專利名稱：彩色面陣cmos傳感器數(shù)字域tdi積分控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于CMOS芯片的數(shù)字域時間延遲積分技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于彩色CMOS的數(shù)字域時間延遲積分(Digital Time-Delay and Integration D-TDI)的積分控制器。
背景技術(shù)：
航天、航空遙感相機多采用TDI C⑶作為光電傳感器件，通過時間延遲積分來增加曝光時間，提聞圖像/[目噪比。但TDI (XD具有功耗大、外圍驅(qū)動電路復雜、成像|旲式單一等缺點，其傳統(tǒng)地位正在受到CMOS等新型光電傳感器的挑戰(zhàn)，由于CMOS光電傳感器采用標準的半導體工藝，依托于龐大的半導體產(chǎn)業(yè)鏈，近年來取得了迅速發(fā)展，市場份額已經(jīng)大大超 越CCD，而且在高集成度、低功耗、均一度等方面取得了巨大進步，具備越來越明顯的優(yōu)勢。近年來，隨著CMOS芯片幀頻從幾十赫茲提高到幾百甚至上千赫茲，CMOS芯片的數(shù)字域TDI技術(shù)逐漸受到業(yè)界的關(guān)注，利用面陣CMOS光電傳感器，通過數(shù)字域時間延遲積分技術(shù)，實現(xiàn)TDI CCD的成像功能，獲取高信噪比的圖像。目前已經(jīng)有單色的CMOS芯片實現(xiàn)數(shù)字域TDI積分的專利及文章發(fā)表，單色CMOS的TDI積分一般通過逐行數(shù)字累加來實現(xiàn)。但是彩色CMOS以其獨特的結(jié)構(gòu)，無法采用普通的逐行累加的方式實現(xiàn)數(shù)字域累加。常見的彩色CMOS芯片的像素構(gòu)成如圖I所示，它是在普通單色CMOS的像元上覆蓋不同譜段的濾光片來實現(xiàn)的，從圖中可以看出，CMOS的濾光片分為兩種，一種是紅綠型濾光片(RG)，另一種是綠藍濾光片(GB)，這兩種濾光片相間排列，形成了如圖I所示的彩色CMOS傳感器。這是一種Bayer式的彩色傳感器，在彩色顯示終端設備上，通過Bayer彩色復原算法，分別構(gòu)建出R-G-B三個分量的大小，從圖中可以看出，每個像素僅能表示RGB中的某一個分量，而其余兩個分量必須利用周邊像素近似計算得到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種將彩色面陣CMOS轉(zhuǎn)換為線陣TDI工作模式，從而實現(xiàn)彩色面陣CMOS積分推掃成像的彩色面陣CMOS傳感器數(shù)字域TDI積分控制器。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的彩色面陣CMOS傳感器數(shù)字域TDI積分控制器包括串并轉(zhuǎn)換模塊，譜段分離模塊，RG流水累加器，GB流水累加器，譜段合成模塊；所述彩色面陣CMOS傳感器輸出的串行圖像數(shù)據(jù)由串并轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為并行圖像數(shù)據(jù)流；譜段分離模塊將并行圖像數(shù)據(jù)中的奇數(shù)行圖像數(shù)據(jù)和偶數(shù)行圖像數(shù)據(jù)分離；RG流水累加器將奇數(shù)行圖像數(shù)據(jù)進行時間延時累加積分，并輸出奇數(shù)行D-TDI積分結(jié)果；GB流水累加器將偶數(shù)行圖像數(shù)據(jù)進行時間延時累加積分，并輸出偶數(shù)行D-TDI積分結(jié)果；譜段合成模塊對RG和GB譜段的D-TDI積分結(jié)果進行通道復用，產(chǎn)生Bayer型的彩色圖像。本發(fā)明對Bayer型彩色面陣CMOS傳感器輸出的圖像數(shù)據(jù)進行隔行累加，通過兩個并行的通道分別對CMOS圖像的奇數(shù)行和偶數(shù)行進行處理，完成RG通道和GB通道的數(shù)字域時間延遲積分(D-TDI)，能夠?qū)崿F(xiàn)彩色CMOS芯片的任意偶數(shù)級時間延遲積分。
所述RG流水累加器包括RG譜段數(shù)字域延時積分模塊、第一緩存器和第二緩存器；GB流水累加器包括GB譜段數(shù)字域延時積分模塊、第三緩存器和第四緩存器；所述RG譜段數(shù)字域延時積分模塊、第一緩存器和第二緩存器按照RG譜段乒乓操作函數(shù)公式(I)、RG譜段輸出函數(shù)公式(2)對奇數(shù)行圖像數(shù)據(jù)進行累加積分，并輸出奇數(shù)行D-TDI積分結(jié)果；GB譜段數(shù)字域延時積分模塊、第三緩存器和第四緩存器按照GB譜段乒乓操作函數(shù)公式(3)、RG譜段輸出函數(shù)公式(4)對偶數(shù)行圖像數(shù)據(jù)進行累加積分，并輸出偶數(shù)行D-TDI積分結(jié)果；
權(quán)利要求
1.一種彩色面陣CMOS傳感器數(shù)字域TDI積分控制器，其特征在于包括串并轉(zhuǎn)換模塊，譜段分離模塊，RG流水累加器，GB流水累加器，譜段合成模塊；所述彩色面陣CMOS傳感器輸出的串行圖像數(shù)據(jù)由串并轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為并行圖像數(shù)據(jù)流；譜段分離模塊將并行圖像數(shù)據(jù)中的奇數(shù)行圖像數(shù)據(jù)和偶數(shù)行圖像數(shù)據(jù)分離；RG流水累加器將奇數(shù)行圖像數(shù)據(jù)進行時間延時累加積分，并輸出奇數(shù)行D-TDI積分結(jié)果；GB流水累加器將偶數(shù)行圖像數(shù)據(jù)進行時間延時累加積分，并輸出偶數(shù)行D-TDI積分結(jié)果；譜段合成模塊對RG和GB譜段的D-TDI積分結(jié)果進行通道復用，產(chǎn)生Bayer型的彩色圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彩色面陣CMOS傳感器數(shù)字域TDI積分控制器，其特征在于所述RG流水累加器包括RG譜段數(shù)字域延時積分模塊、第一緩存器和第二緩存器；GB流水累加器包括GB譜段數(shù)字域延時積分模塊、第三緩存器和第四緩存器；所述RG譜段數(shù)字域延時積分模塊、第一緩存器和第二緩存器按照RG譜段乒乓操作函數(shù)公式(I)、RG譜段輸出函數(shù) 公式(2)對奇數(shù)行圖像數(shù)據(jù)進行累加積分，并輸出奇數(shù)行D-TDI積分結(jié)果；GB譜段數(shù)字域延時積分模塊、第三緩存器和第四緩存器按照GB譜段乒乓操作函數(shù)公式(3)、RG譜段輸出函數(shù)公式(4)對偶數(shù)行圖像數(shù)據(jù)進行累加積分，并輸出偶數(shù)行D-TDI積分結(jié)果；
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的彩色面陣CMOS傳感器數(shù)字域TDI積分控制器，其特征在于還包括RG通道積分方向控制模塊、第五緩存器、第六緩存器、GB通道積分方向控制模塊、第七緩存器和第八緩存器；RG通道積分方向控制模塊接收譜段分離模塊分離出的奇數(shù)行圖像數(shù)據(jù)并通過第五緩存器和第六緩存器進行乒乓操作，改變數(shù)據(jù)流方向，然后將改變了數(shù)據(jù)流方向的奇數(shù)行圖像數(shù)據(jù)送到RG流水累加器；BG通道積分方向控制模塊接收譜段分離模塊分離出的偶數(shù)行圖像數(shù)據(jù)并通過第七緩存器和第八緩存器進行乒乓操作，改變數(shù)據(jù)流方向，然后將改變了數(shù)據(jù)流方向的偶數(shù)行圖像數(shù)據(jù)送到GB流水累加器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的彩色面陣CMOS傳感器數(shù)字域TDI積分控制器，其特征在于包括多個串并轉(zhuǎn)換模塊；彩色面陣CMOS傳感器的圖像數(shù)據(jù)通過多個通道串行輸出；各通道串行輸出的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)對應的串并轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為并行圖像數(shù)據(jù)流后由通道整合模塊整合拼接，整合拼接后的圖像數(shù)據(jù)輸出到譜段分離模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的彩色面陣CMOS傳感器數(shù)字域TDI積分控制器，其特征在于所述彩色面陣CMOS圖像的幀周期Tf等于像移量為2個像元尺寸的時間，其數(shù)值上等于數(shù)字域時間延遲積分(D-TDI)行周期I；的2倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種彩色面陣CMOS傳感器數(shù)字域TDI積分控制器，該控制器的串并轉(zhuǎn)換模塊將彩色面陣CMOS傳感器輸出的串行圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行圖像數(shù)據(jù)流；譜段分離模塊將并行圖像數(shù)據(jù)中的奇數(shù)行圖像數(shù)據(jù)和偶數(shù)行圖像數(shù)據(jù)分離；RG流水累加器和GB流水累加器分別將奇數(shù)行圖像數(shù)據(jù)和偶數(shù)行圖像數(shù)據(jù)進行時間延時累加積分，并輸出D-TDI積分結(jié)果；譜段合成模塊對RG和GB譜段的D-TDI積分結(jié)果進行通道復用，產(chǎn)生Bayer型的彩色圖像。本發(fā)明通過兩個并行的通道分別對CMOS圖像的奇數(shù)行和偶數(shù)行進行處理，完成RG通道和GB通道的數(shù)字域時間延遲積分(D-TDI)，能夠?qū)崿F(xiàn)彩色CMOS芯片的任意偶數(shù)級時間延遲積分。
文檔編號H04N5/374GK102724447SQ20121017402
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者曲宏松, 王金玲, 賀小軍, 金光, 陶淑平 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所