一种像素单元及其去噪方法、动态视觉传感器、成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种动态视觉传感器的像素单元。像素单元包括像素感光电路，用于检测光信号，当检测到光信号有变化时产生并输出电信号；以及通信电路，与像素感光电路连接并输出电信号；还包括：邻域去噪电路，与像素感光电路、通信电路以及四个邻域的其他所述像素单元连接，用于根据相邻的像素单元的响应状态，控制通信电路是否输出所述电信号。本发明专利技术实施例中，当像素单元对光信号有响应触发事件发生时，通过获取位于四个邻域的像素单元的激发状态信号并判断其状态，若该四个邻域的像素单元至少有三个处于未响应状态，则使该像素单元不作出响应，有效避免孤立噪声的产生，具有处理速度快、去噪准确度高的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种像素单元及其去噪方法、动态视觉传感器、成像装置
本专利技术涉及图像传感器领域，更具体地说，涉及一种像素单元及其去噪方法、动态视觉传感器、成像装置。
技术介绍
动态视觉传感器是一种基于地址事件表示(AER)的CMOS异步图像传感器，相比于传统图像传感器以帧的形式对外输出像素信息，动态视觉传感器仿照生物视网膜神经的工作机理，采用异步地址事件表示，仅输出发生光强变化的像素地址和信息，而不是依次读出帧内每个像素信息。具有场景变化实时动态响应、图像超稀疏表示、时域变化事件异步输出等特点，可解决传统图像传感器帧采样方式带来的高冗余、高延迟、高噪声、低动态范围、传输瓶颈等缺陷，适用于高速、实时性应用较高的视觉领域。现有的动态视觉传感器像素感光电路如图1所示，主要分成三个部分：光电转换电路，变化检测电路以及比较器输出电路，其主要功能是检测光信号是否变化，并给出相对应的响应。该电路结构输入是光信号，输出是电压脉冲信号，脉冲宽度可以达到纳秒级别。如果光信号是变化的，则输出脉冲，且变化越大，脉冲的间隔越小，反之，间隔越大。如果光信号没有变化，则没有脉冲输出。动态视觉传感器具有诸多优点，但该结构具有不可忽视的缺点，第一，静态背景中的噪声过大。背景噪声的来源主要来自于像素本身对变化检测的灵敏度。具有高灵敏度的同时带来了容易受到噪声影响的缺陷，尤其是像素结构中开关电容部分电路，它能够检测的电压峰峰值在20mV左右，所以，该结构对电路中的热噪声和节点漏电流很敏感。第二，变化的像素作为独立的单元响应和输出，之间未有信息交流，这和生物体视网膜结构相违背。目前，去掉动态视觉传感器的背景噪声多采用后期处理的办法，包括基于JAVA的jAER处理算法以及采用时间相关性的数模混合电路处理方法。基于JAVA软件处理的方法，其速度太慢，不利于后期追踪检测等算法的实现，而采用时间相关性的方式，通过缓存数据做差分，从时间上加入了不必要的延时。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术中为了解决采用软件处理算法处理动态视觉传感器的背景噪声问题时，处理速度太慢的缺陷，提供一种像素单元及其去噪方法、动态视觉传感器、成像装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种动态视觉传感器的像素单元。所述像素单元包括：像素感光电路，用于检测光信号，当检测到所述光信号有变化时产生并输出电信号；以及通信电路，与所述像素感光电路连接并输出所述电信号；其特征在于，还包括：邻域去噪电路，与所述像素感光电路、所述通信电路以及四个邻域的其他所述像素单元连接，用于根据相邻的所述像素单元的响应状态，控制所述通信电路是否输出所述电信号。本专利技术还构造了一种动态视觉传感器，包括：像素阵列，由多个如上述的像素单元组成，输出阵列中的所述像素单元在感测到光信号后所产生的电信号；其中，每一所述像素单元的激发信号输出端均分别与所述像素单元四个邻域上的其他所述像素单元的邻域去噪电路连接。本专利技术还构造了一种动态视觉传感器像素单元的去噪方法，包括以下步骤：当位于中心的像素单元检测到光信号有变化时，触发获取四个邻域上的其他所述像素单元的响应状态；判断四个邻域上的其他所述像素单元的响应状态是否至少有三个处于未响应状态；若是，则位于中心的所述像素单元对所述光信号的变化不作响应。本专利技术还构造了一种成像设备，包括：如上述的动态视觉传感器；图像处理单元，对所述动态视觉传感器输入的电信号进行处理，生成并输出图片数据或动态影像数据；存储单元，存储所述图像处理单元生成的所述图像数据或所述动态影像数据；以及传输单元，可使外部设备与所述存储单元建立连接通信。本专利技术实施例所提供的一种动态视觉传感器及其像素单元、去噪方法、成像设备。采用硬件搭建的邻域去噪电路，当像素单元对光信号有响应触发事件发生时，通过获取位于四个邻域的像素单元的状态信息并判断其状态，若该四个邻域的像素单元至少有三个处于未响应状态，则使该像素单元不作出响应，可有效避免孤立噪声的产生，具有背景噪声少、处理速度快、去噪准确度高的有益效果。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术提供的一种像素感光电路的结构示意图；图2是本专利技术第一实施例提供的一种四邻域孤立噪声点与邻域中的像素单元状态关系示意图；图3是本专利技术实施例提供的像素单元的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的邻域去噪电路的功能模块示意框图；图5是本专利技术实施例提供的邻域去噪电路判决流程示意图；图6是本专利技术实施例提供的二输入去噪电路的原理示意图；图7是本专利技术实施例提供的邻域去噪电路的原理示意图；图8是本专利技术实施例提供的一种动态视觉传感器的结构示意图；图9是本专利技术实施例提供的一种像素单元去噪方法的实现流程图；图10是本专利技术实施例提供的邻域中像素单元状态判决过程的实现流程图；图11是本专利技术实施例提供的一种成像设备功能模块框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参见图2，为本专利技术实施例提供的一种四邻域孤立噪声点与邻域中的像素单元1状态关系示意图。普通动态视觉传感器输出的图像中的背景噪声绝大多数为孤立噪声，一般包括三邻域孤立噪声或四邻域孤立噪声，而四邻域孤立噪声更是达到了95％以上。具体的，当某一像素单元1P接收到响应事件时，会转换为响应状态，若此时四个邻域P1-P4仍然均为未响应状态，则通常可以认为该像素单元1P因为灵敏度过高从而导致形成四邻域孤立噪声点，影响该动态视觉传感器生成的图像或影像的质量。参见图3，为本专利技术实施例提供的一种像素单元1的结构，该像素单元1的结构包括：像素感光电路1a，用于检测光信号，当检测到光信号有变化时产生并输出电信号；以及通信电路1b，与像素感光电路1a连接并输出电信号；还包括邻域去噪电路1c，与像素感光电路1a、通信电路1b以及四个邻域的其他像素单元1连接，用于根据相邻的像素单元1的响应状态，控制通信电路1b是否输出电信号。在本专利技术实施例中，像素感光电路1a的具体结构可以参见图1，包括光电转换电路，变化检测电路以及比较器输出电路，其主要功能是检测光信号是否变化，并给出相对应的响应。该电路结构输入是光信号，输出是电压脉冲信号，脉冲宽度可以达到纳秒级别。如果光信号是变化的，则输出脉冲，且变化越大，脉冲的间隔越小，反之，间隔越大。如果光信号没有变化，则没有脉冲输出。通信电路1b与该像素感光电路1a的比较器输出电路连接，用于将该比较器输出电路输出的电信号进行编码并输出至外部设备，具体的，该通信电路1b为AER(地址事件表示)电路仅输出发生光强变化的像素地址和信息，而不是依次读出帧内每个像素信息。该像素单元1还包括一邻域去噪电路1c，该邻域去噪电路1c与像素感光电路1a、通信电路1b以及四个邻域的其他像素单元1连接，用于根据相邻的像素单元1的响应状态，控制通信电路1b是否输出所述电信号。像素感光电路通过四个不同的偏置电压V0-V3，进行变化检测，同时邻域去噪电路接收四邻域像素的激发状态信号Vp1-Vp4,如果此时Vp1-Vp4都是处于非激发状态，则DVS检测的结果将会受到抑制，不对外输出请求，否则像素本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种像素单元，包括：像素感光电路，用于检测光信号，当检测到所述光信号有变化时产生并输出电信号；以及通信电路，与所述像素感光电路连接并输出所述电信号；其特征在于，还包括：邻域去噪电路，与所述像素感光电路、所述通信电路以及四个邻域的其他所述像素单元连接，用于根据相邻的所述像素单元的响应状态，控制所述通信电路是否输出所述电信号。

【技术特征摘要】
1.一种像素单元，包括：像素感光电路，用于检测光信号，当检测到所述光信号有变化时产生并输出电信号；以及通信电路，与所述像素感光电路连接并输出所述电信号；其特征在于，还包括：邻域去噪电路，与所述像素感光电路、所述通信电路以及四个邻域的其他所述像素单元连接，用于根据相邻的所述像素单元的响应状态，控制所述通信电路是否输出所述电信号。2.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述邻域去噪电路包括：判决电路，将所述邻域中两两相邻的所述像素单元所输出的激发状态信号按预设方式分别进行比对，输出判决结果信号；以及电信号抑制电路，当所述判决结果信号对应的相邻所述像素单元的状态均为未响应状态时，则输出抑制信号至所述通信电路，以控制所述通信电路不输出所述电信号。3.如权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述判决电路包括：第一级判决电路，其输入端分别与所述像素单元四个邻域的其他所述像素单元的状态输出端连接，用于判决邻域中两两相邻的所述像素单元中的响应状态，并输出第一级判决结果，其中，当用于判决的两个所述像素单元均为未响应状态时，则输出第一状态信号；第二级判决电路，其输入端与所述第一级判决电路输出端连接，用于将不同的两个所述第一级判决结果进行判决，并输出第二级判决结果，其中，当用于判决的两个所述第一级判决结果均为所述第一状态信号时，则输出第二状态信号；以及第三级判决电路，其输入端与所述第二级判决电路输出端连接，用于将不同的两个第二级判决结果进行判决，并输出第三级判决结果，其中，当用于判决的两个所述第二级判决结果均为第二状态信号时，则输出第三状态信号。4.如权利要求3所述的像素单元，其特征在于，所述电信号抑制电路包括：抑制信号发送模块，当接收到所述第三级判决结果为所述第三状态信号时，则向所述通信电路发送抑制信号。5.如权利要求3所述的像素单元，其特征在于，所述第一级判决电路、第二判决电路、第三判决电路包括多组用于对输入信号进行判决的二输入噪声抑制单元组，所述二输入噪声抑制单元包括第一信号输入子单元、第二信号输入子单元，反相器以及判决单元，其中，所述第一信号输入子单元包括：第一信号输入mos晶体管以及第一下拉mos晶体管，所述第一信号输入mos晶体管的栅极连接第一输入信号源，源极连接第一偏置电压源，所述第一下拉mos晶体管的漏极与所述第一信号输入mos晶体管的漏极连接，栅极与第二偏置电压源连接；所述第二信号输入子单元包括：第二信号输入mos晶体管以及第二下拉mos晶体管，所述第二信号输入mos晶体管的栅极连接所述第二输入信号源，源极连接所述第一偏置电压源，所述第二下拉mos晶体管的栅极与第二偏置电压源连接，源极与所述第一下拉mos晶体管的源极连接；所述反相器包括：第一反相mos晶体管与第二反相mos晶体管，所述第一反相mos晶体管的源极与所述第一偏置电压源连接，漏极与所述第二反相mos晶体管的漏极连接，所述第一反相mos晶体管的栅极及所述第二反相mos晶体管的栅极组成所述反相器的输入端，并连接所述第一信号输入mos晶体管的漏极；所述判决单元包括：判决mos晶体管，所述判决mos晶体管的源极与所述第二信号输入mos晶体管的漏极连接，漏极与所述第二下拉mos晶体管的漏极连接，栅极与所述第一反相mos晶体管漏极及所述第二反相mos晶体管漏极所组成的反相器输出端连接；漏极作为所述二输入噪声抑制单元的输出端，输出所述第一输入信号及第二输入信号之间的判决状态信号。6.如权利要求5所述的像素单元，其特征在于，所述第一级判决电路由四个所述信号输入子单元组成；其中，所述第一信号输入子单元与第二信号输入子单元构成第...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐渊，黄志宇，刘诗琪，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44