一种像素采集电路及图像传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种像素采集电路及图像传感器。其中，像素采集电路包括：运动检测模块，适于检测视场中的光强变化，并在光强变化超出设定阈值时，生成像素触发信号，来指示像素采集电路进入触发状态；时间信号生成模块，与运动检测模块耦接，适于在接收到像素触发信号时生成时间信号，时间信号用于表征像素采集电路被触发时刻的时间信息；其中运动检测模块和时间信号生成模块分别耦接到外围的读出单元，以便读出单元对像素采集电路进行扫描来输出像素采集电路的时间信息。

A kind of pixel acquisition circuit and image sensor

【技术实现步骤摘要】
一种像素采集电路及图像传感器
本专利技术涉及图像采集
，尤其涉及一种像素采集电路及图像传感器。
技术介绍
作为人工智能技术在视觉应用领域的一个重要分支，机器视觉技术近年来获得了飞速的发展。依托于高算力支撑下的机器视觉算法，机器视觉技术在模式识别、特征提取、运动物体检测和跟踪等诸多领域均得到了广泛的应用。作为前端图像数据获取的源头，图像传感器也是整个机器视觉系统的重要组成部分。由于绝大部分图像传感器按照固定帧率输出全幅图像，因而主流的机器视觉算法也都采用全幅的图像帧信息作为其输入。然而，这些图像帧信息中包含了大量的冗余信息(其中主要是一些无用的背景信息)，同时，还丢失了机器视觉应用中所关心的视场中的动态信息。上述问题均加大了后端算法在存储和算力方面的负担。相比之下，另外一种图像传感器，即动态视觉图像传感器(以下简称“动态视觉传感器”)，则从原理上更加符合机器视觉对图像数据源的要求。动态视觉传感器仅响应并输出视场中的动态信息，自动屏蔽并过滤掉无用的背景信息。与固定帧率输出的图像传感器不同，动态视觉传感器的输出是异步的事件流，该事件流在时空域上直接表征视场中动态信息。如上所述，动态视觉传感器直接检测视场中的动态信息、并降低了输出数据的冗余程度。但是，动态视觉传感器的异步事件流的输出格式却与主流的机器视觉算法对输入数据的要求不兼容。因此，在前端采集图像数据时，若使用动态视觉传感器，则需要将其输出的异步事件流数据按照某种方式转化为同步的帧数据。然而，数据转换操作依然会耗费大量的外部存储空间以及算力，降低整个图像处理系统的效率。鉴于此，需要一种新的图像传感器，来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种像素采集电路及图像传感器，以力图解决或至少缓解上面存在的至少一个问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种像素采集电路，包括：运动检测模块，适于检测视场中的光强变化，并在光强变化超出设定阈值时，生成像素触发信号，来指示像素采集电路进入触发状态；时间信号生成模块，与运动检测模块耦接，适于在接收到像素触发信号时生成时间信号，时间信号用于表征所述像素采集电路被触发时刻的时间信息；其中，运动检测模块和时间信号生成模块分别耦接到外围的读出单元，以便读出单元对像素采集电路进行扫描来输出像素采集电路的时间信息。可选地，在根据本专利技术的像素采集电路中，时间信号在像素采集电路进入触发状态时指示一个瞬时电压脉冲、且之后随时间而衰减。可选地，在根据本专利技术的像素采集电路中，运动检测模块包括：光电探测子模块，适于实时监测照射在其上的光信号，并输出相应的电信号；触发生成子模块，其第一输入端耦接到光电探测子模块，其第一输出端耦接到读出接口子模块，其第二输出端耦接到时间信号生成模块，触发生成子模块适于在电信号满足预定触发条件时，生成触发生成信号给读出接口子模块和时间信号生成模块；以及读出接口子模块，耦接到触发生成子模块，适于与读出单元进行通信。可选地，在根据本专利技术的像素采集电路中，时间信号生成模块包括：第一开关(K1)，其第一端耦接固定电压(VA)，其第二端耦接缓冲器(B1)的第一端；并联的第一电容(C1)和第一电阻(R1)，其一端接地，另一端耦接于所述第一开关(K1)的第二端以及第一缓冲器(B1)的第一端；第一缓冲器(B1)，其第二端耦接至第二开关(K2)的第一端；以及第二开关(K2)，其第二端接至时间信号列输出线。可选地，在根据本专利技术的像素采集电路中，时间信号生成模块包括：第三开关(K3)，其第一端耦接固定电压(VA)，其第二端耦接第二缓冲器(B2)的第一端；并联的第二电容(C2)和恒流源(I)，其一端接地，另一端耦接于所述第三开关(K3)的第二端以及第二缓冲器(B2)的第一端；第二缓冲器(B2)，其第二端耦接至第四开关(K4)的第一端；以及第四开关(K4)，其第二端接至时间信号列输出线。可选地，在根据本专利技术的像素采集电路中，第一开关(K1)或第三开关(K3)由运动检测模块输出的像素触发信号来控制，当像素触发信号有效时，第一开关(K1)或第三开关(K3)闭合；以及第二开关(K2)或第四开关(K4)由读出单元输出的时间信号行选择信号来控制，当时间信号行选择信号有效时，第二开关(K2)或第四开关(K4)闭合。可选地，在根据本专利技术的像素采集电路中，第一电阻(R1)为可调电阻；以及根据第一电容(C1)和第一电阻(R1)组成的时间常数确定时间信号的衰减速度。可选地，在根据本专利技术的像素采集电路中，根据第二电容(C2)和恒流源(I)确定时间信号的衰减速度。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种图像传感器，包括：像素采集电路阵列，包括多个如上所述的像素采集电路；全局控制单元，适于控制像素采集电路阵列的初始工作状态；读出单元，适于逐行地对像素采集电路阵列进行扫描，来输出关于像素采集电路阵列的时间信息。可选地，在根据本专利技术的图像传感器中，读出单元包括：行选择模块，适于在行方向上管理像素采集电路阵列；列选择模块，适于在列方向上管理像素采集电路阵列；读出控制模块，分别与行选择模块和列选择模块相耦接，适于控制行选择模块与列选择模块的输出。可选地，在根据本专利技术的图像传感器中，行选择模块包括：运动检测行选择子模块，通过运动检测行请求线和运动检测行选择线耦接到像素采集电路中的运动检测模块，适于对来自像素采集电路阵列的行请求信号进行响应；时间信号行选择子模块，通过时间信号行选择线耦接到像素采集电路中的时间信号生成模块，适于逐行地将像素采集电路的时间信号行选择线置为有效。可选地，在根据本专利技术的图像传感器中，行选择模块包括：运动检测行选择子模块，通过运动检测行请求线和运动检测行选择线耦接到像素采集电路中的运动检测模块，适于对来自像素采集电路阵列的行请求信号进行响应；时间信号行选择子模块，通过时间信号行选择线耦接到像素采集电路中的时间信号生成模块，适于逐行地将像素采集电路的时间信号行选择线置为有效。可选地，在根据本专利技术的图像传感器中，全局控制单元还适于在图像传感器上电时，复位像素采集电路阵列，以及，还适于在像素采集电路阵列保持稳定的初始状态时，解除复位，使得像素采集电路阵列开始工作。根据本公开的图像传感器100，在像素采集电路200中添加了时间信号生成模块220，该时间信号生成模块220生成一个本地的时间信号，该时间信号一般是一个电压信号，其在像素采集电路200检测到事件时表现为一个瞬时的电压脉冲，而后，该时间信号逐渐衰减以表征时间的流逝。外围的读出单元130添加了时间信号行选择子模块1324和时间信号列选择子模块1344，其定时地扫描所有像素采集电路200中时间信号生成模块220所输出的时间信号，从而形成时间表面帧并输出。综上，该图像传感器100既保留了传统动态视觉传感器的异步检测动态信息的优点，又可以直接输出表征像素采集电路时间信息的时间表面帧，给到后端的机器视觉算法。该时间表面帧可以被后端的机器视觉算法用来作为训练的样本以及实现物体识别、追踪等任务。这样，该图像传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种像素采集电路，包括：/n运动检测模块，适于检测视场中的光强变化，并在光强变化超出设定阈值时，生成像素触发信号，来指示所述像素采集电路进入触发状态；/n时间信号生成模块，与所述运动检测模块耦接，适于在接收到所述像素触发信号时生成时间信号，所述时间信号用于表征所述像素采集电路被触发时刻的时间信息；/n其中，所述运动检测模块和所述时间信号生成模块分别耦接到外围的读出单元，以便所述读出单元对像素采集电路进行扫描来输出像素采集电路的时间信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种像素采集电路，包括：
运动检测模块，适于检测视场中的光强变化，并在光强变化超出设定阈值时，生成像素触发信号，来指示所述像素采集电路进入触发状态；
时间信号生成模块，与所述运动检测模块耦接，适于在接收到所述像素触发信号时生成时间信号，所述时间信号用于表征所述像素采集电路被触发时刻的时间信息；
其中，所述运动检测模块和所述时间信号生成模块分别耦接到外围的读出单元，以便所述读出单元对像素采集电路进行扫描来输出像素采集电路的时间信息。


2.如权利要求1所述的像素采集电路，其中，
所述时间信号在所述像素采集电路进入触发状态时指示一个瞬时电压脉冲、且之后随时间而衰减。


3.如权利要求1或2所述的像素采集电路，其中，所述运动检测模块包括：
光电探测子模块，适于实时监测照射在其上的光信号，并输出相应的电信号；
触发生成子模块，其第一输入端耦接到所述光电探测子模块，其第一输出端耦接到读出接口子模块，其第二输出端耦接到所述时间信号生成模块，所述触发生成子模块适于在所述电信号满足预定触发条件时，生成触发生成信号给读出接口子模块和所述时间信号生成模块；以及
读出接口子模块，耦接到所述触发生成子模块，适于与读出单元进行通信。


4.如权利要求1-3中任一项所述的像素采集电路，其中，所述时间信号生成模块包括：
第一开关(K1)，其第一端耦接固定电压(VA)，其第二端耦接缓冲器(B1)的第一端；
并联的第一电容(C1)和第一电阻(R1)，其一端接地，另一端耦接于所述第一开关(K1)的第二端以及第一缓冲器(B1)的第一端；
第一缓冲器(B1)，其第二端耦接至第二开关(K2)的第一端；以及
第二开关(K2)，其第二端接至时间信号列输出线。


5.如权利要求1-3中任一项所述的像素采集电路，其中，所述时间信号生成模块包括：
第三开关(K3)，其第一端耦接固定电压(VA)，其第二端耦接第二缓冲器(B2)的第一端；
并联的第二电容(C2)和恒流源(I)，其一端接地，另一端耦接于所述第三开关(K3)的第二端以及第二缓冲器(B2)的第一端；
第二缓冲器(B2)，其第二端耦接至第四开关(K4)的第一端；以及
第四开关(K4)，其第二端接至时间信号列输出线。


6.如权利要求4或5所述的像素采集电路，其中，
所述第一开关(K1)或第三开关(K3)由所述运动检测模块输出的像素触发信号来控制，当所述像素触发信号有效时，第一开关(K1)或第三开关(K3)闭合；以及
所述第二开关(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈守顺，郭梦晗，
申请(专利权)人：上海芯仑光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31