[发明专利]彩色面阵CMOS传感器数字域TDI积分控制器

说明书

技术领域

本发明属于CMOS芯片的数字域时间延迟积分技术领域，涉及一种适用于彩色CMOS的数字域时间延迟积分（Digital Time-Delay and Integration D-TDI）的积分控制器。

背景技术

航天、航空遥感相机多采用TDI CCD作为光电传感器件，通过时间延迟积分来增加曝光时间，提高图像信噪比。但TDI CCD具有功耗大、外围驱动电路复杂、成像模式单一等缺点，其传统地位正在受到CMOS等新型光电传感器的挑战，由于CMOS光电传感器采用标准的半导体工艺，依托于庞大的半导体产业链，近年来取得了迅速发展，市场份额已经大大超越CCD，而且在高集成度、低功耗、均一度等方面取得了巨大进步，具备越来越明显的优势。

近年来，随着CMOS芯片帧频从几十赫兹提高到几百甚至上千赫兹，CMOS芯片的数字域TDI技术逐渐受到业界的关注，利用面阵CMOS光电传感器，通过数字域时间延迟积分技术，实现TDI CCD的成像功能，获取高信噪比的图像。目前已经有单色的CMOS芯片实现数字域TDI积分的专利及文章发表，单色CMOS的TDI积分一般通过逐行数字累加来实现。但是彩色CMOS以其独特的结构，无法采用普通的逐行累加的方式实现数字域累加。常见的彩色CMOS芯片的像素构成如图1所示，它是在普通单色CMOS的像元上覆盖不同谱段的滤光片来实现的，从图中可以看出，CMOS的滤光片分为两种，一种是红绿型滤光片（RG），另一种是绿蓝滤光片（GB），这两种滤光片相间排列，形成了如图1所示的彩色CMOS传感器。这是一种Bayer式的彩色传感器，在彩色显示终端设备上，通过Bayer彩色复原算法，分别构建出R-G-B三个分量的大小，从图中可以看出，每个像素仅能表示RGB中的某一个分量，而其余两个分量必须利用周边像素近似计算得到。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种将彩色面阵CMOS转换为线阵TDI工作模式，从而实现彩色面阵CMOS积分推扫成像的彩色面阵CMOS传感器数字域TDI积分控制器。

为了解决上述技术问题，本发明的彩色面阵CMOS传感器数字域TDI积分控制器包括串并转换模块，谱段分离模块，RG流水累加器，GB流水累加器，谱段合成模块；所述彩色面阵CMOS传感器输出的串行图像数据由串并转换模块转换为并行图像数据流；谱段分离模块将并行图像数据中的奇数行图像数据和偶数行图像数据分离；RG流水累加器将奇数行图像数据进行时间延时累加积分，并输出奇数行D-TDI积分结果；GB流水累加器将偶数行图像数据进行时间延时累加积分，并输出偶数行D-TDI积分结果；谱段合成模块对RG和GB谱段的D-TDI积分结果进行通道复用，产生Bayer型的彩色图像。

本发明对Bayer型彩色面阵CMOS传感器输出的图像数据进行隔行累加，通过两个并行的通道分别对CMOS图像的奇数行和偶数行进行处理，完成RG通道和GB通道的数字域时间延迟积分（D-TDI），能够实现彩色CMOS芯片的任意偶数级时间延迟积分。

所述RG流水累加器包括RG谱段数字域延时积分模块、第一缓存器和第二缓存器；GB流水累加器包括GB谱段数字域延时积分模块、第三缓存器和第四缓存器；所述RG谱段数字域延时积分模块、第一缓存器和第二缓存器按照RG谱段乒乓操作函数公式（1）、RG谱段输出函数公式（2）对奇数行图像数据进行累加积分，并输出奇数行D-TDI积分结果；GB谱段数字域延时积分模块、第三缓存器和第四缓存器按照GB谱段乒乓操作函数公式（3）、RG谱段输出函数公式（4）对偶数行图像数据进行累加积分，并输出偶数行D-TDI积分结果；