在图像传感器中获取固定帧率高动态图像的方法及装置制造方法及图纸

在图像传感器中获取固定帧率高动态图像的方法及装置。属于图像传感器领域。该方法包括：对感光像素阵列分配长积分时间和短积分时间；根据当前帧长积分时间T1、当前帧短积分时间T2、下一帧长积分时间T3及短积分时间最大值M确定当前帧长积分时间行复位起始位置和读出起始位置、短积分时间行复位起始位置和读出起始位置、下一帧长积分时间行复位起始位置，同时确定在一帧中当前帧长积分时间读出行、长积分时间复位行、短积分时间复位行、短积分时间读出行、下一帧长积分时间复位行；将获取的已积分行的积分信号输出。感光像素阵列以固定帧长进行积分操作，达到图像以固定帧率完整、正确输出图像数据的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像传感器领域，具体涉及在图像传感器中获取固定帧率高动态图像的方法及装置。
技术介绍
目前获取高动态图像帧的方法为：在一定时间内对感光像素阵列的所有行进行长时间曝光，获得整图像帧的长时间曝光信号；并对感光像素阵列的所有行进行短时间曝光，获得整图像帧的短时间曝光信号；将获得的短时间曝光信号与长时间曝光信号进行合成。对于图像传感器来说，上述曝光是通对感光像素阵列进行长积分时间复位和读出及短积分时间复位和读出来实现的，而实现积分的原理就在于在一定时间内先将像素阵列所有行按特定顺序逐行复位，等间隔一段时间后再按这个复位顺序将特定行逐行读出；在获取高动态图像时，其中一个图像帧中所有行的长积分时间一致、所有行的短积分时间一致。由于整个积分时间原理的实现需要在上一计数帧对感光像素阵列复位，然后在下一计数帧读出，这样，一帧图像数据从复位到完整读出就需要两个计数帧的时间，为提高帧率和实现长度小于一帧的积分时间，通常采用的方法是同时在一行时间内既读出又复位，使得在一计数帧时间内除了完成当前图像帧的读出和复位之外，还可以开始下一图像帧的复位。其中一个图像帧时间(帧长)包括有效帧时间(有效帧长)及空闲帧时间(空闲帧长)；由于一行时间内只复位一行，因此当积分时间由小变大时，若其变化量大于当前图像帧中的空闲帧长，则为了保证当前图像帧和下一图像帧所有行都能够复位完全，需要使后一图像帧与当前图像帧有效数据之间的间隔时间变长，从而使得帧长变大，图像帧率变小。图1为现有技术条件下实现高动态模式图像输出的实施例的时序图：现有算法如下：依据当前帧的长积分10在行计数信号Line_counter为10开始对当前帧感光像素阵列进行逐行复位；而后在当前帧数据读出之前，例如行计数信号Line_counter为1时，将当前帧的长积分时间10与下一帧的长积分时间100进行比较，为避免当前帧与后一帧的长积分时间行复位发生交叠，保证所有有效行都完成复位，将当前帧的帧长由默认的1020调整为1110；这样可以使得当前帧短积分时间行和当前帧长积分行复位完全后，才开始下一帧长积分时间行的复位，即T1和T3，T2和T3不冲突；所谓冲突是指两行以上的有效行地址需要在某一计数行时间内同时复位，另外，T1为10，T2为2，两者均为偶数，也不发生冲突。从行计数信号Line_counter为1110开始依次对当前帧感光像素阵列的已积分长积分时间行图像数据进行读出，然后依据最大短积分时间为5，可知从行计数信号Line_counter为1105开始依次对当前帧感光像素阵列的已积分短积分时间行的图像信号进行读出，而当前帧的短积分时间为2，因此应从行计数信号Line_counter为1017开始对当前帧感光像素阵列进行短积分时间行逐行复位。这样使得当行计数信号line_counter为偶数时，进行当前帧长积分时间行图像数据的复位和读出，而行计数信号line_counter为奇数时，则进行当前帧短积分时间行图像数据的复位和读出。最后，依据后一帧的长积分100在行计数信号Line_counter为100开始对后一帧感光像素阵列进行逐行复位。将获取的长、短积分行的图像数据信号按要求输出。在行计数信号Line_counter为1106时对所述当前帧感光像素阵列的已积分的第2行长积分时间行进行读出时：在该行复位当前帧感光像素阵列的第7行长积分时间行；并根据最大短积分时间为5，确定在行计数信号Line_counter为1105读出当前帧感光像素阵列的已积分的第0行短积分时间行图像数据，同时根据当前帧短积分时间为2确定在行计数信号Line_counter为1105复位当前帧感光像素阵列的第1行短积分时间行；后一帧长积分时间行的复位在当前帧长、短积分时间行读出完毕后才开始复位，在此就不再阐述。另外，上述对感光像素阵列进行复位和读出操作的过程中，有当前帧短积分时间读出行地址0＜当前帧短积分时间复位行地址1＜当前帧长积分时间读出行地址2＜当前帧长积分时间复位行地址7。现有技术中帧长由1020变成了1110，帧率变慢了，不能满足NTSC(NatioNal TeleviSioN StaNdardS Committee，国家电视标准委员会)或PAL(PhaSe AlterNatiNg LiNe，逐行倒相)制输出时需满足的图像帧率固定的要求。另外，若输出高动态图像，需要首先在一帧时间内输出相当于普通模式两帧的图像数据，其中一帧数据实现长积分时间，即长时间曝光，另一帧数据实现短积分时间，若需要获得长、短积分时间行数据交替读出的高动态图像帧数据，为避免长、短积分行需要在同一行中复位，需要保证同一帧内长、短积分时间的奇、偶性相同，但这样不能保证输出实现任意长、短积分时间的高动态图像数据。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为：1、图像传感器获取的动态图像无法保持固定帧率的问题；2、输出高动态图像时需要对同一帧中的长、短积分的奇、偶特性进行限制的问题；3、解决高动态图像固定帧率输出的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出了在图像传感器中获取固定帧率高动态图像的方法，所述图像传感器包括排列为行和列的感光像素阵列，该方法包括如下步骤：A：对感光像素阵列分配长积分时间和短积分时间；B：依据当前帧的长积分时间T1在长积分时间行复位起始位置开始对当前帧感光像素阵列进行逐行复位；C：从当前帧长积分时间行读出起始位置开始依次对当前帧感光像素阵列的已经积分长积分时间行图像数据进行读出，然后依据当前帧的短积分时间T2和短积分时间最大值M确定短积分时间行复位起始位置，所述短积分时间最大值M为奇数，在短积分时间行复位起始位置开始对当前帧感光像素阵列进行逐行复位；依据短积分时间最大值M确定短积分时间行读出起始位置，然后从短积分时间行读出起始位置开始依次对当前帧感光像素阵列的已积分短积分时间行图像数据进行读出；长积分时间行图像数据和短积分时间行图像数据交替读出；接下来依据后一帧的长积分时间T3的大小确定下一帧长积分时间行复位起始位置，并在下一帧长积分时间行复位起始位置开始对后一帧感光像素阵列进行逐行复位；D：根据当前帧长积分时间T1、当前帧短积分时间T2、下一帧长积分时间T3、短积分时间最大值M确定一帧中任意计数行时间中当前帧长积分时间读出行、长积分时间复位行、短积分时间复位行、短积分时间读出行、下一帧长积分时间复本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．在图像传感器中获取固定帧率高动态图像的方法，所述图像传感器包括排列为行和列的感光像素阵列，其特征在于，该方法包括如下步骤：Ａ：对感光像素阵列分配长积分时间和短积分时间；Ｂ：依据当前帧的长积分时间Ｔ１在长积分时间行复位起始位置开始对当前帧感光像素阵列进行逐行复位；Ｃ：从当前帧长积分时间行读出起始位置开始依次对当前帧感光像素阵列的已经积分长积分时间行图像数据进行读出，然后依据当前帧的短积分时间Ｔ２和短积分时间最大值Ｍ确定短积分时间行复位起始位置，所述短积分时间最大值Ｍ为奇数，在短积分时间行复位起始位置开始对当前帧感光像素阵列进行逐行复位；依据短积分时间最大值Ｍ确定短积分时间行读出起始位置，然后从短积分时间行读出起始位置开始依次对当前帧感光像素阵列的已积分短积分时间行图像数据进行读出；长积分时间行图像数据和短积分３、短积分时间最大值Ｍ确定一帧中任意计数行时间中当前帧长积分时间读出行、长积分时间复位行、短积分时间复位行、短积分时间读出行、下一帧长积分时间复位行；Ｅ：循环执行步骤Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ，将获取的已积分行的积分信号输出。时间行图像数据交替读出；接下来依据后一帧的长积分时间Ｔ３的大小确定下一帧长积分时间行复位起始位置，并在下一帧长积分时间行复位起始位置开始对后一帧感光像素阵列进行逐行复位；Ｄ：根据当前帧长积分时间Ｔ１、当前帧短积分时间Ｔ２、下一帧长积分时间Ｔ...

【技术特征摘要】
1.在图像传感器中获取固定帧率高动态图像的方法，所述图像传感器包括
排列为行和列的感光像素阵列，其特征在于，该方法包括如下步骤：
A：对感光像素阵列分配长积分时间和短积分时间；
B：依据当前帧的长积分时间T1在长积分时间行复位起始位置开始对当前
帧感光像素阵列进行逐行复位；
C：从当前帧长积分时间行读出起始位置开始依次对当前帧感光像素阵列的
已经积分长积分时间行图像数据进行读出，然后依据当前帧的短积分时间T2
和短积分时间最大值M确定短积分时间行复位起始位置，所述短积分时间最大
值M为奇数，在短积分时间行复位起始位置开始对当前帧感光像素阵列进行逐
行复位；依据短积分时间最大值M确定短积分时间行读出起始位置，然后从短
积分时间行读出起始位置开始依次对当前帧感光像素阵列的已积分短积分时
间行图像数据进行读出；长积分时间行图像数据和短积分时间行图像数据交替
读出；接下来依据后一帧的长积分时间T3的大小确定下一帧长积分时间行复
位起始位置，并在下一帧长积分时间行复位起始位置开始对后一帧感光像素阵
列进行逐行复位；
D：根据当前帧长积分时间T1、当前帧短积分时间T2、下一帧长积分时间
T3、短积分时间最大值M确定一帧中任意计数行时间中当前帧长积分时间读
出行、长积分时间复位行、短积分时间复位行、短积分时间读出行、下一帧长
积分时间复位行；
E：循环执行步骤A、B、C、D，将获取的已积分行的积分信号输出。
2.如权利要求1所述的在图像传感器中获取固定帧率高动态图像的方法，
其特征在于：所述步骤D中在对所述当前帧感光像素阵列的已积分的第N行长
积分时间行图像数据进行读出时：
在接下来的单位行计数时间读出当前帧感光像素阵列已积分的第


(2N+1-M)/2行短积分时间行图像数据；
若T1为偶数，则在该行时间复位当前帧感光像素阵列的第(N+T1/2)行长
积分时间行；
若T1为奇数，则在接下来的单位行计数时间复位当前帧感光像素阵列的第
(N+(T1+1)/2)行长积分时间行；
若T2为偶数，则在接下来的单位行计数时间复位当前帧感光像素阵列的第
(N-(M-T2-1)/2)行短积分时间行；
若T2为奇数，在该行时间复位当前帧感光像素阵列的第(N-(M-T2)/2)
行短积分时间行；
根据后一帧长积分时间T3确定是在该行时间还是在接下来的单位行计数时
间复位后一帧感光像素阵列的第S行长积分时间行。
3.如权利要求1所述的在图像传感器中获取固定帧率高动态图像的方法，
其特征在于：
在所述步骤E之后还包括：将所述积分信号模数转换为数字图像信号的步
骤，将所述数字图像信号进行图像信号处理并输出的步骤。
4.如权利要求1所述的在图像传感器中获取固定帧率高动态图像的方法，
其特征在于：
一帧时间内，感光像素阵列的所有行的长积分时间T1相同，所有行的短积

【专利技术属性】
技术研发人员：覃知，傅璟军，胡文阁，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94