CN102572327B - 具有采样控制功能的图像传感器及采样方法 - Google Patents

具有采样控制功能的图像传感器及采样方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了具有采样控制功能的图像传感器及采样方法，相应的图像传感器包括I2C总线，用于接收外部输入的可选择像素编码信息，并将指定的像素编码信息写入寄存器模块中；寄存器模块，用于根据所述指定的像素编码信息将采样起始行和采样行数写入采样控制模块；采样控制模块，用于根据所述采样起始行和采样行数对像素阵列的对应像素行进行采样控制；像素阵列，用于向外部输出对应像素行中包含的图像信息。本发明解决了现有技术中在大分辨率的图像传感器中输出采样值的采样方法不能提高图像输出的帧速率的缺陷，将直接对像素阵列采样读出进行控制，对于非特定像素行将不进行地址编码，在输出采样行时，随着采样行数的减少，帧速率得到提高。

Description

具有采样控制功能的图像传感器及采样方法
技术领域
本发明涉及一种对像素阵列进行采样的图像传感器及采样控制方法，属于图像传感器及图像处理领域。
背景技术
图像传感器设备在近年来不断深入用户的生活，也不断取得新的发展，特别是在提升像素分辨率方面，图像传感器的像素阵列中包含的像素值越来越高。较高的分辨率将为用户带来更清晰的画面，但同时也会产生过大的图像数据量和较低的帧速率，特别是在高分辨率图像传感器集成到各类产品中后，很多时候并不需要包含全帧图像数据信息的高清晰图像，而需要为设备提供较小数据量的下采样图像。现有技术中的采样功能通常采用，从每若干个相邻的像素中提取一个像素点作为采样值，将全帧图像的所有采样像素点得到的采样值进行组合后再输出，这将得要一个数据量要远小于全帧图像的图像信息。
上述技术方案存在的缺陷是：
现有技术尽管解决了降低图像大小的技术问题，但由于这种采样方法仍需要完成对整帧图像的处理，是数字裁剪窗口的方式，这种方法并不能提高图像输出的帧速率。图1所示的是现有技术的整帧图像输出和采样图像输出的时序图，由图1可以看出，现有技术的下采样时序图显示，尽管采样图像输出有效图像(高电平)的时间缩短了，但其仍需占用和整帧图像输出相同的时间长度后，才能进行下一帧图像的读取，其并不能实现提高帧速率的效果。
发明内容
本发明提供了一种具有能够实现缩小图像数据量并提高帧速率的采样控制功能的图像传感器，本发明的图像传感器直接对像素阵列采样读出进行控制，对于不感兴趣的像素行将不进行地址编码，这样在输出采样行时，随着采样行数的减少，帧速率将得到提高。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种具有采样控制功能的图像传感器，包括：
I2C总线，用于接收外部输入的可选择像素编码信息，并将指定的像素编码信息写入寄存器模块中；
寄存器模块，用于根据所述指定的像素编码信息将采样起始行和采样行数写入采样控制模块；
采样控制模块，用于根据所述采样起始行和采样行数对像素阵列的对应像素行进行采样控制；
像素阵列，用于输出所述对应像素行中包含的图像信息。
一种图像传感器的采样控制方法，包括：
A、I2C总线接收外部输入的可选择像素编码信息，并将指定的像素编码信息写入寄存器模块中；
B、寄存器模块根据所述指定的像素编码信息将采样起始行和采样行数写入采样控制模块；
C、采样控制模块根据写入采样起始行和采样行数对像素阵列的对应像素行进行采样控制；
D、像素阵列向外部输出对应像素行中包含的图像信息。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，这种技术方案解决了现有技术中在大分辨率的图像传感器中输出采样值的采样方法不能提高图像输出的帧速率的缺陷，本发明的图像传感器将直接对像素阵列采样读出进行控制，对于非特定像素行将不进行地址编码，这样在输出采样行时，随着采样行数的减少，帧速率将得到提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为现有技术的采样方式的时序图；
图2为本发明的具体实施方式提供的具有采样控制功能的图像传感器的结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的图像传感器的采样控制方法的流程示意图；
图4为本发明实施例一提供的图像传感器的采样控制方法的采样方式的时序图；
图5为本发明实施例二提供的图像传感器的采样控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本具体实施方式提供了一种具有采样控制功能的图像传感器，如图2所示，包括：
I2C总线21，用于接收外部输入的可选择像素编码信息，并将指定的像素编码信息写入寄存器模块中22；
寄存器模块22，用于根据所述指定的像素编码信息将采样起始行和采样行数写入采样控制模块23；
采样控制模块23，用于根据所述采样起始行和采样行数对像素阵列的对应像素行进行采样控制；
像素阵列24，用于向外部输出对应像素行中包含的图像信息。
其中，采样控制模块23可以设置在时钟控制模块中，用于进行特定像素行采样选择控制，并将控制对于非特定像素行将不进行地址编码，从而减小总采样行数，实现缩小图像数据量和提高图像帧速率的目的。
本具体实施方式提供的具有采样控制功能的图像传感器可以应用于各类高分辨率图像传感器设备，如手机摄像头，电脑摄像头等，还可特别应用于对精密测量有特殊要求的具有电子光学系统的设备，例如医疗设备、指纹识别、触摸传感、光学触控等精密仪器中。在此类设备中需要为图像传感器的安装位置进行精密的设定，通过本发明的图像传感器对采样起始行和采样行数进行设置改变，可以由改变特定采样像素行实现改变安装位置的效果，达到精密设定的要求。
下面将结合附图对具体实施方式作进一步地详细描述，具体如下：
实施例一
如图3所示，图像传感器的采样控制方法包括：
步骤1、图像传感器进入工作状态，I2C总线接收外部输入的可选择像素编码信息。该编码信息包括用户指定的特定像素行的采样起始行值和采样行数值。该起始行值范围在图像传感器像素阵列有效行号范围内，采样行数值范围在图像传感器像素阵列有效行范围内，且大于等于1。
以分辨率为30万像素的VGA格式CMOS图像传感器为例，该图像传感器的像素阵列排布为640x480，其有效的像素行为480行，行号为0至479。因此，有效的可选择像素编码信息中包含的采样起始行值范围应为0至479，采样行数值范围应为1至480。
I2C将该指定的选择像素编码写入寄存器模块中的特定寄存器中。
步骤2、寄存器模块将采样起始行和采样行数写入采样控制模块。
步骤3、采样控制模块读取采样起始行和采样行数，确定该用户指定的特定像素行位置，并对该指定像素行的若干个相邻像素行进行复位。
由于特定采样像素行的临近像素行中的像素并不进行采样，即该若干行像素中的信息不被输出图像采纳。如果不对邻近行的像素进行复位操作，当邻近行像素的电荷积累达到饱和时，就会向采样行进行扩散，从而影响到采样行的信息采集，造成干扰。因此在对特定行采样控制时，要及时地对周边的像素行进行复位。
步骤4、采样控制模块根据指定的特定像素行位置控制像素阵列开始采样，像素阵列最终向外部输出上述特定像素行中包含的图像信息。
本发明的图像传感器将直接对像素阵列采样读出进行控制，对于非特定像素行将不进行地址编码，这样在输出采样行时，随着采样行数的减少，帧速率将得到提高。以分辨率为30万像素的VGA格式CMOS图像传感器为例，对其进行任意位置的连续240行像素进行采样，其时序如图4所示。采用本发明的具有采样控制功能的图像传感器后，其采样图像输出有效图像(高电平)的时间与对全帧图像进行采样输出时，有了明显的缩短，帧速率可以明显提升。
实施例二
如图5所示，图像传感器的采样控制方法包括：
步骤1、图像传感器进入工作状态，I2C总线接收外部输入的可选择像素编码信息。该编码信息包括用户指定的特定像素行的采样起始行值和采样行数值。该起始行值范围在图像传感器像素阵列有效行号范围内，采样行数值范围在图像传感器像素阵列有效行范围内，且大于等于1。
以分辨率为30万像素的VGA格式CMOS图像传感器为例，该图像传感器的像素阵列排布为640x480，其有效的像素行为480行，行号为0至479。因此，有效的可选择像素编码信息中包含的采样起始行值范围应为0至479，采样行数值范围应为1至480。
I2C将该指定的选择像素编码写入寄存器模块中的特定寄存器中。
步骤2、寄存器模块将采样起始行和采样行数写入采样控制模块。
步骤3、采样控制模块读取采样起始行和采样行数，确定该用户指定的特定像素行位置，并对该指定像素行的若干相邻像素行进行扩展。
以分辨率为30万像素的VGA格式CMOS图像传感器为例，对其进行行号标志位50至290的连续240行像素进行采样时，可对其相邻的2至10行相邻像素进行扩展。当分别扩展10相邻行像素时，则实际进行采样的像素行为行号标志位40至300的共260行像素做了采样。
步骤4、采样控制模块根据指定的特定像素行位置控制像素阵列开始采样，并对实际采样结果中非用户指定的特定行像素包含的图像信息进行裁剪。
步骤5、像素阵列向外部输出上述特定像素行中包含的图像信息。
由于特定采样像素行的临近像素行中的像素并不进行采样，即该若干行像素中的信息不被输出图像采纳。如果不对邻近行的像素进行扩展操作，当邻近行像素的电荷积累达到饱和时，就会向采样行进行扩散，从而影响到采样行的信息采集，造成干扰。因此在对特定行采样时先扩展其相邻行，采集后，再将有可能被干扰的相邻行图像数据裁剪掉，这样由用户指定的特定行像素采集到的即为未被干扰的图像数据。
采用本具体实施方式提供的技术方案，解决了现有技术中在大分辨率的图像传感器中输出采样值的采样方法不能提高图像输出的帧速率的缺陷，本具体实施方式提供的图像传感器将直接对像素阵列采样读出进行控制，对于非特定像素行将不进行地址编码，这样在输出采样行时，随着采样行数的减少，帧速率将得到提高。此外，本具体实施方式提供的CMOS图像传感器由于具有了部分行采样输出，还可特别应用于医疗设备、指纹识别、触摸传感、光学触控等精密仪器中，在这些精密设备中，图像传感器采集的信息要非常的准确，然而在图像传感器的安装时，其位置要得到精确的固定，为了达到这一目的，设备商将会应用到高端的精密定位零件，提高了生产成本；本具体实施方式提供的图像传感器可通过寄存器向采样控制模块写入不同的可选择像素地址编码，改变对采样起始行和采样行数的设置，这将极大的提高传感器的应用灵活性和易控性，降低设备成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有采样控制功能的图像传感器，其特征在于，包括： 
I2C总线，用于接收外部输入的可选择像素编码信息，并将指定的像素编码信息写入寄存器模块中； 
寄存器模块，用于根据所述指定的像素编码信息将采样起始行和采样行数写入采样控制模块； 
采样控制模块，用于根据所述采样起始行和采样行数对像素阵列的对应像素行进行采样控制； 
像素阵列，用于向外部输出所述对应像素行中包含的图像信息； 
在采样控制模块中包括： 
扩展子模块，用于根据寄存器模块写入的采样起始行和采样行数进行相邻行扩展，使实际采样行的数量大于写入的采样行； 
采样子模块，用于控制所述像素阵列中的对应像素行开始采样。 
2.根据权利要求1所述的具有采样控制功能的图像传感器，其特征在于，在寄存器模块中，所述起始行值的范围在图像传感器像素阵列有效行号范围内；采样行数值范围在图像传感器像素阵列有效行范围内，且大于等于1。 
3.根据权利要求1或2所述的具有采样控制功能的图像传感器，其特征在于，在采样控制模块中包括： 
复位子模块，用于对所述采样行的临近行进行复位操作； 
采样子模块，用于控制所述像素阵列中的对应像素行开始采样。 
4.根据权利要求1所述的具有采样控制功能的图像传感器，其特征在于，在采样控制模块中还包括： 
输出子模块，用于输出所述像素阵列的对应采样像素行的数据信息； 
裁剪子模块，用于将扩展的相邻像素行输出的图像数据裁剪掉。 
5.一种图像传感器的采样控制方法，其特征在于，包括： 
A、I2C总线接收外部输入的可选择像素编码信息，并将指定的像素编码信息写入寄存器模块中； 
B、寄存器模块根据所述指定的像素编码信息将采样起始行和采样行数写入采样控制模块； 
C、采样控制模块根据写入采样起始行和采样行数对像素阵列的对应像素行进行采样控制； 
D、像素阵列向外部输出对应像素行中包含的图像信息； 
所述步骤C包括： 
C1、采样控制模块根据寄存器模块写入的采样起始行和采样行数进行相邻行扩展，使实际采样行的数量大于写入的采样行； 
C2、采样控制模块控制所述像素阵列中的对应像素行开始采样。 
6.根据权利要求5所述的图像传感器的采样控制方法，其特征在于，所述步骤B中的起始行值的范围在图像传感器像素阵列有效行号范围内；采样行数值范围在图像传感器像素阵列有效行范围内，且大于等于1。 
7.根据权利要求5或者6所述的图像传感器的采样控制方法，其特征在于，所述步骤C包括： 
C1、采样控制模块对所述采样行的临近行进行复位操作； 
C2、采样控制模块控制所述像素阵列中的对应像素行开始采样。 
8.根据权利要求5所述的图像传感器的采样控制方法，其特征在于，所述步骤D包括： 
D1、采样控制模块输出所述像素阵列的对应采样像素行的数据信息； 
D2、采样控制模块将扩展的相邻像素行输出的图像数据裁剪掉。 
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