CN109842766B - 一种极坐标图像传感器及其进行图像处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种极坐标图像传感器，包括圆形感光区，辅助电路、位置传感器和数据缓冲存储器，所述辅助电路、位置传感器和数据缓冲存储器位于所述圆形感光区的外部；其中，所述圆形感光区包括M个像素条，所述像素条上包括N个像素单元，同一个像素条上像素单元的面积由圆形感光区圆心到圆形感光区边缘依次增大，所述数据缓冲存储器包括X个帧缓冲单元；所述帧缓冲单元包括M行的行数据，所述行数据用于存储像素条中的N个像素单元中的图像数据。本发明提供的一种极坐标图像传感器及其进行图像处理的方法，该图像处理器具有圆形感光区，采用极坐标扫描方式，能够适用于滚动探测球等圆形图像领域。

Description

一种极坐标图像传感器及其进行图像处理的方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路领域，具体涉及一种极坐标图像传感器及其进行图像处理的方法。
背景技术
图像传感器是利用光电器件的光电转换功能。将感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号。与光敏二极管，光敏三极管等“点”光源的光敏元件相比，图像传感器是将其受光面上的光像，分成许多小单元，将其转换成可用的电信号的一种功能器件。图像传感器分为光导摄像管和固态图像传感器。与光导摄像管相比，固态图像传感器具有体积小、重量轻、集成度高、分辨率高、功耗低、寿命长、价格低等特点，因此在各个行业得到了广泛应用。
目前通用的相机中，图像传感器中感光区均为矩形，并且采用直角坐标进行扫描，按照逐行逐列的方式将矩形感光区中的图像数据进行扫描存储。然而在一些特殊领域，比如滚动探测球等应用中，就需要采用圆形感光区进行曝光，圆形感光区需要采用极坐标进行扫描，可方便解决图像旋转处理问题。目前的图像传感器结构及图像处理方法并不能适用于具有圆形感光区的图像处理器。
发明内容
本发明的目的是提供一种极坐标图像传感器及其进行图像处理的方法，该图像处理器具有圆形感光区，采用极坐标扫描方式，能够适用于滚动探测球等圆形图像领域。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种极坐标图像传感器，包括圆形感光区，辅助电路、位置传感器和数据缓冲存储器，所述辅助电路、位置传感器和数据缓冲存储器位于所述圆形感光区的外部；所述位置传感器用于确定所述圆形感光区所曝光的图像的起始位置；
其中，所述圆形感光区包括M个像素条，所述像素条呈直线状，且像素条的一端位于所述圆形感光区的圆心，另一端位于所述圆形感光区的边缘，相邻两个像素条之间的夹角相等，所述像素条上包括N个像素单元，同一个像素条上像素单元的面积由圆形感光区圆心到圆形感光区边缘依次增大，其中，M和N均为大于1的整数；
所述数据缓冲存储器包括X个帧缓冲单元，用于缓冲存储X帧图像；所述帧缓冲单元包括M行的行数据，分别对应M个像素条，所述行数据用于存储像素条中的N个像素单元中的图像数据，X为大于等于1的整数。
进一步地，所述M个像素条为中心对称图形，且圆形感光区的圆心为其对称中心。
进一步地，所述M个像素条中距离圆形感光区圆心距离相同的像素单元的面积相等。
本发明提供的一种图像处理的方法，包括如下步骤：
S01：极坐标图像传感器中圆形感光区曝光一帧图像；
S02：位置传感器确定该图像的起始位置所在的像素条；
S03：数据缓冲存储器在X个帧缓冲单元中选择其中一个作为该图像的帧缓冲单元；所述圆形感光区开始扫描该图像的起始位置所在的像素条，并将扫描出来的图像数据顺序存储在所述帧缓冲单元的的行数据中；其中，扫描的顺序从该像素条中位于圆形感光区圆心的像素单元到位于边缘的像素单元；X为大于等于1的整数；
S04：重复步骤S03，顺时针扫描其余的M-1个像素条，并将扫描出来的图像数据存储在所述帧缓冲单元中该像素条对应的行数据中；M为大于1的整数；
S05：上述M行的行数据形成极坐标图像或者或者经过数据转换形成直角坐标的图像。
进一步地，所述步骤S05中直角坐标图像的形成方法为：上述M行的行数据经过固定模式矩阵或固定优化软件转换为直角坐标的图像。
进一步地，所述M个像素条为中心对称图形，且圆形感光区的圆心为其对称中心。
进一步地，所述M个像素条中距离圆形感光区圆心距离相同的像素单元的面积相等。
本发明的有益效果为：本发明具有圆形感光区，采用极坐标扫描方式，能够适用于滚动探测球等圆形图像领域；并且采用位置传感器控制扫描开始的位置，使得图像数据和图像位置无关，最后采用固定模式矩阵转换将极坐标图像数据转换为直角坐标的图像数据，方便图像转换。
附图说明
附图1为本发明极坐标图像传感器的结构示意图。
附图2为本发明中圆形感光区的结构示意图。
附图3为本发明中数据缓冲存储器的结构示意图。
图中：1矩形晶圆，2圆形感光区，3位置传感器，4辅助电路，5数据缓冲存储器，21像素条，23像素单元，51帧缓冲单元，52行数据。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
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，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
请参阅附图1，本发明提供的一种极坐标图像传感器，包括圆形感光区2，辅助电路4、位置传感器3和数据缓冲存储器5，辅助电路4、位置传感器3和数据缓冲存储器5位于圆形感光区2的外部。其中，圆形感光区，辅助电路、位置传感器和数据缓冲存储器位于矩形晶圆1上。
辅助电路用于驱动扫描图像传感器中圆形感光区，并把数据写入数据缓冲存储器。并根据位置传感器探测到的位置信息，决定驱动扫描圆形感光区的起始行，并逐行扫描完一幅图像，辅助电路还包含电压转换等电路。
请参阅附图2，圆形感光区包括M个像素条21，像素条21呈直线状，且像素条21的一端位于圆形感光区的圆心，另一端位于圆形感光区的边缘，相邻两个像素条之间的夹角相等，像素条21上包括N个像素单元23，M个像素条为中心对称图形，且圆形感光区的圆心为其对称中心。同一个像素条21上像素单元23的面积由圆形感光区圆心到圆形感光区边缘依次增大，这种从大到小的设计可以兼顾中心高分辨率和外围高感光率。其中，M和N均为大于1的整数。
优选地，本发明中M个像素条中距离圆形感光区圆心距离相同的像素单元的面积相等。
请参阅附图3，数据缓冲存储器包括X个帧缓冲单元51，用于缓冲存储X帧图像；帧缓冲单元51包括M行的行数据52，分别对应M个像素条，行数据用于存储像素条中的N个像素单元中的图像数据，X为大于等于1的整数。本发明中行数据52组成帧缓冲存储器块51，即一幅完整的扫描图像。像素扫描由靠近圆形感光区中心的像素单元起，向圆形感光区边缘逐个扫描像素单元23,，形成一行的行数据；再依次扫描一周的像素条，形成一帧幅图像。每一幅图像的起始位置，由位置传感器3决定，即位置传感器3决定图像的起始扫描行像素条21位置。如位置传感器3侦测到位置数值，即折算至矩形晶片1平面的转动位置值，来修正起始扫描行像素条21位置，使扫描的到的一幅图像数据为正，消除了矩形晶片1平面的转动的影响。
请参阅附图2和3，附图2中像素条的个数M＝12，如附图2中标号0-11所示，如果我们定义0位置为正，矩形晶片1每次从0位置的像素条扫描，再1位置的像素条扫描…，直到11位置的像素条扫描，这样就形成一幅完整的图像。如此一幅一幅扫描输出图像，存储到数据缓冲器50中的帧缓冲存储块51中。当矩形晶片1发生旋转时，位置传感器3侦测到位置数值，如转到3位置，这时，此数值叠加到起始扫描位置上，起始扫描位就为3，矩形晶片1每次从3位置的像素条扫描，再4位置的像素条扫描…，顺时针直到2位置的像素条扫描，这样就形成一幅完整的图像，存储到数据缓冲器50中的帧缓冲存储块51中。由此可见数据缓冲器存储的图像都为正，和矩形晶片1平面的转动位置无关，从而实现图像旋转位置的修正。值得说明的是，本发明中确定起始位置的像素条之后，扫描的顺序可以为顺时针或逆时针扫描，均不会影响最终的图像。
本发明提供的一种进行图像处理的方法，包括如下步骤：
S01：极坐标图像传感器中圆形感光区曝光一帧图像；
S02：位置传感器确定该图像的起始位置所在的像素条；
S03：数据缓冲存储器在X个帧缓冲单元中选择一个作为该图像的帧缓冲单元；圆形感光区开始扫描该图像的起始位置所在的像素条，并将扫描出来的图像数据顺序存储在帧缓冲单元中行数据中；其中，扫描的顺序从该像素条中位于圆形感光区圆心的像素单元到位于边缘的像素单元；X为大于等于1的整数；
S04：重复步骤S03，顺时针扫描其余的M-1个像素条，并将扫描出来的图像数据存储在帧缓冲单元中该像素条对应的行数据中；M为大于1的整数；
S05：上述M行的行数据可以直接形成极坐标图形，例如雷达图等；也可以经过数据转换形成直角坐标图像。由于数据缓冲器存储的图像是极坐标图像格式，可采用固定模式矩阵方便的转换成X-Y坐标图像格式,也可以通过固定优化的软件完成转换。
以上所述仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用于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所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种极坐标图像传感器，其特征在于，包括圆形感光区，辅助电路、位置传感器和数据缓冲存储器，所述辅助电路、位置传感器和数据缓冲存储器位于所述圆形感光区的外部；
其中，所述圆形感光区包括M个像素条，所述像素条呈直线状，且像素条的一端位于所述圆形感光区的圆心，另一端位于所述圆形感光区的边缘，相邻两个像素条之间的夹角相等，所述像素条包括N个像素单元，同一个像素条上像素单元的面积由圆形感光区圆心到圆形感光区边缘依次增大，其中，M和N均为大于1的整数；
所述数据缓冲存储器包括X个帧缓冲单元，用于缓冲存储X帧图像；所述帧缓冲单元包括M行的行数据，分别对应M个像素条，所述行数据用于存储像素条中的N个像素单元中的图像数据，X为大于等于1的整数；位置传感器确定该图像的起始位置所在的像素条，所述圆形感光区开始扫描该图像的起始位置所在的像素条，并将扫描出来的图像数据顺序存储在所述帧缓冲单元的行数据中。
2.根据权利要求1所述的一种极坐标图像传感器，其特征在于，所述M个像素条为中心对称图形，且圆形感光区的圆心为其对称中心。
3.根据权利要求1所述的一种极坐标图像传感器，其特征在于，所述M个像素条中距离圆形感光区圆心距离相同的像素单元的面积相等。
4.一种采用权利要求1所述的极坐标图像传感器进行图像处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01：极坐标图像传感器中圆形感光区曝光一帧图像；
S02：位置传感器确定该图像的起始位置所在的像素条；
S03：数据缓冲存储器在X个帧缓冲单元中选择其中一个作为该图像的帧缓冲单元；所述圆形感光区开始扫描该图像的起始位置所在的像素条，并将扫描出来的图像数据顺序存储在所述帧缓冲单元的行数据中；其中，扫描的顺序从该像素条中位于圆形感光区圆心的像素单元到位于边缘的像素单元；X为大于等于1的整数；
S04：重复步骤S03，依次扫描其余的M-1个像素条，并将扫描出来的图像数据存储在所述帧缓冲单元中该像素条对应的行数据中；M为大于1的整数；
S05：上述M行的行数据形成极坐标图像或者经过数据转换形成直角坐标图像。
5.根据权利要求4所述的一种图像处理的方法，其特征在于，所述步骤S05中直角坐标图像的形成方法为：上述M行的行数据经过固定模式矩阵或固定优化软件转换为直角坐标的图像。
6.根据权利要求4所述的一种图像处理的方法，其特征在于，所述M个像素条为中心对称图形，且圆形感光区的圆心为其对称中心。
7.根据权利要求4所述的一种图像处理的方法，其特征在于，所述M个像素条中距离圆形感光区圆心距离相同的像素单元的面积相等。
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