專利名稱：具有采樣控制功能的圖像傳感器及采樣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)像素陣列進(jìn)行采樣的圖像傳感器及采樣控制方法，屬于圖像傳感器及圖像處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
圖像傳感器設(shè)備在近年來(lái)不斷深入用戶的生活，也不斷取得新的發(fā)展，特別是在提升像素分辨率方面，圖像傳感器的像素陣列中包含的像素值越來(lái)越高。較高的分辨率將為用戶帶來(lái)更清晰的畫(huà)面，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的圖像數(shù)據(jù)量和較低的幀速率，特別是在高分辨率圖像傳感器集成到各類產(chǎn)品中后，很多時(shí)候并不需要包含全幀圖像數(shù)據(jù)信息的高清晰圖像，而需要為設(shè)備提供較小數(shù)據(jù)量的下采樣圖像?，F(xiàn)有技術(shù)中的采樣功能通常采用， 從每若干個(gè)相鄰的像素中提取一個(gè)像素點(diǎn)作為采樣值，將全幀圖像的所有采樣像素點(diǎn)得到的采樣值進(jìn)行組合后再輸出，這將得要一個(gè)數(shù)據(jù)量要遠(yuǎn)小于全幀圖像的圖像信息。上述技術(shù)方案存在的缺陷是現(xiàn)有技術(shù)盡管解決了降低圖像大小的技術(shù)問(wèn)題，但由于這種采樣方法仍需要完成對(duì)整幀圖像的處理，是數(shù)字裁剪窗口的方式，這種方法并不能提高圖像輸出的幀速率。圖1 所示的是現(xiàn)有技術(shù)的整幀圖像輸出和采樣圖像輸出的時(shí)序圖，由圖1可以看出，現(xiàn)有技術(shù)的下采樣時(shí)序圖顯示，盡管采樣圖像輸出有效圖像(高電平)的時(shí)間縮短了，但其仍需占用和整幀圖像輸出相同的時(shí)間長(zhǎng)度后，才能進(jìn)行下一幀圖像的讀取，其并不能實(shí)現(xiàn)提高幀速率的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種具有能夠?qū)崿F(xiàn)縮小圖像數(shù)據(jù)量并提高幀速率的采樣控制功能的圖像傳感器，本發(fā)明的圖像傳感器直接對(duì)像素陣列采樣讀出進(jìn)行控制，對(duì)于不感興趣的像素行將不進(jìn)行地址編碼，這樣在輸出采樣行時(shí)，隨著采樣行數(shù)的減少，幀速率將得到提
尚ο本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的—種具有采樣控制功能的圖像傳感器，包括1 總線，用于接收外部輸入的可選擇像素編碼信息，并將指定的像素編碼信息寫(xiě)入寄存器模塊中；寄存器模塊，用于根據(jù)所述指定的像素編碼信息將采樣起始行和采樣行數(shù)寫(xiě)入采樣控制模塊；采樣控制模塊，用于根據(jù)所述采樣起始行和采樣行數(shù)對(duì)像素陣列的對(duì)應(yīng)像素行進(jìn)行采樣控制；像素陣列，用于輸出所述對(duì)應(yīng)像素行中包含的圖像信息。一種圖像傳感器的采樣控制方法，包括A、I2C總線接收外部輸入的可選擇像素編碼信息，并將指定的像素編碼信息寫(xiě)入寄存器模塊中；B、寄存器模塊根據(jù)所述指定的像素編碼信息將采樣起始行和采樣行數(shù)寫(xiě)入采樣控制模塊；C、采樣控制模塊根據(jù)寫(xiě)入采樣起始行和采樣行數(shù)對(duì)像素陣列的對(duì)應(yīng)像素行進(jìn)行采樣控制；D、像素陣列向外部輸出對(duì)應(yīng)像素行中包含的圖像信息。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，這種技術(shù)方案解決了現(xiàn)有技術(shù)中在大分辨率的圖像傳感器中輸出采樣值的采樣方法不能提高圖像輸出的幀速率的缺陷，本發(fā)明的圖像傳感器將直接對(duì)像素陣列采樣讀出進(jìn)行控制，對(duì)于非特定像素行將不進(jìn)行地址編碼， 這樣在輸出采樣行時(shí)，隨著采樣行數(shù)的減少，幀速率將得到提高。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的采樣方式的時(shí)序圖；圖2為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
提供的具有采樣控制功能的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的圖像傳感器的采樣控制方法的流程示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例一提供的圖像傳感器的采樣控制方法的采樣方式的時(shí)序圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例二提供的圖像傳感器的采樣控制方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本具體實(shí)施方式
提供了一種具有采樣控制功能的圖像傳感器，如圖2所示，包括1 總線21，用于接收外部輸入的可選擇像素編碼信息，并將指定的像素編碼信息寫(xiě)入寄存器模塊中22 ；寄存器模塊22，用于根據(jù)所述指定的像素編碼信息將采樣起始行和采樣行數(shù)寫(xiě)入采樣控制模塊^ ；采樣控制模塊23，用于根據(jù)所述采樣起始行和采樣行數(shù)對(duì)像素陣列的對(duì)應(yīng)像素行進(jìn)行采樣控制；像素陣列24，用于向外部輸出對(duì)應(yīng)像素行中包含的圖像信息。其中，采樣控制模塊23可以設(shè)置在時(shí)鐘控制模塊中，用于進(jìn)行特定像素行采樣選擇控制，并將控制對(duì)于非特定像素行將不進(jìn)行地址編碼，從而減小總采樣行數(shù)，實(shí)現(xiàn)縮小圖像數(shù)據(jù)量和提高圖像幀速率的目的。
本具體實(shí)施方式
提供的具有采樣控制功能的圖像傳感器可以應(yīng)用于各類高分辨率圖像傳感器設(shè)備，如手機(jī)攝像頭，電腦攝像頭等，還可特別應(yīng)用于對(duì)精密測(cè)量有特殊要求的具有電子光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)備，例如醫(yī)療設(shè)備、指紋識(shí)別、觸摸傳感、光學(xué)觸控等精密儀器中。 在此類設(shè)備中需要為圖像傳感器的安裝位置進(jìn)行精密的設(shè)定，通過(guò)本發(fā)明的圖像傳感器對(duì)采樣起始行和采樣行數(shù)進(jìn)行設(shè)置改變，可以由改變特定采樣像素行實(shí)現(xiàn)改變安裝位置的效果，達(dá)到精密設(shè)定的要求。下面將結(jié)合附圖對(duì)具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，具體如下實(shí)施例一如圖3所示，圖像傳感器的采樣控制方法包括步驟1、圖像傳感器進(jìn)入工作狀態(tài)，I2C總線接收外部輸入的可選擇像素編碼信息。 該編碼信息包括用戶指定的特定像素行的采樣起始行值和采樣行數(shù)值。該起始行值范圍在圖像傳感器像素陣列有效行號(hào)范圍內(nèi)，采樣行數(shù)值范圍在圖像傳感器像素陣列有效行范圍內(nèi)，且大于等于1。以分辨率為30萬(wàn)像素的VGA格式CMOS圖像傳感器為例，該圖像傳感器的像素陣列排布為640x480，其有效的像素行為480行，行號(hào)為0至479。因此，有效的可選擇像素編碼信息中包含的采樣起始行值范圍應(yīng)為0至479，采樣行數(shù)值范圍應(yīng)為1至480。I2C將該指定的選擇像素編碼寫(xiě)入寄存器模塊中的特定寄存器中。步驟2、寄存器模塊將采樣起始行和采樣行數(shù)寫(xiě)入采樣控制模塊。步驟3、采樣控制模塊讀取采樣起始行和采樣行數(shù)，確定該用戶指定的特定像素行位置，并對(duì)該指定像素行的若干個(gè)相鄰像素行進(jìn)行復(fù)位。由于特定采樣像素行的臨近像素行中的像素并不進(jìn)行采樣，即該若干行像素中的信息不被輸出圖像采納。如果不對(duì)鄰近行的像素進(jìn)行復(fù)位操作，當(dāng)鄰近行像素的電荷積累達(dá)到飽和時(shí)，就會(huì)向采樣行進(jìn)行擴(kuò)散，從而影響到采樣行的信息采集，造成干擾。因此在對(duì)特定行采樣控制時(shí)，要及時(shí)地對(duì)周邊的像素行進(jìn)行復(fù)位。步驟4、采樣控制模塊根據(jù)指定的特定像素行位置控制像素陣列開(kāi)始采樣，像素陣列最終向外部輸出上述特定像素行中包含的圖像信息。本發(fā)明的圖像傳感器將直接對(duì)像素陣列采樣讀出進(jìn)行控制，對(duì)于非特定像素行將不進(jìn)行地址編碼，這樣在輸出采樣行時(shí)，隨著采樣行數(shù)的減少，幀速率將得到提高。以分辨率為30萬(wàn)像素的VGA格式CMOS圖像傳感器為例，對(duì)其進(jìn)行任意位置的連續(xù)240行像素進(jìn)行采樣，其時(shí)序如圖4所示。采用本發(fā)明的具有采樣控制功能的圖像傳感器后，其采樣圖像輸出有效圖像(高電平)的時(shí)間與對(duì)全幀圖像進(jìn)行采樣輸出時(shí)，有了明顯的縮短，幀速率可以明顯提升。實(shí)施例二如圖5所示，圖像傳感器的采樣控制方法包括步驟1、圖像傳感器進(jìn)入工作狀態(tài)，I2C總線接收外部輸入的可選擇像素編碼信息。 該編碼信息包括用戶指定的特定像素行的采樣起始行值和采樣行數(shù)值。該起始行值范圍在圖像傳感器像素陣列有效行號(hào)范圍內(nèi)，采樣行數(shù)值范圍在圖像傳感器像素陣列有效行范圍內(nèi)，且大于等于1。以分辨率為30萬(wàn)像素的VGA格式CMOS圖像傳感器為例，該圖像傳感器的像素陣列排布為640x480，其有效的像素行為480行，行號(hào)為0至479。因此，有效的可選擇像素編碼信息中包含的采樣起始行值范圍應(yīng)為0至479，采樣行數(shù)值范圍應(yīng)為1至480。I2C將該指定的選擇像素編碼寫(xiě)入寄存器模塊中的特定寄存器中。步驟2、寄存器模塊將采樣起始行和采樣行數(shù)寫(xiě)入采樣控制模塊。步驟3、采樣控制模塊讀取采樣起始行和采樣行數(shù)，確定該用戶指定的特定像素行位置，并對(duì)該指定像素行的若干相鄰像素行進(jìn)行擴(kuò)展。以分辨率為30萬(wàn)像素的VGA格式CMOS圖像傳感器為例，對(duì)其進(jìn)行行號(hào)標(biāo)志位50 至四0的連續(xù)240行像素進(jìn)行采樣時(shí)，可對(duì)其相鄰的2至10行相鄰像素進(jìn)行擴(kuò)展。當(dāng)分別擴(kuò)展10相鄰行像素時(shí)，則實(shí)際進(jìn)行采樣的像素行為行號(hào)標(biāo)志位40至300的共260行像素做了采樣。步驟4、采樣控制模塊根據(jù)指定的特定像素行位置控制像素陣列開(kāi)始采樣，并對(duì)實(shí)際采樣結(jié)果中非用戶指定的特定行像素包含的圖像信息進(jìn)行裁剪。步驟5、像素陣列向外部輸出上述特定像素行中包含的圖像信息。由于特定采樣像素行的臨近像素行中的像素并不進(jìn)行采樣，即該若干行像素中的信息不被輸出圖像采納。如果不對(duì)鄰近行的像素進(jìn)行擴(kuò)展操作，當(dāng)鄰近行像素的電荷積累達(dá)到飽和時(shí)，就會(huì)向采樣行進(jìn)行擴(kuò)散，從而影響到采樣行的信息采集，造成干擾。因此在對(duì)特定行采樣時(shí)先擴(kuò)展其相鄰行，采集后，再將有可能被干擾的相鄰行圖像數(shù)據(jù)裁剪掉，這樣由用戶指定的特定行像素采集到的即為未被干擾的圖像數(shù)據(jù)。采用本具體實(shí)施方式
提供的技術(shù)方案，解決了現(xiàn)有技術(shù)中在大分辨率的圖像傳感器中輸出采樣值的采樣方法不能提高圖像輸出的幀速率的缺陷，本具體實(shí)施方式
提供的圖像傳感器將直接對(duì)像素陣列采樣讀出進(jìn)行控制，對(duì)于非特定像素行將不進(jìn)行地址編碼，這樣在輸出采樣行時(shí)，隨著采樣行數(shù)的減少，幀速率將得到提高。此外，本具體實(shí)施方式
提供的CMOS圖像傳感器由于具有了部分行采樣輸出，還可特別應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備、指紋識(shí)別、觸摸傳感、光學(xué)觸控等精密儀器中，在這些精密設(shè)備中，圖像傳感器采集的信息要非常的準(zhǔn)確，然而在圖像傳感器的安裝時(shí)，其位置要得到精確的固定，為了達(dá)到這一目的，設(shè)備商將會(huì)應(yīng)用到高端的精密定位零件，提高了生產(chǎn)成本；本具體實(shí)施方式
提供的圖像傳感器可通過(guò)寄存器向采樣控制模塊寫(xiě)入不同的可選擇像素地址編碼，改變對(duì)采樣起始行和采樣行數(shù)的設(shè)置，這將極大的提高傳感器的應(yīng)用靈活性和易控性，降低設(shè)備成本。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有采樣控制功能的圖像傳感器，其特征在于，包括I2C總線，用于接收外部輸入的可選擇像素編碼信息，并將指定的像素編碼信息寫(xiě)入寄存器模塊中；寄存器模塊，用于根據(jù)所述指定的像素編碼信息將采樣起始行和采樣行數(shù)寫(xiě)入采樣控制模塊；采樣控制模塊，用于根據(jù)所述采樣起始行和采樣行數(shù)對(duì)像素陣列的對(duì)應(yīng)像素行進(jìn)行采樣控制；像素陣列，用于向外部輸出所述對(duì)應(yīng)像素行中包含的圖像信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有采樣控制功能的圖像傳感器，其特征在于，在寄存器模塊中，所述起始行值的范圍在圖像傳感器像素陣列有效行號(hào)范圍內(nèi)；采樣行數(shù)值范圍在圖像傳感器像素陣列有效行范圍內(nèi)，且大于等于1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有采樣控制功能的圖像傳感器，其特征在于，在采樣控制模塊中包括復(fù)位子模塊，用于對(duì)所述采樣行的臨近行進(jìn)行復(fù)位操作；采樣子模塊，用于控制所述像素陣列中的對(duì)應(yīng)像素行開(kāi)始采樣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有采樣控制功能的圖像傳感器，其特征在于，在采樣控制模塊中包括擴(kuò)展子模塊，用于根據(jù)寄存器模塊寫(xiě)入的采樣起始行和采樣行數(shù)進(jìn)行相鄰行擴(kuò)展，使實(shí)際采樣行的數(shù)量大于寫(xiě)入的采樣行；采樣子模塊，用于控制所述像素陣列中的對(duì)應(yīng)像素行開(kāi)始采樣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有采樣控制功能的圖像傳感器，其特征在于，在采樣控制模塊中還包括輸出子模塊，用于輸出所述像素陣列的對(duì)應(yīng)采樣像素行的數(shù)據(jù)信息；裁剪子模塊，用于將擴(kuò)展的相鄰像素行輸出的圖像數(shù)據(jù)裁剪掉。
6.一種圖像傳感器的采樣控制方法，其特征在于，包括A、I2C總線接收外部輸入的可選擇像素編碼信息，并將指定的像素編碼信息寫(xiě)入寄存器模塊中；B、寄存器模塊根據(jù)所述指定的像素編碼信息將采樣起始行和采樣行數(shù)寫(xiě)入采樣控制模塊；C、采樣控制模塊根據(jù)寫(xiě)入采樣起始行和采樣行數(shù)對(duì)像素陣列的對(duì)應(yīng)像素行進(jìn)行采樣控制；D、像素陣列向外部輸出對(duì)應(yīng)像素行中包含的圖像信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像傳感器的采樣控制方法，其特征在于，所述步驟B中的起始行值的范圍在圖像傳感器像素陣列有效行號(hào)范圍內(nèi)；采樣行數(shù)值范圍在圖像傳感器像素陣列有效行范圍內(nèi)，且大于等于1。
8.根據(jù)權(quán)利要去6或者7所述的圖像傳感器的采樣控制方法，其特征在于，所述步驟C 包括Cl、采樣控制模塊對(duì)所述采樣行的臨近行進(jìn)行復(fù)位操作；C2、采樣控制模塊控制所述像素陣列中的對(duì)應(yīng)像素行開(kāi)始采樣。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的圖像傳感器的采樣控制方法，其特征在于，所述步驟C 包括Cl、采樣控制模塊根據(jù)寄存器模塊寫(xiě)入的采樣起始行和采樣行數(shù)進(jìn)行相鄰行擴(kuò)展，使實(shí)際采樣行的數(shù)量大于寫(xiě)入的采樣行；C2、采樣控制模塊控制所述像素陣列中的對(duì)應(yīng)像素行開(kāi)始采樣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像傳感器的采樣控制方法，其特征在于，所述步驟D包括D1、采樣控制模塊輸出所述像素陣列的對(duì)應(yīng)采樣像素行的數(shù)據(jù)信息； D2、采樣控制模塊將擴(kuò)展的相鄰像素行輸出的圖像數(shù)據(jù)裁剪掉。
全文摘要
本發(fā)明提供了具有采樣控制功能的圖像傳感器及采樣方法，相應(yīng)的圖像傳感器包括I2C總線，用于接收外部輸入的可選擇像素編碼信息，并將指定的像素編碼信息寫(xiě)入寄存器模塊中；寄存器模塊，用于根據(jù)所述指定的像素編碼信息將采樣起始行和采樣行數(shù)寫(xiě)入采樣控制模塊；采樣控制模塊，用于根據(jù)所述采樣起始行和采樣行數(shù)對(duì)像素陣列的對(duì)應(yīng)像素行進(jìn)行采樣控制；像素陣列，用于向外部輸出對(duì)應(yīng)像素行中包含的圖像信息。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中在大分辨率的圖像傳感器中輸出采樣值的采樣方法不能提高圖像輸出的幀速率的缺陷，將直接對(duì)像素陣列采樣讀出進(jìn)行控制，對(duì)于非特定像素行將不進(jìn)行地址編碼，在輸出采樣行時(shí)，隨著采樣行數(shù)的減少，幀速率得到提高。
文檔編號(hào)H04N5/341GK102572327SQ20121004392
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者劉志碧, 唐冕, 帥金曉, 陳杰 申請(qǐng)人:北京思比科微電子技術(shù)股份有限公司