黑电平的形成原因及校正方案介绍

1、黑电平定义

黑电平（Black Level Correction）：即黑色数据的最低电平值，通常指感光图像数据为0时对应的sensor信号电平值。

2、黑点平成因

黑电平形成的原因有多种，主要的形成原因如下面两点：

(1) CMOS传感器采集的信息经过一系列转换生成原始RAW格式数据。以8bit数据为例，单个pixel的有效值是0~255，但是实际AD芯片（模数转换芯片）的精度可能无法将电压值很小的一部分转换出来，因此，sensor厂家一般会在AD的输入之前加上一个固定的偏移量，使输出的pixel value在5（非固定）~255之间，目的是为了让暗部的细节完全保留，当然同时也会损失一些亮部细节，由于对于图像来说，我们的关注度更倾向于暗部区域，ISP后面会有很多增益模块（LSC、AWB、Gamma等），因此亮区的一点点损失是可以接受的。

(2) sensor的电路本身会存在暗电流，导致在没有光线照射的时候，像素单位也有一定的输出电压，暗电流这个东西跟曝光时间和gain都有关系，不同的位置也是不一样的。因此在gain增大的时候，电路的增益增大，暗电流也会增强，因此很多ISP会选择在不同gain下减去不同的bl的值。

如多sensor输出raw数据中附加的黑电平值，需要在ISP最前端去干净。如果不去干净，干扰信息会影响后端ISP各模块的处理，尤其会导致AWB容易不准，出现画面整体偏绿或者整体偏红现象。

3、黑电平校正算法

一般BLC模块会放在ISP比较靠前的位置，因为我们希望图像在进入其他模块之前能够还原最为真实的图像。有些sensor会在sensor内部集成BLC的模块，那么此时ISP里的BLC模块只做微调即可。如下图：

目前主流黑电平校正方案有两种：

(1) 由于硬件设计人员在设计BLC模块时需要考虑效果和成本，因此目前市场上使用的ISP一般采用的方法是在sensor输出的图像上减去一个固定数值，该固定值，对RGB各通道可以是一样，也可以是不一样，目前大多数厂家如安霸、海思等基本都是采用该方案;

(2) 利用黑电平随温度和gain的漂移曲线，利用一次函数的方式进行校正，但是对于不同sensor，漂移曲线不一样，因此该方案没有作为通用方案，如下图：