CN210780972U - 成像系统及故障检测电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及成像系统及故障检测电路。该成像系统可以包括两个或更多个流水线处理电路，该两个或更多个流水线处理电路从两个或更多个对应图像传感器接收图像数据流，并在图像信号处理操作模式中并行处理所接收的图像数据。成像系统可以包括耦接到两个或更多个流水线处理电路的故障检测电路。故障检测电路可以以故障检测配置状态来配置两个或更多个流水线处理电路，并生成注入数据以供两个或更多个流水线处理电路在故障检测操作模式中处理。可以基于水平和垂直同步电路以及在图像帧之间的图像处理暂停时段期间动态地启用故障检测。具有故障检测电路的成像系统可以被配置成在不中断图像信号处理的情况下有效地执行故障检测。

Description

成像系统及故障检测电路
技术领域
本实用新型整体涉及成像系统及故障检测电路，具体地讲，涉及具有故障检测能力的成像系统。
背景技术
图像传感器常常在电子设备，诸如移动电话、相机和计算机中用来捕获图像。在典型布置中，图像传感器设置有被布置成像素行和像素列的图像像素阵列。常常将电路耦接到每个像素列以用于读出来自图像传感器的图像信号。图像信号可以由图像处理电路处理。
在需要高图像保真度的应用中，可以在成像系统中提供专用的错误校正电路和专用冗余电路。然而，提供这些类型的电路的成本是不期望的并且可能成本过高。
因此可能有利的是能够提供具有改善的故障检测功能的成像设备。
实用新型内容
根据一个方面，提供一种成像系统，包括：图像传感器，所述图像传感器被配置成生成图像数据；信号处理电路，所述信号处理电路耦接到所述图像传感器；选择电路，所述选择电路被配置成在所述选择电路的第一输入端处接收所述图像数据；和故障检测电路，所述故障检测电路被配置成生成测试数据，其中所述选择电路被配置成在所述选择电路的第二输入端处接收所述测试数据，并且其中所述信号处理电路被配置成在第一操作模式中接收所述图像数据并被配置成在第二操作模式中接收所述测试数据。
根据另一方面，提供一种成像系统，包括：第一图像传感器和第二图像传感器；第一信号处理电路和第二信号处理电路，其中所述第一图像传感器耦接到所述第一信号处理电路，并且所述第二图像传感器耦接到所述第二信号处理电路；和故障检测电路，所述故障检测电路耦接到所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路，其中所述故障检测电路被配置成将故障检测配置数据提供给所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路。
根据又一方面，提供一种故障检测电路，所述故障检测电路被配置成检测处理多个图像帧的信号处理器中的故障，所述故障检测电路包括：图像处理配置寄存器，所述图像处理配置寄存器被配置成存储用于图像处理操作模式的处理电路配置数据；故障检测配置寄存器，所述故障检测配置寄存器被配置成存储用于故障检测操作模式的故障检测配置数据；和检测电路，所述检测电路被配置成基于所述多个图像帧的信息在所述图像处理操作模式与所述故障检测操作模式之间切换。
附图说明
图1是根据一个实施方案的示例性电子设备的示意图，该电子设备具有图像传感器和处理电路以用于使用图像像素阵列捕获图像。
图2是根据一个实施方案的示例性像素阵列以及用于从该像素阵列读出图像信号的相关联读出电路的示意图。
图3是根据一个实施方案的示例性图像传感器像素的示意图。
图4是根据一个实施方案的成像系统的示意图，该成像系统包括流水线处理器故障检测电路。
图5是根据一个实施方案的用于使用多种操作模式来操作成像系统的流程图，该成像系统具有一个或多个流水线处理器。
图6是根据一个实施方案的用于操作成像系统以通过一个或多个流水线处理器执行故障检测操作的流程图，该成像系统具有流水线处理器故障检测电路。
图7是根据一个实施方案的用于操作成像系统以通过一个或多个流水线处理器执行图像传感器数据处理操作的流程图，该成像系统具有流水线处理器故障检测电路。
具体实施方式
电子设备诸如数字相机、计算机、移动电话和其他电子设备可包括图像传感器，该图像传感器收集入射光以捕获图像。图像传感器可包括图像像素阵列。图像传感器中的像素可包括光敏元件，诸如将入射光转换成图像信号的光电二极管。图像传感器可具有任何数量(例如，数百或数千或更多)的像素。典型图像传感器可例如具有数十万或数百万像素(例如，数兆像素)。图像传感器可包括控制电路(诸如，用于操作图像像素的电路)和用于读出图像信号的读出电路，该图像信号与光敏元件所生成的电荷相对应。
图1为示例性成像系统(诸如，电子设备)的示意图，该成像系统使用图像传感器捕获图像。图1的电子设备10(本文中有时称为成像系统)可为便捷式电子设备，诸如相机、移动电话、平板计算机、网络相机、摄像机、视频监控系统、机动车成像系统、具有成像能力的视频游戏系统或者捕获数字图像数据的任何其他所需成像系统或设备。相机模块12可用于将入射光转换成数字图像数据。相机模块12可包括一个或多个透镜14以及一个或多个对应图像传感器16。透镜14可包括固定透镜和/或可调透镜，并且可包括形成于图像传感器 16的成像表面上的微透镜。在图像捕获操作期间，可通过透镜14将来自场景的光聚焦到图像传感器16上。图像传感器16可包括用于将模拟像素信号转换成要提供给存储和处理电路18的对应数字图像数据的电路。如果需要，相机模块12可设置有透镜14的阵列和对应图像传感器16的阵列。
存储和处理电路18可包括一个或多个集成电路(例如，图像处理电路、微处理器、诸如随机存取存储器和非易失性存储器的存储设备等)，并且可使用与相机模块12分开和/或形成相机模块12的一部分的部件(例如，形成包括图像传感器16的集成电路或者与图像传感器16相关的模块12内的集成电路的一部分的电路)来实施。可使用处理电路18处理和存储已被相机模块12捕获的图像数据(例如，使用处理电路18上的图像处理引擎、使用处理电路18上的成像模式选择引擎等)。可根据需要使用耦接到处理电路18的有线通信路径和/或无线通信路径将处理后的图像数据提供给外部设备(例如，计算机、外部显示器或其他设备)。
如图2所示，图像传感器16可包括控制和处理电路44(其可包括例如图像信号处理电路)和包含被布置成行和列的图像传感器像素30(本文中有时称为图像像素或像素)的像素阵列20。像素阵列20可包含例如数百或数千行以及数百或数千列的图像传感器像素30。控制电路44可耦接到行控制电路46(本文中有时称为行解码器电路或行电路)和列读出电路48(本文中有时称为列控制电路、读出电路、处理电路或列解码器电路)。行控制电路46可从控制电路 44接收行地址，并且通过行控制线50将对应行控制信号，诸如重置控制信号、行选择控制信号、电荷转移控制信号、抗光晕控制信号、双转换增益控制信号和读出控制信号供应给像素30。可将一根或多根导线(诸如，列线42)耦接到像素阵列20中的每一列像素30。列线42可用于从像素30读出图像信号以及用于将偏置信号(例如，偏置电流、偏置电压、偏置电压电平等)供应给像素 30。如果需要，在像素读出操作期间，可使用行控制电路46选择阵列20中的像素行，并且可沿列线42读出由该像素行中的图像像素30生成的图像信号。
图像读出电路48可以通过列线42接收图像信号(例如，由像素30生成的模拟像素值)。图像读出电路48可包括放大器电路、模数转换(ADC)电路、偏置电路、列存储器、用于对从像素阵列20读出的图像信号进行采样和暂时存储的采样保持电路、用于选择性地启用或禁用列电路的锁存电路、或者耦接到像素阵列20中的一个或多个像素列以用于操作像素30以及用于从像素30读出图像信号的其他电路。读出电路48中的ADC电路可将从阵列20接收的模拟像素值转换成对应数字像素值(有时称为数字图像数据或数字像素数据)。图像读出电路48可针对一个或多个像素列中的像素30将数字像素数据供应给控制和处理电路44和/或处理器18(图1)。
像素阵列20可设置有滤色器阵列，该滤色器阵列具有多个滤色器元件，以允许单个图像传感器对不同的颜色的光进行采样。例如，图像传感器像素诸如阵列20中的图像像素30可设置有滤色器阵列，该滤色器阵列允许单个图像传感器使用被布置成拜耳马赛克图案的红色、绿色和蓝色图像传感器像素对对应红光、绿光和蓝光(RGB)进行采样。拜耳马赛克图案由2×2个图像像素的重复单元格组成，其中两个绿色图像像素沿对角线彼此相对，并且邻近与蓝色图像像素沿对角线相对的红色图像像素。在另一个合适的示例中，拜耳图案中的绿色像素被替换为具有宽带滤色器元件(例如，透明滤色器元件、黄色滤色器元件等)的宽带图像像素。这些示例仅仅是示例性的，并且一般来讲，可在任何所需数量的图像像素30上方形成任何所需颜色和任何所需图案的滤色器元件。可在滤色器阵列的上表面上方形成微透镜，以将入射光聚焦到与该像素30相关联的光敏区上。可在滤色器阵列的上表面上方形成微透镜，以将入射光聚焦到与该像素30相关联的光敏区上。
图3中示出了图像传感器16的示例性图像像素30中的电路。如图3所示，像素30可包括光敏元件，诸如光电二极管22(或光电探测器22)。可在正电源端子33处供应像素正电源电压(例如，电压Vaa)。可在接地端子32(本文中有时称为另一个电源端子)处供应接地电源电压(例如，电压Vss)。入射光可在入射光穿过滤色器结构之后由光电二极管22收集。光电二极管22可将光转换成电荷。
在图像被采集之前，可使控制信号AB生效以接通(抗光晕)晶体管52(例如，生效为高以激活对应晶体管)，并将光电二极管22重置到重置电压(例如，电压Vaa)。还可使重置控制信号RST生效。这接通重置晶体管28并且将电荷存储节点26(也称为浮动扩散或浮动扩散区)重置到重置电压。重置控制信号 RST然后可被解除生效以关断重置晶体管28(例如，生效为低以停用对应晶体管)。当使控制信号AB解除生效以使晶体管52关断时，信号采集可在光电二极管22处开始。在图像采集过程完成之后，可使转移门控制信号TX生效以接通转移晶体管(转移门)24。当转移晶体管24接通时，由光电二极管22响应于入射光已生成的电荷被转移至电荷存储节点26。
电荷存储节点26可使用掺杂半导体的区域(例如，通过离子注入、杂质扩散或其他掺杂技术形成于硅衬底中的掺杂硅区域)来实施。掺杂半导体区域(即浮动扩散FD)可呈现用于存储从光电二极管22转移的电荷的电容(例如电容 Cfd)。与节点26上的所存储电荷相关联的信号可由源极跟随器晶体管34缓冲。行选择晶体管36可将源极跟随器晶体管34连接到列输出线42。
如果需要，可使用其他类型的图像像素电路来实现图像传感器16的图像像素。例如，每个图像传感器像素30(参见例如图1)可以是三晶体管像素、具有四个晶体管的钉扎光电二极管像素、全局快门像素等。图3的电路仅仅是例示性的。
例如，像素30还可包括经由(溢出)晶体管56耦接到浮动扩散部26的溢出电容器54(本文中有时称为电荷存储结构)。具体地，像素30可在溢出操作模式下操作。在这种操作模式下，像素30可使控制信号TX和DCG(同时) 生效以分别激活晶体管24和56。电容器54可具有比浮动扩散部26大得多的存储容量。这样，电容器54可通过存储大量(溢出)电荷(例如，在长积分周期期间，在明亮的图像点或场景中，用于电荷积分)来扩展像素30的动态范围。像素30还可在LFM操作模式下操作，其中使控制信号AB和TX(任选地与控制信号DCG组合)以交织方式生效(例如，交替生效)，以在短曝光周期(例如，长曝光周期内的多个短积聚周期)期间有效地采集图像信号。换句话说，为了以交织的方式使用控制信号AB和TX/DCG，当使控制信号AB生效为高时，使控制信号TX和DCG生效为低，反之亦然。以LFM模式操作像素30 允许像素30捕获入射光，否则入射光可能由于闪烁效应而逃避捕获。
在一些场景中，成像系统(例如，图1中的成像系统10)可以包括多个图像传感器和对应处理电路。如图4所示，成像系统90可以包括图像传感器100-1、 100-2、...、100-N，该图像传感器耦接到对应处理电路104-1、104-2、...、104-N (本文中有时称为流水线信号处理电路、彩色管、流水线处理电路、一个或多个数字处理电路、和多个信号处理电路)。图像传感器100-1可以经由对应选择电路(例如，多路复用器102-1)耦接到处理电路104-1。具体地，图像传感器 100-1可以在图像像素处生成图像信号，使用读出电路来读出所生成的图像信号，使用读出电路将所生成的图像信号转换成数字数据信号(例如，使用读出电路中的模数转换电路)。可以将数字数据信号提供给多路复用器102-1的第一输入端。这个示例仅仅为示例性的。多路复用器102-1可以接收控制信号，该控制信号控制多路复用器102-1以将来自第一输入端的数据信号传递到多路复用器102-1的输出端，并随后传递到处理电路104-1以用于进一步处理。处理电路104-1可以基于输入数据信号生成流水线输出信号。
附加图像传感器(例如，图像传感器100-2、100-3、...、100-N)可以类似地将对应图像信号提供给相应多路复用器(例如，多路复用器102-2、102-3、...、 102-N)的第一输入端。当将每个多路复用器的第一输入端传递到每个多路复用器的输出端时，附加处理电路(例如，处理电路104-2、104-3、...、104-N)可以选择性地接收对应图像信号。例如，附加图像传感器、多路复用器和处理电路可以具有如上面结合图像传感器100-1、多路复用器102-1和处理电路104-1 描述的类似配置。如果需要，成像系统90可以包括任何数量的图像传感器(一个图像传感器、两个图像传感器、三个图像传感器、多于三个图像传感器等)、以及任何数量的流水线处理电路(例如，用于每个图像传感器的流水线处理电路、两个或更多个图像传感器之间共享的一个或多个流水线处理电路、耦接到单个图像传感器的两个或更多个流水线处理电路等)。如果需要，可以在每个图像传感器与处理电路对之间耦接单独选择电路(例如，多路复用器)。
例如，图像传感器100-1、100-2、...、100-N(在本文中统称为图像传感器 100)中的一个或多个图像传感器可以具有如图2所示类型的配置以及如图3 所述类型的图像像素阵列。如果需要，一个或多个图像传感器100可以具有彼此不同的配置。又如，一个或多个流水线信号处理电路104-1、104-2、...、104-N (在本文中统称为流水线信号处理电路104)可以具有图1所示类型的配置。具体地，流水线处理电路104中的一个或多个流水线处理电路可以在共享处理器(例如，图1中的处理电路18)上形成。如果需要，可以在单独处理器上形成流水线处理电路104中的一个或多个流水线处理电路。
例如，流水线处理电路104中的每个流水线处理电路可以包括多个单独功能处理电路，诸如滤波电路(例如、拜耳滤波器)、降噪电路、图像缩放电路、伽马校正电路、图像增强电路、色彩空间转换电路(例如，RGB YUV或YCbCr 格式之间)、数据映射电路、色度子采样电路、帧速率转换电路、(数据)压缩电路、错误校正电路、去马赛克电路、运算电路、合并电路等。如果需要，一个或多个流水线信号处理电路104可以包括任何其他类型的电路，诸如模拟处理电路、模数转换电路等。
在一些配置中，给定图像传感器100和给定流水线处理电路104的每对可以形成类似于成像系统10的单独成像设备。如果需要，每对可以在单独模块上形成或者由单独硬件形成。例如，图像传感器和流水线处理电路的多对可以组合操作以用于一些应用。
在一个或多个应用中，处理电路的完整性(例如，硬件和软件完整性，即处理电路准确地执行预期处理)可以是关键的。为了确保处理电路的完整性，成像系统可以包括故障检测电路。可能特别期望提供一种有效且成本效益好的系统以确保处理电路的完整性，而无需提供单独且昂贵的冗余电路。例如，参考图4，成像系统90可以包括故障检测电路106(本文中有时称为错误检测电路或故障检测电路)，该故障检测电路可耦接到处理电路104中的每个处理电路。故障检测电路106可以将具有故障检测能力的处理电路提供给成像系统90 (例如，以便为处理电路104提供故障检查或检测)。
具体地，故障检测电路106可以包括注入数据生成器112。注入数据生成器112可以生成要注入流水线信号处理电路104中的测试数据或注入数据。更具体地，可以经由路径130将测试数据提供给耦接到处理电路104-1、104-2、...、 104-N中的每一个处理电路的每个多路复用器的第二输入端。故障检测电路106 可以包括故障检测启用电路110，该故障检测启用电路将控制信号(经由路径 140)提供给多路复用器102-1、102-2、...、102-N(在本文中统称为多路复用器102)的相应控制输入端。
在图像信号处理操作模式期间，多路复用器102中的一个或多个多路复用器可以接收控制信号，该控制信号选择一个或多个多路复用器102的第一输入端(例如，从图像传感器100接收图像信号的输入端)。在故障检测操作模式期间，一个或多个多路复用器102可以接收控制信号，该控制信号选择一个或多个多路复用器102的第二输入端(例如，从故障检测电路106接收测试信号的输入端)。换句话说，在故障检测操作模式期间，故障检测启用电路110可以控制一个或多个多路复用器102，以将测试信号从一个或多个多路复用器102的对应第二输入端传递到相应的处理电路104。
例如，故障检测电路106可以在水平消隐周期和/或垂直消隐周期期间执行故障检测操作。可以基于对应水平同步(hsync)信号和/或垂直同步(vsync)信号来计算这些消隐周期。故障检测电路106可以包括hsync和/或vsync检测电路108 (本文中有时称为消隐周期检测电路108、检测电路108、或定时同步电路108)。具体地，检测电路108可以计算同时的水平消隐周期和垂直消隐周期的时间和持续时间。在这些消隐周期期间，图像数据未由图像传感器100提供和/或未由流水线信号处理电路104接收。这样，可以对处理电路104执行故障检测操作，而不中断通常由处理电路104执行的图像信号处理操作。换句话说，检测电路 108可以将启用信号或控制信号提供给故障检测启用电路110和注入数据生成器112，以便在给定水平消隐周期和垂直消隐周期的同步时(例如，发生水平消隐和垂直消隐两者的周期、处理整个图像帧之后的周期)初始化故障检测操作，并在给定消隐周期结束时终止故障检测操作并恢复图像信号处理操作。
信号处理电路104可以各自包括配置空间(该配置空间可以在配置存储电路或配置存储器中实现)，该信号处理电路基于配置空间的状态实现一个或多个功能。例如，在本文中描述了限定配置空间的信号处理电路104内的配置寄存器的示例。如果需要，可以使用任何类型的配置空间实施方式。例如，在图像信号处理操作期间，信号处理电路104中的每个信号处理电路的配置寄存器可以具有第一状态集。又如，在故障检测操作期间，信号处理电路104中的每个信号处理电路的配置寄存器可以具有与第一状态集不同的第二状态集。如果需要，在图像信号处理操作和故障检测操作两者期间，一个或多个配置寄存器可以具有相同的状态。
为了在第一状态集与第二状态集之间切换，故障检测电路106可以包括多路复用器116-1、116-2、...、116-N(在本文中统称为多路复用器116)。多路复用器116中的每个多路复用器的相应输出端可以为对应信号处理电路(例如，信号处理电路104中的给定信号处理电路)中的配置寄存器提供状态集。例如，多路复用器116-1的输出端可以经由路径150-1将指示配置寄存器状态的一个或多个控制信号提供给处理电路104-1。类似地，多路复用器116-2、116-3、...、 116-N可以经由相应路径150-2、150-3、...、150-N将信号提供给处理电路104-2、 104-3、...、104-N。
多路复用器116中的每个多路复用器可以包括第一输入端和第二输入端。多路复用器116中的每个多路复用器的第一输入端可以经由路径180-1、 180-2、...、180-N来耦接到故障流水线配置寄存器(例如，流水线配置寄存器 114-1、114-2、...、114-N，在本文中统称为流水线配置寄存器114)中的对应故障流水线配置寄存器。流水线配置寄存器114可以在图像信号处理操作期间存储对应处理电路104中的配置寄存器的寄存器状态。多路复用器116中的每个多路复用器的第二输入端可以耦接到故障检测配置寄存器118(经由路径170)。
故障检测启用电路110可以经由路径128在多路复用器116的相应控制输入端处将控制信号提供给多路复用器116。具体地，当开始故障检测操作时(例如，当在消隐周期期间暂停图像信号处理操作时)，控制信号可以控制一个或多个多路复用器116以将流水线配置寄存器状态传递到处理电路104。当开始图像信号处理操作时(例如，当在消隐周期结束时完成故障检测操作时)，控制信号可以控制一个或多个多路复用器116以将故障检测配置寄存器状态传递到处理电路104。
例如，故障检测启用电路110可以通过断言提供给多路复用器102的控制信号来控制多路复用器102，以经由路径140将相同的测试信号传递到每个处理电路104。故障检测启用电路110可以控制多路复用器116以将相同的故障检测配置寄存器状态传递到处理电路104中的每个处理电路。故障检测启用电路110还可通过路径128发送控制信号以启用或激活故障检测器122，该故障检测器经由逻辑电路120从处理电路104中的每个处理电路接收输出测试数据(例如，通过路径160-1、160-2、...、160-N)。逻辑电路120可以包括任何类型的逻辑电路，诸如逻辑门、比较电路、运算电路等。逻辑电路120可以确定处理电路104中的每个处理电路的输出测试数据是否相同。虽然逻辑电路120 被示为在故障检测电路106的外部，但逻辑电路120可以由故障检测电路106 的部分实现(例如，可以由故障检测器122的一部分形成)。
在处理电路104中的每个处理电路被配置有相同配置状态并接收相同输入测试数据的情况下，如果处理电路104中的每个处理电路的输出测试数据彼此不匹配(例如，彼此不相同)，则可以检测到有关一个或多个处理电路104的故障。换句话说，处理电路104中的每个处理电路用作彼此的冗余处理电路。故障检测器可以被配置成响应于确定了有关一个或多个处理电路104的错误而将故障信号提供给成像系统90中的附加处理电路。附加处理电路可以执行进一步的动作，诸如绕过一个或多个有故障的流水线信号处理电路，重置或更新一个或多个有故障的流水线处理电路，执行BIST(即内置自检)诊断，执行进一步的故障检测操作等。这种操作场景仅仅是示例性的。如果需要，故障检测电路可以使用其他实施方式来检测一个或多个流水线信号处理电路内的可能故障。
通过使用耦接到多个流水线信号处理电路的故障检测电路，成像系统可以有效地检测流水线信号处理电路内的故障。换句话说，包括故障检测电路利用了现有硬件(例如，流水线处理电路)来有效地执行故障检测。由于故障检测配置寄存器可以用于实现处理电路104中的每个处理电路的任何配置集，因此可以测试每个部分或块，或部分或块的每个集合。如果需要，故障检测配置寄存器可以跨多个消隐周期以顺序方式测试一个或多个块。因此，可以测试每个处理电路104的每个部分的故障或错误，由此实现100％的故障覆盖。如果需要，可以一次仅测试处理电路104的子集。
图5示出了用于以两种操作模式操作成像系统(诸如图4中的具有故障检测电路106的成像系统90)的流程图。在步骤202处，故障检测电路(例如，图4中的故障检测电路106)可以基于图像数据信息(例如，图像数据元数据、指示从图像传感器提供的图像数据的水平线的水平同步“hsync”信号、指示从图像传感器提供的图像数据的帧的垂直同步“vsync”信号等)来确定流水线处理电路(例如，一个或多个处理电路104)的操作模式。处理可以经由路径204 或206中的一个路径行进。
在信号处理操作期间，图像传感器可以分批将图像数据发送到处理电路，从而导致每条线(例如，来自像素行的数据)之后和/或每帧(例如，来自像素阵列的数据)之后的信号处理暂停时段。处理可以经由路径204行进到步骤208 以执行信号处理。换句话说，在步骤208处，故障检测电路可以第一操作模式操作流水线处理电路，以基于来自图像传感器的图像数据来执行信号处理操作。
在每个信号处理暂停时段期间，处理可以经由路径206行进到步骤210以执行故障检测。换句话说，在步骤210处，故障检测电路可以操作流水线处理电路以基于来自故障检测电路(例如，图4中的注入数据生成器112)的注入数据(例如，测试数据)来开始故障检测操作。
在处理步骤208或210中的一个步骤之后，故障检测电路(例如，图4中的hsync和vsync检测电路108)可以确定是否应当选择不同的操作模式。换句话说，在处理步骤208或210中的一个步骤之后，处理可以返回步骤202。图5 所示的步骤仅仅是示例性的。如果需要，具有故障检测电路的成像系统可以操作任何附加模式。如果需要，具有故障检测电路的成像系统可以专门以故障检测模式操作。
图6示出了用于以故障检测操作模式(例如，如在图5中的步骤210期间) 操作成像系统(诸如成像系统90)的流程图。具体地，在步骤302处，故障检测电路(例如，图4中的故障检测电路106)可以通过故障检测配置数据配置流水线处理电路(例如，处理电路104中的一个或多个处理电路)。例如，故障检测配置数据可以存储在故障检测电路上的存储器或存储电路中(例如，在寄存器中、在图4中的故障检测配置寄存器118中等)。故障检测配置数据可以(经由选择电路)选择性地传递到流水线处理电路。
故障检测配置数据可以配置流水线处理电路以激活流水线处理电路的合适部分(例如，要测试故障的部分)。例如，故障检测配置数据可以在激活流水线处理电路的要测试的第二功能块的同时停用流水线处理电路的第一功能块，可以在激活流水线处理电路的剩余部分的同时停用流水线处理电路的第一部分，可以激活流水线处理电路的所有功能块等。故障检测配置数据可以经由耦接到故障检测电路中的存储器电路、存储电路、配置寄存器的一个或多个路径(例如，路径150)提供给流水线处理电路。如果需要，故障检测配置数据可以包括启用或禁用流水线处理电路的部分的控制信号。
在步骤304处，故障检测电路可以将注入数据提供给(配置的)流水线处理电路。在一些场景中，当在流水线处理电路处不需要故障检测配置时，可以省略步骤302并且可以将注入数据提供给未具体配置的流水线处理电路。故障检测电路可以包括生成注入数据的注入数据生成器(例如，图4中的注入数据生成器112)。注入数据可以(经由选择电路)选择性地传递到流水线处理电路。
在步骤306处，(配置的)流水线处理电路可以处理注入数据(例如，输入测试数据)以生成输出数据(例如，输出测试数据)。
在步骤308处，故障检测电路可以从流水线处理电路接收所生成的输出数据。在一些场景中，故障检测电路可以接收基于来自流水线处理电路的输出数据而生成的一个或多个信号。例如，故障检测电路(例如，在故障检测器122 处)可以接收指示输出数据的信号。
在步骤310处，故障检测电路可以基于所生成的输出数据来确定流水线处理电路中是否存在一个或多个故障。例如，可以将所生成的输出数据与由附加流水线处理电路生成的其他输出数据进行比较。又如，可以将所生成的输出数据与已知输出值(例如，基于测试输入和流水线处理电路的当前配置的预期测试输出值)进行比较。
虽然步骤302-310涉及流水线处理电路，但这些步骤可以应用于一个或多个流水线处理电路104。例如，这些步骤可以并行地应用于一个或多个流水线处理电路104(如果需要，则顺序地)。步骤302-310仅仅是示例性的。如果需要，可以省略一个或多个步骤(例如，可以省略步骤302)。如果需要，可以改变这些步骤的顺序。如果需要，可以添加一个或多个附加步骤。例如，图6中的一个或多个步骤302-310可以被处理作为图5中的步骤210的一部分。
图7示出了用于以图像处理操作模式(例如，如在图5中的步骤208期间) 操作成像系统(诸如成像系统90)的流程图。具体地，在步骤402处，故障检测电路(例如，图4中的故障检测电路106)可以通过流水线处理配置数据来配置流水线处理电路(例如，图4中的一个或多个流水线处理电路104)。例如，流水线处理配置数据可以存储在故障检测电路上的存储器或存储电路中(例如，在寄存器中、在图4中的对应故障检测配置寄存器114中等)。流水线处理配置数据可以(经由选择电路)选择性地传递到流水线处理电路。
流水线处理配置数据可以配置流水线处理电路以激活流水线处理电路的合适部分(例如，用于处理实际图像信号以生成处理后的图像数据的部分)。例如，流水线处理配置数据可以在激活流水线处理电路的要测试的第二功能块的同时停用流水线处理电路的第一功能块，可以在激活流水线处理电路的剩余部分的同时停用流水线处理电路的第一部分，可以激活流水线处理电路的所有功能块等。流水线处理配置数据可以经由耦接到故障检测电路中的存储器电路、存储电路、配置寄存器的一个或多个路径(例如，路径150)提供给流水线处理电路。如果需要，流水线处理配置数据可以包括启用或禁用流水线处理电路的部分的控制信号。
在步骤404处，(配置的)流水线处理电路可以从图像传感器(例如，对应图像传感器100中的一个或多个图像传感器)接收图像数据。在一些场景中，当在流水线处理电路处不需要新配置时，可以省略步骤402并且可以将图像数据提供给未具体配置的流水线处理电路。
在步骤406处，(配置的)流水线处理电路可以处理图像数据以生成流水线输出数据(本文中有时称为处理后的图像数据)。
虽然步骤402-406涉及流水线处理电路，但这些步骤可以应用于一个或多个流水线处理电路104。例如，这些步骤可以并行地应用于一个或多个流水线处理电路104(如果需要，则顺序地)。步骤402-406仅仅是示例性的。如果需要，可以省略一个或多个步骤(例如，可以省略步骤402-406)。如果需要，可以改变这些步骤的顺序。如果需要，可以添加一个或多个附加步骤。例如，图 7中的一个或多个步骤402-406可以被处理作为图5中的步骤208的一部分。
在一些场景中，成像系统(例如，成像系统90)可以包括图像信号处理器中的至少两个功能相同的流水线处理电路(例如，处理电路104)。两个流水线处理电路(例如，故障检测电路)可以被配置成提供并行处理来自多个图像传感器(例如，两个或更多个图像传感器)的图像数据流的能力，并且为两个流水线处理电路提供100％的逻辑故障覆盖。
另外，成像系统可以包括流水线处理器故障检测电路(例如，故障检测电路106)，该流水线处理器故障检测电路包括在图像信号处理操作中，在处理图像数据的帧和/或线之间使用两个流水线处理电路(该流水线处理电路作为冗余流水线处理电路)来动态执行故障或错误检测操作的功能。故障检测电路可以包括逻辑，该逻辑用于在一个配置空间中维护或存储流水线处理配置寄存器状态，以及在另一个配置空间中维护或存储故障检测配置寄存器状态。在图像处理操作期间，可以流水线处理配置寄存器状态来配置流水线处理电路。当故障检测电路启用故障检测时，可以故障检测配置寄存器状态来动态配置流水线处理电路。一旦故障检测完成，就可以恢复流水线处理配置寄存器状态以用于流水线处理电路。可以基于水平和/或垂直同步电路(例如，电路108)进行故障检测和测试数据注入。基于流水线处理电路的配置，水平和/或垂直同步电路可以计算同时水平消隐时间和垂直消隐时间的时间和持续时间以启动和终止故障检测。以这种方式，当在流水线处理电路处没有从图像传感器接收到图像数据时，机会性地执行故障检测。
已经描述了示出具有故障检测的系统的各种实施方案。
在各种实施方案中，成像系统可以包括：图像传感器，该图像传感器被配置成生成图像数据；信号处理电路，该信号处理电路耦接到图像传感器；选择电路，该选择电路被配置成在选择电路的第一输入端处接收图像数据；和故障检测电路，该故障检测电路被配置成生成测试数据。选择电路可以被配置成在选择电路的第二输入端处接收测试数据。信号处理电路可以被配置成在第一操作模式中接收图像数据，并且可以被配置成在第二操作模式中接收测试数据。故障检测电路可以被配置成存储信号处理电路的第一配置状态集，并且可以被配置成在第一操作模式期间将第一配置状态集提供给信号处理电路。故障检测电路可以被配置成存储信号处理电路的第二配置状态集，并且可以被配置成在第二操作模式期间将第二配置状态集提供给信号处理电路。故障检测电路可以包括附加选择电路，该附加选择电路被配置成在附加选择电路的第一输入端处接收第一配置状态集，并且被配置成在附加选择电路的第二输入端处接收第二配置状态集。故障检测电路可以包括检测启用电路，该检测启用电路被配置成将第一控制信号提供给选择电路，将第二控制信号提供给附加选择电路，以及将第三控制信号提供给耦接到信号处理电路的输出端的故障检测器。
故障检测电路可以被配置成在信号处理电路被配置成接收图像数据的时间段之间动态地启用故障检测。选择电路可以被配置成在相应的第一时间段和第二时间段期间在至少第一部分和第二部分中接收图像数据。故障检测电路可以包括被配置成确定第一时间段和第二时间段之间的暂停时段的定时同步电路。第二操作模式可以在暂停时段期间发生，并且第一操作模式可以在第一时间段和第二时间段期间发生。信号处理电路可以被配置成处理测试数据并生成输出测试数据。故障检测电路被配置成接收输出测试数据，并且被配置成基于输出测试数据确定信号处理电路中的一个或多个可能故障。
成像系统可以包括第一图像传感器和第二图像传感器、以及第一信号处理电路和第二信号处理电路。第一图像传感器可以耦接到第一信号处理电路，并且第二图像传感器可以耦接到第二信号处理电路。成像系统可以包括故障检测电路，该故障检测电路耦接到第一信号处理电路和第二信号处理电路。故障检测电路可以被配置成将故障检测配置数据提供给第一信号处理电路和第二信号处理电路。故障检测电路可以包括被配置成生成注入数据的注入数据生成器。第一信号处理电路和第二信号处理电路可以被配置成接收所生成的注入数据。故障检测电路可以使用故障检测配置数据来配置第一信号处理电路和第二信号处理电路。第一处理电路可以被配置成处理注入数据以生成第一输出信号。第二处理电路可以被配置成处理注入数据以生成第二输出信号。故障检测电路包括故障检测器，该故障检测器被配置成确定第一信号处理电路和第二信号处理电路中的至少一者中是否存在故障。第一图像传感器和第二图像传感器可以分别生成第一图像数据集和第二图像数据集。第一信号处理电路可以被配置成处理第一图像数据集。第二信号处理电路可以被配置成处理第二图像数据集。第一信号处理电路和第二信号处理电路可以被配置成在图像信号处理操作模式期间分别处理第一图像数据集和第二图像数据集。第一信号处理电路和第二信号处理电路可以被配置成在故障检测操作模式期间处理注入数据。第一信号处理电路和第二信号处理电路可以具有相同的功能，并且提供给第一信号处理电路的故障检测配置数据可以与提供给第二信号处理电路的故障检测配置数据相同。
故障检测电路可以被配置成检测处理多个图像帧的信号处理器中的故障。故障检测电路可以包括：图像处理配置寄存器，该图像处理配置寄存器被配置成存储用于图像处理操作模式的处理电路配置数据；故障检测配置寄存器，该故障检测配置寄存器被配置成存储用于故障检测操作模式的故障检测配置数据；和检测电路，该检测电路被配置成基于多个图像帧的信息在图像处理操作模式与故障检测操作模式之间切换。故障检测电路还可以包括测试数据生成器，该测试数据生成器耦接到检测电路，并且被配置成从检测电路接收控制信号并基于控制信号生成用于故障检测操作模式的测试数据。
故障检测电路还可以包括：故障检测器；和启用电路，该启用电路耦接到检测电路，并且被配置成从检测电路接收附加控制信号并基于控制信号激活故障检测器。故障检测电路还可以包括：输入端，该输入端耦接到故障检测器并被配置成提供指示信号处理器中的故障的信号；和输出端。启用电路被配置成将图像处理配置寄存器中的一个图像处理配置寄存器或故障检测配置寄存器中的一个故障检测配置寄存器选择性地耦接到输出端。
根据一个实施方案，成像系统可以包括：图像传感器，该图像传感器被配置成生成图像数据；信号处理电路，该信号处理电路耦接到图像传感器；选择电路，该选择电路被配置成在选择电路的第一输入端处接收图像数据；和故障检测电路，该故障检测电路被配置成生成测试数据。选择电路可以被配置成在选择电路的第二输入端处接收测试数据。信号处理电路可以被配置成在第一操作模式中接收图像数据，并且可以被配置成在第二操作模式中接收测试数据。
根据另一个实施方案，故障检测电路可以被配置成存储信号处理电路的第一配置状态集，并且可以被配置成在第一操作模式期间将第一配置状态集提供给信号处理电路。
根据另一个实施方案，故障检测电路可以被配置成存储信号处理电路的第二配置状态集，并且可以被配置成在第二操作模式期间将第二配置状态集提供给信号处理电路。
根据另一个实施方案，故障检测电路可以包括附加选择电路，该附加选择电路被配置成在附加选择电路的第一输入端处接收第一配置状态集，并且被配置成在附加选择电路的第二输入端处接收第二配置状态集。
根据另一个实施方案，故障检测电路可以包括检测启用电路，该检测启用电路被配置成将第一控制信号提供给选择电路，将第二控制信号提供给附加选择电路，以及将第三控制信号提供给耦接到信号处理电路的输出端的故障检测器。
根据另一个实施方案，故障检测电路可以被配置成在信号处理电路被配置成接收图像数据的时间段之间动态地启用故障检测。
根据另一个实施方案，选择电路可以被配置成在相应的第一时间段和第二时间段期间在至少第一部分和第二部分中接收图像数据。故障检测电路可以包括被配置成确定第一时间段和第二时间段之间的暂停时段的定时同步电路。
根据另一个实施方案，第二操作模式可以在暂停时段期间发生，并且第一操作模式可以在第一时间段和第二时间段期间发生。
根据另一个实施方案，信号处理电路可以被配置成处理测试数据并生成输出测试数据。故障检测电路可以被配置成接收输出测试数据，并且可以被配置成基于输出测试数据确定信号处理电路中的一个或多个可能故障。
根据一个实施方案，成像系统可以包括第一图像传感器和第二图像传感器、以及第一信号处理电路和第二信号处理电路。第一图像传感器可以耦接到第一信号处理电路，并且第二图像传感器可以耦接到第二信号处理电路。成像系统还可以包括故障检测电路，该故障检测电路耦接到第一信号处理电路和第二信号处理电路。故障检测电路可以被配置成将故障检测配置数据提供给第一信号处理电路和第二信号处理电路。
根据另一个实施方案，故障检测电路可以包括被配置成生成注入数据的注入数据生成器。第一信号处理电路和第二信号处理电路可以被配置成接收所生成的注入数据。
根据另一个实施方案，故障检测电路可以使用故障检测配置数据来配置第一信号处理电路和第二信号处理电路。第一处理电路可以被配置成处理注入数据以生成第一输出信号，并且第二处理电路可以被配置成处理注入数据以生成第二输出信号。
根据另一个实施方案，故障检测电路可以包括故障检测器，该故障检测器被配置成确定第一信号处理电路和第二信号处理电路中的至少一者中是否存在故障。
根据另一个实施方案，第一图像传感器和第二图像传感器可以被配置成分别生成第一图像数据集和第二图像数据集。第一信号处理电路可以被配置成处理第一图像数据集，并且第二信号处理电路可以被配置成处理第二图像数据集。
根据另一个实施方案，第一信号处理电路和第二信号处理电路可以被配置成在图像信号处理操作模式期间分别处理第一图像数据集和第二图像数据集。第一信号处理电路和第二信号处理电路可以被配置成在故障检测操作模式期间处理注入数据。
根据另一个实施方案，第一信号处理电路和第二信号处理电路可以具有相同的功能。提供给第一信号处理电路的故障检测配置数据可以与提供给第二信号处理电路的故障检测配置数据相同。
根据一个实施方案，故障检测电路可以被配置成检测处理多个图像帧的信号处理器中的故障。故障检测电路可以包括：图像处理配置寄存器，该图像处理配置寄存器被配置成存储用于图像处理操作模式的处理电路配置数据；故障检测配置寄存器，该故障检测配置寄存器被配置成存储用于故障检测操作模式的故障检测配置数据；和检测电路，该检测电路被配置成基于多个图像帧的信息在图像处理操作模式与故障检测操作模式之间切换。
根据另一个实施方案，故障检测电路可以包括测试数据生成器，该测试数据生成器耦接到检测电路，并且被配置成从检测电路接收控制信号并基于控制信号生成用于故障检测操作模式的测试数据。
根据另一个实施方案，故障检测电路可以包括：故障检测器；和启用电路，该启用电路耦接到检测电路，并且被配置成从检测电路接收附加控制信号并基于控制信号激活故障检测器。
根据另一个实施方案，故障检测电路可以包括：输入端，该输入端耦接到故障检测器并被配置成提供指示信号处理器中的故障的信号；和输出端。启用电路被配置成将图像处理配置寄存器中的一个图像处理配置寄存器或故障检测配置寄存器中的一个故障检测配置寄存器选择性地耦接到输出端。
前述内容仅仅是对本实用新型原理的示例性说明，因此本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的范围和实质的前提下进行多种修改。上述实施方案可单独实施或以任意组合方式实施。

Claims (11)

1.一种成像系统，其特征在于，包括：
图像传感器，所述图像传感器被配置成生成图像数据；
信号处理电路，所述信号处理电路耦接到所述图像传感器；
选择电路，所述选择电路被配置成在所述选择电路的第一输入端处接收所述图像数据；和
故障检测电路，所述故障检测电路被配置成生成测试数据，其中所述选择电路被配置成在所述选择电路的第二输入端处接收所述测试数据，并且其中所述信号处理电路被配置成在第一操作模式中接收所述图像数据并被配置成在第二操作模式中接收所述测试数据。
2.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述故障检测电路被配置成存储所述信号处理电路的第一配置状态集，并被配置成在所述第一操作模式期间将所述第一配置状态集提供给所述信号处理电路。
3.根据权利要求2所述的成像系统，其中，所述故障检测电路被配置成存储所述信号处理电路的第二配置状态集，并被配置成在所述第二操作模式期间将所述第二配置状态集提供给所述信号处理电路，其中所述故障检测电路包括附加选择电路，所述附加选择电路被配置成在所述附加选择电路的第一输入端处接收所述第一配置状态集，并被配置成在所述附加选择电路的第二输入端处接收所述第二配置状态集，并且其中所述故障检测电路包括检测启用电路，所述检测启用电路被配置成将第一控制信号提供给所述选择电路，向所述附加选择电路提供第二控制信号，以及向耦接到所述信号处理电路的输出端的故障检测器提供第三控制信号。
4.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述故障检测电路被配置成在所述信号处理电路被配置成接收所述图像数据的时间段之间动态地启用故障检测。
5.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述选择电路被配置成在相应的第一时间段和第二时间段期间在至少第一部分和第二部分中接收所述图像数据，其中所述故障检测电路包括被配置成确定所述第一时间段和所述第二时间段之间的暂停时段的定时同步电路，其中所述第二操作模式在所述暂停时段期间发生，并且所述第一操作模式在所述第一时间段期间和所述第二时间段期间发生，其中所述信号处理电路被配置成处理所述测试数据并生成输出测试数据，并且其中所述故障检测电路被配置成接收所述输出测试数据，并被配置成基于所述输出测试数据确定所述信号处理电路中的一个或多个可能故障。
6.一种成像系统，其特征在于，包括：
第一图像传感器和第二图像传感器；
第一信号处理电路和第二信号处理电路，其中所述第一图像传感器耦接到所述第一信号处理电路，并且所述第二图像传感器耦接到所述第二信号处理电路；和
故障检测电路，所述故障检测电路耦接到所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路，其中所述故障检测电路被配置成将故障检测配置数据提供给所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路。
7.根据权利要求6所述的成像系统，其中，所述故障检测电路包括被配置成生成注入数据的注入数据生成器，并且其中所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路被配置成接收所生成的注入数据。
8.根据权利要求7所述的成像系统，其中，所述故障检测电路使用所述故障检测配置数据来配置所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路，其中所述第一信号处理电路被配置成处理所述注入数据以生成第一输出信号，其中所述第二信号处理电路被配置成处理所述注入数据以生成第二输出信号，其中所述故障检测电路包括故障检测器，所述故障检测器被配置成确定所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路中的至少一者中是否存在故障，其中所述第一图像传感器和所述第二图像传感器被配置成分别生成第一图像数据集和第二图像数据集，其中所述第一信号处理电路被配置成处理所述第一图像数据集，其中所述第二信号处理电路被配置成处理所述第二图像数据集，其中所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路被配置成在图像信号处理操作模式期间分别处理所述第一图像数据集和所述第二图像数据集，并且其中所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路被配置成在故障检测操作模式期间处理所述注入数据。
9.根据权利要求6所述的成像系统，其中，所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路具有相同的功能，并且提供给所述第一信号处理电路的故障检测配置数据与提供给所述第二信号处理电路的故障检测配置数据相同。
10.一种故障检测电路，其特征在于，所述故障检测电路被配置成检测处理多个图像帧的信号处理器中的故障，所述故障检测电路包括：
图像处理配置寄存器，所述图像处理配置寄存器被配置成存储用于图像处理操作模式的处理电路配置数据；
故障检测配置寄存器，所述故障检测配置寄存器被配置成存储用于故障检测操作模式的故障检测配置数据；和
检测电路，所述检测电路被配置成基于所述多个图像帧的信息在所述图像处理操作模式与所述故障检测操作模式之间切换。
11.根据权利要求10所述的故障检测电路，其特征在于，还包括：
测试数据生成器，所述测试数据生成器耦接到所述检测电路，并且被配置成从所述检测电路接收控制信号并基于所述控制信号生成用于所述故障检测操作模式的测试数据；
故障检测器；
启用电路，所述启用电路耦接到所述检测电路，并且被配置成从所述检测电路接收附加控制信号并基于所述控制信号激活所述故障检测器；
输入端，所述输入端耦接到所述故障检测器并被配置成提供指示所述信号处理器中的所述故障的信号；和
输出端，其中所述启用电路被配置成将所述图像处理配置寄存器中的一个图像处理配置寄存器或所述故障检测配置寄存器中的一个故障检测配置寄存器选择性地耦接到所述输出端。
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