图像传感器以及像素级曝光控制方法与流程

技术特征：
1.一种图像传感器，其特征在于，包括二维像素阵列，包括多个传感器像素，所述传感器像素被配置为根据可调曝光时间采集目标场景的图像数据；图像分割模块，对所述二维像素阵列采集的图像数据进行图像分析，提取图像特征，并基于具有相同的图像特征的传感器像素建立若干像素分区；预测曝光模块，根据所述像素分区的图像特征分别获得一预测曝光时间；以及区域曝光控制模块，基于所述预测曝光时间生成曝光时序控制信号，并发送给所述预测曝光时间对应的像素分区中的传感器像素。2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述传感器像素包括：一光电二极管；一浮动扩散区；一传输晶体管，所述传输晶体管的源极和漏极分别与所述光电二极管和所述浮动扩散区耦合；以及一个传输栅控制单元，所述传输栅控制单元与所述传输晶体管的栅极耦合，所述传感器像素被配置为仅当所述传输晶体管和所述传输栅控制单元同时导通时，所述光电二极管在曝光累积的电子被传输到浮动扩散区。3.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述传输栅控制单元为一个晶体管或是若干个晶体管组成的控制电路。4.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像分割模块将所述图像数据输入图像分割神经网络，输出多个像素分区，每个所述像素分区中包括具有相同图像特征的图像像素，所述图像特征包括灰度、色彩、空间纹理、几何形状中的一种或者多种。5.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述预测曝光模块根据每个所述像素分区的图像特征获得一预测曝光时间，建立所述预测曝光时间与所述像素分区中每个传感器像素的映射关系。6.如权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述区域曝光控制模块基于所述预测曝光时间生成一脉冲信号，所述脉冲信号的下降沿到周期结束之间的时长等于所述预测曝光时间，并分别发送到与所述预测曝光时间具有映射关系的传感器像素，令所述传感器像素基于接收到的所述脉冲信号包含的所述预测曝光时间分别进行曝光。7.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括一第一缓存器，缓存上一帧的动态图像作为所述图像数据，建立上一帧的动态图像中每个图像像素与传感器像素的映射关系，所述区域曝光控制模块将曝光时序控制信号发送给具有映射关系的传感器像素。8.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括一第二缓存器，缓存采用传感器中的部分像素拍摄低分辨率的图像数据，根据被使用的部分像素对应的传感器像素在图像传感器中的位置关系，建立采样照片中每个图像像素与若干个传感器像素的映射关系，所述区域曝光控制模块将曝光时序控制信号发送给具有映射关系的传感器像素。9.一种像素级曝光控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获得采样图像，所述采样图像的每个图像像素与至少一传感器像素建立映射关系；对采样图像进行图像分割，基于所述图像像素的图像特征建立若干个像素分区；获得每个像素分区的预测曝光时间；
根据所述预测曝光时间获得时序控制信号；将所述时序控制信号发送给与所述像素分区中的图像像素具有映射关系的传感器像素；以及获得当前帧的高动态范围图像。10.如权利要求9所述的像素级曝光控制方法，其特征在于，所述获得采样图像，所述采样图像的每个图像像素与至少一传感器像素建立映射关系，包括：将上一帧的动态图像作为所述采样图像，建立上一帧的动态图像中每个图像像素与传感器像素的映射关系。11.如权利要求9所述的像素级曝光控制方法，其特征在于，所述获得采样图像，所述采样图像的每个图像像素与至少一传感器像素建立映射关系，包括：采用传感器中的部分像素拍摄低分辨率的采样照片，根据被使用的部分像素的在图像传感器中的位置关系，建立采样照片中每个图像像素与传感器像素的映射关系。12.如权利要求9所述的像素级曝光控制方法，其特征在于，所述对采样图像进行图像分割，基于所述图像像素的图像特征建立若干个像素分区，包括：将所述采样图像输入图像分割神经网络，输出多个像素分区，每个所述像素分区中包括具有相同亮度的图像像素。13.如权利要求9所述的像素级曝光控制方法，其特征在于，所述对采样图像进行图像分割，基于所述图像像素的图像特征建立若干个像素分区，包括：获得所述采样图像中每个图像像素的亮度参考值，将所述图像像素分配到不同的像素分区中，每个所述像素分区对应一个独立的预设亮度参考值范围。14.如权利要求9所述的像素级曝光控制方法，其特征在于，所述获得每个像素分区的预测曝光时间，包括：将所述像素分区分别输入所述曝光模块，获得每个所述像素分区的预测曝光时间，所述预测曝光时间的范围时1/10秒到1/1000秒。15.如权利要求9所述的像素级曝光控制方法，其特征在于，所述根据所述预测曝光时间获得时序控制信号，包括：基于所述预测曝光时间生成一脉冲信号，所述脉冲信号的下降沿到周期结束之间的时长等于所述预测曝光时间。16.如权利要求9所述的像素级曝光控制方法，其特征在于，还包括：对所述当前帧的动态图像通过经过训练的神经网络进行障碍物识别，并进行障碍物分区，将为被识别的图像区域或者置信度低于预设阈值的图像区域，建立曝光待调整区域，在下一帧中，调整所述曝光待调整区域中像素的预测曝光时间。

技术总结
本发明提供了图像传感器以及像素级曝光控制方法，其中，图像传感器包括：二维像素阵列，包括多个传感器像素，传感器像素被配置为根据可调曝光时间采集目标场景的图像数据；图像分割模块，对二维像素阵列采集的图像数据进行图像分析，提取图像特征，并基于具有相同的图像特征的传感器像素建立若干像素分区；预测曝光模块，根据像素分区的图像特征分别获得一预测曝光时间；区域曝光控制模块，基于预测曝光时间生成曝光时序控制信号，并发送给预测曝光时间对应的像素分区中的传感器像素。本发明能够实现单帧超高动态范围成像，有效减少运动伪影，适用于高速摄像应用，并且，无须牺牲传感器分辨率，在同样分辨率下可以降低芯片成本。在同样分辨率下可以降低芯片成本。在同样分辨率下可以降低芯片成本。


技术研发人员：刘明
受保护的技术使用者：深圳市元视芯智能科技有限公司
技术研发日：2022.08.17
技术公布日：2022/11/11