使用像素间网格关系的CMOS图像传感器裸片上运动检测制造技术

提出了用于运动检测的技术。一种用于运动检测的图像传感器包含多个模拟比较器和包含多行像素和多列像素的二维像素阵列。每个像素被配置成将所述像素上的光学信号转换为模拟信号。所述二维像素阵列被组织成多组像素，每组像素与基于来自所述一组像素中的像素的所述模拟信号确定的组合组信号相关联。每个模拟比较器包含两个输入并且用于比较在同一时间段期间由所述多组像素中的两组像素生成的组合组信号，以生成1位像素间数字信号，其中所述两组像素中的每一个耦合到所述每个模拟比较器的所述两个输入中的对应输入。

On-chip motion detection of CMOS image sensor using grid relationship between pixels

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用像素间网格关系的CMOS图像传感器裸片上运动检测
技术介绍
计算机视觉涉及获取、处理、分析和理解用于各种应用的图像。传统上，耦合到图像传感器的图像处理器(例如，图像传感器处理器)可以从图像传感器获取图像数据并对所获取的图像数据执行某些计算机视觉操作以检测图像数据中的特征和/或图像数据中的不同帧之间的变化。所检测到的特征和/或变化可以用于各种应用中，例如物体分类、面部识别、运动检测、物体/特征跟踪、手势检测等。近年来，为了使计算装置能够检测计算装置(例如，移动装置)的视场中的运动，已经做出了很多努力。使用传统图像传感器捕捉计算装置的视场中的图像并使用常规处理器处理所捕捉的图像以检测运动需要大量处理资源，导致计算装置中的高功率消耗和每个充电周期的短电池寿命，这可能对功率消耗非常敏感。
技术实现思路
本公开总体上涉及用于运动检测和/或跟踪的图像传感器。更具体地，本文公开的技术涉及一种互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，其可以生成用于运动检测的像素间网格关系信息，其中像素间网格关系的变化可以指示CMOS图像传感器的视场中的物体的运动以及运动中的物体的相关位置。因此，在至少一个实施例中，不需要模数转换(ADC)电路来将模拟传感器信号转换为用于运动检测的数字数据。在至少一个实施例中，未使用模拟存储器来存储像素电平的模拟传感器信号。用于存储像素间网格关系信息的存储器空间可以相对较小。使用本文公开的技术的图像传感器的功率消耗可以大大低于常规技术中表现出的功率消耗，例如结合了基于软件或基于硬件(例如，基于数字信号处理(DSP)硬件)的运动检测技术的具有像素阵列和ADC接口的图像传感器。在一些实施例中，公开了一种图像传感器。所述图像传感器可以包含多个模拟比较器和以多行像素和多列像素为特征的二维像素阵列。每个像素可以被配置成将所述像素上的光学信号转换为模拟信号。所述二维像素阵列可以被组织成多组像素，其中每组像素可以与基于来自所述一组像素中的像素的所述模拟信号确定的组合组信号相关联。每个模拟比较器可以包含两个输入，并且可以用于比较在同一时间段期间由所述多组像素中的两组像素生成的组合组信号，以生成1位像素间数字信号，其中所述两组像素中的每一个可以耦合到所述每个模拟比较器的所述两个输入中的对应输入。在一些实施例中，所述多个模拟比较器中的每个模拟比较器可以被配置成：当连接到所述模拟比较器的正输入的组合组信号大于连接到所述模拟比较器的负输入的组合组信号时生成“1”，否则生成“0”。在图像传感器的一些实施例中，由一组像素生成的所述组合组信号可以包含由所述一组像素中的像素生成的所述模拟信号的和或平均值。在一些实施例中，所述两组像素中的每一组可以由一个像素组成，并且所述两组像素的所述两个像素是所述二维像素阵列的一行像素中的相邻像素。在一些实施例中，所述图像传感器可以包含解码器电路，所述解码器电路被配置成一次将多组像素的输出选择性地耦合到所述多个模拟比较器。在一些实施例中，所述图像传感器可以包含行解码器电路，所述行解码器电路被配置成一次将来自所述多行像素的一行像素的输出选择性地耦合到所述多个模拟比较器。在一些实施例中，所述图像传感器可以进一步包含被配置成存储每行像素中的多组像素的像素间数字信号的电路，其中所述像素间数字信号可以对应于比较图像帧中的一行，并且所述比较图像帧可以包含多个行，每一行对应于所述二维像素阵列的一行像素。在一些实施例中，所述图像传感器可以还包含被配置成处理由所述多个模拟比较器针对所述多组像素生成的所述像素间数字信号并将所述处理像素间数字信号存储在存储器装置中的电路。在一些实施例中，处理所述像素间数字信号可以包含：对由所述多个模拟比较器针对所述多组像素生成的所述像素间数字信号进行编码。在一些实施例中，所述二维像素阵列中的每个像素可以包含比较器，所述比较器被配置成当所述模拟信号高于参考信号电平时生成事件信号。在一些实施例中，所述图像传感器可以还包含被配置成对生成所述事件信号的像素的地址进行编码的地址编码器和被配置成基于生成所述事件信号的所述像素的地址生成图像帧的处理单元。在一些实施例中，图像传感器可以进一步包含全局参考生成器，其被配置成生成所述二维像素阵列的多个参考信号电平。在一些实施例中，公开了一种用于运动检测的方法。所述方法可以包含：通过图像传感器上的二维像素阵列的多个像素中的每个像素，将所述像素上的光学信号转换为模拟信号，其中所述二维像素阵列可以被组织成多组像素，并且每组像素可以与基于来自所述一组像素中的所述像素的所述模拟信号确定的组合组信号相关联。所述方法可以还包含：通过多个模拟比较器中的每个模拟比较器，比较来自所述多组像素中的一对相邻组像素的组合组信号，以生成1位像素间数字信号，和生成包含所述多组像素的像素间数字信号的比较图像帧。在一些实施例中，所述多个模拟比较器中的每个模拟比较器可以被配置成：当连接到所述模拟比较器的正输入的组合组信号大于连接到所述模拟比较器的负输入的组合组信号时生成“1”，否则生成“0”。在一些实施例中，所述方法可以还包含：将所述比较图像帧与包含在先前时间段期间生成的所述多组像素的像素间数字信号的先前比较图像帧进行比较，以检测物体的运动。在一些实施例中，所述方法可以进一步包含：响应于检测到的所述物体的运动，将所述图像传感器配置成使用所述二维像素阵列捕捉图像。在一些实施例中，使用所述二维像素阵列捕捉图像可以包含：当来自所述多个像素中的一个像素的所述模拟信号高于参考信号电平时，生成事件信号；对导致所述事件信号的生成的所述像素的地址进行编码；和基于生成所述事件信号的所述像素的地址生成图像帧。在一些实施例中，所述一对相邻组像素中的每一组可以由一个像素组成，并且所述一对相邻组像素的所述两个像素可以是所述二维像素阵列的一行像素中的相邻像素。在一些实施例中，所述方法可以还包含：一次将来自所述二维像素阵列的一行像素的输出选择性地耦合到所述多个模拟比较器。在一些实施例中，所述方法可以进一步包含：存储每行像素中的多组像素的像素间数字信号，其中所述像素间数字信号可以包含所述比较图像帧中的一行，并且所述比较图像帧可以包含多个行，每一行对应于所述二维像素阵列的一行像素。在一些实施例中，所述方法可以包含：处理由所述多个模拟比较器针对所述多组像素生成的所述像素间数字信号，和将所述处理像素间数字信号存储在存储器装置中。在一些实施例中，处理所述像素间数字信号可以包含：对由所述多个模拟比较器针对所述多组像素生成的所述像素间数字信号进行编码或压缩。本文还公开了一种用于运动检测的设备。所述设备可以包含用于将光学信号转换为模拟信号的多个装置，其中用于将所述光学信号转换为所述模拟信号的所述多个装置可以被组织成多个组，其中每一组可以与基于来自所述组中的用于将所述光学信号转换为所述模拟信号的所述装置的所述模拟信号确定的组合组信号相关联。所述设备可以还包含用于比较来自所述多个组中的相邻组的组合组信号以生成所述多个组的1位像素间数字信号的装置，和用于生成比较图像帧的装置，所述比较图像帧包含所述多个组的所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其包括：/n二维像素阵列，其特征在于多行像素和多列像素，其中：/n每个像素被配置成将所述像素上的光学信号转换为模拟信号；和/n所述二维像素阵列被组织成多组像素，每组像素与基于来自所述一组像素中的像素的所述模拟信号确定的组合组信号相关联；和/n多个模拟比较器，每个模拟比较器包括两个输入，并且被配置成比较在同一时间段期间由所述多组像素中的两组像素生成的组合组信号，以生成1位像素间数字信号，所述两组像素中的每一个耦合到所述每个模拟比较器的所述两个输入中的对应输入。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170719 US 15/654,5031.一种图像传感器，其包括：
二维像素阵列，其特征在于多行像素和多列像素，其中：
每个像素被配置成将所述像素上的光学信号转换为模拟信号；和
所述二维像素阵列被组织成多组像素，每组像素与基于来自所述一组像素中的像素的所述模拟信号确定的组合组信号相关联；和
多个模拟比较器，每个模拟比较器包括两个输入，并且被配置成比较在同一时间段期间由所述多组像素中的两组像素生成的组合组信号，以生成1位像素间数字信号，所述两组像素中的每一个耦合到所述每个模拟比较器的所述两个输入中的对应输入。


2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中由一组像素生成的所述组合组信号包括由所述一组像素中的像素生成的所述模拟信号的和或平均值。


3.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括解码器电路，所述解码器电路被配置成一次将多组像素的输出选择性地耦合到所述多个模拟比较器。


4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述两组像素中的每一组由一个像素组成，并且所述两组像素的所述两个像素是所述二维像素阵列的一行像素中的相邻像素。


5.根据权利要求4所述的图像传感器，其进一步包括行解码器电路，所述行解码器电路被配置成一次将来自所述多行像素的一行像素的输出选择性地耦合到所述多个模拟比较器。


6.根据权利要求5所述的图像传感器，其进一步包括被配置成存储每行像素中的多组像素的像素间数字信号的电路，所述像素间数字信号包括比较图像帧中的一行，所述比较图像帧包括多个行，每一行对应于所述二维像素阵列的一行像素。


7.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括电路，所述电路被配置成：
处理由所述多个模拟比较器针对所述多组像素生成的所述像素间数字信号；和
将所述处理像素间数字信号存储在存储器装置中。


8.根据权利要求7所述的图像传感器，其中处理所述像素间数字信号包括对由所述多个模拟比较器针对所述多组像素生成的所述像素间数字信号进行编码。


9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多个模拟比较器中的每个模拟比较器被配置成：当连接到所述模拟比较器的正输入的组合组信号大于连接到所述模拟比较器的负输入的组合组信号时生成“1”，否则生成“0”。


10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述二维像素阵列中的每个像素包括比较器，所述比较器被配置成当所述模拟信号高于参考信号电平时生成事件信号。


11.根据权利要求10所述的图像传感器，其进一步包括：
地址编码器，其被配置成对生成所述事件信号的像素的地址进行编码；和
处理单元，其被配置成基于生成所述事件信号的所述像素的地址生成图像帧。


12.根据权利要求10所述的图像传感器，其进一步包括：
全局参考生成器，其被配置成生成所述二维像素阵列的多个参考信号电平。


13.一种运动检测方法，其包括：
通过图像传感器上的二维像素阵列的多个像素中的每个像素，将所述像素上的光学信号转换为模拟信号，其中所述二维像素阵列被组织成多组像素，并且其中每组像素与基于来自所述一组像素中的所述像素的所述模拟信号确定的组合组信号相关联；
通过多个模拟比较器中的每个模拟比较器，比较来自所述多组像素中的一对相邻组像素的组合组信号，以生成1位像素间数字信号；和
生成包含所述多组像素的像素间数字信号的比较图像帧。


14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：
将所述比较图像帧与包含在先前时间段期间生成的所述多组像素的像素间数字信号的先前比较图像帧进行比较，以检测物体的运动。


15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：
响应于检测到的所述物体的运动，将所述图像传感器配置成使用所述二维像素阵列捕捉图像。


16.根据权利要求15所述的方法，其中使用所述二维像素阵列捕捉图像包括：
当来自所述多个像素中的一个像素的所述模拟信号高于参考信号电平时，生成事件信号；

【专利技术属性】
技术研发人员：傅正明，姚佳，D·塔伊比，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US