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在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法及裝置的制作方法

文檔序號:7755535閱讀:210來源:國知局
專利名稱:在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法及裝置的制作方法
技術領域
本發(fā)明屬于圖像傳感器領域,具體涉及在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法及裝置。
背景技術
目前獲取高動態(tài)圖像幀的方法為在一定時間內(nèi)對感光像素陣列的所有行進行長時間曝光,獲得整圖像幀的長時間曝光信號;并對感光像素陣列的所有行進行短時間曝光, 獲得整圖像幀的短時間曝光信號;將獲得的短時間曝光信號與長時間曝光信號進行合成。對于圖像傳感器來說,上述曝光是通對感光像素陣列進行長積分時間復位和讀出及短積分時間復位和讀出來實現(xiàn)的,而實現(xiàn)積分的原理就在于在一定時間內(nèi)先將像素陣列所有行按特定順序逐行復位,等間隔一段時間后再按這個復位順序將特定行逐行讀出;在獲取高動態(tài)圖像時,其中一個圖像幀中所有行的長積分時間一致、所有行的短積分時間一致。由于整個積分時間原理的實現(xiàn)需要在上一計數(shù)幀對感光像素陣列復位,然后在下一計數(shù)幀讀出,這樣,一幀圖像數(shù)據(jù)從復位到完整讀出就需要兩個計數(shù)幀的時間,為提高幀率和實現(xiàn)長度小于一幀的積分時間,通常采用的方法是同時在一行時間內(nèi)既讀出又復位, 使得在一計數(shù)幀時間內(nèi)除了完成當前圖像幀的讀出和復位之外,還可以開始下一圖像幀的復位。其中一個圖像幀時間(幀長)包括有效幀時間(有效幀長)及空閑幀時間(空閑幀長);由于一行時間內(nèi)只復位一行,因此當積分時間由小變大時,若其變化量大于當前圖像幀中的空閑幀長,則為了保證當前圖像幀和下一圖像幀所有行都能夠復位完全,需要使后一圖像幀與當前圖像幀有效數(shù)據(jù)之間的間隔時間變長,從而使得幀長變大,圖像幀率變小。圖1為現(xiàn)有技術條件下實現(xiàn)高動態(tài)模式圖像輸出的實施例的時序圖現(xiàn)有算法如下依據(jù)當前幀的長積分10在行計數(shù)信號Line_COimter為10開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位;而后在當前幀數(shù)據(jù)讀出之前,例如行計數(shù)信號Line_COimter為1時, 將當前幀的長積分時間10與下一幀的長積分時間100進行比較,為避免當前幀與后一幀的長積分時間行復位發(fā)生交疊,保證所有有效行都完成復位,將當前幀的幀長由默認的1020 調(diào)整為1110 ;這樣可以使得當前幀短積分時間行和當前幀長積分行復位完全后,才開始下一幀長積分時間行的復位,即Tl和T3,T2和T3不沖突;所謂沖突是指兩行以上的有效行地址需要在某一計數(shù)行時間內(nèi)同時復位,另外,Tl為10,T2為2,兩者均為偶數(shù),也不發(fā)生沖突。從行計數(shù)信號Line_COimter為1110開始依次對當前幀感光像素陣列的已積分長積分時間行圖像數(shù)據(jù)進行讀出,然后依據(jù)最大短積分時間為5,可知從行計數(shù)信號Line_ counter為1105開始依次對當前幀感光像素陣列的已積分短積分時間行的圖像信號進行讀出,而當前幀的短積分時間為2,因此應從行計數(shù)信號Line_COimter為1017開始對當前幀感光像素陣列進行短積分時間行逐行復位。這樣使得當行計數(shù)信號line_Coimter為偶數(shù)時,進行當前幀長積分時間行圖像數(shù)據(jù)的復位和讀出,而行計數(shù)信號lirncounter為奇數(shù)時,則進行當前幀短積分時間行圖像數(shù)據(jù)的復位和讀出。最后,依據(jù)后一幀的長積分100 在行計數(shù)信號Line_COimter為100開始對后一幀感光像素陣列進行逐行復位。將獲取的長、短積分行的圖像數(shù)據(jù)信號按要求輸出。在行計數(shù)信號Line_COimter為1106時對所述當前幀感光像素陣列的已積分的第 2行長積分時間行進行讀出時在該行復位當前幀感光像素陣列的第7行長積分時間行;并根據(jù)最大短積分時間為5,確定在行計數(shù)信號Line_COimter為1105讀出當前幀感光像素陣列的已積分的第0行短積分時間行圖像數(shù)據(jù),同時根據(jù)當前幀短積分時間為2確定在行計數(shù)信號Line_COimter為1105復位當前幀感光像素陣列的第1行短積分時間行;后一幀長積分時間行的復位在當前幀長、短積分時間行讀出完畢后才開始復位,在此就不再闡述。另外,上述對感光像素陣列進行復位和讀出操作的過程中,有當前幀短積分時間讀出行地址0 <當前幀短積分時間復位行地址1<當前幀長積分時間讀出行地址2 <當前幀長積分時間復位行地址7。現(xiàn)有技術中幀長由1020變成了 1110,幀率變慢了,不能滿足NTSC(NatioNal TeleviSioN StaNdardS Committee,國家電視標準委員會)或 PAL(Phak AlterNatiNg LiNe,逐行倒相)制輸出時需滿足的圖像幀率固定的要求。另外,若輸出高動態(tài)圖像,需要首先在一幀時間內(nèi)輸出相當于普通模式兩幀的圖像數(shù)據(jù),其中一幀數(shù)據(jù)實現(xiàn)長積分時間, 即長時間曝光,另一幀數(shù)據(jù)實現(xiàn)短積分時間,若需要獲得長、短積分時間行數(shù)據(jù)交替讀出的高動態(tài)圖像幀數(shù)據(jù),為避免長、短積分行需要在同一行中復位,需要保證同一幀內(nèi)長、短積分時間的奇、偶性相同,但這樣不能保證輸出實現(xiàn)任意長、短積分時間的高動態(tài)圖像數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題為1、圖像傳感器獲取的動態(tài)圖像無法保持固定幀率的問題;2、輸出高動態(tài)圖像時需要對同一幀中的長、短積分的奇、偶特性進行限制的問題;3、解決高動態(tài)圖像固定幀率輸出的問題。為解決上述技術問題,本發(fā)明提出了在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法,所述圖像傳感器包括排列為行和列的感光像素陣列,該方法包括如下步驟A 對感光像素陣列分配長積分時間和短積分時間;B 依據(jù)當前幀的長積分時間Tl在長積分時間行復位起始位置開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位;C:從當前幀長積分時間行讀出起始位置開始依次對當前幀感光像素陣列的已經(jīng)積分長積分時間行圖像數(shù)據(jù)進行讀出,然后依據(jù)當前幀的短積分時間T2和短積分時間最大值M確定短積分時間行復位起始位置,所述短積分時間最大值M為奇數(shù),在短積分時間行復位起始位置開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位;依據(jù)短積分時間最大值M確定短積分時間行讀出起始位置,然后從短積分時間行讀出起始位置開始依次對當前幀感光像素陣列的已積分短積分時間行圖像數(shù)據(jù)進行讀出;長積分時間行圖像數(shù)據(jù)和短積分時間行圖像數(shù)據(jù)交替讀出;接下來依據(jù)后一幀的長積分時間T3的大小確定下一幀長積分時間行復位起始位置,并在下一幀長積分時間行復位起始位置開始對后一幀感光像素陣列進行逐行復位;D 根據(jù)當前幀長積分時間Tl、當前幀短積分時間T2、下一幀長積分時間T3、短積分時間最大值M確定一幀中任意計數(shù)行時間中當前幀長積分時間讀出行、長積分時間復位行、短積分時間復位行、短積分時間讀出行、下一幀長積分時間復位行;E 循環(huán)執(zhí)行步驟A、B、C、D,將獲取的已積分行的積分信號輸出。為解決上述技術問題,本發(fā)明還提出了在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的裝置,包括感光像素陣列;積分時間計算及分配單元,根據(jù)已輸出圖像信息計算出長、短積分時間,并分配給感光像素陣列;長短積分處理單元,依據(jù)當前幀的長積分時間Tl在長積分時間行復位起始位置開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位;從當前幀長積分時間行讀出起始位置開始依次對當前幀感光像素陣列的已經(jīng)積分長積分時間行的圖像數(shù)據(jù)進行讀出,然后依據(jù)當前幀的短積分時間T2和短積分時間最大值M確定短積分時間行復位起始位置,所述短積分時間最大值M為奇數(shù),在短積分時間行復位起始位置開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位,依據(jù)短積分時間最大值M確定短積分時間行讀出起始位置,然后從短積分時間行讀出起始位置開始依次對當前幀感光像素陣列的已積分短積分時間行的圖像數(shù)據(jù)進行讀出;長積分時間行圖像數(shù)據(jù)和短積分時間行圖像數(shù)據(jù)交替讀出;接下來依據(jù)后一幀的長積分時間T3的大小確定下一幀長積分時間行復位起始位置,并在下一幀長積分時間行復位起始位置開始對后一幀感光像素陣列進行逐行復位;根據(jù)當前幀長積分時間Tl、當前幀短積分時間T2、下一幀長積分時間T3、短積分時間最大值M確定一幀中任意計數(shù)行時間中的當前幀長積分時間讀出行、長積分時間復位行、短積分時間復位行、短積分時間讀出行、下一幀長積分時間復位行。本發(fā)明所提出的在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法及裝置,根據(jù)當前幀長積分時間Tl確定當前幀的長積分時間行復位起始位置、長積分時間行讀出起始位置,根據(jù)當前幀短積分時間T2、短積分時間最大值M確定當前幀的短積分時間行復位起始位置、短積分時間行讀出起始位置,根據(jù)下一幀長積分時間確定下一幀的長積分時間行復位起始位置,無論當前幀長積分時間T3與下一幀長積分時間Tl差距的大小,當前幀長積分時間Tl、當前幀短積分時間T2、下一幀長積分時間T3的奇偶特征,都能保證感光像素陣列以固定幀長進行積分操作時,當前幀與下一幀均可以復位完全;由此達到了保證圖像質(zhì)量的同時,保證了圖像以固定幀率完整、正確輸出的效果。


圖1為現(xiàn)有技術提供的當前幀長積分時間Tl為10,短積分時間T2為2,最大短積分時間M為5,后一幀長積分時間T3為100時的復位積分的時序圖;圖2為本發(fā)明提供的在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法流程圖;圖3為本發(fā)明提供的在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的裝置示意圖;圖4為本發(fā)明實施例提供的當前幀長積分時間Tl為10,短積分時間T2為3,最大短積分時間M為5,后一幀長積分時間T3為100時的復位積分的時序圖;圖5為圖4的局部放大圖;圖6為本發(fā)明實施例提供的當前幀長積分時間Tl為10,短積分時間T2為2,最大短積分時間M為5,后一幀長積分時間T3為1014時的復位積分的時序圖;圖7為圖6的局部放大圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白,以下結合附圖及實施例,對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像,先需要對當前幀長積分時間Tl、下一幀長積分時間T3的大小進行比較。將當前幀的長積分時間Tl與后一幀的長積分時間T3進行比較若當前幀長積分時間Tl小于當前幀幀長,后一幀的長積分時間T3大于當前幀的長積分時間Tl,且后一幀長積分時間T3與當前幀長積分時間Tl的差大于當前幀時間的幀空閑時間T4時。利用如下算法在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像。在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法,如圖2所示,包括步驟A 對感光像素陣列分配長積分時間和短積分時間;B 依據(jù)當前幀的長積分時間Tl在長積分時間行復位起始位置開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位;C:從當前幀長積分時間行讀出起始位置開始依次對當前幀感光像素陣列的已經(jīng)積分長積分時間行圖像數(shù)據(jù)進行讀出,然后依據(jù)當前幀的短積分時間T2和短積分時間最大值M確定短積分時間行復位起始位置,所述短積分時間最大值M為奇數(shù),在短積分時間行復位起始位置開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位;依據(jù)短積分時間最大值M確定短積分時間行讀出起始位置,然后從短積分時間行讀出起始位置開始依次對當前幀感光像素陣列的已積分短積分時間行圖像數(shù)據(jù)進行讀出;長積分時間行圖像數(shù)據(jù)和短積分時間行圖像數(shù)據(jù)交替讀出;接下來依據(jù)后一幀的長積分時間T3的大小確定下一幀長積分時間行復位起始位置,并在下一幀長積分時間行復位起始位置開始對后一幀感光像素陣列進行逐行復位;D 根據(jù)當前幀長積分時間Tl、當前幀短積分時間T2、下一幀長積分時間T3、短積分時間最大值M確定一幀中任意計數(shù)行時間中的當前幀長積分時間讀出行、長積分時間復位行、短積分時間復位行、短積分時間讀出行、下一幀長積分時間復位行;E 循環(huán)執(zhí)行步驟A、B、C、D,將獲取的已積分行的積分信號輸出。上述方法中,當前幀長積分時間行復位、短積分時間行復位、下一幀長積分時間行復位都是每兩行計數(shù)時間復位一行,當前幀長積分時間行讀出、短積分時間行讀出也是每兩行計數(shù)時間讀出一行,達到長積分時間行圖像數(shù)據(jù)和短積分時間行圖像數(shù)據(jù)交替讀出的目的。步驟C中長積分時間行圖像信號和短積分時間行的圖像信號交替讀出會使得在短積分時間行圖像數(shù)據(jù)讀出之前會先讀出(M+l)/2行長積分時間行圖像數(shù)據(jù),而在長積分時間行數(shù)據(jù)讀出完畢之后,則需要繼續(xù)讀出(M+l)/2行短積分時間行圖像數(shù)據(jù)。對那些沒有實際長、短積分時間行圖像數(shù)據(jù)讀出的行,將其地址指向黑行或某一不需要輸出行的地址。上述在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法中,當前幀短積分時間行復位起始位置在當前幀長積分時間行復位起始位置之后,但早于下一幀長積分時間行復位起始位置。讀出時,先讀出當前幀的長積分時間行圖像數(shù)據(jù),第(M+1)/2行后開始讀出當前幀的短積分時間行圖像數(shù)據(jù)。下面詳細描述上述方法中當前幀長積分時間行復位起始位置、長積分時間行讀出起始位置、短積分時間行復位起始位置、短積分時間行讀出起始位置、下一幀長積分時間行復位起始位置的位置關系。所述步驟D中在對所述當前幀感光像素陣列的已積分的第N行長積分時間行圖像數(shù)據(jù)進行讀出時在接下來的單位行計數(shù)時間讀出當前幀感光像素陣列已積分的第 QN+l-M)/2行短積分時間行圖像數(shù)據(jù);若Tl為偶數(shù),則在該行時間復位當前幀感光像素陣列的第(Ν+Τ1/2)行長積分時間行;若Tl為奇數(shù),則在接下來的單位行計數(shù)時間復位當前幀感光像素陣列的第(Ν+(Τ1+1)/2)行長積分時間行;若Τ2為偶數(shù),則在接下來的單位行計數(shù)時間復位當前幀感光像素陣列的第(Ν-(Μ-Τ2-1)/2)行短積分時間行;若Τ2為奇數(shù),在該行時間復位當前幀感光像素陣列的第(Ν-(Μ-Τ2)/2)行短積分時間行;根據(jù)后一幀長積分時間Τ3確定是在該行時間還是在接下來的單位行計數(shù)時間復位后一幀感光像素陣列的第S 行長積分時間行。其中S < = ((2Ν+1-Μ)/2) < ((N-(Μ-Τ2-1)/2)或(N-(Μ-Τ2)/2)) < = N < ((Ν+Τ1/2)或(N+(T1+1V2)),表示針對感光像素陣列中某一有效行地址,當前幀長積分時間復位行的地址(N+T1/2)或(Ν+(Τ1+1)/2)大于當前幀長積分時間讀出行的地址N,當前幀長積分時間讀出行的地址N大于等于當前幀短積分時間復位行地址(Ν-(Μ-Τ2-1)/2)或 (N-(M-T2V2),當前幀短積分時間復位行地址(Ν-(Μ-Τ2-1)/2)或(N_(M_T2)/2)大于當前幀短積分時間讀出行地址ON+1-MV2),當前幀短積分時間讀出行地址QN+l-M)/2)大于等于下一幀長積分時間復位行的地址。進一步的,在所述步驟E之后還包括將所述積分信號模數(shù)轉換為數(shù)字圖像信號的步驟,將所述數(shù)字圖像信號進行圖像信號處理并輸出的步驟。所述圖像信號處理為將同一幀中相同行地址的長、短積分時間行圖像數(shù)據(jù)合成成一幀圖像數(shù)據(jù)。進一步的,本算法還包括在一幀時間內(nèi),感光像素陣列中所有需要讀出的有效行圖像數(shù)據(jù)的長積分時間Tl均相同,短積分時間Τ2均相同。長積分時間Tl大于等于短積分時間Τ2。另外,對于高動態(tài)圖像來說,一幀時間內(nèi)需要讀出相當于普通圖像兩倍的數(shù)據(jù),一幀中所有的長積分時間行數(shù)據(jù)與所有的短積分時間行數(shù)據(jù)均可分別生成一幀完整的圖像; 并且長、短積分時間行復位和讀出時所對應的地址及順序都應該相同,不同的只是復位和讀出的起始位置,這樣方便將相同行地址的長、短積分時間行數(shù)據(jù)進行合成。進一步的,本算法還包括在一幀時間內(nèi),對感光像素陣列的有效行完成讀出或復位之后,對未用到的行進行復位。未用到的行地址即感光像素陣列中無需讀出的行地址,一般是因為前端實現(xiàn)了取窗口或圖像縮放功能而出現(xiàn),為避免這些未讀出行的積分電荷對與其相鄰的需讀出的有效行產(chǎn)生影響,需要對其進行復位,以便清空其累積的電荷。本算法中所述有效行包括相互間隔的行。例如,做圖像縮放時,采樣的行地址時兩兩之間存在間隔。本算法中所述有效行包括相鄰的行。例如,取窗口或實現(xiàn)特定模式時感光像素陣列上下部分會有很多未用到的行。本發(fā)明所提出的在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法,根據(jù)當前幀長積分時間Tl確定當前幀的長積分時間行復位起始位置、長積分時間行讀出起始位置,根據(jù)當前幀短積分時間T2、短積分時間最大值M確定當前幀的短積分時間行復位起始位置、短積分時間行讀出起始位置,根據(jù)下一幀長積分時間確定下一幀的長積分時間行復位起始位置,無論當前幀長積分時間T3與下一幀長積分時間Tl差距的大小,當前幀長積分時間Tl、 當前幀短積分時間T2、下一幀長積分時間T3的奇偶特征,都能保證感光像素陣列以固定幀長進行積分操作時,當前幀與下一幀均可以復位完全;由此達到了保證圖像質(zhì)量的同時,保證了能圖像以固定幀率完整、正確輸出的效果。另外,本發(fā)明還提供了在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的裝置,如圖3 所示,包括感光像素陣列1、積分時間計算及分配單元2、長短積分處理單元3。積分時間計算及分配單元2,根據(jù)已輸出圖像信息計算出長、短積分時間,并分配給感光像素陣列1 ;長短積分處理單元3,依據(jù)當前幀的長積分時間Tl在長積分時間行復位起始位置開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位;從當前幀長積分時間行讀出起始位置開始依次對當前幀感光像素陣列的已經(jīng)積分長積分時間行的圖像數(shù)據(jù)進行讀出,然后依據(jù)當前幀的短積分時間T2和短積分時間最大值M確定短積分時間行復位起始位置,所述短積分時間最大值M為奇數(shù),在短積分時間行復位起始位置開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位,依據(jù)短積分時間最大值M確定短積分時間行讀出起始位置,然后從短積分時間行讀出起始位置開始依次對當前幀感光像素陣列的已積分短積分時間行的圖像數(shù)據(jù)進行讀出;長積分時間行圖像數(shù)據(jù)和短積分時間行圖像數(shù)據(jù)交替讀出;接下來依據(jù)后一幀的長積分時間T3的大小確定下一幀長積分時間行復位起始位置,并在下一幀長積分時間行復位起始位置開始對后一幀感光像素陣列進行逐行復位;根據(jù)當前幀長積分時間Tl、當前幀短積分時間T2、下一幀長積分時間T3、短積分時間最大值M確定一幀中任意計數(shù)行時間中的當前幀長積分時間讀出行、長積分時間復位行、短積分時間復位行、短積分時間讀出行、下一幀長積分時間復位行。進一步的,在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的裝置還包括模數(shù)轉換單元4 用以將所述積分信號轉換為數(shù)字圖像信號;圖像信號處理單元5:用以將所述數(shù)字圖像信號進行圖像信號處理并輸出,所述圖像信號處理為將同一幀中相同行地址的長、短積分時間行圖像數(shù)據(jù)合成成一幀圖像數(shù)據(jù)。進一步的,在一幀時間內(nèi),感光像素陣列的所有行的長積分時間Tl均相同,短積分時間T2均相同,長積分時間Tl大于等于短積分時間T2。另外,對于高動態(tài)模式來說,一幀時間內(nèi)需要讀出相當于普通模式兩倍的數(shù)據(jù),一幀中所有的長積分時間行數(shù)據(jù)與所有的短積分時間行數(shù)據(jù)均可分別生成一幀完整的圖像;并且長、短積分時間行復位和讀出時所對應的地址及順序都應該相同,不同的只是復位和讀出的起始位置,方便將相同行地址的長、短積分時間行數(shù)據(jù)進行合成。進一步的,在一幀時間內(nèi),對感光像素陣列的有效行完成讀出或復位之后,對未用到的行進行復位的順帶復位單元。未用到的行地址即感光像素陣列中無需讀出的行地址,一般是因為前端實現(xiàn)了取窗口或圖像縮放功能而出現(xiàn),為避免這些未讀出行的積分電荷對與其相鄰的需讀出的有效行產(chǎn)生影響,需要對其進行復位,以便清空其累積的電荷。進一步的所述有效行包括相互間隔的行。例如,做圖像縮放時,采樣的行地址,即讀出行地址時兩兩之間存在間隔。進一步的,所述有效行包括相鄰的行。例如,取窗口或實現(xiàn)特定模式時感光像素陣列上下部分會有很多未用到的行。本發(fā)明所提出的在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的裝置,根據(jù)當前幀長積分時間Tl確定當前幀的長積分時間行復位起始位置、長積分時間行讀出起始位置,根據(jù)當前幀短積分時間T2、短積分時間最大值M確定當前幀的短積分時間行復位起始位置、短積分時間行讀出起始位置,根據(jù)下一幀長積分時間確定下一幀的長積分時間行復位起始位置,無論當前幀長積分時間T3與下一幀長積分時間Tl差距的大小,當前幀長積分時間Tl、 當前幀短積分時間T2、下一幀長積分時間T3的奇偶特征,都能保證感光像素陣列以固定幀長進行積分操作時,當前幀與下一幀均可以復位完全;由此達到了保證圖像質(zhì)量的同時,保證了能圖像以固定幀率完整、正確輸出的效果。進一步的,為了使本發(fā)明便于理解,下面結合圖4、圖5、圖6、圖7對當前幀長積分時間Tl、短積分時間T2、下一幀長積分時間T3、最大短積分時間M確定算法中長積分時間復位起始位置、長積分時間圖像數(shù)據(jù)讀出起始位置、短積分時間復位起始位置、短積分時間圖像數(shù)據(jù)讀出起始位置、下一幀長積分時間復位起始位置,針對讀出某一長積分時間行圖像數(shù)據(jù)確定當前幀長積分時間復位行、短積分時間復位行、短積分時間讀出行、下一幀長積分時間復位行。圖 4、圖 5、圖 6、圖 7 中 Line_counter 為行計數(shù)信號,Reset_line_address 為當前幀長積分時間行地址,Short_int_reset_line_address為當前幀短積分時間行地址, Double_reset_line_address ^T^^ixIRW 0]^fTJ&tit Scan_line_address禾只分時間行讀出地址。圖4為本發(fā)明實施例的積分控制的時序圖;最大短積分時間值M為5,當前幀長積分時間Tl為10,當前幀短積分時間Τ2為3,下一幀長積分時間為100。將當前幀的長積分時間10與后一幀的長積分時間100進行比較;由于當前幀長積分時間10小于當前幀長1020 ;后一幀長積分時間100大于當前幀長積分時間10,且 (100-10)大于當前幀的幀無效時間44,且10與100均為偶數(shù),因此在不改變幀長的情況下,當前幀長積分時間行與后一幀長積分時間行兩者的復位會發(fā)生交疊,即沖突。另外當前幀短積分時間為3,因此當前幀長、短積分時間行之間及當前幀短積分時間與后一幀長積分時間行之間的復位亦會發(fā)生交疊;例如,在行計數(shù)信號Line_COimter為100時,即對當前幀長積分時間第465行進行復位,又對下一幀長積分時間第0行進行復位,還對當前幀短積分時間第458行進行復位。
依據(jù)當前幀的長積分10在行計數(shù)信號Line_COimter為10開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位;從行計數(shù)信號Line_COimter為1020開始依次對當前幀感光像素陣列的已積分長積分時間行的圖像信號進行讀出,然后依據(jù)當前幀的短積分時間3、最大短積分時間5從行計數(shù)信號Line_COimter為1018開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位, 依據(jù)短積分時間的最大值5從行計數(shù)信號Line_COimter為1015開始依次對當前幀感光像素陣列的已積分短積分時間行的圖像信號進行讀出。而后依據(jù)后一幀長積分時間100從行計數(shù)信號Line_COimter為100開始對后一幀感光像素陣列進行逐行復位。如圖5所示,在行計數(shù)信號Line_COimter為100時對所述當前幀感光像素陣列的已積分的第460行長積分時間行進行讀出時,在該行復位當前幀感光像素陣列的第465行長積分時間行;在行計數(shù)信號Line_COimter為99時讀出當前幀感光像素陣列的已積分的第458行短積分時間行圖像數(shù)據(jù),同時根據(jù)當前幀短積分時間3確定在該行復位當前幀感光像素陣列的第459行短積分時間行;根據(jù)后一幀長積分時間100確定在該行復位后一幀感光像素陣列的第0行長積分時間行。另外,上述對感光像素陣列進行復位和讀出操作的過程中,有后一幀長積分時間復位行地址0 <當前幀短積分時間讀出行地址458 <當前幀短積分時間復位行地址459 <當前幀長積分時間讀出行地址460 <當前幀長積分時間復位行地址465。圖6為本發(fā)明實施例的另外一種積分控制的時序圖;最大短積分時間值M為5,當前幀長積分時間Tl為10,當前幀短積分時間T2為3,下一幀長積分時間為1014。將當前幀的長積分時間10與后一幀的長積分時間1014進行比較;由于當前幀長積分時間10小于當前幀長1020 ;后一幀長積分時間1014大于當前幀長積分時間10,且 (1014-10)大于當前幀的幀無效時間44,10與1014均為偶數(shù),因此在不改變幀長的情況下, 當前幀長積分時間行與后一幀長積分時間行兩者的復位會發(fā)生交疊,即沖突;另外當前幀短積分時間為3,因此當前幀長、短積分時間行之間及當前幀短積分時間與后一幀長積分時間行之間的復位亦會發(fā)生交疊;例如,在行計數(shù)信號Line_COimter為1014時,即對當前幀長積分時間第8行進行復位,又對下一幀長積分時間第0行進行復位,還對當前幀短積分時間第2行進行復位。依據(jù)當前幀的長積分10在行計數(shù)信號Line_COimter為10時開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位;從行計數(shù)信號Line_COimter為1020開始依次對當前幀感光像素陣列的已積分長積分時間行的圖像信號進行讀出,然后依據(jù)當前幀的短積分時間3、最大短積分時間5從行計數(shù)信號Line_COimter為1018開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位,依據(jù)短積分時間的最大值5從行計數(shù)信號Line_COimter為1015開始依次對當前幀感光像素陣列的已積分短積分時間行的圖像信號進行讀出。而后依據(jù)后一幀長積分時間1014 從行計數(shù)信號Line_COimter為1014開始對后一幀感光像素陣列進行逐行復位。如圖7所示,在行計數(shù)信號Line_COimter為1014對所述當前幀感光像素陣列的已積分的第3行長積分時間行進行讀出時,在該行復位當前幀感光像素陣列的第8行長積分時間行;在行計數(shù)信號Line_COimter為1013時讀出當前幀感光像素陣列的已積分的第1行短積分時間行圖像數(shù)據(jù),同時根據(jù)當前幀短積分時間3確定在行計數(shù)信號Line_ counter為1014時復位當前幀感光像素陣列的第2行短積分時間行;根據(jù)后一幀長積分時間1014確定在行計數(shù)信號Line_COimter為1014時復位后一幀感光像素陣列的第0行長積分時間行。另外,上述對感光像素陣列進行復位和讀出操作的過程中,有后一幀長積分時間復位行地址0 <當前幀短積分時間讀出行地址1<當前幀短積分時間復位行地址2 <當前幀長積分時間讀出行地址3 <當前幀長積分時間復位行地址8。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等,均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法,所述圖像傳感器包括排列為行和列的感光像素陣列,其特征在于,該方法包括如下步驟A 對感光像素陣列分配長積分時間和短積分時間;B 依據(jù)當前幀的長積分時間Tl在長積分時間行復位起始位置開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位;C:從當前幀長積分時間行讀出起始位置開始依次對當前幀感光像素陣列的已經(jīng)積分長積分時間行圖像數(shù)據(jù)進行讀出,然后依據(jù)當前幀的短積分時間T2和短積分時間最大值 M確定短積分時間行復位起始位置,所述短積分時間最大值M為奇數(shù),在短積分時間行復位起始位置開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位;依據(jù)短積分時間最大值M確定短積分時間行讀出起始位置,然后從短積分時間行讀出起始位置開始依次對當前幀感光像素陣列的已積分短積分時間行圖像數(shù)據(jù)進行讀出;長積分時間行圖像數(shù)據(jù)和短積分時間行圖像數(shù)據(jù)交替讀出;接下來依據(jù)后一幀的長積分時間T3的大小確定下一幀長積分時間行復位起始位置,并在下一幀長積分時間行復位起始位置開始對后一幀感光像素陣列進行逐行復位;D 根據(jù)當前幀長積分時間Tl、當前幀短積分時間T2、下一幀長積分時間T3、短積分時間最大值M確定一幀中任意計數(shù)行時間中當前幀長積分時間讀出行、長積分時間復位行、 短積分時間復位行、短積分時間讀出行、下一幀長積分時間復位行; E 循環(huán)執(zhí)行步驟A、B、C、D,將獲取的已積分行的積分信號輸出。
2.如權利要求1所述的在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法,其特征在于所述步驟D中在對所述當前幀感光像素陣列的已積分的第N行長積分時間行圖像數(shù)據(jù)進行讀出時在接下來的單位行計數(shù)時間讀出當前幀感光像素陣列已積分的第ON+l-M)/2行短積分時間行圖像數(shù)據(jù);若Tl為偶數(shù),則在該行時間復位當前幀感光像素陣列的第(Ν+Τ1/2)行長積分時間行;若Tl為奇數(shù),則在接下來的單位行計數(shù)時間復位當前幀感光像素陣列的第 (Ν+(Τ1+1)/2)行長積分時間行;若Τ2為偶數(shù),則在接下來的單位行計數(shù)時間復位當前幀感光像素陣列的第 (Ν-(Μ-Τ2-1)/2)行短積分時間行;若Τ2為奇數(shù),在該行時間復位當前幀感光像素陣列的第(Ν-(Μ-Τ2)/2)行短積分時間行;根據(jù)后一幀長積分時間Τ3確定是在該行時間還是在接下來的單位行計數(shù)時間復位后一幀感光像素陣列的第S行長積分時間行。
3.如權利要求1所述的在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法,其特征在于在所述步驟E之后還包括將所述積分信號模數(shù)轉換為數(shù)字圖像信號的步驟,將所述數(shù)字圖像信號進行圖像信號處理并輸出的步驟。
4.如權利要求1所述的在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法,其特征在于一幀時間內(nèi),感光像素陣列的所有行的長積分時間Tl相同,所有行的短積分時間T2相同。
5.根據(jù)權利要求1所述的在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法,其特征在于還包括在一幀時間內(nèi),對感光像素陣列的有效行完成讀出或復位之后,對未用到的行進行復位。
6.根據(jù)權利要求5所述的在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法,其特征在于所述有效行包括相互間隔的行。
7.根據(jù)權利要求5所述的在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法,其特征在于所述有效行包括相鄰的行。
8.在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的裝置,其特征在于,包括感光像素陣列;積分時間計算及分配單元,根據(jù)已輸出圖像信息計算出長、短積分時間,并分配給感光像素陣列;長短積分處理單元,依據(jù)當前幀的長積分時間Tl在長積分時間行復位起始位置開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位;從當前幀長積分時間行讀出起始位置開始依次對當前幀感光像素陣列的已經(jīng)積分長積分時間行的圖像數(shù)據(jù)進行讀出,然后依據(jù)當前幀的短積分時間T2和短積分時間最大值M 確定短積分時間行復位起始位置,所述短積分時間最大值M為奇數(shù),在短積分時間行復位起始位置開始對當前幀感光像素陣列進行逐行復位,依據(jù)短積分時間最大值M確定短積分時間行讀出起始位置,然后從短積分時間行讀出起始位置開始依次對當前幀感光像素陣列的已積分短積分時間行的圖像數(shù)據(jù)進行讀出;長積分時間行圖像數(shù)據(jù)和短積分時間行圖像數(shù)據(jù)交替讀出;接下來依據(jù)后一幀的長積分時間T3的大小確定下一幀長積分時間行復位起始位置,并在下一幀長積分時間行復位起始位置開始對后一幀感光像素陣列進行逐行復位;根據(jù)當前幀長積分時間Tl、當前幀短積分時間T2、下一幀長積分時間T3、短積分時間最大值M確定一幀中任意計數(shù)行時間中的當前幀長積分時間讀出行、長積分時間復位行、 短積分時間復位行、短積分時間讀出行、下一幀長積分時間復位行。
9.根據(jù)權利要求8所述的在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的裝置,其特征在于還包括模數(shù)轉換單元用以將所述積分信號轉換為數(shù)字圖像信號;圖像信號處理單元用以將所述數(shù)字圖像信號進行圖像信號處理并輸出。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的在圖像傳感器中獲取固定幀率動態(tài)圖像的裝置,其特征在于一幀時間內(nèi),感光像素陣列的所有行的長積分時間Tl相同,所有行的短積分時間T2 相同。
11.根據(jù)權利要求8或9所述的在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的裝置,其特征在于還包括在一幀時間內(nèi),對感光像素陣列的有效行完成讀出或復位之后,對未用到的行進行復位的順帶復位單元。
12.根據(jù)權利要求11所述的在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的裝置,其特征在于所述有效行包括相互間隔的行。
13.根據(jù)權利要求11所述的在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的裝置,其特征在于所述有效行包括相鄰的行。
全文摘要
在圖像傳感器中獲取固定幀率高動態(tài)圖像的方法及裝置。屬于圖像傳感器領域。該方法包括對感光像素陣列分配長積分時間和短積分時間;根據(jù)當前幀長積分時間T1、當前幀短積分時間T2、下一幀長積分時間T3及短積分時間最大值M確定當前幀長積分時間行復位起始位置和讀出起始位置、短積分時間行復位起始位置和讀出起始位置、下一幀長積分時間行復位起始位置,同時確定在一幀中當前幀長積分時間讀出行、長積分時間復位行、短積分時間復位行、短積分時間讀出行、下一幀長積分時間復位行;將獲取的已積分行的積分信號輸出。感光像素陣列以固定幀長進行積分操作,達到圖像以固定幀率完整、正確輸出圖像數(shù)據(jù)的效果。
文檔編號H04N5/335GK102348069SQ201010240370
公開日2012年2月8日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權日2010年7月27日
發(fā)明者傅璟軍, 胡文閣, 覃知 申請人:比亞迪股份有限公司
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