基于時間域的AER異步圖像傳感器像素電路設(shè)計.pdf

1、CMOS圖像傳感器向著高速、高精度、大動態(tài)范圍的方向不斷發(fā)展,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于視覺成像的各個領(lǐng)域。雖然基于幀模式的傳統(tǒng)圖像傳感器具有像素面積小,填充因子高,技術(shù)工藝成熟等優(yōu)勢,但是它也存在固有的不足,如信息冗余、時間精度低、動態(tài)范圍低等,限制了其在一些領(lǐng)域的應(yīng)用。人們通過對生物視覺的研究,提出了硅視網(wǎng)膜的概念,即一種采用大規(guī)模集成電路實現(xiàn)的仿生視覺系統(tǒng)。本文研究的基于時間域的AER異步圖像傳感器就是一種仿生視覺成像的圖像傳感器,它具有動態(tài)

2、范圍大、數(shù)據(jù)冗余量低、時間精度高等特點。
　　本論文首先研究了像素變化探測單元和曝光測量單元的工作原理,并完成了行為級建模仿真。其次,對異步像素結(jié)構(gòu)中時間誤差的來源進(jìn)行了研究,建立了完整的數(shù)學(xué)模型,分析了影響時間誤差的幾個主要因素,并提出了一種全新的時間修正誤差方法。第三,通過建立一個非線性響應(yīng)下相關(guān)雙采樣PWM像素的數(shù)學(xué)模型,研究了電路的FPN、復(fù)位噪聲、散粒噪聲等對PWM成像精度的影響,得出了參考電壓對誤差的影響,并討論了動態(tài)

3、范圍和速度之間的折中關(guān)系;最后,完成了像素變化探測單元、曝光測量單元、修正單元、以及仲裁電路和讀出控制電路的設(shè)計與仿真驗證,并對一個8×8像素陣列進(jìn)行了仿真驗證。
　　本文所設(shè)計的基于時間域的AER異步像素具有變化探測與光強(qiáng)測量的雙重功能。Matlab的仿真結(jié)果表明,對于采用修正結(jié)構(gòu)的像素陣列,當(dāng)光強(qiáng)范圍在103~105lx的范圍時,時間誤差引入的相對誤差最大不超過0.31％,而如果不采用修正結(jié)構(gòu),這個誤差可能的范圍0.4%~28