[发明专利]用于高速信号处理的方法和系统

说明书

用于高速信号处理的方法和系统。一种用于从用于检测带电粒子的像素化图像传感器获取数据的方法和系统。所述方法包含多次读取多个像素中的一个或多个的像素电压而无需复位所述图像传感器，且将像素数字化为第一数目的位。所述相机以第二较少数目的位输出数字化压缩像素电压。所述数字化压缩像素电压的最大范围小于所述像素电压的最大范围。

技术领域

本描述一般涉及使用相机进行数据采集的方法和系统，更具体地，涉及高速相机读出和读出数据的实时信号处理。

背景技术

带电粒子显微镜系统可以包含用于检测从样本发射的带电粒子、将检测到的原始信号数字化、并将数字化信号输出到图像处理器以进行实时信号处理的相机。为了增加数据采集速度，显微镜系统需要较短的传感器响应时间、高速传感器数据读出以及实时数据处理和数据存储。对于具有像素化图像传感器的相机，当像素电压超过预定水平时，可能需要复位像素。一种提高这种像素化图像传感器的读出速度的方法是多帧相关双采样（mfCDS），在Janssen等人于2012年10月5日提交的题为“用于使用图像传感器采集数据的方法”的第13/645,725号美国申请中公开。在mfCDS中，在复位图像传感器或图像传感器的特定像素之前，从图像传感器读取原始数据的多个帧。然后可以基于顺序获取的像素电压的差异来确定粒子计数。然而，申请人认识到相机内和/或相机与图像处理器之间的有限带宽可能成为高速信号处理的瓶颈。

发明内容

在一个实施例中，一种用于从包含用于检测带电粒子的像素化图像传感器的相机获取数据的方法包括：多次读取图像传感器的一个或多个像素的像素电压而不复位图像传感器；将像素电压数字化为第一数目的位；以及以第二较低数目的位输出数字化压缩像素电压，其中数字化压缩像素电压的最大范围小于像素电压的最大范围，且其中数字化压缩像素电压是通过移除数字化像素电压的至少最高有效位（MSB）产生的。以这种方式，可以在不牺牲数据质量或精度的情况下以较低的位数目读出图像传感器的每个像素处的像素电压并将其从相机传送到图像处理器。可以利用相机内和/或相机与图像处理器之间的有限带宽来实现高速信号读出和处理。

应理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的一些概念。其并不意味着标识所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由详细描述之后的权利要求进行唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文提到或本公开的任一部分中的任何缺点的实施方案。

附图说明

图1示出带电粒子显微镜。

图2是用于从图1的带电粒子显微镜的相机获取数据的方法的流程图。

图3示出图1中的方法的数据流。

图4A示出用于压缩从图像传感器读取的像素电压的方法。

图4B示出用于实施像素电压压缩的实例。

图4C示出用于实施像素电压压缩的另一实例。

图5是用于检测传感器过度曝光的方法的流程图。

图6A和图6B示出用于将差分压缩帧的像素值调整到有效范围的方法。

贯穿附图的若干个视图，相同的附图标记指代对应的部分。

具体实施方式

以下描述涉及用于显微镜系统中的数据采集和数据处理的系统和方法，例如图1的带电粒子显微镜。带电粒子显微镜可以包含用于产生带电粒子的源。响应于用带电粒子照射样本，从样本发射的各种类型的带电粒子由不同的相机或检测器检测。