CN207947851U

CN207947851U - 车辆系统、成像系统和用于车辆系统的错误检测的装置

Info

Publication number: CN207947851U
Application number: CN201721235721.6U
Authority: CN
Inventors: A·R·克拉尔克二世; D·普林
Original assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Current assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2017-01-09
Publication date: 2018-10-09
Anticipated expiration: 2027-01-09
Also published as: CN206596106U; US11109016B2; US20170272740A1

Abstract

本实用新型涉及车辆系统、成像系统和用于车辆系统的错误检测的装置。能够检测操作故障的车辆系统包括：成像系统，包括：像素阵列，包括多个像素；以及图像信号处理器，耦接到像素阵列并配置为：接收像素数据的第一帧和第二帧；基于第一帧和第二帧生成运动矢量；将运动矢量转化为车辆系统的实际移动；将车辆系统的实际移动与预期移动；以及传输指示实际移动与预期移动的比较的操作输出信号；和主处理器，耦接至图像信号处理器并配置为向图像信号处理器提供有关车辆系统的预期移动的信息。解决的技术问题是防止车辆由于有错误的图像数据而按照与实际环境不符的方式操作，实现的技术效果是提供成像系统中错误检测的设备。

Description

车辆系统、成像系统和用于车辆系统的错误检测的装置

本申请是申请日为2017年1月9日、申请号为201720018164.6、实用新型名称为“检测图像数据中错误的系统、够检测错误的成像系统和车辆成像系统中的错误检测的设备”的实用新型申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求提交于2016年3月17日的美国临时专利申请序列号62/309,878的权益，并且将该美国临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。然而，当本公开与任何引用的专利申请冲突时，本公开应当被赋予优先权。

技术领域

本实用新型涉及成像系统，更具体地涉及用于成像系统中错误检测的设备和/或车辆系统。

背景技术

控制系统诸如汽车工业中的高级驾驶员辅助系统(ADAS)依靠实时成像子系统来提供可靠数据，以便有效地运行。就这一点而论，汽车制造商要求遵循某些规程，例如汽车安全完整性等级(Automotive Safety Integrity Level)，以证明即便单独组件可能发生故障，他们的产品也仍将是安全的。

配备有ADAS的车辆利用成像系统捕获并处理图像数据。图像数据经处理后被传输至嵌入式系统，在所述嵌入式系统中，对数据起作用，并且将指令传输至其他外围系统，诸如制动系统和/或驾驶员显示系统。当图像数据不完整或包含错误时，嵌入式系统可根据不完整或不正确的数据作出决定，这可导致车辆执行与实际环境不符的功能和/或动作。

实用新型内容

本实用新型解决的一个技术问题是防止车辆由于有错误的图像数据而按照与实际环境不符的方式操作。

根据本实用新型的一个方面，提供用于检测图像数据中的错误的系统，包括：像素阵列，所述像素阵列包括多个像素；图像处理单元，所述图像处理单元耦接至所述像素阵列以接收所述像素生成的第一像素数据和第二像素数据，包括：错误检测电路，所述错误检测电路被配置成接收所述像素数据，其中所述错误检测电路检测并生成错误状态；并且其中所述图像处理单元响应于所述错误状态；嵌入式系统，所述嵌入式系统耦接至所述图像处理单元以接收来自所述图像处理单元的输出数据；以及外围系统，所述外围系统耦接至并响应于所述嵌入式系统。

根据一个实施例，所述错误检测电路包括：指纹计算器，其中所述指纹计算器基于所述第一像素数据生成第一非随机独特标识符，并且基于所述第二像素数据生成第二非随机独特标识符；寄存器，所述寄存器耦接至所述指纹计算器以存储所述第一非随机独特标识符或所述第二非随机独特标识符中的一个；以及比较器，所述比较器耦接至所述寄存器。

根据一个实施例，所述错误检测电路包括：用于生成时钟周期的时钟，其中每个时钟周期对应于一个像素数据传输；用于对像素数据传输的数量进行计数的计数器；以及被编程为具有最大值的寄存器，其中所述最大值大于或等于从所述像素阵列中的所有像素传输像素数据所需的时钟周期数。

根据一个实施例，所述错误状态包括像素数据读出错误、像素数据检索错误和像素数据存储错误中的至少一种。

根据一个实施例，所述像素数据包括像素数据的一个帧。

根据一个实施例，所述像素数据包括像素数据的一个子集。

根据一个实施例，所述错误检测电路包括电路，所述电路通过基于所述第一像素数据和第一偏移像素数据计算第一差分图像来对所述第一像素数据进行预处理，并且通过基于所述第二像素数据和第二偏移像素数据计算第二差分图像来对所述第二像素数据进行预处理。

根据本实用新型的一个方面，提供能够检测错误的成像系统，包括：像素阵列，所述像素阵列生成第一像素数据和第二像素数据；错误检测电路，所述错误检测电路被配置成：接收所述第一像素数据和所述第二像素数据；执行错误分析；以及生成输出数据以指示错误状态和非错误状态中的至少一种。

根据本实用新型的一个方面，提供用于车辆成像系统中的错误检测的设备，包括：成像系统，所述成像系统包括：像素阵列，所述像素阵列包括多个像素；以及错误检测电路，所述错误检测电路耦接至所述像素阵列以接收所述像素生成的第一像素数据和第二像素数据，其中所述错误检测电路检测并生成错误状态；以及嵌入式车辆系统，所述嵌入式车辆系统耦接至所述成像系统并且响应于所述错误状态。

根据一个实施例，所述错误检测电路包括指纹计算器，其中所述指纹计算器基于所述第一像素数据生成第一非随机独特标识符，并且基于所述第二像素数据生成第二非随机独特标识符。

根据本实用新型的一个方面，提供一种能够检测操作故障的车辆系统，其特征在于包括：成像系统，所述成像系统包括：像素阵列，所述像素阵列包括多个像素；以及图像信号处理器，所述图像信号处理器耦接到所述像素阵列，并且被配置为：接收像素数据的第一帧和像素数据的第二帧；基于像素数据的第一帧和第二帧生成运动矢量；将运动矢量转化为所述车辆系统的实际移动；将所述车辆系统的实际移动与所述车辆系统的预期移动；以及传输指示所述实际移动与所述预期移动的比较的操作输出信号；以及主处理器，所述主处理器耦接至所述图像信号处理器并且被配置为向所述图像信号处理器提供有关车辆系统的预期移动的信息。

根据一个实施例，所述图像信号处理器包括：运动估计单元，以生成所述运动矢量；以及错误检测电路，以将所述成像系统的实际移动与所述成像系统的预期移动进行比较。

根据一个实施例，所述图像信号处理器生成所述第一帧和所述第二帧中出现的物体的运动矢量。

根据一个实施例，所述操作输出信号指示以下中的一个：所述车辆系统内的故障；以及所述车辆系统的正常运行。

根据一个方面，提供一种配备有镜像功能的成像系统，包括：像素阵列，以利用像素数据生成多个像素帧；以及图像信号处理器，耦接至所述像素阵列并且被配置为：接收所述像素数据；利用所述图像帧执行运动估计；以及利用所述运动计生成输出数据，以指示所述镜像功能的操作。

根据一个实施例，使用第一像素数据形成第一图像帧；以及使用第二像素数据形成第二图像帧。

根据一个实施例，所述图像信号处理器包括运动估计单元，所述运动估计单元被配置为执行出现在图像帧中的物体的运动估计。

根据一个实施例，所述输出数据指示以下中的一个：所述镜像功能是启用的；以及所述镜像功能是禁用的。

根据一个方面，提供一种用于车辆系统中的错误检测的装置，包括：成像系统，所述成像系统包括：像素阵列，所述像素阵列包括多个像素；以及图像信号处理器，所述图像信号处理器被配置为从所述多个像素中接收像素数据的第一帧和从所述多个像素中接收像素数据的第二帧，其中所述图像信号处理器包括：运动估计单元，被配置为：生成指示所述第一帧和所述第二帧之间的物体的运动的距离和方向的运动矢量；以及将所述运动矢量转化为车辆的实际移动；以及错误检测电路，耦接至所述运动估计单元并且被配置为：将所述车辆的实际移动与所述车辆的预期移动进行比较；以及根据所述比较输出操作信号；以及主处理器，所述主处理器耦接至所述成像系统，并且被配置为：提供向所述错误检测电路提供有关所述车辆的预期移动的信息；以及接收并且响应来自所述错误检测电路的操作信号。

根据一个实施例，所述操作信号指示以下中的一个：所述车辆系统内的故障；以及所述车辆系统的正常运行。

本实用新型实现的一个技术效果是提供用于成像系统中错误检测的设备和/或车辆系统。

附图说明

当结合以下示例性附图考虑时，可通过参照具体实施方式而得到对本实用新型的更完整的理解。在以下附图中，通篇以类似附图标记指代各附图当中的类似元件和步骤。

图1是根据本实用新型的示例性实施方案的系统的框图；

图2是根据本实用新型的示例性实施方案的图像传感器的框图；

图3是根据本实用新型的示例性实施方案的错误检测电路的示意图；

图4是根据本实用新型的示例性实施方案的错误检测电路的示意图；

图5是根据本实用新型的示例性实施方案的错误检测电路的示意图；

图6是根据本实用新型的示例性实施方案的错误检测电路的示意图；

图7是根据本实用新型的示例性实施方案的流程图；

图8是根据本实用新型的示例性实施方案的流程图；

图9A至9B是根据本实用新型的示例性实施方案的时序图；以及

图10是根据本实用新型的示例性实施方案的流程图。

具体实施方式

本实用新型可在功能块组件和各种加工步骤方面进行描述。这样的功能块可通过被构造成执行指定功能并且实现各种结果的任何数量的组件实现。例如，本实用新型可采用各种成像器、处理技术、嵌入式系统等，它们可执行各种各样的功能。此外，本实用新型可结合任何数量的控制系统实施，并且所述设备仅为所述技术的示例性应用。另外，本实用新型可采用任何数量的常规技术，以用于捕获图像数据、采样图像数据、读出图像数据、处理图像数据等。

根据本实用新型的各个方面的用于成像系统中错误检测的方法和设备可结合任何合适的控制系统(诸如视频系统、机器视觉、车辆系统、监控系统等)一起运作。

参见图1，根据本实用新型的各个方面的控制系统100(例如配备有ADAS的车辆系统)可包括成像系统105、嵌入式系统110和外围系统 115。控制系统100可协调车辆功能和/或车辆自动化控制和操作，以提高汽车安全性和道路安全。安全特征可被设计成通过警告驾驶员注意潜在问题来避免碰撞和事故，或者通过实施安全防护措施以及接管或辅助控制车辆来避免碰撞。

嵌入式系统110可接收来自图像信号处理器125的信息，诸如数字图像数据、消息数据等，并且作出反应而发出到外围系统115的信号，诸如与各种外围系统115通信并控制所述外围系统。嵌入式系统110可包括可根据来自图像信号处理器125的信息与外围系统115相互作用的任何合适的系统。例如，嵌入式系统可包括具有中央处理单元(CPU)的主机。嵌入式系统110还可包括存储器设备，例如随机存取存储器(RAM)。另选地，嵌入式系统110可包括专用控制器、逻辑阵列、ASIC以及/或者其他合适的硬件和/或软件，所述硬件和/或软件被配置成根据来自图像信号处理器125 的信号与外围系统115相互作用。

外围系统115可包括任何合适的系统，所述系统根据来自嵌入式系统110(诸如车辆控制系统和驾驶员界面系统)的信号在相关环境中执行功能。在一个示例性实施方案中，控制系统100包括多个外围系统115，每个外围系统各自执行不同的功能。此类外围系统115可包括驾驶员显示器和/ 或警报115a，例如数字后视镜显示器，以及/或者其他车辆控制系统115b，例如制动系统、转向系统等。

在各种实施方案中，成像系统105可包括图像传感器120和图像信号处理器125，以用于捕获和处理图像数据。在一个示例性实施方案中，成像系统105包括用于从不同角度和/或方向捕获图像数据的一个或多个图像传感器120(1)、120(2)...120(N)。例如，第一图像传感器120(1)可放置在车辆前面，第二图像传感器120(2)可放置在车辆后面。在包括多个图像传感器120(1)、120(2)...120(N)的实施方案中，每个图像传感器可耦接到专用图像信号处理器125(1)、125(2)...125(N)。另选地，多个图像传感器120可共享一个或多个图像信号处理器125。

在各种实施方案中，图像传感器120可捕获图像数据。例如，光可通过透镜进入成像系统并击中图像传感器120。图像传感器120可检测并传送构成图像的信息，诸如通过将波的可变衰减(在它们穿过物体或经物体反射时)转换成电子信号。图像传感器120可结合任何合适的技术来实施，诸如使用半导体电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS) 中的有源像素传感器、模拟传感器和/或平板探测器。

参见图2，在各种实施方案中，图像传感器120可包括像素阵列 200，所述像素阵列包括被布置成行和列的多个像素205。图像传感器120 的每个像素205对图像的一部分进行采样，并生成对应的信号。每个像素 205可包括光敏元件，诸如光电二极管、光电门或响应于光的其他半导体器件，以将光转换成电荷。在各种实施方案中，光敏元件可包括能够在耗尽型电压下被完全耗尽的钉扎光电二极管。像素205可通过金属布线或其他合适的连接件进行电连接。像素阵列205可包含任何数量的像素205，例如数百、数千或甚至数百万的像素205。可利用任何合适的制造技术和/或工艺来形成图像传感器120。

在各种实施方案中，图像传感器120还可包括行电路220、列电路 210以及定时和控制单元215，用于选择性地激活待读出的连续像素行。行电路220可从定时和控制单元215接收行地址，并且将对应的行控制信号 (诸如重置控制信号、行选择控制信号、电荷传输控制信号和读出控制信号)提供给像素205。

列电路210可包括列控制电路、读出电路、处理电路和列解码器电路，并且可接收图像信号，诸如像素205生成的模拟像素信号。列路径230 可被构造成将像素阵列200的每个列耦接到列电路210。列路径230可用于从像素205读出图像信号，并且/或者提供偏置信号(例如，偏置电流或偏置电压)。

读出像素信号后，可将其传输至采样保持电路225。然后，像素信号可被传输至放大器230，以在信号通过模数转换器235转换为数字信号之前放大该信号。然后，数字像素数据可被传输至并存储在图像信号处理器 125中，或通过该图像信号处理器进一步处理。

再次参见图1，在各种实施方案中，图像信号处理器125可执行去马赛克和/或其他功能，诸如自动对焦、曝光、降噪和白平衡。图像信号处理器125可包括任何数量和类型的装置，诸如晶体管、电容器等，以用于执行计算、传输和接收图像像素数据以及存储图像像素数据，诸如存储在存储器中。在各种实施方案中，图像信号处理器125可用可编程逻辑装置(诸如现场可编程门阵列(FPGA))或具有可重构数字电路的任何其他装置实施。在其他实施方案中，图像信号处理器125可以使用非可编程装置的硬件实现。在各种实施方案中，图像信号处理器可包括存储器设备(未示出)例如帧缓冲器或线缓冲器，以暂时存储图像数据。

在一个示例性实施方案中，图像信号处理器125可形成在辅助芯片上，所述辅助芯片通过有线连接耦接到图像传感器。在一个替代实施方案中，图像信号处理器125可整个形成在与像素阵列200相同的集成电路上。可根据具体应用选择集成设计。

在各种实施方案中，图像信号处理器125可包括错误检测电路 130，用于检测和报告成像系统105中的错误。例如，错误可以是读出故障的结果，导致一个或多个图像帧重复以及/或者仅读出帧数据的一部分，并且/或者图像信号处理器125的存储器设备中的电路故障可造成在应当读出当前帧数据时却读出上一帧数据。

参见图3，在一个实施方案中，当读出的像素205的数量大于像素阵列200中的像素205的数量时，错误检测电路130可检测出此错误。在实时操作中，希望利用“实时”图像数据，所以，如果成像系统105读出的像素205的数量大于像素阵列200中像素205的数量，那么说明像素数据中的一些发生了重复，因此不是“实时”的。在一个示例性实施方案中，错误检测电路可计数读出的像素数量，并且如果读出的像素205的数量大于像素阵列200中的像素205的总数量时，生成错误状态。

在一个示例性实施方案中，错误检测电路130可包括配置寄存器 300和计数器305。配置寄存器300可被编程为具有超时值A，该超时值可大于或等于为像素阵列200中的所有像素205传输像素数据所需要的时钟周期的数量。配置寄存器300可将超时值传输至计数器305，例如通过耦接到计数器305的输入端子330的输出端子325传输。计数器305可通过纵向同步信号VSYNC启用，并且还可接收时钟信号CLK，以开始对在每帧基础上读出的像素数量进行计数的周期。计数器305的输出Q可耦接到逻辑门310的输入端子315，其中如果读出的像素205的数量大于像素阵列 200中的像素205的总数量，则逻辑门310的输出320可生成错误状态。在各种实施方案中，错误状态可激活响应，例如，所述响应可引发捕获新图像数据用于处理的进程，并且/或者阻止嵌入式系统110使用不表示“实时”图像数据的帧。

另选地，配置寄存器300可被编程为具有超时值A，该超时值大于或等于为像素阵列200中的一行像素205传输像素数据所需要的时钟的数量。在这种情况下，计数器305可通过横向同步信号HSYNC连同时钟信号 CLK启用，以开始对在每行基础上读出的像素数量进行计数的周期。

在另一个实施方案中，并且参考图4，错误检测电路130可基于相关的像素数据来生成和分配非随机独特标识符，也称为指纹F(n)。错误检测电路130可利用指纹识别算法来生成指纹F(n)，所述指纹识别算法将像素数据的指定部分映射到短位串，所述短位串唯一地识别像素数据的该部分。指纹F(n)可被分配给像素数据的整个帧，或可被分配给像素数据的一些部分，从而得到多种指纹F1(n)：FN(n)，诸如取自每个像素的位的子集、来自奇数行或列的像素数据以及来自预定窗口的像素数据等。

在本实用新型的实施方案中，错误检测电路130可包括指纹计算单元400，以利用常规指纹识别方法和/或算法来计算指纹F(n)。例如，指纹计算单元400可使用Rabin指纹识别算法、循环冗余校验函数、计算所有像素或像素中一部分的总和的函数等。指纹算法和/或函数的理想特性可包括：1)计算数量最小；2)即使图像仅仅相差一位，算法仍将检测两个或更多个图像之间的差异；3)对于N位指纹，指纹数据应当分布在2^N个可能的输出上，以使独特图像生成独特指纹值的概率最大化。错误检测单元还可包括存储数字值的第一寄存器405和第二寄存器410，以及比较器415。

在本实用新型的实施方案中，指纹计算单元400可在输入端子420 处接收像素数据。指纹计算单元400以及第一寄存器405和第二寄存器410 可串联耦接。例如，第一寄存器405的输入端子425可耦接至指纹计算单元400的输出端子430，并且第一寄存器405的输出端子435可耦接至第二寄存器410的输入端子460。比较器可包括耦接至第一寄存器405的输出端子435的输入端子450和耦接至第二寄存器410的输出端子440的输入端子455。比较器415可比较两个输入值X、Y(即，存储于第一寄存器405 的值和第二寄存器410中的值)以确定它们是否相等。如果系统正常工作，则预期像素数据不同，从而产生不同的指纹。照此，如果两个输入值 X、Y相等，则可提示这两个输入值X、Y表示相同的像素数据而非不同的像素数据。因此，如果像素数据产生相同的指纹，则系统可将这个情况解释为错误状态。甚至从静止场景取得的图像也可因信号中的噪声变化而产生不同指纹。在各种实施方案中，错误状态可激活响应，例如，所述响应可引发捕获新图像数据用于处理的进程，并且/或者阻止嵌入式系统110使用不表示“实时”图像数据的帧。

在另一个实施方案中，并且参见图5，错误检测电路130可利用指纹计算单元400生成并分配指纹F(n)，如上所述。本实用新型的实施方案可包括第一寄存器405和第二寄存器410以存储数字值，其中指纹计算单元400以及第一寄存器405和第二寄存器410可串联耦接。例如，第一寄存器405的输入端子425可耦接至指纹计算单元400的输出端子430，并且第一寄存器405的输出端子435可耦接至第二寄存器410的输入端子460。错误检测电路130还可包括用于比较两个输入值X1、Y1的第一比较器 515、用于比较两个输入值X2、Y2的第二比较器535、计数器530以及第一与门520和第二与门525。第一与门520和第二与门525中的每一个可包括输入端子和输出端子。

在本实用新型的实施方案中，第一比较器515的输入端子540、545 可分别耦接至第一寄存器405的输出端子435和第二寄存器410的输出端子440。第一比较器515可包括第一输出端子550和第二输出端子555，其中第一输出端子550耦接至第一与门520的输入端子560，并且第二输出端子耦接至第二与门525的输入端子565。第一与门520的输出端子570和第二与门525的输出端子575可分别耦接至计数器530的输入端子580、 585。在本实用新型的实施方案中，第二比较器535包括两个输入端子，其中第一输入端子590耦接至计数器530的输出端子500，并且第二输入端子 595可为预定参数Y2。第二比较器535可包括输出端子505用以生成错误状态。在各种实施方案中，错误状态可激活响应，例如，所述响应可引发捕获新图像数据用于处理的进程，并且/或者阻止嵌入式系统110使用不表示“实时”图像数据的帧。

各种实施方案的优点可涉及减少假阳性(即，生成了错误状态，但是却没有实际错误)的概率。例如，在比较两个指纹时，两个不同图像 (即，至少一个像素值不同的两个图像)仍可产生相同的数字指纹F(n)。在这种情况下，将会检测出并不存在的错误。数字指纹算法被设计成最小化该类型失误的概率。但是指纹F(n)由有限数量的位B表示。这意味着指纹F(n)只具有2^B个可能值。每个像素具有24位(每个红色分量、绿色分量和蓝色分量各8位)的1080p彩色图像具有2^{(24x1920x1080)}种排列，这可谓是一个天文数字。即使像素范围受限于那些包含物理场景(而且无随机噪声)的像素，但是可能的排列的数量仍然是一个天文数字。这意味着针对指纹F(n)的2^B个可能值中的每一个，大量的不同图像将映射到特定值。因此，从统计的角度来讲，不同的成对图像很可能会产生虚假的相同指纹。

产生虚假的相同指纹(PFIF)的概率可通过将指纹F(n)作为随机数字来观察的方式进行估计。以B位表示的随机数字在连续帧上重复的概率为 2^B分之1。例如，如果32位循环冗余校验(CRC)用作指纹函数，则PFIF可被估计为2³²分之1或4,294,967,296分之1。尽管这个概率似乎处于可接受的低水平，但在一些应用中，它仍是非常高的。以每秒30帧的速度运行的成像系统(例如，相机)每小时产生108,000个图像(30帧/秒×3600秒/小时)。经过若干年的连续操作，它将产生数以十亿计的图像。如果在此类应用中使用32位指纹F(n)，则对于单个相机而言，在其使用期限内，PFIF 将非常接近1。针对部署数百万架的相机产品，PFIF必须降低多个数量级，所述数量级低于32位CRC的数量级。如此，可通过增加指纹的位数来减少PFIF。然而，根据所用的指纹算法，用于扩展指纹F(n)的额外硬件的增长速率可以大于位数增加的速率。

降低PFIF的另选方式是比较N个连续图像(其中N大于2)的指纹F1(n)：FN(n)，并且如果所有图像具有相同的指纹(即， F1(n)＝F2(n)＝...＝FN(n)等)，才只检测出一个错误。

相似地，并且参见图10，可通过计算相同图像的不同子集的多个指纹并针对两个或更多个连续图像中的每个子集比较指纹来进一步降低 PFIF。每个子集可使用相同的指纹算法，或另选地，每个子集可使用不同的指纹算法。万一指纹计算单元400针对一个子集返回假阳性，另一个不同子集可检测出图像之间的差异。通过增加子集的数量可显著降低所有子集对相同成对图像或N个连续图像返回假阳性的概率。因此，为了减少假阳性，只有在所有子集对两个或更多个连续图像都返回相同的值时，才会生成一个错误状态。可根据特定应用或期望的最小PFIF来选择图像数量 N、子集数量和针对每个子集生成的指纹F(n)数量。

参见图6，在各种实施方案中，可对像素数据进行预处理以改进指纹计算的结果。如上所述，成像系统105可产生大量的数字的组合。由于具有图像数据P(x，y，n)的图像具有高度自相关，因此来自相邻像素205的数据很可能具有彼此非常相近或相同的相似值。如此，来自相邻像素205的数据可具有接近零的差值(横向差异图像D(x，y，n))。由于可生成的数字指纹F(n)的组合较少，并且“n”维度中的时间噪声相对于图像将会较大，因此横向差异图像数据D(x，y，n)的范围将比图像数据P(x，y，n)的范围缩小。因此，如果对像素数据进行预处理，则使用横向差异图像数据D(x，y，n)来计算指纹F(n)可降低PFIF。

可通过包括寄存器605和减法单元610的电路600来实现预处理，以产生横向差异图像D(x，y，n)。在一个示例性实施方案中，电路600可通过从偏移图像数据P(x-1，y，n)中减去图像数据P(x，y，n)来计算横向差异图像数据D(x，y，n)(即，D(x，y，n)＝P(x，y，n)-P(x-1，y，n))。在本实用新型的实施方案中，寄存器605可接收图像数据P(x，y，n)，并输出偏移图像数据P(x- 1，y，n)。减法单元610可接收图像数据P(x，y，n)和偏移图像数据P(x-1，y，n)作为输入，并将两个值相减以产生横向差异图像数据D(x，y，n)。然后，指纹计算单元400可生成和分配指纹F(n)至横向差异图像数据D(x，y，n)。

在另一个实施方案中，错误检测电路130可检测相机和/或系统中的镜像功能的非预期激活。在正常操作过程中，镜像功能可与用户显示器和附连至车辆后方的倒车摄像头联合使用，以帮助驾驶员进行倒车操作和/或警告驾驶员车辆后方的过往车流和其他物体。倒车摄像头的设计不同于其他摄像头，因为其图像是横向翻转的(即，镜像功能)，使得输出的是镜像。由于摄像头和驾驶员面向相对的方向，因此这项功能是必需的，如果没有此功能，摄像头右方将位于驾驶员左方，而摄像头左方将位于驾驶员右方。镜像的图像使得使用者显示器的取向与安装于车辆上的实体镜一致。

然而，镜像功能的非预期激活可生成由车辆控制系统100使用的故障数据和/或指令。例如，当图像传感器120捕获的场景指示车辆应当右转时，它可使得控制系统100引发左转。镜像功能可能会被杂散的α粒子意外启用，或者可能是CPU开始在其寄存器上写入随机数据时CPU崩溃的结果。

在各种实施方案中，图像信号处理器125可配备有运动估计单元 (未示出)以执行图像帧之间的物体的运动估计。在图像压缩和其他成像算法中会执行运动估计，在所述图像压缩和其他成像算法中，必须检查和比较图像序列中的物体。由于物体可在帧之间移动，因此尝试估计物体已经移动多远并且在哪个方向上移动是很重要的。

运动估计单元的输出可包括估计一个图像中各种物体运动的一个或多个矢量。运动矢量可估计上一帧以后或在最后几个帧内发生的运动。在一个汽车应用中，如果车辆右转，则运动矢量指示图像中的物体移动至左侧，反之亦然。例如，如果未启用镜像功能，则控制系统100可利用视频序列以命令车辆右转。随着车辆开始执行转向时，运动矢量将指示场景中的物体正在向左侧移动。捕获的视频中的物体沿着与转向相反的方向移动这一事实证实镜像功能未被启用。

相反，如果镜像功能已被意外启用，则在原本不存在横向镜像的情况下命令车辆右转的相同情况下，将会命令车辆左转。随着车辆开始执行左转，捕获的图像中的物体也将移动至左侧。图像中的物体沿着与车辆转向相同的方向移动这一事实表明镜像功能已被启用。

在车辆没有转向的其他情况下，运动矢量可指示没有运动发生，或者运动矢量可以混合，从而指示场景中不同物体移动了不同距离和/或沿着不同方向移动。

在各种实施方案中，运动估计单元可利用从视频序列生成的运动矢量集来确定关于车辆的移动和/或位置的信息。例如，此类信息可指示车辆正在右转(场景中的物体向左侧移动)、左转(场景中的物体向右侧移动)或没有转向。然后运动估计单元可将该信息与控制系统100的输出进行比较。如果由图像信号处理器125生成的运动矢量指示车辆正沿着与控制系统100预期方向相反的方向转动，则错误检测电路130可生成错误状态。

参见图9A至图9B，根据预定义的定时操作扫描出包括像素数据的图像像素。在各种实施方案中，从上到下并从左到右每次一行地扫描出一个帧中的像素。对于每一行，当一条线的像素被读出时，横向同步信号 HSYNC较高。在每一行的末尾，横向同步信号HSYNC较低，直至下一行读出开始。横向同步信号HSYNC较低时的时段可被称为横向消隐期 HBLANK。在读出整个帧的过程中，纵向同步信号VSYNC始终较高。

图像帧之间的读出可包括纵向消隐期VBLANK。帧的最后一行被读出后，纵向同步信号VSYNC较低，并且当开始读出下一帧时再次变高。当纵向同步信号VSYNC较低时，两个图像帧读出之间的时段可称为纵向消隐期。

在操作中，并且参见图3和7，配置寄存器300可被编程为在像素读出之前具有超时值A。超时值A大于读出一个帧中的全部像素205所需的时钟周期数。一般来讲，每个时钟周期读出一个像素，所以超时值A将大于一个帧中的像素205的数量。当纵向同步信号VSYNC较低时，超时值A可加载到计数器305中。当纵向同步信号VSYNC变高时，像素开始读出 (700)，并且计数器305开始倒计时(705)。如果计数器305倒计时至零 (710)，则输出Q将全部为零(这也是至逻辑门310的输入)，而逻辑门 310。在这种情况下，由于读出像素205的预期数量应当小于超时值A，因此如果输出O等于零，则读出的像素205数量大于超时值A，这可视为错误状态(715)。如此，如果读出比预期多的像素205，则逻辑门310传输错误状态(720)。然后，可将错误状态传输至图像信号处理器125以命令图像信号处理器125忽视该像素数据和/或检索新的像素数据。

如果计数器没有倒计时至零(710)，则表明没有发生错误(725)。在这种情况下，计数器305被重置(730)，然后再读出下一行或下一帧的像素 205(710)。

在另选的或额外的操作中，并且参见图4和图8，指纹计算单元 400针对帧或帧部分(例如，偶数行)计算独特指纹。指纹计算单元400生成具有B位的指纹。指纹值可以是中间结果，随着像素数据被接收，所述中间结果连续更新。

在最后像素数据被接收之后，针对图像或图像部分的完整指纹值 F(N)可供使用(810，815)。帧结束(EOF)信号使得第一寄存器405能够接收指纹值。在大致相同的时间，从上一帧或帧部分(800)以相同方式计算(805)的指纹值F(P)从第一寄存器405传输至第二寄存器410。

存储于第一寄存器405和第二寄存器410中的每一个中的值F(N)、 F(P)作为第一值X和第二值Y被传输至比较器415的第一输入端子540和第二输入端子545，并且在比较器中比较F(P)＝X和F(N)＝Y的值。如果值 X、Y相等(X＝Y)(820)，则表明使用了相同的像素数据计算上一帧和当前帧的指纹，由于被选定用于比较的像素数据应当是不同的像素数据，因此这意味着系统中已发生一些错误。静止场景的图像将因为每个捕获中引入的噪声变异而得到不同的像素数据。如此，比较器415生成错误状态(835)。然后，可将错误状态传输至图像信号处理器125以命令图像信号处理器125 忽视该像素数据和/或检索新的像素数据。

如果值X、Y不相等(X≠Y)(820)，则表明如期望的那样使用了不同的像素数据计算上一帧F(P)和当前帧F(N)的指纹，因此未检测到错误 (825)。

在另选的或额外的操作中，并且参见图5，错误检测电路130可检测来自一个帧的像素数据是否被重复，而非从相邻帧获得新的像素数据。由于系统应当连续接收新的像素数据，因此如果像素数据被重复，则表明系统中已发生错误。在本实用新型的实施方案中，错误检测电路130可包括指纹计算单元400，用以针对帧或帧部分(例如，偶数行)计算独特指纹。指纹计算单元400生成具有B位的指纹。指纹值可以是中间结果，随着像素数据被接收，所述中间结果连续更新。

在最后像素数据被接收之后，针对图像或图像部分的完整指纹值可供使用。帧结束(EOF)信号使得第一寄存器405能够接收指纹值。在大致相同的时间，来自上一帧或帧部分的指纹值从第一寄存器传输至第二寄存器。

存储于第一寄存器405和第二寄存器410中的每一个中的值作为第一值X1和第二值Y1被传输至第一比较器515的第一输入端子540和第二输入端子545，并且比较值X1、Y1。如果值X1、Y1相等(X1＝Y1)，则第二输出端子555生成较高值，并且如果值X1、Y1不相等(X1≠Y1)，则第一输出端子550生成较高值。当EOF信号被启用时，与门525对第一比较器 515的输出值进行采样。对于第二输出端子555每一次生成较高值，例如当值X1、Y1相等(X1＝Y1)时，计数器530均会递增1。如果指纹值不匹配 (即X1≠Y1)，则计数器530清零并且从零开始计数。第二比较器535接收来自计数器530的值X2，并且将计数器530的输出值与预定参数Y2进行比较。如果计数器输出值X2等于预定参数Y2(X2＝Y2)，则表明像素数据已经重复，并且未正确地获得、读出或处理新的像素数据。由于实时图像序列应当产生不同的像素数据，从而应当具有不同的指纹，因此如果针对一系列帧识别出匹配的指纹，则会生成错误状态。然后，可将错误状态传输至图像信号处理器125以命令图像信号处理器125忽视该像素数据和/ 或检索新的像素数据。

在各种实施方案中，错误检测电路130可使用两个或更多个帧或帧部分来确定是否已发生错误。例如，指纹计算单元400可为三个帧的图像数据分配独特的指纹，以便比较全部三个指纹。如此，例示的实施方案可例如通过引入额外的逻辑门、比较器和寄存器等来进行修改以容纳额外帧或帧部分的像素数据。另外，各种实施方案可利用多信道图像的单个信道，诸如RGB图像的绿色信道或者YUV或YCbCr图像的亮度信道。

尽管通过硬件具体实施示出了各种实施方案，但是应当理解，部件的一些部分或全部均可通过软件具体实施来实现。

根据一个实施方案，一种用于检测图像数据中的错误的系统包括：像素阵列，其包括多个像素；图像处理单元，其耦接至像素阵列以接收像素所生成的第一像素数据和第二像素数据，该图像处理单元包括被配置成接收像素数据的错误检测电路，其中错误检测电路检测并生成错误状态，并且其中图像处理单元响应于错误状态；嵌入式系统，其耦接至图像处理单元以接收来自图像处理单元的输出数据；以及外围系统，其耦接至并响应于嵌入式系统。在一个实施方案中，错误检测电路包括：指纹计算器，其中指纹计算器基于第一像素数据生成第一非随机独特标识符并且基于第二像素数据生成第二非随机独特标识符；寄存器，其耦接至指纹计算器以存储第一非随机独特标识符和第二非随机独特标识符中的一个；以及比较器，其耦接至寄存器。在另一个实施方案中，错误检测电路包括：用于生成时钟周期的时钟，其中每个时钟周期对应于一个像素数据传输；用于对像素数据传输的数量进行计数的计数器；以及被编程为具有最大值的寄存器，其中最大值大于或等于从像素阵列中的所有像素传输像素数据所需的时钟周期数。错误状态包括像素数据读出错误、像素数据检索错误和像素数据存储错误中的至少一种。像素数据包括像素数据的一个帧。像素数据包括像素数据的一个子集。在另一个实施方案中，错误检测电路包括电路，该电路通过基于第一像素数据和第一偏移像素数据计算第一差分图像来对第一像素数据进行预处理，并且通过基于第二像素数据和第二偏移像素数据计算第二差分图像来对第二像素数据进行预处理。

根据另一个实施方案，一种能够检测错误的成像系统，包括：像素阵列，用以生成第一像素数据和第二像素数据；错误检测电路，其被配置成：接收第一像素数据和第二像素数据；执行错误分析；并且生成输出数据以指示错误状态和非错误状态中的至少一种。错误检测电路执行错误分析，其中错误检测电路利用第一像素数据计算第一指纹；利用第二像素数据计算第二指纹；并且将第一指纹和第二指纹进行比较。为了计算第一指纹和第二指纹，错误检测电路生成具有预定位数的值，并且在第一指纹和第二指纹相同的情况下生成错误状态。为了执行错误分析，错误检测电路按每个时钟周期一个像素的速率将像素数据传输至图像处理单元；对传输像素数据所需的时钟周期数进行计数；并且将时钟周期数与最大值进行比较。如果时钟周期数大于最大值，则错误检测电路生成错误状态。在一个实施方案中，像素数据包括像素数据的一个帧。在另一个实施方案中，像素数据包括像素数据的一个子集。

根据另一个实施方案，一种用于车辆成像系统的错误检测的设备包括：成像系统，其包括：包括多个像素的像素阵列；以及耦接至像素阵列以接收像素所生成的第一像素数据和第二像素数据的错误检测电路，其中错误检测电路检测并生成错误状态；以及嵌入式车辆系统，其耦接至成像系统并且响应于错误状态。错误检测电路包括指纹计算器，其中指纹计算器基于第一像素数据生成第一非随机独特标识符并且基于第二像素数据生成第二非随机独特标识符；寄存器，其耦接至指纹计算器以存储第一非随机独特标识符和第二非随机独特标识符中的一个；以及比较器，其耦接至寄存器。在另一个实施方案中，错误检测电路包括指纹计算器，其中指纹计算器基于第一像素数据生成第一非随机独特标识符、基于第二像素数据生成第二非随机独特标识符；电路，用以通过基于第一像素数据和第一偏移像素数据计算第一差分图像来对第一像素数据进行预处理，并且通过基于第二像素数据和第二偏移像素数据计算第二差分图像来对第二像素数据进行预处理。在另一个实施方案中，错误检测电路包括：用于生成时钟周期的时钟，其中每个时钟周期对应于一个像素数据传输；用于对像素数据传输的数量进行计数的计数器；以及被编程为具有最大值的寄存器，其中最大值大于或等于从像素阵列中的所有像素传输像素数据所需的时钟周期数。错误状态包括像素数据读出错误、像素数据检索错误和像素数据存储错误中的至少一种。

根据一个方面，提供一种能够检测操作故障的车辆系统，其特征在于包括：成像系统，所述成像系统包括：像素阵列，所述像素阵列包括多个像素；以及图像信号处理器，所述图像信号处理器耦接到所述像素阵列，并且被配置为：接收像素数据的第一帧和像素数据的第二帧；基于像素数据的第一帧和第二帧生成运动矢量；将运动矢量转化为所述车辆系统的实际移动；将所述车辆系统的实际移动与所述车辆系统的预期移动；以及传输指示所述实际移动与所述预期移动的比较的操作输出信号；以及主处理器，所述主处理器耦接至所述图像信号处理器并且被配置为向所述图像信号处理器提供有关车辆系统的预期移动的信息。

在上述描述中，已结合具体示例性实施方案描述了所述技术。所示和所述特定具体实施方式用于展示所述技术及其最佳模式，而不旨在以任何方式另外限制本实用新型的范围。实际上，为简洁起见，方法和系统的常规制造、连接、制备和其他功能方面未详细描述。此外，多张图中示出的连接线旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或步骤。多个替代的或另外的功能关系或物理连接可存在于实际系统中。

虽然参照诸具体的示例性实施方案描述了本技术，但在不脱离本实用新型范围的情况下可以进行各种修改和更改。以示例性而非限制性方式考虑说明和附图，并且所有此类修改旨在包括在本实用新型的范围内。因此，应通过所述的一般实施方案及其在法律意义上的等同形式，而不是仅通过上述具体例子确定所述技术的范围。例如，除非另外明确说明，否则可以任何顺序执行任何方法或工艺实施方案中列举的步骤，并且不限于具体例子中提供的明确顺序。另外，任何设备实施方案中列举的组件和/或元件可以多种排列组装或者进行操作配置，以产生与本实用新型基本上相同的结果，因此不限于具体例子中阐述的具体配置。

上文已经针对具体实施方案描述了有益效果、其他优点和问题解决方案。然而，任何有益效果、优点、问题解决方案或者可使任何具体有益效果、优点或解决方案出现或变得更明显的任何要素都不应被解释为关键、所需或必要特征或组成部分。

术语“包含”、“包括”或其任何变型形式旨在提及非排他性的包括，使得包括一系列要素的工艺、方法、制品、组合物或设备不仅仅包括这些列举的要素，而且还可包括未明确列出的或此类工艺、方法、制品、组合物或设备固有的其他要素。除了未具体引用的那些，本实用新型的实施所用的上述结构、布置、应用、比例、元件、材料或组件的其他组合和/或修改可在不脱离其一般原理的情况下变化或以其他方式特别适于具体环境、制造说明、设计参数或其他操作要求。

上文已结合示例性实施方案描述了本实用新型。然而，可在不脱离本实用新型的范围的情况下对示例性实施方案作出变化和修改。这些和其他变化或修改旨在包括在本实用新型的范围内，如以下权利要求所述。

Claims

1.一种车辆系统，所述车辆系统能够检测操作故障，其特征在于包括：

成像系统，所述成像系统包括：

像素阵列，所述像素阵列包括多个像素；以及

图像信号处理器，所述图像信号处理器耦接到所述像素阵列，并且被配置为：

接收像素数据的第一帧和像素数据的第二帧；

基于像素数据的第一帧和第二帧生成运动矢量；

将运动矢量转化为所述车辆系统的实际移动；

将所述车辆系统的实际移动与所述车辆系统的预期移动；以及

传输指示所述实际移动与所述预期移动的比较的操作输出信号；以及

主处理器，所述主处理器耦接至所述图像信号处理器并且被配置为向所述图像信号处理器提供有关车辆系统的预期移动的信息。

2.根据权利要求1所述的车辆系统，其特征在于所述图像信号处理器包括：

运动估计单元，以生成所述运动矢量；以及

错误检测电路，以将所述成像系统的实际移动与所述成像系统的预期移动进行比较。

3.根据权利要求1所述的车辆系统，其中所述图像信号处理器生成所述第一帧和所述第二帧中出现的物体的运动矢量。

4.根据权利要求1所述的车辆系统，其中所述操作输出信号指示以下中的一个：

所述车辆系统内的故障；以及

所述车辆系统的正常运行。

5.一种成像系统，所述成像系统配备有镜像功能，其特征在于包括：

像素阵列，以利用像素数据生成多个像素帧；以及

图像信号处理器，耦接至所述像素阵列并且被配置为：

接收所述像素数据；

利用所述图像帧执行运动估计；以及

利用所述运动计生成输出数据，以指示所述镜像功能的操作。

6.根据权利要求5所述的成像系统，其中：

使用第一像素数据形成第一图像帧；以及

使用第二像素数据形成第二图像帧。

7.根据权利要求5所述的成像系统，其中所述图像信号处理器包括运动估计单元，所述运动估计单元被配置为执行出现在图像帧中的物体的运动估计。

8.根据权利要求5所述的成像系统，其中所述输出数据指示以下中的一个：

所述镜像功能是启用的；以及

所述镜像功能是禁用的。

9.一种用于车辆系统的错误检测的装置，其特征在于包括：

成像系统，所述成像系统包括：

像素阵列，所述像素阵列包括多个像素；以及

图像信号处理器，所述图像信号处理器被配置为从所述多个像素中接收像素数据的第一帧和从所述多个像素中接收像素数据的第二帧，其中所述图像信号处理器包括：

运动估计单元，被配置为：

生成指示所述第一帧和所述第二帧之间的物体的运动的距离和方向的运动矢量；以及

将所述运动矢量转化为车辆的实际移动；以及

错误检测电路，耦接至所述运动估计单元并且被配置为：

将所述车辆的实际移动与所述车辆的预期移动进行比较：以及

根据所述比较输出操作信号；以及

主处理器，所述主处理器耦接至所述成像系统，并且被配置为：

提供向所述错误检测电路提供有关所述车辆的预期移动的信息；

以及

接收并且响应来自所述错误检测电路的操作信号。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述操作信号指示以下中的一个：

所述车辆系统内的故障；以及

所述车辆系统的正常运行。