数字图像传感器及其控制方法、图像采集设备与流程

本申请涉及终端技术领域，特别是涉及一种数字图像传感器及其控制方法、图像采集设备。

背景技术：

如数码相机等图像采集设备所采集到的图像的分辨率，受限于感光芯片中单个物理像素的尺寸以及光学成像系统的光学分辨率。对于感光芯片而言，目前的设计主流是小型化和高像素化；对于光学成像系统而言，物点经光学系统成像时，由于像差，其成像光束通常在像平面上形成一个扩散的圆形投影，称为弥散圆(Circle of Confusion)，弥散圆的大小与镜头孔径(如光圈大小)、光源偏离程度(如物距)、对焦状态(如合焦、失焦等状态)等因素有关，一定程度上可用弥散圆的大小衡量光学分辨率。随着感光芯片中单个物理像素的尺寸越来越小，光学成像系统的光学分辨率的限制在某些场景下可能影响图像成像效果的进一步提升。

技术实现要素：

在下文中给出了关于本申请的简要概述，以便提供关于本申请的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本申请的穷举性概述。它并不是意图确定本申请的关键或重要部分，也不是意图限定本申请的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本申请实施例提供一种数字图像传感器及其控制方法、图像采集设备。

第一方面，本申请实施例提供了一种数字图像传感器，包括：

一像素单元阵列，所述像素单元阵列中的每个像素单元包括计数器、与计数器连接的控制器、以及与所述控制器连接的光电检测器；

所述像素单元阵列中的至少部分像素单元关联为多个像素组合，每个像素组合至少包括一第一像素单元和一第二像素单元，所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器级联、且所述第一像素单元的控制器与所述第二像素单元的计数器连接。

结合本申请实施例提供的任一种数字图像传感器，可选地，所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器异步级联。

结合本申请实施例提供的任一种数字图像传感器，可选地，所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器异步级联包括：所述第一像素单元的计数器的溢出部与一所述第二像素单元的计数器的计数部连接。

结合本申请实施例提供的任一种数字图像传感器，可选地，所述第一像素单元的计数器的溢出部至少经一取反器与所述第二像素单元的计数器的计数部连接。

结合本申请实施例提供的任一种数字图像传感器，可选地，所述像素组合还包括：一第一多路选择器、一第二多路选择器和一像素采集模式选择器；所述第一多路选择器的输入部分别连接所述第一像素单元的计数器的溢出部以及所述第二像素单元的计数脉冲触发源，所述第一多路选择器的输出部连接所述第二像素单元的计数器的计数部，所述第一多路选择器的控制部分别与所述像素采集模式选择器连接；所述第二多路选择器的输入部分别连接所述第一像素单元的控制器和所述第二像素单元的控制器，所述第二多路选择器的选择部与所述像素采集模式选择器连接，所述第二多路选择器的输出部与所述第二像素单元的计数器的控制部连接。

结合本申请实施例提供的任一种数字图像传感器，可选地，所述像素组合中所述第一像素单元的计数器的溢出部经一取反器与所述 第一多路选择器的输入部连接。

结合本申请实施例提供的任一种数字图像传感器，可选地，所述数字图像传感器还包括：一第一采集信息确定模块，分别与所述至少部分像素单元连接，用于至少根据所述像素组合中所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器的记录信息确定所述第一像素单元的采集信息。

结合本申请实施例提供的任一种数字图像传感器，可选地，所述像素组合还包括：一加法器，所述加法器的输入部分别与所述第一像素单元的光电检测器的输出端和所述第二像素单元的光电检测器的输出端连接，所述加法器的输出部与所述第一像素单元的控制器连接。

结合本申请实施例提供的任一种数字图像传感器，可选地，所述像素组合还包括：一第三多路选择器，所述第三多路选择器的输入端分别与所述第一像素单元的光电检测部的输出部以及所述加法器的输出部连接，所述第三多路选择器的输出部与所述第一像素单元的控制器连接，且所述第三多路选择器的选择部与像素采集模式选择器连接。

结合本申请实施例提供的任一种数字图像传感器，可选地，所述数字图像传感器还包括：一第二采集信息确定模块，分别与各像素单元的计数器连接，用于至少根据所述像素组合中所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器的记录信息确定所述像素组合的采集信息。

第二方面，本申请实施例还提供了一种数字图像传感器的控制方法，所述数字图像传感器为本申请实施例提供的任一种数字图像传感器，所述方法包括：

在每个所述像素组合中，通过所述第一像素单元的控制器，至少控制级联的所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数 器，至少对所述像素组合中的所述第一像素单元的采集信息进行记录；

根据记录结果确定所述像素组合中至少所述第一像素单元的采集信息。

结合本申请实施例提供的一种数字图像传感器的控制方法，可选地，所述在每个所述像素组合中，通过所述第一像素单元的控制器，至少控制级联的所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器，至少对所述像素组合中的所述第一像素单元的采集信息进行记录，包括：在所述像素组合中，通过所述第一像素单元的控制器，至少控制级联的所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器，对所述像素组合中的所述第一像素单元的采集信息进行记录；所述根据记录结果确定所述像素组合中至少所述第一像素单元的采集信息，包括：根据记录结果确定所述像素组合中所述第一像素单元的采集信息。

结合本申请实施例提供的一种数字图像传感器的控制方法，可选地，所述在所述像素组合中，通过所述第一像素单元的控制器，至少控制级联的所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器，对所述像素组合中的所述第一像素单元的采集信息进行记录，包括：控制所述像素采集模式选择器输出表示像素冗余采集模式的控制信号，以触发所述第一多路选择器选通所述第一像素单元的计数器的溢出部与所述第二像素单元的计数器的计数部之间的通路、以及触发所述第二多路选择器选通第一像素单元的控制器与所述第二像素单元的计数器的控制部之间的通路。

结合本申请实施例提供的一种数字图像传感器的控制方法，可选地，所述方法还包括：控制所述像素采集模式选择器输出表示像素正常采集模式的控制信号，以触发所述第一多路选择器选通所述第二像素单元的计数脉冲触发源与所述第二像素单元的计数器的计数部之 间的通路、以及触发所述第二多路选择器选通第二像素单元的控制器与所述第二像素单元的计数器的控制部之间的通路。

结合本申请实施例提供的一种数字图像传感器的控制方法，可选地，所述在每个所述像素组合中，通过所述第一像素单元的控制器，至少控制级联的所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器，至少对所述像素组合中的所述第一像素单元的采集信息进行记录，包括：在所述像素组合中，通过所述第一像素单元的控制器，至少控制异步级联的所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器，对所述像素组合中各像素单元的总采集信息进行记录；所述根据记录结果确定所述像素组合中至少所述第一像素单元的采集信息，包括：根据记录结果确定所述像素组合中各像素单元的总采集信息。

结合本申请实施例提供的一种数字图像传感器的控制方法，可选地，所述在所述像素组合中，通过所述第一像素单元的控制器，至少控制异步级联的所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器，对所述像素组合中各像素单元的总采集信息进行记录，包括：控制所述像素采集模式选择器输出表示像素组合采集模式的控制信号，以触发所述第一多路选择器选通所述第一像素单元的计数器的溢出部与所述第二像素单元的计数器的计数部之间的通路、触发所述第二多路选择器选通所述第一像素单元的控制器与所述第二像素单元的计数器的控制部之间的通路、以及触发所述第三多路选择器选通所述加法器的输出部与所述所述第一像素单元的控制器之间的通路。

结合本申请实施例提供的一种数字图像传感器的控制方法，可选地，所述方法还包括：控制所述像素采集模式选择器输出表示像素正常采集模式的控制信号，以触发所述第一多路选择器选通所述第二像素单元的计数脉冲触发源与所述第二像素单元的计数器的计数部之间的通路、触发所述第二多路选择器选通第二像素单元的控制器与所 述第二像素单元的计数器的控制部之间的通路、以及触发所述第三多路选择器选通所述第一像素单元的光电检测部的输出部与所述第一像素单元的控制器之间的通路。

第三方面，本申请实施例还提供了一种图像采集设备，包括：

一本申请实施例提供的任一种数字图像传感器、一处理器、一通信接口、一存储器以及一通信总线；所述处理器、所述通信接口、所述存储器以及所述数字图像传感器通过所述通信总线完成相互间的通信；

所述存储器用于存放至少一指令；所述指令使所述处理器执行以下操作：

在每个所述像素组合中，通过所述第一像素单元的控制器，至少控制级联的所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器，至少对所述像素组合中的所述第一像素单元的采集信息进行记录；

根据记录结果确定所述像素组合中至少所述第一像素单元的采集信息。

本申请实施例提供的技术方案，对数字图像传感器的某个像素组合而言，第一像素单元的计数器和第二像素单元的计数器级联，并且通过第一像素单元的控制器对第一像素单元的计数器和第二像素单元的计数器进行统筹控制，由此通过级联的计数器至少对该像素组合中的第一像素组合的采集信息进行记录，之后可根据级联的计数器的记录结果确定所述像素组合中至少所述第一像素单元的采集信息，由于级联的计数器相对单个计数器有所扩容，由此至少有利于提高所述像素组合中所述第一像素单元允许采集的动态范围。

通过以下结合附图对本申请的可选实施例的详细说明，本申请的这些以及其它的优点将更加明显。

附图说明

本申请可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本申请的可选实施例和解释本申请的原理和优点。在附图中：

图1a为本申请实施例提供的一种像素单元阵列的结构示意图；

图1b为本申请实施例提供的一种数字图像传感器的控制方法流程图；

图2a为本申请实施例提供的一种像素单元的电路逻辑结构图；

图2b为本申请实施例提供的另一种像素单元的电路逻辑结构图；

图3为本申请实施例提供的一种像素组合的电路逻辑结构图；

图4为本申请实施例提供的另一种像素组合的电路逻辑结构图；

图5为本申请实施例提供的一种像素组合的应用示例；

图6为本申请实施例提供的另一种像素组合的应用示例；

图7为本申请实施例提供的一种图像采集设备的结构示意图。

本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以便有助于提高对本申请实施例的理解。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本申请的示范性实施例进行详细描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能 是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本申请，在附图和说明中仅仅描述了与根据本申请的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了对与本申请关系不大的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

下面结合附图(若干附图中相同的标号表示相同的元素)和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

本领域技术人员可以理解，本申请中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

数字图像传感器包括像素单元阵列，所述像素单元阵列包括阵列分布的多个像素单元。区别于在模拟域实现信号传输的传统的图像传感器，数字图像传感器中光电信号的多路传输在数字域实现，有利于实现信号的无损传输，提高数字图像传感器的通道隔离度及抗干扰能力等，因此，近年来，对所述数字图像传感器及其应用的研究引起业内人士的广泛关注。

本申请实施例提供了一种数字图像传感器，如图1a所示，所述数字图像传感器包括：一像素单元阵列100，所述像素单元阵列100包括多个阵列分布的像素单元，每个像素单元包括计数器、与计数器连接的控制器、以及与所述控制器连接的光电检测器，其中，所述光电检测器用于获取采集信息，采集信息的获取方式例如采集光信号并转换成模拟电信号等，所述控制器用于根据所所述光电检测器的采集信息控制所述计数器对其进行相应的数字化记录。所述像素单元阵列100中的至少部分像素单元关联为多个像素组合，如可根据所述数字图像传感器的整体像素单元阵列中的所有或部分像素单元确定多个 像素组合，或者，可根据所述数字图像传感器的局部像素单元阵列中的所有或部分像素单元确定多个像素组合，等等。每个像素组合至少包括一第一像素单元A和一第二像素单元B，所述第一像素单元A的计数器和所述第二像素单元B的计数器级联、且所述第一像素单元A的控制器与所述第二像素单元B的计数器连接。

所述数字图像传感器的控制方法如图1b所示，包括：

S101：在每个所述像素组合中，通过所述第一像素单元的控制器，至少控制级联的所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器，至少对所述像素组合中的所述第一像素单元的采集信息进行记录。

S102：根据记录结果确定所述像素组合中至少所述第一像素单元的采集信息。

传统的数字图像传感器中，各像素单元采集到的光电信号通过各像素单元自身记录。区别于传统的数字图像传感器，本申请实施例提供的技术方案，对数字图像传感器的某个像素组合而言，第一像素单元的计数器和第二像素单元的计数器级联，并且通过第一像素单元的控制器对第一像素单元的计数器和第二像素单元的计数器进行统筹控制，由此通过级联的计数器至少对该像素组合中的第一像素组合的采集信息进行记录，之后可根据级联的计数器的记录结果确定所述像素组合中至少所述第一像素单元的采集信息，由于级联的计数器相对单个计数器有所扩容，由此至少有利于提高所述像素组合中所述第一像素单元允许采集的动态范围。

具有模拟数字(Analog to Digital，简称AD)转换功能的器件是数字图像传感器的重要组成部分，其用于将数字图像传感器中像素单元所采集到的光信号转换成电信号后进行传输。一种可选的数字图像传感器为像素级数字图像传感器，即每个像素单元具有模拟数字(Analog to Digital，简称AD)转换计数功能，这样，每个像素单元 采集到的信号即可在数字域实现传输。

例如，每个像素单元的可选结构如图2a所示，包括：光电检测器23、控制器24、计数器25和寄存器26；光电检测器23包括：用于采集光信号并转换成模拟电信号的光电二极管(Photo-Diode)21、以及对光电二极管的模拟电信号进行放大的放大器22；控制器24包括积分电路241和比较器242，通过积分电路241、比较器242、计数器25和寄存器26配合，将模拟信号转换成数字信号并进行传输。一个可选的AD转换计数过程例如：当包括数字图像传感器的图像采集设备曝光完成后，光电二极管21将采集到的光信号转换成电信号、电信号经放大器22放大后输入比较器242的输入端“-”，积分电路的输出端与比较器242的输入端“+”连接，控制器24中积分电路241的电容开始充电，控制器25控制计数器25复位，计数器25开始对某计数脉冲源(所述计数脉冲源可为但不限于时钟脉冲或者与光电检测器的采集信息对应的脉冲等)的脉冲沿进行计数；当比较器242的输入端“+”的电压高于其输入端“-”的电压时，比较器242的输出端信号触发控制器25中积分电路241的电容放电，控制器25控制寄存器26读出计数器25的计数值并控制计数器25复位。

又例如，每个像素单元的可选结构如图2b所示，包括：光电检测器23、控制器24和计数器25；光电检测器23包括：用于采集光信号并转换成模拟电信号的光电二极管21、以及对光电二极管的模拟电信号进行放大的放大器22；控制器24包括用于将放大器22输出的模拟信息调制成相应的脉冲信号的脉冲频率调制器243和逻辑控制单元244，逻辑控制单元244控制脉冲频率调制器243动作以及控制计数器25对脉冲频率调制器243输出的脉冲的脉冲沿进行计数、复位、计数方式设置、数据读出等操作。

可以理解，以上像素单元的结构仅为可选性示例，不应理解为对本申请实施例技术实质的限制。在实际使用过程中，计数器溢出会使 计数器复位并重新开始计数或者计数器溢出会使该计数器维持计数的最高值而不再计数，该情形下，如果计数器溢出而未能及时读出(如可通过寄存器读出)计数器的计数值，则计数器的计数值和相应像素单元实际采集的光电信息不符，导致记录错误。结合本申请实施例提供的任一种技术方案中，是通过级联的计数器至少对该像素组合中的第一像素组合的采集信息进行记录，由于级联的计数器相对单个计数器有所扩容，相当于至少提高了第一像素单元允许计数信息量的上限，也就是说，允许记录的第一像素单元的最大亮度值提高了，由此至少可获得第一像素单元更大的动态范围，降低发生因计数器溢出而导致记录错误的概率。

每个像素组合可包括多个像素单元，所述多个像素单元至少包括一第一像素单元和一第二像素单元。对于每个像素组合中，多个像素单元的计数器级联的方式非常灵活，本申请实施例对此并不限制。可选地，可将多个像素单元的计数器串行级联起来进行计数；或者，可将多个像素单元的计数器异步级联起来进行计数；或者，可对多个像素单元的计数器异步级联起来并对至少一个像素单元的计数方式进行适当调整，以获得更大的动态范围，例如：所述第一像素单元的计数器的溢出部与一所述第二像素单元的计数器的计数部连接。可以理解，如果所述像素组合除了所述第一像素单元和所述第二像素单元之外还包括其他像素单元，还可采用类似的级联方式，将所述其他像素单元的计数器与所述第一像素单元和/或所述第二像素单元进一步级联，如将所述其他像素单元的计数部与所述第二像素单元的计数器的溢出部连接，等等。除了通过某计数器的溢出部级联其他计数器之外，还可通过该计数器的其他部级联，如对于N位计数器而言，可将该计数器第N位(相当于溢出位)、第N-1位、第N-2位......级联其他计数器，具体实现方式非常灵活，本申请实施例在此不再赘述。而通过溢出部进行不同计数器之间的级联，则可获得更大的扩容，且控制 较为简单方便。进一步可选地，经溢出部级联的两个像素单元的计数器之间可经取反器进行取反触发，由此提高上一级计数器溢出信号感知的灵敏性以及控制的方便性。例如：对于某个像素组合而言，所述第一像素单元的计数器的溢出部与所述第二像素单元的计数器的计数部连接，且所述第二像素单元的计数器的控制部与所述第一像素单元的控制器连接，具体的，可通过第一像素单元的控制器向第二像素单元的计数器的控制部发控制信号，以控制第二像素单元的计数器进行复位、计数方式控制等操作，其中，第一像素单元的计数方式可采用传统的方式计数(如通过已知脉冲的脉冲沿触发进行计数)，而第二像素单元的计数器的计数方式与传统计数方式不同，它是根据第一像素单元的计数器的溢出部的溢出信号进行计数，如第一像素单元的计数器的溢出部发生信号状态变化时触发第二像素单元的计数器计数，而第一像素单元的计数器溢出后即复位并重新开始计数，直至第一像素单元的计数器再次溢出，该溢出信号触发第二像素单元的计数器计数；如此反复直至计数完成；为了便于第一像素单元的计数器的溢出信号准确触发第二像素单元的计数器的计数操作，可选地，第一像素单元的计数器的溢出部可至少经一取反器与第二像素单元的计数器的计数部连接，该方案通过取反器可灵敏感知第一像素单元的计数器的溢出信号的状态变化，以准确触发第二像素单元的计数器开始计数。

计数完成之后，可通过采集信息确定模块根据像素组合中级联的各计数器的记录结果确定所述像素组合中至少所述第一像素单元的采集信息。

(一)一种可选的实现方式中，在所述像素组合中可通过所述第一像素单元的控制器，至少控制级联的所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器，对所述像素组合中的所述第一像素单元的采集信息进行记录，根据记录结果确定所述像素组合中所述第一像 素单元的采集信息。该情形下，所述数字图像传感器可包括：一第一采集信息确定模块，所述第一采集信息确定模块分别与所述像素单元阵列中的至少部分像素单元连接(如所述第一采集信息确定模块可通过寄存器分别与各像素组合中的第一像素单元的计数器和第二像素单元的计数器连接)，用于至少根据所述像素组合中所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器的记录信息确定所述第一像素单元的采集信息。所述第一采集信息确定模块还可与各像素单元的控制器连接，用于在相应控制器(如所述第一像素单元的控制器)的控制下确定是否需要读取相应计数器的记录结果并据此确定相应的采集信息。由于级联的各计数器触发方式的差异，第一像素单元的计数器的单位计数值所表示的含义和第二像素单元的计数器的单位计数值所表达的含义不同，所述第二像素单元的计数器的单位计数值表示第一像素单元的计数器的一次溢出(相当于最大计数值)，也即可通过下式确定级联的各计数器联合记录的计数值：

M＝M_n·N_max+M_n+1..............................................................(1)

其中，M表示联合记录的计数值，M_n表示第二像素单元的计数器读出的计数值，N_max表示第一像素单元的计数器的最大计数值，M_n+1表示第一像素单元的计数器读出的计数值。获取级联的各计数器联合记录的计数值之后，采用现有技术即可确定第一像素单元的采集信息，在此不再赘述。该方案中，所述像素组合中的第一像素单元的采集信息不仅通过自身进行记录，还通过与其关联的第二像素单元进行记录，这样，在采集信息的记录方式上，是将像素组合中的多个像素单元共同来记录某一像素单元的采集信息，由此提高了单个像素单元允许采集的动态范围。对于像素组合包括三个或三个以上像素单元的情形，可根据该像素组合包括的各像素单元的计数器级联的具体方式确定各像素单元的计数器的单位计数值所表示的含义，进而结合各计数器的计数值确定该像素组合中所述第一像素单元的计数值，具体实 现方式和上述实例相似，在此不再赘述。

可选地，某个像素组合中第一像素单元的计数器和第二像素单元的计数器实现级联和统筹控制的可选电路逻辑图如图3所示，所述像素组合还包括：一第一多路选择器271、一第二多路选择器272和一采集模式选择器28；所述第一多路选择器271的输入部分别连接所述第一像素单元A的计数器251的溢出部(如将计数器251的最高位N位与第一多路选择器271的输入部连接)以及所述第二像素单元B的计数脉冲触发源(如果需要对第二像素单元B的光电检测器所采集的信息单独计数，该计数器252即基于该计数脉冲触发源进行计数)，所述第一多路选择器271的输出部连接所述第二像素单元B的计数器252的计数部，所述第一多路选择器271的控制部分别与一采集模式选择器28连接；所述第二多路选择器272的输入部分别连接所述第一像素单元A的控制器241和所述第二像素单元B的控制器242，所述第二多路选择器272的选择部与所述采集模式选择器28连接，所述第二多路选择器272的输出部与所述第二像素单元B的计数器252的控制部连接。可根据所述采集模式选择器28输出的采集模式选择控制信号，选择第二像素单元B是处于像素正常采集模式还是像素冗余采集模式，以更好满足多样化的实际应用需求。

该方案通过图像采集模式的选择控制，可兼容数字图像传感器的现有图像采集方式，提高方案的普适性，更好满足多样化的实际应用需求，其中，像素采集模式包括像素正常采集模式和像素冗余采集模式。所述像素正常采集模式为传统的像素采集模式，该模式中，各像素单元的计数器记录各自光电检测器的采集信息，如各像素单元的计数器对各自的采集信息进行计数等等，计数完成之后，根据各像素单元各自的记录结果(如计数结果)分别确定各像素单元的采集信息。而所述像素冗余采集模式与传统的像素正常采集模式不同，在所述像素冗余采集模式之下，并非所有像素单元都记录自身采集的信息，而 是与其他像素单元关联以进行联合记录，由此提高部分像素单元在图像采集过程中允许获得的动态范围。

进一步可选地，所述第一像素单元A的计数器251的溢出部经一取反器29与所述第一多路选择器271的输入部连接，以便灵敏感知计数器251的溢出部的信号状态变化来触发计数器252的计数。

可选地，在基于数字图像传感器进行图像采集过程中，图像采集控制装置可通过采集模式选择器输出采集模式选择控制信号，控制第一多路选择器271和第二多路选择器272选择与采集模式选择器输出的控制信号对应的通路。

可选的控制方法例如：当确定所述像素单元阵列中的至少部分像素单元需要采用像素冗余采集模式进行采集控制时，可控制像素采集模式选择器28输出表示像素冗余采集模式的控制信号，以触发所述第一多路选择器271选通所述第一像素单元A的计数器251的溢出部与所述第二像素单元B的计数器252的计数部之间的通路、以及触发所述第二多路选择器252选通第一像素单元A的控制器241与所述第二像素单元B的计数器252的控制部之间的通路。具体而言，如果采集模式选择器输出采集模式选择控制信号为像素冗余采集模式，则第二多路选择器272连通A输入通道(即连通第一像素单元A的控制器241的输出端)、第一多路选择器271连通A输入通道(即连通第一像素单元A的计数器251的溢出部)。该情形相当于第一像素单元A的控制器241接管第二像素单元B的控制，由第一像素单元A的控制器241控制第二像素单元B的计数器252进行复位、计数方式等，此外，第二像素单元B的计数器252的计数方式也发生了变化，是通过第一像素单元A的计数器251的溢出部的信号状态变化进行计数触发，因此，该情形下第二像素单元B的计数器252的计数值不再对应第二像素单元B的采集信息，而是对应的第一像素单元A的部分采集信息，并且第二像素单元B的计数器252的单位计数值表示 的是第一像素单元A的计数器251的一次溢出，例如，可选地，第一像素单元A的计数器251的溢出部经一取反器29与第一多路选择器271的输入部连接，当计数器251溢出，计数器251复位重新计数，计数器251的最高位(第N位)的信号状态发生变化(假设由“1”变为“0”)，变化后的信号状态传递到取反器29进行取反(假设由“0”变为“1”)，此时，触发第二像素单元B的计数器252计数(如执行加1操作)；同样的，计数器251再次计数溢出后会触发计数器252再次计数(如再次执行加1操作)，等等。计数完成之后，根据第一像素单元A的计数器251的计数值和第二像素单元B的计数器252的计数值共同确定第一像素单元A的采集信息。可见，在像素冗余采集模式下，多个像素单元联合记录单个像素单元的采集信息，相当于对应单个像素单元的计数器的实际可用容量得以扩容，由此提高了单个像素单元允许采集的动态范围。

当确定所述像素单元阵列中的至少部分像素单元需要采用像素正常采集模式进行采集控制时，可控制所述像素采集模式选择器28输出表示像素正常采集模式的控制信号，以触发所述第一多路选择器271选通所述第二像素单元B的计数脉冲触发源与所述第二像素单元B的计数器252的计数部之间的通路、以及触发所述第二多路选择器272选通第二像素单元B的控制器242与所述第二像素单元B的计数器252的控制部之间的通路。具体而言，如果采集模式选择器输出采集模式选择控制信号为像素正常采集模式，则第二多路选择器272连通B输入通道(即连通第二像素单元B的控制器242的输出端)、第一多路选择器271连通B输入通道(即连通第二像素单元B的计数脉冲触发源)。该情形下，第二像素单元B的控制器242控制第二像素单元B的计数器252进行复位、计数方式等控制，第二像素单元B的计数器252对第二像素单元B的采集信息进行计数，计数完成之后，控制器242控制第二像素单元B的寄存器262读取计数器252的计数 值，并根据该计数值确定第二像素单元B的采集信息；第一像素单元A的采集方式与之相同，即：第一像素单元A的控制器241控制第一像素单元A的计数器251进行复位、计数方式等控制，第二像素单元B的计数器251对第一像素单元A的采集信息进行计数，计数完成之后，控制器241控制第一像素单元A的寄存器261读取计数器251的计数值，并根据该计数值确定第一像素单元A的采集信息；等等。可见，在像素正常采集模式下，各像素单元分别采集并各自记录自身的采集信息。

(二)另一种可选的实现方式中，在所述像素组合中可通过所述第一像素单元的控制器，至少控制异步级联的所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器，对所述像素组合中各像素单元的总采集信息进行记录；根据记录结果确定所述像素组合中各像素单元的总采集信息。该情形下，所述数字图像传感器可包括：一第二采集信息确定模块，所述第二采集信息确定模块分别与所述像素单元阵列中的至少部分像素单元连接(如所述第一采集信息确定模块可通过寄存器分别与各像素组合中的第一像素单元的计数器和第二像素单元的计数器连接)，用于至少根据所述像素组合中所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器的记录信息确定所述像素组合的采集信息。所述第一采集信息确定模块还可与各像素单元的控制器连接，用于在相应控制器(如所述第一像素单元的控制器)的控制下确定是否需要读取相应计数器的记录结果并据此确定相应的采集信息。

确定级联的各计数器联合记录的计数值的公式可参考上式(1)，在获取计数值之后，可根据各计数器的单位计数值所表示的采集信息确定所述像素组合的总采集信息。对于像素组合包括三个或三个以上像素单元的情形，可根据该像素组合包括的各像素单元的计数器异步级联的具体方式确定各像素单元的计数器的单位计数值所表示的含 义，进而结合各计数器的计数值确定该像素组合整体的计数值，具体实现方式和上述实例相似。获取像素组合整体记录的计数值之后，采用现有技术即可确定该像素组合的采集信息，在此也不再赘述。

可选地，某个像素组合中第一像素单元的计数器和第二像素单元的计数器实现级联和统筹控制的可选电路逻辑图如图4所示，与图3所示的电路逻辑图比较而言，二者在数字域通过第一像素单元A的计数器251和第二像素单元B的计数器252级联的方式联合记录采集信息的方式相似，主要区别包括：(1)图3中级联的各计数器联合记录的是所述第一像素单元A的采集信息，而图4中级联的各计数器联合记录的是所述像素组合各像素单元(本例子中即为所述第一像素单元A和第二像素单元B)的总采集信息：(2)图4对应的像素采集模式包括的是：像素正常采集模式和像素组合采集模式，所述像素组合采集模式与传统的像素正常采集模式不同，在所述像素组合采集模式之下，各像素单元并非独立记录各自采集的信息，而是以至少二个像素(如第一像素单元和第二像素单元等)为一像素组合，以像素组合为粒度通过该像素组合中各像素单元的计数器异步级联的方式对该像素组合的总采集信息进行记录，由此提高像素组合在图像采集过程中允许获得的动态范围。

对像素组合内的各像素单元各自的采集信息进行累加的具体实现方式，可根据实际需要确定，本申请实施例并不限制，可选地，可在模拟域设置加法器的方式对像素组合内的各像素单元各自的采集信息进行累加，该方案简单易实现，具体而言，可选地，所述像素组合还包括：一加法器210。所述加法器210的输入部分别与所述像素组合中的各像素单元的光电检测器的输出端连接，以在模拟域对各像素单元的光电检测器输出的采集信息进行累加；所述加法器210的输出部与所述像素组合中的某一像素单元的控制器连接，并由该控制器对该像素组合中各像素单元的计数器进行统筹控制，以通过该像素组 合中各像素单元的计数器异步级联的方式对该像素组合的总采集信息进行记录。例如，在所述像素组合包括第一像素单元A和第二像素单元B的情形下，所述加法器210的输入部分别与所述第一像素单元A的光电检测器的输出端和所述第二像素单元B的光电检测器的输出端连接，所述加法器210的输出部与所述第一像素单元A的控制器连接，由此通过该像素组合中所述第一像素单元A的计数器和所述第二像素单元B的计数器异步级联的方式对该像素组合的总采集信息进行记录。

进一步可选地，所述像素组合还包括：一第三多路选择器273，所述第三多路选择器273的输入端分别与该像素组合中的某像素单元(如第一像素单元A)的光电检测部的输出部以及所述加法器210的输出部连接，所述第三多路选择器273的输出部与某像素单元(如第一像素单元A)的控制器241连接，且所述第三多路选择器273的选择部与像素采集模式选择器28连接。在基于数字图像传感器进行图像采集过程中，图像采集控制装置可通过采集模式选择器输出采集模式选择控制信号，控制第一多路选择器271、第二多路选择器272、第三多路选择器273选择与该采集模式选择控制信号对应的通路，由此更好满足多样化的实际应用需求，可选的控制方法例如：

当确定所述像素单元阵列中的至少部分像素单元需要采用像素正常采集模式进行采集控制时，可控制所述像素采集模式选择器输出表示像素正常采集模式的控制信号，以触发所述第一多路选择器选通所述第二像素单元的计数脉冲触发源与所述第二像素单元的计数器的计数部之间的通路、触发所述第二多路选择器选通第二像素单元的控制器与所述第二像素单元的计数器的控制部之间的通路、以及触发所述第三多路选择器选通所述第一像素单元的光电检测部的输出部与所述第一像素单元的控制器之间的通路。具体而言，如果采集模式选择器28输出采集模式选择控制信号为像素正常采集模式，则第三 多路选择器273连通A输入通道(即连通像素单元A的光电检测器的输出端)。该情形下，像素单元A向其控制器241输出的采集信息为像素单元A自身的采集信息，控制器241控制像素单元A的计数器251进行复位、计数方式等控制，计数完成之后，控制器241控制像素单元A的寄存器261读取计数器251的计数值，并根据该计数值确定像素单元A的采集信息。而第二多路选择器272连通B输入通道(即连通第二像素单元B的控制器242的输出端)、第一多路选择器271连通B输入通道(即连通像素单元B的计数脉冲触发源)。该情形下，第二像素单元B的控制器242控制第二像素单元B的计数器252进行复位、计数方式等控制，第二像素单元B的计数器252对第二像素单元B的采集信息进行计数，计数完成之后，控制器242控制第二像素单元B的寄存器262读取计数器252的计数值，并根据该计数值确定第二像素单元B的采集信息。可见，在像素正常采集模式下，各像素单元分别采集并各自记录自身的采集信息。

当确定所述像素单元阵列中的至少部分像素单元需要采用像素正常采集模式进行采集控制时，可控制所述像素采集模式选择器输出表示像素组合采集模式的控制信号，以触发所述第一多路选择器选通所述第一像素单元的计数器的溢出部与所述第二像素单元的计数器的计数部之间的通路、触发所述第二多路选择器选通所述第一像素单元的控制器与所述第二像素单元的计数器的控制部之间的通路、以及触发所述第三多路选择器选通所述加法器的输出部与所述所述第一像素单元的控制器之间的通路。具体而言，如果采集模式选择器28输出采集模式选择控制信号为像素组合采集模式，则第三多路选择器273连通B输入通道(即连通加法器210的输出端)。该情形下，第一像素单元A向其控制器241输出的采集信息为像素组合的总采集信息(即第一像素单元A的光电检测器输出的模拟采集信息和第二像素单元B的光电检测器输出的模拟采集信息的累加信息)，第一像 素单元A的控制器241对第一像素单元A的计数器251和第二像素单元B的计数器252进行统筹控制，其中，第二多路选择器272连通A输入通道(即连通第一像素单元A的控制器241的输出端)、第一多路选择器271连通A输入通道(即连通第一像素单元A的计数器251的溢出部)。该情形相当于第一像素单元A的控制器241接管第二像素单元B的控制，由第一像素单元A的控制器241控制第二像素单元B的计数器252进行复位、计数方式等，此外，第二像素单元B的计数器252的计数方式也发生了变化，是通过第一像素单元A的计数器251的溢出部的信号状态变化进行计数触发，因此，该情形下第二像素单元B的计数器252的计数值不再对应第二像素单元B的采集信息，而是像素组合的总采集信息中的部分信息，并且第二像素单元B的计数器252的单位计数值表示的是第一像素单元A的计数器251的一次溢出，例如，可选地，第一像素单元A的计数器251的溢出部经一取反器29与第一多路选择器271的输入部连接，当计数器251溢出，计数器251复位重新计数，计数器251的最高位(第N位)的信号状态发生变化(假设由“1”变为“0”)，变化后的信号状态传递到取反器29进行取反(假设由“0”变为“1”)，此时，触发第二像素单元B的计数器252计数(如执行加1操作)；同样的，计数器251再次计数溢出后会触发计数器252再次计数(如再次执行加1操作)，等等。计数完成之后，根据第一像素单元A的计数器251的计数值和第二像素单元B的计数器252的计数值共同确定第一像素单元A的采集信息。可见，在像素组合采集模式下，多个像素单元的计数器异步级联来联合记录该像素组合的总采集信息，相当于该像素组合中各像素单元分别记录各自采集信息的现有技术而言，相当于对该像素组合的允许计数容量进行了扩容，由此提高了单个像素单元允许采集的动态范围。

在实际应用过程中，可根据图像采集的实际需求确定数字图像传 感器的至少局部成像区域(即像素单元阵列中的至少部分像素单元所对应的区域)是否处于何种像素采集模式。下面对可选的场景进行举例说明。

(场景1)某些场景的图像采集应用中，图像采集设备的数字图像传感器的物理像素分辨率可能超过了其镜头的光学分辨率，由此可能造成像素单元的冗余，本申请实施例提供的技术方案可获取数字图像传感器的至少局部成像区域采集到的图像中弥散圆的大小；计算弥散圆的大小与像素单元的大小的比值，响应于所述弥散圆的大小和所述像素单元的大小的比值超过一容许范围，确定所述至少局部成像区域处于像素冗余采集模式或像素组合采集模式。如果所述弥散圆的大小和所述像素单元的大小的比值落入所述容许范围，则可确定所述至少局部成像区域处于像素正常采集模式；确定所述至少局部成像区域处于像素正常采集模式之后，所述至少局部成像区域中各像素单元采用现有方式进行图像采集即可，如各像素单元的计数器对各自的采集信息进行计数等等。该方案通过图像采集模式的选择控制，可兼容数字图像传感器的现有图像采集方式，提高方案的普适性，更好满足多样化的实际应用需求。

例如，光学衍射形成爱里斑是物点形成具有一定大小的弥散圆的像的表现形式之一，不妨以爱里斑为例进行说明，由于光的波动性，在进行图像采集时，即使经完美的光学系统并精确对焦的情况下，目标对象的各物点的光在数字图像传感器上的成像也是具有一定大小的光斑，即爱里斑；对于可见光(不妨按绿光的波长530纳米计算)，当采用光圈F/22进行图像采集时，所产生的爱里斑直径大约为29.3微米；如果数字图像传感器上物理像素的尺寸(即单个像素单元的大小)为6.3微米，则该情形下，光学分辨率成为成像效果的瓶颈，采用高物理像素分辨率(如单个物理像素的尺寸小)的数字图像传感器进行图像采集所获得的成像效果，与采用稍低物理像素分辨率(如单 个物理像素的尺寸稍大)的数字图像传感器进行图像采集所获得的成像效果相差不明显，因此，可确定数字图像传感器的像素单元阵列整体或部分像素单元处于像素冗余采集模式或像素组合采集模式。该方案计算爱里斑的大小和像素单元的大小的比值，将该比值与预定的容许范围进行比较，如果该比值落入所述容许范围，则可不启动像素冗余采集模式或像素组合采集模式(可启动像素正常采集模式)，反之，如果该比值超出所述容许范围，则可启动像素冗余采集模式；其中，所述容许范围可根据实际需要确定，如可确定爱里斑的半径和像素单元的边长的比值小于或等于2的范围，为所述容许范围。该方案可在小光圈等可能存在光学衍射限制等条件下进行图像采集时启动像素冗余采集模式或像素组合采集模式，以提高单个像素单元或像素组合允许采集的动态范围。

可选地，某一像素组合的各像素单元彼此相邻，例如：一种可选的实现方式中，如图1所示，可确定数字图像传感器的像素单元阵列的所有像素单元对应的成像区域，为需要采用像素冗余采集模式或像素组合采集模式的成像区域，两两相邻的像素单元为一像素组合，以像素组合为粒度进行像素冗余采集控制或像素组合采集控制。图中给出了二个相邻的像素单元为一像素组合的方式的示例，可以理解，根据实际应用的需要，也可根据位置相邻或相近等原则确定三个或三个以上的像素单元为一像素组合，该像素组合中各像素单元之间的计数器进行异步级联以获得更大可能采集的动态范围，异步级联方式可采用串接或溢出位触发计数等方式，不再赘述。

(场景2)某些场景的图像采集应用中，在图像采集设备采用数码变焦方式对目标对象进行图像采集时，其数字图像传感器中仅局部中心成像区域进行图像采集、其他边缘成像区域没有进行图像采集，也就是说，对于数码变焦方式的图像采集而言，数字图像传感器的局部成像区域为有效成像区域、而其他成像区域为无效成像区域，在满 足一定条件下，可通过无效成像区域中的像素单元对有效成像区域中的像素单元进行关联以形成像素组合，进而来扩展有效成像区域中的像素单元允许采集的动态范围。具体而言，确定所述至少局部成像区域处于像素冗余采集模式，可包括：获取所述数字图像传感器的图像采集设备的数码变焦倍率；响应于所述数码变焦倍率大于或等于一设定阈值，确定所述至少局部成像区域处于像素冗余采集模式。所述设定阈值可根据实际需要确定，可选的，所述设定阈值可为1.4倍或大于1.4倍的某一数码变焦倍率，例如，如图5所示，对于13×13的数字图像传感器而言，当数码变焦倍率超过1.4倍时，数字图像传感器的无效成像区域内的像素单元的数量大于或等于有效成像区域内的像素单元的数量。可确定数字图像传感器中与所述数码变焦倍率对应的有效成像区域内(图中用白色区域表示)的部分像素单元为所述第一像素单元集合、所述有效成像区域之外的其他成像区域内的至少部分像素单元为所述第二像素单元集合(图中用深色区域表示)。不妨以二个区域内的像素单元采用1：1的方式建立关联为例进行说明，第一像素单元集合中的某个第一像素单元与第二像素单元集合中的某个第二像素单元关联，由关联的二个像素单元联合记录第一像素单元的采集信息，其中，可在关联的像素单元之间建立连接的方式来建立关联，而为了尽可能简化芯片设计时像素单元之间连接的复杂性和降低损耗等，可采用某些预定的策略来确定关联策略，例如，在设计芯片时，可以按照总体连线长度最短来优化两类像素单元之间的配对连接(图中的箭头示意第一像素单元和与之关联的第二像素单元的配对关系)，进一步的，还可基于贪婪随机算法结合局部改进等现有技术进行优化配对，在此不再赘述。

(场景3)某些场景的图像采集应用中，数字图像传感器并非采集全焦距或全景深图像，也就是说，数字图像传感器对应目标对象景深范围内的部分的图像的第一成像区域所采集的图像清晰，而对应目 标对象失焦部分(通常为景深范围外的部分)图像的采集的第二成像区域所采集的图像模糊。如图6所示，对于图像清晰的第一成像区域(通常为中心区域)可采用像素正常采集模式进行图像采集；对于图像模糊的第二成像区域(通常为除中心区域之外的边缘区域)可通过像素组合的方式来提高像素组合中至少一像素单元允许采集的动态范围，如提高像素组合中第一像素单元允许采集的动态范围，或者，提高像素组合整体允许采集的动态范围等，即：响应于所述至少局部成像区域(如所述第二成像区域)对应目标对象失焦部分图像的采集，确定所述至少局部成像区域处于像素冗余采集模式或像素组合采集模式。可选地，像素组合中不同像素单元之间彼此相邻，以便于在不同像素单元之间建立关联。

本领域技术人员可以理解，在本申请具体实施方式的上述任一方法中，各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请具体实施方式的实施过程构成任何限定。

在本申请上述各实施例中，实施例的序号和/或先后顺序仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。有关装置、设备或系统实施例的实施原理或过程的相关描述，可参见相应方法实施例的记载，在此不再赘述。

图7为本申请实施例提供的一种图像采集设备的结构示意图，本申请具体实施例并不对图像采集设备700的具体实现方式做限定。如图7所示，图像采集设备700可以包括：

处理器(Processor)710、通信接口(Communications Interface)720、存储器(Memory)730、通信总线740以及数字图像传感器750。其中：

处理器710、通信接口720、以及存储器730通过通信总线740 完成相互间的通信。

通信接口720，用于与数字图像传感器750等通信。

处理器710，用于执行程序732，具体可以执行上述任一方法实施例中的相关步骤；

数字图像传感器750为本申请实施例提供的任一种数字图像传感器。

例如，程序732可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。

处理器710可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

存储器730，用于存放程序732。存储器730可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(Non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

例如，在一种可选地实现方式中，处理器710通过执行程序732可执行以下步骤：在每个所述像素组合中，通过所述第一像素单元的控制器，至少控制级联的所述第一像素单元的计数器和所述第二像素单元的计数器，至少对所述像素组合中的所述第一像素单元的采集信息进行记录；根据记录结果确定所述像素组合中至少所述第一像素单元的采集信息。

在其他可选地实现方式中，处理器710通过执行程序732还可执行上述其他任一实施例提及的步骤，在此不再赘述。

程序732中各步骤的具体实现可以参见上述实施例中的相应步骤、模块、子模块、单元中对应的描述，在此不再赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描 述，在此不再赘述。

在本申请上述各实施例中，实施例的序号和/或先后顺序仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。有关装置、设备或系统实施例的实施原理或过程的相关描述，可参见相应方法实施例的记载，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本申请的装置、方法、系统等实施例中，显然，各部件(系统、子系统、模块、子模块、单元、子单元等)或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。同时，在上面对本申请具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多 个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

最后应说明的是：以上实施方式仅用于说明本申请，而并非对本申请的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本申请的范畴，本申请的专利保护范围应由权利要求限定。