基于忆阻器阵列的图像处理电路、方法及电子设备

本发明涉及图像传感，尤其涉及一种基于忆阻器阵列的图像处理电路、方法及电子设备。

背景技术：

1、在传统图像处理方案中，图像信息首先被传感器采集并进行模数转换、编码等预处理，然后传输到存储器中保存；在进行图像识别等处理任务时则从存储器中调取图像信息至处理器，处理完毕后再将结果传回至存储器。

2、其中，图像采集过程中的模数转换，以及处理过程中数据的频繁搬移会导致额外的时延与能量消耗，不利于大规模图像数据的高效处理。

3、近年来，随着人工智能、物联网等技术的快速发展，图像信息的传感与处理任务呈爆炸式增长，传统图像处理方案已无法满足海量信息的处理需要，大规模、低时延、低功耗的新型图像处理方案已成为迫切需求。

4、因此，亟需一种能够实现高像素图像帧的快速连续采集与存储的新型图像处理方案。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种基于忆阻器阵列的图像处理电路、方法及电子设备，具体方案如下：

2、第一方面，本申请实施例提供了一种基于忆阻器阵列的图像处理电路，包括：光传感器单元、转换单元、忆阻器单元阵列、第一开关单元以及第二开关单元；

3、所述光传感器单元连接所述转换单元的输入端，所述转换单元的输出端连接所述忆阻器单元阵列的控制端，所述忆阻器单元阵列的第一端通过所述第一开关单元接入第一激励信号，所述忆阻器单元阵列的第二端通过所述第二开关单元接入第二激励信号；

4、所述图像处理电路工作时，所述光传感器单元检测光学图像，并将检测到的光学数据输入至所述转换单元；

5、所述转换单元将所述光学数据转换为电学数据，并向所述忆阻器单元阵列输出所述电学数据，以控制忆阻器单元阵列中各忆阻器单元的调制状态；

6、所述第一开关单元和所述第二开关单元根据预设曝光模式以及所述光学图像的像素数据开通预设数量的开关，以使所述忆阻器单元阵列对所述光学图像进行预设图像处理。

7、根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述忆阻器单元阵列包括m×n个忆阻器单元，其中，所述忆阻器单元阵列的排列方式为m行n列，每一忆阻器单元均包括晶体管和忆阻器；

8、所述晶体管的栅极作为所述忆阻器单元的控制端，连接所述转换单元的输出端；

9、所述晶体管的源极通过所述忆阻器连接所述第一开关单元，所述晶体管的漏极连接所述第二开关单元。

10、根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述第一开关单元包括n路开关，所述第二开关单元包括m路开关；

11、所述第一开关单元根据所述预设曝光模式以及所述像素数据控制n列忆阻器单元的导通状态，所述第二开关单元根据所述预设曝光模式以及所述像素数据控制m行忆阻器单元的导通状态。

12、根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述光传感器单元包括m个光传感器，所述转换单元包括m组转换电路，其中，每一光传感器均通过对应的一组转换电路连接n个忆阻器单元的栅极。

13、根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述转换电路包括分压电阻和运算放大器；

14、所述运算放大器的正相输入端用于接入参考电压，所述运算放大器的反相输入端用于连接所述分压电阻的一端和所述光传感器，所述分压电阻的另一端用于接入电源电压。

15、根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述预设曝光模式包括全局曝光和卷帘曝光；

16、当所述预设曝光模式为全局曝光时，所述第一开关单元和所述第二开关单元根据所述像素数据开通预设数量的列和行的开关，以使所述忆阻器单元阵列的一列对所述光学图像进行全局曝光处理；

17、当所述预设曝光模式为卷帘曝光时，所述第一开关单元或所述第二开关单元根据所述像素数据和预设排列顺序，依次开通一列和预设数量行的开关，以使所述忆阻器单元阵列对所述光学图像进行卷帘曝光处理。

18、第二方面，本申请实施例提供了一种基于忆阻器阵列的图像处理方法，应用于第一方面及第一方面任一实施方式所述的基于忆阻器阵列的图像处理电路，所述方法包括：

19、通过光传感器单元检测光学图像，以得到光学数据；

20、通过转换单元将所述光学数据转换为电学数据；

21、基于所述电学数据控制忆阻器单元阵列中各忆阻器单元的调制状态；

22、根据预设曝光模式以及所述光学图像的像素数据开通第一开关单元和第二开关单元的预设数量的开关，以通过所述忆阻器单元阵列对所述光学图像进行预设图像处理。

23、根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述第一开关单元包括n路开关，所述第二开关单元包括m路开关，所述“根据预设曝光模式以及所述像素数据开通第一开关单元和第二开关单元的预设数量的开关，以通过所述忆阻器单元阵列对所述光学图像进行预设图像处理”，包括：

24、根据所述预设曝光模式以及所述像素数据控制第一开关单元开启第一数量的开关，以控制n列忆阻器单元对所述光学图像进行预设图像处理；

25、根据所述预设曝光模式以及所述像素数据控制第二开关开元开启第二数量的开关，以控制m行忆阻器单元对所述光学图像进行预设图像处理。

26、根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述预设曝光模式包括全局曝光和卷帘曝光，所述方法还包括：

27、当所述预设曝光模式为全局曝光时，根据所述像素数据控制所述第一开关单元和所述第二开关单元开通预设数量的列和行的开关，以使所述忆阻器单元阵列的一列对所述光学图像进行全局曝光处理；

28、当所述预设曝光模式为卷帘曝光时，根据所述像素数据和预设排列顺序，控制所述第一开关单元或所述第二开关单元依次开通一列或一行的开关，以使所述忆阻器单元阵列对所述光学图像进行卷帘曝光处理。

29、第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括第一方面及第一方面任一实施方式所述的基于忆阻器阵列的图像处理电路，处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行第二方面及第二方面任一实施方式所述的基于忆阻器阵列的图像处理方法。

30、本申请实施例提供了一种基于忆阻器阵列的图像处理电路、方法及电子设备，包括：光传感器单元、转换单元、忆阻器单元阵列、第一开关单元以及第二开关单元；所述图像处理电路工作时，所述光传感器单元检测光学图像，并将检测到的光学数据输入至所述转换单元；所述转换单元将所述光学数据转换为电学数据，并向所述忆阻器单元阵列输出所述电学数据，以控制忆阻器单元阵列中各忆阻器单元的调制状态；所述第一开关单元和所述第二开关单元根据预设曝光模式以及所述光学图像的像素数据开通预设数量的开关，以使所述忆阻器单元阵列对所述光学图像进行预设图像处理。本发明将忆阻器阵列与光传感器相结合，能够实现大规模、低时延、低功耗的图像处理。

技术特征：

1.一种基于忆阻器阵列的图像处理电路，其特征在于，包括：光传感器单元、转换单元、忆阻器单元阵列、第一开关单元以及第二开关单元；

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述忆阻器单元阵列包括m×n个忆阻器单元，其中，所述忆阻器单元阵列的排列方式为m行n列，每一忆阻器单元均包括晶体管和忆阻器；

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一开关单元包括n路开关，所述第二开关单元包括m路开关；

4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述光传感器单元包括m个光传感器，所述转换单元包括m组转换电路，其中，每一光传感器均通过对应的一组转换电路连接n个忆阻器单元的栅极。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述转换电路包括分压电阻和运算放大器；

6.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述预设曝光模式包括全局曝光和卷帘曝光；

7.一种基于忆阻器阵列的图像处理方法，其特征在于，应用于权利要求1至6任一项所述的基于忆阻器阵列的图像处理电路，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一开关单元包括n路开关，所述第二开关单元包括m路开关，所述根据预设曝光模式以及所述像素数据开通第一开关单元和第二开关单元的预设数量的开关，以通过所述忆阻器单元阵列对所述光学图像进行预设图像处理，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预设曝光模式包括全局曝光和卷帘曝光，所述方法还包括：

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求1至6任一项所述的基于忆阻器阵列的图像处理电路，处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行权利要求7至9任一项所述的基于忆阻器阵列的图像处理方法。

技术总结
本发明实施例公开了一种基于忆阻器阵列的图像处理电路、方法及电子设备，包括：光传感器单元、转换单元、忆阻器单元阵列、第一开关单元以及第二开关单元；所述图像处理电路工作时，所述光传感器单元检测光学图像，并将检测到的光学数据输入至所述转换单元；所述转换单元将所述光学数据转换为电学数据，并向所述忆阻器单元阵列输出所述电学数据，以控制忆阻器单元阵列中各忆阻器单元的调制状态；所述第一开关单元和所述第二开关单元根据预设曝光模式以及所述光学图像的像素数据开通预设数量的开关，以使所述忆阻器单元阵列对所述光学图像进行预设图像处理。本发明将忆阻器阵列与光传感器相结合，能够实现大规模、低时延、低功耗的图像处理。

技术研发人员：王伟,李清江,徐晖,孙毅,刁节涛,刘海军,王义楠,于红旗,王玺,李楠,步凯,陈长林,刘森,宋兵,李智炜,王琴,曹荣荣
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13