CN106254786A - 检测发光二极管的方法及*** - Google Patents

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Abstract

本申请案涉及一种用以检测发光二极管的方法及***。检测发光二极管LED灯的方法以如下操作开始：控制电路产生快门信号，所述快门信号被发射到像素阵列以控制由所述像素阵列进行的图像采集且确立设定曝光时间。读出电路接着可从所述像素阵列读出图像数据，包含从具有所述设定曝光时间的多个连续且重叠帧读出所述图像数据。所述设定曝光时间对于所述帧中的每一者可为相同的。所述连续且重叠帧可为交错帧。本发明还描述其它实施例。

Description

检测发光二极管的方法及***
技术领域
本发明的实例一般来说涉及图像传感器。更具体来说，本发明的实例涉及用以检测发光二极管(LED)使得可执行无闪烁图像捕获的方法及***。
背景技术
高速图像传感器已广泛地用於包含汽车领域、机器视觉领域及专业视频摄影领域的不同领域中的许多应用中。这些领域中的一些应用要求LED灯的检测及捕获，已证明此操作是困难的。给定LED脉冲是窄的(例如，1毫秒(ms))，常规高速图像传感器可能错过LED灯或捕获包含闪烁的图像。
发明内容
本发明的方面涉及一种通过成像***检测发光二极管(LED)的方法，所述方法包括：由控制电路产生快门信号，所述快门信号被发射到像素阵列以控制由所述像素阵列进行的图像采集且确立设定曝光时间；及由读出电路从所述像素阵列读出图像数据，包含从具有所述设定曝光时间的多个连续且重叠帧读出所述图像数据，其中所述设定曝光时间对于所述帧中的每一者是相同的。
在本发明的另一方面，一种通过成像***检测发光二极管(LED)的方法包括：同时启用像素阵列内的所有像素以在单个采集窗期间同时捕获图像数据；及从像素阵列读出图像数据，包含从具有相同曝光时间的多个连续且交错帧读出所述图像数据。
在本发明的又一方面，一种用以检测发光二极管(LED)的成像***包括：用于采集图像数据的像素阵列，所述像素阵列包含多个行及列；及读出电路，其耦合到彩色像素阵列以从所述像素阵列读出图像数据，包含从具有相同曝光时间的多个连续且交错帧读出所述图像数据。
附图说明
在其中贯穿各种视图相似参考符号指示类似元件的附图的各图中，以实例方式而不以限制方式图解说明本发明的实施例，除非另有规定。应注意，在此揭示内容中对本发明的“一”或“一个”实施例的提及未必针对同一实施例，且其意味至少一个实施例。在图式中：
图1是根据本发明的一个实施例图解说明检测LED的实例性成像***的框图。
图2是根据本发明的一个实施例图解说明图1中的读出电路的细节的框图。
图3是根据本发明的一个实施例图解说明捕获LED灯的时序图。
图4是根据本发明的一个实施例图解说明使视频频率与路灯LED频率同步的时序图。
图5是根据本发明的一个实施例图解说明汽车之间的LED通信的时序图。
图6是根据本发明的一个实施例图解说明检测LED的方法的流程表。
贯穿图式的数个视图，对应参考字符指示对应组件。技术人员将了解，图中的元件是为简单及清晰起见而图解说明的，且未必按比例绘制。举例来说，为帮助改进对本发明的各种实施例的理解，各图中的元件中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件被放大。此外，通常不描绘在商业上可行的实施例中有用或必需的常见而众所周知的元件以便促进对本发明的这些各种实施例的较不受阻碍的观看。
具体实施方式
在以下说明中，陈述众多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，应理解，可在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其它实例中，尚未展示众所周知的电路、结构及技术以避免使此说明的理解模糊。
贯穿本说明书对“一个实施例”或“一实施例”的提及意指结合所述实施例所描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各个地方中出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例”未必全部是指相同实施例。此外，特定特征、结构或特性可以任一适合方式组合于一个或多个实施例中。特定特征、结构或特性可包含于集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所要功能性的其它适合组件中。
图1是根据本发明的一个实施例图解说明检测及捕获LED的实例性成像***100的框图。成像***100可为互补金属氧化物半导体(“CMOS”)图像传感器。由于LED脉冲是窄的(例如，1ms)，因此常规成像***可能错过LED灯或捕获包含归因于LED灯的闪烁的图像。在一个实施例中，成像***100通过使用连续且重叠帧而非单个帧来检测LED以确保成像***100连续地捕获帧。例如，连续且重叠帧可为交错帧。在一个实施例中，连续且重叠帧中的每一者可具有相同曝光时间且所述帧的最小重叠时间为LED脉冲宽度(Tled)与帧传送时间(Tft)的和。LED脉冲宽度(Tled)可为1ms且帧传送时间(Tft)可为1ms。在一个实施例中，高帧传送时间(Tft)为优选的以最小化背景的影响。在此实施例中，可使用混合堆叠芯片。所述混合堆叠芯片可具有1000个帧/秒(fps)的帧传送时间(Tft)、60fps输入输出(IO)及1个帧缓冲器。
如图1中在所描绘实例中所展示，成像***100包含耦合到控制电路120及读出电路110(其耦合到功能逻辑115及逻辑控制件108)的像素阵列105。
像素阵列105的所图解说明实施例为成像传感器或像素单元(例如，像素单元P1、P2…、Pn)的二维(2D)阵列。在一个实例中，每一像素单元为CMOS成像像素。如所图解说明，每一像素单元布置成行(例如，行R1到Ry)及列(例如，列C1到Cx)以采集人、地方或物件等的图像数据，然后可使用所述图像数据来再现所述人、地方或物件等的图像。
在一个实例中，在每一像素已采集其图像数据或图像电荷之后，图像数据由读出电路110通过读出列位线109读出且接着传送到功能逻辑115。在一个实施例中，逻辑电路108可控制读出电路110且将图像数据输出到功能逻辑115。在各种实例中，读出电路110可包含放大电路(未图解说明)、模/数转换(ADC)电路220或其它。功能逻辑115可仅仅存储所述图像数据或甚至通过应用后图像效应(例如，修剪、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它)来操纵所述图像数据。在一个实例中，读出电路110可沿着读出列线一次读出一行图像数据(所图解说明)或可使用各种其它技术(未图解说明)读出所述图像数据，例如串行读出或同时全并行读出所有像素。
在一个实例中，控制电路120耦合到像素阵列105以控制像素阵列105的操作特性。举例来说，控制电路120可产生用于控制图像采集的快门信号。在一个实例中，快门信号是用于同时启用像素阵列105内的所有像素以在单个采集窗期间同时捕获其相应图像数据的全域快门信号。在另一实例中，快门信号是滚动快门信号使得在连续采集窗期间顺序地启用像素的每一行、列或群组。快门信号还可确立曝光时间，所述曝光时间为快门保持打开的时间长度。在一个实施例中，曝光时间设定为针对帧中的每一者是相同的。
图2是根据本发明的一个实施例图解说明图1中的成像***100的读出电路110的细节的框图。如图2中所展示，读出电路110可包含扫描电路210及ADC电路220。扫描电路210可包含放大电路、选择电路(例如，多路复用器)等以沿着读出列位线109一次读出一行图像数据或可使用各种其它技术读出所述图像数据，例如串行读出或同时全并行读出所有像素。ADC电路220可将来自扫描电路210的图像数据中的每一者从模拟转换为数字。在一个实施例中，读出电路110从像素阵列读出图像数据，包含从具有设定曝光时间的两个或两个以上连续且重叠帧读出图像数据。换句话说，设定曝光时间针对帧中的每一者是相同的。在一个实施例中，所述两个或两个以上连续且重叠帧为交错帧。对于所述交错帧，读出电路110可读出偶数行奇数编号的交错帧且读出奇数行偶数编号的交错帧。类似地，读出电路110还可读出奇数行奇数编号的交错帧且读出偶数行偶数编号的交错帧。如图3中所展示，时序图根据本发明的一个实施例图解说明LED灯的捕获。在图3中，LED灯由(Frame_n,1)及(Frame_n+1,0)完全地捕获，其中读出(Frame_n,1)的奇数行且读出(Frame_n+1,0)的偶数行。在一个实施例中，连续且重叠帧中的每一者可具有相同曝光时间且两个或两个以上连续且重叠帧之间的最小曝光时间重叠为LED脉冲宽度(Tled)与帧传送时间(Tft)的和。LED脉冲宽度(Tled)可为1ms且帧传送时间(Tft)可为1ms。在一个实施例中，高帧传送时间(Tft)为优选的。
如上文所论述，功能逻辑115可仅仅存储图像数据或甚至通过应用后图像效应来操纵所述图像数据。在一个实施例中，功能逻辑115进一步从读出电路110接收图像数据读出且基于所述图像数据读出而确定是否捕获LED灯。为了捕获无闪烁图像，功能逻辑115可基于捕获LED灯的次数的确定及在其中捕获LED灯的帧的识别而计算LED灯的频率。功能逻辑115接着可使成像***100与LED灯的所计算频率同步。在一个实施例中，优选地，图像帧/秒(fps)及LED频率具有小偏斜。图4是根据本发明的一个实施例图解说明使视频频率与路灯LED频率同步的时序图。在图4中的时序图的左侧，视频避开LED灯脉冲，因为帧不与路灯LED频率同步。例如，在滚动快门图像传感器中，灯可在图像传感器的行中的任一者的非曝光时间期间闪烁。在图4中的时序图的右侧，一旦功能逻辑115计算LED频率且使视频频率与路灯LED同步，视频帧便能够捕获路灯LED灯的无闪烁图像。在一个实施例中，路灯LED可以某一偏移与AC电力同步。在一个实施例中，成像***100中的功能逻辑115可周期性地执行LED检测。
成像***100还可用于汽车之间的LED通信。图5是根据本发明的一个实施例图解说明汽车之间的LED通信的时序图。如图5中所展示，一个事务中的LED时序图可包含多个标头位510、数据位520及多个页脚位530。在一个实施例中，功能逻辑可基于所检测LED而依据图像数据识别多个汽车，且执行所识别汽车的LED通信。在此实施例中，可执行多对一(M:1)通信。
此外，本发明的以下实施例可描述为过程，所述过程通常被描绘为流程表、流程图、结构图或框图。虽然流程表可将操作描述为顺序过程，但可并行或同时执行操作中的许多操作。另外，可重新布置操作的次序。在完成过程的操作时终止过程。过程可对应于方法、程序等。
图6是根据本发明的一个实施例图解说明检测LED的方法600的流程图。方法或过程600在框601处以如下操作开始：控制电路120产生快门信号，所述快门信号被发射到像素阵列105以控制由像素阵列105进行的图像采集且确立设定曝光时间。快门信号可为同时启用像素阵列105中的所有像素的全局快门信号。快门信号还可启用像素阵列105中的所有像素以在单个采集窗期间同时捕获图像数据。在框602处，读出电路110从像素阵列105读出图像数据，其包含从具有设定曝光时间的多个连续且重叠帧读出图像数据。所述设定曝光时间可针对帧中的每一者是相同的。在一个实施例中，所述连续且重叠帧为交错帧。在此实施例中，从所述帧读出图像数据包含读出电路110读出偶数行奇数编号的帧且读出奇数行偶数编号的帧，或反之亦然。所述连续且重叠帧可重叠最小曝光重叠时间。此最小重叠时间可为(a)LED脉冲宽度(Tled)与(b)帧传送时间(Tft)的和。在一个实施例中，控制电路120、像素阵列105及读出电路110包含于为具有较高帧传送时间的混合堆叠芯片的成像***中。在框603处，功能逻辑115基于来自读出电路110的读出而确定是否捕获LED。为捕获LED的无闪烁图像，在框604处，功能逻辑115基于捕获LED的次数及在其中捕获LED的帧的识别而确定LED的频率且在框605处，功能逻辑115使成像***100与LED的频率同步。为实现LED通信，在框606处，功能逻辑115基于所检测LED而识别多个汽车以执行汽车的LED通信。
就计算机软件及硬件方面来描述上文所阐释的过程。所描述的技术可构成体现在机器(例如，计算机)可读存储媒体内的机器可执行指令，所述机器可执行指令在由机器执行时将致使所述机器执行所描述的操作。另外，所述过程可体现在例如专用集成电路(“ASIC”)或类似者的硬件内。
包含发明摘要中所描述内容的本发明的所图解说明实例的以上说明并不打算是穷尽性的或限于所揭示的精确形式。尽管出于说明性目的而在本文中描述本发明的具体实施例及实例，但可在不背离本发明的较宽广精神及范围的情况下做出各种等效修改。
鉴于上文详细说明，可对本发明的实例做出这些修改。以下权利要求书中使用的术语不应解释为将本发明限于说明书及权利要求书中所揭示的具体实施例。相反，所述范围将完全由所附权利要求书来确定，所附权利要求书将根据所创建的权利要求解释原则来加以理解。因此，本说明书及各图应视为说明性的而非限制性的。

Claims (26)

1.一种通过成像***检测发光二极管LED的方法，其包括：
由控制电路产生快门信号，所述快门信号被发射到像素阵列以控制由所述像素阵列进行的图像采集且确立设定曝光时间；及
由读出电路从所述像素阵列读出图像数据，包含从具有所述设定曝光时间的多个连续且重叠帧读出所述图像数据，其中所述设定曝光时间对于所述帧中的每一者是相同的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述快门信号为同时启用所述像素阵列中的所有像素的全局快门信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个连续且重叠帧为交错帧。
4.根据权利要求3所述的方法，其中由所述读出电路从所述帧读出图像数据包括：
由所述读出电路读出偶数行奇数编号的帧；及
由所述读出电路读出奇数行偶数编号的帧。
5.根据权利要求3所述的方法，其中由所述读出电路从所述帧读出图像数据包括：
由所述读出电路读出奇数行奇数编号的帧；及
由所述读出电路读出偶数行偶数编号的帧。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述连续且重叠帧重叠最小重叠时间，其中所述最小重叠时间为(i)发光二极管LED脉冲宽度与(ii)帧传送时间的和。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述成像***为具有较高帧传送时间的混合堆叠芯片。
8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
由功能逻辑基于来自所述读出电路的所述读出而确定是否捕获所述LED。
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：
基于捕获所述LED的次数及在其中捕获所述LED的帧的识别而计算所述LED的频率；及
使图像传感器与所述LED的所述频率同步。
10.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：
基于所述所检测的LED而识别多个汽车以执行汽车的LED通信。
11.一种通过成像***检测发光二极管LED的方法，其包括：
同时启用像素阵列内的所有像素以在单个采集窗期间同时捕获图像数据；及
从像素阵列读出图像数据，包含从具有相同曝光时间的多个连续且交错帧读出所述图像数据。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：
由控制电路产生快门信号，所述快门信号被发射到所述像素阵列以控制由所述像素阵列进行的图像采集，其中所述快门信号为全局快门信号。
13.根据权利要求11所述的方法，其中从所述连续且交错帧读出所述图像数据包括：
由读出电路读出第一帧的偶数编号的行；及
由所述读出电路读出第二帧的奇数编号的行，其中所述第一帧及所述第二帧是连续且交错的。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述连续且交错帧重叠最小重叠时间，其中所述最小重叠时间为(i)发光二极管LED脉冲宽度与(ii)帧传送时间的和。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述成像***为具有较高帧传送时间的混合堆叠芯片。
16.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：
由功能逻辑基于来自所述读出电路的所述读出而确定是否捕获所述LED。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括：
基于捕获所述LED的次数及在其中捕获所述LED的帧的识别而计算所述LED的频率；及
使所述成像***与所述LED的所述频率同步。
18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括：
基于所述所检测的LED而识别多个汽车以执行汽车的LED通信。
19.一种用以检测发光二极管LED的成像***，其包括：
用于采集图像数据的像素阵列，所述像素阵列包含多个行及列；及
读出电路，其耦合到彩色像素阵列以从所述像素阵列读出图像数据，包含从具有相同曝光时间的多个连续且交错帧读出所述图像数据。
20.根据权利要求19所述的成像***，其进一步包括：
控制电路，其用以产生快门信号且将所述快门信号发射到像素阵列以控制由所述像素阵列进行的图像采集且确立所述曝光时间，其中所述快门信号为全局快门信号。
21.根据权利要求19所述的成像***，其中从所述连续且交错帧读出所述图像数据包括：
读出第一帧的偶数编号的行；及
读出第二帧的奇数编号的行，其中所述第一帧及所述第二帧是连续且交错的。
22.根据权利要求21所述的成像***，其中所述连续且交错帧重叠最小重叠时间，其中所述最小重叠时间为(i)发光二极管LED脉冲宽度与(ii)帧传送时间的和。
23.根据权利要求19所述的成像***，其进一步包括：
功能逻辑，其用以从所述读出电路接收所述图像数据读出且基于所述对图像数据的读出而确定是否捕获所述LED。
24.根据权利要求23所述的成像***，其中所述功能逻辑进一步用以
基于捕获所述LED的次数及在其中捕获所述LED的帧的识别而计算所述LED的频率，及
使所述成像***与所述LED的所述频率同步。
25.根据权利要求24所述的成像***，其中所述功能逻辑进一步用以
基于所述所检测的LED而识别多个汽车以执行汽车的LED通信。
26.根据权利要求19所述的成像***，其进一步包括：
逻辑电路，其用以控制所述读出电路且将图像数据从所述读出电路输出到功能逻辑，且
其中所述读出电路包括：扫描电路，其用以从所述像素阵列选择待读出的像素行；及模/数转换ADC电路，其用以将所述图像数据中的每一者从模拟转换为数字。
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