)•通常网盘代码给出的参数是不会放出显著FPN现象的，此时请检查客户端驱动与网盘代码的一致性•时钟频率太快/供电电压过低也可能导致部分FPN现象2020/2/717常见问题•部分异常图像2020/2/718常见问题•偏色问题–Offset/Darkcurrent•目前GCsensor的BLK工作模式有三种–全部用offset统计（sdarkmode）–同时用offset和darkcurrent统计（sdark+ndarkmode）–全部用darkcurrent统计（ndarkmode）•可能是BLKmode模块出问题导致偏色的原因可能为–BLK正常模块工作，但offset/darkcurrent为0，导致BLK做不准–BLK工作异常，offset/darkcurrent减不准•注：部分GCsensor在高温时，BLK用Sdarkmode发生四角偏红现象、用ndarkmode发生偏绿现象（参见GC2155高温试验）2020/2/719常见问题•偏色问题–IRcut•Imagesensor不仅对可见光谱感光，而且对红外光谱感光。IR就是infrared红外光。如果没有IR-CutFilter。图象就会明显偏红。这种色差是没法来用软件来调整的•如果怀疑模组偏色是有镜头不带IRcut引起，可将问题模组的镜头换下做交叉实验来判定2020/2/720常见问题•偏色问题–AWB–排除掉Offset与IRcut的问题之后，判断偏色场景的AWB是否判错/白点是否选对•（1）对于GC2035以前的芯片，读取AWBRuse/AWBGuse/AWBBuse的值，如果三个值相去甚远，说明此时的AWB处于不准确状态；对于GC2035以后的芯片，进入AWBdebugmode读取当前判断的光源，如果读取到的色温值与当前环境色温有很大差别，说明此时的AWB处于不准确状态–D75D65D50CWFTL84U30/AHorizon–0x010x020x040x080x100x200x40–如果读出0xff，则当前环境为混合光源•（2）可以直接在AWBshowmode中观看当前的白点map，如果白点map显示的白色区域与实际场景中的白色区域有较大出入，可以判断为AWB判断存在偏差•（3）如果色温判断正确，读取AWBRgain/AWBGgain/AW