[發明專利]一種圖像像元合并的電路及方法

有效

• 申請號: 201210337061.8
• 申請日: 2012-09-12
• 公開（公告）號: CN102868865A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 張健;許哲;楊文才;李愛玲;白喆;單金玲;趙燕
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H04N5/369
• 分類號: H04N5/369;H04N5/378
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 張倩

技術領域

本發明涉及一種圖像像元的處理方法，尤其涉及數字圖像像元合并的電路及方法。

背景技術

數碼影像和機器視覺領域主要采用的兩類光電傳感芯片，分別為CCD芯片(Charge?Coupled?Device)和CMOS芯片(Complementary?Metal-Oxide-Semiconductor?Transistor)。CCD芯片和CMOS芯片盡管在技術上有很大區別，但基本過程都按以下步驟：

1、光電轉換(將入射光信號轉換成電信號)；

2、電荷收集(以一定的形式收集并貯存代表入射光能量的電荷信號)；

3、信號轉換與輸出(CCD以模擬信號的形式輸出圖像，CMOS可以直接輸出數字圖像信號)。

合并(Binning)是一種圖像讀出方式，相鄰的像元中感應的光電荷被加在一起，以一個像素的方式讀出，合并(Binning)技術可以提高幀速和增加靈敏度。合并分為水平方向合并和垂直方向合并。當水平和垂直方向同時采用合并時，圖像的縱橫比并不改變，當采用2*2合并時，圖像的分辨率將降低50%，但靈敏度提高了4倍(如圖3)。

然而，有些CCD芯片并不具備片內合并(Binning)功能；同時，CMOS芯片的內部結構和工作原理決定其不可能具備片內合并(Binning)功能。在弱目標探測、光譜成像和高速攝影等領域，CCD芯片片內合并(Binning)功能具有難以替代的作用，故某些不具備片內合并(Binning)功能的CCD和CMOS在上述領域的應用中受到限制。

因此，迫切需要一種低功耗、低成本、高穩定、易實現的片外像元合并(Binning)的電路及方法。

發明內容

在弱目標探測、光譜成像和高速攝影等領域，為了克服不具備片內合并(Binning)功能的CCD和CMOS芯片的使用局限性，本發明提供一種圖像像元合并(Binning)的電路和方法，該電路為低功耗、低成本、高穩定、易實現的片外像元合并的電路。

本發明的技術解決方案：

一種圖像像元合并的電路，其特殊之處在于：包括A/D轉換器、D觸發器，第一全加器、第二全加器、存儲器以及時序發生器，模擬圖像信號送入A/D轉換器的輸入端，所述A/D轉換器的輸出端分別與D觸發器輸入端和第一全加器的輸入端B相連，所述D觸發器的輸出端與第一全加器的輸入端A相連，所述第一全加器的輸出端分別與存儲器的寫入數據端和第二全加器的輸入端A相連，所述存儲器的讀出數據端與第二全加器的輸入端B相連，所述時序發生器分別為A/D轉換器、D觸發器、第一全加器、第二全加器以及存儲器提供工作時序。

一種圖像像元合并的方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：

1】輸出數字圖像信號：

A/D轉換器接收CCD芯片輸出的模擬圖像信號，并進行A/D處理得到數字圖像信號；或者，CMOS芯片輸出數字圖像信號；

2】像元合并：設定數字圖像信號奇數行為第2i-1行、數字圖像信號偶數行為第2i行，其中i=1、2、3·······；且設每一行有2N個像元，每一行的奇像元表示為第2j-1個像元、偶像元表示為第2j個像元，其中j＝1、2、3·······N；合并時，從第1行的第1個像元開始，逐行合并，具體步驟如下：

2.1】對于第2i-1行圖像，具體合并方法如下：

2.1.1】將第2i-1行的第1個像元信號經過D觸發器鎖存后發送給第一全加器A端，將第2i-1行的第2個像元信號發送給第一全加器B端；

2.1.2】第一全加器將第2i-1行的第1個像元和第2i-1行的第2個像元進行水平合并形成第2i-1行第1個水平合并后的像元；

2.1.3】將第2i-1行第1個水平合并后的像元存儲至存儲器中；

依次類推，直至第2i-1行的第2N-1個像元和第2i-1行的第2N個像元進行水平合并形成第N個水平合并后的像元，并將第N個水平合并后的像元存儲至存儲器中；

2.2】對于第2i行圖像，具體合并方法如下：

2.2.1】將第2i行的第1個像元信號經過D觸發器鎖存后發送給第一全加器A端，將第2i行的第2個像元信號發送給第一全加器B端，第一全加器將第2i行的第1個像元和第2i行的第2個像元進行水平合并后，發送至第二全加器A端；

2.2.2】與步驟2.2.1】同步，讀操作存儲器將步驟2.1】存儲在存儲器中的第2i-1行的第1個水平合并后的像元發送至第二全加器B端；