图像传感器、图像处理方法、及电子设备与流程
本技术涉及图像处理，尤其涉及一种图像传感器、图像处理方法、及电子设备。
背景技术：
1、图像传感器拍摄的场景中，有处于静止状态的物体，也有处于运动状态的物体。在某些应用中，静止物体和运动物体同时成像，有助于对场景的分析和理解。在某些应用中，只需要捕捉运动物体。
2、例如，视场中的大部分环境都处于静止状态，只有一个或若干个运动物体在移动。如果使用常规的图像传感器，每个光敏电路逐帧成像，会产生很多重复、冗余的信息，增加无意义的存储、计算和功耗。
3、而且，在这些应用中，运动物体才是更值得关注的信息，静止的背景信息相对次要。但是传统的用于捕捉运动物体成像的传感器存在制作工艺复杂、像素尺寸大等问题。
4、因此，如何设计一种传感器，既能实现逐帧成像(包含静止物体和运动物体)，又能输出图像帧内运动物体的图像，并且制作工艺简单、低成本面积，成为本领域技术人员研究的方向。
技术实现思路
1、本技术实施例提供一种图像传感器、图像处理方法、及电子设备，用于提供一种低成本面积、低功耗的图像传感器，既能实现逐帧成像，又能输出图像帧内运动物体的动态视觉信号。
2、为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
3、本技术实施例的一方面，提供一种图像传感器，包括：光敏电路和列线电路。光敏电路被配置为在同一图像帧内接收入射光，在第一工作模式下，生成1个曝光信号；在第二工作模式下，生成多个所述曝光信号。列线电路，包括双采样器，开关阵列电路，数模转换器。双采样器，与光敏电路的输出端耦接，被配置为接收并处理曝光信号，在第一工作模式下，输出同一图像帧的图像信号，在第二工作模式下，输出同一图像帧的动态视觉信号。开关阵列电路，与双采样器的输出端耦接，用于选通不同支路的信号传输到模数转换器。模数转换器，被配置为将接收到的开关阵列电路的信号转换为数字信号后输出。
4、本技术实施例提供的图像处理器，通过开关阵列电路选通不同支路的信号传输到模数转换器，从而实现电路不同的工作模式。双采样器可以输出图像信号和动态视觉信号，既能实现逐帧成像，又能输出图像帧内的运动物体。若光敏单元将一图像帧中完整的曝光时段划分为多个子曝光时段，将多个子曝光时段产生的光生电子依次输出至列线电路进行处理，得到不同子曝光时段对应的亮度信息，则可实现一图像帧中完整曝光时段内图像亮度信息的呈现。而且，输出的动态视觉信号是一图像帧内的多个子曝光时段之间的动态变化，相当于帧内插帧，而非前/后两帧的动态变化。通过在列线电路中增加模数转换器，可以用来实现将模拟信号转化为数字信号。本技术中的图像传感器是在传统cis的基础上做出的改进，可以复用成熟的cis工艺制程和图像算法，技术难度低，产品开发周期短。在满足成像功能的前提下，增加动态视觉功能，成为可以切换工作模式的“双模视觉传感器”。且不需要数字图像信号处理器，减小图像传感器制造的成本面积。
5、在一种可能的实现方式中，开关阵列电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关。第一开关的第二端耦接于第三开关的第一端。第二开关的第二端耦接于第三开关的第二端。第四开关的第一端耦接于第三开关的第一端。第五开关的第一端耦接于第三开关的第二端。通过控制第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关的通断，将不同支路的信号传输到模数转换器，实现电路工作模式的灵活切换。
6、在一种可能的实现方式中，模数转换器包括第六开关、数模转换器和比较器。第六开关的第一端耦接于比较器的第二输入端，第六开关的第二端耦接于数模转换器。第六开关用于在第一工作模式下，将数模转换器接入电路，通过判断比较器是否翻转，来对逐帧成像的模拟信号进行数字量化。
7、在一种可能的实现方式中，列线电路还包括双采样器，双采样器包括：第一电容、第二电容、第一运算放大器、以及第七开关。第一电容的第一端耦接于光敏电路的输出端，第一电容的第二端耦接于第二电容的第一端和第一运算放大器的第一输入端。第二电容的第二端耦接于第一运算放大器的输出端。第七开关与第二电容并联。第一运算放大器的第二输入端耦接于参考电压。第一运算放大器的输出端耦接于双采样器的输出端。在双采样器中还可以设置缓冲器，提升双采样器的驱动能力，使图像传感器更快更稳定。
8、在一种可能的实现方式中，光敏电路在第二工作模式下，将同一图像帧内的曝光时段分为两个不同时段，分别为第一曝光时段和第二曝光时段。比较不同曝光时段的入射光累积强度之差，感知光照变化，来实现动态视觉功能。
9、在一种可能的实现方式中，第一曝光时段和第二曝光时段为同一图像帧内相邻的两个时段。通过将光敏单元在一图像帧中完整的曝光时段划分为多个子曝光时段，将多个子曝光时段产生的光生电子依次输出至列线电路进行处理，得到不同子曝光时段对应的亮度信息，实现一图像帧中完整曝光时段内亮度变化的判断。
10、在一种可能的实现方式中，动态视觉信号表征第二曝光时段内入射光的强度与第一曝光时段内入射光的强度之差。通过对比第二曝光时段内入射光的强度与第一曝光时段内入射光的强度，可以获取图像帧内两个时段的光强变化。
11、在一种可能的实现方式中，第一曝光时段与第二曝光时段之和为第三曝光时段；图像信号表征第三曝光时段内入射光的累积强度。第三曝光时段持续的时间较长，产生的光生电子数多。因此，图像信号的信噪比较大，闪烁噪声较小，图像质量较好。
12、在一种可能的实现方式中，光敏电路还被配置为生成复位电压，双采样器还被配置为接收复位电压。
13、本技术实施例的第二方面，提供一种图像传感方法，图像传感方法包括：选择对应的工作模式，生成曝光信号。根据曝光信号，在第一工作模式下，生成图像帧的图像信号。在第二工作模式下，生成图像帧的动态视觉信号。将对应工作模式下的图像信号和动态视觉信号转换为数字信号并输出。本技术实施例提供的图像传感方法的有益效果与图像传感器的有益效果相同，此处不再赘述。
14、在一种可能的实现方式中，生成曝光信号，包括：在第一工作模式下，接收入射光，生成第三曝光信号。在第二工作模式下，接收第一曝光时段的入射光，并生成第一曝光信号，再接收第二曝光时段的入射光，生成第二曝光信号。第一曝光时段和第二曝光时段为同一图像帧内相邻的两个时段。通过将光敏单元在一图像帧中完整的曝光时段划分为多个子曝光时段，将多个子曝光时段产生的光生电子依次输出至列线电路进行处理，得到不同子曝光时段对应的亮度信息，实现一图像帧中完整曝光时段内亮度变化的判断。而且，输出的动态视觉信号是一图像帧内的多个子曝光时段之间的动态变化，相当于帧内插帧，而非前/后两帧的动态变化。
15、在一种可能的实现方式中，图像处理方法还包括：生成复位电压。
16、在一种可能的实现方式中，第一曝光时段和第二曝光时段为同一图像帧内相邻的两个时段。动态视觉信号表征第二曝光时段内入射光的强度与第一曝光时段内入射光的强度之差。通过对比第二曝光时段内入射光的强度与第一曝光时段内入射光的强度，可以获取图像帧内两个时段的光强变化。
17、在一种可能的实现方式中，第一曝光时段与第二曝光时段之和为第三曝光时段。图像信号表征第三曝光时段内入射光的累积强度。第三曝光时段持续的时间较长，产生的光生电子数多。因此，将其作为图像信号，图像信号的信噪比较大，闪烁噪声较小，图像质量较好。
18、本技术实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括图像传感器和印刷电路板，图像传感器设置在印刷电路板上，图像传感器包括第一方面任一项的图像传感器。图像传感器的一个管脚用于输出不同功能的信号。
技术特征：
1.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述开关阵列电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关；
3.根据权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，所述模数转换器包括第六开关、数模转换器和比较器；
4.根据权利要求1至3任意一项所述的图像传感器，其特征在于，所述双采样器包括：第一电容、第二电容、第一运算放大器、以及第七开关；
5.根据权利要求1至4任意一项所述的图像传感器，其特征在于，所述光敏电路在所述第二工作模式下，将所述同一图像帧内的曝光时段分为两个不同时段，分别为第一曝光时段和第二曝光时段。
6.根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述第一曝光时段和所述第二曝光时段为所述同一图像帧内相邻的两个时段。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的图像传感器，其特征在于，所述动态视觉信号表征所述第二曝光时段内入射光的强度与所述第一曝光时段内入射光的强度之差。
8.根据权利要求5或6所述的图像传感器，其特征在于，所述第一曝光时段与所述第二曝光时段之和为第三曝光时段；
9.根据权利要求1-8任意一项所述的图像传感器，其特征在于，
10.一种图像处理方法，其特征在于，所述图像处理方法包括：
11.根据权利要求10所述的图像处理方法，其特征在于，生成所述曝光信号，包括：
12.根据权利要求10或11所述的图像处理方法，其特征在于，所述图像处理方法还包括：生成复位电压。
13.根据权利要求11所述的图像处理方法，其特征在于，所述第一曝光时段和所述第二曝光时段为所述同一图像帧内相邻的两个时段；
14.根据权利要求13所述的图像处理方法，其特征在于，所述第一曝光时段与所述第二曝光时段之和为第三曝光时段；
15.一种电子设备，其特征在于，包括图像传感器和印刷电路板，所述图像传感器设置在所述印刷电路板上，所述图像传感器包括权利要求1-9任一项所述的图像传感器，所述图像传感器的一个管脚用于输出不同功能的信号。
技术总结
本申请实施例提供一种图像传感器、图像传感方法、电子设备，涉及图像处理技术领域，用于提供一种低功耗、低成本的图像传感器，既能实现逐帧成像，又能输出图像帧内运动物体的动态视觉信号。该图像传感器包括：光敏电路和列线电路。光敏电路被配置为在同一图像帧内接收入射光，生成曝光信号。列线电路包括：双采样器，开关阵列电路和数模转换器。双采样器，与光敏电路的输出端耦接，被配置为接收并处理曝光信号，在第一工作模式下，输出同一图像帧的图像信号，在第二工作模式下，输出同一图像帧的动态视觉信号。开关阵列电路，与双采样器的输出端耦接，用于选通不同支路的信号传输到模数转换器。模数转换器，被配置为将接收到的开关阵列电路的信号转换为数字信号后输出。
技术研发人员：李杨,潘撼,邓志鹏,胡慧,赵晓锦,郝嘉诚,左海彪
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23