[实用新型]高速多光谱图像传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于多光谱图像传感器技术领域，具体涉及一种片上集成选通模块实现图像传感器高速数据传输、高速TDI图像和面阵图像数据输出的高速多光谱图像传感器。

背景技术

多光谱图像传感器是一种能够捕获图像特征和光谱信息的光电探测器，由于通过非接触方式获得物体的辐射和反射信息，其被广泛应用于国土资源调查、精准农业生产和对地遥感侦察等军事民用感测技术中。多光谱图像传感器的基本功能模块架构如图1所示。为了同时能够捕获多个不同谱段的光信息，图像传感器把感应特殊谱段的像素阵列和信号读取通道集成在一起，通过时序控制驱动电路，将捕获的光谱信息从每个谱段对应的通道中输出。其中每个谱段像素及读出电路架构如图2所示，谱段的每列像素共用一个数据读取通道，图像传感器每次只能输出一行像素信息。在针对大批量检测或高速运动物体跟踪时，大量数据串行输出会对传感器帧转移速率提出更高的要求。

发明内容：

针对上述存在的技术问题，本实用新型提供一种能够实现高优先级谱段图像的高速输出，有效提高像素转移速率的高速多光谱图像传感器。

本实用新型的高速多光谱图像传感器包括集成在图像传感器芯片上的Ⅰ谱段像素阵列及与之对应的Ⅰ读取通道、Ⅱ谱段像素阵列及与之对应的Ⅱ读取通道、Ⅲ谱段像素阵列及与之对应的Ⅲ读取通道、……n谱段像素阵列及与之对应的n读取通道；其特征在于还包括集成在图像传感器芯片上的信号选通模块；对于任一高优先级谱段像素阵列，其部分行像素通过行选开关连接到本谱段像素阵列对应的读取通道，其余行像素通过信号选通模块分别连接到普通级谱段像素阵列对应的读取通道。

所述信号选通模块包括多个复选开关，对于任一高优先级谱段像素阵列，其部分行像素通过复选开关连接到普通级谱段像素阵列对应的读取通道。

所述信号选通模块包括多个复选开关和地址总线；对于任一高优先级谱段像素阵列，其部分行像素通过复选开关和地址总线连接到普通级谱段像素阵列对应的读取通道。

本实用新型中多光谱图像传感器由于具有共享读取通道的优势，可以将像素从其它通道中存储积分，从而提高多光谱图像传感器的扫描速率。对于n谱段图像传感器，由于图像传感器拥有n个独立的输出通道，每次最多可同时输出n行像素，通过信号选通模块的连接可以实现某谱段图像面阵输出，数据输出效率可以提高n倍。

设图像传感器每个谱段包含m行像素，其中高优先级谱段有n1个，且n≥m×n1；对于任一高优先级谱段像素阵列，其中一行像素通过行选开关连接到该高优先级谱段像素阵列对应的读取通道，其余行像素通过信号选通模块连接到普通级谱段像素阵列对应的读取通道，且每行像素对应一个读取通道；n1≥1。

对于任一高优先级谱段像素阵列，其一行像素数据通过行选开关及对应的读取通道读出，其他行像素数据通过信号选通模块和普通级像素阵列对应的读取通道读出，通过各读取通道行像素的拼接，图像传感器可一次性输出全画幅的信息。

设每个谱段包含m行像素，其中高优先级谱段有n1个，且n≤m×n1；对于任一高优先级谱段像素阵列，其中部分行像素通过行选开关连接到该高优先级谱段像素阵列对应的读取通道，其余行像素通过信号选通模块连接到普通级谱段像素阵列对应的读取通道，且多行像素对应一个读取通道；n1≥1。

对于任一高优先级谱段像素阵列，每次可通过高优先级谱段像素阵列对应的读取通道和普通级谱段像素阵列对应的读取通道输出n行像素数据，提高了像素读出速率。

所述高速多光谱图像传感器为TDI图像传感器时，Ⅰ谱段像素阵列为高优先级像素阵列，其首行像素与Ⅰ谱段像素阵列对应的Ⅰ读取通道连接；第二行像素与Ⅱ谱段像素阵列及与之对应的Ⅱ读取通道连接；第三行像素与Ⅲ谱段像素阵列及与之对应的Ⅲ读取通道连接；……第n行像素与n谱段像素阵列及与之对应的n读取通道连接。

上述高速多光谱图像传感器的数据传输方法包括下述步骤：

(1)t1时刻，Ⅰ谱段像素阵列的首行像素a对物体进行扫描成像，并将物体的第一行第一次成像信号s1通过Ⅰ读取通道转移到存储器Mem1中；

(2)t2时刻，Ⅰ谱段像素阵列的第二行像素b对物体进行扫描成像，并将物体第一行第二次成像信号s2通过Ⅱ读取通道转移到存储器Mem1中与物体的第一行第一次成像信号s1累加寄存；同时首行像素a对物体进行扫描成像，并将物体第二行第一次成像信号m1通过Ⅰ读取通道转移到存储器Mem2中；