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标题: 图像调试ISP 之Anti-Flick [打印本页]

作者: laowai_love 时间: 2017-3-23 14:07
标题: 图像调试ISP 之Anti-Flick
Flick是由于我们平常所用的交流电是50Hz或者60Hz(美国)的正弦波形，荧光灯辐射能量与此相关，人眼察觉不出来(神经网络刷新频率太低，还是视觉残留效应？)，但是CMOS sensor可以观察到，当拍摄被荧光灯照射的场景时就会容易有flick现象。如下图。这是一种垂直方向的正弦波，而且会随着时间滚动。

要解释flick的成因，先要了解CMOS Sensor的曝光方式。Sensor 通常有全局曝光global shutter和滚动曝光rolling shutter两种。Global shutter是指整个Frame pixel在同一时间开始曝光，同一时间结束曝光，然后把数据通过接口传输出来，等数据传输完成之后，再开始下一个Frame的曝光。Rolling shutter是指Frame中各条line上的pixel 按照顺序依次开始曝光，先曝光完成的line 先传输，不必等整个frame都曝光完成。示意图如下。

大部分sensor都支持这两种曝光模式，相比较而言，可以看到rolling shutter对时间的利用率较高，大部分时间可以被利用起来进行曝光。Rolling shutter的缺陷是当有物体高速移动的时候，拍摄到的物体会有变形，矩形变成平行四边形，这可以依照上图原理推断出来。Global shutter不会变形，主要用于拍照片，对fps没有太多要求，单张照片也不存在flick的问题。Rolling shutter用于拍视频，所以会存在flick问题。

Flick的原因在于荧光灯发出的能量在时间上是不均匀的，以我们国家50Hz为例，电压为50Hz正弦波，做平方运算转换到荧光灯的辐射能量，为100Hz的半弦波形状，如下图。假设某个frame的曝光时间为0.025s，即2.5个半弦波，由于采用rolling shutter，每条line的起始曝光时间不一致，Line A和line B可吸收的能量也不相同，Line B 要比Line A亮一些。这样在整个Frame 中就会有垂直方向的波浪纹。如果相邻Frame的间隔不是0.01s的整数倍，那么每条Line 在不同Frame接收的能量也会变化，这样看到的现象是波浪纹会随着时间在画面上滚动。

解决flick的方法很简单，只要限制曝光时间是0.01s的整数倍，那么任意像素吸收的能量都是一样的。然而在户外光照较强的时候，曝光时间为0.01s的时候就会导致过曝，户外也没有荧光灯，不需要强加这个限制，所以在ISP中需要一个检测机制，能够检测出flick的存在，当发现这种flick的时候才对曝光时间进行限制。检测flick没有统一的方法，可以自由发挥想象力，找到能准确检测flick并且不会误判的方法，正是ISP乐趣所在。

作者: liugewill 时间: 2017-3-23 17:25
好东西，感谢分享。

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