[发明专利]改进的扫描传感器阵列

说明书

技术领域

本发明涉及图像捕捉技术，尤其涉及改进的扫描传感器阵列。

背景技术

图像捕捉设备可被分类为通过全局快门或捕捉技术或者扫描技术来捕捉图像。诸如由电荷耦合器件执行的全局捕捉技术通过在同一时间感测图像的数据阵列来捕捉整体图像。捕捉图像或图像数据意味着接收光并存储表示接收到的光的图像数据。虽然全局捕捉技术避免运动失真伪像，但是一个缺点在于，需要聚光像素来保持其值直至其已被读出，这会导致与使用扫描技术的传感器相比的增加的刷新时间段以及由此的减小的刷新速率。此外，对于每个像素，需要增大的半导体面积用于第二电荷存储元件，以使得像素电荷可尽可能快地被卸载。后者是隔行CCD所采用的原理，这意味着其具有大致双倍面积惩罚。

一些图像捕捉设备使用扫描传感器。扫描传感器的一个示例是在像视频相机之类的消费电子产品中找到的典型互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器设备。CMOS传感器使用在不同的时间捕捉图像数据帧的不同部分的滚动快门(rolling shutter)或捕捉技术。隔行CMOS传感器包括平行光敏像素线及其附随的存储电路。连续线的曝光会具有显著重叠。例如，在30Hz的刷新速率下，对于每条线，会有30ms的曝光窗，这导致几乎所有线在同一帧中同时被活跃地曝光。然而，对线的读出被串行化或是滚动的(即，每次一条线)。在对线进行读出时，将在稍后被读出的相邻线仍在对随时间而改变的场景进行捕捉(意味着接收和存储光)，因此导致空间和时间的不连续性。

在扫描传感器的另一示例中，外部快门可与CMOS传感器联用，并且快门可在帧期间在遍历方向上接连地控制用于图像数据的捕捉的每条像素线的曝光，而同时阻挡其他线。因而，这些线在不同的时间点捕捉图像帧的不同部分，从而实际上在帧中“滚动”。滚动快门或滚动捕捉技术在刷新速率方面提供了优点，因为读出是连续的，并且由于不需要附加存储像素，因而半导体面积可以较小。

扫描传感器的其他示例包括用在模拟阴极射线管(CRT)系统、激光扫描仪、以及其中光束按相继方式激活传感器的光敏区的其他系统中的图像传感器。按扫描模式来扫描图像传感器。扫描模式的示例是光栅扫描次序或光栅次序。例如，模拟阴极射线管(CRT)具有光束在水平线上跨其移动的图像传感器以及生成表示图像的模拟信号的图像传感器。在使用光栅扫描技术的数字系统中，图像传感器可包括按扫描模式激活的像素。

如以上提及的，扫描或滚动技术中捕捉的时间差引入图像伪像，尤其在图像对象正在移动时。照明差异、歪斜、和抖动都是公知的归因于帧期间的捕捉时间差的伪像。

具有图像传感器或图像传感器阵列的多个图像捕捉设备可被用于捕捉场景，常常用于通过使区域中的每个传感器聚焦在较小的视场上来提供较大的总体视场或者改进总体分辨率或刷新速率。至少两个图像传感器的视场(FOV)可重叠。例如，传感器的第一FOV可使其底边与其他传感器的第二FOV的顶部相重叠。来自两个传感器的图像可被缝合在一起以产生合成图像。然而，当传感器是通过诸如滚动捕捉(在此示例中为垂直连续)之类的扫描技术操作时，第一和第二传感器同时自顶向下地扫描其相应的图像。因而，聚焦在场景的底部的传感器在帧的开始处捕捉重叠边界区域中的行，而聚焦在场景的顶部的传感器在帧的结束处捕捉重叠边界区域中的行。在帧中存在可能移动的图像的情况中，伪像还使得将图像数据中来自第一和第二图像传感器的重叠区域缝合在一起变得复杂。

发明内容

提供了通过图像传感器阵列使用扫描技术来进行图像捕捉和图像处理的技术。扫描技术的示例是滚动捕捉技术。术语滚动快门技术有时被使用，并且此技术是一种滚动捕捉技术。图像传感器阵列被布置成覆盖视场，其中每个传感器具有视场段，该视场段与由另一图像传感器覆盖的视场段相邻。每个视场段(FOV)共享重叠区域。

在一个实施例中，多个图像传感器包括第一图像传感器和第二图像传感器，该第一图像传感器和第二图像传感器覆盖共享第一重叠区域的相邻FOV段。图像传感器中的每一个包括相应的光敏元件集，该光敏元件集被遍历以便在其相应的光敏元件集的遍历方向上捕捉图像数据。第一和第二图像传感器在相同的重叠时间段期间在第一重叠区域中捕捉图像数据，在该相同的重叠时间段期间，第一和第二图像传感器使用它们的相应的光敏元件集的相反的遍历方向。这种在相反方向上的遍历提供了由不同的图像传感器在重叠区域中捕捉的数据之间的更紧密的空间和时间关系。更紧密的空间和时间关系减少了重叠边界处的伪像效应，由此减少缝合时间和复杂度。