CN115474008A - 一种光强变化检测模块及图像传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光强变化检测模块及图像传感器。其中光强变化检测模块包括：多个光强变化检测像素单元，适于响应视场中的光强变化并在光强变化满足预定条件时进入触发状态，并输出电流脉冲信号；光强变化检测控制单元，与各光强变化检测像素单元耦接，适于基于电流脉冲信号，判断总脉冲电流是否大于阈值，并在总脉冲电流大于阈值时生成脉冲信号；光强变化检测像素单元还适于在进入触发状态后被置位，以重新响应视场中的光强变化并持续输出电流脉冲信号；光强变化检测控制单元还适于基于脉冲信号，判断光强变化是否为周期性光强变化，并在光强变化为周期性光强变化时，生成并输出光强变化的频率信息。本发明一并公开了检测周期性光强变化的方法。

Description

一种光强变化检测模块及图像传感器

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，尤其涉及一种光强变化检测模块及图像传感器。

背景技术

近年来，一种仅感知视场中动态信息的动态视觉图像传感器因在运动检测领域所表现出的优势而越来越受到人们的重视。作为一种仿生器件，其基本工作原理与主流的有源像素传感器有很大差别。动态视觉图像传感器抛弃了图像帧的概念，它仅关注视场中的引起光强变化的动态成分并自动过滤掉无用的背景信息。具体地讲，传感器中的每个像素单元不再是被动地感知外界光强大小，而是主动地实时监测光强变化并在光强变化满足一定条件后输出自身的位置信息。通过这种工作方式，无用的背景信息在传感器层面被自动过滤掉，动态视觉图像传感器仅输出有用像素单元的数据流信息从而节省了输出带宽。这样，后端的图像处理系统可以直接获取并处理视场中有用的动态信息，能够大大降低对其存储和算力的要求并可以做到较好的实时性。

然而另一方面，视场中存在的诸如“闪光”之类的短暂的光强变化同样可以引起像素单元对应区域的光强变化、并使动态视觉图像传感器输出数据。在一些场景中，这种“闪光”与物体的运动完全无关而仅仅是视场中某些位置的瞬间的或周期性的光强变化。例如，室内有一盏固定频率闪烁的LED灯，周期性闪光出现在视场中的全部区域因而会使得所有的像素单元检测到光强变化并被传感器输出，然而，传感器所输出的这部分数据，并不能准确地表征物体的运动信息。如果不对数据做区分，后端处理器所执行的各种运动检测算法的性能将下降，这限制了动态视觉传感器的应用场景。。

基于上述痛点，需要一种能够检测视场中的不表征物体运动信息的光强变化的方案。

发明内容

本发明提供了一种光强变化检测模块及图像传感器，以力图解决或至少缓解上面存在的至少一个问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种光强变化检测模块，包括：多个光强变化检测像素单元，所述光强变化检测像素单元适于响应视场中的光强变化并在所述光强变化满足预定条件时进入触发状态，并输出电流脉冲信号；光强变化检测控制单元，与各光强变化检测像素单元耦接，适于基于来自各光强变化检测像素单元的电流脉冲信号，判断总脉冲电流是否大于阈值，并在总脉冲电流大于阈值时生成脉冲信号；光强变化检测像素单元还适于在进入触发状态后被置位，以重新响应视场中的光强变化并持续输出电流脉冲信号至光强变化检测控制单元；以及光强变化检测控制单元还适于基于脉冲信号，判断光强变化是否为周期性光强变化，并在光强变化为周期性光强变化时，生成并输出光强变化的频率信息。

可选地，在根据本发明的光强变化检测模块中，光强变化检测控制单元包括：光强变化判决子单元，适于经由电流脉冲输出信号线接收来自所有光强变化检测单元的电流脉冲信号，并在总脉冲电流大于阈值时，生成脉冲信号；脉冲频率判断子单元，适于通过计算多段脉冲信号之间的时间差值，来判断所述脉冲信号是否为周期信号，若脉冲信号为周期信号，则所述光强变化为周期性光强变化。

可选地，在根据本发明的光强变化检测模块中，脉冲频率判断子单元还适于计算相邻脉冲之间的时间差值，并在相邻脉冲信号之间的时间差值相同时，确定脉冲信号为周期信号；以及，脉冲频率判断子单元还适于在确定光强变化为周期性光强变化时，根据时间差值计算出光强变化的频率信息。

可选地，在根据本发明的光强变化检测模块中，光强变化检测像素单元包括：光电探测子单元，适于实时监测照射在其上的光信号，并输出相应的电信号；触发生成子单元，其第一输入端耦接到所述光电探测子单元，其第一输出端耦接到逻辑子单元，触发生成子单元适于在电信号满足预定条件时，生成触发生成信号给逻辑子单元；逻辑子单元，其输入端耦接到触发生成子单元，输出端与电流脉冲生成子单元耦接，逻辑子单元适于在接收到触发生成信号时输出信号给电流脉冲生成子单元；电流脉冲生成子单元，适于在接收到逻辑子单元的输出信号时，生成并输出电流脉冲信号。

可选地，在根据本发明的光强变化检测模块中，逻辑子单元包括锁存器和延时电路，在接收到所述触发生成信号时所述锁存器被置位，并经延时电路的延时后，将锁存器恢复到复位状态；并且，锁存器的输出信号为所述触发生成子单元的复位信号，以在锁存器置位期间，复位触发生成子单元。

可选地，在根据本发明的光强变化检测模块中，电流脉冲生成子单元包括：电流源；晶体管，其栅极连接逻辑子单元的输出，其源极连接电流源，其漏极通过电流脉冲输出信号线与光强变化检测控制单元耦合。

可选地，在根据本发明的光强变化检测模块中，光强变化判决子单元包括：基准电流源；电流比较器，其同相输入端接电流脉冲输出信号线，反相输入端接基准电流源，其输出端连接脉冲频率确认子单元，适于在判断来自电流脉冲输出信号线的总脉冲电流超过基准电流源时，输出脉冲信号至脉冲频率判断子单元。

可选地，在根据本发明的光强变化检测模块中，光强变化判决子单元包括：电流模数转换器，其输入端接电流脉冲输出信号线，其输出端接数字比较器，适于将总电流脉冲量化为数字信号并输出至数字比较器；数字比较器，其输入端接电流模数转换器，其输出端接脉冲频率判断子单元，适于在确认电流模数转换器的输出超过阈值后，输出脉冲信号至脉冲频率判断子单元。

可选地，在根据本发明的光强变化检测模块中，阈值至少基于光强变化检测像素单元的数量来确定。

可选地，在根据本发明的光强变化检测模块中，多个光强变化检测像素单元布置在主像素阵列周围，主像素阵列适于在视场中的光强变化达到预定条件时触发对应的主像素单元，并至少输出被触发主像素单元的地址信息；且光强变化检测像素单元的数量基于主像素阵列来确定。

根据本发明的又一个方面，提供了一种检测周期性光强变化的方法，适于在如上所述的光强变化检测模块中执行，包括：通过监测视场中的光强变化来生成电流脉冲信号，其中电流脉冲信号在光强变化满足预定条件时生成；通过判断电流脉冲信号的大小来确定是否生成脉冲信号；重复迭代监测光强变化的步骤和判断电流脉冲信号大小的步骤，以生成多段脉冲信号；以及通过计算多段脉冲信号之间的时间差值，来判断光强变化是否为周期性光强变化。

可选地，根据本发明的方法还包括：当确定光强变化为周期性光强变化时，输出光强变化的频率信息。

可选地，在根据本发明的方法中，通过判断电流脉冲信号的大小来确定是否生成脉冲信号，包括：当所接收到的电流脉冲信号的总的瞬时电流大于阈值时，确认生成脉冲信号。

根据本发明的再一方面，提供了一种图像传感器，包括：核心电路组件，适于在视场中的光强变化满足预定条件时触发对应的主像素单元，并至少输出被触发主像素单元的地址信息；如上所述的光强变化检测模块，布置在主像素阵列周围，适于基于视场中的光强变化，检测出周期性光强变化。

可选地，在根据本发明的图像传感器中，核心电路组件包括主像素阵列，主像素阵列包括多个主像素单元；光强变化检测模块中光强变化检测像素单元的数量由主像素阵列的行数和列数来确定。

综上，根据本发明的方案，在不改变原有动态视觉传感器结构的基础上，通过增加独立的光强变化检测模块，即可实现对视场中周期性光强变化的检测，并在视场中存在周期性光强变化时，输出其光强变化的频率信息到后端处理单元。根据本发明的方案，能够有效降低视场中这种周期性光强变化对动态视觉传感器输出数据的干扰，提升运动检测的性能。

同时，光强变化检测模块无需耦接核心电路组件，一方面，核心电路组件和光强变化检测模块能独立地完成各自工作且相互不影响，提高图像传感器的工作效率；另一方面，光强变化检测模块易于部署，只需根据核心电路组件中的主像素阵列来确定光强变化检测像素单元的数量。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1示出了根据本发明一些实施例的图像传感器100的示意图；

图2示出了根据本发明一些实施例的光强变化检测模块200的示意图；

图3示出了根据本发明一些实施例的电流脉冲生成子单元240的示意图；

图4示出了根据本发明一些实施例的光强变化检测控制单元400的示意图；

图5A和图5B分别示出了根据本发明一些实施例的光强变化判决子单元410的示意图；

图6示出了根据本发明一些实施例的检测周期性光强变化的方法600的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如前文所述，动态视觉图像传感器(以下简称为，动态视觉传感器)对视场中动态信息的检测是在像素层面完成的。动态视觉传感器中的每个像素单元实时监测光强变化，并在该变化到达预定条件(预定条件例如是，一个预设值或者是预设区间等，不限于此)后确认发生像素事件，并输出像素事件信息(例如，该像素单元的位置信息)。由于物体的运动会使得相应像素单元所感知的视场中对应区域的光强发生变化，故视场中的运动物体可以被检测到。然而另一方面，视场中还存在一些并不能表征物体运动信息的光强变化，但却可以引起像素单元的光强变化，并使得动态视觉传感器输出数据。尤其是当这类光强变化为全局性的光强变化(例如，车辆驶入/驶出隧道)时，动态视觉传感器就会输出全幅无用数据，这将占据很高的输出带宽，并对后续的图像处理等造成干扰。

申请人通过研究发现，当视场中存在周期性光强变化时，如果动态视觉传感器可以通过某种方式给出光强变化的频率，那么后端处理器可以有多种方式提取出有效的物体运动生成的事件，提升事件信号的信噪比。例如，后端处理单元可以根据光强变换频率，通过将相应事件帧做差的方式，提取出该段时间内有物体运动生成的事件。由于光强变化的周期性，它会在固定的时间和位置生成无关的事件，通过前后事件帧做差就可以方便地去除这些冗余信息。此外，对于变化时间很短的光强变化，后端处理单元还可以根据光强变化的频率，周期性复位动态视觉传感器一小段时间，以屏蔽掉该光强变化。

鉴于此，根据本发明的实施例，提供了一种检测视场中周期性光强变化的方案。可以在检测到视场中存在周期性光强变化时，给出其光强变化的频率信息到后端处理单元，以供后端处理单元进行处理。

图1示出了根据本发明一些实施例的图像传感器100的示意图。

该图像传感器100在动态视觉传感器现有的结构上，增加了一个独立的电路组件，以用于检测视场中的周期性光强变化。根据一种实现方式，该图像传感器100与外部的图像采集系统相耦接，将输出的数据传送给外部图像采集系统，以进行下一步的计算和处理。本发明的实施例对此不作限制。

如图1所示，该图像传感器100至少包括：核心电路组件110和光强变化检测模块120。其中，核心电路组件110完成图像传感器100的核心功能：检测光强变化并输出像素事件信息。在一些实施例中，核心电路组件110主要包括多个主像素单元，当视场中的光强变化达到预定条件时，相应区域的主像素单元就会被触发，核心电路组件110输出被触发主像素单元的地址信息，在一些实施例中，核心电路组件110还可以输出被触发主像素单元的时间信息。光强变化检测模块120布置在核心电路组件110的周围，用于完成对视场中的周期性光强变化的检测和判决功能，同时，光强变化检测模块120还会在检测到周期性光强变化时，计算光强变化的频率。

根据本发明的实施方式，核心电路组件110对视场中的动态信息进行检测并输出。进一步地，核心电路组件110又包括：主像素阵列112、读出单元114和主像素阵列控制单元116。结合图1，主像素阵列112由一维或二维的多个相同的像素采集电路(或称为“主像素单元”)组成。图1中示出了一个3×3的主像素阵列，但不限于此。每个主像素单元独立、实时地监测视场中对应区域的光强变化，并在感知到光强变化满足预定条件(例如，光强变化超出预设值)时进入触发状态。可选地，主像素单元所能确定的光强变化的预设值可以通过布置在主像素单元中的滤波器(如高通滤波器)根据不同的应用场合进行调节，以确保只有达到某个预设值的光强变化才被认为是“运动”并被监测到。主像素单元在进入触发状态时，向外围的读出单元114发送请求信号，当其被读出单元114选中时，读出单元114将该主像素单元200的地址信息(包括行地址和列地址)进行编码后输出。主像素阵列控制单元116通过全局复位信号线与每个主像素单元耦接，并发送全局复位信号给主像素单元，来控制各主像素单元的状态。

根据本发明的实施方式，核心电路组件110的工作状态取决于主像素阵列控制单元116发出的全局复位信号。在初始化时，主像素阵列控制单元116通过全局复位信号线向主像素阵列112中每一个主像素单元发送全局复位信号，以关闭主像素单元，使其不再响应视场中的光强变化，初始化整个主像素阵列112。同时，在全局复位信号有效期间，读出单元114也被复位，核心电路组件110进入光强检测复位状态，不响应视场中的光强变化，不输出数据。当全局复位信号撤销后，图像传感器100的核心电路组件110才进入光强检测使能状态，开始正常工作。

根据本发明的实施方式，布置在核心电路组件110外围的光强变化检测模块120，主要用于检测视场中与物体运动无关的周期性光强变化。根据本发明的实施方式，该光强变化是全局性的。

结合图1，光强变化检测模块120又包括多个光强变化检测像素单元200和光强变化检测控制单元400。具体地，光强变化检测像素单元200用于检测视场中是否存在全局光强变化现象。光强变化检测控制单元400作为动态视觉传感器的全局光强变化判决器，用于管理光强变化检测像素单元200，并在判定出现全局光强变化现象时通过计算光强变化的间隔时间来得到光强变化频率。

根据本发明的一些实施方式，光强变化检测像素单元200以阵列的形式分布在主像素阵列112的外围。在一种实施例中，在主像素阵列112的上、下、左、右四个方向上分别布置至少一行/列光强变化检测像素单元200，即为，光强变化检测像素行或光强变化检测像素列。并且，光强变化检测像素单元200的数量由主像素阵列中主像素单元的行数和列数来确定。更具体地，光强变化检测像素行中光强变化检测像素单元200的个数，与主像素阵列112的列数保持一致；光强变化检测像素列中光强变化检测像素单元200的个数，与主像素阵列112的行数保持一致。例如，图1中主像素阵列的行数和列数均为3，那么，对应光强变化检测像素单元200的数量为3*4＝12个。也就是说，在主像素阵列112的上、下、左、右四个方向上分别布置一行/列光强变化检测像素单元200，且每行/列的光强变化检测像素单元200的个数均为3。需要说明的是，为简化描述，图1中仅示出，光强变化检测像素单元200分布在主像素阵列112上方和右方，且由3个光强变化检测像素单元200组成一个光强变化检测像素行，由3个光强变化检测像素单元200组成一个光强变化检测像素列。应当了解，图1仅作为示意，仅示出了部分光强变化检测像素单元200。

光强变化检测像素单元200的基本功能和主像素单元基本相同，都是对视场中相应的区域进行光强检测。光强变化检测像素单元200能够响应视场中对应区域的光强变化并在该变化满足预定条件后进入触发状态并产生电流脉冲信号。

光强变化检测控制单元400通过电流脉冲输出信号线与所有的光强变化检测像素单元200相连。这样，光强变化检测控制单元400通过接收到的电流脉冲信号，判定视场中是否存在全局性的光强变化；并在确认存在全局性光强变化时，继续判决这种全局性光强变化是否为周期性的。当其为周期性光强变化时，光强变化检测控制单元400计算并输出光强变化的频率信息至后端处理单元。

综上，根据本发明的图像传感器100，在不改变原有动态视觉传感器结构的基础上，通过增加一组用于检测光强变化的像素单元，即可实现对视场中周期性光强变化的检测，并在视场中存在周期性光强变化时，输出其光强变化的频率信息到后端处理单元。根据本发明的方案，能够有效降低视场中这种周期性光强变化对动态视觉传感器输出数据的干扰，提升运动检测的性能。

同时，光强变化检测模块120无需耦接核心电路组件110，一方面，核心电路组件110和光强变化检测模块120能独立地完成各自工作且相互不影响，提高图像传感器的工作效率；另一方面，光强变化检测模块120易于部署，只需根据核心电路组件110中的主像素阵列来确定光强变化检测像素单元的数量。

关于核心电路组件110的具体构成，可参考动态视觉传感器的相关内容，此处不再做过多限制。

以下将结合图示，对图像传感器100中的光强变化检测模块120进行进一步阐述说明。

图2示出了根据本发明一个实施例的光强变化检测模块120中的光强变化检测像素单元200的一个示意图。如图2所示，光强变化检测像素单元200包括光电探测子单元210、触发生成子单元220、逻辑子单元230和电流脉冲生成子单元240。

其中，光电探测子单元210和触发生成子单元220的结构和功能与主像素单元完全一致。具体而言，光电探测子单元210实时监测照射在其上的光信号，并输出相应的电信号。如图2，示出的光电探测子单元210为对数式光电探测器，它包括阳极接地的光电二极管PD1、第一晶体管T1和第一放大器A1。第一晶体管T1的源极与光电二极管PD1的阴极连接，其漏极与电源VDD连接。第一放大器A1连接在光电二极管PD1的阴极与第一晶体管T1的栅极之间。这里，A1可以提高T1的源极和栅极之间产生电压变化的响应速度。

触发生成子单元220的第一输入端耦接到光电探测子单元210，其第一输出端耦接到逻辑子单元230，当电信号满足预定条件时，触发生成子单元220生成触发生成信号给逻辑子单元230。根据一种实施例，触发生成子单元220又包括预处理模块221以及阈值比较模块222。如图2，触发生成子单元220中的预处理模块221包括放大器A2。触发生成子单元220中的阈值比较模块222包括第一电压比较器VC1、第二电压比较器VC2以及或逻辑单元。第一电压比较器VC1的反相输入端接一固定电平，该电平为阈值比较模块222的第一阈值，其同相输入端连接预处理模块221的输出。第二电压比较器VC2的同相输入端接一固定电平，该电平为阈值比较模块222的第二阈值，其反相输入端连接预处理模块221的输出。或逻辑单元对两个电压比较器的输出进行或逻辑操作。当预处理模块221的输出信号大于第一阈值或小于第二阈值时(即，光强变化满足预定条件)，或逻辑单元输出有效的触发生成信号送至后端的逻辑子单元230。

逻辑子单元230的输入端耦接到触发生成子单元220，输出端与电流脉冲生成子单元240耦接。当接收到触发生成信号时，逻辑子单元230输出信号给电流脉冲生成子单元240。在一种实施例中，当接收到触发生成信号时，逻辑子单元230输出高电平给电流脉冲生成子单元240；反之，逻辑子单元230输出低电平给电流脉冲生成子单元240。电流脉冲生成子单元240接收到逻辑子单元230的输出信号后，生成并输出电流脉冲信号。

根据本发明的一些实施例，逻辑子单元230包含一个锁存器和延时电路。在接收到触发生成信号时，锁存器被置位，并经延时电路的延时后，将锁存器恢复到复位状态。同时，锁存器的输出信号又作为触发生成子单元220的复位信号，以在锁存器置位期间，复位触发生成子单元，为下一次光强变化的检测做好准备。在一些实施例中，锁存器的输出信号作为预处理模块221中放大器的复位信号，以复位触发生成子单元220。

电流脉冲生成子单元240接收逻辑子单元230的输出信号，将其转换为一个电流脉冲信号，并送至电流脉冲输出信号线。具体地，在光强变化检测像素单元200检测到光强变化并将锁存器置位期间，电流脉冲生成子单元240生成一个固定的电流至电流脉冲输出信号线；反之，当没有光强变化被检测到时，电流脉冲输出信号线上没有电流。

图3示出了根据本发明一些实施例的电流脉冲生成子单元240的示意图。

电流脉冲生成子单元240包括晶体管M1和电流源I1。如图3，晶体管M1的栅极接逻辑子单元230的输出，源极接电流源I1，漏极通过电流脉冲输出信号线与光强变化检测控制单元400耦接。需要说明的是，电流脉冲输出信号线与光强变化检测模块120中的所有的光强变化检测像素单元200耦接，以自动实现电流求和的功能。当光强变化检测像素单元200未被触发时，逻辑子单元230输出低电平，晶体管M1关闭，电流源I1的电流不会流过电流脉冲输出信号线；当光强变化检测像素单元200被触发时，逻辑子单元230输出高电平，晶体管M1导通，电流源I1的电流流过电流脉冲输出信号线。

需要说明的是，光强变化检测像素单元200中的每个子单元均有多种实现方式，本发明的实施例并不限于此。

图4示出了根据本发明一些实施例的光强变化检测控制单元400的示意图。光强变化检测控制单元400在上电初始时刻，复位所有的光强变化检测像素单元200，随后实时监测电流脉冲输出信号线上的电流大小。在一些实施例中，在初始上电时刻，光强变化检测控制单元400通过初始复位信号线复位光强变化检测像素单元200中的触发生成子单元220和逻辑子单元230(如图2)。

如图4，光强变化检测控制单元400主要包括：光强变化判决子单元410和脉冲频率判断子单元420。

光强变化判决子单元410通过电流脉冲输出信号线接收来自所有光强变化检测像素单元200的电流脉冲信号，如前文所述，电流脉冲输出信号线与所有的光强变化检测像素单元200耦接，能够自动实现电流求和的功能，故而，光强变化判决子单元410通过电流脉冲输出信号线，得到当前时刻的总脉冲电流，即总的瞬时电流。该总的瞬时电流大小表征了当前时刻光强变化检测模块120中触发的光强变化检测像素单元200的多少，亦即视场中的全局光强变化情况。当总脉冲电流大于阈值时，其输出脉冲信号至脉冲频率判断子单元420。

图5A和图5B分别示出了根据本发明一些实施例的光强变化判决子单元的示意图。

如图5A所示，光强变化判决子单元410包含一个电流比较器和一个基准电流源。其中，电流比较器的同相输入端接电流脉冲输出信号线，反相输入端接基准电流源，电流比较器的输出端连接脉冲频率确认子单元420。这样，电流比较器判断来自电流脉冲输出信号线的总脉冲电流与基准电流源的大小，并在总脉冲电流超过基准电流源时输出脉冲信号至脉冲频率判断子单元420。其中，基准电流源指示阈值。阈值至少基于光强变化检测像素单元200的数量来确定，通常来讲，在保持其他条件不变的情况下，光强变化检测模块120中的光强变化检测像素单元200的数量越大，阈值越大。

如图5B，光强变化判决子单元410包含一个电流模数转换器(ADC，Analog-to-Digital Converter)和一个数字比较器，电流ADC将输入的总电流脉冲量化为数字信号，后端的数字比较器判断电流ADC的输出是否超过阈值，并在确认电流ADC的输出超过阈值后，输出脉冲信号至脉冲频率判断子单元420。关于阈值的选择可参考图5A的相关描述。

脉冲频率判断子单元420判断光强变化判决子单元410输出的脉冲信号是否为周期信号。根据一种实施例，脉冲频率判断子单元420计算相邻脉冲之间的时间差值，并在相邻脉冲之间的时间差值相同时，确定所接收到的脉冲信号为周期信号。

当确认脉冲信号为周期信号时，脉冲频率判断子单元420即确认对应的光强变化为周期性光强变化。此时，脉冲频率判断子单元420根据相邻脉冲之间的时间差值计算出光强变化的频率。具体地，相邻脉冲之间的时间差值即为光强变化周期，通过换算亦可得到光强变化的频率。根据一些实施例，脉冲频率判断子单元420将光强变化的频率输出至后端处理单元，作为周期性光强的检测输出。脉冲频率判断子单元420可以采用通用的周期检测方法，例如基于计数器的检测手段，在此不再赘述。

根据本发明的方案，在不改变原有动态视觉传感器结构的基础上，通过增加独立的光强变化检测模块，即可实现对视场中周期性光强变化的检测。且光强变化检测模块无需耦接核心电路组件，一方面，核心电路组件和光强变化检测模块能独立地完成各自工作且相互不影响，提高图像传感器的工作效率；另一方面，光强变化检测模块易于部署，只需根据核心电路组件中的主像素阵列来确定光强变化检测像素单元的数量。

同时，光强变化检测模块还会在检测到视场中存在周期性光强变化时，输出其光强变化的频率信息到后端处理单元。根据本发明的方案，能够有效降低视场中这种周期性光强变化对动态视觉传感器输出数据的干扰，提升运动检测的性能。

相应地，本发明还提供了利用上述图像传感器100或光强变化检测模块120检测周期性光强变化的方法。图6示出了根据本发明一些实施例的检测周期性光强变化的方法600的流程示意图。根据本发明的一些实施方式，方法600在光强变化检测模块120中执行。

如图6所示，方法600始于610。在610中，光强变化检测像素单元200通过监测视场中的光强变化来生成电流脉冲信号，其中电流脉冲信号在光强变化满足预定条件时生成。

在620中，光强变化检测控制单元400通过判断电流脉冲信号的大小来确定是否生成脉冲信号。根据一些实施例，当所接收到的电流脉冲信号的总的瞬时电流大于阈值时，认为发生了全局性的光强变化，生成脉冲信号。

在630中，重复迭代监测光强变化的步骤(即610)和判断电流脉冲信号大小的步骤(即620)，以生成多段脉冲信号。

在640中，通过计算多段脉冲信号之间的时间差值，来判断光强变化是否为周期性光强变化。根据一些实施例，当相邻脉冲之间的时间差值相同时，就确定光强变化为周期性光强变化。

此外，根据本发明的再一些实施例，当确定光强变化为周期性光强变化时，输出光强变化的频率信息。

应当了解，关于方法600与前述图像传感器100和光强变化检测模块120互为说明，重复之处，不再赘述。

这里描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本公开的方法和设备，或者本公开的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如可移动硬盘、U盘、软盘、CD-ROM或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被所述机器执行时，所述机器变成实践本公开的设备。

在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的所述程序代码中的指令，执行本公开的检测周期性光强变化的方法。

以示例而非限制的方式，可读介质包括可读存储介质和通信介质。可读存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在可读介质的范围之内。

在此处所提供的说明书中，算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与本公开的示例一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本公开也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本公开的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本公开的优选实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该公开的目的的元素所执行的功能。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本公开，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本公开的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本公开的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本公开的范围，对本公开所做的公开是说明性的，而非限制性的，本公开的范围由所附权利要求书限定。

Claims (15)

1.一种光强变化检测模块，包括：

多个光强变化检测像素单元，所述光强变化检测像素单元适于响应视场中的光强变化并在所述光强变化满足预定条件时进入触发状态，并输出电流脉冲信号；

光强变化检测控制单元，与各光强变化检测像素单元耦接，适于基于来自各光强变化检测像素单元的电流脉冲信号，判断总脉冲电流是否大于阈值，并在总脉冲电流大于阈值时生成脉冲信号；

所述光强变化检测像素单元还适于在进入触发状态后被置位，以重新响应视场中的光强变化并持续输出电流脉冲信号至所述光强变化检测控制单元；以及

所述光强变化检测控制单元还适于基于所述脉冲信号，判断所述光强变化是否为周期性光强变化，并在所述光强变化为周期性光强变化时，生成并输出所述光强变化的频率信息。

2.如权利要求1所述的光强变化检测模块，其中，所述光强变化检测控制单元包括：

光强变化判决子单元，适于经由电流脉冲输出信号线接收来自所有光强变化检测单元的电流脉冲信号，并在总脉冲电流大于阈值时，生成脉冲信号；

脉冲频率判断子单元，适于通过计算多段脉冲信号之间的时间差值，来判断所述脉冲信号是否为周期信号，若所述脉冲信号为周期信号，则所述光强变化为周期性光强变化。

3.如权利要求2所述的光强变化检测模块，其中，

所述脉冲频率判断子单元还适于计算相邻脉冲之间的时间差值，并在相邻脉冲信号之间的时间差值相同时，确定所述脉冲信号为周期信号；以及，所述脉冲频率判断子单元还适于在确定所述光强变化为周期性光强变化时，根据所述时间差值计算出光强变化的频率信息。

4.如权利要求1-3中任一项所述的光强变化检测模块，其中，所述光强变化检测像素单元包括：

光电探测子单元，适于实时监测照射在其上的光信号，并输出相应的电信号；

触发生成子单元，其第一输入端耦接到所述光电探测子单元，其第一输出端耦接到逻辑子单元，所述触发生成子单元适于在所述电信号满足预定条件时，生成触发生成信号给逻辑子单元；

逻辑子单元，其输入端耦接到所述触发生成子单元，输出端与电流脉冲生成子单元耦接，所述逻辑子单元适于在接收到所述触发生成信号时输出信号给电流脉冲生成子单元；

电流脉冲生成子单元，适于在接收到所述逻辑子单元的输出信号时，生成并输出电流脉冲信号。

5.如权利要求4所述的光强变化检测模块，其中，所述逻辑子单元包括锁存器和延时电路，

在接收到所述触发生成信号时所述锁存器被置位，并经所述延时电路的延时后，将所述锁存器恢复到复位状态；并且，所述锁存器的输出信号为所述触发生成子单元的复位信号，以在所述锁存器置位期间，复位所述触发生成子单元。

6.如权利要求4或5所述的光强变化检测模块，其中，所述电流脉冲生成子单元包括：

电流源；

晶体管，其栅极连接所述逻辑子单元的输出，其源极连接所述电流源，其漏极通过电流脉冲输出信号线与光强变化检测控制单元耦合。

7.如权利要求2-6中任一项所述的光强变化检测模块，其中，所述光强变化判决子单元包括：

基准电流源；

电流比较器，其同相输入端接电流脉冲输出信号线，反相输入端接所述基准电流源，其输出端连接所述脉冲频率确认子单元，适于在判断来自所述电流脉冲输出信号线的总脉冲电流超过基准电流源时，输出脉冲信号至所述脉冲频率判断子单元。

8.如权利要求2-6中任一项所述的光强变化检测模块，其中，所述光强变化判决子单元包括：

电流模数转换器，其输入端接电流脉冲输出信号线，其输出端接数字比较器，适于将总电流脉冲量化为数字信号并输出至所述数字比较器；

数字比较器，其输入端接所述电流模数转换器，其输出端接脉冲频率判断子单元，适于在确认所述电流模数转换器的输出超过阈值后，输出脉冲信号至所述脉冲频率判断子单元。

9.如权利要求1-8中任一项所述的光强变化检测模块，其中，

所述阈值至少基于所述光强变化检测像素单元的数量来确定。

10.如权利要求1-9中任一项所述的光强变化检测模块，其中，

所述多个光强变化检测像素单元布置在主像素阵列周围，所述主像素阵列适于在视场中的光强变化达到预定条件时触发对应的主像素单元，并至少输出被触发主像素单元的地址信息；且所述光强变化检测像素单元的数量基于所述主像素阵列来确定。

11.一种检测周期性光强变化的方法，所述方法适于在如权利要求1-10中任一项所述的光强变化检测模块中执行，包括：

通过监测视场中的光强变化来生成电流脉冲信号，其中所述电流脉冲信号在所述光强变化满足预定条件时生成；

通过判断电流脉冲信号的大小来确定是否生成脉冲信号；

重复迭代监测光强变化的步骤和判断电流脉冲信号大小的步骤，以生成多段脉冲信号；以及

通过计算所述多段脉冲信号之间的时间差值，来判断所述光强变化是否为周期性光强变化。

12.如权利要求11所述的方法，还包括：

当确定所述光强变化为周期性光强变化时，输出所述光强变化的频率信息。

13.如权利要求11或12所述的方法，其中，通过判断电流脉冲信号的大小来确定是否生成脉冲信号，包括：

当所接收到的电流脉冲信号的总的瞬时电流大于阈值时，确认生成脉冲信号。

14.一种图像传感器，包括：

核心电路组件，适于在视场中的光强变化满足预定条件时触发对应的主像素单元，并至少输出被触发主像素单元的地址信息；

如权利要求1-10中任一项所述的光强变化检测模块，布置在所述主像素阵列周围，适于基于所述视场中的光强变化，检测出周期性光强变化。

15.如权利要求14所述的图像传感器，其中，

所述核心电路组件包括主像素阵列，所述主像素阵列包括多个主像素单元；

所述光强变化检测模块中光强变化检测像素单元的数量由所述主像素阵列的行数和列数来确定。

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