集成在图像传感器中自适应划分量化区间的系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了集成在图像传感器中自适应划分量化区间的系统与方法，首先，在正常采集细胞图像之前，以采用固定斜率k1的单斜率模数转换器采集细胞图像得到其量化结果；然后，通过Up

【技术实现步骤摘要】
集成在图像传感器中自适应划分量化区间的系统与方法


[0001]本专利技术属于图像传感器
，具体涉及集成在图像传感器中自适应划分量化区间的系统与方法。

技术介绍

[0002]无透镜显微成像系统具有体积小、视场大、低成本等优点，在细胞即时检测领域发挥着非常重要的作用。无透镜显微成像系统遵循透射成像机制，由于无法聚焦与放大，使得细胞整体图像的对比度过低。
[0003]现阶段，已有改善细胞成像对比度方法主要包括片外数字域拉伸和集成在芯片内部的模拟域拉伸。片外数字域拉伸方式实现简单，但是需要PC或者FPGA来实现，成本增大的同时也不具有便携性。集成在芯片内部的模拟域拉伸利用可配置多频率计数器，通过对背景灰度区间粗量化、感兴趣细胞灰度区间细量化的方法，在ADC对图像信息量化精度相同的情况下，增加了细胞灰度区间的量化精度，为下一步数字图像处理提供了精度更高、细节更清晰的细胞区域图像。但是随着采集环境和细胞样本的变化，细胞灰度区间与背景灰度区间会发生很大的改变。一方面，由于这种拉伸方式发生在模数转换器之前，灰度区间范围所对应的斜率调节点必须对图像传感器芯片参数做出修改；另一方面人为条件对于操作人员的专业技能要求较高，因此，现阶段，无透镜显微成像系统只能针对固定不变的细胞进行处理或在芯片内配置大量寄存器存储不同调整方案，极大的影响了无透镜显微成像系统的市场价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种集成在图像传感器中自适应划分量化区间的系统与方法，有效解决现有无透镜显微成像系统采用片内模拟域对比度拉伸，提高细胞灰度区间量化精度时，无法自动调节斜率大小以及划分量化区间的问题。本专利技术的另一目的是提供采用上述系统进行自适应划分量化区间的方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]集成在图像传感器中自适应划分量化区间的系统，具体包括：列并行单斜率模数转换、列并行一阶边缘检测电路、列共享可配置斜坡发生器、列共享时序电路、列共享7bit移位寄存器、列共享8bit数值比较器、列共享寄存器MAX、列共享寄存器MIN；
[0007]所述列并行一阶边缘检测电路包括一个减法器、一个8bit数值比较器、四个8bit寄存器，分别为寄存器MAX_derta
[j]、寄存器MIN_derta
[j]、寄存器MAX_data
[j]、寄存器MIN_data
[j]；
[0008]所述列共享时序电路产生整个系统的时序控制信号；所述列并行单斜率模数转换器将采集到的光信号转化为数字信号，所述列共享可配置斜坡发生器用来产生多斜坡输出信号，配合列并行单斜率模数转换器完成模拟信号到数字信号的非线性转换；所述列并行一阶边缘检测电路完成图像的一维边缘检测，具体完成该列相邻行数字信号的减法计算，
同时将减法结果进行比较，存储该列减法结果的最大值与最小值、并存储与之对应的数字信号；所述列共享7bit移位寄存器、列共享8bit数值比较器将对所有列的列并行一阶边缘检测电路的最终输出结果进行比较，进而确定该样本的灰度划分区间。
[0009]集成在图像传感器中自适应划分量化区间的方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1：列共享时序控制电路给整个电路提供时序，控制图像传感器的工作方式为列并行处理，滚筒式曝光，首先，从n
×
n像素阵列中读出光信号V
[i；j]，在更换细胞样品时，系统进入线性量化模式，列并行一阶边缘检测电路与列共享7bit移位寄存器进行初始化，列并行单斜率模数转换器以固定斜率k1进行量化，将n
×
n像素阵列中的光信号V
[i；j]线性转换为数字信号N
[i；j]；
[0011]步骤2：滚筒式曝光方式下，n
×
n像素阵列光信号V
[i；j]逐行输出，从每一列输出第二行转换结果N
[2；j]开始，列并行一阶边缘检测电路开始做相邻行的减法，即差值D
[i；j]＝N
[i；j]‑
N
[i+1；j]；
[0012]步骤3：根据D
[i；j]的正负再进行比较，当D
[i；j]为正时，通过比较器比较|D
[i；j]|与该列的寄存器存储的MAX_derta
[j]大小，当|D
[i；j]|>MAX_derta
[j]，将D
[i；j]写入寄存器MAX_derta
[j]中，同时将N
[i；j]写入寄存器MAX_data
[j]中，完成操作后，返回步骤2；同理，当D
[i；j]为负时，通过比较器比较|D
[i；j]|与该列的寄存器存储的MIN_derta
[j]大小，当|D
[i；j]|>MIN_derta
[j]，将D
[i；j]写入寄存器MIN_derta
[j]中，同时将N
[i；j]写入寄存器MIN_data
[j]中，完成操作后，返回步骤2；
[0013]步骤4：重复以上步骤2和步骤3，直至采集并处理128行光信号；
[0014]步骤5：比较列与列之间的差值大小，通过列共享7bit移位寄存器与列共享8bit数值比较器，依次比较列MAX_derta
[1]到MAX_derta
[n]数值大小，当MAX_derta
[j+1]>MAX_derta
[j]时，将MAX_data
[j+1]存储在列共享寄存器MAX中；再依次比较列MIN_derta
[1]到MIN_derta
[n]数值大小，当MIN_derta
[j+1]>MIN_derta
[j]时，将MIN_derta
[j+1]存储在列共享寄存器MIN中；
[0015]步骤6：将列共享寄存器MAX和列共享寄存器MIN存储的数值反馈给列共享时序控制电路，进而列共享时序控制电路调节列共享可配置斜坡发生器产生两个不同的斜率，分别为k2和k3；
[0016]步骤7：图像传感器进入非线性采集模式，在灰度为0到MIN以固定斜率k2进行量化，在灰度为MIN到MAX之间以固定斜率k3进行量化，MAX到255之间以固定斜率k2进行量化，输出非线性结果。
[0017]进一步地，所述步骤2的具体做法为：
[0018]在列并行一阶边缘检测电路的减法器中开始做相邻行的减法，即差值D
[i；j]＝N
[i；j]‑
N
[i+1；j]，采用Up
‑
down计数器来实现数值减法器功能，不同常规的Up
‑
down计数器，在实现减法的同时，Up计数器不能停止，所以把Up和down计数器分开，即单独的Up和down计数器，Up计数器为8bit，down计数器为9bit，Up计数器为从0开始顺序计数，而down计数器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.集成在图像传感器中自适应划分量化区间的系统，其特征在于，具体包括：列并行单斜率模数转换、列并行一阶边缘检测电路、列共享可配置斜坡发生器、列共享时序电路、列共享7bit移位寄存器、列共享8bit数值比较器、列共享寄存器MAX、列共享寄存器MIN；所述列并行一阶边缘检测电路包括一个减法器、一个8bit数值比较器、四个8bit寄存器，分别为寄存器MAX_derta
[j]
、寄存器MIN_derta
[j]
、寄存器MAX_data
[j]
、寄存器MIN_data
[j]
；所述列共享时序电路产生整个系统的时序控制信号；所述列并行单斜率模数转换器将采集到的光信号转化为数字信号，所述列共享可配置斜坡发生器用来产生多斜坡输出信号，配合列并行单斜率模数转换器完成模拟信号到数字信号的非线性转换；所述列并行一阶边缘检测电路完成图像的一维边缘检测，具体完成该列相邻行数字信号的减法计算，同时将减法结果进行比较，存储该列减法结果的最大值与最小值、并存储与之对应的数字信号；所述列共享7bit移位寄存器、列共享8bit数值比较器将对所有列的列并行一阶边缘检测电路的最终输出结果进行比较，进而确定该样本的灰度划分区间。2.集成在图像传感器中自适应划分量化区间的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：列共享时序控制电路给整个电路提供时序，控制图像传感器的工作方式为列并行处理，滚筒式曝光，首先，从n
×
n像素阵列中读出光信号V
[i；j]
，在更换细胞样品时，系统进入线性量化模式，列并行一阶边缘检测电路与列共享7bit移位寄存器进行初始化，列并行单斜率模数转换器以固定斜率k1进行量化，将n
×
n像素阵列中的光信号V
[i；j]
线性转换为数字信号N
[i；j]
；步骤2：滚筒式曝光方式下，n
×
n像素阵列读出的光信号V
[i；j]
逐行输出，从每一列输出第二行转换结果N
[2；j]
开始，列并行一阶边缘检测电路开始做相邻行的减法，即差值D
[i；j]
＝N
[i；j]
‑
N
[i+1；j]
；步骤3：根据D
[i；j]
的正负再进行比较，当D
[i；j]
为正时，通过比较器比较|D
[i；j]
|与该列的寄存器存储的MAX_derta
[j]
大小，当|D
[i；j]
|>MAX_derta
[j]
，将D
[i；j]
写入寄存器MAX_derta
[j]
中，同时将N
[i；j]
写入寄存器MAX_data
[j]
中，完成操作后，返回步骤2；同理，当D
[i；j]...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕楠，张鹤玖，余宁梅，白小龙，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：