传感器组件和图像信号处理系统

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种传感器组件和图像信号处理系统。

背景技术

随着技术的发展进步，在广播电视、通信、娱乐、医疗卫生、天气预报、卫星遥感、工业监控、军事、教育、金融、新闻出版等领域图像通信得到了越来越广泛的应用。

然而，随着各个领域应用需求的不断提高，对图像通信的传输能力需求越来越高。在进行图像通信时，图像数据的传输量越来越庞大，由于图像数据传输接口的传输能力有限，会导致图像通信传输速度慢，无法及时的将所有图像数据传送给接收端，从而导致图像通信的延迟、图像通信传输卡顿的问题。

发明内容

本发明提供一种传感器组件和图像信号处理系统，能够解决现有技术中，图像数据传输速率慢，实时图像通信受阻的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种传感器组件包括：

基板；

传感器单元，设置于基板上，用于获取图像信号；

压缩单元，设置于基板的上，并与传感器单元电连接，用于压缩图像信号。

进一步地，传感器单元设置于基板的一侧，压缩单元设置于基板的另一侧，基板上设置有通孔，传感器单元和压缩单元通过通孔电连接。

进一步地，通孔内填充有导电物质。

进一步地，传感器单元和压缩单元均设置于基板的一侧，基板上设置有电连接部，传感器单元和压缩单元通过电连接部电连接。

进一步地，传感器组件还包括图像信号处理单元，压缩单元集成于图像信号处理单元内，压缩单元通过图像信号处理单元与传感器单元电连接。

进一步地，传感器组件还包括图像信号处理单元，压缩单元与图像信号处理单元连接。

进一步地，图像信号处理单元包括：图像畸变矫正子单元、白平衡矫正子单元、色彩补偿子单元、图像降噪子单元和高动态范围子单元中的至少一个；

图像畸变矫正子单元用于对传感器单元获取的图像信号进行畸变矫正；白平衡矫正子单元用于对传感器单元获取的图像信号进行白平衡矫正；色彩补偿子单元用于对传感器单元获取的图像信号进行色彩补偿；图像降噪子单元用于对传感器单元获取的图像信号进行降噪；高动态范围子单元用于对传感器单元获取的图像信号进行动态范围调整。

进一步地，传感器组件还包括温度控制单元，用于分别控制传感器单元和压缩单元的温度。

进一步地，基板为硅连接板。

进一步地，传感器单元包括有源像素传感器和/或动态视觉传感器，有源像素传感器用于采集图像信号中的同步信号，动态视觉传感器用于采集图像信号中的异步信号。

进一步地，传感器组件还包括接口，接口用于与外部对接装置适配，输出处理后的图像信号。

进一步地，接口为低电压差分信号接口或移动产业处理器接口。

第二方面，本发明实施例还提供了一种图像信号处理系统，包括实现如第一方面中任一项的传感器组件。

本发明实施例的技术方案，通过传感器单元获取图像信号；压缩单元压缩图像信号。压缩单元和传感器单元之间直接电连接，减少传感器单元与压缩单元之间的接口设置，从而可以避免接口的数据传输速率限制传感器单元与压缩单元之间的数据传输速率，增加了传感器单元和压缩单元之间的数据传输速率。在图像信号经过压缩单元进行压缩后，压缩单元可以减少图像信号的数据量。经过压缩单元压缩后的图像信号再次传输时，可以降低对数据传输接口的需求，实现传感器组件高速传输图像信号，提高了图像通信的时效性。

附图说明

图1为现有技术提供的一种图像信号处理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种传感器组件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种传感器组件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种传感器组件的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种传感器组件的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种传感器组件的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种传感器组件的结构示意图。

具体实施方式

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。

图1为现有技术提供的一种图像信号处理系统的结构示意图。如图1所示，该图像信号处理系统包括图像传感器、图像信号处理器和存储器/信号分析模块。

图像传感器采集图像信号，通过数据传输接口将图像信号发送至图像信号处理器进行图像处理。例如，数据传输接口可以为低电压差分信号(Low-Voltage DifferentialSignaling，LVDS)接口或移动产业处理器(Mobile Industry Processor Interface，MIPI)接口等。图像信号处理器中包含有压缩模块，用于对处理后的图像信号进行压缩处理，图像信号压缩好后再传输至存储器/信号分析模块。图像传感器采集图像信号时，可以采集所有像素点组成的整张图像信号。在图像传感器传输图像信号至图像信号处理器时，由于数据传输接口的数据传输能力有限，导致图像传感器和图像信号处理器之间每秒传输的图像信号的帧数受限，导致图像信号的传输延迟以及卡顿。示例性地，图像传感器和图像信号处理器之间可以通过低电压差分信号接口或移动产业处理器接口进行传输。其中低电压差分信号接口能够支持传输的高清单帧图像尺寸为：1920×1080×3，即最多能够支持的传输速度为50Mbps；移动产业处理器接口能够支持的传输速度为10Gbps，也就是最多支持20帧/秒。此时，该图像信号处理系统的图像传感器和图像信号处理器之间接口的传输能力有限，从而使图像信号处理系统的图像传感器和图像信号处理器之间每秒传输的图像信号帧数受限，导致图像信号处理系统的图像信号传输速度慢。

本发明针对现有传感器存在的上述缺陷进行改进，设计传感器组件，可以有效提高图像信号的传输速度，从而提高图像通信的时效性。

图2为本发明实施例提供的一种传感器组件的结构示意图。如图2所示，该传感器组件包括：基板110；传感器单元120，设置于基板110上，用于获取图像信号；压缩单元130，设置于基板110的上，并与传感器单元120电连接，用于压缩图像信号。

其中，基板110是指传感器组件的固定板件，用于放置传感器组件的各个部件。例如：传感器组件的传感器单元120和压缩单元130均固定于基板110上。传感器单元120用于采集图像信号。图像信号可以为有源像素传感器(Active Pixel Sensor，APS)提供的同步信号和/或动态视觉传感器(Dynamic Vision Sensor，DVS)提供的异步信号。压缩单元130用于对传感器单元120获取的图像信号进行压缩，消除图像中的大量冗余信息,用尽可能少的字节数来表示原始数据,来提高图像传输的效率,减少图像的存储容量。压缩单元130和传感器单元120之间直接电连接，减少传感器单元120与压缩单元130之间的接口设置，从而可以避免接口的数据传输速率限制传感器单元120与压缩单元130之间的数据传输速率，增加了传感器单元120和压缩单元130之间的数据传输速率。在图像信号经过压缩单元130进行压缩后，压缩单元130可以减少图像信号的数据量。经过压缩单元130压缩后的图像信号再次传输时，可以降低对数据传输接口的需求，实现传感器组件高速传输图像信号，提高了图像通信的时效性。

示例性地，如图2所示，传感器单元120和压缩单元130均设置于基板110的一侧，基板110上设置有电连接部140，传感器单元120和压缩单元130通过电连接部140电连接。

其中，如图2所示，电连接部140可以包括设置于基板110内部的第一部分141和设置于基板110靠近传感器单元120一侧的第二部分142。第一部分141可以通过在基板110内设置有过孔，过孔内填充有导电物质形成。传感器单元120和压缩单元130均设置于基板110的一侧，因此第一部分141的两个端部均设置于基板110上设置有传感器单元120和压缩单元130的表面。第二部分142可以为焊球等电连接部。第二部分142设置于第一部分141的两个端部处，与第一部分141实现电连接，然后传感器单元120和压缩单元130均通过第二部分142与第一部分141电连接，从而实现传感器单元120与压缩单元130的电连接。当传感器单元120与压缩单元130直接电连接时，可以避免接口的数据传输速率限制传感器单元120与压缩单元130之间的数据传输速率，增加了传感器单元120和压缩单元130之间的数据传输速率。在图像信号经过压缩单元130进行压缩后，压缩单元130可以减少图像信号的数据量。经过压缩单元130压缩后的图像信号再次传输时，可以降低对数据传输接口的需求，实现传感器组件高速传输图像信号，提高了图像通信的时效性。

需要说明的是，在基板110上设置过孔形成第一部分141时，不同方向的过孔部分可以垂直，可以减小第一部分141的长度，进而减小图像信号的延迟，降低传感器单元120和压缩单元130之间的功耗。

图3为本发明实施例提供的另一种传感器组件的结构示意图。如图3所示，传感器单元120设置于基板110的一侧，压缩单元130设置于基板110的另一侧，基板110上设置有通孔150，传感器单元120和压缩单元130通过通孔150电连接。

其中，当压缩单元130和传感器单元120分别设置于基板110相对的两侧时，传感器单元120和压缩单元130可以形成堆叠结构。可以在基板110上设置通孔150，通孔150沿基板110的厚度方向贯穿基板110，且通孔150的一个端部在基板110的侧面上与传感器单元120接触，通孔150的另一个端部在基板110的另一侧面上与压缩单元130接触，因此可以通过通孔150实现传感器单元120与压缩单元130的电连接，避免接口的数据传输速率限制传感器单元120与压缩单元130之间的数据传输速率，增加了传感器单元120和压缩单元130之间的数据传输速率。在图像信号经过压缩单元130进行压缩后，压缩单元130可以减少图像信号的数据量。经过压缩单元130压缩后的图像信号再次传输时，可以降低对数据传输接口的需求，实现传感器组件高速传输图像信号，提高了图像通信的时效性。

可选地，继续参考图3通孔150内填充有导电物质。

其中，将铜、钨和多硅晶等导电物质填充在通孔150内，可以使通孔150具有导电性能。通过传感器单元120和压缩单元130分别与通孔150接触，可以使导电物质直接与传感器单元120和压缩单元130接触，实现传感器单元120和压缩单元130的电连接。

可选地，基板为硅连接板。

具体地，当基板为硅连接板时，其主体材料是硅，其具有良好的散热性和导热性，可以为传感器组件各个结构提供良好的散热环境，使各个结构的温度差异保持在一定范围之内，保证其单元之间通过电连接通信的持续快速的进行。另外，在硅连接板上形成过孔或通孔，通过硅通孔(Through Silicon Via，TSV)技术实现传感器单元和压缩单元的电连接。

图4为本发明实施例提供的另一种传感器组件的结构示意图。如图4所示，传感器组件还包括图像信号处理单元200，压缩单元130集成于图像信号处理单元200内，压缩单元130通过图像信号处理单元200与传感器单元120电连接。

其中，图像信号处理单元200用于对图像信号进行图像处理，防止图像信号在传输过程中失真，使处理后的图像信号能够更好的还原图像。当压缩单元130集成于图像信号处理单元200内时，此时图像信号处理单元200可以先通过图像信号处理模块对获取的图像信号进行图像信号处理，然后再通过压缩单元130对处理后的图像信号进行压缩并输出。图像信号处理模块与压缩单元130之间通过电连接实现图像信号的传输。因此，可以设置传感器单元120可以与图像信号处理单元200电连接，实现传感器单元120通过图像信号处理单元200内的图像信号处理模块与压缩单元130的电连接。由于传感器单元120与图像信号处理单元200为电连接，可以减少传感器单元120与图像信号处理单元200之间的接口设置，从而可以避免接口的数据传输速率限制传感器单元120与图像信号处理单元200之间的数据传输速率，增加了传感器单元120和图像信号处理单元200之间的数据传输速率。图像信号处理单元200内部的压缩单元130对接收的图像信号进行压缩，然后将压缩后的图像信号再次传输时，可以降低对数据传输接口的需求，实现传感器组件高速传输图像信号，提高了图像通信的时效性。

需要说明的是，图4仅是示例性地示出了一种传感器单元120与图像信号处理单元200的电连接形式，即传感器单元120与图像信号处理单元200均设置于基板110的一侧实现电连接。在其他实施例中，传感器单元120和图像信号处理单元200还可以分别设置于基板110的两侧，图5为本发明实施例提供的另一种传感器组件的结构示意图。如图5所示，传感器单元120和图像信号处理单元200形成堆叠结构，并通过在基板110上设置通孔150实现电连接。

图6为本发明实施例提供的另一种传感器组件的结构示意图。如图6所示，传感器组件还包括图像信号处理单元200，压缩单元130与图像信号处理单元200连接。

其中，当传感器单元120与压缩单元130实现电连接后，压缩单元130可以减少图像信号的数据量。压缩单元130与图像信号处理单元200可以通过数据传输接口连接，经过压缩单元130压缩后的图像信号传输至图像信号处理单元200时，可以降低对数据传输接口的需求，实现传感器组件高速传输图像信号，提高了图像通信的时效性。

需要说明的是图6仅是示例性地示出了一种传感器单元120与压缩单元130的电连接形式，即传感器单元120与压缩单元130均设置于基板110的一侧实现电连接。在其他实施例中，传感器单元120和压缩单元130还可以分别设置于基板110的两侧，图7为本发明实施例提供的另一种传感器组件的结构示意图。如图7所示，传感器单元120和压缩单元130形成堆叠结构，并通过在基板110上设置通孔150实现电连接。

可选地，图像信号处理单元包括：图像畸变矫正子单元、白平衡矫正子单元、色彩补偿子单元、图像降噪子单元和高动态范围子单元中的至少一个；图像畸变矫正子单元用于对传感器单元获取的图像信号进行畸变矫正；白平衡矫正子单元用于对传感器单元获取的图像信号进行白平衡矫正；色彩补偿子单元用于对传感器单元获取的图像信号进行色彩补偿；图像降噪子单元用于对传感器单元获取的图像信号进行降噪；高动态范围子单元用于对传感器单元获取的图像信号进行动态范围调整。

其中，图像畸变是由于传感设备造成的与实际景像产生的误差。图像畸变矫正子单元对图像信号畸变误差进行畸变矫正，是通过一定的计算方式进行改正至最小，使其最大程度还原出图像信号。白平衡矫正子单元是根据镜头和白平衡感测器的光线情况，自动探测出被摄物体的色温值，以此判断摄像条件，并选择最接近的色调设置，由色温校正电路加以校正，通过加强对应的补色来进行补偿，纠正色温，还原被拍主体的色彩，使在不同光源条件下或不同动态内拍摄的画面同人眼观看的画面色彩相近。色彩补偿子单元利用补偿点周围像素点的值来获得该点其它两个通道的值，从而补偿复原像素点缺失的颜色信息，得到补全图像的色彩信息。图像噪点是由于分子的热运动，造成输出信号中带有一个轻微的而且大小不变的噪音信号，会使图像信号画面质量降低。图像降噪子单元用于对图像信号的噪点进行一定的抑制，或消除，以提高图片的质量。高动态范围(High-Dynamic Range，简称HDR)，是在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的特色而运用的一种技术。“动态范围”是指摄像机对拍摄场景中景物光照反射的适应能力，具体指亮度(反差)及色温(反差)的变化范围。高动态范围子单元用于对传感器单元获取的图像信号进行动态范围调整。来获得更多动态范围和图像细节，更高的时间分辨率，反映出更真实的视觉效果。

可选地，传感器组件还包括温度控制单元，用于分别控制传感器单元和压缩单元的温度。

其中，温度控制单元主要是控制传感器单元和压缩单元的温度，对温度过高的传感器单元和/压缩单元进行散热，使传感器单元和压缩单元温度差异保持在一定范围之内，防止传感器单元和压缩单元堆叠设置导致二者温度变化差异较大，影响到传感器单元和压缩单元之间通过电连接的图像信号传输。

可选地，传感器单元包括有源像素传感器和/或动态视觉传感器，有源像素传感器用于采集图像信号中的同步信号，动态视觉传感器用于采集图像信号中的异步信号。

其中，有源像素传感器(Active Pixel Sensor，APS)通常为基于电压信号或电流信号的图像传感器，用于采集图像信号中的同步信号，可以充分利用同步信号中的低速、高分辨率的强度信息，即基于像素矩阵的图像帧，以提高处理后的同步信号的图像质量。有源像素传感器具有色彩还原度及图像质量高的优势，可以高精度还原图像的色彩，得到具有较高质量的色彩图像。动态视觉传感器(Dynamic Vision Sensor，DVS)用于采集图像信号中的异步信号，可以充分利用异步信号中的高速、高动态低分辨率的光流视觉信息，即基于事件的图像信号，以提高处理后的异步信号的动态范围和时间分辨率。

当传感器单元只包括有源像素传感器时，图像信号可以为具有全部色彩信息的同步信号。当传感器单元只包括动态视觉传感器时，图像信号可以为具有全部灰度梯度信息的异步信号。当传感器单元同时包括有源像素传感器和动态视觉传感器时，传感器单元为双模态图像传感器，此时图像信号可以同时包括具有全部色彩信息的同步信号和具有全部灰度梯度信息的异步信号。

可选地，传感器组件还包括接口，接口用于与外部对接装置适配，输出处理后的图像信号。

其中，接口是用于与外部设备进行信息交互的输入输出口。传感器组件通过接口与外部对接装置进行适配后，可以快速的将图像信号传输给外部接收设备，完成图像信号的高速传输通信，提高了图像通信的时效性。

可选地，接口为低电压差分信号接口或移动产业处理器接口。

其中，低电压差分信号(Low Voltage Differential Signalin，LVDS)接口是一种低振幅差分信号技术。LVDS使用幅度非常低的信号(约350mV)通过一对差分PCB走线或平衡电缆传输数据，能以高达数千Mbps的速度传送串行数据。由于LVDS接口电压信号幅度较低，而且采用恒流源模式驱动，故只产生极低的噪声，消耗非常小的功率，甚至不论频率高低功耗都几乎不变。此外，由于LVDS以差分方式传送数据，所以不易受共模噪音影响。移动行业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface，MIPI)是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准，专门在高速(数据传输)模式下采用低振幅信号摆幅。把移动设备内部的接口如摄像头、显示屏、基带、射频接口等标准化可以增加设计灵活性，同时降低成本、设计复杂度和功耗。

本发明实施例还提供一种图像信号处理系统，包括上述实施例中任一项的传感器组件。图像信号处理系统包括本发明任意实施例提供的传感器组件，因此具有本发明实施例提供的传感器组件的有益效果，此处不再赘述。

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。