像素级空间差分获取电路、方法及图像传感器阵列

本申请涉及图像信号处理，具体涉及一种像素级空间差分获取电路、方法及图像传感器阵列。

背景技术：

1、在物联网技术不断发展的背景下，在传感器内部进行的感内计算或近感计算被认为是未来物联网设备的发展方向。相关技术的图像传感与处理系统将完整的图像信号进行量化转化为数字信号后再送入到数字处理芯片中进行计算，其中存在大量的计算所不需要的冗余数据，这些冗余数据会占用额外的带宽消耗不必要的功耗。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种像素级空间差分获取电路、方法及图像传感器阵列，以缓解相关技术中存在的冗余数据占用额外带宽、消耗不必要的功耗的状况。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

2、根据本申请实施例的一个方面，提供一种像素级空间差分获取电路，包括比较器以及多个电流型乘法运算单元；每一所述电流型乘法运算单元的正电流输出端连接所述比较器的第一输入端；每一所述电流型乘法运算单元的负电流输出端连接所述比较器的第二输入端。

3、在本申请的一些实施例中，所述电流型乘法运算单元包括依次连接的运算放大器、共源共栅晶体管、第一电流镜和第二电流镜。

4、在本申请的一些实施例中，所述第一电流镜包括第一pmos管、第二pmos管和第三pmos管；所述第一pmos管的源极、所述第二pmos管的源极和所述第三pmos管的源极互相连接；所述第一pmos管的栅极、所述第二pmos管的栅极和所述第三pmos管的栅极互相连接；所述第三pmos管的漏极与所述共源共栅晶体管的漏极相连接；所述第二pmos管的漏极连接所述第二电流镜。

5、在本申请的一些实施例中，所述第二电流镜包括第一nmos管和第二nmos管；所述第一nmos管的栅极连接所述第二nmos管的栅极；所述第一nmos管的源极连接所述第二nmos管的源极；所述第一nmos管的漏极分别连接所述第一nmos管的栅极以及所述第一电流镜。

6、在本申请的一些实施例中，所述第一电流镜包括共源共栅电流镜或威尔逊电流镜，所述第二电流镜包括共源共栅电流镜或威尔逊电流镜。

7、在本申请的一些实施例中，所述第三pmos管的漏极与源极之间连接有一个开关。

8、在本申请的一些实施例中，所述第一nmos管的源极与漏极之间连接有一个开关。

9、根据本申请实施例的另一个方面，提供一种图像传感器阵列，包括依次连接的电流型像素阵列、开关阵列、空间差分计算单元和模数转换单元，所述空间差分计算单元包括权利要求1至7中任一项所述的像素级空间差分获取电路；每一所述电流型乘法运算单元的正电流输出端和负电流输出端均连接所述模数转换单元。

10、在本申请的一些实施例中，所述电流型像素阵列包括多个互相并联的电流型像素单元；每一所述电流型像素单元包括一个光电二极管、一个复位管、一个源放大器和一个行选晶体管；所述光电二极管的正极端以及所述复位管的一端分别与所述源放大器的栅极相连接；所述源极放大器的漏极连接所述行选晶体管的一端。

11、根据本申请实施例的另一个方面，提供一种像素级空间差分获取方法，通过上述任一项所述的像素级空间差分获取电路实现；所述获取方法包括：

12、将像素电流信号输入到对应的电流型乘法运算单元，根据权重完成1比特权重计算，将输出的正电流和负电流短接在一起，实现电流的加法运算；

13、所述比较器对所述电流型乘法运算单元的正电流输出端输出信号和负电流输出端输出信号进行比较，确定符号位；

14、根据所述加法运算的结果和所述符号位获取像素级空间差分计算结果。

15、本申请实施例的其中一个方面提供的技术方案可以包括以下有益效果：

16、本申请实施例提供的像素级空间差分获取电路，包括比较器以及多个电流型乘法运算单元，每一所述电流型乘法运算单元的正电流输出端连接所述比较器的第一输入端，每一所述电流型乘法运算单元的负电流输出端连接所述比较器的第二输入端，能够通过像素级电流读出和列级的电流型空间差分计算电路实现对像素信号的空间差分计算，可以应用在边缘检测等空间信息压缩算法中，减小图像传感器不必要的数据搬移带来的带宽和功耗的消耗。

技术特征：

1.一种像素级空间差分获取电路，其特征在于，包括比较器以及多个电流型乘法运算单元；每一所述电流型乘法运算单元的正电流输出端连接所述比较器的第一输入端；每一所述电流型乘法运算单元的负电流输出端连接所述比较器的第二输入端。

2.根据权利要求1所述的像素级空间差分获取电路，其特征在于，所述电流型乘法运算单元包括依次连接的运算放大器、共源共栅晶体管、第一电流镜和第二电流镜。

3.根据权利要求2所述的像素级空间差分获取电路，其特征在于，所述第一电流镜包括第一pmos管、第二pmos管和第三pmos管；所述第一pmos管的源极、所述第二pmos管的源极和所述第三pmos管的源极互相连接；所述第一pmos管的栅极、所述第二pmos管的栅极和所述第三pmos管的栅极互相连接；所述第三pmos管的漏极与所述共源共栅晶体管的漏极相连接；所述第二pmos管的漏极连接所述第二电流镜。

4.根据权利要求2所述的像素级空间差分获取电路，其特征在于，所述第二电流镜包括第一nmos管和第二nmos管；所述第一nmos管的栅极连接所述第二nmos管的栅极；所述第一nmos管的源极连接所述第二nmos管的源极；所述第一nmos管的漏极分别连接所述第一nmos管的栅极以及所述第一电流镜。

5.根据权利要求2所述的像素级空间差分获取电路，其特征在于，所述第一电流镜包括共源共栅电流镜或威尔逊电流镜，所述第二电流镜包括共源共栅电流镜或威尔逊电流镜。

6.根据权利要求3所述的像素级空间差分获取电路，其特征在于，所述第三pmos管的漏极与源极之间连接有一个开关。

7.根据权利要求4所述的像素级空间差分获取电路，其特征在于，所述第一nmos管的源极与漏极之间连接有一个开关。

8.一种图像传感器阵列，其特征在于，包括依次连接的电流型像素阵列、开关阵列、空间差分计算单元和模数转换单元，所述空间差分计算单元包括权利要求1至7中任一项所述的像素级空间差分获取电路；每一所述电流型乘法运算单元的正电流输出端和负电流输出端均连接所述模数转换单元。

9.根据权利要求8所述的图像传感器阵列，其特征在于，所述电流型像素阵列包括多个互相并联的电流型像素单元；每一所述电流型像素单元包括一个光电二极管、一个复位管、一个源放大器和一个行选晶体管；所述光电二极管的正极端以及所述复位管的一端分别与所述源放大器的栅极相连接；所述源极放大器的漏极连接所述行选晶体管的一端。

10.一种像素级空间差分获取方法，其特征在于，通过权利要求1-7中任一项所述的像素级空间差分获取电路实现；所述获取方法包括：

技术总结
本申请公开了一种像素级空间差分获取电路、方法及图像传感器阵列。本申请实施例提供的像素级空间差分获取电路，包括比较器以及多个电流型乘法运算单元，每一所述电流型乘法运算单元的正电流输出端连接所述比较器的第一输入端，每一所述电流型乘法运算单元的负电流输出端连接所述比较器的第二输入端，能够通过像素级电流读出和列级的电流型空间差分计算电路实现对像素信号的空间差分计算，可以应用在边缘检测等空间信息压缩算法中，减小图像传感器不必要的数据搬移带来的带宽和功耗的消耗。

技术研发人员：杜刚,任旭,刘力桥,何燕冬
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13