CN108712620A - 一种运动检测电路及运动检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运动检测电路及运动检测方法，通过当前帧像素信号采样分路和上一帧像素信号采样分路，分别控制当前帧和上一帧像素信号的采样，并通过先将上一帧像素信号传递至串联的第一电容和第二电容相连的第一端，再将第一电容和第二电容不相连的第二端各自输出的与上一帧像素信号有关的第一误差参考信号和第二误差参考信号分别传递至比较器分路，通过判断输出的针对当前帧像素信号与第一误差参考信号、当前帧像素信号与第二误差参考信号的比较结果信号的高低状态，即可判断出与运动检测电路相连的像素的像素点反映出的图像点是否发生运动。本发明能够实时对当前被拍摄物体进行运动检测，且可简化电路结构及缩减面积。

Description

一种运动检测电路及运动检测方法

技术领域

本发明涉及CMOS集成电路设计技术领域，更具体地，涉及一种用于CMOS图像传感器的运动检测电路及运动检测方法。

背景技术

随着CMOS集成电路工艺的发展，电子产品在日常生活中的应用越来越广泛，成为各个领域不可缺少的一部分。

对于运动物体的检测，可以通过图像传感器针对两帧图像数据进行对比，并通过检测两帧图像数据之间是否存在差异，来判定物体是否处于运动状态。

在现有用于对物体进行运动检测的电路中，一般需要对上一帧图像的数字数据进行比较。但采用此方式时，每次必须经过模数转化器进行模数转换。由于电路的读出时间受限于模数转化器的转化时间，因而减小了图像传感器的可实现的最大帧率。

另外，现有的运动检测电路一般都需要在图像传感器以外额外增加复杂的检测电路，从而导致芯片面积、功耗和成本增大较多。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种运动检测电路及运动检测方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种运动检测电路，包括：

一比较器分路，其设有第一输入端、第二输入端、输出端；

一当前帧像素信号采样分路，其一端连接CMOS图像传感器的像素结构输出端，另一端连接比较器分路的第一输入端，用于将当前帧像素信号传递至比较器分路；

一上一帧像素信号采样分路，其一端通过一串联的第一电容和第二电容的相连第一端共同连接CMOS图像传感器的像素结构输出端，另一端通过第一电容和第二电容不相连的第二端分别连接比较器分路的第二输入端，用于先将上一帧像素信号传递至第一电容和第二电容相连的第一端，再将第一电容和第二电容不相连的第二端各自输出的一个与上一帧像素信号有关的第一误差参考信号和第二误差参考信号分别传递至比较器分路；

其中，通过比较器分路的输出端分别输出针对当前帧像素信号与第一误差参考信号、当前帧像素信号与第二误差参考信号的比较结果信号，以通过比较结果信号的高低状态，判断与运动检测电路相连的像素的像素点所反映出的图像点是否发生运动。

优选地，还包括：设于当前帧像素信号采样分路的第一信号采样开关，设于上一帧像素信号采样分路的第二信号采样开关、第一比较控制开关、第二比较控制开关；其中

第一信号采样开关的第一端与第二信号采样开关的第一端相连，并共同连接CMOS图像传感器的像素结构输出端；第一信号采样开关的第二端与比较器分路的第一输入端相连；第二信号采样开关的第二端与第一电容的第一端、第二电容的第一端共同连接；

第一电容的第二端与第一比较控制开关的第一端连接，第一比较控制开关的第二端连接比较器分路的第二输入端；第二电容的第二端与第二比较控制开关的第一端连接，第二比较控制开关的第二端连接比较器分路的第二输入端。

优选地，还包括：一清零及复位支路，连接设于第一电容、第二电容的第一端和第二端之间，用于对第一电容、第二电容的两端进行清零和复位控制；所述清零及复位支路分别连接地和一误差信号。

优选地，还包括：设于当前帧像素信号采样分路的第一信号采样开关，设于上一帧像素信号采样分路的第二信号采样开关、第一比较控制开关、第二比较控制开关，设于清零及复位支路的第一复位开关至第四复位开关；其中

第一信号采样开关的第一端与第二信号采样开关的第一端相连，并共同连接CMOS图像传感器的像素结构输出端；第一信号采样开关的第二端与比较器分路的第一输入端相连；第二信号采样开关的第二端与第一电容的第一端、第二电容的第一端、第一复位开关的第一端共同连接；

第一电容的第二端与第一比较控制开关的第一端、第二复位开关的第一端、第四复位开关的第一端共同连接；第二电容的第二端与第二比较控制开关的第一端、第三复位开关的第一端共同连接；

第一复位开关的第二端、第二复位开关的第二端、第三复位开关的第二端共同接地；第四复位开关的第二端连接一误差信号；

第一比较控制开关的第二端、第二比较控制开关的第二端共同连接比较器分路的第二输入端。

优选地，所述比较器分路的第一输入端为反向输入端，第二输入端为正向输入端；或者，所述比较器分路的第一输入端为正向输入端，第二输入端为反向输入端。

优选地，所述当前帧像素信号、上一帧像素信号、第一误差参考信号、第二误差参考信号、比较结果信号为电压信号。

优选地，所述比较器分路可与所述CMOS图像传感器的模数转化电路的比较器分路共用(复用)。

优选地，比较器分路可以采用具有单级或多级比较器结构的电路形式。

优选地，所述比较器分路为任意结构类型不影响电路性能。

优选地，所述比较器分路具有使能信号结构。

优选地，所述运动检测电路连接CMOS图像传感器的一个像素结构输出端、一行像素结构输出端或一列像素结构输出端。

优选地，所述CMOS图像传感器的像素结构输出端与第一信号采样开关、第二信号采样开关之间设有放大电路。

本发明还提供了一种基于上述的运动检测电路的运动检测方法，包括以下步骤：

执行清零步骤；其包括：利用清零及复位支路，使第一电容、第二电容的两端与地相连，对第一电容、第二电容的两端进行信号清零；

执行复位步骤；其包括：利用清零及复位支路，对第一电容、第二电容的两端进行复位，在第一电容的第二端得到与误差信号值相等的第一电容复位信号值，在第二电容的第二端得到零值的第二电容复位信号值；

执行上一帧数据读取步骤；其包括：利用上一帧像素信号采样分路，将上一帧像素信号传递至第一电容和第二电容相连的第一端，对上一帧像素信号进行读取，在第一电容的第二端得到大于上一帧像素信号值的第一误差参考信号值，在第二电容的第二端得到小于上一帧像素信号值的第二误差参考信号值；

执行当前帧数据读取步骤；其包括：利用当前帧像素信号采样分路，对当前帧像素信号进行读取；

执行数据比较步骤；其包括：利用比较器分路，对输出的当前帧像素信号和第一误差参考信号进行比较，或者/以及对输出的当前帧像素信号和第二误差参考信号进行比较，并分别输出比较结果信号，通过比较结果信号的高低状态，判断与运动检测电路相连的像素的像素点所反映出的图像点是否发生运动。

优选地，所述执行数据比较步骤具体包括：

执行第一次数据比较步骤；其中，先将输出的当前帧像素信号与第一误差参考信号进行大小比较，若当前帧像素信号值大于第一误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为低状态信号，判断与像素点对应的图像点发生运动，结束一次运动检测过程；若当前帧像素信号值小于第一误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为高状态信号，则继续执行第二次数据比较步骤；

执行第二次数据比较步骤；其中，继续将输出的当前帧像素信号与第二误差参考信号进行大小比较，若当前帧像素信号值小于第二误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为高状态信号，判断与像素点对应的图像点发生运动；若当前帧像素信号值大于第二误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为低状态信号，判断与像素点对应的图像点未发生运动，结束一次运动检测过程。

优选地，所述执行数据比较步骤具体包括：

执行第一次数据比较步骤；其中，先将输出的当前帧像素信号与第二误差参考信号进行大小比较，若当前帧像素信号值小于第二误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为高状态信号，判断与像素点对应的图像点发生运动，结束一次运动检测过程；若当前帧像素信号值大于第二误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为低状态信号，则继续执行第二次数据比较步骤；

执行第二次数据比较步骤；其中，继续将当前帧像素信号值与第一误差参考信号值进行大小比较，若当前帧像素信号值大于第一误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为低状态信号，判断与像素点对应的图像点发生运动；若当前帧像素信号值小于第一误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为高状态信号，判断与像素点对应的图像点未发生运动，结束一次运动检测过程。

优选地，所述当前帧像素信号、上一帧像素信号、第一电容复位信号值、第二电容复位信号值、误差信号、第一误差参考信号、第二误差参考信号、比较结果信号为电压信号。

从上述技术方案可以看出，本发明通过设置当前帧像素信号采样分路和上一帧像素信号采样分路，分别控制当前帧和上一帧像素信号的采样，并通过在上一帧像素信号采样分路串联设置第一电容和第二电容，以将待比较的上一帧像素信号传递至第一电容和第二电容相连的第一端，再将第一电容和第二电容不相连的第二端各自输出的一个与上一帧像素信号有关的第一误差参考信号和第二误差参考信号分别传递至比较器分路，通过比较器分路分别输出针对当前帧像素信号与第一误差参考信号、当前帧像素信号与第二误差参考信号的比较结果信号，因而通过判断比较结果信号的高低状态，至多只需进行两次数据比较，即可判断出与运动检测电路相连的像素的像素点反映出的图像点是否发生运动。本发明利用第一电容和第二电容作为存储电容，能够实时对当前被拍摄物体进行运动检测，且检测到的两帧信号的误差由外部输入的误差信号的值确定，便于调节；比较器分路可以复用CIS的模数转化电路中的比较器分路，因而在复用情况下，本发明只比普通CIS电路增加两个电容和8个开关，从而相对于普通运动检测电路在结构上可大大简化，面积也可以大大缩减。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的一种运动检测电路结构示意图；

图2-图7是图1运动检测电路的不同工作状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构使用非精准的比例绘图，并进行了简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。

在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图1，图1是本发明一较佳实施例的一种运动检测电路结构示意图。如图1所示，本发明的一种运动检测电路，可包括：一个比较器分路COM，一个当前帧像素信号采样分路Ⅰ和一个上一帧像素信号采样分路Ⅱ。

请参阅图1。比较器分路COM设有第一输入端、第二输入端、输出端。当前帧像素信号采样分路Ⅰ的一端连接CMOS图像传感器的像素结构输出端(Vpix输入端)，当前帧像素信号采样分路Ⅰ的另一端连接比较器分路COM的第一输入端。当前帧像素信号采样分路Ⅰ用于将由CMOS图像传感器的像素结构输出端输出的当前帧像素信号(Vpix)传递至比较器分路COM。

上一帧像素信号采样分路Ⅱ的一端通过一组串联的第一电容CAP1和第二电容CAP2的相连的第一端共同连接CMOS图像传感器的像素结构输出端，上一帧像素信号采样分路Ⅱ的另一端通过第一电容CAP1和第二电容CAP2的不相连的第二端分别连接比较器分路COM的第二输入端。上一帧像素信号采样分路Ⅱ用于先将上一帧像素信号传递至第一电容CAP1和第二电容CAP2相连的第一端，再将第一电容CAP1和第二电容CAP2不相连的第二端各自输出的一个与上一帧像素信号有关的第一误差参考信号和第二误差参考信号分别传递至比较器分路COM。

当前帧像素信号采样分路Ⅰ上可设有第一信号采样开关S1，上一帧像素信号采样分路Ⅱ上可设有第二信号采样开关S2。第一信号采样开关S1和第二信号采样开关S2分别控制当前帧和上一帧两帧像素信号的采样。第一信号采样开关S1的第一端与第二信号采样开关S2的第一端相连，并共同连接CMOS图像传感器的像素结构输出端；第一信号采样开关S1的第二端可通过连接点D点与比较器分路COM的第一输入端相连。第一信号采样开关S1控制当前帧像素信号的传输，当第一信号采样开关S1关断时，将当前帧像素信号传递至比较器分路COM，运动检测电路进行运动检测。第二信号采样开关S2的第二端与第一电容CAP1的第一端、第二电容CAP2的第一端共同连接，并可连接在第一电容CAP1第一端、第二电容CAP2第一端的共同连接点A点处。第二信号采样开关S2控制上一帧像素信号的传输，当第二信号采样开关S2关断时，将待比较的上一帧数据传递至第一电容CAP1、第二电容CAP2的共同连接点A点。

上一帧像素信号采样分路Ⅱ上还可设有第一比较控制开关S8、第二比较控制开关S7。其中，第一比较控制开关S8的第一端与第一电容CAP1的第二端连接，第一比较控制开关S8的第二端与比较器分路COM的第二输入端连接；第二比较控制开关S7的第一端与第二电容CAP2的第二端连接，第二比较控制开关S7的第二端与比较器分路COM的第二输入端连接。第一比较控制开关S8的第二端与第二比较控制开关S7的第二端可通过连接点E点连接比较器分路COM的第二输入端。在数据比较阶段，第一比较控制开关S8与第二比较控制开关S7两者的关断或打开状态不同。

上一帧像素信号采样分路Ⅱ上还可设有一个清零及复位支路Ⅲ。清零及复位支路Ⅲ连接设于第一电容CAP1、第二电容CAP2的第一端和第二端之间，用于对第一电容CAP1、第二电容CAP2的两端进行清零和复位控制；清零及复位支路Ⅲ分别连接地和一误差信号(V0)。

清零及复位支路Ⅲ具体可包括第一复位开关至第四复位开关S5、S3、S4、S6。其中，第二信号采样开关S2的第二端与第一电容CAP1的第一端、第二电容CAP2的第一端、第一复位开关S5的第一端共同连接于A点；第一电容CAP1的第二端与第一比较控制开关S8的第一端、第二复位开关S3的第一端、第四复位开关S6的第一端共同连接于B点；第二电容CAP2的第二端与第二比较控制开关S7的第一端、第三复位开关S4的第一端共同连接于C点；第一复位开关S5的第二端、第二复位开关S3的第二端、第三复位开关S4的第二端共同接地；第四复位开关S6的第二端连接误差信号(V0)。其中，误差信号(V0)为判定第一误差参考信号和第二误差参考信号两帧信号大小相等时的最大误差允许范围，即当两帧信号大小的差值的绝对值小于误差信号(V0)时，判定两帧信号大小相等；当两帧信号大小的差值的绝对值大于误差信号(V0)时，判定两帧信号大小不相等。

比较器分路COM是两输入单输出电路，比较器分路COM的输出端用于分别输出比较结果。比较器分路COM的第一输入端为反向输入端，第二输入端为正向输入端，如图1所示。或者也可以是，比较器分路COM的第一输入端为正向输入端，第二输入端为反向输入端。

通过比较器分路COM的输出端分别输出针对当前帧像素信号与第一误差参考信号、当前帧像素信号与第二误差参考信号的比较结果信号，就可以通过比较结果信号的高低状态，判断与运动检测电路相连的像素的像素点所反映出的图像点是否发生运动。通过对全幅像素的运动检测结果进行比较，即可判定物体是否处于运动状态。

上述的当前帧像素信号、上一帧像素信号、第一误差参考信号、第二误差参考信号、比较结果信号可均为电压信号。

本发明的运动检测电路可连接CMOS图像传感器的一个像素结构输出端、一行像素结构输出端或一列像素结构输出端。比较器分路COM为任意结构类型不影响电路性能。

如图1所示，作为可选的实施方式，比较器分路COM可以采用具有单级比较器结构的电路形式。或者，比较器分路COM也可以采用具有多级比较器结构的电路形式。并且，比较器分路COM可以共用于CMOS图像传感器的模数转化电路中，即运动检测电路和模数转化电路的比较器分路COM可以复用。

此外，所述比较器分路COM是否具有使能信号及相关结构不影响电路性能。CMOS图像传感器的像素结构输出端与第一信号采样开关S1、第二信号采样开关S2之间还可设有放大电路，以对输入运动检测电路的像素信号进行放大。

下面通过具体实施方式及附图，对本发明的一种基于上述的运动检测电路的运动检测方法进行详细说明。其中，下述说明中涉及的当前帧像素信号、上一帧像素信号、第一电容CAP1复位信号值、第二电容CAP2复位信号值、误差信号、第一误差参考信号、第二误差参考信号、比较结果信号均为电压信号。

请参阅图2-图7，图2-图7是图1运动检测电路的不同工作状态示意图。如图2-图7所示，本发明的一种基于上述的运动检测电路的运动检测方法，包括以下步骤：

第一步，执行清零步骤。可包括：利用清零及复位支路Ⅲ，使第一电容CAP1、第二电容CAP2的两端与地相连，对第一电容CAP1、第二电容CAP2的两端进行信号清零。

请参阅图2。整个运动检测电路的输入电压信号Vpix与CMOS图像传感器的像素结构输出端相连，运动检测电路的输入电压信号也即CIS像素结构的输出电压信号Vpix。将比较器分路COM输出端的输出电压记为V；将第一电容CAP1、第二电容CAP2共同连接点A点的电压记为VA，第一电容CAP1第二端B点电压记为VB，第二电容CAP2第二端C点电压记为VC；将比较器分路COM和第一信号采样开关S1的交点D点电压记为VD，比较器分路COM和第一比较控制开关S8、第二比较控制开关S7的交点E点电压记为VE；将误差信号记为V0。

整个运动检测电路的工作包括6个状态(步骤)，即清零，复位，上一帧数据读取，当前帧数据读取，第一次数据比较和/或第二次数据比较。其中清零，复位和上一帧数据读取是在上一帧数据比较结束且像素结构仍然输出上一帧数据的情况下进行，当前帧数据读取和两次数据比较是在像素结构输出当前帧数据的情况下进行。清零，复位，上一帧数据读取，当前帧数据读取，第一次数据比较和/或第二次数据比较这六个工作状态依次循环进行。

在数据比较阶段，第一电容CAP1、第二电容CAP2的非共同连接点B、C分别输出一个与上一帧数据有关的误差参考电压(即第一误差参考电压、第二误差参考电压)。其中，这两个误差参考电压中，第一误差参考电压高于上一帧像素信号，第二误差参考电压低于上一帧像素信号，将高于上一帧像素信号的第一误差参考电压记为高参考电压，将低于上一帧像素信号的第二误差参考电压记为低参考电压。第一电容CAP1、第二电容CAP2两端的电压受到共同连接点A点电压以及四个复位开关(第一复位开关-第四复位开关)的状态影响。误差信号V0为判定两帧信号大小相等时的最大误差允许范围，即当两帧信号大小的差值的绝对值小于误差信号时，判定两帧信号大小相等；当两帧信号大小的差值的绝对值大于误差信号时，判定两帧信号大小不相等。

电路处于清零状态时，将第一复位开关S5、第二复位开关S3、第三复位开关S4关断(即第一复位开关S5、第二复位开关S3、第三复位开关S4均有一端与地相连)，使第一电容CAP1、第二电容CAP2的两端与地相连，将第一信号采样开关S1、第二信号采样开关S2、第四复位开关S6、第一比较控制开关S8、第二比较控制开关S7打开；此时，VA＝0，VB＝0，VC＝0，第一电容CAP1、第二电容CAP2的两端清零。

清零操作能消除电容两端由于适配或者外界干扰带来的所有误差信号，保证后续比较结果的准确性。

第二步，执行复位步骤。可包括：利用清零及复位支路Ⅲ，对第一电容CAP1、第二电容CAP2的两端进行复位，在第一电容CAP1的第二端得到与误差信号值V0相等的第一电容复位信号值，在第二电容CAP2的第二端得到零值的第二电容复位信号值。

请参阅图3。当清零状态结束后，电路进入复位状态，将第三复位开关S4、第四复位开关S6关断，将第一信号采样开关S1、第二信号采样开关S2、第一复位开关S5、第二复位开关S3、第一比较控制开关S8、第二比较控制开关S7打开，此时VB＝V0，VC＝0，对第一电容CAP1、第二电容CAP2的两端进行复位。记第一电容CAP1和第二电容CAP2的电容值大小分别为cv1和cv2，则A点电压满足以下公式(公式一)：

(VA-VC)·cv2＝(VB-VA)·cv1 公式一

为方便说明，本实施例中取cv1＝cv2，则A点电压可满足以下公式(公式二)：

VA＝(VB+VC)/2 公式二

则复位状态时，VA＝V0/2。

本实施例的复位状态中，C点电压可以不为0，即第三复位开关S4可以不连接到地(即可以处于打开状态)，但VA和VB、VB和VC的差值大小始终是误差信号V0与信号VC的差值的一半。

第三步，执行上一帧数据读取步骤。可包括：利用上一帧像素信号采样分路Ⅱ，将上一帧像素信号传递至第一电容CAP1和第二电容CAP2相连的第一端，对上一帧像素信号进行读取，在第一电容CAP1的第二端得到大于上一帧像素信号值的第一误差参考信号值，在第二电容CAP2的第二端得到小于上一帧像素信号值的第二误差参考信号值。

请参阅图4。当复位状态结束后，电路进入上一帧数据读取状态，此时将第二信号采样开关S2关断，将第一信号采样开关S1、第一复位开关S5、第二复位开关S3、第三复位开关S4、第四复位开关S6、第一比较控制开关S8、第二比较控制开关S7打开，对CMOS图像传感器的像素结构输出端输出的上一帧像素信号电压进行读取。

由于B点和C点都处于悬空状态，且由于第一电容CAP1和第二电容CAP2两端存在的电荷感应效应，使得第一电容CAP1和第二电容CAP2两端的电压差保持不变。记像素输出的上一帧数据为Vpix1，则此时，VA＝Vpix1，VB＝Vpix1+V0/2，VC＝Vpix1-V0/2。其中，VB即高参考电压(第一误差参考信号)，VC即低参考电压(第二误差参考信号)，且VB和VC始终保持与上一帧数据保持固定差值，也就是说，在误差信号V0固定时，高参考信号和低参考信号的大小将完全由上一帧数据决定。

第四步，执行当前帧数据读取步骤。可包括：利用当前帧像素信号采样分路Ⅰ，对当前帧像素信号进行读取。

请参阅图5。当上一帧数据读取结束后，像素单元输出当前帧数据，电路进入当前帧数据读取状态，此时将第一信号采样开关S1关断，将第二信号采样开关S2、第一复位开关S5、第二复位开关S3、第三复位开关S4、第四复位开关S6、第一比较控制开关S8、第二比较控制开关S7打开，对CMOS图像传感器的像素结构输出端输出的当前帧像素信号电压进行读取。记像素输出的当前帧数据为Vpix2，则此时VD＝Vpix2。

第五步，执行数据比较步骤。可包括：利用比较器分路COM，对输出的当前帧像素信号和第一误差参考信号进行比较，或者/以及对输出的当前帧像素信号和第二误差参考信号进行比较，并分别输出比较结果信号，通过比较结果信号的高低状态，判断与运动检测电路相连的像素的像素点所反映出的图像点是否发生运动。

根据具体情况，执行数据比较步骤具体可包括：执行第一次数据比较步骤或/和执行第二次数据比较步骤。

请参阅图6。在本实施例中，当前帧信号(通过D点的信号)均与比较器分路COM的反向输入端(-)相连，B点和C点通过E点与比较器分路COM的正向输入端(+)相连。当上一帧数据读取结束后，电路进入第一次数据比较状态。此时，将第一信号采样开关S1、第二比较控制开关S7关断，将第二信号采样开关S2、第一复位开关S5、第二复位开关S3、第三复位开关S4、第四复位开关S6、第一比较控制开关S8打开，低参考信号进入比较器分路COM。执行第一次数据比较步骤时，先将输出的当前帧像素信号与第二误差参考信号进行大小比较，若当前帧像素信号值小于第二误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为高状态信号，即可认为此运动检测电路相连的像素的当前帧信号与上一帧信号大小不等，判断与像素点对应的图像点发生运动，结束一次运动检测过程；若当前帧像素信号值大于第二误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为低状态信号，则继续执行第二次数据比较步骤。

此时，VE＝VC＝Vpix1-V0/2。在本实施例中，比较器分路COM的高状态电压记为VH，低状态电压记为VL。

对比较器分路COM来说，若VD<VE，则V＝VH，若VD>VE，则V＝VL。

在第一次数据比较过程中，若Vpix2<Vpix1-V0/2时，V＝VH，此时两帧数据不相等，电路对应的图像点运动，在这种情况下，不需要进行第二次数据比较，电路直接进入接下来的下一帧的运动检测过程。

在第一次数据比较过程中，若Vpix2>Vpix1-V0/2时，V＝VL，此时两帧数据有可能相等，有可能不等，即无法判定电路对应的图像点是否运动。在这种情况下，电路需进入第二次数据比较状态。

请参阅图7。在第二次数据比较状态中，将第一信号采样开关S1关断、第一比较控制开关S8关断，将第二信号采样开关S2、第一复位开关S5、第二复位开关S3、第三复位开关S4、第四复位开关S6、第二比较控制开关S7打开，高参考信号进入比较器分路COM。继续将当前帧像素信号值与第一误差参考信号值进行大小比较，若当前帧像素信号值大于第一误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为低状态信号，即可认为此运动检测电路相连的像素的当前帧信号与上一帧信号大小不等，判断与像素点对应的图像点发生运动；若当前帧像素信号值小于第一误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为高状态信号，即可认为此运动检测电路相连的像素的当前帧信号与上一帧信号大小相等，判断与像素点对应的图像点未发生运动，结束一次运动检测过程。

此时，VE＝VB＝Vpix1+V0/2。

若Vpix2<Vpix1+V0/2，此时V＝VH，则此时两帧数据相等，电路对应的图像点不运动；

若Vpix2>Vpix1+V0/2，此时V＝VL，则此时两帧数据不相等，电路对应的图像点运动。

而对于整幅图像来说，只要检测到任何一个图像点运动即可判定被拍摄物体运动，只有检测到所有图像点均不运动才能判定被拍摄物体不运动。通过对所有图像点的比较电路两次比较结果进行检测，即可完成整个CIS图像的运动检测。

本实施例中的数据比较状态中，第一信号采样开关S1也可以打开，在第一信号采样开关S1打开时，D点没有充放电，电压保持不变，不影响电路工作。

上述两次数据比较状态的先后顺序可以互换，不影响电路工作。即可以在执行第一次数据比较步骤时，先将输出的当前帧像素信号与第一误差参考信号进行大小比较，若当前帧像素信号值大于第一误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为低状态信号，判断与像素点对应的图像点发生运动，结束一次运动检测过程；若当前帧像素信号值小于第一误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为高状态信号，则继续执行第二次数据比较步骤；在执行第二次数据比较步骤时，继续将输出的当前帧像素信号与第二误差参考信号进行大小比较，若当前帧像素信号值小于第二误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为高状态信号，判断与像素点对应的图像点发生运动；若当前帧像素信号值大于第二误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为低状态信号，判断与像素点对应的图像点未发生运动，结束一次运动检测过程。

在上述本实施例中，比较器分路COM输入端的连接方式可以改变，改变后两次比较结果的判定随之改变，并不影响电路工作。即如果D点与比较器的正向输入端(+)相连，E点与比较器的反向输入端(-)相连，那么第一次比较时，

若Vpix2<Vpix1-V0/2，此时V＝VL，

若Vpix2>Vpix1-V0/2，此时V＝VH；

若第一次比较结果为VL，则直接判定物体运动；

若第一次比较结果为VH，则需要进行第二次比较。

若第二次比较结果为VL，则判定物体未运动，

若第二次比较结果为VH，则判定物体运动。

综上，本发明通过设置当前帧像素信号采样分路和上一帧像素信号采样分路，分别控制当前帧和上一帧像素信号的采样，并通过在上一帧像素信号采样分路串联设置第一电容和第二电容，以将待比较的上一帧像素信号传递至第一电容和第二电容相连的第一端，再将第一电容和第二电容不相连的第二端各自输出的一个与上一帧像素信号有关的第一误差参考信号和第二误差参考信号分别传递至比较器分路，通过比较器分路分别输出针对当前帧像素信号与第一误差参考信号、当前帧像素信号与第二误差参考信号的比较结果信号，因而通过判断比较结果信号的高低状态，至多只需进行两次数据比较，即可判断出与运动检测电路相连的像素的像素点反映出的图像点是否发生运动。本发明利用第一电容和第二电容作为存储电容，能够实时对当前被拍摄物体进行运动检测，且检测到的两帧信号的误差由外部输入的误差信号的值确定，便于调节；比较器分路可以复用CIS中的模数转化电路中的比较器分路，因而在复用情况下，本发明只比普通CIS电路增加两个电容(CAP1和CAP2)和8个开关(S1～S8)，从而相对于普通运动检测电路在结构上可大大简化，面积也可以大大缩减。

以上的仅为本发明的优选实施例，实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种运动检测电路，其特征在于，包括：

一比较器分路，其设有第一输入端、第二输入端、输出端；

一当前帧像素信号采样分路，其一端连接CMOS图像传感器的像素结构输出端，另一端连接比较器分路的第一输入端，用于将当前帧像素信号传递至比较器分路；

一上一帧像素信号采样分路，其一端通过一串联的第一电容和第二电容的相连第一端共同连接CMOS图像传感器的像素结构输出端，另一端通过第一电容和第二电容不相连的第二端分别连接比较器分路的第二输入端，用于先将上一帧像素信号传递至第一电容和第二电容相连的第一端，再将第一电容和第二电容不相连的第二端各自输出的一个与上一帧像素信号有关的第一误差参考信号和第二误差参考信号分别传递至比较器分路；

其中，通过比较器分路的输出端分别输出针对当前帧像素信号与第一误差参考信号、当前帧像素信号与第二误差参考信号的比较结果信号，以通过比较结果信号的高低状态，判断与运动检测电路相连的像素的像素点所反映出的图像点是否发生运动。

2.根据权利要求1所述的运动检测电路，其特征在于，还包括：设于当前帧像素信号采样分路的第一信号采样开关，设于上一帧像素信号采样分路的第二信号采样开关、第一比较控制开关、第二比较控制开关；其中

第一信号采样开关的第一端与第二信号采样开关的第一端相连，并共同连接CMOS图像传感器的像素结构输出端；第一信号采样开关的第二端与比较器分路的第一输入端相连；第二信号采样开关的第二端与第一电容的第一端、第二电容的第一端共同连接；

第一电容的第二端与第一比较控制开关的第一端连接，第一比较控制开关的第二端连接比较器分路的第二输入端；第二电容的第二端与第二比较控制开关的第一端连接，第二比较控制开关的第二端连接比较器分路的第二输入端。

3.根据权利要求1所述的运动检测电路，其特征在于，还包括：一清零及复位支路，连接设于第一电容、第二电容的第一端和第二端之间，用于对第一电容、第二电容的两端进行清零和复位控制；所述清零及复位支路分别连接地和一误差信号。

4.根据权利要求3所述的运动检测电路，其特征在于，还包括：设于当前帧像素信号采样分路的第一信号采样开关，设于上一帧像素信号采样分路的第二信号采样开关、第一比较控制开关、第二比较控制开关，设于清零及复位支路的第一复位开关至第四复位开关；其中

第一信号采样开关的第一端与第二信号采样开关的第一端相连，并共同连接CMOS图像传感器的像素结构输出端；第一信号采样开关的第二端与比较器分路的第一输入端相连；第二信号采样开关的第二端与第一电容的第一端、第二电容的第一端、第一复位开关的第一端共同连接；

第一电容的第二端与第一比较控制开关的第一端、第二复位开关的第一端、第四复位开关的第一端共同连接；第二电容的第二端与第二比较控制开关的第一端、第三复位开关的第一端共同连接；

第一复位开关的第二端、第二复位开关的第二端、第三复位开关的第二端共同接地；第四复位开关的第二端连接一误差信号；

第一比较控制开关的第二端、第二比较控制开关的第二端共同连接比较器分路的第二输入端。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的运动检测电路，其特征在于，所述比较器分路的第一输入端为反向输入端，第二输入端为正向输入端；或者，所述比较器分路的第一输入端为正向输入端，第二输入端为反向输入端。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的运动检测电路，其特征在于，所述当前帧像素信号、上一帧像素信号、第一误差参考信号、第二误差参考信号、比较结果信号为电压信号。

7.一种基于权利要求3所述的运动检测电路的运动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

执行清零步骤；其包括：利用清零及复位支路，使第一电容、第二电容的两端与地相连，对第一电容、第二电容的两端进行信号清零；

执行复位步骤；其包括：利用清零及复位支路，对第一电容、第二电容的两端进行复位，在第一电容的第二端得到与误差信号值相等的第一电容复位信号值，在第二电容的第二端得到零值的第二电容复位信号值；

执行上一帧数据读取步骤；其包括：利用上一帧像素信号采样分路，将上一帧像素信号传递至第一电容和第二电容相连的第一端，对上一帧像素信号进行读取，在第一电容的第二端得到大于上一帧像素信号值的第一误差参考信号值，在第二电容的第二端得到小于上一帧像素信号值的第二误差参考信号值；

执行当前帧数据读取步骤；其包括：利用当前帧像素信号采样分路，对当前帧像素信号进行读取；

执行数据比较步骤；其包括：利用比较器分路，对输出的当前帧像素信号和第一误差参考信号进行比较，或者/以及对输出的当前帧像素信号和第二误差参考信号进行比较，并分别输出比较结果信号，通过比较结果信号的高低状态，判断与运动检测电路相连的像素的像素点所反映出的图像点是否发生运动。

8.根据权利要求7所述的运动检测方法，其特征在于，所述执行数据比较步骤具体包括：

执行第一次数据比较步骤；其中，先将输出的当前帧像素信号与第一误差参考信号进行大小比较，若当前帧像素信号值大于第一误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为低状态信号，判断与像素点对应的图像点发生运动，结束一次运动检测过程；若当前帧像素信号值小于第一误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为高状态信号，则继续执行第二次数据比较步骤；

执行第二次数据比较步骤；其中，继续将输出的当前帧像素信号与第二误差参考信号进行大小比较，若当前帧像素信号值小于第二误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为高状态信号，判断与像素点对应的图像点发生运动；若当前帧像素信号值大于第二误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为低状态信号，判断与像素点对应的图像点未发生运动，结束一次运动检测过程。

9.根据权利要求7所述的运动检测方法，其特征在于，所述执行数据比较步骤具体包括：

执行第一次数据比较步骤；其中，先将输出的当前帧像素信号与第二误差参考信号进行大小比较，若当前帧像素信号值小于第二误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为高状态信号，判断与像素点对应的图像点发生运动，结束一次运动检测过程；若当前帧像素信号值大于第二误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为低状态信号，则继续执行第二次数据比较步骤；

执行第二次数据比较步骤；其中，继续将当前帧像素信号值与第一误差参考信号值进行大小比较，若当前帧像素信号值大于第一误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为低状态信号，判断与像素点对应的图像点发生运动；若当前帧像素信号值小于第一误差参考信号值时，输出的比较结果信号对应为高状态信号，判断与像素点对应的图像点未发生运动，结束一次运动检测过程。

10.根据权利要求7-9任意一项所述的运动检测方法，其特征在于，所述当前帧像素信号、上一帧像素信号、第一电容复位信号值、第二电容复位信号值、误差信号、第一误差参考信号、第二误差参考信号、比较结果信号为电压信号。