[發(fā)明專利]預(yù)處理裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110781646.8
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113507578B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉力源;姚春赫;楊旭;吳南健
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: H04N5/369
• 分類號: H04N5/369;H04N5/357
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發(fā)明提供一種預(yù)處理裝置及方法，涉及數(shù)字信號處理技術(shù)領(lǐng)域。該預(yù)處理方法用于對脈沖輸出型傳感器的輸出進(jìn)行預(yù)處理，包括：運算陣列，包括并行布置的多個運算單元，每個運算單元用于對脈沖輸出型傳感器輸出的原始脈沖序列進(jìn)行運算得到累加值；存儲單元，用于存儲每個運算單元運算得到的累加值，以供下一次調(diào)用；控制器，用于控制每個運算單元的運算模式，運算模式包括壓縮編碼或灰度圖積累；加法器用于將多個運算單元經(jīng)過灰度圖積累得到的達(dá)到預(yù)設(shè)像素閾值的當(dāng)前像素個數(shù)相加，得到實際像素總個數(shù)。本發(fā)明能夠?qū)γ}沖輸出型傳感器的原始輸出脈沖進(jìn)行壓縮編碼以及灰度圖積累，運算單元復(fù)用性高，為后續(xù)的其他處理提供了不同的信息流。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于脈沖輸出型傳感器的預(yù)處理裝置及方法。

背景技術(shù)

數(shù)字相機及光學(xué)成像裝置通常采用圖像傳感器。圖像傳感器是一種用于將光轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的裝置。單光子圖像傳感器是一種能夠?qū)崿F(xiàn)單光子靈敏度的圖像傳感器，具體使用手段是通過單光子雪崩光電二極管或電子倍增CCD等。這類圖像傳感器的特點是感光十分敏銳，當(dāng)光子落在圖像傳感器的像素陣列時，便會在該像素位置以單比特電信號的形式輸出，具有廣闊的應(yīng)用場景。

目前，單光子圖像傳感器直接輸出圖像有噪聲較大、不易進(jìn)行處理等缺點，因此需要進(jìn)行預(yù)處理。目前針對單光子圖像傳感器的處理手段大多在算法或軟件層面，針對單光子圖像傳感器的硬件處理模塊較少。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種預(yù)處理裝置及方法，可以異構(gòu)并高速進(jìn)行壓縮編碼與轉(zhuǎn)灰度圖兩種算法的硬件實現(xiàn)，并在基本不損失時間的情況下將數(shù)據(jù)輸出。

本發(fā)明一方面提供了一種預(yù)處理裝置，用于對脈沖輸出型傳感器的輸出進(jìn)行預(yù)處理，包括：

運算陣列，包括并行布置的多個運算單元，每個運算單元用于對脈沖輸出型傳感器輸出的原始脈沖序列進(jìn)行運算得到累加值，運算單元的個數(shù)與脈沖輸出型傳感器的單次并行輸出序列數(shù)相等；

存儲單元，連接每個運算單元，存儲單元用于存儲每個運算單元運算得到的累加值，以供下一次調(diào)用；

控制器，連接每個運算單元，控制器用于控制每個運算單元的運算模式，運算模式包括壓縮編碼或灰度圖積累，控制器還用于控制多個運算單元將運算得到的累加值輸出；

加法器，連接控制器和每個運算單元，加法器用于將多個運算單元經(jīng)過灰度圖積累得到的達(dá)到預(yù)設(shè)像素閾值的當(dāng)前像素個數(shù)相加，得到實際像素總個數(shù)，實際像素總個數(shù)傳遞至控制器；

其中，控制器還用于檢測實際像素總個數(shù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)像素個數(shù)閾值，以及檢測各個運算單元在壓縮編碼模式下的當(dāng)前圖像幀數(shù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)幀數(shù)閾值。

根據(jù)本公開的實施例，加法器包括樹狀加法器或串行輸入加法器。

根據(jù)本公開的實施例，存儲單元包括SRAM、DRAM、寄存器或Flash 存儲器。

根據(jù)本公開的實施例，運算單元包括累加器、比較器、幀數(shù)計數(shù)器和像素個數(shù)計數(shù)器，其中：

累加器，連接脈沖輸出型傳感器和存儲單元，用于將脈沖輸出型傳感器的輸出像素值與存儲單元存儲的當(dāng)前像素值相加，得到累計像素值，累計像素值繼續(xù)存回存儲單元；

像素個數(shù)計數(shù)器，連接控制器和比較器，用于計數(shù)累計像素值達(dá)到預(yù)設(shè)像素閾值的當(dāng)前像素個數(shù)；

幀數(shù)計數(shù)器，連接脈沖輸出型傳感器和控制器，用于計數(shù)運算單元在壓縮編碼模式下的當(dāng)前圖像幀數(shù)，在控制器檢測到幀數(shù)計數(shù)器達(dá)到預(yù)設(shè)幀數(shù)閾值時，將幀數(shù)計數(shù)器清零；

比較器，連接累加器和像素個數(shù)計數(shù)器，比較器用于在灰度圖積累模式下，對原始脈沖序列的每幀圖像，將累計像素值與預(yù)設(shè)像素閾值進(jìn)行比較，當(dāng)累計像素值大于或等于預(yù)設(shè)像素閾值時，將像素個數(shù)計數(shù)器加1；