一种像素单元、图像传感器以及相机制造技术

本发明专利技术公开了一种像素单元，包括：采样电路，曝光电路，阈值判断电路；其中，所述采样电路用于获取采集到的动态目标的光信号对应的模拟电压；所述曝光电路用于获取所述动态目标在第K帧的模拟电压与第K‑1帧的模拟电压的差值；所述阈值判断电路用于将所述差值与预设电压阈值进行比较，以便根据比较结果判定像素单元在第K帧采集到光信号相对所述第K‑1帧的光信号是否发生变化，并利用预设位数的数据编码所述像素单元在所述第K帧的动态事件信号；其中，所述预设位数小于八位。本发明专利技术所提供的像素单元，减少了输出结果的数据量，减少了对图像处理过程中数据传输资源和处理资源的占用。本发明专利技术还提供了一种图像传感器和相机，具有上述与有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种像素单元、图像传感器以及相机
本专利技术涉及图像处理
，特别是涉及一种像素单元、图像传感器和相机。
技术介绍
图像传感器是一种记录光线强度的传感器。目前最常用的CMOS图像传感器通过像素将光信号转换为电信号，并以数字形式进行输出和存储，即拍摄得到照片。目前几乎所有的图像传感器都是以一帧一帧拍摄的方式进行图像获取，后期的图像处理同样对一帧一帧的数据进行处理和分析。在动态目标捕获应用中，图像传感器需要以高帧率快速拍摄，拍摄后的数据送到处理器中进行数据处理。为了能够快速捕获动态目标，同时避免运动目标移动过程中产生的模糊，图像传感器的帧率要求很高。高帧率同样带来了高数据量，传输和处理的压力随之增大。在小型化、低功耗等应用中，将严重限制拍摄速率和处理速度，从而无法实现快速的目标捕获。传统的图像传感器成像方案通常使用8bit～12bit来表示一个像素的输出结果，而这些数据再图像处理过程中将被大量精简。这样的操作浪费了数据传输带宽资源和处理资源，导致目标获取速度无法达到很高的帧率。综上所述可以看出，如何减少图像传感器中一个像素单元输出结果所占位数是目前有待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种像素单元、图像传感器以及相机，以解决现有技术中图像传感器成像方案通过使用8bit～12bit来表示一个像素的输出结果，导致在采集动态目标图像时产生大数据量，造成数据传输带宽资源和处理资源浪费的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种像素单元，包括：采样电路，曝光电路，阈值判断电路；其中，所述采样电路用于获取采集到的动态目标的光信号对应的模拟电压；所述曝光电路用于获取所述动态目标在第K帧的模拟电压与第K-1帧的模拟电压的差值；所述阈值判断电路用于将所述差值与预设电压阈值进行比较，以便根据比较结果判定像素单元在第K帧采集到光信号相对所述第K-1帧的光信号是否发生变化，并利用预设位数的数据编码所述像素单元在所述第K帧的动态事件信号；其中，所述预设位数小于八位。优选地，所述采样电路包括：光电转换器，运算放大器，电容；所述光电转换器的输出端与所述电容的左极板连接，所述电容的右极板与所述运算放大器的负输入端连接；所述运算放大器用于将所述光电转换器输出的所述K-1帧的模拟电压采样在所述电容的左极板上。优选地，所述曝光电路包括：所述光电转换器，所述电容；所述电容的右极板处于浮空状态，所述光电转换器用于输出复位后的电压值，所述电压值上升至最大电压后，再随着第K帧的曝光时间下降；所述电容的右极板用于获取所述第K帧输出的模拟电压与第K-1帧输出的模拟电压的差值。优选地，所述阈值判断电路包括：比较器、模拟多路选择器；所述模拟多路选择器的输出与所述比较器的正输入端相连接；所述比较器的负输入端用于输入所述第K帧输出的模拟电压与第K-1帧输出的模拟电压的差值；所述模拟多路选择器用于向所述比较器的正输入端输入所述预设电压阈值；所述比较器的输出端用于输出所述差值与预设电压阈值进行比较结果。优选地，所述阈值判断电路还包括数字缓冲器，所述数字缓冲器用于对所述比较结果进行整形和缓冲。优选地，所述运算放大器和所述比较器为同一运算放大器A1；所述运算放大器A1的负输入端与输出端中间连接一个运算放大器采样开关；当所述运算放大器采样开关闭合时，所述运算放大器A1作为运算放大器工作；当所述运算放大器采样开关断开时，所述运算放大器A1作为比较器工作。优选地，所述预设位数为二时，阈值判断电路包括ON读出电路和OFF读出电路；其中，所述ON读出电路，用于将所述差值与预设ON阈值进行比较，若所述差值小于所述预设ON阈值，则判定像素单元在第K帧采集到光信号相对所述第K-1帧的光信号，光强增大，输出11作为所述像素单元在第K帧的动态事件信号；所述OFF读出电路，用于当所述差值大于所述预设ON阈值时，判断所述差值是否小于预设OFF阈值；若所述差值小于所述预设OFF阈值，则判定像素单元在第K帧采集到光信号相对所述第K-1帧的光信号，光强未发生变化，输出01作为所述像素单元在第K帧的动态事件信号；若所述差值大于所述预设OFF阈值，则判定所述像素单元在第K帧的光信号相对所述第K-1帧的光信号，光强减小，输出00作为所述像素单元在第K帧的动态事件信号。本专利技术还提供了一种图像传感器，包括：像素阵列，芯片控制电路和读出电路；其中，所述像素阵列包括M×N个上述所述的像素单元；所述像素阵列用于将动态目标第K帧光信号转换为第K帧的动态事件信号；所述读出电路用于读取所述像素阵列输出的动态事件信号，得到所述动态目标在第K帧的目标图像；所述芯片控制电路用于控制所述各个像素单元和所述读出电路的工作。优选地，所述读出电路包括N条数据总线；所述像素阵列中的每列像素单元共用一条数据总线；一列上的各个像素单元分别通过一个选通开关与数据总线连接。本专利技术还提供了一种相机，包括上述所述的图像传感器。本专利技术所提供的像素单元，包括采样电路，曝光电路和阈值判断电路。所述采样电路用于获取采集到的动态目标的光信号对应模拟电压。所述曝光电路用于获取所述动态目标在第K帧的模拟电压和在第K-1帧的模拟电压的差值。比较所述差值与预设电压阈值，根据比较结果判断像素单元在第K帧采集到的光信号的光强相对所述第K-1帧采集到的光，利用预设位数的数据数据编码所述像素单元在第K帧的动态事件信号。且本专利技术所提供的像素单元，集成帧间运动判断机制，将前后帧的曝光信号在像素内进行比较，判断在该像素单元内K-1帧至K帧内对应的目标场景内容是否发生了变化，并利动态事件信号表征这以变化。由于动态事件信号是用小于八位的数据进行编码的，在本专利技术所提供的像素单元内，将采集到的动态目标的光信号转换为动态事件信号，相对于现有技术中，将所述动态目标的光信号转换为8位至12位的数字信号，像素单元输出结果的数据量减少，增加了数据传输的速率，提高了后续数据处理的效率，减少了对图像处理过程中数据传输资源和处理资源的占用。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的像素单元的第一种具体实施例的结构框图；图2为本专利技术所提供的像素单元的第二种具体实施例的结构图；图3为本专利技术所提供的像素单元的工作时序图；图4为本专利技术实施例提供的一种图像传感器的结构框图；图5为本专利技术所提供的图像传感器的工作时序图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种像素单元，减少了输出结果的数据量，从而提高了数据处理的效率和数据传输的速率。本专利技术还提供了一种图像传感器和相机，具有上述有益效果。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图1，图1为本专利技术所提供的像素单元的第一种具体实施例的结构框图。本实施例所提供的像素单元包括：采样电路1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种像素单元，其特征在于，包括：采样电路，曝光电路，阈值判断电路；其中，所述采样电路用于获取采集到的动态目标的光信号对应的模拟电压；所述曝光电路用于获取所述动态目标在第K帧的模拟电压与第K‑1帧的模拟电压的差值；所述阈值判断电路用于将所述差值与预设电压阈值进行比较，以便根据比较结果判定像素单元在第K帧采集到光信号相对所述第K‑1帧的光信号是否发生变化，并利用预设位数的数据编码所述像素单元在所述第K帧的动态事件信号；其中，所述预设位数小于八位。

【技术特征摘要】
1.一种像素单元，其特征在于，包括：采样电路，曝光电路，阈值判断电路；其中，所述采样电路用于获取采集到的动态目标的光信号对应的模拟电压；所述曝光电路用于获取所述动态目标在第K帧的模拟电压与第K-1帧的模拟电压的差值；所述阈值判断电路用于将所述差值与预设电压阈值进行比较，以便根据比较结果判定像素单元在第K帧采集到光信号相对所述第K-1帧的光信号是否发生变化，并利用预设位数的数据编码所述像素单元在所述第K帧的动态事件信号；其中，所述预设位数小于八位。2.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述采样电路包括：光电转换器，运算放大器，电容；所述光电转换器的输出端与所述电容的左极板连接，所述电容的右极板与所述运算放大器的负输入端连接；所述运算放大器用于将所述光电转换器输出的所述K-1帧的模拟电压采样在所述电容的左极板上。3.如权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述曝光电路包括：所述光电转换器，所述电容；所述电容的右极板处于浮空状态，所述光电转换器用于输出复位后的电压值，所述电压值上升至最大电压后，再随着第K帧的曝光时间下降；所述电容的右极板用于获取所述第K帧输出的模拟电压与第K-1帧输出的模拟电压的差值。4.如权利要求3所述的像素单元，其特征在于，所述阈值判断电路包括：比较器、模拟多路选择器；所述模拟多路选择器的输出与所述比较器的正输入端相连接；所述比较器的负输入端用于输入所述第K帧输出的模拟电压与第K-1帧输出的模拟电压的差值；所述模拟多路选择器用于向所述比较器的正输入端输入所述预设电压阈值；所述比较器的输出端用于输出所述差值与预设电压阈值进行比较结果。5.如权利要求4所述的像素单元，其特征在于，所述阈值判断电路还包括数字缓冲器，所述数字缓冲器用于对所述比较结果进行整形和缓冲。6.如权利要求4所述的像素单元，其特征在于，所述运算放大器和所述比...

【专利技术属性】
技术研发人员：高志远，马建国，翁倩茹，金恒越，陈平华，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44