[发明专利]读取二维像素矩阵的方法及实施这种方法的设备

说明书

技术领域

本发明总体上涉及次分辨率模式(subresolution mode)下的图像传 感器读出领域，其中特别涉及对来自所述传感器的图像流中的目标进行检 测和跟踪的情形。

更具体而言，本发明涉及用于读取图像传感器的二维像素矩阵的方法 和设备，其中，像素矩阵以构成宏像素的像素块来组织，每一个宏像素可 以在高分辨率模式和/或低分辨率模式下读取。

现有技术

在感测应用期间，或者对于用数字相机跟踪移动对象来说，通常使用 一种被称之为“次分辨率”模式的模式来读取传感器。

在本发明的上下文中，移动意指图像的一部分的亮度的快速大幅变 化，而所述变化主要是由真实世界的实际移动的对象，或者由像例如闪光 灯的光源的亮度变化引起的。

这种类型的“次分辨率”读出在于，将相机光敏元件或像素的二维矩阵 细分成块(称作“宏像素”)，并且在于读取包括移动对象的预定矩阵区域 的宏像素的所有像素(称作高分辨率读出模式)。而其它宏像素则以低分 辨率模式读取，该低分辨率模式在于例如只读取每个宏像素的一个像素。

这样，对所关心的宏像素进行高分辨率读出，而对其它宏像素进行低 分辨率读出的这种组合读出模式，就具有充分减少待处理数据的量的效 果。从而降低了功耗，并减少了对计算资源的需求。

这样一种读出模式在例如文件US-A-2004/0095492中有述。在该文件 中，对目标对象使用高分辨率。例如，检测模式被用来在图像中找到光斑， 以及确定以高分辨率或低分辨率来读取其单元。然后，通过基于以高分辨 率模式所读取的像素来分析移动，确定对高分辨率区域的更新。

对移动对象的检测或跟踪在使用具有热辐射测量传感器的数字相机 来进行红外观察的领域具有具体的应用。实际上，使用这种能感测红外线 的相机，允许全天候监视诸如例如停车场一类的区域而不受时段的影响， 这一点与要求现场有充足照明的可视检测器不同。

热辐射测量传感器是以矩阵形式设置的器件，并且能够在环境温度工 作，从而不需要冷却到很低的温度。

在常规情况下，这些非冷却式传感器利用了适当材料的物理量随 300K附近的温度的变化。在热辐射测量传感器的情况下，这个物理量是 电阻率。

在常规情况下，用于红外成像的传感器以基本传感器或热辐射测量计 的矩阵的形式制成，所述矩阵通过支撑臂悬置在通常由硅制成的基板上 方。

用于对基本传感器和电激励装置进行按序寻址以及用于处理这些基 本传感器所生成的电信号的装置通常设置在基板上。这个基板和这些集成 装置通常称作“读出电路”。

观测发现，热辐射测量计的响应实际上显示出分散性(dispersion)， 该分散性还随时间增强或变化。

这样，热辐射测量传感器所生成的均匀场景的图像通常并不是均匀的 图像。这种情况被称作“偏移”分散性。同样，在热辐射测量计的增益中观 测到了分散性，因为均匀变化的均匀场景的热辐射测量传感器图像是不均 匀的。

这种分散性有多种原因，但可以特别提到的是如例如在对强辐射源 (太阳、泛光灯等)的观测期间，传感器受到的高通量的照射，这种照射 引起持久余辉现象，而这种现象对传感器所传送的热图像的品质是有害 的。

还值得提到的是：在给定的一批成像热辐射测量计当中，它们的电阻 存在着固有的分散性，取决于制造时所采用的方法和材料，该分散性或多 或少是明显的。因此，从传感器的最初使用开始，它的检测特性就存在空 间上的分散性。

实际上，成像热辐射测量计的电阻与基准电阻的1％的偏差使得通过 该成像热辐射测量计所估计的场景温度产生大约10％到20％的误差。

此外，有用信号的值通常只占热辐射测量传感器的总动态范围的大约 10％，因此容易理解，热辐射传感器的检测特性的分散性严重影响到检测 质量。

一般说来，未校正的热辐射测量传感器的图像难以以视觉方式使用。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提出一种用于对检测器矩阵进行次分 辨率读出的方法，该方法基本上消除了所述传感器的检测特性的分散性的 影响，从而使得能够容易地使用由这些传感器生成的图像，或者甚至以可 视的方式使用这些图像。