K230 ISP图像调优指南

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目录

[TOC]

前言

概述

本文档主要是指导用户对K230 ISP进行图像调优。

读者对象

本文档（本指南）主要适用于以下人员：

• 图像调试工程师

• 技术支持工程师

• 软件开发工程师

修订记录

文档版本号	修改说明	修改者	日期
V1.0	初版	刘家安	2023-09-04
V1.1	更新部分参数描述	荣 坚	2024-01-30
V1.2	更新部分参数描述	荣 坚	2024-04-28

1. K230 ISP图像调优概述

在进行图像调优时，亮度、色彩、对比度、清晰度这几个方面是我们的主要关注点。通过对sensor和镜头的标定以及ISP子模块的联合调优做到图像的整体亮度合理，图像中的色彩还原准确，图像的清晰度好，没有明显噪声，图像的对比度高，整体看上去要比较通透。

总体图像调优流程如下图所示：

K230 ISP pipeline如下图所示：

请注意：

• K230 HDR模式下，K230 CSI（Camera serial interface）模块不支持Hsync在Vsync之前的sensor数据模式，且各帧（L/S/VS）Vsync拉高(有效数据输出)时不能有交叠。

• 使能3DNR中的TNR时，ISP的要求sensor Hblank不能小于180 pixel clocks（推荐设置为不小于256 pixel clocks），建议：Frame length – Active lines >=92 lines。

2. 标定

2.1 概述

使用标定工具(K230ISPCalibrationTool.exe)完成对BLC、LSC、CC、AWB、Noise Profile、CAC这6个ISP模块的参数标定功能。

模块的标定顺序如下：

在使用标定工具(K230ISPCalibrationTool.exe)前，需要用户预先安装MATLAB Runtime(R2023a)。下载地址：https://ssd.mathworks.com/supportfiles/downloads/R2023a/Release/0/deployment_files/installer/complete/win64/MATLAB_Runtime_R2023a_win64.zip

标定工具的主界面如下图所示。

点击相应的模块按钮即可直接跳转至各模块的标定界面开始标定。

2.2 Black level correction

2.2.1 黑电平标定的原理及意义

模拟信号很微弱时，有可能不被A/D转换出来，导致光线很暗时，图像细节丢失。因此，Sesnor 会在A/D转换前，给模拟信号一个固定的偏移量，保证输出的数字信号保留更多的图像细节。黑电平校正模块就是通过标定的方式，确定这个偏移量的具体值。后续的ISP处理模 块，需要先减掉该偏移值，才能保证数据的线性一致性。如果事先未获取到sensor的黑电平参数，或者需要获得更精确的黑电平数值，就进行黑电平标定。

2.2.2 黑电平标定采集RAW图

在进行黑电平标定时，采集RAW图的步骤如下：

1. 模组在一个全黑的环境下（如看用黑布盖住镜头），确保没有光进入sensor；

2. 将sensor的曝光模式设置为手动模式；

3. 在不同Gain值（1x，2x，3x，4x）与不同积分时间（0.01ms，0.02ms，0.03ms）组合下采集12张RAW图；

4. 并按照命名规则保存至文件夹下，文件夹的命名形式：Gain_4_T_0.03（Gain_4_T_0.03 表示 exposure gain = 4，exposure time = 0.03s），其他的曝光时间和Gain的命名形式依次类推。

2.2.3 使用标定工具开始标定

当点击了主界面的“Black level correction”后，工具将弹出如图所示对话框。

操作步骤：

1. 点击“Select”按钮选择保存的RAW图文件夹；

2. “Align Pos”文本框：填写RAW图的bayer pattern；

3. 设置输入输出的Bit Width；

4. 设置分辨率：图像的宽高；

5. 点击“OK”按钮，进行标定。

其中：

1. Combine Channel文本框：如果勾选，表示用户得到的BLC是R、Gr、Gb、B四通道合并后的测量值。

2. Normal File Out / Extended File Outy：如果勾选 Normal File Out，表示输出的是blc_para.txt；如果勾选Extended File Out，表示R、Gr、Gb、B通道的BLC将按不同的曝光时间和Gain分别输出。

标定完成后，Black Level vs Integration Time的图表如下图所示。

2.3 Lens shading Correction

2.3.1 LSC标定的基本原理及意义

LSC标定目的就是为了消除由镜头光学折射不均匀导致的画面暗角。在Lens shading现象中，中心目标点亮度到边角的亮度衰减符合余弦四次方定律，通过标定结果可以有效反应出亮度衰减趋势，使用32x16的网格存储标定结果，再把图像各区域的亮度恢复至目标点亮度。LSC标定包括luma shading和color shading的标定。因为不同色温下的 color shading特征曲线是不相同的，所以为满足在不同色温下的 color shading 的校正要求，需要在不同色温下对 LSC 进行标定校准。

2.3.2 LSC标定采集RAW图

采集RAW图前需要注意的事项：

• 调节AE目标亮度设置，让图像的中心亮度平均值为最大值（如8bit：255）的80%左右

• LSC采集对象的光源环境要求必须是亮度分布平坦且均匀的光源，同时采集对象必须保持平滑无纹理，所以可选择DNP灯箱作为 LSC 标定采集RAW图的场景。

在进行LSC标定时，采集RAW图的步骤如下：

1. 控制设备的镜头对准DNP灯箱目标区域，并保证环境不被干扰；

2. 打开DNP灯箱，色温光源切到D65下，灯箱照度合适；

3. 采集一张RAW图；

4. 切换DNP灯箱的光源（D50、TL84、F12、A），重复步骤2-3。

2.3.3 使用标定工具开始标定

当点击了主界面的“Lens Shade correction”后，工具将弹出如图所示对话框。

具体操作步骤：

1. 在区域2中，选择RAW图的bayer pattern排序、填入图像宽高和bit位宽，选择所需lsc校正的类型（Color Shading或是Luma&Color Shading），在CCT下拉栏中选择对应的色温光源，并在offset Subtration栏中填入各通道Black Level Offset值；

2. 点击区域1的“load image”按钮导入待标定的RAW图；

3. 区域3为lsc网格结点设置。先确定网格的数量，K230 ISP LSC硬件统计为32x16网格，因此可选择“33Full x 17Symm knots”进行标定；若准备使用ISP ALSC功能，则勾选“ALSC uniform…”；若勾选”Automatic initial knot positioning”，则在auto.json中不能使能ALSC功能。

4. 区域4可选择中心/边角的最大校准比率；

5. 区域5可设置边角的补偿比率（如设置为80%，则表示需要校准的边角校准后的亮度为中心亮度的80%就行。）；

6. 其他设置保持默认配置即可；

7. 点击“Start”开始标定，并保存LSC数据；

8. 区域6可选择标定好的LSC数据应用至图像，预览标定效果，并点击“save image to file”保存每个光源下的Png图片。

注意：在步骤5中设置补偿比率时，应当根据镜头的shading严重情况来定。当镜头shading很严重的时候，画面四个角补偿的增益很大，容易导致四角噪声变大。这时就要减小补偿比率，来达到优化四角噪声的目的。

2.4 Color Correction

2.4.1 CCM标定原理

CCM 标定的原理是用sensor采集的24 色卡色块的实际颜色信息与其期望值对比，计算出3x3的CCM 矩阵。CCM 的 3x3 矩阵将 sensor 的 色彩空间转换到 sRGB 标准的色彩空间。

2.4.2 CC标定采集RAW图

在进行CC标定时，采集RAW图的步骤如下：

1. 可将24色卡放置标准灯箱内壁（镜头正对色卡采集RAW图）或将24色卡放置灯箱的底部（镜头与24色卡成45度角采集RAW图）；

2. 打开标准灯箱，选择D65光源，调节灯箱照度；

3. 调整镜头到24色卡的距离和位置，保证24色卡占图像范围的2/3左右；

4. 调节AE目标亮度设置，保证RAW图平均亮度在50左右；

5. 采集一张RAW图；

6. 切换光源（D50、TL84、F12、A），重复步骤5；

7. 保持镜头位置不动，将24色卡移开，再采集5种光源下的灯箱内侧灰壁背景RAW图。

2.4.3 使用标定工具开始标定

当点击了主界面的“Color Correction”后，工具将弹出如图所示对话框。

具体操作步骤如下：

1. 在区域1设置好RAW图的宽高、bit位宽、Black level Offset、bayer pattern；

2. 点击“Load”菜单，依次导入色板颜色参考文件CC_Standard.cxf(Load sRGB References, 该文件位于calibration tool的Canaan.Calibration.Samples\Data\目录下)、24色卡RAW图(Load Color Checker Image)、灰壁背景RAW图(Load Background Image)；
   导入参考色板，除了通过“Load sRGB References”导入CC_Standard.cxf之外，还可以通过“Load”菜单下的“Load Lab-Customer References”来获取客户自定义的参考色板Lab值；或是通过“Load”菜单下的“Load References Image”,调入参考色板图像，然后在“Function”菜单下选择“Select Reference Color Check”，通过移动鼠标控制十字线，让其分别依次位于给出色板的上下左右四角四个色块的中心位置，依次点击鼠标后即可完成参考色板区域的指定。

3. 点击“LSC”按钮，导入标定好的LSC参数文件；

4. 配置标定参数；

   • 设置gamma

   • 勾选CIELAB参考

   • 配置24色块权重

   • 设置偏好光源

   • 设置输出饱和度，默认为1

5. 在区域3的下拉键选择选取24色块的方式（有自动、半自动、手动三种模式）；
   在半自动模式下，可通过移动鼠标控制十字线，让其分别依次位于色板图的上下左右四角四个色块的中心位置，依次点击鼠标后即可完成参考色板区域的指定。

6. 点击“Caibrate”开始标定。

2.5 Auto White Balance

2.5.1 AWB标定的基本原理及意义

AWB 标定，即根据sensor在数个标准光源下的白点特征(R/G, B/G)，计算最佳普朗克拟合曲线和色温拟合曲线。AWB标定的目的是使相机能够自动识别和适应各种色温光源条件，以保证白色和其他颜色在图像中的准确再现。

2.5.2 使用标定工具开始标定

当点击了主界面的“Auto White Balance”后，工具将弹出如图所示对话框。

具体操作步骤如下：

1. 点击“file”按钮，导入sensor光谱灵敏度文件，如下图所示；

   

   注：若用户手上没有自己使用的sensor光谱灵敏度文件，用工具包里默认的OV2775_sensitivity.txt(该文件位于calibration tool的Canaan.Calibration.Samples\Data\目录下)即可。因为现在AWB标定已经不依赖于sensor光谱灵敏度文件，但为了不影响后面操作，所以导入任意一个sensor光谱灵敏度文件就可以。

2. 点击“illuination”按钮，导入光源文件CIE_Illuminants.cxf(该文件位于calibration tool的Canaan.Calibration.Samples\Data\目录下)，并选择需要标定的光源（至少3个），如图所示。点击“确定”按钮，各光源的光谱发布将在如图所示的左边展示，并通过下拉键把各光源分为室内光源和室外光源。

   

   

3. 点击“AWB V2+ Calibration”按钮（在旧版本的calibration tool中，请点击“Start Calibration”按钮），根据如图红框中的所示，选择CC标定生成的各光源的参数文件；

   

4. 勾选“White Points Evalute”框，选择一张图片用于白点预估；

5. 点击“Gain Region Modifier”按钮，选择在LSC标定中保存的各光源的png图片，如图所示，点击“OK”进入下一步；

   

6. 定义增益多边形的起点范围大小，如图所示，点击“确定”按钮，进入下一步；

   

7. 通过红框区域的按钮手动调整橙色框（近白区）和黑色框（落在黑色框里的全部识别为白点）的范围，调整黑色框的范围包含选的所有光源白点，如图所示。保存数据，如果测试不通过，再来重新调整多边形的范围。

   

2.5.3 AWB参数K_Factor的标定

在AWB算法中，环境为outdoor的判别为: Exp*K_Factor <=0.12（Exp为曝光量）。

比如以2000 lux为outdoor与transition的环境照度分割点，获取对应该照度的曝光值(ET * gain)， 则可计算：K_Factor = 0.12 / (ET*gain)。

2.6 Noise Calibration

2.6.1 Noise Profile标定的原理及意义

Noise Profile 标定涉及到对sensor在不同条件下产生的噪声特性进行定量测量和描述。这是因为，当sensor在不同的光线、温度或ISO设置下工作时，它们会产生不同类型和量级的噪声。了解这些噪声的特性是进行有效噪声降低或修正的关键。

2.6.2 Noise Profile标定采集RAW图

在进行CC标定时，采集RAW图的步骤如下：

1. 将黑白渐变测试卡放置标准灯箱内壁，打开灯箱选择D50色温光源；

2. 关闭AE，改为手动曝光模式，采集两组RAW图，每组30张；

   • 亮组：调节灯箱亮度，保持曝光时间，保持gain 1x不变，让渐变卡黑区域处于中间灰度值；

   • 暗组：调节灯箱亮度，保持曝光时间，保持gain 1x不变，让渐变卡白区域处于中间灰度值。

2.6.3 使用标定工具开始标定

当点击了主界面的“Noise Calibration”后，工具将弹出如图所示对话框。

具体操作步骤如下：

1. 设置RAW图的宽高、bit位宽、Black level Offset；

2. 点击“flie”按钮，导入亮暗两组RAW图系列；

3. 点击“ROI”按钮，可设置图片的ROI；

4. 调整参数。对于Lowlight直方图，取Lower range到Split point的直方图区域；对于Highlight直方图，取Split point到Higher ranger的直方图，两者叠加区域，应可基本涵盖0~255的所有值区间（8bit位宽）。对于Split point和high range值点的选取，应该让hightlight和lowlight的保留区域符合泊松分布。若设置了black level offset，则Lower range >= black level；

5. Gamma correction和Model Fitting无需设置；

6. 点击“Evaluate Measures”；

7. 再点击“Fit to Model”，完成Noise标定，保存结果。

2.7 Chromatic Aberration Correction

2.7.1 CAC标定的原理及意义

色差是一种常见的光学缺陷，出现在镜头无法使所有颜色的光线都汇聚在相同的焦点上。这通常导致图像边缘出现红绿或蓝紫的色彩偏移。为了纠正这种偏移，我们需要进行 CAC 校正。通过分析捕获的图像数据，可以建立一个数学模型来描述色差。一旦模型建立，可以确定纠正参数，这些参数将用于纠正色差。

2.7.2 CAC标定采集RAW图

在进行CAC标定时，采集RAW图的步骤如下：

1. 将棋盘格或点阵图放置标准灯箱内壁，打开灯箱选择D50色温光源；

2. 调整AE设置，让黑块点的最小值需要大于BLC值，白区最大值不要超过208；

3. 采集一张RAW图保存。

2.7.3 使用标定工具开始标定

当点击了主界面的“Chromatic Aberration Correction”后，工具将弹出如图所示对话框。

具体操作步骤如下：

1. 点击“Demosaic&Filter”按钮，设置好bayer pattern格式；

2. 点击”load image“按钮，加载RAW图，在预览窗口即可显示图像；

3. 设置“Demosaic&Filter”界面下的参数；

   因为CAC模块在demosaic之后，所以工具先在这里实现了一个简单的demosaic功能。

   • ISP_demosaic_threshold：阈值的默认值设为4。设置值越高，边缘检测算法检测到的边缘越少，较低的值会导致检测到更多的边缘，值255表示边缘检测被完全禁用。

   • Simulate 2 additional Line Buffers：允许用户扩展垂直偏移。这允许将垂直矢量剪裁设置为+-3。在这种情况下，不执行降低色度的滤波，默认不勾选。

   • Filter stage1 select：

   • Sharpen Level：

   • Denoise Level：

   • Lum_weight Off：允许停用过滤器算法的一个特殊功能。该特征有助于抑制暗区域中比亮区域中更强的噪声。由于非线性伽马校正，在处理链中，对比度和噪声在暗区域被强调，而在亮区域被衰减。为了补偿这一点，在将纹理参数与阈值进行比较之前，使用从5x5内核的平均亮度导出的函数对纹理参数进行加权。默认不勾选，图像预览效果噪声小。

4. 点击”Color Correction“按钮，设置该界面下的参数；

   • 勾选”ISP_bls_enable”，设置正确的BLC；

   • 勾选”Auto White-Balance”；

   • 设置CCM；

   • global gain默认设置为1.0。

5. 点击”Gamma“按钮，设置gamma曲线，默认设置为gamma 2.2；

6. 点击”LSC“按钮，然后再点击”Load parameters“，加载对应光源D50下的LSC标定参数，并勾选”Enable”；

7. 点击”CA Estimate“按钮，勾选”CA_Estimate”框，点击”Process”运行；

8. 点击”CAC“按钮，可从该界面下看到标定结果。

3. 模块介绍

3.1 BLS

3.1.1 功能描述

减去黑电平的偏移值，才能保证数据的线性一致性。

3.1.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
bls_enable	bool	BLS使能开关
bls	int bls[4] 0~4095	四通道的黑电平补偿值，设置数值基于ISP 12bits

3.1.3 调试策略

虽然支持四通道单独的黑电平补偿值，但还是建议使用相同的值。

3.2 LSC

3.2.1 功能描述

在K230中LSC算法使用32x16网格的方式对图像进行校准。在RAW图数据处理过程中，LSC算法将图像分成32x16个子块并对RAW图的四个通道进行处理。

3.2.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
enable	bool	LSC使能开关
matrix	matrix[4] [1089]	R、Gr、Gb、B四通道的Lens shading校准参数，从标定文件获得
x_size	xSize[32]	x轴每两个网格结点的距离，从标定文件获得
y_size	ySize[16]	y轴每两个网格结点的距离，从标定文件获得

3.3 Dgain

3.3.1 功能描述

ISP的数字增益主要用于提升图像的亮度。

3.3.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
enable	bool	ISP数字增益的使能开关
digital_gain_r	float 1.0~255.99	R通道的数字增益
digital_gain_gr	float 1.0~255.99	Gr通道的数字增益
digital_gain_gb	float 1.0~255.99	Gb通道的数字增益
digital_gain_b	float 1.0~255.99	B通道的数字增益

3.4 AE

3.4.1 功能描述

AE自动曝光控制图像的亮度。AE模块主要的调试有对AE目标值亮度的调整、对AE收敛速度和平滑性的调整。

3.4.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
enable	bool	自动曝光使能开关。 false: 关闭自动曝光 true : 使能自动曝光
antiFlickerMode	Int 0~3	抗工频干扰工作模式 0: Off 1: 50Hz 2: 60Hz 3: User defined
autoHdrEnable	bool	true: HDR mode下，自动计算当前帧HDR ratio false: HDR mode下，使用固定的HDR ratio
dampOver	float 0~1.0	阻尼因子，用于平滑过曝时的AE收敛
dampOverGain	float 0~128.0	AE过曝时clip范围外的收敛加速增益因子，值越大，收敛越快
dampOverRatio	float 1.0~4.0	AE过曝时clip范围外比例因子，值越小，收敛越快
dampUnder	float 0~1.0	阻尼因子，用于平滑欠曝时的AE收敛
dampUnderGain	float 0~16.0	AE欠曝时clip范围外的收敛加速增益因子，值越大，收敛越快
dampUnderRatio	float 0~1.0	AE欠曝时clip范围比例因子，值越大，收敛越快
expV2WindowWeight	float[32x32] 0~255	各子块曝光权重
frameCalEnable	bool	曝光设置帧间隔使能开关。 true : 使能曝光设置帧间隔功能 false: 关闭曝光设置帧间隔功能
lowLightHdrGain	float[20] 0~255.0	宽动态模式下，当前增益阶数对应的增益值
lowLightHdrLevel	int 0~16	宽动态模式下总的增益阶数
lowLightHdrRepress	float[20] 0~1.0	宽动态模式下，当前增益阶数对应的目标亮度压制比例
lowLightLinearGain	float[20] 0~255.0	线性模式下，当前增益阶数对应的增益值
lowLightLinearLevel	int 0~19	线性模式下总的增益阶数
lowLightLinearRepress	float[20] 0~1.0	线性模式下，当前增益阶数对应的目标亮度压制比例
motionFilter	float 0~1.0	运动变化平滑参数，用于计算AE场景评估自适应模式下的运动因子
motionThreshold	float 0~1.0	运动判别阈值
roiNumber	int	当前ROI窗口序号
roiWeight	float	当前ROI窗口的亮度计算权重
roiWindow	float (fx,fy,fw, fh)	当前ROI窗口的起始点坐标(x,y)和宽高
semMode	int 0~2	场景模式 0: 场景评估关闭模式 1: 场景评估固定模式 2: 场景评估动态模式
setPoint	float 0~255.0	设置AE的亮度目标值
targetFilter	float 0~1.0	AE的亮度目标值变化平滑系数，值越大变化越快
tolerance	float 0~100.0	设置AE的亮度目标值百分比锁定范围
wdrContrast.max	float 0~255.0	AE场景评估自适应模式下计算AE setpoint的最大对比度值
wdrContrast.min	float 0~255.0	AE场景评估自适应模式下计算AE setpoint的最小对比度值

3.5 AWB

3.5.1 功能描述

在不同的光源环境下，物体呈现的颜色会有所不同。人眼睛有恒常性的特性，在不同的色温光源下都能识别出物体的真实颜色，但sensor在不同光源的反应与人眼的反应不同，就会导致偏色。AWB就是能降低外界光源对物体真实颜色的影响，使得偏色的物体转变为在理想日光光源下无偏色的物体。

3.5.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
enable	bool	true : 使能AWB false: 关闭AWB
awbTempWeight	float 0.0~1.0	AWB色温光源权重
mode	int 0,1	0: AWB 1: AWB METEDATA
roiNumber	int	当前ROI窗口序号
roiWeight	float	当前ROI窗口的AWB计算权重
roiWindow	float (fx,fy,fw,fh)	当前ROI窗口的起始点坐标(x,y)和宽高
useCcMatrix	bool	true : 使能CCM 自适应 false: 关闭CCM自适应
useCcOffset	bool	true : 使能CCM offset自适应 false: 关闭CCM offset自适应
useDamping	bool	true : 使能AWB阻尼变化 false: 关闭AWB阻尼变化
kFactor	float	用于识别室外(outdoor)和过渡区间(transition)的光敏系数

3.5.3 参数kFactor标定说明

AWB算法中，环境为outdoor的判别为: Exp*kFactor <=0.12（Exp为曝光量）。

比如以2000 lux为outdoor与transition的环境照度分割点，获取对应该照度的曝光值(ET * gain)， 则可计算：kFactor=0.12/(ET*gain)。

kFactor越大，说明sensor的sensitivity越强；kFactor越小，说明sensor的sensitivity越弱。

kFactor这个参数位于xml文件的AWB参数中，需要用以上方法计算后填入。

3.6 WDR

3.6.1 功能描述

在图像处理过程中，极容易发现图像的对比度不足，并且有可能出现亮区和暗区的细节丢失，WDR模块借助直方图统计均衡的方法提升图像的对比度，同时提升亮区和暗区细节信息。

3.6.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
enable	bool	WDR的使能开关
contrast	int -1023~1023	值越大，局部对比度越强
entropy	int[20]	local weight
entropy_base	int	亮度因子参数。base越大，slope越小，局部对比度越强
entropy_slope	int	亮度因子参数。base越大，slope越小，局部对比度越强
flat_strength	int 0~19	平坦区域拉伸强度
flat_thr	int 0~20	平坦区域阈值。值越大，判别图像越平坦，小于阈值判别为平坦区，大于阈值判别为纹理区
gamma_down	int[20]	local weight
gamma_pre	int[20]	local weight
gamma_up	int[20]	global curve
global_strength	int 0~128	全局对比度强度
high_strength	int 0~128	对图像亮区信息的保护强度。值越大，对图像中亮区信息保护越强
low_strength	int 0~255	对图像暗区信息的保护强度。值越大，对图像中暗区信息保护越强
strength	int 0~128	总强度

3.6.3 调试策略

在线性模式下，Stength设置固定在128。Low Strength实际上是最大增益，它与High Strength一起用于调整图像亮度。当图像的暗区需要变亮时，可以增加Low Strength。当图像的高亮区域曝光过度并且需要抑制时，可以增加High Strength。为了避免噪声的过度增强，随着增益的增加，Low Strength应逐渐降低，而High Strength可以保持不变或逐渐增加。Global Strength用于控制整体对比度。当图像的整体对比度较弱时，可以适当地增加该参数。Contrast, Flat Strength and Flat Threshold用于调整局部对比度。可以先使用默认参数，如果局部对比度不好，可以适当增加Contrast。增加对比度可以使平坦区域的灰色阴影更加明显。目前，调整Flat Threshold以识别纹理区域和平面区域，并增加Flat Strength以平滑平面区域以减少灰色阴影。

3.7 GE

3.7.1 功能描述

绿平衡的主要功能是为了平衡RAW数据中邻近像素Gr与Gb的差异，防止后续在demosaic插值算法中产生方格、迷宫格等类似纹路。该模块位于DPCC之前。

3.7.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
enable	bool	绿平衡的使能开关
threshold	float 0~511.0	绿平衡强度阈值。

3.8 DPCC

3.8.1 功能描述

受到sensor制造工艺的限制，对于几百万像素的sensor来说，不可能做到所有的像素都是完好的，特别是对于那种成本较低的sensor来说，坏点数可能更多。若sensor中的坏像素点不尽早处理掉，在后续的demosaic插值算法中就有可能被放大扩散。因此该模块就是在demosaic模块之前完成对坏像素的校准。固定坏点表最大能容纳2048个坏点。提供7组设置值可供选择。

3.8.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
enable	bool	DPCC使能开关。 false: 关闭DPCC (Default); true: 使能DPCC
bpt_Enable	bool	坏点表使能开关
bpt_Num	int 0~1024	坏点表中当前坏点的序号
bpt_out_mode	int 0~14	坏点表中坏点的校正输出中值模式选择
bpt_pos_X	int	坏点的水平地址
bpt_pos_Y	int	坏点的垂直地址
bypass	bool	DPCC bypass使能开关。 false: 经过DPCC true : 绕过DPCC
line_mad_fac	int lineMadFac[2][3] 0~63	平均绝对差系数
line_thresh	int lineThresh[2][3] 0~255	设置R&B&G的行阈值
methods_set	int methodsSet[3] 0~8191	每个通道启用的坏点校正方法选择。坏点校正有两种方法，根据设置可分为包括中心点的中值滤波和无中心点的中位数滤波。
out_mode	int 0~15	校准单元的插值模式
pg_fac	int pgFac[2][3] 0~63	峰值梯度因子
rg_fac	int rgFac[2][3] 0~63	等级梯度因子
rnd_offs	int rndOffs[2][3] 0~3	秩邻差差分秩偏移
rnd_thresh	int rndThresh[2][3] 0~63	秩邻差阈值
ro_limits	int roLimits[2][3] 0~3	秩偏移限制
set_use	int 1~7	选择哪组校准设置值

3.9 DPF

3.9.1 功能描述

双边滤波降噪。

3.9.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
enable	bool	使能开关。
gain	float 1.0~1000.0	sensor gain
gradient	float 0.1~128	梯度
min	float 1.0~128.0	strength clip
offset	float 0~128.0	值越大，降噪强度越大
div	float 0~64.0	值越大，降噪强度越小
sigma_g	float 1.0~128.0	G通道的空域滤波，值越大，权重越大
sigma_rb	float 1.0~128.0	R&B通道的空域滤波，值越大，权重越大
noise_curve	float 0~4095.0	17个点的曲线，从标定文件中得到

3.10 3DNR

3.10.1 功能描述

图像去噪是数字图像处理中的重要环节和步骤，去噪效果将对后续图像处理产生影响。3DNR结合时间域信息和空间域信息，从而能够更有效地识别并降低噪声，并有运动检测，确保降噪过程不会影响移动对象的细节和清晰度。

3.10.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
enable	bool	2DNR和3DNR总使能开关
tnr_en	bool	3DNR使能开关
nlm_en	bool	2DNR使能开关
sigma	float 0.1~16.0]	2DNR强度，值越大，降噪强度越大
strength	float 0~128.0	2DNR强度，值越大，降噪强度越大
blend_motion	float 0~100.0	代表 2DNR处理过的帧与tnr输出帧的权重。改变它会影响去噪强度，但运动估计是不变的
blend_slope	float 0.1~32.0	合并坡度；该值越大，NLM图像的权重就越大。2DNR混合的权重斜率。值越小，静态混合权重高；值越大，运动混合权重高。
blend_static	float 0~100.0	代表的是静止区域2DNR处理过的帧与tnr输出帧的权重
dialte_h	float	3DNR motion dilation的窗口宽度
filter_len	float 0~1024	时域滤波窗口长度，表示参考了多少帧的信息
filter_len2	float 0~100	运动历史帧的长度
motion_dilate_en	bool	motion_dilate使能开关
motion_erode_en	bool	motion_erode使能开关
noise_level	float 0~1024	运动检测阈值，大于这个值的判断为运动区
noisemodel_a	float	自定义pregamma曲线的斜率
noisemodel_b	float	自定义pregamma曲线的offset值
pregamma_en	bool	pregamma transform的使能开关
preweight	float	前一帧运动信息的权重
range_h	float	水平方向上运动检测窗口的半径，7代表采用15x15的
range_v	float	垂直方向上运动检测窗口的半径，7代表采用15x15的
sadweight	float	设置运动差类型a的权重，最终运动检测是两种类型的运动差的加权和，计算block diff的参数
thr_motion_slope	float	过渡段，过了slope就是百分百的运动区域

3.10.3 调试策略

1. 先打开tnr，nlm，dilate，erode，pregamma；

2. 设置filter_len控制参考帧的damping ratio；

3. 设置filter_len2控制运动帧的damping ratio；

4. 用noise_level来区分前景与背景；

5. 设置thr_motion_slope，sad weight，preweight来计算运动区域。

请注意：使能TNR时，ISP的要求sensor/ISP Hblank不能小于180 pixel clocks（推荐 设置为256 pixel clocks），Vblank最小不要小于 60 sensor ET lines。

3.11 Demosaic

3.11.1 功能描述

Demosaic模块实现的功能主要是通过插值算法将输入的bayer格式数据转换成RGB格式数据，同时支持降噪、锐化、去摩尔纹、去紫边功能。

3.11.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
demosaic_enable	bool	demosaic使能开关
demosaic_thr	int 0~255	r和b通道的插值阈值，小于这个值做无方向的插值
dmsc_dir_thr_min	int 0~4095	暗区G通道插值
dmsc_dir_thr_max	int 0~4095	亮区G通道插值
dmsc_denoise_strength	int 0~31	低频滤波降噪强度
dmsc_sharpen_enable	bool	sharpen的使能开关
dmsc_sharpen_clip_black	int 0~2047	黑边锐化限制参数
dmsc_sharpen_clip_white	int 0~2047	白边锐化限制参数
dmsc_sharpen_factor_black	int 0~511	针对黑边的锐化增强，值越大，锐化增强效果越明显
dmsc_sharpen_factor_white	int 0~511	针对边边的锐化增强，值越大，锐化增强效果越明显
dmsc_sharpen_line_enable	bool	图像相邻短线条使能开关
dmsc_sharpen_line_r1	int 0~255	/
dmsc_sharpen_line_r2	int 0~255	/
dmsc_sharpen_line_strength	int 0~4095	值越大，线条锐化强度越大
dmsc_sharpen_line_thr	int	线条锐化阈值
dmsc_sharpen_line_thr_shift1	int 0~10	/
dmsc_sharpen_r1	int 0~256	锐化曲线参数
dmsc_sharpen_r2	int 0~256	锐化曲线参数
dmsc_sharpen_r3	int 0~256	锐化曲线参数
dmsc_sharpen_size	int 0~16	表示高频信号的呈现情况。值越小，表示锐化区域中的细节越多，更多的小细节会被锐化
dmsc_sharpen_t1	int 0~2047	锐化曲线参数
dmsc_sharpen_t2_shift	int 0~11	锐化曲线参数
dmsc_sharpen_t3	int 0~2047	锐化曲线参数
dmsc_sharpen_t4_shift	int 0~11	锐化曲线参数
dmsc_demoire_area_thr	int 0~32	去摩尔纹面积阈值，大于阈值的才进行去摩尔纹处理
dmsc_demoire_enable	bool	去摩尔纹使能开关
dmsc_demoire_r1	int 0~255	摩尔纹消除强度曲线参数
dmsc_demoire_r2	int 0~255	摩尔纹消除强度曲线参数
dmsc_demoire_t1	int 0~255	摩尔纹消除强度曲线参数
dmsc_demoire_t2_shift	int 0~8	摩尔纹消除强度曲线参数
demoire_edge_r1	int 0~255	摩尔纹转换曲线参数
demoire_edge_r2	int 0~255	摩尔纹转换曲线参数
demoire_edge_t1	int 0~511	摩尔纹转换曲线参数
demoire_edge_t2_shift	int 0~9	摩尔纹转换曲线参数
dmsc_demoire_sat_shrink	int 0~32	值越大，摩尔纹区域饱和度消减越强
dmsc_depurple_cbcr_mode	int [0,1,2,3]	depurple通道模式。0：关闭depurple，1：R通道depurple，2：B通道depurple，3：R&B通道depurple
dmsc_depurple_enable	bool	depurple使能开关
dmsc_depurple_sat_shrink	int 0~8	紫边区域饱和度缩减值。值越大，饱和度缩减越强
dmsc_depurple_thr	int 8~255	检测紫边的强度阈值。值越小，被视为紫色条纹的像素就越多

3.11.3 调试策略

1. 插值

   对于12bit raw，值0对应的插值Threshold为dir_thr_min，值4095对于的插值Threshold为dir_thr_max，处于中间的值对应的Threshold为dir_thr_min和dir_thr_max所决定线段上的对应值点。

   

   demosaic_thr的设置：梯度差异>阈值，方向插值；梯度差异<阈值，平均值插值。较小的值意味着在高频区域出现更多的伪彩。

2. 锐化及降噪

   denoise_strength表示低频噪声滤波强度，当设置为0时，相当于关闭降噪功能。一般情况下在demosaic模块里都将降噪功能关闭，只有当图像的噪声特别大的时候，才在这里使用降噪。

   锐化曲线参数的设置：曲线越陡峭，锐化强度越大。

   

   sharpen_line的设置：当图像的噪声比较大的时候，想让边缘平滑连续一些，就可以打开sharpen_line。sharpen_line的基本效果就是在垂直或水平方向上平滑线条或纹理。纵轴sharpen_line_r1、sharpen_line_r2越大，锐化结果就越接近定向（水平或垂直）增强。此外，更多的点被错误连接，这可能导致高频细节中的错误。

   sharpen_factor&clip设置：factor值越大，锐化效果越强；clip值越大，表示截断效果越弱，保留的细节越多。应该尽量避免factor>clip的设置情况，这样黑白细节保持少，而锐化强度高，会导致没有层次感。

3. 去摩尔纹

   摩尔纹转换曲线：

   

   摩尔纹校准曲线：

   

3.12 ManualWB

3.12.1 功能描述

手动设置白平衡的gain值。

3.12.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
driver_load	bool	表示是否加载该模块下的参数
gain	float [4] 1.0~3.999	四通道的白平衡gain值

3.13 CCM

3.13.1 功能描述

通过标准3×3的矩阵和矢量偏移量完成颜色空间的线性校正。CCM 的 3x3 矩阵将 sensor 的 色彩空间转换到 sRGB 标准的色彩空间。

3.13.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
enable	bool	CCM开关
ccmatrix	float ccMatrix[9] -8.0~7.996	色彩校准矩阵
ccoffset	ccOffset[3] -2048~2047(12bit)	偏移量

3.14 Gamma

3.14.1 功能描述

Gamma模块主要是对亮度空间进行非线性转化以适应一般的输出设备。

3.14.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
enable	bool	gamma使能开关
standard	bool	标准gamma使能开关
standard_val	float	gamma值的大小，默认2.2
curve	int [64]	64个点的gamma曲线

3.14.3 调试策略

默认使用gamma2.2的值，用户可根据需要自定义gamma曲线。

3.15 EE

3.15.1 功能描述

EE模块用于对图像细节纹理的锐化增强，实现图像清晰度的提升。对图像边缘锐化的同时，控制相关参数，还能抑制图像的黑白边。

3.15.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
enable	bool	EE功能的使能控制
ee_strength	int 0~128	EE强度
ee_src_strength	int 0~255	值越大，降噪强度越大。默认设为1
ee_y_up_gain	int 0~10000	亮边的gain强度
ee_y_down_gain	int 0~10000	暗边的gain强度
ee_uv_gain	int 0~1024	对边缘色彩饱和度的控制，值越大，饱和度下降越明显
ee_edge_gain	int 0~10000	对边缘细节的检测强度。gain值越大，检测到的边缘细节越多

3.16 CA

3.16.1 功能描述

CA模块是基于UV gain曲线去调节图像饱和度，它主要的功能是消除暗区域或低饱和度区域的彩色噪声。实际应用时可以帮助消除高亮过曝区域由于R/G/B三通道的非线性造成的伪彩色和低饱和度区域的白平衡偏差。

3.16.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
ca_en	bool	CA模块的使能开关
curve_en	bool	ca_curve和dci_curve的使能开关
ca_mode	int [0,1,2]	0：根据亮度调节饱和度；1：根据原饱和度调节饱和度；2：根据亮度和原饱和度调节饱和度
ca_curve	flaot	64个点的ca曲线

3.17 DCI

3.17.1 功能描述

Dynamic Contrast Improve用于调整图像的全局对比度。

3.17.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
dci_en	bool	dci使能开关
dci_curve	float	64个点的dci曲线

3.18 CProcess(Color Processing)

3.18.1 功能描述

在YUV域对图像的颜色进行处理。

3.18.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
enable	bool	CProcess使能开关
luma_in	int	luminance input range。0: Y_in range [64..940]，1: Y_in full range [0..1023]
luma_out	int	luminance output clipping range。0: Y_out clipping range [16..235]，1: Y_out clipping range [0..255]
chroma_out	int	chrominance pixel clipping range at output。0: CbCr_out clipping range [16..240]，1: Full UV_out clipping range [0..255]
bright	float -128~127	亮度调整值
contrast	float 0.3~1.9921875	对比度调整值
hue	float -90~89	色调调整值
saturation	float 0~1.9921875	饱和度调整值

3.19 Compand

3.19.1 功能描述

数据压缩、拉伸模块。可用于对数据的压缩和拉伸处理。

3.19.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
enable	bool	数据压缩扩展使能开关
compress_enable	bool	数据压缩使能开关
compress_curve_x	int[64] 0~31	数据压缩x轴距离曲线
compress_use_out_y_curve	bool	数据压缩输出Y轴曲线使能开关
compress_curve_y	int[64] 0~16777216	数据压缩y轴数值曲线
expand_enable	bool	数据扩展使能开关
expand_curve_x	int[64] 0~31	数据扩展x轴距离曲线
expand_use_out_y_curve	bool	数据扩展输出Y轴曲线使能开关
expand_curve_y	int[64] 0~16777216	数据扩展y轴数值曲线

3.20 CAC (Chromatic Aberration Correction)

3.20.1 功能描述

该模块用于色差校正。

3.20.2 主要参数

参数	类型及取值范围	描述
a_blue	float -16~15.9375	径向蓝移计算参数，根据公式 (a_blue * r + b_blue * r^2 + c_clue * r^3)计算
a_red	float -16~15.9375	径向红移计算参数，根据公式 (a_red * r + b_red * r^2 + c_red * r^3)计算
b_blue	float -16~15.9375	径向蓝移计算参数，根据公式 (a_blue * r + b_blue * r^2 + c_clue * r^3)计算
b_red	float -16~15.9375	径向红移计算参数，根据公式 (a_red * r + b_red * r^2 + c_red * r^3)计算
c_blue	float -16~15.9375	径向蓝移计算参数，根据公式 (a_blue * r + b_blue * r^2 + c_clue * r^3)计算
c_red	float -16~15.9375	径向红移计算参数，根据公式 (a_red * r + b_red * r^2 + c_red * r^3)计算
cac_enable	bool	CAC使能开关
center_h_offs	int	图像中心和光学中心之间的水平距离
center_v_offs	int	图像中心和光学中心之间的垂直距离

a_blue、b_blue、c_blue可从xml文件中CAC字段的blue_parameters中获得，a_red、b_red、c_red可从xml文件中CAC字段的red_parameters中获得，center_h_offs可从xml文件中CAC字段的x_offset获得，center_v_offs可从xml文件中CAC字段的y_offset获得。