CN110868518A - 使用动态视觉传感器进行脉冲光图案捕获的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种脉冲图像捕获系统，包括脉冲发生电路、动态视觉传感器(DVS)以及DVS扫描和读出电路。向DVS的像素发送全局复位信号以为像素设置参考照度级，然后产生脉冲光图案。在产生脉冲光图案之后，向像素发送全局保持信号，以保持照度变化事件，该照度变化事件指示相对于参考照度级的变化。在向像素发送全局保持信号之后，对从像素接收的事件信号执行DVS扫描和读出操作。在从DVS输出清除伪像之后，从DVS输出中提取脉冲光图案的反射，而没有附加的图像处理。

Description

使用动态视觉传感器进行脉冲光图案捕获的系统和方法
技术领域
本发明构思的示例性实施例涉及成像系统，并且更具体地，涉及使用动态视觉传感器进行脉冲光图案捕获的系统和方法。
背景技术
在诸如结构光的深度测量方法中，在场景上应用短脉冲照明或光图案，并且捕获由图案的反射所产生的图像。成像系统的脉冲图像捕获可能受到场景中的环境光的限制，该环境光被添加到所捕获的图像中。这可能由于环境光散粒噪声而导致成像系统的饱和或噪声基底的增加，使得脉冲光图案难以检测。将脉冲光图案与环境光分离需要大量的图像处理，这可能增加系统复杂度和功耗。可以使用动态视觉传感器(DVS)，DVS观察场景并捕获与脉冲光图案相关的事件以及与因相机和物体移动引起的场景变化相关的事件，但是需要多个光脉冲进行检测和大量的处理，以将光脉冲与动态场景隔离开来。
如所讨论的，高环境照度环境(如，室外)中的脉冲图像捕获可能是困难的。传统的捕获设置包括脉冲光源和CMOS图像传感器。CMOS图像传感器以固定帧率运行，并产生用于与传感器曝光同步触发脉冲光源的信号。然而，CMOS图像传感器捕获环境光和与脉冲光源相关的光二者。可以应用各种方法来增加所捕获的信号内脉冲光源相对于环境光的比例。例如，可以使用全局快门图像传感器而不使用滚动快门以允许脉冲光持续时间和曝光时间的最大重叠，脉冲光可以被定时为在传感器曝光开始之前开始以用于最大重叠，可以增加脉冲光源的能量，等等。无论如何，环境光和与脉冲光源相关的光都被CMOS图像传感器捕获，然后必须通过随后的图像处理来提取图案。
发明内容
根据本发明构思的示例性实施例，一种脉冲图像捕获系统包括脉冲发生电路、动态视觉传感器(DVS)以及DVS扫描和读出电路。脉冲发生电路被配置为在外部物体处产生脉冲光图案。DVS包括具有以矩阵形式布置的多个像素的像素阵列。多个像素被配置为感测来自所述物体反射的脉冲光图案的光量并且输出事件信号。DVS扫描和读出电路被配置为对从多个像素接收的事件信号执行DVS扫描和读出操作以产生DVS输出。向多个像素发送全局复位信号，以针对多个像素中的每一个设置参考照度级。在向多个像素发送全局复位信号之后，产生脉冲光图案。在产生脉冲光图案之后，向多个像素发送全局保持信号，以保持照度变化事件，照度变化事件针对多个像素中的每一个指示相对于参考照度级的变化。在向多个像素发送全局保持信号之后，执行DVS扫描和读出操作。在从DVS输出清除DVS相关伪像之后，从DVS输出中提取所捕获的脉冲光图案的反射，而没有附加的图像处理。
根据本发明构思的示例性实施例，一种脉冲图像捕获系统包括脉冲发生电路、动态视觉传感器(DVS)、DVS扫描和读出电路以及多个复用器。脉冲发生电路被配置为在外部物体处产生脉冲光图案。DVS包括具有以矩阵形式布置的多个像素的像素阵列。多个像素被配置为执行光感测操作以感测来自外部物体反射的脉冲光图案的光量并且输出事件信号。DVS扫描和读出电路被配置为对从多个像素接收的事件信号执行DVS扫描和读出操作以产生DVS输出。多个复用器被配置为选择多个控制信号。多个控制信号同步脉冲图像捕获系统的操作，使得在产生脉冲光图案之后并且在执行DVS扫描和读出操作之前执行光感测操作。
根据本发明构思的示例性实施例，在一种操作脉冲图像捕获系统的方法中，所述脉冲图像捕获系统包括动态视觉传感器(DVS)，所述动态视觉传感器(DVS)包括具有多个像素的像素阵列，该方法包括：激活全局复位信号并且向多个像素中的每一个发送全局复位信号以针对多个像素中的每一个设置参考照度级；去激活全局复位信号以使多个像素中的每一个能够感测该像素的相对于参考照度级的照度变化量；激活定向在外部物体处的脉冲光图案；激活全局保持信号并且向多个像素中的每一个发送全局保持信号以保持指示该像素的照度变化量的照度变化事件；对从多个像素接收的事件信号执行DVS扫描和读出操作并且产生DVS输出；以及去激活脉冲光图案。
根据本发明构思的示例性实施例，在一种操作脉冲图像捕获系统的方法中，所述脉冲图像捕获系统包括动态视觉传感器(DVS)，所述动态视觉传感器(DVS)包括具有多个像素的像素阵列，该方法包括：同步要发送到多个像素的同步全局复位信号的激活和全局保持信号的激活；在全局复位信号的激活和全局保持信号的激活之间激活定向在外部物体处的脉冲光图案；根据响应于脉冲光图案所感测的照度变化量，由多个像素产生事件信号；使用事件信号产生DVS输出；从DVS输出清除DVS相关伪像；以及在清除DVS相关伪像之后从DVS输出提取所捕获的脉冲光图案的反射，而没有附加的图像处理。
根据本发明构思的示例性实施例，在一种操作脉冲图像捕获系统的方法中，所述脉冲图像捕获系统包括动态视觉传感器(DVS)，所述动态视觉传感器(DVS)包括具有多个像素的像素阵列，该方法包括：同步要发送到多个像素的全局复位信号的激活，以针对多个像素中的每一个设置参考照度级；去激活全局复位信号，以使多个像素中的每一个能够感测该像素的相对于参考照度级的照度变化量；在去激活全局复位信号之后激活定向在外部物体处的脉冲光图案；根据预定阈值和所感测的由脉冲光图案引起的照度变化量之间的比较，由多个像素产生事件信号；以及对从多个像素接收的事件信号执行DVS扫描和读出操作并且产生DVS输出。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明构思的示例性实施例，本发明构思的上述及其他特点将变得更清楚。
图1是示出了根据本发明构思的示例性实施例的脉冲图像捕获系统的框图。
图2是示出了根据本发明构思的示例性实施例的包括多个复用器的脉冲图像捕获系统的框图。
图3是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图1和图2的像素阵列的像素的图。
图4是示出了根据本发明构思的示例性实施例的操作脉冲图像捕获系统的方法的流程图。
图5是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图4的方法的时序图。
具体实施方式
本发明构思的示例性实施例提供了一种用于使用事件或具有同步全局保持和全局复位机制的动态视觉传感器(DVS)进行脉冲光图案捕获的系统和方法。DVS具有独特的特性，包括高动态范围和检测随时间的对比度变化的能力。响应于全局复位信号，复位所有先前存储的事件，并且每个传感器像素中的电路采样入射的照度作为参考照度级。随后，当入射的照度相对于所存储的参考照度级的任何变化被放大时，传感器像素进入等待监测状态。如果变化超过预定义的灵敏度阈值，则产生对比度变化事件并将其记录在传感器像素中。全局保持信号在被激活或断言时，锁定所记录的事件并阻止记录其他事件，直到该全局保持信号被去激活为止。DVS读出和扫描电路从像素读取所记录的事件。因此，上述系统和方法可以捕获由施加在场景上的短照明图案的反射引起的二值图像，同时抑制由环境光和场景内容导致的其他信号。
以下将参考附图更全面地描述本发明构思的示例性实施例。贯穿说明书和附图，相同附图标记可以表示相同元件。
图1是示出了根据本发明构思的示例性实施例的脉冲图像捕获系统的框图。
参考图1，脉冲图像捕获系统100包括脉冲发生电路111、包括像素阵列的动态视觉传感器(DVS)112、以及DVS扫描和读出电路113。
脉冲发生电路111可以被配置为在外部物体处产生脉冲光图案PULSE。
脉冲光图案PULSE可以是任何光谱中的可见光或不可见光，例如红外(IR)光。根据本发明构思的示例性实施例，脉冲光图案PULSE可以由以下之一产生：发光二极管(LED)、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)和其他类型的激光器或光源。例如，IR VCSEL可以产生脉冲光图案PULSE。
脉冲光图案PULSE可以是结构光。换言之，脉冲光图案PULSE可以是预定图案，所述预定图案被投射到外部物体上，例如以计算外部物体的深度和/或表面信息。
脉冲光图案PULSE可以包括图案序列。可以在一系列操作中分别处理图案序列中的每一个，这将在下面参考图4详细进行描述。图案序列可用于捕获不同的图案或捕获具有不同可配置条件的相同图案。例如，可配置条件可以包括不同的像素灵敏度阈值或者在脉冲光图案PULSE的产生与全局保持信号的断言之间的不同时间，这将在下面进行描述。在不同条件下捕获相同的图案将导致在更高灵敏度情况下检测到更多的点而在其他情况下检测到更少的点，从而允许通过二值事件图像的不同组合(例如，通过求和或加权平均)重建脉冲光图案PULSE的灰度图像。
DVS 112的像素阵列包括利用匹配光学以矩阵形式布置的多个像素PIX。多个像素PIX中的每一个包括嵌入在动态视觉像素电路中的光电二极管，所述动态视觉像素电路被配置为响应于全局复位信号，在产生脉冲光图案PULSE之前采样对入射的照度的响应并且将该响应存储为参考照度级。像素PIX可以进入等待监测状态以将入射的照度与所存储的参考照度级进行比较，并且放大该差分信号。当入射的照度由于脉冲光图案PULSE产生而改变时，经放大的差分信号可能超过预定但可配置的灵敏度阈值，且产生对比度变化事件并将该对比度变化事件记录在像素PIX中以供将来读出。对比度变化事件可以是对变化的指示或者对变化和变化方向二者的指示，例如，照度的增加或减少。可以根据全局保持信号来配置动态视觉像素电路。在被激活时，全局保持信号锁定所记录的事件并阻止产生其他新事件，直到其被去激活为止。将在下面进一步描述全局复位信号和全局保持信号。
DVS扫描和读出电路115可以被配置为对从多个像素PIX接收的事件信号执行DVS扫描和读出操作，并且产生DVS输出DVS_OUT。例如，DVS扫描和读出电路115可以根据地址事件表示(AER)协议或模型来操作。
例如，DVS扫描和读出电路115可以被实现为行驱动器和地址发生器。行驱动器可以被配置为根据从多个像素PIX接收的事件信号，检测事件是否已经发生。可以向地址发生器发送事件信号，地址发生器将发生事件的像素的地址和类型转换为预定格式(例如，AER协议)的数据作为DVS输出DVS_OUT。
通过上述配置，DVS输出DVS_OUT可以包括二进制数据，所述二进制数据表示所捕获的脉冲光图案PULSE的反射，而没有环境或场景相关内容。可以从DVS输出DVS_OUT中清除诸如坏像素之类的DVS相关伪像，然后可以由应用直接处理DVS输出DVS_OUT，而无需预滤波或附加的图像处理来提取所捕获的脉冲光图案PULSE的反射。
下面将更详细地描述脉冲图像捕获系统100的操作。
可以向多个像素PIX发送全局复位信号GRS以清除先前事件，并且针对多个像素PIX中的每一个设置新的参考照度级。换言之，全局复位信号GRS可以复位存储在多个像素PIX中的先前事件数据，并且将参考照度级复位成表示由相应像素检测到的当前照度级且将其存储为参考。
在向多个像素PIX发送全局复位信号GRS之后，可以产生脉冲光图案PULSE。如上所述，发生照度变化的多个像素PIX检测照度变化并对内部事件进行采样。
在产生脉冲光图案PULSE之后，可以向多个像素PIX发送全局保持信号GHS，以保持迄今针对多个像素PIX中的每一个所记录的所有内部记录事件。例如，多个像素PIX中的每一个像素PIX中的电容器可以响应于全局保持信号GHS存储照度变化事件。例如，针对多个像素PIX中的每一个，当照度变化量超过预定阈值时，可以由相应的像素产生具有“导通”或高逻辑电平的事件信号并输出。换言之，多个像素PIX检测光强度的变化。根据本发明构思的示例性实施例，可以增加脉冲光图案PULSE的产生和全局保持信号GHS的传输之间的持续时间，以增加对于对比度变化的灵敏度。
在向多个像素PIX发送全局保持信号GHS之后，可以执行DVS扫描和读出操作，以使用所记录并从多个像素PIX读出的事件信号来产生DVS输出DVS_OUT。
换言之，可以同步全局复位信号GRS的激活和全局保持信号GHS的激活。脉冲光图案PULSE的激活可以发生在全局复位信号GRS的激活和全局保持信号GHS的激活之间。全局复位信号GRS、脉冲光图案PULSE和全局保持信号GHS的上述操作可以统称为脉冲图像捕获系统100的同步机制。
根据本发明构思的示例性实施例，全局复位信号GRS和全局保持信号GHS可以由脉冲发生电路111以及DVS扫描和读出电路113之一产生。根据本发明构思的示例性实施例，全局复位信号GRS和全局保持信号GHS可以由外部控制器产生。换言之，同步机制可以物理地实现为脉冲发生电路111或DVS扫描和读出电路113的一部分，或者可以与脉冲图像捕获系统100分离并且驻留在更高层的系统中。
根据本发明构思的示例性实施例，脉冲图像捕获系统100还可以包括配置寄存器，配置寄存器被配置为存储脉冲图像捕获系统100的捕获速率并且产生全局保持信号GHS和全局复位信号GRS。
根据本发明构思的示例性实施例，可以以循环方式产生全局保持信号GHS和全局复位信号GRS，这将参考图5进行描述。此外，可以根据期望的灵敏度针对每个周期改变诸如时间延迟或灵敏度阈值之类的配置。
根据本发明构思的示例性实施例，发送全局复位信号GRS、产生脉冲光图案PULSE、发送全局保持信号GHS以及执行DVS扫描和读出操作的过程可以重复预定遍数。可以对预定遍数的DVS输出DVS_OUT进行平均以产生最终的DVS输出。备选地，可以将多个DVS输出DVS_OUT的中值或众数确定为最终DVS输出。可以基于噪声特性来决定使用平均值、中值还是众数。因此，可以减少时间噪声并且可以改善信噪比(SNR)。作为另一示例，可以组合多个DVS输出DVS_OUT以创建或产生脉冲光图案PULSE的灰度图像。
根据本发明构思的示例性实施例，取代由脉冲发生电路111产生脉冲光图案PULSE，脉冲图像捕获系统100可以恒定地产生光。为了执行DVS扫描和读出操作，可以根据上述同步机制将光关闭一段短的时间(例如，代替脉冲光图案PULSE)。
图2是示出了根据本发明构思的示例性实施例的包括多个复用器的脉冲图像捕获系统的框图。
参考图2，脉冲图像捕获系统200可以类似于图1的脉冲图像捕获系统100。例如，脉冲图像捕获系统200可以包括脉冲发生电路111、DVS 112以及DVS扫描和读出电路113。因此，将省略重复的描述。
脉冲图像捕获系统200还可以包括多个复用器，所述多个复用器被配置为选择多个控制信号。类似于如上所述，多个像素PIX可以被配置为执行光感测操作以感测来自外部物体反射的脉冲光图案PULSE的光量。多个像素PIX还可以检测何时关闭脉冲光图案PULSE。多个控制信号同步脉冲图像捕获系统200的操作，使得在产生脉冲光图案PULSE之后并且在执行DVS扫描和读出操作之前执行光感测操作。
根据本发明构思的示例性实施例，多个复用器可以包括第一复用器211、第二复用器212和第三复用器213。
第一复用器211可以被配置为响应于第一选择信号SEL_EXT_SYNC选择内部光脉冲同步信号和外部光脉冲同步信号Ext Pulse Sync之一。内部光脉冲同步信号可以由脉冲发生电路111产生。可以向脉冲发生电路111发送内部光脉冲同步信号和外部光脉冲同步信号之一，以控制何时产生脉冲光图案PULSE。
第二复用器212可以被配置为响应于第二选择信号SEL_EXT_RESET选择内部全局复位信号和外部全局复位信号Ext Global Reset之一。内部全局复位信号和外部全局复位信号之一可以作为全局复位信号GRS发送，以控制多个像素PIX中的每一个是否在当前状态下设置参考照度级。
第三复用器213可以被配置为响应于第三选择信号SEL_EXT_HOLD选择内部全局保持信号和外部全局保持信号Ext Global Hold之一。内部全局保持信号和外部全局保持信号之一可以作为全局保持信号GHS发送，以控制多个像素PIX是否保持照度变化事件，该照度变化事件针对多个像素PIX中的每一个指示相对于参考照度级的变化。
根据本发明构思的示例性实施例，外部光脉冲同步信号、外部全局复位信号和外部全局保持信号可以由外部控制器产生。
根据本发明构思的示例性实施例，第一选择信号SEL_EXT_SYNC、第二选择信号SEL_EXT_RESET和第三选择信号SEL_EXT_HOLD可以由外部控制器产生或在脉冲图像捕获系统200内产生。
根据本发明构思的示例性实施例，第一选择信号SEL_EXT_SYNC、第二选择信号SEL_EXT_RESET和第三选择信号SEL_EXT_HOLD可以是不同的信号。备选地，第一选择信号SEL_EXT_SYNC、第二选择信号SEL_EXT_RESET和第三选择信号SEL_EXT_HOLD中的两个或更多个可以是相同的信号。
图3是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图1和图2的像素阵列的像素的图。美国专利申请No.15/866,920描述了以下配置以及用于像素的其他合适配置。
参考图3，像素300可以被配置为包括电流读出单元310、事件确定单元320，事件复位单元330和事件输出单元340。此外，图3中所示的各个组件的电路图仅作为示例提供，因此，可以在本领域中以多种方式修改和实现。像素300可以与上述DVS 112的像素PIX相对应。
电流读出单元310可以检测在光电器件PD中流动的电流IPD以产生输入电压VIN。可以向事件确定单元320施加输入电压VIN，并且输入电压VIN可用于确定是否已经发生事件以及发生的事件的类型。
在这种情况下，事件可以包括动态输入，例如，入射光的光强度的变化。动态输入可以由物体的移动、投射到物体上的光(例如，外部物体上的脉冲光图案PULSE)的变化、物体发出的光的变化等来提供。
事件确定单元320可以使用输入电压VIN确定是否已经发生事件并且可以确定事件类型，并且可以根据确定结果输出事件检测信号。
在本发明构思的示例性实施例中，当流过光电器件PD的电流IPD增加到预定值或更大时，事件确定单元320可以确定事件发生，例如，发生了导通事件。当发生导通事件时，可以激活事件确定单元320的导通事件检测信号ON_P。
在本发明构思的示例性实施例中，当在光电器件PD中流动的电流IPD减小到特定值或更小时，事件确定单元320可以确定已经发生了关断事件。当发生关断事件时，可以激活事件确定单元320的关断事件检测信号OFF_P。
可以分别通过事件输出单元340的导通事件输出端子ON和关断事件输出端子OFF输出导通事件检测信号ON_P和关断事件检测信号OFF_P。
事件复位单元330可以响应于复位信号RST(例如，全局复位信号GRS)将像素复位为初始状态。事件输出单元340可以在事件存储时段存储由事件确定单元320输出的事件检测信号，并且可以在事件保持时段到达时输出所存储的事件检测信号。
在本发明构思的示例性实施例中，事件输出单元340可以包括连接在节点N2(节点N2连接到关断事件输出端子OFF)和接地之间的关断电容器COFF，以及连接在节点N1(节点N1连接到导通事件输出端子ON)和接地之间的导通电容器CON。
可以分别通过关断开关SWOFF和导通开关SWON向关断电容器COFF和导通电容器CON输入关断事件检测信号OFF_P和导通事件检测信号ON_P。关断电容器COFF和导通电容器CON可以作为一种在其中存储事件检测信号的采样电路来操作。
在本发明构思的示例性实施例中，当关断开关SWOFF和导通开关SWON打开时，由事件确定单元320确定的事件发生数据可以存储在关断电容器COFF和导通电容器CON中。例如，当响应于开关控制信号CTR(例如，全局保持信号GHS)关闭关断开关SWOFF和导通开关SWON时，可以将关闭时刻的事件发生数据存储在关断电容器COFF和导通电容器CON中。因此，通过同时关闭构成DVS 112的像素阵列的多个像素中所包括的关断开关SWOFF和导通开关SWON，可以在基本相同的时间点将事件发生数据存储在电容器中。
可以利用事件输出单元340的导通事件输出端子ON和关断事件输出端子OFF的电压来确定相应像素的事件发生和事件类型。在本示例性实施例中，由于关断电容器COFF和导通电容器CON分别连接到关断事件输出端子OFF和导通事件输出端子ON，并且即使当开关SWOFF和SWON关闭时，也可以将相应电容器CON和COFF中存储的数据保持预定时间段，因此可以实现全局快门操作，在全局快门操作中对所有像素扫描相应的时间。因此，可以在基本相同的时间点处理事件发生数据，因此可以显着减少图像失真。
另一方面，尽管本示例性实施例将关断电容器COFF和导通电容器CON示为存储事件检测信号的单元，然而作为示例，可以用诸如例如SRAM等存储设备来代替电容器。
图4是示出了根据本发明构思的示例性实施例的操作脉冲图像捕获系统的方法的流程图。
将参考图1描述图4。然而，图4的方法还可以应用于图2的脉冲图像捕获系统200。
参考图4，可以激活全局复位信号GRS并将其发送到多个像素PIX中的每一个，以针对多个像素PIX中的每一个设置参考照度级(S401)。
可以去激活全局复位信号GRS以使多个像素PIX中的每一个能够感测该像素的相对于参考照度级的照度变化量(S402)。
可以激活脉冲光图案PULSE以定向在外部物体处(S403)。
根据本发明构思的示例性实施例，可以基于环境光量来调整脉冲光图案PULSE的强度。例如，当外部物体周围的环境光量相对较高时，可以增加脉冲光图案PULSE的强度。因此，根据本示例性实施例的方法可以在具有变化的环境光的不同环境中使用。
可以激活全局保持信号GHS并将其发送到多个像素PIX中的每一个以保持指示该像素的照度变化量的照度变化事件(S404)。如上所述，可以由多个像素PIX基于照度变化量和预定阈值之间的比较来生成事件信号。
可以对从多个像素PIX接收的事件信号执行DVS扫描和读出操作，以产生DVS输出DVS_OUT(S405)。
例如，可以在激活全局保持信号GHS预定时间之后，去激活脉冲光图案PULSE(S406)。尽管图4示出了操作的顺序执行，但是本发明构思不限于此。例如，操作S406可以在操作S404之后的任何时间执行，并且可以在操作S405之前执行或与操作S405并行地执行。
根据本发明构思的示例性实施例，可以重复操作S401至S406。例如，可以产生DVS输出DVS_OUT至少两次，并将其平均以产生最终的DVS输出。此外，如果在迭代或多遍之间修改灵敏度配置，则可以例如通过加权求和来组合多个DVS输出DVS_OUT以产生灰度图像，如上所述。
图5是示出了根据本发明构思的示例性实施例的图4的方法的时序图。
参考图1、图3和图4，在部分A中，脉冲图像捕获系统100可以处于空闲状态。
在部分B中，可以激活全局复位信号GRS以针对多个像素PIX捕获参考照度级(例如，S401)。
在部分C中，可以去激活/释放全局复位信号GRS以允许多个像素PIX中的每一个监测相对于它们的参考照度级的变化(例如，S402)。例如，照度变化量可以是在多个像素PIX中的每一个像素的光电二极管中流动的电流的变化。
在部分D中，可以激活脉冲光图案PULSE一段预定的时间量(例如，S403)。预定的时间量可以是相对短的时间段，所述相对短的时间段足以使多个像素PIX反应，例如，监测相对于参考照度级的照度变化量。
在检测到照度变化量之后，在部分E中，可以激活或设置全局保持信号GHS以保持照度变化量的所有检测(例如，事件)(例如，S404)。此时，任何附加光都不会影响由多个像素PIX的传感器检测到的照度变化量。在全局保持信号GHS生效(例如，激活)之后，先前记录的事件信号可以由多个像素PIX输出而不受照度变化量(例如，由于部分F中脉冲光图案PULSE的去激活造成的照度变化)的影响。
在本发明构思的示例性实施例中，当脉冲光图案PULSE相对较小时，脉冲光图案PULSE可以影响多个像素PIX的相对小的部分。在这种情况下，DVS扫描和读出电路113可以快速执行DVS扫描和读出操作，从而在比图5的部分E所示的更短的时间内完成所述DVS扫描和读出操作。因此，可以省略全局保持信号GHS，并且可以在脉冲光图案PULSE的去激活(S406)之前在部分E中执行DVS扫描和读出操作(S405)。
在本发明构思的示例性实施例中，根据DVS扫描和读出电路113的配置，部分A至E中的信号的激活/去激活可以在纳秒至微秒的范围内。
在激活全局保持信号GHS之后，DVS扫描和读出电路113可以执行DVS扫描和读出操作(例如，S405)。换言之，可以在激活全局保持信号GHS之后的任何时间(例如，在部分E或F中)执行DVS扫描和读出操作。
附加地，在部分F中，可以去激活脉冲光图案PULSE(例如，S406)。如上所述，脉冲光图案PULSE的去激活可以发生在激活全局保持信号GHS之后的任何时间，例如，在DVS扫描和读出操作之前、与其并行或之后。因此，脉冲图像捕获系统100可以准备好进行另一次激活，如参考部分A至E和操作S401至S406所述。
通过上述同步机制的操作，DVS输出DVS_OUT可以产生投射在外部物体上的脉冲光图案PULSE的图案的干净二值图像，同时抑制环境光和外来场景信息。
如上所述，根据本发明构思的示例性实施例，提供了一种用于使用事件或具有同步全局保持和全局复位机制的DVS传感器进行脉冲光图案捕获的系统和方法。这种系统和方法可以采用非常短的光脉冲，其降低系统功率并且具有高强度以克服室外环境光而不损害眼睛的安全。因此，可以减少散粒噪声和干扰。附加地，可以处理DVS输出而无需密集图像处理从场景内容和环境光中提取图案。
尽管已经参考本发明构思的示例性实施例示出和描述了本发明构思，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离所附权利要求所阐述的本发明构思的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的多种改变。

Claims (20)

1.一种脉冲图像捕获系统，包括：
脉冲发生电路，被配置为在外部物体处产生脉冲光图案；
动态视觉传感器DVS，包括具有以矩阵形式布置的多个像素的像素阵列，其中所述多个像素被配置为感测来自所述外部物体反射的脉冲光图案的光量并且输出事件信号；以及
DVS扫描和读出电路，被配置为对从所述多个像素接收的所述事件信号执行DVS扫描和读出操作以产生DVS输出，
其中，向所述多个像素发送全局复位信号，以针对所述多个像素中的每一个设置参考照度级，
在向所述多个像素发送全局复位信号之后，产生脉冲光图案，
在产生所述脉冲光图案之后，向所述多个像素发送全局保持信号，以保持照度变化事件，所述照度变化事件针对所述多个像素中的每一个指示相对于所述参考照度级的变化，
在向所述多个像素发送全局保持信号之后，执行所述DVS扫描和读出操作，以及
在从所述DVS输出中清除DVS相关伪像之后，从所述DVS输出中提取所捕获的脉冲光图案的反射，而没有附加的图像处理。
2.根据权利要求1所述的脉冲图像捕获系统，其中，发送全局复位信号、产生脉冲光图案、发送全局保持信号以及执行DVS扫描和读出操作的过程重复预定遍数，以及
对预定遍数的DVS输出进行平均以产生最终的DVS输出。
3.根据权利要求1所述的脉冲图像捕获系统，其中，所述脉冲光图案由发光二极管LED和垂直腔表面发射激光器VCSEL之一产生。
4.根据权利要求1所述的脉冲图像捕获系统，其中，所述脉冲光图案包括图案序列。
5.根据权利要求4所述的脉冲图像捕获系统，其中，所述图案序列包括至少两个不同的图案。
6.根据权利要求1所述的脉冲图像捕获系统，其中，所述全局复位信号和所述全局保持信号由所述脉冲发生电路以及所述DVS扫描和读出电路之一产生。
7.根据权利要求1所述的脉冲图像捕获系统，其中，所述全局复位信号和所述全局保持信号由外部控制器产生。
8.根据权利要求1所述的脉冲图像捕获系统，还包括：配置寄存器，被配置为存储所述脉冲图像捕获系统的捕获速率并且产生所述全局保持信号和所述全局复位信号。
9.一种脉冲图像捕获系统，包括：
脉冲发生电路，被配置为在外部物体处产生脉冲光图案；
动态视觉传感器DVS，包括具有以矩阵形式布置的多个像素的像素阵列，其中所述多个像素被配置为执行光感测操作以感测来自外部物体反射的脉冲光图案的光量并且输出事件信号；
DVS扫描和读出电路，被配置为对从所述多个像素接收的所述事件信号执行DVS扫描和读出操作以产生DVS输出；以及
多个复用器，被配置为选择多个控制信号，
其中，所述多个控制信号同步所述脉冲图像捕获系统的操作，使得在产生所述脉冲光图案之后并且在执行所述DVS扫描和读出操作之前执行所述光感测操作。
10.根据权利要求9所述的脉冲图像捕获系统，其中，将产生所述脉冲光图案、执行所述光感测操作、执行所述DVS扫描和读出操作进行预定遍数，以及
对预定遍数的DVS输出进行平均以产生最终的DVS输出。
11.根据权利要求9所述的脉冲图像捕获系统，其中，所述脉冲光图案由发光二极管LED和垂直腔表面发射激光器VCSEL之一产生。
12.根据权利要求9所述的脉冲图像捕获系统，其中，所述脉冲光图案包括图案序列。
13.根据权利要求9所述的脉冲图像捕获系统，还包括：配置寄存器，被配置为存储所述脉冲图像捕获系统的捕获速率并且产生所述多个控制信号。
14.根据权利要求9所述的脉冲图像捕获系统，其中，所述多个复用器包括：
第一复用器，被配置为响应于第一选择信号选择内部光脉冲同步信号和外部光脉冲同步信号之一；
第二复用器，被配置为响应于第二选择信号选择内部全局复位信号和外部全局复位信号之一；以及
第三复用器，被配置为响应于第三选择信号选择内部全局保持信号和外部全局保持信号之一，
其中，所述内部光脉冲同步信号和所述外部光脉冲同步信号控制何时产生所述脉冲光图案，
所述内部全局复位信号和所述外部全局复位信号控制所述多个像素中的每一个是否在当前状态下设置参考照度级，以及
所述内部全局保持信号和所述外部全局保持信号控制所述多个像素是否保持照度变化事件，所述照度变化事件针对所述多个像素中的每一个指示相对于所述参考照度级的变化。
15.根据权利要求14所述的脉冲图像捕获系统，其中，所述第一选择信号、第二选择信号和第三选择信号是不同的信号。
16.一种操作脉冲图像捕获系统的方法，所述脉冲图像捕获系统包括动态视觉传感器DVS，所述动态视觉传感器DVS包括具有多个像素的像素阵列，所述方法包括：
激活全局复位信号并且向所述多个像素中的每一个发送所述全局复位信号以针对所述多个像素中的每一个设置参考照度级；
去激活所述全局复位信号以使所述多个像素中的每一个能够感测该像素的相对于参考照度级的照度变化量；
激活定向在外部物体处的脉冲光图案；
激活全局保持信号并且向所述多个像素中的每一个发送所述全局保持信号以保持指示该像素的照度变化量的照度变化事件；
对从所述多个像素接收的事件信号执行DVS扫描和读出操作并且产生DVS输出；以及
去激活所述脉冲光图案。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述脉冲光图案包括图案序列。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述图案序列中的每一个图案是相同的，
其中，针对所述图案序列中的每一个图案，改变所述脉冲图像捕获系统的配置。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述脉冲图像捕获系统的配置包括在所述脉冲光图案的激活和所述全局保持信号的发送之间的可调整的持续时间。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述脉冲图像捕获系统的配置包括针对所述多个像素中的每一个像素的可调整的灵敏度阈值。
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