[發(fā)明專利]一種圖像傳感裝置及圖像處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610421187.1
• 申請(qǐng)日: 2016-06-14
• 公開（公告）號(hào): CN107509039B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪輝;霍書瑤;章琦;汪寧;田犁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海高等研究院
• 主分類號(hào): H04N5/235
• 分類號(hào): H04N5/235;H04N5/355
• 代理公司: 31219 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 高園園<國際申請(qǐng)>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明提供一種圖像傳感裝置及圖像處理方法，圖像傳感裝置包括：m個(gè)像素塊，其中，像素塊內(nèi)包含有至少兩個(gè)相鄰的待曝光像素單元；m是大于0的整數(shù)；塊選單元，分別與m個(gè)像素塊的輸入端、輸出端及復(fù)位端連接，用于根據(jù)m個(gè)像素塊的輸出端輸出的曝光信號(hào)，在m個(gè)像素塊中確定進(jìn)行像素曝光處理的像素塊，并向進(jìn)行像素曝光處理的像素塊的復(fù)位端發(fā)送復(fù)位信號(hào)，向進(jìn)行像素曝光處理的像素塊的輸入端發(fā)送曝光開始信號(hào)，向m個(gè)像素塊中其他像素塊的輸入端發(fā)送曝光未開始信號(hào)。本發(fā)明減少待曝光像素單元的等待時(shí)間，縮短所有待曝光像素單元的曝光時(shí)間，提高了圖像傳感裝置的幀率，提高及時(shí)便利的用戶體驗(yàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種圖像傳感裝置及圖像處理方法。

背景技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，是新一輪產(chǎn)業(yè)革命的重要方向和推動(dòng)力量，對(duì)于培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)、提升社會(huì)管理和公共服務(wù)的效率和水平具有重要意義。在物聯(lián)網(wǎng)中，需要通過海量的傳感器來采集溫度、濕度、壓力甚至是圖像等自然界的物理信息。而其中圖像傳感器因?yàn)槠渌杉男盘?hào)直觀，可挖掘的信息量大，被廣泛的應(yīng)用。但由于物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用場地開闊，應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜多變，因此傳感器節(jié)點(diǎn)多以配備供電電池的無線方式工作。并且在特殊應(yīng)用環(huán)境下，圖像傳感器的電池不易更換。因此在物聯(lián)網(wǎng)中，與傳統(tǒng)應(yīng)用截然不同的是，低功耗成為了CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器的迫切要求和主要挑戰(zhàn)。

常見的一種超低功耗的CMOS圖像傳感器的實(shí)現(xiàn)方式是采用PWM (Pulse WidthModulation，脈沖寬度調(diào)制)像素。如圖1所示，一個(gè)典型的PWM像素由光電二極管PD、復(fù)位管MRST、像素級(jí)比較器和列級(jí)存儲(chǔ)器組成。像素級(jí)比較器的輸入端分別為PD節(jié)點(diǎn)電壓和設(shè)定的參考電壓V_ref。列級(jí)存儲(chǔ)器的輸入數(shù)據(jù)由像素陣列外部的全局計(jì)數(shù)器輸入。PWM像素的工作過程如下：PD節(jié)點(diǎn)先復(fù)位至復(fù)位電壓V_rst，在像素曝光的過程中， PD節(jié)點(diǎn)電容因外界光強(qiáng)作用產(chǎn)生的光生電流而放電，PD節(jié)點(diǎn)電壓下降，像素級(jí)比較器比較 PD節(jié)點(diǎn)電壓與V_ref之間的關(guān)系，當(dāng)它降低至V_ref時(shí)，該像素級(jí)比較器的輸出V_out發(fā)生跳變，這一跳變信號(hào)通過控制列級(jí)存儲(chǔ)器進(jìn)行一次“寫”操作，保存當(dāng)前全局計(jì)數(shù)器的數(shù)值。此時(shí)列級(jí)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)即為該像素的曝光時(shí)間tint量化值，等價(jià)于像素從曝光開始到其比較器輸出翻轉(zhuǎn)之間的時(shí)間間隔所形成的脈沖寬度。這樣，通過PWM像素可以將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間脈沖信號(hào)，進(jìn)而可以利用時(shí)間脈沖信號(hào)的寬度來反映光強(qiáng)信號(hào)的強(qiáng)弱。

在實(shí)現(xiàn)上述利用PWM像素對(duì)像素陣列中的像素進(jìn)行曝光時(shí)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)存在下述問題： PWM像素對(duì)像素陣列中的像素進(jìn)行曝光是逐行進(jìn)行曝光的。每一行像素開始曝光后，光強(qiáng)強(qiáng)的像素，復(fù)位的電壓信號(hào)將很快達(dá)到參考電壓V_ref，得到一個(gè)時(shí)間脈沖信號(hào)，而光強(qiáng)較弱的像素，其復(fù)位的電壓信號(hào)下降較慢，可能在計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，其復(fù)位電壓還未下降到參考電壓V_ref。這樣一來，必須等到整行像素的最暗像素的復(fù)位電壓達(dá)到參考電壓V_ref，或是計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)結(jié)束，才能認(rèn)為此行像素曝光完畢，進(jìn)行下一行的像素曝光。而每一幅圖片中的每一行像素一般都會(huì)有較暗的像素，導(dǎo)致每一行的曝光時(shí)間近似等于計(jì)算器計(jì)數(shù)周期，進(jìn)而使得圖像傳感器的幀率較低，較難滿足及時(shí)便利的用戶體驗(yàn)要求。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種圖像傳感裝置及圖像處理方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中圖像傳感器的幀率低，無法滿足及時(shí)便利的用戶體驗(yàn)的問題。