[发明专利]基于FPGA的面阵CMOS图像传感器多模式自动切换采集系统

权利要求书

1.一种基于FPGA的面阵CMOS图像传感器多模式自动切换采集系统，其特征在于，包括：

用于采集图像的、具有普通工作模式、高速工作模式和TDI工作模式的CMOS采集模块；

用于驱动CMOS采集模块、对CMOS采集模块获取的信息进行缓存以及对CMOS采集模块进行工作模式切换处理的FPGA模块；

用于在CMOS采集模块与上位机之间或者在FPGA模块与上位机之间，进行信息传输的传输通道模块；

用于协同FPGA模块对CMOS采集模块进行工作模式切换处理的、呈现CMOS采集模块获取的图像的上位机；以及

其中，普通工作模式可切换为高速工作模式，高速工作模式可切换为TDI工作模式，高速工作模式和TDI工作模式切换是通过以下步骤实现的：

当CMOS采集模块从普通工作模式切换至高速工作模式，FPGA模块启动其内部设定好的定时模块，对物体运动的时间与定时模块中设定好的第三阈值进行比较，若物体运动的时间不超过定时模块中设定好的第三阈值时，系统的高速工作模式保持不变；若物体运动的时间超过定时模块中设定好的第三阈值时，则CMOS采集模块从高速工作模式切换为TDI工作模式。

2.一种基于FPGA的面阵CMOS图像传感器多模式自动切换采集方法，其特征在于，CMOS采集模块具有普通工作模式、高速工作模式和TDI工作模式；

普通工作模式和高速工作模式的切换是通过以下步骤实现的:

(1)将CMOS采集模块采集的图像转化为灰度图像，把t+1时刻的图像(x,y)处的灰度值I(t+1)减去t时刻的该点的灰度值I(t),将上一步所得结果取绝对值后与第一阈值进行比较，当一帧图像处理完后，将得到一幅二值图像；

(2)用求和函数来计算二值图像中值为1的像素点数目，既是连用两次求和函数将图像中数值的行和列分别加在一起，求出像素为1的总数，再将总数与设定的第二阈值进行比较，若总数大于第二阈值，则表示物体是静态的，反之，表示物体是运动的；

(3)将表示物体是静态的比较结果通过传输通道模块反馈给FPGA模块，以使CMOS采集模块从高速工作模式切换至普通工作模式；

或者将表示物体是运动的比较结果通过传输通道模块反馈给FPGA模块，以使CMOS采集模块从普通工作模式切换至高速工作模式；

高速工作模式和TDI工作模式切换是通过以下步骤实现的：

在步骤(3)之中，将表示物体是运动的比较结果通过传输通道模块反馈给FPGA模块，以使CMOS采集模块从普通工作模式切换至高速工作模式，FPGA模块启动其内部设定好的定时模块，对物体运动的时间与定时模块中设定好的第三阈值进行比较；

(4)若物体运动的时间不超过定时模块中设定好的第三阈值时，系统的高速工作模式保持不变；若物体运动的时间超过定时模块中设定好的第三阈值时，则CMOS采集模块从高速工作模式切换为TDI工作模式。

3.根据权利要求2所述的基于FPGA的面阵CMOS图像传感器多模式自动切换采集方法，其特征在于，所述CMOS采集模块处于TDI工作模式时，一旦将表示物体是静态的比较结果通过传输通道模块反馈给FPGA模块，所述CMOS采集模块从TDI工作模式切换至普通工作模式。

4.根据权利要求2所述的基于FPGA的面阵CMOS图像传感器多模式自动切换采集方法，其特征在于，所述TDI工作模式是通过8级TDI算法实现：

(1)先计算出CMOS采集模块行转移时间与帧频之间的关系，它们必须满足F<8/(640*60)，这个关系式，式中F为行转移时间，8为积分级数，60为帧频，640为输出图像的分辨率的列值；

(2)接着用FPGA模块内部开辟7个RAM用于存储CMOS图像传感器采集到的数据，同时FPGA模块控制CMOS图像传感器工作；

(3)然后利用FPGA模块控制数字域各帧像素阵列列向对应像素逐行叠加，以将8次曝光的结果进行累加，得到时间延迟积分图像。

5.根据权利要求2所述的基于FPGA的面阵CMOS图像传感器多模式自动切换采集方法，其特征在于，所述CMOS采集模块处于TDI工作模式时，所述CMOS采集模块的曝光方式采用的电子卷帘快门方式。