2.2 空间噪声分析
空间噪声有固定模式噪声（FPN），光响应非均匀性，热图案噪声等。空间噪声是由制作工艺缺陷或者材料掺杂浓度等原因引起的，且不随时间改变的固有噪声。
其中，暗电流不均匀引起的固定模式噪声和像素缺陷引起的光响应非均匀性(PRNU)属于模式噪声。固定模式噪声和光响应非均匀性都与时间无关，FPN 与光照无关，PRNU 则是与光照相关的变量。
通常采用相关双采样电路来对固定模式噪声来进行抑制，即将两次分别采样得到的积分和复位信号求差，从而消除了放大和复位电路引入的噪声。
2.3 ４Ｔ－ＡＰＳ本底噪声分析
在４Ｔ－ＡＰＳ像素中，本底噪声是制约动态范围的一个主要因素．通常，将暗光条件下限制图像质量的噪声称为本底噪声，主要包括暗电流的散粒噪声、 源极跟随器ＭＳＦ的１/ｆ 噪声和热噪声. 2.3.1 散粒噪声
研究表明，暗散粒噪声的电子数为暗电子数的平方根，即:
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式中，ｎｓｈｏｔ＿ｄａｒｋ表示由暗电流产生的散粒噪声的均方根电子数。
为了减小暗散粒噪声来抑制本底噪声，需要减小暗电流．研究表明，ＣＩＳｓ暗电流主要来自于ＰＰＤ周边的各种复合中心。减小暗电流在工艺方面的主要工作就是尽可能减少这些复合中心的出现，或者将其与光电荷收集区隔离开来，以阻止复合中心产生的暗电流被收集。 2.3.2 ＫＴ/Ｃ噪声及热噪声
在４Ｔ结构像素中，采样所得的复位信号和光信号中ＫＴ／Ｃ噪声的相关性为１，即两次ＣＤＳ采样包含同样大小的ＫＴ／Ｃ噪声分量，故而ＣＤＳ技术能完全消除该噪声分量．然而，对于源极跟随器ＭＳＦ的热噪声，由于两次采样的相关性小于１，故不能被完全消除。 2.3.3 1/f 噪声
在像素结构中，由于复位管的ＫＴ/Ｃ噪声能被ＣＤＳ技术有效消除，因而相对分量较小的源极跟随器１/ｆ 噪声成为ＣＤＳ技术后４Ｔ－ＡＰＳ的主要本底噪声分量．但如果ＣＤＳ的两次采样间隔很短，则两次采样所得的１/ｆ 噪声也有一定的相关性，所以ＣＤＳ技术一定程度上也能减小１/ｆ 噪声。 2.4 噪声的抑制方法
ＣＭＯＳ图像传感器已日渐成为主流的图像传感器，由于人们对其成像质量要求的进一步提高，抑制噪声成为一个必然的要求。
噪声的抑制找了各方面的资料后总结出主要通过两个大的方面来进行抑制，一是在源头阶段获取更少的噪声，而是在获取了含噪声信号后通过适当的算法来减小噪声的影响，还原图像质量。 2.4.1 工艺和结构的抑制方法
暗电流抑制除了正常的减少复合中心出现或者将其与光电荷收集区隔离起来外还有两种措施：：（１）隔离ＳＴＩ与ＰＰＤ的耗尽区，可将ＳＴＩ做在Ｐ阱中，Ｐ阱的掺杂浓度可与Ｐ＋相比拟，高的Ｐ型掺杂使Ｓｉ－ＳｉＯ２界面空间
电荷区变薄，减少了复合中心的产生，从而减小了Ｉｓ对暗电流的贡献；（2）降低ＰＰＤ型光电二极管的夹断电压，能减小穿透电流Ｉｔ和耗尽区的产生－复合电流Ｉｇ－ｒ。
降低热噪声和1/f噪声的CDS结构如上图所示，通过此结构可以大幅提高传感器的动态范围。
2.4.2 对图像数据进行何时算法抑制噪声的方法 图像增强的目的是对图像进行加工，得到对观察者来说更“好”或者更“有用”的图像。目前常用的图像增强方法有两类，基于图像域的方法和基于变换域的方法。基于图像域的方法直接在图像平面本身进行处理，包括处理过程是对单个像素进行的点处理或者根据模板进行处理。基于变换域的方法通过图像的变换域进行处理，即根据需要修改图像的傅立叶变换。
增强算法主要分为空间域图像增强和频域图像增强。同时判断噪声后还可以通过不同的滤波来进行降噪，对于椒盐噪声，选择中值滤波进行降噪，对于高斯噪声，选择均值滤波进行降噪。
三 总结
本文主要从CMOS结构介绍开始引入了与结构相对应的噪声分析。其中特别分析了现今最常用的4T-APS结构，对该结构下不同的本底噪声均转化为等效输入噪声电子数来定量分析，并分别提出了抑制措施，提高了图像动态范围，对ＣＩＳｓ的研究有指导意义。另外在不同设计层次也给出了另外的抑制噪声的算法来削弱噪声的影响。
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3. ＣＭＯＳ图像传感器４Ｔ像素本底噪声分析.李 栋，刘文平，张 冰，李
炘，何 杰. 西安:微电子技术研究所
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integration CMOS image sensor Han, Liqiang (School of Electronic Information Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China); Yao, Suying; Xu, Jiangtao; Xu, Chao Source: Microelectronics Reliability, v 53, n 3, p 400-404, March 2013