CN113038040A - 一种事件相机、阈值调整方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种事件相机、阈值调整方法及系统，将事件相机的像素阵列分成多个像素组团；基于组团内的所有像素平均亮度水平的变化调整组团内像素激发判断阈值范围。本发明将全部像素划分成多个组团，根据组团内像素的亮度水平来独立设定该组团的动态范围阈值，解决了阈值范围是否合理有效的问题，较好地解决了事件相机上像素亮度不均匀时像素有效激发的问题。通过亮度水平变化实现阈值范围的调整，调整方案调整效率高，简单易行。一方面通过设置划定组团，整体确定组团内所有像素的阈值；另一方面，在组团内部基于每个像素的极性进行组团内部每个像素是否调节阈值的精细化判断，即保证了调节效率又保证了调节精度。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种事件相机、阈值调整方法及系统。
背景技术
事件相机(Event-based camera sensor)是一种新型的动态图像传感器，工作时，每个像素独立响应光强变化。其电路示意和工作方式如图1所示，事件相机像素电路和工作过程包括：
第一步：采集入射光线的强度，并产生对应的电压信号；
第二步：对电压信号进行放大；
第三步：将电压信号与阈值范围进行比对，如果超过预先设定的阈值范围时(高于或者低于)，系统认为该像素被有效激发，其亮度数据为有效数据。该像素亮度值或代表其被激发的二值数据被系统读出，如图2所示。
阈值范围预先设定的光强变化程度，代表了新的有效亮度数据产生的条件。如果像素亮度变化没有超过这个范围，则认为像素亮度没有发生变化，不需要输出。当像素亮度变化超过这个范围时，代表像素此时出现了一个新数据，需要被读出。
目前，一个事件相机仅设置一个全局阈值范围，而且这个阈值范围设定后不再改变。所有像素在任何亮度下都要遵循相同的被激发条件。如果阈值范围被设定为亮度变化的百分比，那么低亮度的像素容易被激发，而高亮度的像素则不容易被激发。如果阈值范围是根据像素绝对亮度的变化值来设定，那么高亮度的像素容易被激发，而低亮度的像素则不容易被激发。
然而事件相机上像素采集到的亮度不会均匀一致。这就会出现部分像素的有效数据会被忽略，或部分像素会过度生成数据造成冗余的现象。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种事件相机、阈值调整方法及系统，使得像素被激发的阈值范围应可以根据其亮度数据水平进行调节，从而获取更准确的全局有效数据。
为达到上述目的，本发明提供了一种事件相机阈值调整方法，包括：
将事件相机的像素阵列分成多个像素组团；
基于组团内的所有像素平均亮度水平的变化调整组团内像素激发判断阈值范围。
进一步地，建立若干组上下限值不同的像素激发判断阈值范围；
采集组团内的所有像素平均亮度水平，与前一次像素激发判断的阈值范围对应的平均亮度水平对比，如果偏差高于正向阈值则升高像素激发判断阈值范围的上下限值，否则调低像素激发判断阈值范围的上下限值。
进一步地，采集组团内的所有像素平均亮度水平，与前一次像素激发判断的阈值范围对应的平均亮度水平对比，如果偏差高于正向阈值且像素的极性为正则升高该像素的像素激发判断阈值范围的上下限值，否则调低该像素的像素激发判断阈值范围的上下限值。
进一步地，每个周期或者在控制电路下发指令时，基于组团内的所有像素平均亮度水平的变化调整像素激发判断的阈值范围。
进一步地，像素阵列分成多个像素组团，像素组团内的像素数量相同或不同。进一步地，各个像素组团单独控制，采用不同控制模块或若干像素组团采用同一控制模块。
第二方面提供一种事件相机阈值调整系统，包括若干平均亮度水平获取模块以及对应的控制模块；
事件相机的像素阵列分成多个像素组团，每个所述平均亮度水平获取模块获取对应像素组团内的所有像素平均亮度水平；
所述控制模块基于组团内的所有像素平均亮度水平的变化调整组团内像素激发判断阈值范围。
进一步地，还包括阈值范围存储模块；
所述阈值范围存储模块存储若干组上下限值不同的像素激发判断阈值范围；
所述控制模块将组团内的所有像素平均亮度水平，与前一次像素激发判断的阈值范围对应的平均亮度水平对比，如果偏差高于正向阈值则升高像素激发判断阈值范围的上下限值，否则调低像素激发判断阈值范围的上下限值。
进一步地，所述控制模块包括信号保持单元、比较单元以及逻辑单元；
所述比较单元当第一输入端的电压高于第二输入端电压时输出为高，否则输出为低；
所述逻辑单元在一个时钟周期内将平均亮度水平获取模块获取的平均亮度水平传输至对应比较单元的第一输入端，所述比较单元进行比较后，将平均亮度水平获取模块获取的平均亮度水平传输至对应比较单元的第二输入端由所述信号保持单元保持。
进一步地，所述逻辑单元包括与非门、或非门、非门、或门、第一输入端控制开关以及第二输入端控制开关；所述与非门的输入为时钟信号和所述比较单元的输出，所述或非门的输入为时钟信号的反向信号和所述比较单元的输出，所述或非门的输出由所述非门反向，所述或门的输入为与非门的输出和非门的输出，所述或门的输出控制第一输入端控制开关的通断，所述或门的输出的反向信号控制第二输入端控制开关的通断；
所述第一输入端控制开关控制所述平均亮度水平获取模块的输出连接至所述比较单元的第一输入端；所述第二输入端控制开关控制所述平均亮度水平获取模块的输出连接至所述比较单元的第二输入端。
进一步地，所述控制模块还包括若干与门，将所述比较单元的输出与每个像素的极性相与，如果所述比较单元的输出为高且像素的极性为正则升高该像素的像素激发判断阈值范围的上下限值，否则调低该像素的像素激发判断阈值范围的上下限值。
第三方面提供一种事件相机，采用所述的事件相机阈值调整系统调整组团内像素激发判断阈值范围。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
(1)本发明将全部像素划分成多个组团，根据组团内像素的亮度水平来独立设定该组团的动态范围阈值，解决了阈值范围是否合理有效的问题，较好地解决了事件相机上因为像素亮度不均匀但仍采用单一的全局阈值标准而导致的像素有效数据丢失或生成数据冗余的问题。
(2)通过亮度水平变化实现阈值范围的调整，调整方案调整效率高，简单易行。
(3)一方面通过设置划定组团，整体确定组团内所有像素的阈值；另一方面，在组团内部基于每个像素的极性进行组团内部每个像素是否调节阈值的精细化判断，即保证了调节效率又保证了调节精度。
(4)通过电容保持当前所有像素平均亮度水平及上一次调节阈值范围对应的所有像素平均亮度水平，由比较器直接进行对比，通过简单的逻辑电路实现阈值范围调节的控制，降低了成本，无需设置存储器存储平均亮度水平。
(5)采用本发明提供的阈值调整系统的事件相机，能够根据局部像素的亮度水平为该特定区域的像素激发提供更合理的阈值范围，合理地输出数据，避免像素过度激发或者激发不足。
附图说明
图1是现有事件相机像素电路和工作步骤示意图；
图2是现有像素亮度值输出机制示意图；
图3是事件相机像素控制电路示意图；
图4为像素阵列组团划分示意图；
图5为实施例中控制模块组成示意图；
图6为又一实施例中控制模块组成示意图。
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明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
事件相机的一个重要特点就是仅输出发生了亮度变化的像素的信息，而没有发生亮度变化的像素信息则不被读出，从而减少了冗余数据的产生。判定亮度是否发生了变化的依据在于阈值范围的设定。准确的阈值设定对于事件相机能否输出准确有效的数据至关重要。
本发明在图1的事件相机的电路中的第二步和第三步之间增加阈值调整的控制，如图3所示。基于事件相机像素的亮度水平来设定阈值范围解决了阈值范围是否合理有效的问题。在一个实施例中，结合像素组团中事件信息的同步触发输出信号sync_out信号进行阈值范围的调整。
一方面提供一种白细胞散点图异常联合检测方法，结合图1，包括以下步骤：
(1)将事件相机的像素阵列分成多个像素组团。
将事件相机的全部像素分成多个像素组团，每个组团至少有1个像素。
进一步地，这些像素组团内的像素数量可以不相同，也可以相同，如图4所示。固定分组的方式可以多样。例如将全局像素按照网格平均分成多组，如2x2，3x3，4x4…或2x3，2x4，3x4…也可以按照像素所在位置进行分组，如沿传感器最外四周的像素为一组，层层递进，中心区域的为一组；还可以两者结合的方式进行分组。
进一步地，采用控制模块或类似功能的电路可以控制一个或者多个像素组团。进一步地，同一像素组团内的像素的阈值范围设定相同，而不同的像素组团之间，阀值范围设定相互独立。
(2)建立若干组上下限值不同的像素激发判断阈值范围。
将像素激发判断阈值范围按照上限值或下限值由依次排列，形成不同档位。进一步地，按照上限值或下限值由低至高依次排列，或由高至低依次排列。通过调整档位改变阈值范围。
(3)基于组团内的所有像素平均亮度水平的变化调整组团内像素激发判断阈值范围。
在一个实施例中，采集组团内的所有像素平均亮度水平，与前一次像素激发判断的阈值范围对应的平均亮度水平对比，如果偏差高于正向阈值则升高像素激发判断阈值范围的上下限值，否则调低像素激发判断阈值范围的上下限值。
更新阈值范围的设定可通过控制模块进行，也可以通过其他电路或功能手段实现。每个像素组团，按照组团内各像素在T0时刻实时总体平均亮度值，与T0-1时刻的总体平均亮度值进行比照，如果超出一定预先设定的范围，即对T0时刻的像素阈值范围进行调整，由控制模块对每个像素中的激发判断比较器的阈值范围进行更新，如图3中的第三步部分所示。反之，则不用更新。像素是否被激发按照更新后的阈值范围进行比对判断。
进一步地，像素组团总体平均亮度值的检视比对频率，即时间间隔T0-T0-1可以是固定的，也可以是能够调节的，可由控制模块控制。
在又一实施例中，基于每个像素输出的极性值，决定是否进行该像素的阈值调节。采集组团内的所有像素平均亮度水平，与前一次像素激发判断的阈值范围对应的平均亮度水平对比，如果偏差高于正向阈值且像素的极性为正则升高该像素的像素激发判断阈值范围的上下限值，否则调低该像素的像素激发判断阈值范围的上下限值。
在一个实施例中每个周期基于组团内的所有像素平均亮度水平的变化调整像素激发判断的阈值范围。
在又一实施例中，控制电路下发指令控制启动阈值调节。
每个像素组团的总体平均亮度值可以是组图内全部像素或部分选定像素，它们的亮度平均值，加权平均值，中位值，或其他方法获得的数值。
另一方面提供一种事件相机阈值调整系统，包括若干平均亮度水平获取模块、对应的控制模块以及阈值范围存储模块。
事件相机的像素阵列分成多个像素组团，每个所述平均亮度水平获取模块获取对应像素组团内的所有像素平均亮度水平。
在一个实施例中，可以采用线与的方式，将所有像素的亮度相与，采集相与后的亮度均值。
在又一实施例中，可以分别采集每个像素的亮度，计算平均值。平均值可以为加权平均值，中位值，或其他方法获得的数值。
进一步地，像素组团的总体平均亮度值可以是组图内全部像素或部分选定像素。
将事件相机的全部像素分成多个像素组团，每个组团至少有1个像素。这些像素组团的像素数量可以不一样，也可以一样。一个控制模块或类似功能的电路可以控制一个或者多个像素组团。同一像素组团内的像素的阈值范围设定相同。而不同的像素组团之间，阀值范围设定相互独立。
所述控制模块基于组团内的所有像素平均亮度水平的变化调整组团内像素激发判断阈值范围。
进一步地，将组团内的所有像素平均亮度水平，与前一次像素激发判断的阈值范围对应的平均亮度水平对比，如果偏差高于正向阈值则升高像素激发判断阈值范围的上下限值，否则调低像素激发判断阈值范围的上下限值。
在一个实施例中，结合图5，所述控制模块包括信号保持单元、比较单元、逻辑单元以及若干与门。
所述比较单元当第一输入端的电压高于第二输入端电压时输出为高，否则输出为低。
所述逻辑单元在一个时钟周期内将平均亮度水平获取模块获取的平均亮度水平传输至对应比较单元的第一输入端，所述比较单元进行比较后，将平均亮度水平获取模块获取的平均亮度水平传输至对应比较单元的第二输入端由所述信号保持单元保持。在一些实施例中控制模块可以包含一个存储单元，用于保存当前阈值范围对应的像素组团总体平均亮度值。
在一些实施例中，所述逻辑单元包括与非门、或非门、非门、或门、第一输入端控制开关以及第二输入端控制开关；所述与非门的输入为时钟信号和所述比较单元的输出，所述或非门的输入为时钟信号的反向信号和所述比较单元的输出，所述或非门的输出由所述非门反向，所述或门的输入为与非门的输出和非门的输出，所述或门的输出控制第一输入端控制开关的通断，所述或门的输出的反向信号控制第二输入端控制开关的通断；
所述第一输入端控制开关控制所述平均亮度水平获取模块的输出连接至所述比较单元的第一输入端；所述第二输入端控制开关控制所述平均亮度水平获取模块的输出连接至所述比较单元的第二输入端。
将所述比较单元的输出与每个像素的极性相与，如果所述比较单元的输出为高且像素的极性为正则升高该像素的像素激发判断阈值范围的上下限值，否则调低该像素的像素激发判断阈值范围的上下限值。
所述阈值范围存储模块，存储若干组上下限值不同的像素激发判断阈值范围。
将像素激发判断阈值范围按照上限值或下限值由依次排列，形成不同档位。进一步地，按照上限值或下限值由低至高依次排列，或由高至低依次排列。通过调整档位改变阈值范围。
第三方面提供一种事件相机，采用所述的事件相机阈值调整系统调整组团内像素激发判断阈值范围。
结合图5，为动态阈值设定的一个具体实施例。其中i1～iN为每个像素亮度值输出的控制开关，
为信号采样开关，C0，C1为采样电容，
为时钟信号，D1为比较器，D2为与非门，D3为或非门，D4为或门；N Cell表示阈值范围存储模块，存储像素组团的中各个像素中阈值调节的总集。
工作原理：当Clk为高，i1～iN以及S0导通，而
关断，像素亮度信号经过平均后被采样至C1；同时与C0上的信号做比较。
当C1的采样电压高于C0上采样电压时，比较器D1比较后输出高电平，即逻辑“1”；否则输出低电平，即逻辑“0”。
比较器D1输出高电平时，高电平分两个支路，一是与Clk信号，经D2输出为低，S0关断，
打开，此时将像素亮度值的平均信号采样至C0，为下一个比较做准备；另一路直接输出到像素组团中阈值调节模块，调节档位，使得阈值范围的下限和上限值提高。
比较器D1输出低电平时，低电平分两个支路，一是与
信号，经过D3和反相器输出为低，S0关断(S0打开)，此时将像素亮度值的平均信号采样至C0，为下一个比较做准备；另一个直接输出到像素组团中阈值调节模块，将档位调低一档。
时序逻辑见表1，随后Clk信号为低，i1～iN关断，S0关断，等待下一个操作。
表1
每个时钟周期，时钟信号Clk先为低，进入逻辑4，比较器D1比较后输出；然后时钟信号Clk为高，如果此时D1输出为低则进入逻辑3，如果此时D1输出为高则进入逻辑1，D1输出归位为0。下一时钟周期，Clk先为低，则重新进入逻辑4。由于每个周期Clk为高时，比较器两端的信号相同，此时比较器输出为低电平，因此在下一周期时钟信号Clk为低时，不存在D1当前输出为高的情况，即不存在逻辑2。
在又一具体实施例中，结合图6，比较器D1的输出信号，不是以全局的方式进行阈值调节，而是分别与每个像素输出的极性值相与后共同决定是否调节对应相应像素的阈值。
设置若干与门和像素组团内每个像素对应，将所述比较单元的输出与每个像素的极性相与，如果所述比较单元的输出为高且像素的极性为正则升高该像素的像素激发判断阈值范围的上下限值，否则调低该像素的像素激发判断阈值范围的上下限值。
综上所述，本发明涉及一种事件相机阈值调整方法及系统，将事件相机的像素阵列分成多个像素组团；基于组团内的所有像素平均亮度水平的变化调整组团内像素激发判断阈值范围。本发明将全部像素划分成多个组团，根据组团内像素的亮度水平来独立设定该组团的动态范围阈值，解决了阈值范围是否合理有效的问题，较好地解决了事件相机上像素亮度不均匀时像素有效激发的问题。通过亮度水平变化实现阈值范围的调整，调整方案调整效率高，简单易行。一方面通过设置划定组团，整体确定组团内所有像素的阈值；另一方面，在组团内部基于每个像素的极性进行组团内部每个像素是否调节阈值的精细化判断，即保证了调节效率又保证了调节精度。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种事件相机阈值调整方法，其特征在于，包括：
将事件相机的像素阵列分成多个像素组团；
基于组团内的所有像素平均亮度水平的变化调整组团内像素激发判断阈值范围。
2.根据权利要求1所述的事件相机阈值调整方法，其特征在于，建立若干组上下限值不同的像素激发判断阈值范围；
采集组团内的所有像素平均亮度水平，与前一次像素激发判断的阈值范围对应的平均亮度水平对比，如果偏差高于正向阈值则升高像素激发判断阈值范围的上下限值，否则调低像素激发判断阈值范围的上下限值。
3.根据权利要求1所述的事件相机阈值调整方法，其特征在于，采集组团内的所有像素平均亮度水平，与前一次像素激发判断的阈值范围对应的平均亮度水平对比，如果偏差高于正向阈值且像素的极性为正则升高该像素的像素激发判断阈值范围的上下限值，否则调低该像素的像素激发判断阈值范围的上下限值。
4.根据权利要求1或2所述的事件相机阈值调整方法，其特征在于，每个周期或者在控制电路下发指令时，基于组团内的所有像素平均亮度水平的变化调整像素激发判断的阈值范围。
5.根据权利要求1或2所述的事件相机阈值调整方法，其特征在于，像素阵列分成多个像素组团，像素组团内的像素数量相同或不同。进一步地，各个像素组团单独控制，采用不同控制模块或若干像素组团采用同一控制模块。
6.一种事件相机阈值调整系统，其特征在于，包括若干平均亮度水平获取模块以及对应的控制模块；
事件相机的像素阵列分成多个像素组团，每个所述平均亮度水平获取模块获取对应像素组团内的所有像素平均亮度水平；
所述控制模块基于组团内的所有像素平均亮度水平的变化调整组团内像素激发判断阈值范围。
7.根据权利要求6所述的事件相机阈值调整系统，其特征在于，还包括阈值范围存储模块；
所述阈值范围存储模块存储若干组上下限值不同的像素激发判断阈值范围；
所述控制模块将组团内的所有像素平均亮度水平，与前一次像素激发判断的阈值范围对应的平均亮度水平对比，如果偏差高于正向阈值则升高像素激发判断阈值范围的上下限值，否则调低像素激发判断阈值范围的上下限值。
8.根据权利要求7所述的事件相机阈值调整系统，其特征在于，所述控制模块包括信号保持单元、比较单元以及逻辑单元；
所述比较单元当第一输入端的电压高于第二输入端电压时输出为高，否则输出为低；
所述逻辑单元在一个时钟周期内将平均亮度水平获取模块获取的平均亮度水平传输至对应比较单元的第一输入端，所述比较单元进行比较后，将平均亮度水平获取模块获取的平均亮度水平传输至对应比较单元的第二输入端由所述信号保持单元保持。
进一步地，所述逻辑单元包括与非门、或非门、非门、或门、第一输入端控制开关以及第二输入端控制开关；所述与非门的输入为时钟信号和所述比较单元的输出，所述或非门的输入为时钟信号的反向信号和所述比较单元的输出，所述或非门的输出由所述非门反向，所述或门的输入为与非门的输出和非门的输出，所述或门的输出控制第一输入端控制开关的通断，所述或门的输出的反向信号控制第二输入端控制开关的通断；
所述第一输入端控制开关控制所述平均亮度水平获取模块的输出连接至所述比较单元的第一输入端；所述第二输入端控制开关控制所述平均亮度水平获取模块的输出连接至所述比较单元的第二输入端。
9.根据权利要求8所述的事件相机阈值调整系统，其特征在于，所述控制模块还包括若干与门，将所述比较单元的输出与每个像素的极性相与，如果所述比较单元的输出为高且像素的极性为正则升高该像素的像素激发判断阈值范围的上下限值，否则调低该像素的像素激发判断阈值范围的上下限值。
10.一种事件相机，其特征在于，采用权利要求6至9之一所述的事件相机阈值调整系统调整组团内像素激发判断阈值范围。
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