[发明专利]具有仲裁时间错误修正的异步像素阵列

说明书

技术领域

本发明涉及一种异步像素阵列。特别是涉及一种构成新型异步CMOS图像传感器的具有仲裁时间错误修正的异步像素阵列。

背景技术

异步的CMOS图像传感器是一种全新的图像传感器，它放弃了传统图像传感器中基于帧的概念，取而代之的是利用AER（Address Event Representation，地址事件表示）的通信方式，实现像素根据实时光照变化情况，自主异步输出事件，用事件的时间信息表示光信息，这样能够克服传统图像传感器基于帧模式下的许多缺点和不足，如较大的数据冗余，测量速度受帧频限制等。

图1所示的为现有的一种较新的异步图像传感器像素阵列的架构，它主要包括：像素阵列、行仲裁选择器、行地址编码器、列仲裁选择器、列地址编码器和外部通信准备模块，像素部分又分为变化探测部分和光强测量部分组成。

图2所示为像素结构，它包括变化探测单元和光强探测单元，光强变化单元的功能是探测光强是否发生变化，光强探测单元的功能是用来进行一次曝光测量绝对光强。像素部分的基本的工作原理如下：当像素的变化探测单元探测到光强发生的变化达到设定的某一阈值，则控制光强探测单元进行一次光强测量，光强探测单元采用的是PWM型基于时间表示光强的图像传感器，它在一次测量周期内产生两个事件，每产生一个事件，像素就异步的产生请求信号，等待仲裁选择单元选中后，输出该事件信息。当图像传感器开始工作时，所有的像素同时实时开始对光强进行探测，没有任何时序控制，因此称其为异步工作。

仲裁选择器和地址编码器共同工作，实现对像素阵列中发出的请求选通和编码功能，其基本原理如下：像素阵列中某一像素发生事件时，首先产生行请求信号RR。若此时行仲裁选择器处于空闲状态，且仅接收到一个行请求信号时则立即选通该行，并返回确认选通信号RA，同时进行行地址编码；若行仲裁选择器处于空闲状态，但同时接收到两个或两个以上的行请求信号时，则立即选通其中一行，令其余行请求处于等待状态；若行仲裁选择器处于忙碌状态，则该行请求进入等待状态。选中的行的所有像素都会得到一个行确认RA信号，但是只有发生请求的像素可以产生列请求信号，像素根据发生事件的不同发出不同的请求信号RH或RL，列仲裁选择器的工作方式与行仲裁基本一致，这样，通过列仲裁选择器和列地址编码器，就得到一个对外的事件请求REQ和与之相对应的发生这个事件的像素地址和事件类型信息。

整个像素阵列就通过请求信号REQ和确认信号ACK与外部处理电路进行通信，利用总线将事件像素地址和事件类型信息输出。外部处理电路对各个事件进行时间标记，将事件的类型、事件的地址与事件的发生时间关联起来，作为一个反映光强的完整信息。采用这种异步架构的优点是：阵列可以实时探测光强，做到有光强变化才进行一次测量和输出，可以从根源上降低图像数据的冗余程度，并且没有帧频的限制，实现较高的时间精度。然而，这种结构也存在一个问题：当一个像素发生事件时，从发生事件到这个事件被输出到外部的时间是不确定的。如果输出总线处于空闲状态，这个延迟时间很短，一般在几ns，可以忽略不计；如果在某一时刻发生的事件率比较高，同时有多个事件发生，此时像素的请求信号就需要在仲裁选择器里等待被选通，因此，在外部给事件做时间标签时，就存在一个时间误差。这个时间误差对测量精度的影响程度受仲裁方式发生事件率、外部电路处理速度以及当时光强大小等因素的影响。对于这个时间错误，目前还没有很好的解决办法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在像素发生的异步事件时，减少由于仲裁等待而导致的时间错误，提高输出事件的时间精确度，提高图像还原精确度的具有仲裁时间错误修正的异步像素阵列。

本发明所采用的技术方案是：一种具有仲裁时间错误修正的异步像素阵列，包括：像素阵列、与所述的像素阵列相连的行仲裁选择器、与行仲裁选择器相连的行地址编码器、与所述的像素阵列相连的列仲裁选择器、与列仲裁选择器相连的列地址编码器和分别与像素阵列、行地址编码器、列地址编码器以及外部处理模块相连的外部通信准备模块，还设置有时间错误修正处理模块，所述的时间错误修正处理模块分别连接像素阵列、行地址编码器、列仲裁选择器、列地址编码器和外部通信准备模块。

所述的像素阵列的像素结构包括有依次连接的变化探测单元、光强探测单元和计数器，其中，所述的光强探测单元还分别连接时间错误修正处理模块、行仲裁选择器、列仲裁选择器和外部通信准备模块，所述的计数器还连接时间错误修正处理模块。