真彩色TDI-CMOS图像传感器的数字域实现策略

本文主要探讨了一种创新的基于数字域的真彩色TDI-CMOS图像传感器实现方法。TDI（Time Delay Integration）技术在图像传感器领域被广泛应用，通过时间延迟积分原理，能够在单个像素上进行多帧曝光，从而提高图像质量和读取速度。该研究团队——天津大学电子信息工程学院的研究人员，提出了一种结合滚筒式曝光策略的方案。 滚筒式曝光在TDI技术中起到了关键作用，它将曝光区域沿长轴方向连续移动，使得每个像素依次经历不同颜色滤光片的过滤，这样在时间上实现了彩色信息的积累。这种工作方式不仅减少了硬件复杂性，还显著提升了图像数据的读取效率。相比于传统的逐行或逐列扫描，这种设计显著提高了图像采集的并行度，从而加快了整个图像采集过程。 彩色滤波阵列（CFA）的选择也是实现真彩色的关键。通过采用红、绿、蓝三种颜色滤光片的循环排列，可以准确地捕获和重构物体的原始色彩信息，防止了色彩失真问题，保证了图像的色准性和真实性。 论文进一步阐述了数字域内的TDI算法设计和验证。数字域处理的优势在于能够精确控制信号的量化和处理，避免了传统模拟域可能存在的噪声干扰。通过数学推导和实验验证，研究人员发现随着TDI级数的增加，图像的峰值信噪比（PSNR）呈现出线性提升，每增加2倍的TDI级数，PSNR值就能提高大约3分贝。这表明了这种方法在提升图像质量方面的明显效果。 这项研究提供了一种有效且高效的真彩色TDI-CMOS图像传感器实现方法，对于提高图像传感器的性能、减少能耗以及满足实时和高质量成像应用的需求具有重要意义。未来，随着微型化和集成度的不断提高，这种技术有望在各种视觉系统中得到广泛应用，如智能手机、无人机、安防监控等领域。