[發明專利]CMOS圖像傳感器數據輸出接口的低功耗編解碼方法及編解碼器

有效

• 申請號: 201010107201.3
• 申請日: 2010-02-05
• 公開（公告）號: CN101790024A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 楊銀堂;劉毅;王寧;文博
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04N3/15
• 分類號: H04N3/15;H04N5/335
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，涉及CMOS圖像傳感器，特別涉及 RAW?RGB輸出格式的CMOS圖像傳感器數據輸出接口的低功耗編 碼。

背景技術

CMOS圖像傳感器(CMOS?image?sensor，CIS)將圖像信息處理單 元電路與像素陣列集成在同一芯片上，憑借其成本和體積的優勢，廣 泛應用于數碼照相機、手機等便攜設備。

現有的CMOS圖像傳感器CIS其結構原理如圖1所示，它由像素 陣列12和外圍電路組成，像素單元11由光電二極管和電荷/電壓轉換 電路組成，負責將光強轉化為電壓信號；像素構成的陣列通過行列掃 描的方式依次輸出每個像素單元上的電平信號，并經可控增益放大器 15和高速A/D轉換器16到達數據輸出接口。

CMOS圖像傳感器CIS像素陣列排布的Bayer模式，如圖2所示。 其像素單元上，覆蓋著紅、綠、藍不同色彩的彩色濾光膜，構成色彩 濾鏡陣列CFA。單一像素點僅感應一種色彩的光線強度，不同色彩的 像素點間隔排列。由于人眼對綠色最為敏感，紅像素點R綠像素點G 藍像素點B通常按照1∶2∶1的比例構成，稱為Bayer模式，對應的 原始數據輸出形式稱為RAW?RGB格式。Bayer模式像素的排放形式 和圖像數據的逐行掃描輸出方式決定RAW?RGB輸出數據傳送特點 為：奇數行以R，G，R，G...方式依次并行輸出像素信號；偶數行以 G，B，G，B...方式依次并行輸出像素信號。可見，同色像素數據以 間隔傳送的方式輸出。

對于數碼照相機、手機等便攜設備，用戶一次充電后使用時間的 長短成為衡量其性能的重要指標，因此伴隨著CMOS圖像傳感器CIS 像素數的不斷增長，更低功耗的CIS設計成為其技術發展的關鍵問題。 由于其數據輸出接口信號翻轉產生的動態功耗占CIS總功耗的比例呈 上升趨勢，因此CIS數據輸出接口的低功耗設計方法研究也顯得越發 重要。

總線編碼技術是降低總線或接口動態功耗的重要手段之一。文獻 Bus-Invert?Coding?for?Low-Power?I/O中的BI(bus-invert)編碼方法通 過計算欲傳送數據與此前總線傳送數據的漢明距離是否大于N/2(N 為總線位寬)，確定以反碼方式或原碼方式傳送數據，并通過冗余信 號線表明傳送原碼或反碼。文獻Low?Power?Chip?Interface?based?on?Bus Data?Encoding?with?Adaptive?Code-book?Method中的自適應碼本 (Adaptive?Code-book)編碼方法在碼本中查找與欲傳送數據漢明距離 最短的數據并與之異或，再與上次傳送數據異或后發送，并通過冗余 位傳送相應碼本數據的代碼，同時碼本存儲數據更新。

就CMOS圖像傳感器CIS數據輸出接口，上述兩種編碼方法存在 不足：BI編碼方法結構簡單，但需增加一根冗余信號線，動態功耗節 省率(節省功耗與原功耗之比)低；自適應碼本編碼方法功耗節省率 高，但結構復雜，實現成本(面積、延遲和自身功耗)高，并需增加 多根冗余線。

發明內容

本發明的目的在于克服上述兩種編碼方法的缺點，提供一種 CMOS圖像傳感器數據輸出接口的低功耗編解碼方法及編解碼器，以 提高動態功耗節省率，有效減少編解碼器的面積和延遲并降低其功耗 和輸出接口的信號活動性。

為實現上述目的，本發明的編解碼方法，包括以下兩種方案：

技術方案1，一種CMOS圖像傳感器數據輸出接口的低功耗編解 碼方法，包括：

(1)編碼步驟

(1a)對于N位像素數據的低N-k位，將其原數傳送至數據輸出 接口；

(1b)對于N位像素數據的高k位，判斷當前周期像素數據與當 前周期之前的第二個周期的像素數據是否相等，若兩個周期像素數據 相等則保持該高k位的接口不變；若不等則判斷其是否與當前周期之 前的第一個周期的接口數據相等，如果與接口數據不等則將當前周期 數據原數傳送至數據輸出接口，如果相等則將當前周期之前第二個周 期的像素數據傳送至數據輸出接口。

(2)解碼步驟

(2a)對于N位接口數據低N-k位，將其傳送至數據處理模塊輸 出端口；