EMCCD自适应增益控制与均匀性校正芯片

最近做的横向项目（算法设计—RTL设计—FPGA原型验证—IC后端—流片），摘录出来部分设计文档分享记录。

1.功能概述

芯片对EMCCD输出图像的不均匀性进行校正以及实现EMCCD增益的自适应控制，最后对校正完的图像进行拼接，拼接口的图像大小为4096*4096，拼接后数据以单路形式输出。主要模块包括：非均匀性校正模块、自适应增益控制模块和接缝平滑模块。芯片结构如图1.1所示：
版本1：

版本2：

版本2说明：

2.部分算法描述

2.1两点校正
2.1.1算法原理
假设各阵列元的响应特性应用范围内是线性的，在时间上是稳定的，则非均匀性引入的噪声为固定模式的乘性和加性噪声。在此条件下阵列元在均匀辐射背景条件下的输出为:

其中: 为辐射通量， 和 是坐标为(i,j)阵列元的增益(响应率)和偏置量(暗电流)，虽然对每一个阵元的响应都不是直线的，但在一定的范围内可以近似的认为，和实际方便对问题的处理，对每一个阵列元， 和 的值可以认为都是固定的，并且不随时间变化。因此采用两点定标校正即可图像的非均匀性校正，即:

其中， 和 分别是两点定标校正算法的增益校正系数和偏置校正系数， 为校正后的输出， 是辐射通量为必的各个阵列元的灰度输出值。两点定标校正算法是利用各阵列像元在不同照度的两个均匀辐射下的响应输出，求得 和 ，从而实现非均匀性校正。

(a)是具有不同响应率(斜率)和不同暗电流(截距)的两个光敏元的输入-输出直线(直线A和B)的示意图。(a)中输入-输出直线的截距反映出暗电流的不均匀性，直线的斜率反映出响应率的不均匀性。二点定标非均匀性校正就是要使直线A,B重合于一条直线，为此拟定一条标准直线S，将直线A, B作平移变化可得到图(b)所示的三条直线，再将A,B直线以S直线为标准作旋转变换得到如图( c )所示，三条直线完全重合，完成两点定标非均匀性校正。

2.1.2具体实现
将所有阵列元在高照度和低照度下的均匀响应分别标准化为VH和VI，即:

增益校正系数和偏置校正系数即可通过下式计算。

可计算出各自的增益 和偏移量 ，随后就运用线性关系把各自的像素值进行修改，从而得到校正的效果。如下：其中 ， 分别为修改后和修改前像素灰度值。

3.补充说明：PRNU

https://www.cnblogs.com/siren27/p/10552378.html