双模态仿生视觉传感器像素读出系统
阅读：753发布：2020-05-08
专利汇可以提供双模态仿生视觉传感器像素读出系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 实施例 提供了一种双模态仿生视觉 传感器 像素 读出系统，通过采用 数模转换 器数据输入总线和第一数据输出总线传输数据，可以实现对第一类控制 电路 的输入数据和输出数据的高速传输，进而提高了双模态仿生视觉传感器的图像生成速度。，下面是双模态仿生视觉传感器像素读出系统专利的具体信息内容。
1.一种双模态仿生视觉传感器像素读出系统，其特征在于，包括：数模转换器数据输入总线和第一数据输出总线；
所述数模转换器数据输入总线与第一类控制电路对应的数模转换器连接，所述第一数据输出总线与所述第一类控制电路的输出端连接；所述第一类控制电路为双模态仿生视觉传感器的像素阵列中目标第一类感光器件对应的控制电路；
其中，所述目标第一类感光器件用于获取目标光信号，并将所述目标光信号转换为第一类电流信号；所述第一类控制电路用于基于所述第一类电流信号与所述目标第一类感光器件周围第一预设数量个非目标第一类感光器件转换得到的第二类电流信号之和的差值，输出表征所述目标光信号中的光强梯度信息的指定数字信号。
2.根据权利要求1所述的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，其特征在于，还包括：
寻址译码器；
所述寻址译码器用于对第二类控制电路的输出结果进行读出，所述第二类控制电路为所述像素阵列中的第二类感光器件对应的控制电路；
其中，所述第二类感光器件用于获取所述目标光信号，从所述目标光信号中提取指定频段的光信号，并将所述指定频段的光信号转换为第三类电流信号；所述第二类控制电路用于基于所述第三类电流信号，输出表征所述目标光信号中的光强信息的模拟电压信号。
3.根据权利要求2所述的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，其特征在于，还包括：
模数转换器；
所述模数转换器与所述寻址译码器连接，所述模数转换器用于将所述寻址译码器读出的所述第二类控制电路的输出结果转换为数字电压信号。
4.根据权利要求3所述的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，其特征在于，还包括：
第二数据输出总线；
所述第二数据输出总线与所述模数转换器连接。
5.根据权利要求2所述的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，其特征在于，还包括：
相关双取样电路CDS；
所述CDS连接在所述第二类控制电路和所述寻址译码器之间。
6.根据权利要求1所述的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，其特征在于，每第二预设数量个所述第一类控制电路共用一个所述数模转换器。
7.根据权利要求6所述的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，其特征在于，还包括：
第一存储单元；
所述第一存储单元用于对每第二预设数量个所述第一类控制电路的输出结果进行存储。
8.根据权利要求7所述的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，其特征在于，还包括：
第二存储单元；
所述第二存储单元用于对所有所述第一存储单元存储的所述第一类控制电路的输出结果进行汇总。
9.根据权利要求8所述的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，其特征在于，还包括：
时钟和锁相环；
所述时钟与所述锁相环连接，所述锁相环与所述第一类控制电路对应的数模转换器、所述第一存储单元和所述第二存储单元连接。
10.根据权利要求2所述的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，其特征在于，所述寻址译码器具体包括：X方向寻址译码器和Y方向寻址译码器；
所述X方向寻址译码器用于对所述像素阵列中每一列的第二类感光器件对应的第二类控制电路的输出结果进行读出；
所述Y方向寻址译码器用于对所述像素阵列中每一行的第二类感光器件对应的第二类控制电路的输出结果进行读出。
双模态仿生视觉传感器像素读出系统
技术领域
背景技术
[0003] 仿生视觉传感器主要是对人眼视网膜的模态进行仿真，人眼视网膜主要包括两种视觉感知细胞，即视锥细胞和视杆细胞，分别对应两种不同的模态。其中，视锥细胞的模态主要是对绝对光强信息与颜色信息敏感，具有很高的图像还原精度，但是还原速度较慢；与视锥细胞的模态相反，视杆细胞主要是对光强梯度信息进行感知，具有感知速度较快且感知的动态范围较大，但是其无法感知绝对光强信息与颜色信息。
[0004] 但是，现有技术中存在的仿生视觉传感器均只能对人眼视网膜的其中一种模态进行仿真，形成单一的感知模式，进而只能对某一类信息进行感知。如传统相机，类似于视锥细胞，主要对颜色信息进行感知。如动态视觉传感器(Dynamic Vision Sensor，DVS)，类似于视杆细胞，主要对光强梯度信息进行感知。而单一模态的视觉传感器应用场景有限。例如，对于类似于视锥细胞的仿生视觉传感器，由于其拍摄得到的是绝对光强信息而非光强梯度信息，虽然在家用娱乐电子设备中应用非常广泛，但在工业控制领域，往往面临速度不够动态范围太小等问题，因而很难应用。对于类似于视杆细胞的仿生视觉传感器，虽然感知速度很快，但是由于只对运动目标敏感，导致难以拍摄到图像，或者拍摄到的图像质量较差，难以满足娱乐电子设备的需求。而且由于仿生视觉传感器只包含单一的感知模式，在这种感知模式失效时仿生视觉传感器则失效，这对于对稳定性有高要求的无人驾驶、无人机等机器人有很大的局限。另外，目前评价仿生视觉传感器性能的主要指标有图像质量，动态范围与拍摄速度。由上述内容可知，在传统的仿生视觉传感器的框架下，这三个指标往往互斥：如当拍摄速度提高时，仿生视觉传感器的动态范围就会降低；当图像质量提高时拍摄速度一般就会降低，很难同时兼顾。
[0005] 因此，现急需提供一种具有双感知模式的仿生视觉传感器，即双模态仿生视觉传感器，可以同时感知绝对光强信息与颜色信息以及光强梯度信息，进而需要提供一种与之匹配的像素读出系统。
发明内容
[0006] 为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供了一种双模态仿生视觉传感器像素读出系统。
[0007] 本发明实施例提供了一种双模态仿生视觉传感器像素读出系统，包括：数模转换器数据输入总线和第一数据输出总线；
[0008] 所述数模转换器数据输入总线与第一类控制电路对应的数模转换器连接，所述第一数据输出总线与所述第一类控制电路的输出端连接；所述第一类控制电路为双模态仿生视觉传感器的像素阵列中目标第一类感光器件对应的控制电路；
[0009] 其中，所述目标第一类感光器件用于获取目标光信号，并将所述目标光信号转换为第一类电流信号；所述第一类控制电路用于基于所述第一类电流信号与所述目标第一类感光器件周围第一预设数量个非目标第一类感光器件转换得到的第二类电流信号之和的差值，输出表征所述目标光信号中的光强梯度信息的指定数字信号。
[0010] 优选地，双模态仿生视觉传感器像素读出系统，还包括：寻址译码器；
[0011] 所述寻址译码器用于对第二类控制电路的输出结果进行读出，所述第二类控制电路为所述像素阵列中的第二类感光器件对应的控制电路；
[0012] 其中，所述第二类感光器件用于获取所述目标光信号，从所述目标光信号中提取指定频段的光信号，并将所述指定频段的光信号转换为第三类电流信号；所述第二类控制电路用于基于所述第三类电流信号，输出表征所述目标光信号中的光强信息的模拟电压信号。
[0013] 优选地，所述的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，还包括：模数转换器；
[0014] 所述模数转换器与所述寻址译码器连接，所述模数转换器用于将所述寻址译码器读出的所述第二类控制电路的输出结果转换为数字电压信号。
[0015] 优选地，所述的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，还包括：第二数据输出总线；
[0016] 所述第二数据输出总线与所述模数转换器连接。
[0017] 优选地，所述的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，还包括：相关双取样电路CDS；
[0018] 所述CDS连接在所述第二类控制电路和所述寻址译码器之间。
[0019] 优选地，每第二预设数量个所述第一类控制电路共用一个所述数模转换器。
[0020] 优选地，所述的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，还包括：第一存储单元；
[0021] 所述第一存储单元用于对每第二预设数量个所述第一类控制电路的输出结果进行存储。
[0022] 优选地，所述的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，还包括：第二存储单元；
[0023] 所述第二存储单元用于对所有所述第一存储单元存储的所述第一类控制电路的输出结果进行存储。
[0024] 优选地，所述的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，还包括：时钟和锁相环；
[0026] 优选地，所述寻址译码器具体包括：X方向寻址译码器和Y方向寻址译码器；
[0027] 所述X方向寻址译码器用于对所述像素阵列中每一列的第二类感光器件对应的第二类控制电路的输出结果进行读出；
[0028] 所述Y方向寻址译码器用于对所述像素阵列中每一行的第二类感光器件对应的第二类控制电路的输出结果进行读出。
[0029] 本发明实施例提供的一种双模态仿生视觉传感器像素读出系统，通过采用数模转换器数据输入总线和第一数据输出总线传输数据，可以实现对第一类控制电路的输入数据和输出数据的高速传输，进而提高了双模态仿生视觉传感器的图像生成速度。附图说明
[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031] 图1为本发明实施例提供的一种双模态仿生视觉传感器的像素阵列的排列方式示意图；
[0032] 图2为本发明实施例提供的一种双模态仿生视觉传感器的像素阵列的排列方式示意图；
[0033] 图3为本发明实施例提供的用于控制目标第一类感光器件的第一类电流模式有源像素传感器电路的结构示意图；
[0034] 图4为本发明实施例提供的第一类电流模式有源像素传感器电路中输入至DAC15的指定数字信号的变化形式示意图；
[0035] 图5为本发明实施例提供的第一类电流模式有源像素传感器电路的具体结构示意图；
[0036] 图6为本发明实施例提供的一种双模态仿生视觉传感器像素读出系统的结构示意图；
[0037] 图7为本发明实施例提供的电压模式有源像素传感器电路的具体结构示意图；
[0038] 图8为本发明实施例提供的寻址译码器的结构示意图；
[0039] 图9为本发明实施例提供的第二类电流模式有源像素传感器电路的具体结构示意图；
[0040] 图10为本发明实施例提供的寻址译码器的连接示意图；
[0041] 图11为本发明实施例提供的CDS的结构示意图；
[0042] 图12为本发明实施例提供的CDS的电路时序图；
[0043] 图13为本发明实施例提供的CDS的结构示意图；
[0044] 图14为本发明实施例提供的双模态仿生视觉传感器像素读出系统的结构示意图。
具体实施方式
[0045] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0047] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
[0048] 本发明实施例提供了一种双模态仿生视觉传感器像素读出系统，包括：数模转换器数据输入总线和第一数据输出总线；
[0049] 所述数模转换器数据输入总线与第一类控制电路对应的数模转换器(Digital to Analog Converter，DAC)连接，第一数据输出总线与第一类控制电路的输出端连接；所述第一类控制电路为双模态仿生视觉传感器的像素阵列中目标第一类感光器件对应的控制电路；
[0050] 其中，所述目标第一类感光器件用于获取目标光信号，并将所述目标光信号转换为第一类电流信号；所述第一类控制电路用于基于所述第一类电流信号与所述目标第一类感光器件周围第一预设数量个非目标第一类感光器件转换得到的第二类电流信号之和的差值，输出表征所述目标光信号中的光强梯度信息的指定数字信号。
[0051] 具体地，本发明实施例中，双模态仿生视觉传感器的像素阵列由多个第一类感光器件以及多个第二类感光器件排列形成，具体可以是由第一类感光器件以及第二类感光器件相间排列形成。每个第一类感光器件和每个第二类感光器件均分别作为一个像素。其中，第一类感光器件以及第二类感光器件的数量可以根据像素阵列的大小进行设定，可相同也可不同，本发明实施例中对此不作具体限定。
[0052] 第一类感光器件以及第二类感光器件均用于获取目标光信号。
[0053] 第一类感光器件包括目标第一类感光器件和非目标第一类感光器件，目标第一类感光器件还用于将目标光信号转换为第一类电流信号，非目标第一类感光器件还用于将目标光信号转换为第二类电流信号。第一类感光器件具体可以是响应曲线均相同的光电二极管。
[0054] 第二类感光器件还用于从目标光信号中提取指定频段的光信号，并将指定频段的光信号转换为第三类电流信号。第二类感光器件具有可以是具有不同响应曲线的光电二极管，第二类感光器件的响应频段具体是指定频段，指定频段可以为红光频段、蓝光频段或绿光频段。第二类感光器件还可以是由相同响应曲线的光电二极管和滤色器(Colour Filter，CF)组成，滤色器具体可以为红色滤色器、蓝色滤色器或绿色滤色器，分别用于从目标光信号中提取红光频段、蓝光频段或绿光频段的光信号。需要说明的是，滤色器具体可以是滤光片或者透镜，当滤色器为透镜时，具体可选用拜伦透镜，也可以选用其他类型的透镜。
[0055] 以下实施例中仅以第二类感光器件是由相同响应曲线的光电二极管和滤色器组成为例进行说明。
[0056] 双模态仿生视觉传感器的像素阵列的排列方式可以如图1所示，图1中仅示出了7×7的像素阵列，由25个第一类感光器件11以及24个第二类感光器件12相间排列形成。图1中做“+”标记的均为目标第一类感光器件，做“-”标记的均为非目标第一类感光器件，做R、G、B标记的均为第二类感光器件，并分别表示提取红色频段的光信号的第二类感光器件、提取绿色频段的光信号的第二类感光器件以及提取蓝色频段的光信号的第二类感光器件。例如，分别是具有红色滤色器的第二类感光器件、具有绿色滤色器的第二类感光器件以及具有蓝色滤色器的第二类感光器件。双模态仿生视觉传感器的像素阵列的排列方式也可以如图2所示，或者其他排列方式，本发明实施例中对此不作具体限定。
[0057] 每个目标第一类感光器件均对应一控制电路，目标第一类感光器件对应的控制电路为第一类控制电路，具体为第一类电流模式有源像素传感器电路，用于基于第一类电流信号与目标第一类感光器件周围第一预设数量个非目标第一类感光器件转换得到的第二类电流信号之和的差值，输出表征目标光信号中的光强梯度信息的指定数字信号。本发明实施例中，第一类控制电路用于模拟兴奋型视杆细胞的作用。
[0058] 第一类控制电路包括目标第一类感光器件、第一电流放大器、比较器、加法器、数模转换器和三态门电路；目标第一类感光器件与所述第一电流放大器相连，所述第一电流放大器与所述比较器的一个输入端相连；所述加法器的输入端分别与所述第一类控制开关连接，所述加法器的输出端与所述比较器的另一个输入端相连；所述比较器的输出端与所述数模转换器相连，所述数模转换器将输入的指定数字信号转换为指定模拟信号，并将所述指定模拟信号输出至所述第一电流放大器或者所述加法器，直至所述比较器的输出端输出事件脉冲信号，即比较器处于边沿触发状态，所述第一类电流模式有源像素传感器电路输出所述指定数字信号，所述指定数字信号用于表征所述目标光信号中的光强梯度信息。
[0059] 所述三态门电路分别与所述比较器的输出端以及所述数模转换器的输入端连接；所述三态门电路用于在所述比较器的输出端输出所述事件脉冲信号时，即比较器处于边沿触发状态时，输出所述指定数字信号。
[0060] 如图3所示，为本发明实施例中提供的用于控制目标第一类感光器件的第一类电流模式有源像素传感器电路。图3中第一类电流模式有源像素传感器电路包括目标第一类感光器件11、第一电流放大器12、比较器13、加法器14和数模转换器(Digital to Analog Converter，DAC)15，目标第一类感光器件11与第一电流放大器12相连，第一电流放大器12用于对目标第一类感光器件11转换得到的第一类电流信号I0进行放大，放大的倍数为第一预设数量，即放大的倍数与目标第一类感光器件11周围的非目标第一类感光器件的数量相等，以保证放大后的第一类电流信号与目标第一类感光器件11周围第一预设数量个非目标第二类感光器件转换得到的第二类电流信号之和在同一量级上。需要说明的是，本发明实施例中提供的第一类感光器件不会从目标光信号中提取指定频段的光信号，即响应曲线均相同或第一类感光器件中不存在滤光器，因此第一类感光器件的响应频段与自身相关。
[0061] 第一电流放大器12与比较器13的一个输入端相连，将放大后的第一类电流信号输入至比较器13中。目标第一类感光器件11周围的4个非目标第一类感光器件均分别与加法器14的输入端相连。由于每个非目标第一类感光器件均与一个第一类控制开关串联。本发明实施例中仅示出了与每个非目标第一类感光器件串联的第一类控制开关M1、M2、M3、M4。
[0062] 加法器14的输出端与比较器13的另一个输入端相连。4个非目标第一类感光器件转换得到的电流信号I1、I2、I3、I4分别输入至加法器14，由加法器14对I1、I2、I3、I4进行求和，并将求和结果输入至比较器13。由比较器13对放大后的第一类电流信号以及加法器14的求和结果进行比较。当前一时刻与当前时刻的比较结果一致，则不做输出，由DAC15将输入的指定数字信号转换为指定模拟信号，并将指定模拟信号输出至第一电流放大器12或者加法器14，输出至第一电流放大器12的指定模拟信号记为IDA2，输出至加法器14的指定模拟信号记为IDA1。输出后再通过比较器13进行比较，当前一时刻与后一时刻的比较结果相反时，由比较器13的输出端输出事件脉冲信号，即比较器13处于边沿触发状态，此时第一类电流模式有源像素传感器电路输出指定数字信号，指定数字信号用于表征目标光信号中的光强梯度信息。其中，第一类电流模式有源像素传感器电路输出的指定数字信号是一种用0和1表示的数字信号。三态门电路41分别与比较器13的输出端以及DAC15的输入端连接；三态门电路41用于在比较器13的输出端输出事件脉冲信号时，即比较器13处于边沿触发状态时，输出指定数字信号。
[0063] 其中，输入至DAC15的指定数字信号可以是人为输入的周期性增加的指定数字信号，指定数字信号的变化形式具体如图4所示，指定数字信号具体随时间呈阶梯型递增，当某一时刻N*step时，指定数字信号取值为ΔI，比较器13输出事件脉冲信号，即比较器13处于边沿触发状态，则将此时的ΔI作为第一类电流模式有源像素传感器电路的输出。其中，N为此前经过的台阶数，step为每一台阶经过的时长。
[0064] 如图5所示，为本发明实施例中提供的第一类电流模式有源像素传感器电路的具体结构示意图。图5中，电路结构51模拟视杆细胞电路，电路结构52模拟节细胞与双极细胞。Vcc为控制电路的电源，目标第一类感光器件53与Vcc连接，目标第一类感光器件53转换得到的第一类电流信号I0经电流镜54放大4倍后与比较器(Comparer，CP)56的输入端连接，目标第一类感光器件53周围的4个非目标第一类感光器件转换得到的电流信号分别为I1、I2、I3、I4。
[0065] 需要说明的是，图5中电流镜54为第一电流放大器。图5中并未画出目标第一类感光器件53周围的4个非目标第一类感光器件，仅仅画出了与每个非目标第一类感光器件串联的第一类控制开关M1、M2、M3、M4。I1、I2、I3、I4所在的线路合并成一条线路，实现加法器的作用。合并的一条线路与CP56的输入端连接。由CP56对放大后的第一类电流信号以及I1、I2、I3、I4之和进行比较。当前一时刻与当前时刻的比较结果一致，则不做输出，由DAC55将输入的指定数字信号转换为指定模拟信号，并将指定模拟信号输出至目标第一类感光器件53或者某一个非目标第一类感光器件。输出后再通过CP56进行比较，当前一时刻与后一时刻的比较结果相反时，由CP56的输出端输出事件脉冲信号，即CP56处于边沿触发状态，此时由三态门电路57输出指定数字信号。
[0066] 在图5中，CP56与地之间还连接有电容58，电容58可以是实际电容，也可以是第一类电流模式有源像素传感器电路中虚拟出来的寄生电容，本发明实施例中对此不作具体限定。
[0067] 如图6所示，双模态仿生视觉传感器像素读出系统中包括：数模转换器数据输入总线和第一数据输出总线；数模转换器数据输入总线与第一类控制电路对应的DAC连接，第一数据输出总线与第一类控制电路的输出端连接。图6中，采用的像素阵列是多个M行N列的子像素阵列构成，每个子像素阵列中共有M×N个像素，分别为Pixel(0,0)、Pixel(1,0)、…、Pixel(N,0)、…、Pixel(N,M)。每个像素对应于1个感光器件，感光器件的排列方式可以如图1或图2所示。每个第一类控制电路均可以对应一个DAC，也可以如图6所示，多个第一类控制电路共用一个DAC，共用DAC的第一类控制电路的数量具体是第二预设数量，即每个子像素阵列中包含的所有目标第一类感光器件对应的第一类控制电路的数量。
[0068] 本发明实施例中提供的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，通过采用数模转换器数据输入总线和第一数据输出总线传输数据，可以实现对第一类控制电路的输入数据和输出数据的高速传输，进而提高了双模态仿生视觉传感器的图像生成速度。
[0069] 在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，还包括：寻址译码器；
[0070] 所述寻址译码器用于对第二类控制电路的输出结果进行读出，所述第二类控制电路为所述像素阵列中的第二类感光器件对应的控制电路；
[0071] 其中，所述第二类感光器件用于获取所述目标光信号，从所述目标光信号中提取指定频段的光信号，并将所述指定频段的光信号转换为第三类电流信号；所述第二类控制电路用于基于所述第三类电流信号，输出表征所述目标光信号中的光强信息的模拟电压信号。
[0072] 具体地，本发明实施例中，双模态仿生视觉传感器的像素阵列中的第二类感光器件对应的控制电路为第二类控制电路，第二类控制电路具体为电压模式有源像素传感器电路，用于基于第三类电流信号，输出表征所述目标光信号中的光强信息的模拟电压信号。如图7所示，图7中，共包括4个第二类感光器件，分别为71、72、73、74，第二类感光器件71与第二类控制开关75串联形成第一器件支路，第二类感光器件72与第二类控制开关76串联形成第二器件支路，第二类感光器件73与第二类控制开关78串联形成第三器件支路，第二类感光器件74与第二类控制开关77串联形成第四器件支路。第一器件支路、第二器件支路、第三器件支路以及第四器件支路并联后与MOS管79、710连接，MOS管710与MOS管711连接。MOS管79用于起偏置作用，MOS管710用于起开关作用，MOS管711用于对某一器件支路上的第二类感光器件转换得到的第三类电流信号进行电流积分，得到模拟电压信号，表征目标光信号中的光强信息。
[0073] 本发明实施例中，寻址译码器主要功能是将N路输入数据转换到2N的转换。如图8所示，寻址译码器的N路输入可以是N个第二类控制电路的输出结果，分别记为I0、I1、…、IN-1，寻址译码器的2N路输出记为D0、D1、…、 寻址译码器由时钟Clk控制，并由En供电。
[0074] 本发明实施例中，引入寻址译码器对第二类控制电路的输出结果进行读出，可以避免每一个第二类控制电路均接有一个输出线输出结果，可以节约资源，并提高数据的传输速度。
[0075] 在上述实施例的基础上，本发明实施例中，双模态仿生视觉传感器的控制电路中还包括：第三控制电路，用于控制每个非目标第一类感光器件。第三控制电路具体为第二类电流模式有源像素传感器电路。第三控制电路包括一个非目标第一类感光器件和第二预设数量个电流镜；每个电流镜分别与非目标第一类感光器件周围的一个第二类感光器件串联。
[0076] 具体地，本发明实施例中每个第二类电流模式有源像素传感器电路均控制一个非目标第一类感光器件。
[0077] 如图9所示，第二类电流模式有源像素传感器电路包括一个非目标第一类感光器件81和4个第一类电流镜82、83、84、85。每个第一类电流镜分别与非目标第一类感光器件81周围的一个目标第一类感光器件串联，即将非目标第一类感光器件81转换得到的电流信号I1复制成4个I1，分别用于包括非目标第一类感光器件81周围的每个目标第一类感光器件的第一类电流模式有源像素传感器电路获取到目标光信号中的光强梯度信息，以实现非目标第一类感光器件的复用，提高可重配双模态仿生视觉传感器的像素填充因子。
[0078] 如图10所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，所述寻址译码器具体包括：X方向寻址译码器和Y方向寻址译码器；
[0079] 所述X方向寻址译码器用于对所述像素阵列中每一列的第二类感光器件对应的第二类控制电路的输出结果进行读出；
[0080] 所述Y方向寻址译码器用于对所述像素阵列中每一行的第二类感光器件对应的第二类控制电路的输出结果进行读出。
[0081] 具体地，本发明实施例中，若双模态仿生视觉传感器的像素阵列尺寸为640*240，每个子像素阵列尺寸为40*40。对于每个子像素阵列，X方向寻址译码器中N的取值为N＝10(log2 640)，Y方向寻址译码器中N的取值为N＝8(log2 240)。当使用X方向寻址译码器进行垂直X或使用Y方向寻址译码器进行水平Y访问时，像素阵列中的像素对应的控制电路的输出结果会被顺序寻址读出。
[0082] 在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，还包括：模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)，ADC与寻址译码器连接，ADC具体与X方向寻址译码器连接，ADC用于将寻址译码器读出的第二类控制电路的输出结果转换为数字电压信号。
[0083] 具体地，本发明实施例中，对于每个子像素阵列，图7中第二类控制电路的输出结果为MOS管711进行电流积分得到的结果，是模拟电压信号，需要接入ADC实现模数转换得到数字电压信号。
[0084] 在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，还包括：第二数据输出总线；
[0085] 所述第二数据输出总线与所述模数转换器连接。
[0086] 如图10所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，还包括：相关双取样电路(Correlated Double Sampling，CDS)，CDS连接在第二类控制电路和寻址译码器之间，具体可以连接在第二类控制电路和X方向寻址译码器之间，CDS与X方向寻址译码器通过总线连接。
[0087] 具体地，本发明实施例中，采用CDS的目的是降低第二类控制电路的输出噪声。CDS的基本电路如图11所示，图11中左侧仅示出了第二类控制电路中的一个器件支路，第二类感光器件PD与第二类控制开关MTG串联，MTG与MOS管MRS、MSF连接，MOS管MSF与MOS管MSEL连接。MOS管MRS用于起偏置作用，MOS管MSF用于起开关作用，MOS管MSEL用于对PD转换得到的第三类电流信号进行电流积分，得到模拟电压信号，表征目标光信号中的光强信息，并输出模拟电压信号。MRS、MSF还与一电容FD连接，电容FD具体可以是实际电容，也可以是CDS的寄生电容，本发明实施例中对此不作具体限定。
[0088] 图11中右侧为CDS，由两组S/H电路和一个差分放大器组成，具体工作方式为：复位电平和信号电平被采样并分别保持在电容CR与电容CS中，CR分别与MOS管MR和MY连接，CS分别与MOS管MS和MY连接；分别对保持在CR与CS中的复位电平和信号电平进行微分得到输出信号。CDS的电路时序图如图12所示，图12中 和 分别表示MOS管MSEL、MRS、第二类控制开关MTG、MOS管MR、MS、MY的电平。
[0089] 在信号读出阶段，MOS管MSEL从t1～t7一直处于导通状态，因而MSEL一直导通， 一直处于高电平；在t1时刻，ADC读取复位电平与开关噪声，然后在t2将 置高(此时，电容FD复位)之后将 存储在电容CR；此时，采样保持复位信号在电容CR中，在t3将 置高，然后读取信号电平；在t4通过将 置高，打开第二类控制开关MTG将累积的电荷转移到电容FD中；在t5时刻将 置高，电容FD中的累积电荷被采样并保持到CS中；最后，在t6时刻将 置高实现对累积信号与复位信号的积分。
[0090] 需要说明的是，本发明实施例中的CDS的结构示意图还可以如图13所示。电容C1和C2的具体取值可以根据需要进行设定，本发明实施例中对此不作具体限定。
[0091] 在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，还包括：第一存储单元；
[0092] 所述第一存储单元用于对每第二预设数量个所述第一类控制电路的输出结果进行存储。
[0093] 具体地，本发明实施例中，对于每个子像素阵列，存在一个第一存储单元，对子像素阵列中的所有目标第一类感光器件对应的第一类控制电路的输出结果进行存储。也就是说，第二预设数量是指每个子像素阵列中所有目标第一类感光器件对应的第一类控制电路的数量。第一存储单元具体可以是寄存器、锁存器、SRAM、DRAM、忆阻器等。
[0094] 在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，还包括：第二存储单元；
[0095] 所述第二存储单元用于对所有所述第一存储单元存储的所述第一类控制电路的输出结果进行汇总。
[0096] 具体地，本发明实施例中，对于双模态仿生视觉传感器的像素阵列，存在一个第二存储单元，对像素阵列中的所有子像素阵列中的第一存储单元存储的第一类控制电路的输出结果进行汇总。第二存储单元具体可以是寄存器、锁存器、SRAM、DRAM、忆阻器等。
[0097] 在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的双模态仿生视觉传感器像素读出系统，还包括：时钟和锁相环；
[0098] 所述时钟与所述锁相环连接，所述锁相环与所述第一类控制电路对应的数模转换器、所述第一存储单元和所述第二存储单元连接。
[0099] 如图14所示，对于每个子像素阵列来说，子像素阵列包括M行N列像素，像素排列方式可以如图1或图2所示。每个子像素阵列中的所有目标第一类感光器件对应的第一类控制电路对应于同一个DAC，DAC的输入端连接数模转换器数据输入总线，输入为DA_par，由DAC输出至每个第一类控制电路的输出为DA_val。采用X方向寻址译码器和Y方向寻址译码器分别对每个子像素阵列中的所有目标第一类感光器件对应的第一类控制电路进行X方向和Y方向的寻址。在对X方向进行寻址之前，还通过CDS降低第二类控制电路的输出噪声。第一存储单元中存储的是子像素阵列中的所有目标第一类感光器件对应的第一类控制电路的输出结果。第一存储单元与第二存储单元连接。第二存储单元与用户界面1通过第一数据总线连接，用户界面1用于显示双模态仿生视觉传感器获得的指定数字信号形成的图像。另一方面，X方向寻址译码器与ADC连接，ADC的输入为AD_par。ADC与用户界面2通过第二数据总线连接，用户界面2用于显示双模态仿生视觉传感器获得的数字电压信号形成的图像。
[0100] 图14中还包括逻辑控制中心，用于实现逻辑控制；还包括用户配置接口，用于实现用户配置；还包括第三存储单元，用于实现对用户配置信息的存储。第三存储单元具体可以是寄存器、锁存器、SRAM、DRAM、忆阻器等。图14中还包括时钟CLK和锁相环(Phase Locked Loop，PLL)，时钟CLK用于向PLL发送时钟信号clk0，实现对PLL的时钟控制。时钟CLK还通过PLL向DAC发送时钟信号clk1，向第一存储单元发送时钟信号clk2，向第二存储单元发送时钟信号clk3，向ADC发送时钟信号clk4，向用户界面1发送时钟信号clk5，向逻辑控制中心发送时钟信号clk6，以实现对DAC、第一存储单元、第二存储单元、ADC、用户界面1以及逻辑控制中心的时钟控制。DAC的输入和ADC的输入可以通过逻辑控制中心实现控制。
[0101] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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