CN111246049A - 一种应用于cis的运动检测结构及运动检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的运动检测结构包括信号增益调节模块、信号比较模块、反馈增益调节模块和矢量信号整合模块；信号增益调节模块的第一输入端口输入了参考信号，信号增益调节模块的第二输入端口连接反馈增益调节模块的输出端口；信号比较模块的第二输入端口输入待比较信号，信号比较模块的第一输入端口连接信号增益调节模块的输出端口；反馈增益调节模块的输入端口连接了信号比较模块的输出端口；矢量信号整合模块的输入端口连接信号比较模块的输出端口，矢量信号整合模块的输出端口输出矢量信号，使得运动检测结构无需数模转换器进行数模转换，简化了结构，节约数模转换器的转换时间，提高CIS的可实现的最大帧率。

Description

一种应用于CIS的运动检测结构及运动检测方法

技术领域

本发明涉及CMOS集成电路设计领域，更具体地，涉及一种应用于CIS的运动检测结构及运动检测方法。

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。CMOS图像传感器(CIS)由于其高集成度、低功耗和低成本等优势在日常生活和工艺中得以广泛应用。利用图像传感器来进行运动物体检测有利于安防监控、家庭监控等监控领域发挥巨大的作用。

对于运动物体的检测，可以通过CIS针对两帧图像原始数据进行对比，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。这种运动物体检测由于是由图像传感器的采集信号的绝对值决定的，运动物体检测受外界环境影响较大，运动物体检测的使用环境有限。而且，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，对运动物体检测的速度带来较大限制。

现有的运动检测中也有基于矢量信息来判定运动检测的，但现有的矢量信息都是在CMOS图像传感器外通过ISP(image signal processor，图像信号处理器)来实现，通过ISP中的算法来进行矢量信息获取会耗费大量的动态功耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于CIS的运动检测结构及运动检测方法，以提高运动物体检测的速度，以及降低运动检测时消耗的动态功耗。

为了解决上述问题，本发明提供了一种应用于CIS的运动检测结构，包括信号增益调节模块、信号比较模块、反馈增益调节模块和矢量信号整合模块；

所述信号增益调节模块的第一输入端口输入了参考信号，所述信号增益调节模块的第二输入端口连接了所述反馈增益调节模块的输出端口；所述信号比较模块的第二输入端口输入了待比较信号，所述信号比较模块的第一输入端口连接了所述信号增益调节模块的输出端口；所述反馈增益调节模块的输入端口连接了所述信号比较模块的输出端口；所述矢量信号整合模块的输入端口连接了所述信号比较模块的输出端口，所述矢量信号整合模块的输出端口输出了矢量信号；

其中，所述反馈增益调节模块向所述信号增益调节模块提供增益信号，所述信号增益调节模块根据所述增益信号调节所述参考信号，以得到调整后的参考信号，所述信号比较模块将所述待比较信号和调整后的所述参考信号进行比较，以得到比较结果，所述反馈增益调节模块根据所述比较结果调节得到所述信号增益调节模块所需要的增益信号，所述矢量信号整合模块将所述比较结果进行矢量转化，以得到所述待比较信号的矢量信号，从而实现运动检测。

可选的，调节后的所述参考信号Vr’满足公式：

Vr’＝Vr*A；

其中，Vr为参考信号，A为增益信号。

进一步的，还包括：采样保持模块，所述采样保持模块向所述信号增益调节模块的第一输入端口提供所述参考信号，向所述信号比较模块的第二输入端口提供所述待比较信号。

更进一步的，所述待比较信号与所述待比较信号的参考信号为相邻的像素输出的信号，且所述参考信号与待比较信号均为模拟信号，所述待比较信号具有t个参考信号，

其中，2≤t≤4，且为正整数。

更进一步的，所述待比较信号的矢量信号Dxy满足关系式：

Dxy＝Vr/Vxy；

其中，Vr为参考信号，Vxy为待比较信号。

另一方面，本发明还提供了一种应用于CIS的运动检测结构的运动检测方法，包括所述的运动检测结构，所述运动检测方法包括以下步骤：

步骤S1：提供一待比较信号和所述待比较信号的当前参考信号，信号比较模块的第二输入端口输入了待比较信号，信号增益调节模块的第一输入端口输入了所述当前参考信号；

步骤S2：根据反馈增益调节模块提供的初始增益信号，所述信号增益调节模块调节了所述当前参考信号，以得到调节后的当前参考信号；

步骤S3：信号比较模块对所述比较信号与调节后的所述当前参考信号进行比较，以得到当前比较结果，反馈增益调节模块根据所述当前比较结果得到下一个增益信号，矢量信号整合模块对所述当前比较结果进行矢量转化，以得到待比较信号的当前矢量分量信号；

步骤S4：提供所述待比较信号的下一个参考信号，所述信号增益调节模块的第一输入端口输入了下一个参考信号；

步骤S5：根据所述下一个增益信号，所述信号增益调节模块调节了所述下一个参考信号，以得到调节后的下一个参考信号；以及

步骤S6：所述信号比较模块对所述比较信号与调节后的所述下一个参考信号进行比较，以得到下一个比较结果，矢量信号整合模块对所述下一个比较结果进行矢量转化，以得到待比较信号的下一个矢量分量信号，并对当前矢量分量信号以及下一个矢量分量信号进行矢量信息整合，以得到所述待比较信号的矢量信息，从而实现了运动检测。

可选的，所述增益信号的取值为2^u，其中，-k≤u≤k，且k为正整数，u为整数。

可选的，所述初始增益信号的取值为2^v，其中，-k≤v≤k，且k为正整数，v为整数。

进一步的，所述初始增益信号为所述增益信号的取值的中间位置。

更进一步的，在步骤3中，所述信号比较模块根据所述反馈增益调节模块输出的不同的增益信号，需要通过至少一次对所述比较信号与调节后的所述当前参考信号进行比较，以得到所述当前比较结果。

更进一步的，所述当前参考信号为t个所述参考信号中的任一个参考信号，所述下一个参考信号为t个所述参考信号中的除所述当前参考信号以外的任一个参考信号。

与现有技术相比存在以下有益效果：

本发明提供的一种应用于CIS的运动检测结构及运动检测方法，所述运动检测结构包括信号增益调节模块、信号比较模块、反馈增益调节模块和矢量信号整合模块；所述信号增益调节模块的第一输入端口输入了参考信号，所述信号增益调节模块的第二输入端口连接了所述反馈增益调节模块的输出端口；所述信号比较模块的第二输入端口输入了待比较信号，所述信号比较模块的第一输入端口连接了所述信号增益调节模块的输出端口；所述反馈增益调节模块的输入端口连接了所述信号比较模块的输出端口；所述矢量信号整合模块的输入端口连接了所述信号比较模块的输出端口，所述矢量信号整合模块的输出端口输出了矢量信号；其中，所述反馈增益调节模块向所述信号增益调节模块提供增益信号，所述信号增益调节模块根据所述增益信号调节所述参考信号，以得到调整后的参考信号，所述信号比较模块将所述待比较信号和调整后的所述参考信号进行比较，以得到比较结果，所述反馈增益调节模块根据所述比较结果调节得到所述信号增益调节模块所需要的增益信号，所述矢量信号整合模块将所述比较结果进行矢量转化，以得到所述待比较信号的矢量信号，从而实现运动检测。本发明通过信号增益调节模块、信号比较模块、反馈增益调节模块和矢量信号整合模块直接对模拟信号进行了比较，使得该结构无需数模转换器来进行数模转换，其简化了结构，同时还节约了数模转换器的转换时间，提高了CIS的可实现的最大帧率。

本发明的运动检测方法直接对模拟信号进行了比较，提高了运动物体检测的速度，还降低了运动检测结构进行矢量信息获取时的动态功耗。

附图说明

图1为本发明一实施例的应用于CIS的运动检测结构的框图；

图2为本发明一实施例的包括15*15个像素的CIS的结构示意图；

图3为本发明一实施例的应用于CIS的运动检测结构的运动检测方法的流程示意图。

附图标记说明：

Vr-参考信号；Vxy-待检测信号；A-增益信号；Vr’-调节后的参考信号；G-比较结果；Dxy-待比较信号的矢量信号；

100-信号增益调节模块；111-第一输入端口；112-第二输入端口；120-输出端口；

200-信号比较模块；211-第一输入端口；212-第二输入端口；220-输出端口；

300-反馈增益调节模块；310-输入端口；320-输出端口；

400-矢量信号整合模块；410-输入端口；420-输出端口。

具体实施方式

本发明的核心思想在于，提供一种应用于CIS的运动检测结构及运动检测方法，所述应用于CIS的运动检测结构包括信号增益调节模块、信号比较模块、反馈增益调节模块和矢量信号整合模块；

所述信号增益调节模块的第一输入端口输入了参考信号，所述信号增益调节模块的第二输入端口连接了所述反馈增益调节模块的输出端口；所述信号比较模块的第二输入端口输入了待比较信号，所述信号比较模块的第一输入端口连接了所述信号增益调节模块的输出端口；所述反馈增益调节模块的输入端口连接了所述信号比较模块的输出端口；所述矢量信号整合模块的输入端口连接了所述信号比较模块的输出端口，所述矢量信号整合模块的输出端口输出了矢量信号；

其中，所述反馈增益调节模块向所述信号增益调节模块提供增益信号，所述信号增益调节模块根据所述增益信号调节所述参考信号，以得到调整后的参考信号，所述信号比较模块将所述待比较信号和调整后的所述参考信号进行比较，以得到比较结果，所述反馈增益调节模块根据所述比较结果调节得到所述信号增益调节模块所需要的增益信号，所述矢量信号整合模块将所述比较结果进行矢量转化，以得到所述待比较信号的矢量信号，从而实现运动检测。

所述应用于CIS的运动检测结构的运动检测方法包括以下步骤：

步骤S1：提供一待比较信号和所述待比较信号的当前参考信号，信号比较模块的第二输入端口输入了待比较信号，信号增益调节模块的第一输入端口输入了所述当前参考信号；

步骤S2：根据反馈增益调节模块提供的初始增益信号，所述信号增益调节模块调节了所述当前参考信号，以得到调节后的当前参考信号；

步骤S3：信号比较模块对所述比较信号与调节后的所述当前参考信号进行比较，以得到当前比较结果，反馈增益调节模块根据所述当前比较结果得到下一个增益信号，矢量信号整合模块对所述当前比较结果进行矢量转化，以得到待比较信号的当前矢量分量信号；

步骤S4：提供所述待比较信号的下一个参考信号，所述信号增益调节模块的第一输入端口输入了下一个参考信号；

步骤S5：根据所述下一个增益信号，所述信号增益调节模块调节了所述下一个参考信号，以得到调节后的下一个参考信号；以及

步骤S6：所述信号比较模块对所述比较信号与调节后的所述下一个参考信号进行比较，以得到下一个比较结果，矢量信号整合模块对所述下一个比较结果进行矢量转化，以得到待比较信号的下一个矢量分量信号，并对当前矢量分量信号以及下一个矢量分量信号进行矢量信息整合，以得到所述待比较信号的矢量信息，从而实现了运动检测。

以下将对本发明的一种应用于CIS的运动检测结构及运动检测方法作进一步的详细描述。下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说的是，CIS(CMOS图像传感器)例如是具有m*m个像素，本实施例以所述CIS例如是包括15*15(即，m＝15)个像素为例进行描述。

本实施例提供了一种应用于CIS的运动检测结构。图1为本实施例的应用于CIS的运动检测结构的框图。如图1所示，所述运动检测结构包括信号增益调节模块100、信号比较模块200、反馈增益调节模块300和矢量信号整合模块400。

所述信号增益调节模块100包括两个输入端口111、112和一个输出端口120，具体的，两个所述输入端口111、112分别为第一输入端口111和第二输入端口112。所述第一输入端口111作为所述运动检测结构的参考信号的输入端口，其输入了参考信号Vr。所述第二输入端口112用于输入增益信号A，以对所述第一输入端口111输入的参考信号Vr进行调整。所述信号增益调节模块100用于将所述参考信号Vr按照所述增益信号A进行调整(例如信号放大或信号缩小)，以得到调节后的参考信号Vr’。增益信号A，参考信号Vr，以及调节后的所述参考信号Vr’满足公式：

Vr’＝Vr*A。

所述信号比较模块200包括两个输入端口211、212和一个输出端口220，具体的，两个所述输入端口211、212分别为第一输入端口211和第二输入端口212。所述第一输入端口211连接所述输出端口120，以输入经过所述信号增益调节模块100得到调节后的参考信号Vr’；所述第二输入端口212作为所述运动检测结构的待比较信号Vxy的输入端口，其输入了所述待比较信号Vxy。所述信号比较模块200用于将经过调节后的参考信号Vr’与所述待比较信号Vxy进行比较，以得到二者的比较结果G。所述输出端口220用于将所述比较结果G输出。

所述待比较信号Vxy和参考信号Vr例如是通过一采样保持模块(图中未示出)提供。所述采样保持模块从CIS中采集并保存了n*n个像素矩阵的图像原始数据(即信号)，将所述n*n个像素矩阵中的部分的像素的信号作为待比较信号Vxy，并将与所述待比较信号Vxy相邻的像素的信号为所述待比较信号Vxy的参考信号Vr，所述待比较信号Vxy具有完整的相邻的像素的信号。n＜m，其中，且n为正整数。可知，所述待比较信号Vxy和参考信号Vr均为模拟信号，所述信号比较模块200对模拟信号的直接比较使得所述运动检测结构无需数模转换器进行数模转换，其简化了结构，同时还节约了数模转换器的转换时间，提高了CIS的可实现的最大帧率。所述采样保持模块每次采集并保存一个n*n像素矩阵的信号之后，在所述信号比较模块200将该像素矩阵中的待比较信号Vxy与其的参考信号Vr进行比较结束后，接着沿一定的规律采集并保存下一个n*n像素矩阵的信号，例如是沿所述CIS由下至上、由左至右，其中，部分信号重叠采集，例如是重叠了n-1行的数据，或重叠了n-1列的数据。

图2为本实施例的包括15*15个像素的CIS的结构示意图。如图2所示，以n＝3，即3*3像素矩阵(P11、P12、P13、P21、P22、P23、P31、P32和P33)为例，P11在CIS中有且仅有两个相邻像素(即P12和P21)；P21在CIS中有且仅有三个相邻像素(即P31、P22和P11)；P22在CIS中具有四个相邻像素(即P12、P21、P23和P32)；P12具有三个相邻像素(即P13、P22和P11)，可知，在该像素矩阵中P11、P22、P12和P21均具有完整的相邻像素，因此，在该像素矩阵中的像素P11、P22、P12和P21的信号均可以作为待比较信号Vxy，而与它们相邻的像素的信号作为它们各自的参考信号Vr，在每个像素矩阵中所述待比较信号Vxy的数量t满足：2≤t≤4，且t为正整数，使得待比较信号Vxy与它的每个参考信号Vr的比较结果Gt。而P31、P32、P33、P13、P23和P33由于在CIS中具有相邻像素，但是在本实施例的3*3个像素矩阵中不具有完整的相邻像素，因此，它们不可以作为待比较信号。需要说明的是，与待比较信号相邻的像素信号指的是，最靠近所述比较信号的像素信号，且该像素信号位于正左方、正右方、正上方或正下方的像素信号，使得正左方的像素信号，待比较信号以及正右方的像素信号在图2中的左右方向上，正上方的像素信号，待比较信号以及正下方的像素信号在图2中的上下方向上，其不包括位于待比较信号左上角、左下角、右上角或右下角的像素信号。

所述反馈增益调节模块300包括一个输入端口310和一个输出端口320，所述输入端口310连接所述输出端口220，以输入经过所述信号比较模块200得到的比较结果G；所述输出端口320连接所述第二输入端口112，以向所述信号增益调节模块100提供增益信号A。所述反馈增益调节模块300受所述比较结果G的控制，其根据所述比较结果G调节以得到增益信号A，并将所述增益信号A反馈给所述信号增益调节模块100。

所述矢量信号整合模块400包括一个输入端口410和一个输出端口420，所述输入端口410连接所述输出端口220，以输入经过所述信号比较模块200得到的比较结果G；所述输出端口420作为所述运动检测结构的输出端口，可以输出所述待比较信号Vxy的矢量信号Dxy。所述矢量信号整合模块400通过将所述待比较信号Vxy与它的t个所述参考信号Vr的比较结果G进行矢量信号整合，以得到该待比较信号Vxy的矢量信号Dxy，再通过整幅图像所有像素的矢量信号整合，最终得到整幅图像的矢量信息，以实现物体的运动检测。

其中，所述矢量信号Dxy，参考信号Vr，待比较信号Vxy之间满足关系式：

Dxy＝Vr/Vxy；

在本实施例中，由于Vxy和Vr均为模拟信号，因此，其无法直接相除以得到矢量分量信号Dxy，而需要通过对Vr与Dxy*Vxy进行比较，以得到矢量分量信号Dxy。

在本实施例中，所述信号增益调节模块100按照其第二输入端口112输入的增益信号A对输入的参考信号Vr进行调节(例如信号放大或信号缩小)，并输出调节后的信号Vr’；所述信号比较模块200将调节后的所述参考信号Vr’和待比较信号Vxy进行比较，以得到比较结果G，所述反馈增益调节模块300受所述比较结果G的控制，根据所述比较结果G调节得到增益信号A，并将所述增益信号A反馈给所述信号增益调节模块100，以开始下一次的信号调节以及信号比较。所述矢量信号整合模块400经过对待比较信号Vxy与其参考信号Vr的多次比较，以得到n*n像素矩阵中部分像素的矢量信号，再采样保持模块多次的采集并保存n*n个像素矩阵的图像原始数据，作为后续的参考信号和待比较信号，从而得到整个CIS中所有像素的矢量信号，以实现运动物体的检测。所述运动检测结构通过信号增益调节模块100、信号比较模块200、反馈增益调节模块300和矢量信号整合模块400直接对模拟信号进行了比较，使得该结构无需数模转换器来进行数模转换，其简化了结构，同时还节约了数模转换器的转换时间，提高了CIS的可实现的最大帧率。

本实施例还提供了一种应用于CIS的运动检测结构的运动检测方法。图3为本实施例的应用于CIS的运动检测结构的运动检测方法的流程示意图。如图3所示，所述运动检测方法包括以下步骤：

步骤S1：提供一待比较信号和所述待比较信号的当前参考信号，信号比较模块的第二输入端口输入了待比较信号，信号增益调节模块的第一输入端口输入了所述当前参考信号；

步骤S2：根据反馈增益调节模块提供的初始增益信号，所述信号增益调节模块调节了所述当前参考信号，以得到调节后的当前参考信号；

步骤S3：信号比较模块对所述比较信号与调节后的所述当前参考信号进行比较，以得到当前比较结果，反馈增益调节模块根据所述当前比较结果得到下一个增益信号，矢量信号整合模块对所述当前比较结果进行矢量转化，以得到待比较信号的当前矢量分量信号；

步骤S4：提供所述待比较信号的下一个参考信号，所述信号增益调节模块的第一输入端口输入了下一个参考信号；

步骤S5：根据所述下一个增益信号，所述信号增益调节模块调节了所述下一个参考信号，以得到调节后的下一个参考信号；

步骤S6：所述信号比较模块对所述比较信号与调节后的所述下一个参考信号进行比较，以得到下一个比较结果，矢量信号整合模块对所述下一个比较结果进行矢量转化，以得到待比较信号的下一个矢量分量信号，并对当前矢量分量信号以及下一个矢量分量信号进行矢量信息整合，以得到所述待比较信号的矢量信息，从而实现了运动检测。

下面结合具体实施例和图1-3详细说明本发明的应用于CIS的运动检测结构的运动检测方法。

首先执行步骤S1，提供一待比较信号Vxy和所述待比较信号的当前参考信号Vr，信号比较模块200的第二输入端口212输入了待比较信号Vxy，信号增益调节模块100的第一输入端口111输入了所述当前参考信号Vr，所述待比较信号Vxy与所述当前参考信号Vr为相邻像素的模拟信号。

其中，所述待比较信号Vxy具有t个参考信号Vr，所述待比较信号Vxy与t个所述参考信号Vr均为相邻像素的模拟信号，其中，2≤t≤4，且为正整数。所述当前参考信号为t个所述参考信号中的任一个参考信号。

请继续参阅图2，作为示例，所述待比较信号Vxy例如是采样保持模块所采集的3*3像素矩阵(P11、P12、P13、P21、P22、P23、P31、P32和P33)中的像素P21的的信号V21(即，Vxy＝V21)，所述待比较信号V21的参考信号包括与像素P21相邻的三个像素(P11、P22、P31)，当前参考信号例如为像素P11的信号V11(即Vr＝V11)。

接着执行步骤S2，根据反馈增益调节模块300提供的初始增益信号，所述信号增益调节模块100调节了所述当前参考信号，以得到调节后的当前参考信号V1。

所述信号增益调节模块100输出的调节后的当前参考信号Vr’和V11始终满足关系式：Vr’＝A*V11。所述信号增益调节模块100例如是可以完成增益调节为2^u，其中，-k≤u≤k，且k为正整数，u为整数，则所述反馈增益调节模块300输出的增益信号A能且只能为2^-k～2^k。所述初始增益信号可以为2^v，其中，-k≤v≤k，且k为正整数，v为整数，优选的，所述初始增益信号取值为2^-k～2^k中2的指数的中间位置上的取值，也就是说，所述初始增益信号取值为所述增益信号的取值的中间位置，以减少后续步骤中当前参考信号Vr’与待比较信号的比较次数。在本实施例中，k＝2，因此，所述信号增益调节模块100例如是可以完成增益信号调节为1/4、1/2、1、2、4，所述反馈增益调节模块300输出的增益信号A能且只能为1/4、1/2、1、2、4，且所述初始增益信号取值为中间位置的1。

在其它实施例中，所述反馈增益调节模块300输出的增益信号A的取值可以为2^-k～2^k中的局部范围的取值，例如当k＝2，所述信号增益调节模块100例如是可以完成增益信号调节为1/4、1/2、1、2、4，所述反馈增益调节模块300输出的增益信号A为1/4、1/2、1，所述初始增益信号取值可以为1/4、1/2、1中的任意一个；或者，所述信号增益调节模块100例如是可以完成增益信号调节为1/2、1、2，所述初始增益信号取值v为1/2、1、2中的任意一个；或者，所述信号增益调节模块100例如是可以完成增益信号调节为1、2、4，所述初始增益信号取值可以为1、2、4中的任意一个等等。

接着执行步骤S3，信号比较模块200对所述比较信号Vxy与调节后所述当前参考信号Vr’进行比较，以得到当前比较结果，反馈增益调节模块300根据所述当前比较结果得到下一个增益信号，矢量信号整合模块400对所述当前比较结果进行矢量转化，以得到待比较信号Vxy的当前矢量分量信号。所述运动检测方法直接对模拟信号进行了比较，提高了运动物体检测的速度，还降低了运动检测结构进行矢量信息获取时的动态功耗。

其中，所述信号比较模块200根据所述反馈增益调节模块300输出的不同的增益信号，需要通过至少一次对所述比较信号Vxy与调节后的所述当前参考信号Vr’进行比较，以得到所述待比较信号Vxy与所述当前参考信号Vr’的当前比较结果(即最精确的比例范围)。

本步骤包括以下步骤：

首先，通过确定Vr/Vxy的区间临界点，以确定Vr/Vxy的区间。在本实施例中，由于初始增益信号取值为1，此时，调整后的当前参考信号V11’(即Vr’＝V11’)与当前参考信号V11相等，使得V11/V21的区间临界点包括1/4、1/2、1、2、4，也就是存在V11/V21<1/4，1/4<V11/V21<1/2，1/2<V11/V21<1，1<V11/V21<2，2<V11/V21<4，4V11>V21这6种状态比值区间。定义这6个状态分别对应的6个矢量分量为000、001、010、011、100、101，则像素P11和像素P21之间的矢量关系为这6个矢量分量中的一个。

接着，逐次进行比较，以得到当前比较结果，也就是，缩小比较结果所在的比值区间，从而得到最精确的比值区间。其中，记第i次得到的比较结果为Gi。同时，设V11’>V21时，信号比较模块200输出的比较结果Gi＝1；V11’<V21时信号比较模块输出的比较结果Gi＝0。

具体的：

在一个实施例中，进行第一次比较，以对当前比较结果进行第一次限定。若第一次比较结果G1＝0，则V11’<V21，V11<V21，V11/V21<1，此时，可以将V11/V21限定在V11/V21<1/4、1/4<V11/V21<1/2、1/2<V11/V21<1这3个状态中。同时为了进一步限定比值区间，进一步定义增益信号A，优选的，所述增益信号A定义在V11/V21的区间临界点为1/4、1/2、1中的中间位置，即V11/V21的区间临界点为1/2的位置，此时，所述反馈增益调节模块300将增益信号A提高至A＝2，即V11’＝2V11。

进行第二次比较，以对比较结果进行第二次限定，若比较结束，将当前比较结果进行矢量转化，以得到待比较信号的当前矢量分量信号。若第二次比较结果G2＝1，则2V11’>V21，2V11>V21，V11/V21＞1/2，此时，将V11/V21限定在1/2<V11/V21<1这一精确度区间中，那么当前参考像素P11和待比较像素P21之间的比较结束，也就是参考像素P11和待比较像素P21之间的矢量转化结束，使得P21的矢量分量信号D21₁＝010。

若第二次比较结果G2＝0，则2V11’<V21，2V11<V21，V11/V21＜1/2，此时，可以将V11/V21限定在V11/V21<1/4、1/4<V11/V21<1/2这2个状态中。同时为了进一步限定比值区间，进一步定义增益信号A，所述增益信号A定义在V11/V21的区间临界点为1/4、1/2中的1/4的位置，此时，所述反馈增益调节模块300将增益信号A提高至A＝4，即V11’＝4V11。

对于第二次比较未得到精确比值区间的，需要进一步若干次的比较，以最终得到最精确的比值区间，并将当前比较结果进行矢量转化，以得到待比较信号的当前矢量分量信号。

若第三次比较结果G3＝1，则4V11’>V214V11>V21，V11/V21>1/4，此时，将V11/V21限定在1/4<V11/V21<1/2这一精确度区间中，那么当前参考像素P11和待比较像素P21之间的比较结束，也就是参考像素P11和待比较像素P21之间的矢量转化结束，使得P21的矢量分量D21₁＝001；

若第三次比较结果G3＝0，则4V11’<V21，4V11<V21，V11/V21<1/4，由于在本实施例中A最大为4，那么当前参考像素P11和待比较像素P21之间的比较也已经结束，此时P11和P21之间的矢量转化也结束，使得P21的矢量分量D21₁＝000。

在另一个实施例中，进行第一次比较，以对当前比较结果进行第一次限定。若第一次比较结果G1＝1，则V11’>V21，V11>V21，V11/V21>1，此时，可以将V11/V21限定在1<V11/V21<2、2<V11/V21<4、4V11>V21这3个状态中。同时为了进一步限定比值区间，进一步定义增益信号A，优选的，所述增益信号A定义在V11/V21的区间临界点为1、2、4中的中间位置，即V11/V21的区间临界点为2的位置，此时，所述反馈增益调节模块300将增益信号A减小至A＝1/2，即V11’＝V11/2。

进行第二次比较，以对比较结果进行第二次限定，若比较结束，将当前比较结果进行矢量转化，以得到待比较信号的当前矢量分量信号。若第二次比较结果G2＝0，则V11’/2<V21，V11/2<V21，V11/V21<2，此时，将V11/V21限定在1<V11/V21<2这一精确度区间中，那么当前参考像素P11和待比较像素P21之间的比较结束，也就是参考像素P11和待比较像素P21之间的矢量转化结束，使得P21的矢量分量D21₁＝011。

若第二次比较结果G2＝1，则V11’/2>V21，V11/2>V21，V11/V21>2，此时，将V11/V21限定在2<V11/V21<4、4V11>V21这2个状态中。同时为了进一步限定比值区间，进一步定义增益信号A，所述增益信号A定义在V11/V21的区间临界点为2、4中的4的位置，此时，所述反馈增益调节模块300将增益信号A减小至A＝1/4，即V11’＝V11/4。

对于第二次比较未得到精确比值区间的，需要进一步若干次的比较，以最终得到最精确的比值区间，并将当前比较结果进行矢量转化，以得到待比较信号的当前矢量分量信号。

若第三次比较结果G3＝0，则V11’/4<V21，V11/4<V21，V11/V21<4，此时，将V11/V21限定在2<V11/V21<4这一精确度区间中，那么当前参考像素P11和待比较像素P21之间的比较结束，也就是参考像素P11和待比较像素P21之间的矢量转化结束，使得P21的矢量分量D21₁＝100；

若第三次比较结果G3＝1，则V11’/4>V21，V11/4>V21，V11/V21>4，由于在本实施例中A最小为1/4，那么当前参考像素P11和待比较像素P21之间的比较也已经结束，此时P11和P21之间的矢量转化也结束，使得P21的矢量分量D21₁＝101。

接着执行步骤S4，提供所述待比较信号的下一个参考信号，所述信号增益调节模块100的第一输入端口输入了下一个参考信号。

其中，所述下一个参考信号为t个所述参考信号中的除当前参考信号以外的任一个参考信号。

接着执行步骤S5，根据所述下一个增益信号，所述信号增益调节模块100调节了所述下一个参考信号，以得到调节后的下一个参考信号。

接着执行步骤S6，所述信号比较模块200对所述比较信号与调节后的所述下一个参考信号进行比较，以得到下一个比较结果，所述矢量信号整合模块400对所述下一个比较结果进行矢量转化，以得到待比较信号的下一个矢量分量信号，并对当前矢量分量信号以及下一个矢量分量信号进行矢量信息整合，以得到所述待比较信号的矢量信息，从而实现了运动检测。

首先，采用如步骤S3的方法可以得到下一个比较结果，以及待比较信号的下一个矢量分量信号，从而得到待比较信号的t个所述参考信号Vr的矢量分量信号。在本实施例中，例如是得到了参考像素P22的信号V22，以及参考像素P31的信号V31的矢量分量信号。

接着，将所有这些矢量分量信号进行整合，可以得到所述待比较信号的矢量信息。在本实施例中，将参考信号V11、V31、V22的矢量分量信号进行整合，可以得到带比较信号V21的矢量信息。

在步骤S6之后还包括步骤，根据步骤S1至S6可以得到像素矩阵n*n中所有待比较信号的矢量信息，最后得到整个CIS中所有像素的矢量信息。

如图2所示，在本实施例中，在得到3*3像素矩阵中的所有待比较信号(像素P11、P21、P12、P22的输出信号)的矢量信号后，所述采样保持模块沿一定的规律采集并保存下一个3*3像素矩阵的信号，例如是沿所述CIS由下至上、由左至右的顺序，且，下一个采集的信号有两行的信号重叠，即从3*3像素矩阵(像素P12、P13、P14、P22、P23、P24、P32、P33、P34)的信号，并通过循环步骤1-步骤6，得到该3*3像素矩阵中每个像素的矢量信号，直至采集并保存了3*3像素矩阵(像素P1313、P1314、P1315、P1413、P1414、P1415、P1513、P1514、P1515)的信号，并通过循环步骤S1-步骤S6，该3*3像素矩阵中每个像素的矢量信号，从而得到了整个CIS每个像素的矢量信号，实现了运动检测。

综上所述，本发明提供的一种应用于CIS的运动检测结构及运动检测方法，所述应用于CIS的运动检测结构包括信号增益调节模块、信号比较模块、反馈增益调节模块和矢量信号整合模块；所述信号增益调节模块的第一输入端口输入了参考信号，所述信号增益调节模块的第二输入端口连接了所述反馈增益调节模块的输出端口；所述信号比较模块的第二输入端口输入了待比较信号，所述信号比较模块的第一输入端口连接了所述信号增益调节模块的输出端口；所述反馈增益调节模块的输入端口连接了所述信号比较模块的输出端口；所述矢量信号整合模块的输入端口连接了所述信号比较模块的输出端口，所述矢量信号整合模块的输出端口输出了矢量信号；其中，所述反馈增益调节模块向所述信号增益调节模块提供增益信号，所述信号增益调节模块根据所述增益信号调节所述参考信号，以得到调整后的参考信号，所述信号比较模块将所述待比较信号和调整后的所述参考信号进行比较，以得到比较结果，所述反馈增益调节模块根据所述比较结果调节得到所述信号增益调节模块所需要的增益信号，所述矢量信号整合模块将所述比较结果进行矢量转化，以得到所述待比较信号的矢量信号，从而实现运动检测。本发明通过信号增益调节模块、信号比较模块、反馈增益调节模块和矢量信号整合模块直接对模拟信号进行了比较，使得该结构无需数模转换器来进行数模转换，其简化了结构，同时还节约了数模转换器的转换时间，提高了CIS的可实现的最大帧率。

本发明的运动检测方法直接对模拟信号进行了比较，提高了运动物体检测的速度，还降低了运动检测结构进行矢量信息获取时的动态功耗。

此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”等的描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种应用于CIS的运动检测结构，其特征在于，包括信号增益调节模块、信号比较模块、反馈增益调节模块和矢量信号整合模块；

所述信号增益调节模块的第一输入端口输入了参考信号，所述信号增益调节模块的第二输入端口连接了所述反馈增益调节模块的输出端口；所述信号比较模块的第二输入端口输入了待比较信号，所述信号比较模块的第一输入端口连接了所述信号增益调节模块的输出端口；所述反馈增益调节模块的输入端口连接了所述信号比较模块的输出端口；所述矢量信号整合模块的输入端口连接了所述信号比较模块的输出端口，所述矢量信号整合模块的输出端口输出了矢量信号；

其中，所述反馈增益调节模块向所述信号增益调节模块提供增益信号，所述信号增益调节模块根据所述增益信号调节所述参考信号，以得到调整后的参考信号，所述信号比较模块将所述待比较信号和调整后的所述参考信号进行比较，以得到比较结果，所述反馈增益调节模块根据所述比较结果调节得到所述信号增益调节模块所需要的增益信号，所述矢量信号整合模块将所述比较结果进行矢量转化，以得到所述待比较信号的矢量信号，从而实现运动检测。

2.如权利要求1所述的运动检测结构，其特征在于，所述待比较信号的矢量信号Dxy满足关系式：

Dxy＝Vr/Vxy；

其中，Vr为参考信号，Vxy为待比较信号。

3.如权利要求1所述的运动检测结构，其特征在于，所述待比较信号与所述待比较信号的参考信号为相邻的像素输出的信号，且所述参考信号与待比较信号均为模拟信号，所述待比较信号具有t个参考信号，

其中，2≤t≤4，且为正整数。

4.如权利要求1所述的运动检测结构，其特征在于，调节后的所述参考信号Vr’满足公式：

Vr’＝Vr*A；

其中，Vr为参考信号，A为增益信号。

5.如权利要求1所述的运动检测结构，其特征在于，还包括采样保持模块，所述采样保持模块向所述信号增益调节模块的第一输入端口提供所述参考信号，向所述信号比较模块的第二输入端口提供所述待比较信号。

6.一种应用于CIS的运动检测结构的运动检测方法，包括如权利要求1-5所述的运动检测结构，其特征在于，所述运动检测方法包括以下步骤：

步骤S1：提供一待比较信号和所述待比较信号的当前参考信号，信号比较模块的第二输入端口输入了待比较信号，信号增益调节模块的第一输入端口输入了所述当前参考信号；

步骤S2：根据反馈增益调节模块提供的初始增益信号，所述信号增益调节模块调节了所述当前参考信号，以得到调节后的当前参考信号；

步骤S3：信号比较模块对所述比较信号与调节后的所述当前参考信号进行比较，以得到当前比较结果，反馈增益调节模块根据所述当前比较结果得到下一个增益信号，矢量信号整合模块对所述当前比较结果进行矢量转化，以得到待比较信号的当前矢量分量信号；

步骤S4：提供所述待比较信号的下一个参考信号，所述信号增益调节模块的第一输入端口输入了下一个参考信号；

步骤S5：根据所述下一个增益信号，所述信号增益调节模块调节了所述下一个参考信号，以得到调节后的下一个参考信号；以及

步骤S6：所述信号比较模块对所述比较信号与调节后的所述下一个参考信号进行比较，以得到下一个比较结果，矢量信号整合模块对所述下一个比较结果进行矢量转化，以得到待比较信号的下一个矢量分量信号，并对当前矢量分量信号以及下一个矢量分量信号进行矢量信息整合，以得到所述待比较信号的矢量信息，从而实现了运动检测。

7.如权利要求6所述的运动检测方法，其特征在于，所述增益信号的取值为2^u，其中，-k≤u≤k，且k为正整数，u为整数。

8.如权利要求7所述的运动检测方法，其特征在于，所述初始增益信号的取值为2^v，其中，-k≤v≤k，且k为正整数，v为整数。

9.如权利要求8所述的运动检测方法，其特征在于，所述初始增益信号为所述增益信号的取值的中间位置。

10.如权利要求9所述的运动检测方法，其特征在于，在步骤3中，所述信号比较模块根据所述反馈增益调节模块输出的不同的增益信号，需要通过至少一次对所述比较信号与调节后的所述当前参考信号进行比较，以得到所述当前比较结果。

11.如权利要求10所述的运动检测方法，其特征在于，所述当前参考信号为t个所述参考信号中的任一个参考信号，所述下一个参考信号为t个所述参考信号中的除所述当前参考信号以外的任一个参考信号。

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