本專利申請要求提交于2016年3月17日的美國臨時專利申請序列號62/309,878的權(quán)益，并且將該美國臨時專利申請的公開內(nèi)容全文以引用方式并入本文。然而，當本公開與任何引用的專利申請沖突時，本公開應當被賦予優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及成像系統(tǒng)，更具體地涉及用于成像系統(tǒng)中錯誤檢測的設(shè)備。

背景技術(shù)：

控制系統(tǒng)諸如汽車工業(yè)中的高級駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)依靠實時成像子系統(tǒng)來提供可靠數(shù)據(jù)，以便有效地運行。就這一點而論，汽車制造商要求遵循某些規(guī)程，例如汽車安全完整性等級(Automotive Safety Integrity Level)，以證明即便單獨組件可能發(fā)生故障，他們的產(chǎn)品也仍將是安全的。

配備有ADAS的車輛利用成像系統(tǒng)捕獲并處理圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)經(jīng)處理后被傳輸至嵌入式系統(tǒng)，在所述嵌入式系統(tǒng)中，對數(shù)據(jù)起作用，并且將指令傳輸至其他外圍系統(tǒng)，諸如制動系統(tǒng)和/或駕駛員顯示系統(tǒng)。當圖像數(shù)據(jù)不完整或包含錯誤時，嵌入式系統(tǒng)可根據(jù)不完整或不正確的數(shù)據(jù)作出決定，這可導致車輛執(zhí)行與實際環(huán)境不符的功能和/或動作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的各種實施方案可包括用于成像系統(tǒng)中錯誤檢測的設(shè)備。所述設(shè)備可包括被布置成行和列的像素以及接收由像素生成的像素數(shù)據(jù)的錯誤檢測電路。例如，如果一個或多個圖像幀是相同的并且/或者發(fā)生了讀出錯誤，則錯誤檢測電路可檢測錯誤并且生成錯誤狀態(tài)和/或信號。

本實用新型解決的一個技術(shù)問題是防止車輛由于有錯誤的圖像數(shù)據(jù)而按照與實際環(huán)境不符的方式操作。

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供用于檢測圖像數(shù)據(jù)中的錯誤的系統(tǒng)，包括：像素陣列，所述像素陣列包括多個像素；圖像處理單元，所述圖像處理單元耦接至所述像素陣列以接收所述像素生成的第一像素數(shù)據(jù)和第二像素數(shù)據(jù)，包括：錯誤檢測電路，所述錯誤檢測電路被配置成接收所述像素數(shù)據(jù)，其中所述錯誤檢測電路檢測并生成錯誤狀態(tài)；并且其中所述圖像處理單元響應于所述錯誤狀態(tài)；嵌入式系統(tǒng)，所述嵌入式系統(tǒng)耦接至所述圖像處理單元以接收來自所述圖像處理單元的輸出數(shù)據(jù)；以及外圍系統(tǒng)，所述外圍系統(tǒng)耦接至并響應于所述嵌入式系統(tǒng)。

根據(jù)一個實施例，所述錯誤檢測電路包括：指紋計算器，其中所述指紋計算器基于所述第一像素數(shù)據(jù)生成第一非隨機獨特標識符，并且基于所述第二像素數(shù)據(jù)生成第二非隨機獨特標識符；寄存器，所述寄存器耦接至所述指紋計算器以存儲所述第一非隨機獨特標識符或所述第二非隨機獨特標識符中的一個；以及比較器，所述比較器耦接至所述寄存器。

根據(jù)一個實施例，所述錯誤檢測電路包括：用于生成時鐘周期的時鐘，其中每個時鐘周期對應于一個像素數(shù)據(jù)傳輸；用于對像素數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)量進行計數(shù)的計數(shù)器；以及被編程為具有最大值的寄存器，其中所述最大值大于或等于從所述像素陣列中的所有像素傳輸像素數(shù)據(jù)所需的時鐘周期數(shù)。

根據(jù)一個實施例，所述錯誤狀態(tài)包括像素數(shù)據(jù)讀出錯誤、像素數(shù)據(jù)檢索錯誤和像素數(shù)據(jù)存儲錯誤中的至少一種。

根據(jù)一個實施例，所述像素數(shù)據(jù)包括像素數(shù)據(jù)的一個幀。

根據(jù)一個實施例，所述像素數(shù)據(jù)包括像素數(shù)據(jù)的一個子集。

根據(jù)一個實施例，所述錯誤檢測電路包括電路，所述電路通過基于所述第一像素數(shù)據(jù)和第一偏移像素數(shù)據(jù)計算第一差分圖像來對所述第一像素數(shù)據(jù)進行預處理，并且通過基于所述第二像素數(shù)據(jù)和第二偏移像素數(shù)據(jù)計算第二差分圖像來對所述第二像素數(shù)據(jù)進行預處理。

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供能夠檢測錯誤的成像系統(tǒng)，包括：像素陣列，所述像素陣列生成第一像素數(shù)據(jù)和第二像素數(shù)據(jù)；錯誤檢測電路，所述錯誤檢測電路被配置成：接收所述第一像素數(shù)據(jù)和所述第二像素數(shù)據(jù)；執(zhí)行錯誤分析；以及生成輸出數(shù)據(jù)以指示錯誤狀態(tài)和非錯誤狀態(tài)中的至少一種。

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供用于車輛成像系統(tǒng)中的錯誤檢測的設(shè)備，包括：成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括：像素陣列，所述像素陣列包括多個像素；以及錯誤檢測電路，所述錯誤檢測電路耦接至所述像素陣列以接收所述像素生成的第一像素數(shù)據(jù)和第二像素數(shù)據(jù)，其中所述錯誤檢測電路檢測并生成錯誤狀態(tài)；以及嵌入式車輛系統(tǒng)，所述嵌入式車輛系統(tǒng)耦接至所述成像系統(tǒng)并且響應于所述錯誤狀態(tài)。

根據(jù)一個實施例，所述錯誤檢測電路包括指紋計算器，其中所述指紋計算器基于所述第一像素數(shù)據(jù)生成第一非隨機獨特標識符，并且基于所述第二像素數(shù)據(jù)生成第二非隨機獨特標識符。

本實用新型實現(xiàn)的一個技術(shù)效果是提供用于成像系統(tǒng)中錯誤檢測的設(shè)備。

附圖說明

當結(jié)合以下示例性附圖考慮時，可通過參照具體實施方式而得到對本實用新型的更完整的理解。在以下附圖中，通篇以類似附圖標記指代各附圖當中的類似元件和步驟。

圖1是根據(jù)本實用新型的示例性實施方案的系統(tǒng)的框圖；

圖2是根據(jù)本實用新型的示例性實施方案的圖像傳感器的框圖；

圖3是根據(jù)本實用新型的示例性實施方案的錯誤檢測電路的示意圖；

圖4是根據(jù)本實用新型的示例性實施方案的錯誤檢測電路的示意圖；

圖5是根據(jù)本實用新型的示例性實施方案的錯誤檢測電路的示意圖；

圖6是根據(jù)本實用新型的示例性實施方案的錯誤檢測電路的示意圖；

圖7是根據(jù)本實用新型的示例性實施方案的流程圖；

圖8是根據(jù)本實用新型的示例性實施方案的流程圖；

圖9A至9B是根據(jù)本實用新型的示例性實施方案的時序圖；以及

圖10是根據(jù)本實用新型的示例性實施方案的流程圖。

具體實施方式

本實用新型可在功能塊組件和各種加工步驟方面進行描述。這樣的功能塊可通過被構(gòu)造成執(zhí)行指定功能并且實現(xiàn)各種結(jié)果的任何數(shù)量的組件實現(xiàn)。例如，本實用新型可采用各種成像器、處理技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)等，它們可執(zhí)行各種各樣的功能。此外，本實用新型可結(jié)合任何數(shù)量的控制系統(tǒng)實施，并且所述設(shè)備僅為所述技術(shù)的示例性應用。另外，本實用新型可采用任何數(shù)量的常規(guī)技術(shù)，以用于捕獲圖像數(shù)據(jù)、采樣圖像數(shù)據(jù)、讀出圖像數(shù)據(jù)、處理圖像數(shù)據(jù)等。

根據(jù)本實用新型的各個方面的用于成像系統(tǒng)中錯誤檢測的方法和設(shè)備可結(jié)合任何合適的控制系統(tǒng)(諸如視頻系統(tǒng)、機器視覺、車輛系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等)一起運作。

參見圖1，根據(jù)本實用新型的各個方面的控制系統(tǒng)100(例如配備有ADAS的車輛系統(tǒng))可包括成像系統(tǒng)105、嵌入式系統(tǒng)110和外圍系統(tǒng) 115?？刂葡到y(tǒng)100可協(xié)調(diào)車輛功能和/或車輛自動化控制和操作，以提高汽車安全性和道路安全。安全特征可被設(shè)計成通過警告駕駛員注意潛在問題來避免碰撞和事故，或者通過實施安全防護措施以及接管或輔助控制車輛來避免碰撞。

嵌入式系統(tǒng)110可接收來自圖像信號處理器125的信息，諸如數(shù)字圖像數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)等，并且作出反應而發(fā)出到外圍系統(tǒng)115的信號，諸如與各種外圍系統(tǒng)115通信并控制所述外圍系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)110可包括可根據(jù)來自圖像信號處理器125的信息與外圍系統(tǒng)115相互作用的任何合適的系統(tǒng)。例如，嵌入式系統(tǒng)可包括具有中央處理單元(CPU)的主機。嵌入式系統(tǒng)110還可包括存儲器設(shè)備，例如隨機存取存儲器(RAM)。另選地，嵌入式系統(tǒng)110可包括專用控制器、邏輯陣列、ASIC以及/或者其他合適的硬件和/或軟件，所述硬件和/或軟件被配置成根據(jù)來自圖像信號處理器125 的信號與外圍系統(tǒng)115相互作用。

外圍系統(tǒng)115可包括任何合適的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)根據(jù)來自嵌入式系統(tǒng)110(諸如車輛控制系統(tǒng)和駕駛員界面系統(tǒng))的信號在相關(guān)環(huán)境中執(zhí)行功能。在一個示例性實施方案中，控制系統(tǒng)100包括多個外圍系統(tǒng)115，每個外圍系統(tǒng)各自執(zhí)行不同的功能。此類外圍系統(tǒng)115可包括駕駛員顯示器和/ 或警報115a，例如數(shù)字后視鏡顯示器，以及/或者其他車輛控制系統(tǒng)115b，例如制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等。

在各種實施方案中，成像系統(tǒng)105可包括圖像傳感器120和圖像信號處理器125，以用于捕獲和處理圖像數(shù)據(jù)。在一個示例性實施方案中，成像系統(tǒng)105包括用于從不同角度和/或方向捕獲圖像數(shù)據(jù)的一個或多個圖像傳感器120(1)、120(2)...120(N)。例如，第一圖像傳感器120(1)可放置在車輛前面，第二圖像傳感器120(2)可放置在車輛后面。在包括多個圖像傳感器120(1)、120(2)...120(N)的實施方案中，每個圖像傳感器可耦接到專用圖像信號處理器125(1)、125(2)...125(N)。另選地，多個圖像傳感器120可共享一個或多個圖像信號處理器125。

在各種實施方案中，圖像傳感器120可捕獲圖像數(shù)據(jù)。例如，光可通過透鏡進入成像系統(tǒng)并擊中圖像傳感器120。圖像傳感器120可檢測并傳送構(gòu)成圖像的信息，諸如通過將波的可變衰減(在它們穿過物體或經(jīng)物體反射時)轉(zhuǎn)換成電子信號。圖像傳感器120可結(jié)合任何合適的技術(shù)來實施，諸如使用半導體電荷耦合器件(CCD)、互補金屬氧化物半導體(CMOS) 中的有源像素傳感器、模擬傳感器和/或平板探測器。

參見圖2，在各種實施方案中，圖像傳感器120可包括像素陣列 200，所述像素陣列包括被布置成行和列的多個像素205。圖像傳感器120 的每個像素205對圖像的一部分進行采樣，并生成對應的信號。每個像素 205可包括光敏元件，諸如光電二極管、光電門或響應于光的其他半導體器件，以將光轉(zhuǎn)換成電荷。在各種實施方案中，光敏元件可包括能夠在耗盡型電壓下被完全耗盡的釘扎光電二極管。像素205可通過金屬布線或其他合適的連接件進行電連接。像素陣列205可包含任何數(shù)量的像素205，例如數(shù)百、數(shù)千或甚至數(shù)百萬的像素205?？衫萌魏魏线m的制造技術(shù)和/或工藝來形成圖像傳感器120。

在各種實施方案中，圖像傳感器120還可包括行電路220、列電路 210以及定時和控制單元215，用于選擇性地激活待讀出的連續(xù)像素行。行電路220可從定時和控制單元215接收行地址，并且將對應的行控制信號 (諸如重置控制信號、行選擇控制信號、電荷傳輸控制信號和讀出控制信號)提供給像素205。

列電路210可包括列控制電路、讀出電路、處理電路和列解碼器電路，并且可接收圖像信號，諸如像素205生成的模擬像素信號。列路徑230 可被構(gòu)造成將像素陣列200的每個列耦接到列電路210。列路徑230可用于從像素205讀出圖像信號，并且/或者提供偏置信號(例如，偏置電流或偏置電壓)。

讀出像素信號后，可將其傳輸至采樣保持電路225。然后，像素信號可被傳輸至放大器230，以在信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器235轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號之前放大該信號。然后，數(shù)字像素數(shù)據(jù)可被傳輸至并存儲在圖像信號處理器 125中，或通過該圖像信號處理器進一步處理。

再次參見圖1，在各種實施方案中，圖像信號處理器125可執(zhí)行去馬賽克和/或其他功能，諸如自動對焦、曝光、降噪和白平衡。圖像信號處理器125可包括任何數(shù)量和類型的裝置，諸如晶體管、電容器等，以用于執(zhí)行計算、傳輸和接收圖像像素數(shù)據(jù)以及存儲圖像像素數(shù)據(jù)，諸如存儲在存儲器中。在各種實施方案中，圖像信號處理器125可用可編程邏輯裝置 (諸如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA))或具有可重構(gòu)數(shù)字電路的任何其他裝置實施。在其他實施方案中，圖像信號處理器125可以使用非可編程裝置的硬件實現(xiàn)。在各種實施方案中，圖像信號處理器可包括存儲器設(shè)備(未示出)例如幀緩沖器或線緩沖器，以暫時存儲圖像數(shù)據(jù)。

在一個示例性實施方案中，圖像信號處理器125可形成在輔助芯片上，所述輔助芯片通過有線連接耦接到圖像傳感器。在一個替代實施方案中，圖像信號處理器125可整個形成在與像素陣列200相同的集成電路上?？筛鶕?jù)具體應用選擇集成設(shè)計。

在各種實施方案中，圖像信號處理器125可包括錯誤檢測電路 130，用于檢測和報告成像系統(tǒng)105中的錯誤。例如，錯誤可以是讀出故障的結(jié)果，導致一個或多個圖像幀重復以及/或者僅讀出幀數(shù)據(jù)的一部分，并且/或者圖像信號處理器125的存儲器設(shè)備中的電路故障可造成在應當讀出當前幀數(shù)據(jù)時卻讀出上一幀數(shù)據(jù)。

參見圖3，在一個實施方案中，當讀出的像素205的數(shù)量大于像素陣列200中的像素205的數(shù)量時，錯誤檢測電路130可檢測出此錯誤。在實時操作中，希望利用“實時”圖像數(shù)據(jù)，所以，如果成像系統(tǒng)105讀出的像素205的數(shù)量大于像素陣列200中像素205的數(shù)量，那么說明像素數(shù)據(jù)中的一些發(fā)生了重復，因此不是“實時”的。在一個示例性實施方案中，錯誤檢測電路可計數(shù)讀出的像素數(shù)量，并且如果讀出的像素205的數(shù)量大于像素陣列200中的像素205的總數(shù)量時，生成錯誤狀態(tài)。

在一個示例性實施方案中，錯誤檢測電路130可包括配置寄存器 300和計數(shù)器305。配置寄存器300可被編程為具有超時值A(chǔ)，該超時值可大于或等于為像素陣列200中的所有像素205傳輸像素數(shù)據(jù)所需要的時鐘周期的數(shù)量。配置寄存器300可將超時值傳輸至計數(shù)器305，例如通過耦接到計數(shù)器305的輸入端子330的輸出端子325傳輸。計數(shù)器305可通過縱向同步信號VSYNC啟用，并且還可接收時鐘信號CLK，以開始對在每幀基礎(chǔ)上讀出的像素數(shù)量進行計數(shù)的周期。計數(shù)器305的輸出Q可耦接到邏輯門310的輸入端子315，其中如果讀出的像素205的數(shù)量大于像素陣列 200中的像素205的總數(shù)量，則邏輯門310的輸出320可生成錯誤狀態(tài)。在各種實施方案中，錯誤狀態(tài)可激活響應，例如，所述響應可引發(fā)捕獲新圖像數(shù)據(jù)用于處理的進程，并且/或者阻止嵌入式系統(tǒng)110使用不表示“實時”圖像數(shù)據(jù)的幀。

另選地，配置寄存器300可被編程為具有超時值A(chǔ)，該超時值大于或等于為像素陣列200中的一行像素205傳輸像素數(shù)據(jù)所需要的時鐘的數(shù)量。在這種情況下，計數(shù)器305可通過橫向同步信號HSYNC連同時鐘信號CLK啟用，以開始對在每行基礎(chǔ)上讀出的像素數(shù)量進行計數(shù)的周期。

在另一個實施方案中，并且參考圖4，錯誤檢測電路130可基于相關(guān)的像素數(shù)據(jù)來生成和分配非隨機獨特標識符，也稱為指紋F(n)。錯誤檢測電路130可利用指紋識別算法來生成指紋F(n)，所述指紋識別算法將像素數(shù)據(jù)的指定部分映射到短位串，所述短位串唯一地識別像素數(shù)據(jù)的該部分。指紋F(n)可被分配給像素數(shù)據(jù)的整個幀，或可被分配給像素數(shù)據(jù)的一些部分，從而得到多種指紋F1(n)：FN(n)，諸如取自每個像素的位的子集、來自奇數(shù)行或列的像素數(shù)據(jù)以及來自預定窗口的像素數(shù)據(jù)等。

在本實用新型的實施方案中，錯誤檢測電路130可包括指紋計算單元400，以利用常規(guī)指紋識別方法和/或算法來計算指紋F(n)。例如，指紋計算單元400可使用Rabin指紋識別算法、循環(huán)冗余校驗函數(shù)、計算所有像素或像素中一部分的總和的函數(shù)等。指紋算法和/或函數(shù)的理想特性可包括：1)計算數(shù)量最?。?)即使圖像僅僅相差一位，算法仍將檢測兩個或更多個圖像之間的差異；3)對于N位指紋，指紋數(shù)據(jù)應當分布在2^N個可能的輸出上，以使獨特圖像生成獨特指紋值的概率最大化。錯誤檢測單元還可包括存儲數(shù)字值的第一寄存器405和第二寄存器410，以及比較器415。

在本實用新型的實施方案中，指紋計算單元400可在輸入端子420 處接收像素數(shù)據(jù)。指紋計算單元400以及第一寄存器405和第二寄存器410 可串聯(lián)耦接。例如，第一寄存器405的輸入端子425可耦接至指紋計算單元400的輸出端子430，并且第一寄存器405的輸出端子435可耦接至第二寄存器410的輸入端子460。比較器可包括耦接至第一寄存器405的輸出端子435的輸入端子450和耦接至第二寄存器410的輸出端子440的輸入端子455。比較器415可比較兩個輸入值X、Y(即，存儲于第一寄存器405 的值和第二寄存器410中的值)以確定它們是否相等。如果系統(tǒng)正常工作，則預期像素數(shù)據(jù)不同，從而產(chǎn)生不同的指紋。照此，如果兩個輸入值 X、Y相等，則可提示這兩個輸入值X、Y表示相同的像素數(shù)據(jù)而非不同的像素數(shù)據(jù)。因此，如果像素數(shù)據(jù)產(chǎn)生相同的指紋，則系統(tǒng)可將這個情況解釋為錯誤狀態(tài)。甚至從靜止場景取得的圖像也可因信號中的噪聲變化而產(chǎn)生不同指紋。在各種實施方案中，錯誤狀態(tài)可激活響應，例如，所述響應可引發(fā)捕獲新圖像數(shù)據(jù)用于處理的進程，并且/或者阻止嵌入式系統(tǒng)110使用不表示“實時”圖像數(shù)據(jù)的幀。

在另一個實施方案中，并且參見圖5，錯誤檢測電路130可利用指紋計算單元400生成并分配指紋F(n)，如上所述。本實用新型的實施方案可包括第一寄存器405和第二寄存器410以存儲數(shù)字值，其中指紋計算單元400以及第一寄存器405和第二寄存器410可串聯(lián)耦接。例如，第一寄存器405的輸入端子425可耦接至指紋計算單元400的輸出端子430，并且第一寄存器405的輸出端子435可耦接至第二寄存器410的輸入端子460。錯誤檢測電路130還可包括用于比較兩個輸入值X1、Y1的第一比較器 515、用于比較兩個輸入值X2、Y2的第二比較器535、計數(shù)器530以及第一與門520和第二與門525。第一與門520和第二與門525中的每一個可包括輸入端子和輸出端子。

在本實用新型的實施方案中，第一比較器515的輸入端子540、545 可分別耦接至第一寄存器405的輸出端子435和第二寄存器410的輸出端子440。第一比較器515可包括第一輸出端子550和第二輸出端子555，其中第一輸出端子550耦接至第一與門520的輸入端子560，并且第二輸出端子耦接至第二與門525的輸入端子565。第一與門520的輸出端子570和第二與門525的輸出端子575可分別耦接至計數(shù)器530的輸入端子580、 585。在本實用新型的實施方案中，第二比較器535包括兩個輸入端子，其中第一輸入端子590耦接至計數(shù)器530的輸出端子500，并且第二輸入端子 595可為預定參數(shù)Y2。第二比較器535可包括輸出端子505用以生成錯誤狀態(tài)。在各種實施方案中，錯誤狀態(tài)可激活響應，例如，所述響應可引發(fā)捕獲新圖像數(shù)據(jù)用于處理的進程，并且/或者阻止嵌入式系統(tǒng)110使用不表示“實時”圖像數(shù)據(jù)的幀。

各種實施方案的優(yōu)點可涉及減少假陽性(即，生成了錯誤狀態(tài)，但是卻沒有實際錯誤)的概率。例如，在比較兩個指紋時，兩個不同圖像 (即，至少一個像素值不同的兩個圖像)仍可產(chǎn)生相同的數(shù)字指紋F(n)。在這種情況下，將會檢測出并不存在的錯誤。數(shù)字指紋算法被設(shè)計成最小化該類型失誤的概率。但是指紋F(n)由有限數(shù)量的位B表示。這意味著指紋F(n)只具有2^B個可能值。每個像素具有24位(每個紅色分量、綠色分量和藍色分量各8位)的1080p彩色圖像具有2^{(24x1920x1080)}種排列，這可謂是一個天文數(shù)字。即使像素范圍受限于那些包含物理場景(而且無隨機噪聲)的像素，但是可能的排列的數(shù)量仍然是一個天文數(shù)字。這意味著針對指紋F(n)的2^B個可能值中的每一個，大量的不同圖像將映射到特定值。因此，從統(tǒng)計的角度來講，不同的成對圖像很可能會產(chǎn)生虛假的相同指紋。

產(chǎn)生虛假的相同指紋(PFIF)的概率可通過將指紋F(n)作為隨機數(shù)字來觀察的方式進行估計。以B位表示的隨機數(shù)字在連續(xù)幀上重復的概率為 2^B分之1。例如，如果32位循環(huán)冗余校驗(CRC)用作指紋函數(shù)，則PFIF可被估計為2³²分之1或4,294,967,296分之1。盡管這個概率似乎處于可接受的低水平，但在一些應用中，它仍是非常高的。以每秒30幀的速度運行的成像系統(tǒng)(例如，相機)每小時產(chǎn)生108,000個圖像(30幀/秒×3600秒/小時)。經(jīng)過若干年的連續(xù)操作，它將產(chǎn)生數(shù)以十億計的圖像。如果在此類應用中使用32位指紋F(n)，則對于單個相機而言，在其使用期限內(nèi)，PFIF 將非常接近1。針對部署數(shù)百萬架的相機產(chǎn)品，PFIF必須降低多個數(shù)量級，所述數(shù)量級低于32位CRC的數(shù)量級。如此，可通過增加指紋的位數(shù)來減少PFIF。然而，根據(jù)所用的指紋算法，用于擴展指紋F(n)的額外硬件的增長速率可以大于位數(shù)增加的速率。

降低PFIF的另選方式是比較N個連續(xù)圖像(其中N大于2)的指紋F1(n)：FN(n)，并且如果所有圖像具有相同的指紋(即， F1(n)＝F2(n)＝...＝FN(n)等)，才只檢測出一個錯誤。

相似地，并且參見圖10，可通過計算相同圖像的不同子集的多個指紋并針對兩個或更多個連續(xù)圖像中的每個子集比較指紋來進一步降低 PFIF。每個子集可使用相同的指紋算法，或另選地，每個子集可使用不同的指紋算法。萬一指紋計算單元400針對一個子集返回假陽性，另一個不同子集可檢測出圖像之間的差異。通過增加子集的數(shù)量可顯著降低所有子集對相同成對圖像或N個連續(xù)圖像返回假陽性的概率。因此，為了減少假陽性，只有在所有子集對兩個或更多個連續(xù)圖像都返回相同的值時，才會生成一個錯誤狀態(tài)。可根據(jù)特定應用或期望的最小PFIF來選擇圖像數(shù)量 N、子集數(shù)量和針對每個子集生成的指紋F(n)數(shù)量。

參見圖6，在各種實施方案中，可對像素數(shù)據(jù)進行預處理以改進指紋計算的結(jié)果。如上所述，成像系統(tǒng)105可產(chǎn)生大量的數(shù)字的組合。由于具有圖像數(shù)據(jù)P(x，y，n)的圖像具有高度自相關(guān)，因此來自相鄰像素205的數(shù)據(jù)很可能具有彼此非常相近或相同的相似值。如此，來自相鄰像素205的數(shù)據(jù)可具有接近零的差值(橫向差異圖像D(x，y，n))。由于可生成的數(shù)字指紋F(n)的組合較少，并且“n”維度中的時間噪聲相對于圖像將會較大，因此橫向差異圖像數(shù)據(jù)D(x，y，n)的范圍將比圖像數(shù)據(jù)P(x，y，n)的范圍縮小。因此，如果對像素數(shù)據(jù)進行預處理，則使用橫向差異圖像數(shù)據(jù)D(x，y，n)來計算指紋F(n)可降低PFIF。

可通過包括寄存器605和減法單元610的電路600來實現(xiàn)預處理，以產(chǎn)生橫向差異圖像D(x，y，n)。在一個示例性實施方案中，電路600可通過從偏移圖像數(shù)據(jù)P(x-1，y，n)中減去圖像數(shù)據(jù)P(x，y，n)來計算橫向差異圖像數(shù)據(jù)D(x，y，n)(即，D(x，y，n)＝P(x，y，n)-P(x-1，y，n))。在本實用新型的實施方案中，寄存器605可接收圖像數(shù)據(jù)P(x，y，n)，并輸出偏移圖像數(shù)據(jù)P(x- 1，y，n)。減法單元610可接收圖像數(shù)據(jù)P(x，y，n)和偏移圖像數(shù)據(jù)P(x-1，y，n)作為輸入，并將兩個值相減以產(chǎn)生橫向差異圖像數(shù)據(jù)D(x，y，n)。然后，指紋計算單元400可生成和分配指紋F(n)至橫向差異圖像數(shù)據(jù)D(x，y，n)。

在另一個實施方案中，錯誤檢測電路130可檢測相機和/或系統(tǒng)中的鏡像功能的非預期激活。在正常操作過程中，鏡像功能可與用戶顯示器和附連至車輛后方的倒車攝像頭聯(lián)合使用，以幫助駕駛員進行倒車操作和/或警告駕駛員車輛后方的過往車流和其他物體。倒車攝像頭的設(shè)計不同于其他攝像頭，因為其圖像是橫向翻轉(zhuǎn)的(即，鏡像功能)，使得輸出的是鏡像。由于攝像頭和駕駛員面向相對的方向，因此這項功能是必需的，如果沒有此功能，攝像頭右方將位于駕駛員左方，而攝像頭左方將位于駕駛員右方。鏡像的圖像使得使用者顯示器的取向與安裝于車輛上的實體鏡一致。

然而，鏡像功能的非預期激活可生成由車輛控制系統(tǒng)100使用的故障數(shù)據(jù)和/或指令。例如，當圖像傳感器120捕獲的場景指示車輛應當右轉(zhuǎn)時，它可使得控制系統(tǒng)100引發(fā)左轉(zhuǎn)。鏡像功能可能會被雜散的α粒子意外啟用，或者可能是CPU開始在其寄存器上寫入隨機數(shù)據(jù)時CPU崩潰的結(jié)果。

在各種實施方案中，圖像信號處理器125可配備有運動估計單元 (未示出)以執(zhí)行圖像幀之間的物體的運動估計。在圖像壓縮和其他成像算法中會執(zhí)行運動估計，在所述圖像壓縮和其他成像算法中，必須檢查和比較圖像序列中的物體。由于物體可在幀之間移動，因此嘗試估計物體已經(jīng)移動多遠并且在哪個方向上移動是很重要的。

運動估計單元的輸出可包括估計一個圖像中各種物體運動的一個或多個矢量。運動矢量可估計上一幀以后或在最后幾個幀內(nèi)發(fā)生的運動。在一個汽車應用中，如果車輛右轉(zhuǎn)，則運動矢量指示圖像中的物體移動至左側(cè)，反之亦然。例如，如果未啟用鏡像功能，則控制系統(tǒng)100可利用視頻序列以命令車輛右轉(zhuǎn)。隨著車輛開始執(zhí)行轉(zhuǎn)向時，運動矢量將指示場景中的物體正在向左側(cè)移動。捕獲的視頻中的物體沿著與轉(zhuǎn)向相反的方向移動這一事實證實鏡像功能未被啟用。

相反，如果鏡像功能已被意外啟用，則在原本不存在橫向鏡像的情況下命令車輛右轉(zhuǎn)的相同情況下，將會命令車輛左轉(zhuǎn)。隨著車輛開始執(zhí)行左轉(zhuǎn)，捕獲的圖像中的物體也將移動至左側(cè)。圖像中的物體沿著與車輛轉(zhuǎn)向相同的方向移動這一事實表明鏡像功能已被啟用。

在車輛沒有轉(zhuǎn)向的其他情況下，運動矢量可指示沒有運動發(fā)生，或者運動矢量可以混合，從而指示場景中不同物體移動了不同距離和/或沿著不同方向移動。

在各種實施方案中，運動估計單元可利用從視頻序列生成的運動矢量集來確定關(guān)于車輛的移動和/或位置的信息。例如，此類信息可指示車輛正在右轉(zhuǎn)(場景中的物體向左側(cè)移動)、左轉(zhuǎn)(場景中的物體向右側(cè)移動)或沒有轉(zhuǎn)向。然后運動估計單元可將該信息與控制系統(tǒng)100的輸出進行比較。如果由圖像信號處理器125生成的運動矢量指示車輛正沿著與控制系統(tǒng)100預期方向相反的方向轉(zhuǎn)動，則錯誤檢測電路130可生成錯誤狀態(tài)。

參見圖9A至圖9B，根據(jù)預定義的定時操作掃描出包括像素數(shù)據(jù)的圖像像素。在各種實施方案中，從上到下并從左到右每次一行地掃描出一個幀中的像素。對于每一行，當一條線的像素被讀出時，橫向同步信號 HSYNC較高。在每一行的末尾，橫向同步信號HSYNC較低，直至下一行讀出開始。橫向同步信號HSYNC較低時的時段可被稱為橫向消隱期 HBLANK。在讀出整個幀的過程中，縱向同步信號VSYNC始終較高。

圖像幀之間的讀出可包括縱向消隱期VBLANK。幀的最后一行被讀出后，縱向同步信號VSYNC較低，并且當開始讀出下一幀時再次變高。當縱向同步信號VSYNC較低時，兩個圖像幀讀出之間的時段可稱為縱向消隱期。

在操作中，并且參見圖3和7，配置寄存器300可被編程為在像素讀出之前具有超時值A(chǔ)。超時值A(chǔ)大于讀出一個幀中的全部像素205所需的時鐘周期數(shù)。一般來講，每個時鐘周期讀出一個像素，所以超時值A(chǔ)將大于一個幀中的像素205的數(shù)量。當縱向同步信號VSYNC較低時，超時值 A可加載到計數(shù)器305中。當縱向同步信號VSYNC變高時，像素開始讀出 (700)，并且計數(shù)器305開始倒計時(705)。如果計數(shù)器305倒計時至零 (710)，則輸出Q將全部為零(這也是至邏輯門310的輸入)，而邏輯門310。在這種情況下，由于讀出像素205的預期數(shù)量應當小于超時值A(chǔ)，因此如果輸出Q等于零，則讀出的像素205數(shù)量大于超時值A(chǔ)，這可視為錯誤狀態(tài)(715)。如此，如果讀出比預期多的像素205，則邏輯門310傳輸錯誤狀態(tài)(720)。然后，可將錯誤狀態(tài)傳輸至圖像信號處理器125以命令圖像信號處理器125忽視該像素數(shù)據(jù)和/或檢索新的像素數(shù)據(jù)。

如果計數(shù)器沒有倒計時至零(710)，則表明沒有發(fā)生錯誤(725)。在這種情況下，計數(shù)器305被重置(730)，然后再讀出下一行或下一幀的像素 205(710)。

在另選的或額外的操作中，并且參見圖4和圖8，指紋計算單元 400針對幀或幀部分(例如，偶數(shù)行)計算獨特指紋。指紋計算單元400生成具有B位的指紋。指紋值可以是中間結(jié)果，隨著像素數(shù)據(jù)被接收，所述中間結(jié)果連續(xù)更新。

在最后像素數(shù)據(jù)被接收之后，針對圖像或圖像部分的完整指紋值 F(N)可供使用(810，815)。幀結(jié)束(EOF)信號使得第一寄存器405能夠接收指紋值。在大致相同的時間，從上一幀或幀部分(800)以相同方式計算(805)的指紋值F(P)從第一寄存器405傳輸至第二寄存器410。

存儲于第一寄存器405和第二寄存器410中的每一個中的值F(N)、 F(P)作為第一值X和第二值Y被傳輸至比較器415的第一輸入端子540和第二輸入端子545，并且在比較器中比較F(P)＝X和F(N)＝Y(jié)的值。如果值 X、Y相等(X＝Y(jié))(820)，則表明使用了相同的像素數(shù)據(jù)計算上一幀和當前幀的指紋，由于被選定用于比較的像素數(shù)據(jù)應當是不同的像素數(shù)據(jù)，因此這意味著系統(tǒng)中已發(fā)生一些錯誤。靜止場景的圖像將因為每個捕獲中引入的噪聲變異而得到不同的像素數(shù)據(jù)。如此，比較器415生成錯誤狀態(tài)(835)。然后，可將錯誤狀態(tài)傳輸至圖像信號處理器125以命令圖像信號處理器125 忽視該像素數(shù)據(jù)和/或檢索新的像素數(shù)據(jù)。

如果值X、Y不相等(X≠Y)(820)，則表明如期望的那樣使用了不同的像素數(shù)據(jù)計算上一幀F(xiàn)(P)和當前幀F(xiàn)(N)的指紋，因此未檢測到錯誤 (825)。

在另選的或額外的操作中，并且參見圖5，錯誤檢測電路130可檢測來自一個幀的像素數(shù)據(jù)是否被重復，而非從相鄰幀獲得新的像素數(shù)據(jù)。由于系統(tǒng)應當連續(xù)接收新的像素數(shù)據(jù)，因此如果像素數(shù)據(jù)被重復，則表明系統(tǒng)中已發(fā)生錯誤。在本實用新型的實施方案中，錯誤檢測電路130可包括指紋計算單元400，用以針對幀或幀部分(例如，偶數(shù)行)計算獨特指紋。指紋計算單元400生成具有B位的指紋。指紋值可以是中間結(jié)果，隨著像素數(shù)據(jù)被接收，所述中間結(jié)果連續(xù)更新。

在最后像素數(shù)據(jù)被接收之后，針對圖像或圖像部分的完整指紋值可供使用。幀結(jié)束(EOF)信號使得第一寄存器405能夠接收指紋值。在大致相同的時間，來自上一幀或幀部分的指紋值從第一寄存器傳輸至第二寄存器。

存儲于第一寄存器405和第二寄存器410中的每一個中的值作為第一值X1和第二值Y1被傳輸至第一比較器515的第一輸入端子540和第二輸入端子545，并且比較值X1、Y1。如果值X1、Y1相等(X1＝Y(jié)1)，則第二輸出端子555生成較高值，并且如果值X1、Y1不相等(X1≠Y1)，則第一輸出端子550生成較高值。當EOF信號被啟用時，與門525對第一比較器 515的輸出值進行采樣。對于第二輸出端子555每一次生成較高值，例如當值X1、Y1相等(X1＝Y(jié)1)時，計數(shù)器530均會遞增1。如果指紋值不匹配 (即X1≠Y1)，則計數(shù)器530清零并且從零開始計數(shù)。第二比較器535接收來自計數(shù)器530的值X2，并且將計數(shù)器530的輸出值與預定參數(shù)Y2進行比較。如果計數(shù)器輸出值X2等于預定參數(shù)Y2(X2＝Y(jié)2)，則表明像素數(shù)據(jù)已經(jīng)重復，并且未正確地獲得、讀出或處理新的像素數(shù)據(jù)。由于實時圖像序列應當產(chǎn)生不同的像素數(shù)據(jù)，從而應當具有不同的指紋，因此如果針對一系列幀識別出匹配的指紋，則會生成錯誤狀態(tài)。然后，可將錯誤狀態(tài)傳輸至圖像信號處理器125以命令圖像信號處理器125忽視該像素數(shù)據(jù)和/ 或檢索新的像素數(shù)據(jù)。

在各種實施方案中，錯誤檢測電路130可使用兩個或更多個幀或幀部分來確定是否已發(fā)生錯誤。例如，指紋計算單元400可為三個幀的圖像數(shù)據(jù)分配獨特的指紋，以便比較全部三個指紋。如此，例示的實施方案可例如通過引入額外的邏輯門、比較器和寄存器等來進行修改以容納額外幀或幀部分的像素數(shù)據(jù)。另外，各種實施方案可利用多信道圖像的單個信道，諸如RGB圖像的綠色信道或者YUV或YCbCr圖像的亮度信道。

盡管通過硬件具體實施示出了各種實施方案，但是應當理解，部件的一些部分或全部均可通過軟件具體實施來實現(xiàn)。

根據(jù)一個實施方案，一種用于檢測圖像數(shù)據(jù)中的錯誤的系統(tǒng)包括：像素陣列，其包括多個像素；圖像處理單元，其耦接至像素陣列以接收像素所生成的第一像素數(shù)據(jù)和第二像素數(shù)據(jù)，該圖像處理單元包括被配置成接收像素數(shù)據(jù)的錯誤檢測電路，其中錯誤檢測電路檢測并生成錯誤狀態(tài)，并且其中圖像處理單元響應于錯誤狀態(tài)；嵌入式系統(tǒng)，其耦接至圖像處理單元以接收來自圖像處理單元的輸出數(shù)據(jù)；以及外圍系統(tǒng)，其耦接至并響應于嵌入式系統(tǒng)。在一個實施方案中，錯誤檢測電路包括：指紋計算器，其中指紋計算器基于第一像素數(shù)據(jù)生成第一非隨機獨特標識符并且基于第二像素數(shù)據(jù)生成第二非隨機獨特標識符；寄存器，其耦接至指紋計算器以存儲第一非隨機獨特標識符和第二非隨機獨特標識符中的一個；以及比較器，其耦接至寄存器。在另一個實施方案中，錯誤檢測電路包括：用于生成時鐘周期的時鐘，其中每個時鐘周期對應于一個像素數(shù)據(jù)傳輸；用于對像素數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)量進行計數(shù)的計數(shù)器；以及被編程為具有最大值的寄存器，其中最大值大于或等于從像素陣列中的所有像素傳輸像素數(shù)據(jù)所需的時鐘周期數(shù)。錯誤狀態(tài)包括像素數(shù)據(jù)讀出錯誤、像素數(shù)據(jù)檢索錯誤和像素數(shù)據(jù)存儲錯誤中的至少一種。像素數(shù)據(jù)包括像素數(shù)據(jù)的一個幀。像素數(shù)據(jù)包括像素數(shù)據(jù)的一個子集。在另一個實施方案中，錯誤檢測電路包括電路，該電路通過基于第一像素數(shù)據(jù)和第一偏移像素數(shù)據(jù)計算第一差分圖像來對第一像素數(shù)據(jù)進行預處理，并且通過基于第二像素數(shù)據(jù)和第二偏移像素數(shù)據(jù)計算第二差分圖像來對第二像素數(shù)據(jù)進行預處理。

根據(jù)另一個實施方案，一種能夠檢測錯誤的成像系統(tǒng)，包括：像素陣列，用以生成第一像素數(shù)據(jù)和第二像素數(shù)據(jù)；錯誤檢測電路，其被配置成：接收第一像素數(shù)據(jù)和第二像素數(shù)據(jù)；執(zhí)行錯誤分析；并且生成輸出數(shù)據(jù)以指示錯誤狀態(tài)和非錯誤狀態(tài)中的至少一種。錯誤檢測電路執(zhí)行錯誤分析，其中錯誤檢測電路利用第一像素數(shù)據(jù)計算第一指紋；利用第二像素數(shù)據(jù)計算第二指紋；并且將第一指紋和第二指紋進行比較。為了計算第一指紋和第二指紋，錯誤檢測電路生成具有預定位數(shù)的值，并且在第一指紋和第二指紋相同的情況下生成錯誤狀態(tài)。為了執(zhí)行錯誤分析，錯誤檢測電路按每個時鐘周期一個像素的速率將像素數(shù)據(jù)傳輸至圖像處理單元；對傳輸像素數(shù)據(jù)所需的時鐘周期數(shù)進行計數(shù)；并且將時鐘周期數(shù)與最大值進行比較。如果時鐘周期數(shù)大于最大值，則錯誤檢測電路生成錯誤狀態(tài)。在一個實施方案中，像素數(shù)據(jù)包括像素數(shù)據(jù)的一個幀。在另一個實施方案中，像素數(shù)據(jù)包括像素數(shù)據(jù)的一個子集。

根據(jù)另一個實施方案，一種用于車輛成像系統(tǒng)的錯誤檢測的設(shè)備包括：成像系統(tǒng)，其包括：包括多個像素的像素陣列；以及耦接至像素陣列以接收像素所生成的第一像素數(shù)據(jù)和第二像素數(shù)據(jù)的錯誤檢測電路，其中錯誤檢測電路檢測并生成錯誤狀態(tài)；以及嵌入式車輛系統(tǒng)，其耦接至成像系統(tǒng)并且響應于錯誤狀態(tài)。錯誤檢測電路包括指紋計算器，其中指紋計算器基于第一像素數(shù)據(jù)生成第一非隨機獨特標識符并且基于第二像素數(shù)據(jù)生成第二非隨機獨特標識符；寄存器，其耦接至指紋計算器以存儲第一非隨機獨特標識符和第二非隨機獨特標識符中的一個；以及比較器，其耦接至寄存器。在另一個實施方案中，錯誤檢測電路包括指紋計算器，其中指紋計算器基于第一像素數(shù)據(jù)生成第一非隨機獨特標識符、基于第二像素數(shù)據(jù)生成第二非隨機獨特標識符；電路，用以通過基于第一像素數(shù)據(jù)和第一偏移像素數(shù)據(jù)計算第一差分圖像來對第一像素數(shù)據(jù)進行預處理，并且通過基于第二像素數(shù)據(jù)和第二偏移像素數(shù)據(jù)計算第二差分圖像來對第二像素數(shù)據(jù)進行預處理。在另一個實施方案中，錯誤檢測電路包括：用于生成時鐘周期的時鐘，其中每個時鐘周期對應于一個像素數(shù)據(jù)傳輸；用于對像素數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)量進行計數(shù)的計數(shù)器；以及被編程為具有最大值的寄存器，其中最大值大于或等于從像素陣列中的所有像素傳輸像素數(shù)據(jù)所需的時鐘周期數(shù)。錯誤狀態(tài)包括像素數(shù)據(jù)讀出錯誤、像素數(shù)據(jù)檢索錯誤和像素數(shù)據(jù)存儲錯誤中的至少一種。

在上述描述中，已結(jié)合具體示例性實施方案描述了所述技術(shù)。所示和所述特定具體實施方式用于展示所述技術(shù)及其最佳模式，而不旨在以任何方式另外限制本實用新型的范圍。實際上，為簡潔起見，方法和系統(tǒng)的常規(guī)制造、連接、制備和其他功能方面未詳細描述。此外，多張圖中示出的連接線旨在表示各種元件之間的示例性功能關(guān)系和/或步驟。多個替代的或另外的功能關(guān)系或物理連接可存在于實際系統(tǒng)中。

雖然參照諸具體的示例性實施方案描述了本技術(shù)，但在不脫離本實用新型范圍的情況下可以進行各種修改和更改。以示例性而非限制性方式考慮說明和附圖，并且所有此類修改旨在包括在本實用新型的范圍內(nèi)。因此，應通過所述的一般實施方案及其在法律意義上的等同形式，而不是僅通過上述具體例子確定所述技術(shù)的范圍。例如，除非另外明確說明，否則可以任何順序執(zhí)行任何方法或工藝實施方案中列舉的步驟，并且不限于具體例子中提供的明確順序。另外，任何設(shè)備實施方案中列舉的組件和/或元件可以多種排列組裝或者進行操作配置，以產(chǎn)生與本實用新型基本上相同的結(jié)果，因此不限于具體例子中闡述的具體配置。

上文已經(jīng)針對具體實施方案描述了有益效果、其他優(yōu)點和問題解決方案。然而，任何有益效果、優(yōu)點、問題解決方案或者可使任何具體有益效果、優(yōu)點或解決方案出現(xiàn)或變得更明顯的任何要素都不應被解釋為關(guān)鍵、所需或必要特征或組成部分。

術(shù)語“包含”、“包括”或其任何變型形式旨在提及非排他性的包括，使得包括一系列要素的工藝、方法、制品、組合物或設(shè)備不僅僅包括這些列舉的要素，而且還可包括未明確列出的或此類工藝、方法、制品、組合物或設(shè)備固有的其他要素。除了未具體引用的那些，本實用新型的實施所用的上述結(jié)構(gòu)、布置、應用、比例、元件、材料或組件的其他組合和/或修改可在不脫離其一般原理的情況下變化或以其他方式特別適于具體環(huán)境、制造說明、設(shè)計參數(shù)或其他操作要求。

上文已結(jié)合示例性實施方案描述了本實用新型。然而，可在不脫離本實用新型的范圍的情況下對示例性實施方案作出變化和修改。這些和其他變化或修改旨在包括在本實用新型的范圍內(nèi)，如以下權(quán)利要求所述。