專利名稱：具有采樣控制功能的圖像傳感器及采樣方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對像素陣列進行采樣的圖像傳感器及采樣控制方法，屬于圖像傳感器及圖像處理領域。
背景技術：
圖像傳感器設備在近年來不斷深入用戶的生活，也不斷取得新的發(fā)展，特別是在提升像素分辨率方面，圖像傳感器的像素陣列中包含的像素值越來越高。較高的分辨率將為用戶帶來更清晰的畫面，但同時也會產(chǎn)生過大的圖像數(shù)據(jù)量和較低的幀速率，特別是在高分辨率圖像傳感器集成到各類產(chǎn)品中后，很多時候并不需要包含全幀圖像數(shù)據(jù)信息的高清晰圖像，而需要為設備提供較小數(shù)據(jù)量的下采樣圖像?，F(xiàn)有技術中的采樣功能通常采用， 從每若干個相鄰的像素中提取一個像素點作為采樣值，將全幀圖像的所有采樣像素點得到的采樣值進行組合后再輸出，這將得要一個數(shù)據(jù)量要遠小于全幀圖像的圖像信息。上述技術方案存在的缺陷是現(xiàn)有技術盡管解決了降低圖像大小的技術問題，但由于這種采樣方法仍需要完成對整幀圖像的處理，是數(shù)字裁剪窗口的方式，這種方法并不能提高圖像輸出的幀速率。圖1 所示的是現(xiàn)有技術的整幀圖像輸出和采樣圖像輸出的時序圖，由圖1可以看出，現(xiàn)有技術的下采樣時序圖顯示，盡管采樣圖像輸出有效圖像(高電平)的時間縮短了，但其仍需占用和整幀圖像輸出相同的時間長度后，才能進行下一幀圖像的讀取，其并不能實現(xiàn)提高幀速率的效果。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種具有能夠實現(xiàn)縮小圖像數(shù)據(jù)量并提高幀速率的采樣控制功能的圖像傳感器，本發(fā)明的圖像傳感器直接對像素陣列采樣讀出進行控制，對于不感興趣的像素行將不進行地址編碼，這樣在輸出采樣行時，隨著采樣行數(shù)的減少，幀速率將得到提
尚ο本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的—種具有采樣控制功能的圖像傳感器，包括1 總線，用于接收外部輸入的可選擇像素編碼信息，并將指定的像素編碼信息寫入寄存器模塊中；寄存器模塊，用于根據(jù)所述指定的像素編碼信息將采樣起始行和采樣行數(shù)寫入采樣控制模塊；采樣控制模塊，用于根據(jù)所述采樣起始行和采樣行數(shù)對像素陣列的對應像素行進行采樣控制；像素陣列，用于輸出所述對應像素行中包含的圖像信息。一種圖像傳感器的采樣控制方法，包括A、I2C總線接收外部輸入的可選擇像素編碼信息，并將指定的像素編碼信息寫入寄存器模塊中；B、寄存器模塊根據(jù)所述指定的像素編碼信息將采樣起始行和采樣行數(shù)寫入采樣控制模塊；C、采樣控制模塊根據(jù)寫入采樣起始行和采樣行數(shù)對像素陣列的對應像素行進行采樣控制；D、像素陣列向外部輸出對應像素行中包含的圖像信息。由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，這種技術方案解決了現(xiàn)有技術中在大分辨率的圖像傳感器中輸出采樣值的采樣方法不能提高圖像輸出的幀速率的缺陷，本發(fā)明的圖像傳感器將直接對像素陣列采樣讀出進行控制，對于非特定像素行將不進行地址編碼， 這樣在輸出采樣行時，隨著采樣行數(shù)的減少，幀速率將得到提高。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。圖1為現(xiàn)有技術的采樣方式的時序圖；圖2為本發(fā)明的具體實施方式
提供的具有采樣控制功能的圖像傳感器的結構示意圖；圖3為本發(fā)明實施例一提供的圖像傳感器的采樣控制方法的流程示意圖；圖4為本發(fā)明實施例一提供的圖像傳感器的采樣控制方法的采樣方式的時序圖；圖5為本發(fā)明實施例二提供的圖像傳感器的采樣控制方法的流程示意圖。
具體實施例方式下面結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。本具體實施方式
提供了一種具有采樣控制功能的圖像傳感器，如圖2所示，包括1 總線21，用于接收外部輸入的可選擇像素編碼信息，并將指定的像素編碼信息寫入寄存器模塊中22 ；寄存器模塊22，用于根據(jù)所述指定的像素編碼信息將采樣起始行和采樣行數(shù)寫入采樣控制模塊^ ；采樣控制模塊23，用于根據(jù)所述采樣起始行和采樣行數(shù)對像素陣列的對應像素行進行采樣控制；像素陣列24，用于向外部輸出對應像素行中包含的圖像信息。其中，采樣控制模塊23可以設置在時鐘控制模塊中，用于進行特定像素行采樣選擇控制，并將控制對于非特定像素行將不進行地址編碼，從而減小總采樣行數(shù)，實現(xiàn)縮小圖像數(shù)據(jù)量和提高圖像幀速率的目的。
本具體實施方式
提供的具有采樣控制功能的圖像傳感器可以應用于各類高分辨率圖像傳感器設備，如手機攝像頭，電腦攝像頭等，還可特別應用于對精密測量有特殊要求的具有電子光學系統(tǒng)的設備，例如醫(yī)療設備、指紋識別、觸摸傳感、光學觸控等精密儀器中。 在此類設備中需要為圖像傳感器的安裝位置進行精密的設定，通過本發(fā)明的圖像傳感器對采樣起始行和采樣行數(shù)進行設置改變，可以由改變特定采樣像素行實現(xiàn)改變安裝位置的效果，達到精密設定的要求。下面將結合附圖對具體實施方式
作進一步地詳細描述，具體如下實施例一如圖3所示，圖像傳感器的采樣控制方法包括步驟1、圖像傳感器進入工作狀態(tài)，I2C總線接收外部輸入的可選擇像素編碼信息。 該編碼信息包括用戶指定的特定像素行的采樣起始行值和采樣行數(shù)值。該起始行值范圍在圖像傳感器像素陣列有效行號范圍內，采樣行數(shù)值范圍在圖像傳感器像素陣列有效行范圍內，且大于等于1。以分辨率為30萬像素的VGA格式CMOS圖像傳感器為例，該圖像傳感器的像素陣列排布為640x480，其有效的像素行為480行，行號為0至479。因此，有效的可選擇像素編碼信息中包含的采樣起始行值范圍應為0至479，采樣行數(shù)值范圍應為1至480。I2C將該指定的選擇像素編碼寫入寄存器模塊中的特定寄存器中。步驟2、寄存器模塊將采樣起始行和采樣行數(shù)寫入采樣控制模塊。步驟3、采樣控制模塊讀取采樣起始行和采樣行數(shù)，確定該用戶指定的特定像素行位置，并對該指定像素行的若干個相鄰像素行進行復位。由于特定采樣像素行的臨近像素行中的像素并不進行采樣，即該若干行像素中的信息不被輸出圖像采納。如果不對鄰近行的像素進行復位操作，當鄰近行像素的電荷積累達到飽和時，就會向采樣行進行擴散，從而影響到采樣行的信息采集，造成干擾。因此在對特定行采樣控制時，要及時地對周邊的像素行進行復位。步驟4、采樣控制模塊根據(jù)指定的特定像素行位置控制像素陣列開始采樣，像素陣列最終向外部輸出上述特定像素行中包含的圖像信息。本發(fā)明的圖像傳感器將直接對像素陣列采樣讀出進行控制，對于非特定像素行將不進行地址編碼，這樣在輸出采樣行時，隨著采樣行數(shù)的減少，幀速率將得到提高。以分辨率為30萬像素的VGA格式CMOS圖像傳感器為例，對其進行任意位置的連續(xù)240行像素進行采樣，其時序如圖4所示。采用本發(fā)明的具有采樣控制功能的圖像傳感器后，其采樣圖像輸出有效圖像(高電平)的時間與對全幀圖像進行采樣輸出時，有了明顯的縮短，幀速率可以明顯提升。實施例二如圖5所示，圖像傳感器的采樣控制方法包括步驟1、圖像傳感器進入工作狀態(tài)，I2C總線接收外部輸入的可選擇像素編碼信息。 該編碼信息包括用戶指定的特定像素行的采樣起始行值和采樣行數(shù)值。該起始行值范圍在圖像傳感器像素陣列有效行號范圍內，采樣行數(shù)值范圍在圖像傳感器像素陣列有效行范圍內，且大于等于1。以分辨率為30萬像素的VGA格式CMOS圖像傳感器為例，該圖像傳感器的像素陣列排布為640x480，其有效的像素行為480行，行號為0至479。因此，有效的可選擇像素編碼信息中包含的采樣起始行值范圍應為0至479，采樣行數(shù)值范圍應為1至480。I2C將該指定的選擇像素編碼寫入寄存器模塊中的特定寄存器中。步驟2、寄存器模塊將采樣起始行和采樣行數(shù)寫入采樣控制模塊。步驟3、采樣控制模塊讀取采樣起始行和采樣行數(shù)，確定該用戶指定的特定像素行位置，并對該指定像素行的若干相鄰像素行進行擴展。以分辨率為30萬像素的VGA格式CMOS圖像傳感器為例，對其進行行號標志位50 至四0的連續(xù)240行像素進行采樣時，可對其相鄰的2至10行相鄰像素進行擴展。當分別擴展10相鄰行像素時，則實際進行采樣的像素行為行號標志位40至300的共260行像素做了采樣。步驟4、采樣控制模塊根據(jù)指定的特定像素行位置控制像素陣列開始采樣，并對實際采樣結果中非用戶指定的特定行像素包含的圖像信息進行裁剪。步驟5、像素陣列向外部輸出上述特定像素行中包含的圖像信息。由于特定采樣像素行的臨近像素行中的像素并不進行采樣，即該若干行像素中的信息不被輸出圖像采納。如果不對鄰近行的像素進行擴展操作，當鄰近行像素的電荷積累達到飽和時，就會向采樣行進行擴散，從而影響到采樣行的信息采集，造成干擾。因此在對特定行采樣時先擴展其相鄰行，采集后，再將有可能被干擾的相鄰行圖像數(shù)據(jù)裁剪掉，這樣由用戶指定的特定行像素采集到的即為未被干擾的圖像數(shù)據(jù)。采用本具體實施方式
提供的技術方案，解決了現(xiàn)有技術中在大分辨率的圖像傳感器中輸出采樣值的采樣方法不能提高圖像輸出的幀速率的缺陷，本具體實施方式
提供的圖像傳感器將直接對像素陣列采樣讀出進行控制，對于非特定像素行將不進行地址編碼，這樣在輸出采樣行時，隨著采樣行數(shù)的減少，幀速率將得到提高。此外，本具體實施方式
提供的CMOS圖像傳感器由于具有了部分行采樣輸出，還可特別應用于醫(yī)療設備、指紋識別、觸摸傳感、光學觸控等精密儀器中，在這些精密設備中，圖像傳感器采集的信息要非常的準確，然而在圖像傳感器的安裝時，其位置要得到精確的固定，為了達到這一目的，設備商將會應用到高端的精密定位零件，提高了生產(chǎn)成本；本具體實施方式
提供的圖像傳感器可通過寄存器向采樣控制模塊寫入不同的可選擇像素地址編碼，改變對采樣起始行和采樣行數(shù)的設置，這將極大的提高傳感器的應用靈活性和易控性，降低設備成本。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種具有采樣控制功能的圖像傳感器，其特征在于，包括I2C總線，用于接收外部輸入的可選擇像素編碼信息，并將指定的像素編碼信息寫入寄存器模塊中；寄存器模塊，用于根據(jù)所述指定的像素編碼信息將采樣起始行和采樣行數(shù)寫入采樣控制模塊；采樣控制模塊，用于根據(jù)所述采樣起始行和采樣行數(shù)對像素陣列的對應像素行進行采樣控制；像素陣列，用于向外部輸出所述對應像素行中包含的圖像信息。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有采樣控制功能的圖像傳感器，其特征在于，在寄存器模塊中，所述起始行值的范圍在圖像傳感器像素陣列有效行號范圍內；采樣行數(shù)值范圍在圖像傳感器像素陣列有效行范圍內，且大于等于1。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的具有采樣控制功能的圖像傳感器，其特征在于，在采樣控制模塊中包括復位子模塊，用于對所述采樣行的臨近行進行復位操作；采樣子模塊，用于控制所述像素陣列中的對應像素行開始采樣。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的具有采樣控制功能的圖像傳感器，其特征在于，在采樣控制模塊中包括擴展子模塊，用于根據(jù)寄存器模塊寫入的采樣起始行和采樣行數(shù)進行相鄰行擴展，使實際采樣行的數(shù)量大于寫入的采樣行；采樣子模塊，用于控制所述像素陣列中的對應像素行開始采樣。
5.根據(jù)權利要求4所述的具有采樣控制功能的圖像傳感器，其特征在于，在采樣控制模塊中還包括輸出子模塊，用于輸出所述像素陣列的對應采樣像素行的數(shù)據(jù)信息；裁剪子模塊，用于將擴展的相鄰像素行輸出的圖像數(shù)據(jù)裁剪掉。
6.一種圖像傳感器的采樣控制方法，其特征在于，包括A、I2C總線接收外部輸入的可選擇像素編碼信息，并將指定的像素編碼信息寫入寄存器模塊中；B、寄存器模塊根據(jù)所述指定的像素編碼信息將采樣起始行和采樣行數(shù)寫入采樣控制模塊；C、采樣控制模塊根據(jù)寫入采樣起始行和采樣行數(shù)對像素陣列的對應像素行進行采樣控制；D、像素陣列向外部輸出對應像素行中包含的圖像信息。
7.根據(jù)權利要求6所述的圖像傳感器的采樣控制方法，其特征在于，所述步驟B中的起始行值的范圍在圖像傳感器像素陣列有效行號范圍內；采樣行數(shù)值范圍在圖像傳感器像素陣列有效行范圍內，且大于等于1。
8.根據(jù)權利要去6或者7所述的圖像傳感器的采樣控制方法，其特征在于，所述步驟C 包括Cl、采樣控制模塊對所述采樣行的臨近行進行復位操作；C2、采樣控制模塊控制所述像素陣列中的對應像素行開始采樣。
9.根據(jù)權利要求6或者7所述的圖像傳感器的采樣控制方法，其特征在于，所述步驟C 包括Cl、采樣控制模塊根據(jù)寄存器模塊寫入的采樣起始行和采樣行數(shù)進行相鄰行擴展，使實際采樣行的數(shù)量大于寫入的采樣行；C2、采樣控制模塊控制所述像素陣列中的對應像素行開始采樣。
10.根據(jù)權利要求9所述的圖像傳感器的采樣控制方法，其特征在于，所述步驟D包括D1、采樣控制模塊輸出所述像素陣列的對應采樣像素行的數(shù)據(jù)信息； D2、采樣控制模塊將擴展的相鄰像素行輸出的圖像數(shù)據(jù)裁剪掉。
全文摘要
本發(fā)明提供了具有采樣控制功能的圖像傳感器及采樣方法，相應的圖像傳感器包括I2C總線，用于接收外部輸入的可選擇像素編碼信息，并將指定的像素編碼信息寫入寄存器模塊中；寄存器模塊，用于根據(jù)所述指定的像素編碼信息將采樣起始行和采樣行數(shù)寫入采樣控制模塊；采樣控制模塊，用于根據(jù)所述采樣起始行和采樣行數(shù)對像素陣列的對應像素行進行采樣控制；像素陣列，用于向外部輸出對應像素行中包含的圖像信息。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中在大分辨率的圖像傳感器中輸出采樣值的采樣方法不能提高圖像輸出的幀速率的缺陷，將直接對像素陣列采樣讀出進行控制，對于非特定像素行將不進行地址編碼，在輸出采樣行時，隨著采樣行數(shù)的減少，幀速率得到提高。
文檔編號H04N5/341GK102572327SQ20121004392
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權日2012年2月24日
發(fā)明者劉志碧, 唐冕, 帥金曉, 陳杰 申請人:北京思比科微電子技術股份有限公司