CN114697577A - 动态视觉传感器和包括动态视觉传感器的图像处理设备 - Google Patents

动态视觉传感器和包括动态视觉传感器的图像处理设备 Download PDF

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Abstract

提供了一种动态视觉传感器和包括动态视觉传感器的图像处理设备。该动态视觉传感器可以包括像素阵列，该像素阵列包括至少第一感光器和第二感光器，第一感光器和第二感光器分别包括至少一个第一像素和至少一个第二像素，至少一个第一像素和至少一个第二像素被配置为分别响应于入射光生成至少一个第一光电流和至少一个第二光电流，并且第一感光器和第二感光器被配置为分别基于至少一个第一光电流和至少一个第二光电流生成第一对数电压和第二对数电压，处理电路被配置为放大第一对数电压和第二对数电压，基于放大的第一对数电压、放大的第二对数电压和参考电压检测光的强度的变化，并且输出对应于检测值的事件信号。

Description

动态视觉传感器和包括动态视觉传感器的图像处理设备
技术领域
本发明构思的各种示例实施例涉及包括视觉传感器的图像处理设备、包括视觉传感器的系统和/或操作视觉传感器的方法。
背景技术
一般来说，图像传感器可以广义地分为同步操作的图像传感器和异步操作的图像传感器。同步操作的图像传感器的典型示例是互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxide semiconductor，CMOS)图像传感器。异步操作的图像传感器的典型示例是视觉传感器，诸如动态视觉传感器(dynamic vision sensor，DVS)，然而，动态视觉传感器也可以以帧为基础同步地操作。
动态视觉传感器(DVS)的功能就像人的视网膜，无需采集帧中的场景。也就是说，当事件发生时，动态视觉传感器可以仅传输场景中特定位置的像素的亮度变化(例如，事件)。
动态视觉传感器的输出是事件流，其中每个事件与特定状态相关。例如，特定状态是二进制值，其指示关联事件(亮度)与事件在相机阵列中的位置和紧接在关联位置之前的状态相比是正变化还是负变化。
发明内容
本发明构思的至少一个示例实施例的方面提供了一种动态视觉传感器，该动态视觉传感器即使在低照度下也能够精确测量光电流和/或在无光暗状态下测量暗电流(darkcurrent)。
本发明构思的至少一个示例实施例的方面还提供了一种图像处理设备，该图像处理设备即使在低照度下也能够精确测量光电流和/或在无光暗状态下测量暗电流。
本发明构思的至少一个示例实施例提供了一种动态视觉传感器(DVS)，动态视觉传感器可以包括像素阵列，该像素阵列包括：至少第一感光器和第二感光器，第一感光器和第二感光器各自分别包括至少一个第一像素和至少一个第二像素，至少一个第一像素和至少一个第二像素被配置为分别响应于入射光生成至少一个第一光电流和至少一个第二光电流，并且第一感光器和第二感光器被配置为分别基于至少一个第一光电流和至少一个第二光电流生成第一对数电压和第二对数电压，处理电路被配置为放大第一对数电压和第二对数电压，基于放大的第一对数电压、放大的第二对数电压和参考电压检测光的强度的变化，并输出与检测到的光的强度的变化相对应的事件信号；第一开关，被配置为交替地将第一感光器的第一输出节点连接到电源电压节点或第一节点；以及第二开关，被配置为交替地将第二感光器的第二输出节点连接到电源电压节点或第一节点。
本发明构思的至少一个示例实施例提供了一种动态视觉传感器，该动态视觉传感器可以包括：第一感光器，包括N个像素，第一感光器被配置为基于响应于入射光而生成的第一光电流来输出第一对数电压，其中N是自然数，第一光电流是由N个像素生成的光电流的总和；第二感光器，包括M个像素，第二感光器被配置为基于响应于入射光而生成的第二光电流来输出第二对数电压，其中M是不同于N的自然数，第二光电流是由M个像素生成的光电流的总和；以及处理电路，被配置为分别放大与第一感光器和第二感光器相关联的第一对数电压和第二对数电压，基于放大的第一对数电压、放大的第二对数电压和参考电压来检测光的强度的变化，输出与检测到的光的强度的变化相对应的事件信号，并基于第一光电流和第二光电流之间的电流差值确定像素平均光电流。
本发明构思的至少一个示例实施例提供了一种图像处理设备，该图像处理设备可以包括多个动态视觉传感器(DVS)像素阵列，多个DVS像素阵列中的每一个属于第一感光器或第二感光器，并且多个DVS像素阵列各自被配置为基于响应于入射光而生成的光电流来输出对数电压，处理电路被配置为放大该对数电压，基于放大的对数电压和参考电压检测光的强度的变化，输出与检测到的光的强度的变化相对应的事件信号，发布(issue)与事件信号变化的时间相关的时间戳，基于像素的地址、事件信号和时间戳生成并输出事件数据分组，基于由属于第一感光器的像素阵列生成的光电流的总和确定第一光电流，基于由属于第二感光器的像素阵列生成的光电流的总和确定第二光电流，以及基于第一光电流和第二光电流之间的电流差值检测平均光电流。
然而，本发明构思的示例实施例的方面不限于本文阐述的方面。通过参考下面给出的示例实施例的详细描述，本发明构思的示例实施例的上述和其他方面对于本发明构思所属领域的普通技术人员将变得更加明显。
附图说明
图1是示出根据一些示例实施例的图像处理设备的框图。
图2是示出根据一些示例实施例的图1所示的图像处理设备的配置的框图。
图3是示出根据一些示例实施例的图1所示的视觉传感器的配置的框图。
图4是示出根据一些示例实施例的图2所示的像素阵列的示例配置的框图。
图5和图6是示出根据一些示例实施例的图4所示的像素的示例配置的电路图。
图7示出了根据一些示例实施例的图5的感光器操作电路的示例配置。
图8示出了示出根据一些示例实施例的图7的使能信号和光电流的时序图。
图9示出了根据一些示例实施例的图5的感光器操作电路的示例配置。
图10示出了根据一些示例实施例的图5的感光器操作电路的示例配置。
图11是用于解释根据至少一个示例实施例的DVS像素阵列的操作的示意图。
图12示出了根据一些示例实施例的图5的感光器操作电路的示例配置。
图13示出了根据一些示例实施例的图5的感光器操作电路的示例配置，
图14示出了根据一些示例实施例的图5的感光器操作电路的示例配置。
图15是示出了根据一些示例实施例的图1的图像处理设备应用到的电子设备的框图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明构思的各种示例实施例。
图1是示出根据一些示例实施例的图像处理设备的框图。
参考图1，图像处理设备1可以被配置为不仅处理异步事件，还处理同步事件。例如，图像处理设备1可以生成与事件相关的异步分组(packet)以及与事件相关的同步帧。图像处理设备1可以包括至少一个视觉传感器100和/或至少一个处理器20等，但是示例实施例不限于此，例如，图像处理设备1可以包括更多或更少数量的组成元件，诸如存储器、存储设备等。
视觉传感器100可以检测(例如，测量和/或感测等)入射光的强度的变化，并且可以响应于检测到的入射光的强度的变化来输出事件信号，但不限于此。例如，当其中光强度增加的事件发生时，视觉传感器100可以输出与其对应的ON-event。相反，当其中光强度降低的事件发生时，视觉传感器100可以输出OFF-event。
视觉传感器100可以是基于事件的视觉传感器，但是示例实施例不限于此。例如，视觉传感器100可以访问其中检测到光强度的变化的至少一个像素，并且可以输出事件信号，但不限于此。例如，光强度的变化可能是由于视觉传感器100捕获的对象的移动和/或由于视觉传感器100本身的移动等。在这种情况下，由视觉传感器100检测的和/或从视觉传感器100输出的事件信号将是异步事件信号。
附加地，视觉传感器100可以是基于帧的视觉传感器。例如，视觉传感器100可以针对每个参考周期扫描构成视觉传感器100和/或包括在视觉传感器100中的多个像素中的所有像素，并且可以基于扫描操作输出事件信号，但是示例实施例不限于此。然而，与一般的CMOS图像传感器不同，视觉传感器100可以不输出每个像素的事件信号，并且可以仅输出其中已经检测到光强度的变化的像素的事件信号。在这种情况下，从视觉传感器100输出的事件信号可以由至少一个处理器等转换成同步事件信号。
至少一个处理器20可以处理由视觉传感器100检测到的一个或多个信号。处理器20可以包括ASIC(专用集成电路，application specific integrated circuit)、FPGA(现场可编程门阵列，field-programmable gate array)、专用(特殊用途)图像处理器、微处理器等。附加地，处理器20可以包括通用处理器，但不限于此。
本发明构思的至少一个示例实施例的图像处理设备1可以测量视觉传感器100的多个像素中的纯光电流和暗电流，其中视觉传感器100的输入/输出(I/O)衬垫(pad)中的泄漏电流从纯光电流和暗电流中被去除。也就是说，由于本发明构思的至少一个示例实施例的图像处理设备1可以测量精确的QE(Quantum Efficiency，量子效率)，因此可以改善和/或优化视觉传感器100的像素电路设计，改善和/或优化低照度特性，和/或改善图像处理设备1的测量值的可靠性。
图2是示出根据至少一个示例实施例的图1所示的图像处理设备的配置的框图。
参考图2，图像处理设备1可以包括像素阵列110、行地址事件表示(address-event-representation，AER)121、列AER 122、照度检测器130、时间戳标记器(timestamper)140、控制器150、事件补偿器200、存储器170和/或I/O接口180等。但是示例实施例不限于此。根据至少一个示例实施例，图像处理设备1的行AER 121、列AER 122、照度检测器130、时间戳标记器140、控制器150、事件补偿器200、存储器170和/或I/O接口180等可以是处理电路，并且处理电路可以包括：硬件，诸如处理器、处理器核心、逻辑电路、存储设备等；硬件/软件组合，例如执行软件和/或执行任何指令集的至少一个处理器核心等；或它们的组合，但是示例实施例不限于此。例如，更具体地，处理电路可以包括但不限于现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑单元、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SoC)等。
行AER 121在控制器150的控制下启用像素阵列110中包括的像素中的至少一个像素，并且列AER 122从启用的像素输出感测值。当事件根据和/或基于对象(例如，图像处理设备1的捕获目标等)的移动而发生时，列AER 122可以向事件补偿器200输出其中事件发生的像素的地址AER。根据一些示例实施例，列AER 122可以根据和/或基于事件的发生从一个或多个像素接收事件值，并且事件值可以是取决于光强度的变化的ON-event或OFF-event，但是示例实施例不限于此。
照度检测器130根据和/或基于从像素输出的感测值来检测并输出光强度的变化值，即照度值L。根据一些示例实施例，照度值L可以以像素为单位或以块(patch)为单位来检测，但不限于此。
时间戳标记器140可以以期望的和/或预设的周期发布时间戳。当事件发生时，时间戳标记器140可以在事件值被生成时向从每个像素输出的事件值发布时间戳，但不限于此。
根据一些示例实施例，事件补偿器200可以根据事件发生的像素的地址和照度值来基于响应时间校正事件数据分组，但不限于此。
附加地，图像处理设备可以不包括(例如，省略)事件补偿器200。在这种情况下，像素的照度值L、时间戳TS和地址AER被传输到I/O接口180，并且I/O接口180还可以生成事件数据分组。
控制器150可以控制组件121、122、130、140、170、180和/或200等中的每一个的操作，但不限于此。附加地，可以从存储器170加载数据，可以执行期望的和/或预定的操作，和/或可以基于控制器150发布的命令和/或指令输出数据。
存储器170可以是视觉传感器1的操作存储器。根据一些示例实施例，存储器170可以包括多个非易失性存储设备，并且例如，非易失性存储设备可以包括闪存和/或电阻性存储器，诸如ReRAM(resistive RAM，电阻性随机存取存储器)、PRAM(phase change RAM，相变随机存取存储器)和/或MRAM(magnetic RAM，磁性随机存取存储器)等，但不限于此。根据一些示例实施例，存储器170可以是缓冲存储器，并且根据一些示例实施例，可以包括高速缓存、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、PROM(Programmable Read Only Memory，可编程只读存储器)、EPROM(Erasable PROM，可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory，电可擦除可编程只读存储器)、PRAM(相变随机存取存储器)、闪存、SRAM(Static RAM，静态随机存取存储器)和/或DRAM(Dynamic RAM，动态随机存取存储器)等。
根据至少一个示例实施例，I/O接口180连接到控制器150，并且可以以I2C类型连接到外部设备，和/或连接到事件补偿器200，并且可以以MIPI类型连接到外部设备，但是不限于此。附加地，根据至少一个示例实施例，I/O接口180可以连接到控制器150、列AER 122、照度检测器150、时间戳标记器140和/或存储器170等。虽然未示出，但是根据一些示例实施例，I/O接口180可以生成并输出包括照度值L、像素地址AER和/或时间戳TS等的分组。
在图像处理设备1中，根据一些示例实施例，视觉传感器100包括像素阵列110、行AER 121、列AER 122、照度检测器130、时间戳标记器140和/或控制器150等，并且处理器20可以包括事件补偿器200和/或存储器170等，然而，示例实施例不限于此。附加地，在图像处理设备1中，根据一些示例实施例，视觉传感器100可以包括像素阵列110、行AER 121、列AER122、照度检测器130、时间戳标记器140、控制器150、存储器170和/或事件补偿器200等。
图3是示出根据一些示例实施例的图1所示的视觉传感器的配置的框图。图4是示出根据一些示例实施例的图2所示的像素阵列的示例配置的框图，并且图5和图6是示出根据一些示例实施例的图4所示的像素的示例配置的电路图。
参考图3，视觉传感器100可以包括像素阵列111和/或事件检测电路120，但不限于此。事件检测电路120可以被配置为处理由像素阵列111检测到的并且具有增加或降低(例如，与针对像素阵列111的每个单独像素检测到的先前光强度相比等)的光强度的事件。例如，事件检测电路120可以包括各种组件(诸如AER(地址事件表示)、采样器、打包器和/或扫描仪等)中的至少一个或多个，但是示例实施例不限于此。
像素阵列111可以包括沿着M行和N列以矩阵形式排列的多个动态视觉传感器(DVS)像素PD，其中M和N是整数。像素阵列111可以包括多个像素，每个像素被配置为检测其中光强度已经增加或减少的事件，但是不限于此。例如，每个像素可以通过列方向上的列线和行方向上的行线连接到事件检测电路120。指示事件在一个或多个像素中发生的信号可以通过例如列线等传输到事件检测电路120。在每个像素处发生的事件的极性信息(例如，Pol)(即，是否存在光强度相对于像素的先前事件和/或状态增加的ON-event，和/或光强度相对于像素的先前事件和/或状态减少的OFF-event等)和地址ADDR可以通过例如列线等传输到事件检测电路120。
事件检测电路120可以被配置为处理发生的事件。例如，事件检测电路120可以生成包括关于事件何时发生的时间信息的时间戳等。例如，事件检测电路120可以将复位信号RST传输到其中发生事件的像素，以复位像素。
根据一些示例实施例，从像素阵列110中包括的所有像素输出的多个事件值可以构成单个帧。也就是说，帧可以包括所有像素的事件值。附加地，根据一些示例实施例，该帧可以包括一些像素(例如，像素阵列111的像素子集)的多个事件值，而不是像素阵列111的所有像素。
根据这样的示例配置，可以以像素为单位、以包括多个像素的像素组为单位、以列为单位或以帧为单位来处理像素阵列111中发生的事件。然而，这样的示例实施例指的是通过像素阵列111检测到的事件可以以各种方式处理的事实，并且本发明构思的示例实施例不限于此。
参考图4，像素阵列110包括以M×N阵列形式排列的多个DVS像素PD(M、N是等于或大于1的自然数)，并且像素阵列110可以检测多个DVS像素PD中的一个或多个中的光强度的变化，并且可以输出多个事件帧。
根据一些示例实施例，像素阵列110可以包括多个块。块X也可以用其他名称(诸如集群、窗和/或组等)来指代，但不限于此。
块X可以包括多个DVS像素。根据一些示例实施例，块X可以是K×L像素阵列，并且K和L中的每一个可以是等于或大于0的整数，并且根据一些示例实施例，K和L可以小于M和N，但是示例实施例不限于此。
也就是说，根据至少一个示例实施例，像素阵列110可以包括多个块X，并且每个块可以包括多个像素。根据一些示例实施例，事件检测电路120可以以像素为单位操作，并且根据一些示例实施例，也可以以块为单位操作，但是示例实施例不限于此。
参考图5，DVS像素300包括感光器310和/或DVS像素后端电路320等，但不限于此。
感光器310可以包括对数放大器(logarithmic amplifier，LA)313和/或反馈晶体管312等，但是示例实施例不限于此。反馈晶体管312连接在连接到电源端VDD的N3节点和作为对数放大器313的输入的N1节点之间，并且栅极连接到作为对数放大器313的输出的N2节点。在至少一个示例实施例中，感光器310可以包括光电转换元件PD，并且在至少一个其他示例实施例中可以不包括光电转换元件PD。对数放大器313可以放大与由像素的至少一个光电转换元件PD生成的光电流相对应的电压，并且可以输出对数标度的对数电压VLOG，但是不限于此。反馈晶体管312可以基于对数电压和对数电压的期望阈值将对数电压传输到DVS像素后端电路320，但是示例实施例不限于此。
DVS像素后端电路320可以对对数电压VLOG执行各种处理。在一些示例实施例中，DVS像素后端电路320放大对数电压VLOG，将放大的电压与参考电压进行比较，以区分入射到光电转换元件PD上的光是其中强度从与光电转换元件PD相关联的先前光强度水平增加还是减少的光，并且可以输出对应于区分值的事件信号(即，ON-event或OFF-event)。在DVS像素后端电路320输出ON-event或OFF-event之后，DVS像素后端电路320可以由复位信号RST复位，但不限于此。
参考图6，DVS像素后端电路320可以包括微分器321、比较器322和/或读出电路323等，但不限于此。
微分器321可以被配置为放大感光器310的输出，即从N2节点输出的电压VLOG，以生成电压VDIFF。根据一些示例实施例，微分器321可以包括一个或多个电容器(例如电容器C1和C2等)、微分器放大器DA和/或由复位信号RST操作的开关SW，但是示例实施例不限于此。例如，一个或多个电容器C1和C2可以存储由至少一个光电转换元件PD生成的电能。例如，考虑到和/或基于可能在一个像素中连续发生的两个事件之间的最短时间(例如，不应期(refractory period))，可以适当地选择一个或多个电容器C1和C2的电容，但是示例实施例不限于此。当开关SW被复位信号RST等接通时，像素可以被初始化。复位信号RST可以从行AER电路(例如，图2的121)接收，但不限于此。
比较器322可以比较输出电压VDIFF和微分放大器DA的参考电压Vref的电平(例如，电压电平)，并且可以区分像素检测到的事件是ON-event还是OFF-event。当与关联于相同光电转换元件PD(例如，像素)的先前光强度水平相比检测到其中光强度增加的事件时，比较器322可以输出指示ON-event的信号ON，并且当与关联于相同光电转换元件PD(例如，像素)的先前光强度水平相比检测到其中光强度降低的事件时，比较器322可以输出指示OFF-event的信号OFF。
读出电路323可以发送关于像素中发生的事件的信息。从读出电路323输出的关于事件的信息可以包括关于发生的事件是ON-event还是OFF-event的信息(例如，数据和/或比特)。事件信息可以被称为关于和/或有关从读出电路323输出的事件的极性信息(例如，图3的Pol)。极性信息Pol可以被发送到原始AER电路(例如，图2的121)。
另一方面，图6中示出的像素的配置是示例并且不限于此，并且本发明构思的示例实施例也将应用于被配置为检测光的变化强度并区分事件类型的各种配置的DVS像素。
图7示出了根据一些示例实施例的图5的感光器操作电路的示例配置，并且图8示出了根据一些示例实施例的图7的使能信号和光电流的时序图。
参考图7和图8，根据一些示例实施例，像素阵列可以包括多个块X。块X包括多个DVS像素。单个块X内的多个DVS像素(例如，图4)属于第一感光器X1和第二感光器X2之一，但是示例实施例不限于此，例如，块X中可以包括更多或更少数量的感光器。也就是说，第一感光器X1可以包括至少一个第一像素，并且第二感光器X2可以包括至少一个第二像素等。第一像素和第二像素是彼此不同的像素。第一感光器X1或第二感光器X2的配置与例如图5的感光器310的配置相同，但不限于此。
第一感光器X1和第二感光器X2可以彼此交替启用。也就是说，当第一感光器X1被启用时，第二感光器X2被禁用，并且当第一感光器X1被禁用时，第二感光器X2可以被启用，但是示例实施例不限于此。
更具体地，第一感光器X1和第二感光器X2交替连接到节点N4和电源电压节点(以下称为VDD节点)，并且可以被启用或禁用。在图7的至少一个示例实施例中，N4节点可以连接到I/O衬垫(例如，I/O PAD)，但是示例实施例不限于此。I/O衬垫可以是用于从动态视觉传感器的外部连接以测量感光器的量子效率(QE)的衬垫。
VDD节点或I/O衬垫可以连接到感光器310的输出节点N4。例如，如果反馈晶体管312是NMOS晶体管，则N4节点可以连接到反馈晶体管的漏极端子，但是示例实施例不限于此。附加地，在另一示例中，如果反馈晶体管312是PMOS晶体管，则N4节点可以连接到反馈晶体管的源极端子等。为了描述方便，下面将描述反馈晶体管的单端或感光器的输出节点N2，但是示例实施例不限于此。
根据一些示例实施例，第一感光器X1的反馈晶体管312的一端(例如，第一端)可以根据和/或基于彼此具有相反相位的第一使能信号(例如，EN1，
Figure BDA0003446944850000101
)连接到N4节点或VDD节点。第二感光器X2的反馈晶体管312的一端(例如，第一端)可以根据和/或基于具有彼此相反相位的第二使能信号(例如，EN2，
Figure BDA0003446944850000102
)连接到N4节点或VDD节点。第一使能信号EN1和第一反相的使能信号
Figure BDA0003446944850000103
具有彼此相反的相位。第二使能信号EN2和第二反相的使能信号
Figure BDA0003446944850000104
具有彼此相反的相位。动态视觉传感器还可以包括反相器(未示出)，以在第一和第二使能信号EN1和EN2等处生成第一和第二反相的使能信号
Figure BDA0003446944850000105
和
Figure BDA0003446944850000106
第一使能信号EN1和第二使能信号EN2可以具有彼此相反的相位，但是示例实施例不限于此。也就是说，如果第一感光器X1通过第一开关连接到N4节点，并且不通过第一反相开关连接到VDD节点，则第二感光器X1的输出节点通过第二开关连接到VDD节点，并且可以不通过第二反相开关连接到N4节点等。此外，如果第一感光器X1的输出节点通过第一开关连接到VDD节点，并且不通过第一反相开关连接到N4节点，则第二感光器X1的输出节点通过第二开关连接到N4节点，并且可以不通过第二反相开关连接到VDD节点等。
参考图8，如果第一使能信号EN1为低(例如，从时间0到t1等)，第一感光器X1的输出节点连接到VDD节点，但不限于此。也就是说，当第一感光器处于禁用状态时，光电流不会流过I/O衬垫，但是由于感光器本身引起的泄漏电流ILEAK(例如，由I/O衬垫引起的寄生分量等)可以流过I/O衬垫。然而，当第一使能信号EN1被施加为高时(例如，从t1到t2等)，第一感光器X1的输出节点连接到I/O衬垫并被使能。在这种情况下，第一光电流IPH1可以被加到泄漏电流ILEAK并流过I/O衬垫(例如，IPH1+ILEAK)，但是示例实施例不限于此。
另一方面，第二使能信号EN2可以具有与第一使能信号EN1相反的相位，但不限于此。也就是说，当第二使能信号EN2在时间0到t2期间(例如，从0到时间t2)保持为低时，第二感光器X2的输出节点连接到VDD节点，即，第二感光器处于禁用状态，但是示例实施例不限于此。在这种情况下，光电流IPH不会流过I/O衬垫，但泄漏电流ILEAK可能会流过I/O衬垫。当第一使能信号EN1在时间t2变为低时，此后，第二使能信号EN2在时间t3从低变为高，但不限于此。在这种情况下，时间t2至t3可以是用于减少和/或防止第一感光器X1和第二感光器X2同时被使能的延迟时间。当第二感光器X2在时间t3从禁用状态变为启用状态时，第二感光器X2的输出节点连接到I/O衬垫，并且第二光电流IPH2可以被加到泄漏电流ILEAK并流过I/O衬垫(例如，IPH2+ILEAK)。
如上，包括第一感光器和第二感光器的动态视觉传感器可以操作成使得第一感光器和第二感光器根据和/或基于第一使能信号和第二使能信号交替地被使能，然而示例实施例不限于此，例如，可以有更多或更少数量的感光器和/或使能信号等。因此，在I/O衬垫中，可以如公式1所示基于第一使能信号和第二使能信号来测量通过将泄漏电流加到第一光电流和第二光电流中的每一个而获得的电流值(例如，IPAD@EN1、IPAD@EN2)。
IPAD@EN1＝IPH1+ILEAK.............(公式1)
IPAD@EN2＝IPH2+ILEAK.............(公式2)
此时，当入射到感光器上的光具有高照度时，泄漏电流不具有大的影响。然而，在低照度下，由于泄漏电流，可能难以精确测量光电流IPH。根据一些示例实施例的动态视觉传感器(例如，动态视觉传感器的处理电路等)可以使用第一感光器的第一光电流和第二感光器的第二光电流之间的差值IPH(N1-N2)来测量精确的光电流值。
IPH(N1-N2)＝IPAD@EN1-IPAD@EN2
＝(IPH1+ILEAK)-(IPH2+ILEAK)
＝IPH1-IPH2................(公式3)
也就是说，通过对以相同方式辐射的光测量第一感光器和第二感光器中的每一个的光电流，并且通过利用其差值IPH(N1-N2)，可以测量其中去除了I/O衬垫的泄漏电流的纯光电流，并且可以更精确地测量像素处来自外部的光的强度。
因此，可以在无光状态下精确测量量子效率(QE)和暗电流。此外，可以利用更精确的光电流测量来改善和/或优化DVS像素的设计，从而提供改善和/或优化动态视觉传感器的低照度特性的优点。此外，光电流测量值的可靠性也可以改善。
另一方面，根据一些示例实施例，根据和/或基于使能信号EN，第一感光器X1的反馈晶体管312的一端(例如，第一端)可以通过节点N4连接到I/O衬垫或连接到VDD节点。根据和/或基于使能信号EN，第二感光器X2的反馈晶体管312的一端(例如，第一端)也可以通过节点N4连接到I/O衬垫或连接到VDD节点。在这种情况下，连接在第一感光器X1和反馈晶体管312的一端之间的第一开关可以是PMOS晶体管，并且第一反相开关可以是NMOS晶体管，但是示例实施例不限于此。连接在第二感光器X2和反馈晶体管312的一端之间的第二开关可以是NMOS晶体管，并且第二反相开关可以是PMOS晶体管，但是示例实施例不限于此。也就是说，第一开关、第一反相开关、第二开关和/或第二反相开关等可以全部根据和/或基于使能信号EN被门控(gated)，但是示例实施例不限于此。
另一方面，第一开关和第二开关是示例。第一开关和第二开关的配置以及第一反相开关和第二反相开关的配置也可以同等地/类似地应用于下面描述的根据本发明构思的一个或多个示例实施例，但不限于此。
图9示出了根据一些示例实施例的图5的感光器操作电路的示例配置。为了便于解释，将省略与图7共享的元件的重复解释。
参考图9，块X可以包括第一感光器X1和第二感光器X2，但是示例实施例不限于此。第一感光器X1可以根据和/或基于第一使能信号EN1连接到第一I/O衬垫(例如，I/O PAD1)，并且还可以根据和/或基于第一反相的使能信号
Figure BDA0003446944850000131
连接到VDD节点。第二感光器X2可以根据和/或基于第一使能信号EN1连接到第二I/O衬垫(例如，I/O PAD2)，并且还可以根据和/或基于第一反相的使能信号
Figure BDA0003446944850000132
连接到VDD节点。
也就是说，第一感光器X1和第二感光器X2可以连接到彼此不同的I/O衬垫，并且可以基于相同的第一使能信号EN1被同时使能，但是示例实施例不限于此。也就是说，可以在彼此不同的I/O衬垫上对同时相等地入射的光测量第一光电流IPH1和第二光电流IPH2中的每一个。
图10示出了根据一些示例实施例的图5的感光器操作电路的示例配置。为了便于解释，将省略与图7共享的元件的重复解释。
参考图10，根据一些示例实施例的动态视觉传感器还可以包括电流-电压转换器(例如，I-V转换器410)和模拟-数字转换器(例如，ADC 420)，但是示例实施例不限于此。也就是说，电流-电压转换器410的输入端子连接到第一节点，其中第一感光器X1和第二感光器X2的光电流流经该第一节点，并且电流-电压反相器的输出端可以连接到ADC 420的输入端子等。
电流-电压转换器可以将第一光电流和/或第二光电流转换成第一电压VPH1和/或第二电压VPH2。ADC 420可以将第一电压VPH1和第二电压VPH2转换成第一数字码和第二数字码，但是示例实施例不限于此。
动态视觉传感器可以基于第一数字码和第二数字码之间的差值来测量像素平均光电流(例如，像素的平均光电流)，即光的强度。在至少一个示例实施例中，电流-电压转换器和模拟-数字转换器可以有效地去除泄漏电流和可能出现在相加电路中的DC偏移。
图11是用于解释根据至少一个示例实施例的DVS像素阵列的操作的示意图。
参考图11，根据一些示例实施例的像素阵列可以包括多个块U。根据各种示例实施例，一个单位块U可以包括N个第一感光器和M个第二感光器。此时，N和M可能是彼此不同的自然数。也就是说，块可以被配置为具有N∶M的比率，但是示例实施例不限于此。
包括多个第一感光器和多个第二感光器的单位块中的像素的总光电流可以如下面的公式4测量。
IPH(Total)＝(IPH1-IPH2)/(N-M)×(N+M)......(公式4)
也就是说，第一光电流和第二光电流之间的差值(例如，IPH1-IPH2)除以第一感光器和第二感光器之间的数量差(例如，N-M)，以计算一个像素中的平均光电流，并且通过将平均光电流乘以感光器的总数(例如，N+M)，可以测量该像素的总光电流。作为示例，总光电流可以是通过接收从I/O衬垫输出的每个光电流在处理器中计算的值，但不限于此。
在所示的示例中，假设有一个n×m像素阵列。像素阵列的坐标值朝着下侧和右侧增加1，例如，假设像素阵列的左上角上的感光器的坐标是(0，0)，然而示例实施例不限于此。
根据至少一个示例实施例，所示示例的单位块U可以被配置为包括例如四个感光器(0，0)(0，1)(1，0)(1，1)，并且可以具有3∶1的比率，但是示例实施例不限于此。即，(0，0)(0，1)(1，0)可以是第一感光器的坐标，并且(1，1)可以是第二感光器的坐标。如图1至图10，根据一些示例实施例，第一感光器与第二感光器交替启用，或者根据一些示例实施例，第一感光器和第二感光器可以连接到彼此不同的I/O衬垫并同时启用。
在这种情况下，由I/O衬垫测量的总像素光电流可以由以下公式5计算。
IPH(Total)＝(IPH1-IPH2)/(N-M)×(N+M)
＝(IPH1-IPH2)/(3-1)×(3+1)
＝(IPH1-IPH2)×2......(公式5)
由于上述动态视觉传感器可以基于两个光感受器处光电流的差值来测量DVS像素的特性，因此泄漏电流分量被去除，并且可以确保更可靠的光电流测量值。
图12示出了根据一些示例实施例的图5的感光器操作电路的示例配置。图13示出了根据一些示例实施例的图5的感光器操作电路的示例配置，并且图14示出了根据一些示例实施例的图5的感光器操作电路的示例配置。
为了便于解释，解释将集中在这些图和图10之间的差异，并且将不提供重复的解释。
参考图12，根据一些示例实施例的动态视觉传感器还包括电流-电压转换器(例如，I-V转换器410)、模拟-数字转换器(例如，ADC 420)和/或控制单元430(例如，控制电路、控制处理电路等)等，但不限于此。所示的动态视觉传感器可以测量暗电流。
ADC 420可以连接在电流-电压转换器410的输出端和控制单元430的输入端之间，以转换多个电压，例如第一电压VPH1和第二电压VPH2，这些电压由相应的多个感光器(例如第一感光器310-1和第二感光器310-2)生成，并通过电流-电压转换器410输出相应的多个数字码，例如第一数字码和第二数字码等。ADC 420可以基于第一数字码和第二数字码之间的差值来测量暗电流Dout-Dark，但是不限于此。此时，Dout-Dark表示暗电流值的数字码。
控制单元430基于Dout-Dark生成暗控制信号，并将其提供给每个感光器310。
参考图13，根据一些示例实施例，每个像素X1的感光器310还可以包括暗电流补偿单元350(例如，暗电流补偿电路、暗电流补偿处理电路等)。暗电流补偿单元根据暗电流控制信号补偿像素的暗电流。参考图14，根据一些示例实施例，暗电流补偿单元可以包括电流源。
图15是示出根据至少一个示例实施例的图1的图像处理设备应用到的电子设备的框图。
例如，电子设备1000可以实现为智能手机、平板计算机、台式计算机、膝上型计算机和/或可穿戴设备等，但不限于此。此外，电子设备1000可以被实现为无人安全系统、物联网设备以及操作自动驾驶车辆、机器人设备、虚拟现实和/或增强现实设备、医疗设备等所需的各种类型的电子设备之一。
电子设备1000可以包括图像处理设备1100、主处理器1200、工作存储器1300、存储装置1400、显示器1500、通信块1600和/或用户接口1700等。
图像处理设备1100可以是被实现为执行例如在图1至图11中解释的方法的图像处理设备，但是示例实施例不限于此。
另一方面，事件补偿方案也可以由主处理器1200而不是处理器1120作为软件和/或固件来执行，但是示例实施例不限于此。在这种情况下，事件补偿器200可以被加载到工作存储器1300中，并且主处理器1200可以对此进行操作，其中该事件补偿器200是实现示例实施例的公开方法中的至少一种方法(该方法通过响应时间来补偿事件发生时间)的固件和/或软件。在这种情况下，由于事件补偿方案由主处理器1200操作/处理，因此在这种情况下可以省略处理器1120。
工作存储器1300可以存储用于电子设备1000的操作的数据。例如，工作存储器1300可以临时存储由处理器1120处理的分组和/或帧，但不限于此。例如，工作存储器1300可以包括易失性存储器(诸如DRAM(动态随机存取存储器)和/或SDRAM(同步随机存取存储器)等)和/或非易失性存储器(诸如PRAM(相变随机存取存储器)、MRAM(磁阻随机存取存储器)、ReRAM(电阻随机存取存储器)和/或FRAM(铁电随机存取存储器)等)。
存储装置1400(例如，存储设备和/或大容量存储设备等)可以存储用于执行事件补偿方案的固件和/或软件。响应于来自主处理器1200的请求和/或命令，可以从存储装置1400读取用于执行事件补偿方案的固件和/或软件，并将其加载到工作存储器1300中。存储装置1400可以包括非易失性存储器，诸如闪存、PRAM、MRAM、ReRAM和/或FRAM、磁盘驱动器等。
显示器1500可以包括显示器面板和DSI(display serial interface，显示器串行接口)外围电路，但不限于此。例如，显示器面板可以实现为各种设备，诸如液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)设备、发光二极管(LED，Light Emitting Diode)显示器设备、有机发光二极管(OLED，Organic LED)显示器设备和/或有源矩阵有机发光二极管(AMOLED，Active Matrix OLED)显示器设备等。内置在主处理器1200中的DSI主机可以通过DSI与显示面板进行串行通信。DSI外围电路可以包括用于操作显示面板的组件，诸如定时控制器、源极驱动器等。
通信块1600可以通过天线与外部设备/系统交换信号。通信块1600的收发器1610和/或调制解调器(MODEM)(调制器/解调器)1620可以根据无线通信协议(诸如LTE(长期演进)、WIMAX(微波接入全球互通)、GSM(全球移动通信系统)、CDMA(码分多址)、蓝牙、NFC(近场通信)、Wi-Fi(无线保真)和/或RFID(射频识别)等)处理与外部设备/系统交换的信号。
用户接口1700可以包括至少一个输入接口，诸如键盘、鼠标、小键盘、麦克风、相机、按钮、触摸面板、触摸屏、触摸板、触摸球、陀螺仪传感器、振动传感器和/或加速度传感器等。
电子设备1000的组件可以根据一个或多个接口协议(诸如USB(通用串行总线)、SCSI(小型计算机系统接口)、PCIe(外围组件互连高速)、M-PCIe(移动PCIe)、ATA(高级技术附件)、PATA(并行ATA)、SATA(串行ATA)、SAS(串行连接SCSI)、IDE(集成驱动电子设备)、EIDE(增强IDE)、NVMe(非易失性存储器高速)和/或UFS(通用闪存)等)来交换数据。
在结束详细描述时，本领域的普通技术人员将理解，在基本不脱离本发明构思的原理的情况下，可以对示例实施例进行许多改变和修改。因此，所公开的本发明构思的示例实施例仅在一般和描述性的意义上使用，并且不是为了限制的目的。

Claims (20)

1.一种动态视觉传感器DVS，包括：
像素阵列，包括至少第一感光器和第二感光器，所述第一感光器和所述第二感光器各自分别包括至少一个第一像素和至少一个第二像素，所述至少一个第一像素和所述至少一个第二像素被配置为分别响应于入射光生成至少一个第一光电流和至少一个第二光电流，并且所述第一感光器和所述第二感光器被配置为分别基于所述至少一个第一光电流和所述至少一个第二光电流生成第一对数电压和第二对数电压；
处理电路，被配置为，
放大所述第一对数电压和所述第二对数电压，
基于放大的第一对数电压、放大的第二对数电压和参考电压来检测所述光的强度的变化，以及
输出与检测到的所述光的强度的变化相对应的事件信号；
第一开关，被配置为交替地将所述第一感光器的第一输出节点连接到电源电压节点或第一节点；和
第二开关，被配置为交替地将所述第二感光器的第二输出节点连接到所述电源电压节点或所述第一节点。
2.根据权利要求1所述的动态视觉传感器，其中，所述处理电路还被配置为：
计算由所述第一感光器中包括的所述至少一个第一像素生成的所述至少一个第一光电流的总和；
计算由所述第二感光器中包括的所述至少一个第二像素生成的所述至少一个第二光电流的总和；以及
基于所述至少一个第一光电流的总和与所述至少一个第二光电流的总和之间的差来测量像素光电流。
3.根据权利要求1所述的动态视觉传感器，还包括：
第一反相开关，连接在所述第一输出节点和所述第一节点之间，并且被配置为与所述第一开关交替接通；和
第二反相开关，连接在所述第二输出节点和所述第一节点之间，并且被配置为与所述第二开关交替接通，并且
其中，所述第一开关和所述第二开关被配置为彼此交替接通。
4.根据权利要求3所述的动态视觉传感器，其中
所述第一开关和所述第二反相开关是PMOS晶体管，
所述第二开关和所述第一反相开关是NMOS晶体管，并且
所述第一开关和所述第二开关以及所述第一反相开关和所述第二反相开关使用相同的使能信号来被门控。
5.根据权利要求3所述的动态视觉传感器，还包括：
反相器，被配置为将使能信号反相以生成反相的使能信号，
所述第一开关和所述第二反相开关被配置为由所述使能信号接通，并且
所述第二开关和所述第一反相开关被配置为由所述反相的使能信号接通。
6.根据权利要求1所述的动态视觉传感器，其中，所述第一节点连接到输入/输出I/O衬垫。
7.根据权利要求1所述的动态视觉传感器，还包括：
电流-电压转换器，具有连接到所述第一节点的第一端；和
模拟数字转换器，连接到所述电流-电压转换器的第二端。
8.根据权利要求7所述的动态视觉传感器，其中，所述处理电路还被配置为：
从所述模拟数字转换器接收与所述第一感光器相关联的第一数字码和与所述第二感光器相关联的第二数字码；以及
确定所述第一数字码和所述第二数字码之间的差，以测量像素光电流。
9.一种动态视觉传感器DVS，包括：
第一感光器，包括N个像素，所述第一感光器被配置为基于响应于入射光生成的第一光电流来输出第一对数电压，其中N是自然数，所述第一光电流是由所述N个像素生成的光电流的总和；
第二感光器，包括M个像素，所述第二感光器被配置为基于响应于所述入射光生成的第二光电流来输出第二对数电压，其中M是不同于N的自然数，所述第二光电流是由所述M个像素生成的光电流的总和；和
处理电路，被配置为，
分别放大与所述第一感光器和所述第二感光器相关联的第一对数电压和第二对数电压，
基于放大的第一对数电压、放大的第二对数电压和参考电压来检测光的强度的变化，
输出与检测到的光的强度的变化相对应的事件信号，并基于所述第一光电流和所述第二光电流之间的电流差值来确定像素平均光电流。
10.根据权利要求9所述的动态视觉传感器，其中，所述处理电路还被配置为：
通过将所述电流差值除以所述N个像素的总数和所述M个像素的总数之间的差值来计算所述像素平均光电流，以及
测量通过将所述像素平均光电流乘以所述第一感光器和所述第二感光器的总数而获得的总光电流。
11.根据权利要求9所述的动态视觉传感器，还包括：
第一开关，被配置为交替地将所述第一感光器的第一输出节点连接到电源电压节点或输入/输出I/O衬垫；和
第二开关，被配置为交替地将所述第二感光器的第二输出节点连接到所述电源电压节点或所述I/O衬垫。
12.根据权利要求11所述的动态视觉传感器，还包括：
第一反相开关，连接在所述第一输出节点和所述I/O衬垫之间，并且被配置为与所述第一开关交替接通；
第二反相开关，连接在所述第二输出节点和所述I/O衬垫之间，并且被配置为与所述第二开关交替接通；并且
所述第一开关和所述第二开关被配置为彼此交替接通。
13.根据权利要求12所述的动态视觉传感器，其中，所述第一开关和所述第二反相开关都被配置为由使能信号接通，并且所述第二开关和所述第一反相开关都被配置为由反相的使能信号接通。
14.根据权利要求9所述的动态视觉传感器，还包括：
电流-电压转换器，被配置为将第一光电流转换成所述第一对数电压或将第二光电流转换成所述第二对数电压；
模拟数字转换器，被配置为将所述第一对数电压转换成第一数字码或将所述第二对数电压转换成第二数字码；
第一开关，被配置为交替地将所述第一感光器连接到电源电压节点或所述电流-电压转换器的输入端子；和
第二开关，被配置为交替地将所述第二感光器连接到所述电源电压节点或所述电流-电压转换器的输入端子。
15.根据权利要求14所述的动态视觉传感器，其中，所述处理电路还被配置为基于所述第一数字码和所述第二数字码之间的差来检测所述像素平均光电流。
16.根据权利要求9所述的动态视觉传感器，还包括：
第一开关，被配置为根据使能信号将所述第一感光器的第一输出节点连接到电源电压节点或第一I/O衬垫，以及
第二开关，被配置为根据所述使能信号将所述第二感光器的第二输出节点连接到所述电源电压节点或第二I/O衬垫。
17.一种图像处理设备，包括：
多个动态视觉传感器DVS像素阵列，所述多个DVS像素阵列中的每一个属于第一感光器或第二感光器，并且所述多个DVS像素阵列各自被配置为基于响应于入射光而生成的光电流来输出对数电压；
处理电路，被配置为，
放大所述对数电压，
基于放大的对数电压和参考电压来检测光的强度的变化，以及
输出与检测到的光的强度的变化相对应的事件信号，
发布与所述事件信号改变的时间相关的时间戳；
基于所述像素的地址、所述事件信号和所述时间戳生成并输出事件数据分组；
基于由属于所述第一感光器的像素阵列生成的光电流的总和来确定第一光电流；
基于由属于所述第二感光器的像素阵列生成的光电流的总和来确定第二光电流；以及
基于所述第一光电流和所述第二光电流之间的电流差值来检测平均光电流。
18.根据权利要求17所述的图像处理设备，其中，所述第一感光器和所述第二感光器被交替启用。
19.根据权利要求17所述的图像处理设备，还包括：
电流-电压转换器，被配置为将所述第一光电流转换成第一电压或将所述第二光电流转换成第二电压；
模拟数字转换器，被配置为将所述第一电压转换成第一数字码或将所述第二电压转换成第二数字码；
第一开关，被配置为交替地将所述第一感光器连接到电源电压节点或所述电流-电压转换器的输入端子；和
第二开关，被配置为交替地将所述第二感光器连接到所述电源电压节点或所述电流-电压转换器的输入端子。
20.根据权利要求17所述的图像处理设备，还包括：
第一开关，被配置为根据使能信号将所述第一感光器的第一输出节点连接到电源电压节点或第一I/O衬垫；和
第二开关，被配置为根据所述使能信号将所述第二感光器的第二输出节点连接到所述电源电压节点或第二I/O衬垫，并且
其中，所述第一感光器和所述第二感光器被配置为同时被启用或禁用。
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