在图像采集过程中插入短帧的系统及方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410856738.8

申请日:

2014.12.29

公开号:

CN104486557A

公开日:

2015.04.01

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H04N 5/235申请日:20141229|||公开

IPC分类号:

H04N5/235; H04N5/351(2011.01)I; H04N5/378(2011.01)I

主分类号:

H04N5/235

申请人:

上海集成电路研发中心有限公司; 成都微光集电科技有限公司

发明人:

雷冬梅

地址:

201210上海市浦东新区张江高斯路497号

优先权:

专利代理机构:

上海天辰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31275

代理人:

吴世华; 林彦之

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内容摘要

本发明提供了在图像采集过程中插入短帧的系统及方法,包括,发出读写控制信号和帧插入控制信号的寄存器,控制曝光和复位状态转换的系统控制器,对曝光时间和复位时间进行计数的时间计数器,用于数据采集和处理、并输出图形帧数据的数据读取采集电路;接收寄存器发出的读写控制信号并用于存储连续读出的长帧的时间参数的第一参数寄存器组、以及用于存储需要插入的短帧图像的时间参数的第二参数寄存器组,根据参数寄存器组所存储的时间参数以及短帧插入控制信号进行复位时间和曝光时间的计算和输出的参数比较计算电路,接收来自参数比较计算电路输出的曝光时间和复位时间参数,控制曝光和复位两种状态的切换和时间计数器的工作的系统控制器。

权利要求书

权利要求书1.  一种在图像采集过程中插入短帧的系统,包括,用于发出读写控制信号 和帧插入控制信号的寄存器,用于控制曝光和复位状态转换的系统控制器,与 系统控制器相连且用于对曝光时间和复位时间进行计数的时间计数器,用于数 据采集和处理、并输出图形帧数据的数据读取采集电路;其特征在于,还包括: 参数寄存器组,用于接收寄存器发出的读写控制信号并对帧的时间参数进 行存储,其具有: 第一参数寄存器组,用于存储连续读出的长帧的时间参数; 第二参数寄存器组,用于存储需要插入的短帧的时间参数; 参数比较计算电路,与所述参数寄存器组相连,其接收帧插入控制信号, 并根据所述参数寄存器组所存储的时间参数以及帧插入控制信号进行复位时间 和曝光时间的计算和输出; 系统控制器,与所述参数比较计算电路相连,接收来自所述参数比较计算 电路输出的曝光时间和复位时间参数,控制曝光和复位两种状态之间的切换; 并控制时间计数器工作。 2.  根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述参数比较计算电路进行 复位时间和曝光时间的计算和输出具体包括: 当帧插入控制信号无效时,所述参数比较计算电路直接把所述第一参数寄 存器组中所存储的所述长帧的时间参数输出给系统控制器; 当帧插入控制信号有效时,针对插入的长帧,所述参数比较计算电路对插 入的短帧的前一长帧进行如下处理:曝光时间不变,修改该长帧的复位时间, 修改后的长帧复位时间等于长帧读取数据时间,然后将长帧曝光时间和修改后 的长帧复位时间输出给系统控制器;针对插入的短帧,所述参数比较计算电路 把第二参数寄存器组所存储的短帧图像的时间参数直接发送给系统控制器。 3.  根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统控制器向所述时间 计数器输出计数复位信号、计数初值信号、和计数使能信号;所述时间计数器 接收系统控制器输出的计数复位信号、计数初值信号和计数使能信号,并在计 数完成后输出计数完成信号给系统控制器。 4.  根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述计数器在曝光时对曝光 时间进行计数,并在计数完成后输出计数完成信号,表示曝光完成;所述计数 器在复位时对复位时间进行计数,并在计数完成后输出计数完成信号表示复位 完成。 5.  根据权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括:与系统控制器相连 且用于进行模拟数据采集的模拟数据采集电路,与系统控制器和模拟数据采集 电路相连、且用于接收到模拟采集开始信号时进行计数延时并发出数据采集开 始信号的延时电路。 6.  根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述系统控制器在收到所述 计数器输送的计数完成信号后,向所述模拟数据采集电路发送模拟采集开始信 号;所述模拟数据采集电路接收到所述模拟采集开始信号后进行模拟数据采集。 7.  根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述模拟数据采集电路完成 模拟数据采集后,将模拟信号转换为数字信号时,所述延时模块向所述数据读 取采集电路发送数据采集开始信号。 8.  一种在图像采集过程中插入短帧的方法,其采用权利要求1所述的系统, 其包括以下步骤: 步骤01:寄存器向所述参数寄存器组发出读写控制信号; 步骤02:所述参数寄存器组接收到所述寄存器发出的读写控制信号,对帧 的时间参数进行存储;其中,第一参数寄存器组存储连续读出的长帧的时间参 数,第二参数寄存器组存储需要插入的短帧图像的时间参数; 步骤03:当参数比较计算电路接收到所述寄存器发出的帧插入控制信号时, 根据所述参数寄存器组所存储的时间参数以及短帧插入控制信号,进行复位时 间和曝光时间参数的计算; 步骤04:所述参数比较计算电路将所计算得到的复位时间和曝光时间参数 输出到所述系统控制器; 步骤05:所述系统控制器接收来自所述参数比较计算电路输出的所述曝光 时间和所述复位时间参数,控制曝光和复位两种状态之间的切换; 步骤06:所述系统控制器控制所述时间计数器对曝光时间和复位时间进行 计数; 步骤07:当计数完成后,所述时间计数器将计数完成信号发送给所述系统 控制器; 步骤08:所述系统控制器接收到所述时间计数器发送来的计数完成信号后, 控制所述数据读取采集电路进行数据采集和处理、并输出图形帧数据。 9.  根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述步骤03具体包括:当帧 插入控制信号无效时,所述参数比较计算电路直接把所述第一参数寄存器组中 所存储的所述长帧的时间参数输出给系统控制器; 当帧插入控制信号有效时,针对插入的长帧,所述参数比较计算电路对插 入的短帧的前一长帧进行如下处理:曝光时间不变,修改该长帧的复位时间, 修改后的长帧复位时间等于长帧读取数据时间,然后将长帧曝光时间和修改后 的长帧复位时间输出给系统控制器;针对插入的短帧,所述参数比较计算电路 把第二参数寄存器组所存储的短帧图像的时间参数直接发送给系统控制器。 10.  根据权利要求8所述的方法,其特征在于,在所述步骤02还包括: 写入待插入的短帧时间参数到第二参数寄存器组。

说明书

说明书在图像采集过程中插入短帧的系统及方法
技术领域
本发明涉及图像传感器领域,具体涉及一种图像传感器的图像采集过程中 插入短帧的系统及方法。
背景技术
图像传感器在图像采集过程中总是以帧为单位进行采集,一帧图像的采集 过程包括图像的像素单元曝光、和复位过程。模拟采集通道的数据采集和模数 转换过程,以及模数转换后,数字格式的图像数据读出过程。每一帧图像都可 以信号复位、以及曝光完成后的图像数据信号转换及最终的图像数据读取。
图像传感器有两种图像采集方式,一种是ERS(Electronic Rolling Shutter) 模式,另一种是GRR(Global Rolling Shutter)方式。在图像传感器中,在连续的 ERS(ELECTRIC ROLLING SHUTTER)采集模式下对图像进行采集时,可能 需要在连续的长帧图像的采集过程中插入短帧图像的采集。请参阅图1-2,阴影 线填充区域表示曝光阶段,黑色区域表示复位阶段,其下方的白色长条表示读 图像帧数据;如图1所示为连续图像帧的采集示意图,若该连续的图像帧,每 帧的时间较长,而需要在其中两帧之间插入一帧采集时间较短的图像帧时,如 图2所示,理想的短帧插入采集过程,该过程可以出现以下问题:
长帧的图像数据采集时间较长,在T1到T2期间,第N帧长帧图像数据还 在采集,而短帧完成曝光,曝光造成新的图像信号把旧的图像信号覆盖,这就 造成当第N帧长帧图像数据出错。
T2完成曝光,要求短帧开始读数据,而理想的插入短帧在T3时刻开始, 而由于第N帧长帧图像读取了部分短帧信号,信号已复位,当短帧再次读取时, 读到的数据就是错误的。
现有的解决方法,请参阅图3-4,图中矩形虚线框表示空闲过程,短帧插入 解决方案一的数据采集过程包括:
方法一:如图3所示,图3中Tnop表示短帧插入的等待阶段,Ta表示长 帧读取时的空闲阶段,Tb表示短帧读取时的空闲阶段;在第N帧读取过程中, 改变系统控制模式,使系统进入快照模式(SNAPSHOT)状态,等待该帧读完 成,再更改帧读取时序控制和地址控制,并在SNAPSHOT模式下采用外部触发, 读取一帧短帧图像。待完成后,将相关参数改写回长帧状态,并再次改变系统 控制模式,再进入ERS模式进行连续长帧的读取。
这种方法的缺陷是:插入的等待时间和空闲时间长。需要反复更改控制状 态和参数。外部控制必须清楚插入的帧是否为短帧。
方法二:如图4所示,图4中箭头指向的区域是数据出错和废弃的区域, 虚线框表示短帧读取时的空闲阶段;在第N帧读取过程中,插入一帧短帧,短 帧完成曝光后立即开始读短帧,若长帧未读完,则放弃第N帧的数据。这种方 法的优点是方法简单,但牺牲了第N帧,也可以认为该方法浪费的时间即一帧 长帧的时间。
发明内容
为了克服以上问题,本发明旨在提供一种图像传感器在图像采集过程中插 入短帧的系统及其方法,从而能够在无需系统状态转换的前提下,自动进行短 针插入。
为了实现上述目的,本发明提供了一种在图像采集过程中插入短帧的系统, 包括,用于发出读写控制信号和帧插入控制信号的寄存器,用于控制曝光和复 位状态转换的系统控制器,与系统控制器相连且用于对曝光时间和复位时间进 行计数的时间计数器,用于数据采集和处理、并输出图形帧数据的数据读取采 集电路;
参数寄存器组,用于接收寄存器发出的读写控制信号并对帧的时间参数进 行存储,其具有:
第一参数寄存器组,用于存储连续读出的长帧的时间参数;
第二参数寄存器组,用于存储需要插入的短帧的时间参数;
参数比较计算电路,与所述参数寄存器组相连,其接收帧插入控制信号, 并根据所述参数寄存器组所存储的时间参数以及帧插入控制信号进行复位时间 和曝光时间的计算和输出;
系统控制器,与所述参数比较计算电路相连,接收来自所述参数比较计算 电路输出的曝光时间和复位时间参数,控制曝光和复位两种状态之间的切换; 并控制时间计数器工作。
优选地,所述参数比较计算电路进行复位时间和曝光时间的计算和输出具 体包括:
当帧插入控制信号无效时,所述参数比较计算电路直接把所述第一参数寄 存器组中所存储的所述长帧的时间参数输出给系统控制器;
当帧插入控制信号有效时,针对插入的长帧,所述参数比较计算电路对插 入的短帧的前一长帧进行如下处理:曝光时间不变,修改该长帧的复位时间, 修改后的长帧复位时间等于长帧读取数据时间,然后将长帧曝光时间和修改后 的长帧复位时间输出给系统控制器;针对插入的短帧,所述参数比较计算电路 把第二参数寄存器组所存储的短帧图像的时间参数直接发送给系统控制器。
优选地,所述系统控制器向所述时间计数器输出计数复位信号、计数初值 信号、和计数使能信号;所述时间计数器接收系统控制器输出的计数复位信号、 计数初值信号和计数使能信号,并在计数完成后输出计数完成信号给系统控制 器。
优选地,所述计数器在曝光时对曝光时间进行计数,并在计数完成后输出 计数完成信号,表示曝光完成;所述计数器在复位时对复位时间进行计数,并 在计数完成后输出计数完成信号表示复位完成。
优选地,还包括:与系统控制器相连且用于进行模拟数据采集的模拟数据 采集电路,与系统控制器和模拟数据采集电路相连且用于接收到模拟采集开始 信号时进行计数延时并发出数据采集开始信号的延时电路,所述延时电路控制 所述数据读取采集电路开始工作。
优选地,所述系统控制器在收到所述计数器输送的计数完成信号后,向所 述模拟数据采集电路发送模拟采集开始信号;所述模拟数据采集电路接收到所 述模拟采集开始信号后进行模拟数据采集。
优选地,所述模拟数据采集电路完成模拟数据采集后,将模拟信号转换为 数字信号时,所述延时模块向所述数据读取采集电路发送数据采集开始信号。
为了实现上述目的,本发明还提供了一种在图像采集过程中插入短帧的方 法,其采用上述的系统,其包括以下步骤:
步骤01:寄存器向所述参数寄存器组发出读写控制信号;
步骤02:所述参数寄存器组接收到所述寄存器发出的读写控制信号,对帧 的时间参数进行存储;其中,第一参数寄存器组存储连续读出的长帧的时间参 数,第二参数寄存器组存储需要插入的短帧图像的时间参数;
步骤03:当参数比较计算电路接收到所述寄存器发出的帧插入控制信号时, 根据所述参数寄存器组所存储的时间参数以及短帧插入控制信号,进行复位时 间和曝光时间参数的计算;
步骤04:所述参数比较计算电路将所计算得到的复位时间和曝光时间参数 输出到所述系统控制器;
步骤05:所述系统控制器接收来自所述参数比较计算电路输出的所述曝光 时间和所述复位时间参数,控制曝光和复位两种状态之间的切换;
步骤06:所述系统控制器控制所述时间计数器对曝光时间和复位时间进行 计数;
步骤07:当计数完成后,所述时间计数器将计数完成信号发送给所述系统 控制器;
步骤08:所述系统控制器接收到所述时间计数器发送来的计数完成信号后, 控制所述数据读取采集电路进行数据采集和处理、并输出图形帧数据。
优选地,所述步骤03具体包括:当帧插入控制信号无效时,所述参数比较 计算电路直接把所述第一参数寄存器组中所存储的所述长帧的时间参数输出给 系统控制器;
当帧插入控制信号有效时,针对插入的长帧,所述参数比较计算电路对插 入的短帧的前一长帧进行如下处理:曝光时间不变,修改该长帧的复位时间, 修改后的长帧复位时间等于长帧读取数据时间,然后将长帧曝光时间和修改后 的长帧复位时间输出给系统控制器;针对插入的短帧,所述参数比较计算电路 把第二参数寄存器组所存储的短帧图像的时间参数直接发送给系统控制器。
优选地,在所述步骤02还包括:写入待插入的短帧时间参数到第二参数寄 存器组。
本发明采用两组参数寄存器组分别存储长帧和短帧时间参数,在插入短帧 时,将插入前的长帧的复位时间延长,以保证所有的帧在最简便、最省时的条 件下实现所有的帧的数据都正确。其主要优点是:电路简单,操作方便,不需 要进行模式切换;插入的冗余时间短;支持短帧周期性插入。
附图说明
图1为连续图像帧的采集示意图
图2为理想的短帧插入采集过程示意图
图3短帧插入解决方案一的数据采集过程示意图
图4短帧插入解决方案二的数据采集过程示意图
图5为本发明的一个较佳实施例的插入短帧的系统的示意图
图6为本发明的一个较佳实施例的插入短帧的方法的流程示意图
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂,以下结合说明书附图,对本发明的内容 作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例,本领域内的技术人员所 熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
本发明提供了一种图像传感器在图像采集过程中插入短帧的系统,包括, 用于发出读写控制信号和帧插入控制信号的寄存器,用于控制曝光和复位状态 转换的系统控制器,与系统控制器相连且用于对曝光时间和复位时间进行计数 的时间计数器,用于数据采集和处理、并输出图形帧数据的数据读取采集电路; 用于接收寄存器发出的读写控制信号并对帧的时间参数进行的存储的参数寄存 器组,其具有:用于存储连续读出的长帧的时间参数的第一参数寄存器组,用 于存储需要插入的短帧的时间参数的第二参数寄存器组,与参数寄存器组相连 的参数比较计算电路,其接收帧插入控制信号,并根据参数寄存器组所存储的 时间参数以及帧插入控制信号进行复位时间和曝光时间的计算和输出,这里需 要说明的是,帧插入控制信号包括长帧插入控制信号和短帧插入控制信号,本 发明通过参数比较计算电路,来接收短、长帧插入控制信号,并据此来计算复 位时间和曝光时间;与参数比较计算电路相连的系统控制器,接收来自参数比 较计算电路输出的曝光时间和复位时间参数,控制曝光和复位两种状态之间的 切换;并控制时间计数器工作。
以下结合附图5和具体实施例对本发明的在图像采集过程中插入短帧的系 统作进一步详细说明。需说明的是,附图均采用非常简化的形式、使用非精准 的比例,且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
本实施例中,请参阅图5,在图像采集过程中插入短帧的系统,包括:
寄存器,用于发出读写控制信号和帧插入控制信号;
参数寄存器组,用于接收寄存器发出的读写控制信号并对帧的时间参数进 行的存储,其具有:第一参数寄存器组,用于存储连续读出的长帧的时间参数; 第二参数寄存器组,用于存储需要插入的短帧的时间参数;
参数比较计算电路,与参数寄存器组相连,其接收帧插入控制信号,并根 据所述参数寄存器组所存储的时间参数以及短帧插入控制信号进行复位时间和 曝光时间的计算和输出;
参数比较计算电路进行复位时间和曝光时间的计算和输出具体包括:
当帧插入控制信号无效时,所述参数比较计算电路直接把所述第一参数寄 存器组中所存储的所述长帧的时间参数输出给系统控制器;
当帧插入控制信号有效时,针对插入的长帧,所述参数比较计算电路对插 入的短帧的前一长帧进行如下处理:曝光时间不变,修改该长帧的复位时间, 修改后的长帧复位时间等于长帧读取数据时间,然后将长帧曝光时间和修改后 的长帧复位时间输出给系统控制器;针对插入的短帧,所述参数比较计算电路 把第二参数寄存器组所存储的短帧图像的时间参数直接发送给系统控制器,可 以向系统控制器发出短帧指示信号。
系统控制器,与参数比较计算电路相连,接收来自参数比较计算电路输出 的曝光时间和复位时间参数、以及短帧指示信号,由此,在ERS模式下,接收 到ERS模式控制信号开始进行图像连续采集,系统控制器控制曝光和复位两种 状态之间的切换;并控制时间计数器工作。
时间计数器,与系统控制器相连且用于对曝光时间和复位时间进行计数; 其中,系统控制器向时间计数器输出计数复位信号、计数初值信号、和计数使 能信号;时间计数器接收系统控制器输出的计数复位信号、计数初值信号和计 数使能信号,并在计数完成后输出计数完成信号给系统控制器。时间计数器在 曝光时对曝光时间进行计数,并在计数完成后输出计数完成信号,表示曝光完 成;时间计数器在复位时对复位时间进行计数,并在计数完成后输出计数完成 信号表示复位完成。
模拟数据采集电路,其与系统控制器相连且用于进行模拟数据采集;当系 统控制器接收到时间计数器发出的计数完成信号后,向模拟数据采集电路发送 模拟采集开始信号,模拟数据采集电路接收到模拟采集开始信号后,进行模拟 数据采集。
延时电路,与系统控制器和模拟数据采集电路相连且用于接收到模拟采集 开始信号时进行计数延时并发出数据采集开始信号;所述模拟数据采集电路接 收到所述模拟采集开始信号后进行模拟数据采集;
数据读取采集电路,用于数据采集和处理、并输出图形帧数据;
这里,模拟数据采集电路完成模拟数据采集后,当将模拟信号转换为数字 信号、并输出数字信号时,延时模块向所述数据读取采集电路发送数据采集开 始信号。
本发明还提供了一种在图像采集过程中插入短帧的方法,其采用上述的短 帧插入的系统,请参阅图6,为本发明的一个较佳实施例的插入短帧的方法的流 程示意图,其包括以下步骤:
步骤01:寄存器向参数寄存器组发出读写控制信号;
步骤02:参数寄存器组接收到寄存器发出的读写控制信号,对帧的时间参 数进行存储;
具体的,参数寄存器组的第一参数寄存器组存储连续读出的长帧的时间参 数,第二参数寄存器组存储需要插入的短帧图像的时间参数;可以通过写入待 插入的短帧时间参数到第二参数寄存器组的方式将短帧图像的时间参数存储到 第二参数寄存器中。
步骤03:当参数比较计算电路接收到寄存器发出的帧插入控制信号时,根 据所述参数寄存器组所存储的时间参数以及短帧插入控制信号,进行复位时间 和曝光时间参数的计算;
具体的,当帧插入控制信号无效时,参数比较计算电路直接把所述第一参 数寄存器组中所存储的所述长帧的时间参数输出给系统控制器;
当帧插入控制信号有效时,针对插入的长帧,参数比较计算电路对插入的 短帧的前一长帧进行如下处理:曝光时间不变,修改该长帧的复位时间,修改 后的长帧复位时间等于长帧读取数据时间,然后将长帧曝光时间和修改后的长 帧复位时间输出给系统控制器;针对插入的短帧,所述参数比较计算电路把第 二参数寄存器组所存储的短帧图像的时间参数直接发送给系统控制器。
步骤04:参数比较计算电路将所计算得到的复位时间和曝光时间参数输出 到系统控制器;
步骤05:系统控制器接收来自参数比较计算电路输出的曝光时间和复位时 间参数,控制曝光和复位两种状态之间的切换;
步骤06:系统控制器控制时间计数器对曝光时间和复位时间进行计数;
具体的,系统控制器向时间计数器输出计数复位信号、计数初值信号、和 计数使能信号;时间计数器接收系统控制器输出的计数复位信号、计数初值信 号和计数使能信号,并进行计数。
步骤07:当计数完成后,时间计数器将计数完成信号发送给系统控制器;
具体的,时间计数器在计数完成后输出计数完成信号给系统控制器。计数 器在曝光时对曝光时间进行计数,并在计数完成后输出计数完成信号,表示曝 光完成;并计数器在复位时对复位时间进行计数,并在计数完成后输出计数完 成信号表示复位完成。
步骤08:系统控制器接收到时间计数器发送来的计数完成信号后,控制数 据读取采集电路进行数据采集和处理、并输出图形帧数据。
具体的,本实施例中,上述短帧插入系统还包括模拟数据采集电路、延时 电路,本步骤包括:当系统控制器接收到时间计数器发出的计数完成信号后, 向模拟数据采集电路发送模拟采集开始信号,模拟数据采集电路接收到模拟采 集开始信号后,进行模拟数据采集;模拟数据采集电路接收到模拟采集开始信 号后进行模拟数据采集;延时电路在接收到模拟采集开始信号时进行计数延时 并发出数据采集开始信号;这里,在模拟数据采集电路完成模拟数据采集后, 当将模拟信号转换为并输出数字信号时,所述延时模块向所述数据读取采集电 路发送数据采集开始信号。
综上所述,本发明采用两组参数寄存器组分别存储长帧和短帧时间参数, 在插入短帧时,将插入前的长帧的复位时间延长,以保证所有的帧在最简便、 最省时的条件下实现所有的帧的数据都正确。其主要优点是:电路简单,操作 方便,不需要进行模式切换;插入的冗余时间短;支持短帧周期性插入。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然所述实施例仅为了便于说明而举 例而已,并非用以限定本发明,本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围 的前提下可作若干的更动与润饰,本发明所主张的保护范围应以权利要求书所 述为准。

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410856738.8(22)申请日 2014.12.29H04N 5/235(2006.01)H04N 5/351(2011.01)H04N 5/378(2011.01)(71)申请人 上海集成电路研发中心有限公司地址 201210 上海市浦东新区张江高斯路497 号申请人 成都微光集电科技有限公司(72)发明人 雷冬梅(74)专利代理机构 上海天辰知识产权代理事务所 ( 特殊普通合伙 ) 31275代理人 吴世华 林彦之(54) 发明名称在图像采集过程中插入短帧的系统及方法(57) 摘要本发明提供了在图像采集过程中插入短帧的系统。

2、及方法,包括,发出读写控制信号和帧插入控制信号的寄存器,控制曝光和复位状态转换的系统控制器,对曝光时间和复位时间进行计数的时间计数器,用于数据采集和处理、并输出图形帧数据的数据读取采集电路 ;接收寄存器发出的读写控制信号并用于存储连续读出的长帧的时间参数的第一参数寄存器组、以及用于存储需要插入的短帧图像的时间参数的第二参数寄存器组,根据参数寄存器组所存储的时间参数以及短帧插入控制信号进行复位时间和曝光时间的计算和输出的参数比较计算电路,接收来自参数比较计算电路输出的曝光时间和复位时间参数,控制曝光和复位两种状态的切换和时间计数器的工作的系统控制器。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国。

3、家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书6页 附图3页(10)申请公布号 CN 104486557 A(43)申请公布日 2015.04.01CN 104486557 A1/2 页21.一种在图像采集过程中插入短帧的系统,包括,用于发出读写控制信号和帧插入控制信号的寄存器,用于控制曝光和复位状态转换的系统控制器,与系统控制器相连且用于对曝光时间和复位时间进行计数的时间计数器,用于数据采集和处理、并输出图形帧数据的数据读取采集电路 ;其特征在于,还包括 :参数寄存器组,用于接收寄存器发出的读写控制信号并对帧的时间参数进行存储,其具有 :第一参数寄存器组,用于存储连续读出的长帧的时间。

4、参数 ;第二参数寄存器组,用于存储需要插入的短帧的时间参数 ;参数比较计算电路,与所述参数寄存器组相连,其接收帧插入控制信号,并根据所述参数寄存器组所存储的时间参数以及帧插入控制信号进行复位时间和曝光时间的计算和输出;系统控制器,与所述参数比较计算电路相连,接收来自所述参数比较计算电路输出的曝光时间和复位时间参数,控制曝光和复位两种状态之间的切换 ;并控制时间计数器工作。2.根据权利要求 1 所述的系统,其特征在于,所述参数比较计算电路进行复位时间和曝光时间的计算和输出具体包括 :当帧插入控制信号无效时,所述参数比较计算电路直接把所述第一参数寄存器组中所存储的所述长帧的时间参数输出给系统控制器。

5、 ;当帧插入控制信号有效时,针对插入的长帧,所述参数比较计算电路对插入的短帧的前一长帧进行如下处理 :曝光时间不变,修改该长帧的复位时间,修改后的长帧复位时间等于长帧读取数据时间,然后将长帧曝光时间和修改后的长帧复位时间输出给系统控制器 ;针对插入的短帧,所述参数比较计算电路把第二参数寄存器组所存储的短帧图像的时间参数直接发送给系统控制器。3.根据权利要求 1 所述的系统,其特征在于,所述系统控制器向所述时间计数器输出计数复位信号、计数初值信号、和计数使能信号 ;所述时间计数器接收系统控制器输出的计数复位信号、计数初值信号和计数使能信号,并在计数完成后输出计数完成信号给系统控制器。4.根据权利。

6、要求 3 所述的系统,其特征在于,所述计数器在曝光时对曝光时间进行计数,并在计数完成后输出计数完成信号,表示曝光完成 ;所述计数器在复位时对复位时间进行计数,并在计数完成后输出计数完成信号表示复位完成。5.根据权利要求 1 所述的系统,其特征在于,还包括 :与系统控制器相连且用于进行模拟数据采集的模拟数据采集电路,与系统控制器和模拟数据采集电路相连、且用于接收到模拟采集开始信号时进行计数延时并发出数据采集开始信号的延时电路。6.根据权利要求 5 所述的系统,其特征在于,所述系统控制器在收到所述计数器输送的计数完成信号后,向所述模拟数据采集电路发送模拟采集开始信号 ;所述模拟数据采集电路接收到所。

7、述模拟采集开始信号后进行模拟数据采集。7.根据权利要求 5 所述的系统,其特征在于,所述模拟数据采集电路完成模拟数据采集后,将模拟信号转换为数字信号时,所述延时模块向所述数据读取采集电路发送数据采集开始信号。8.一种在图像采集过程中插入短帧的方法,其采用权利要求 1 所述的系统,其包括以权 利 要 求 书CN 104486557 A2/2 页3下步骤 :步骤 01 :寄存器向所述参数寄存器组发出读写控制信号 ;步骤 02 :所述参数寄存器组接收到所述寄存器发出的读写控制信号,对帧的时间参数进行存储 ;其中,第一参数寄存器组存储连续读出的长帧的时间参数,第二参数寄存器组存储需要插入的短帧图像的时。

8、间参数 ;步骤 03 :当参数比较计算电路接收到所述寄存器发出的帧插入控制信号时,根据所述参数寄存器组所存储的时间参数以及短帧插入控制信号,进行复位时间和曝光时间参数的计算 ;步骤 04 :所述参数比较计算电路将所计算得到的复位时间和曝光时间参数输出到所述系统控制器 ;步骤 05 :所述系统控制器接收来自所述参数比较计算电路输出的所述曝光时间和所述复位时间参数,控制曝光和复位两种状态之间的切换 ;步骤 06 :所述系统控制器控制所述时间计数器对曝光时间和复位时间进行计数 ;步骤 07 :当计数完成后,所述时间计数器将计数完成信号发送给所述系统控制器 ;步骤 08 :所述系统控制器接收到所述时间。

9、计数器发送来的计数完成信号后,控制所述数据读取采集电路进行数据采集和处理、并输出图形帧数据。9.根据权利要求 8 所述的方法,其特征在于,所述步骤 03 具体包括 :当帧插入控制信号无效时,所述参数比较计算电路直接把所述第一参数寄存器组中所存储的所述长帧的时间参数输出给系统控制器 ;当帧插入控制信号有效时,针对插入的长帧,所述参数比较计算电路对插入的短帧的前一长帧进行如下处理 :曝光时间不变,修改该长帧的复位时间,修改后的长帧复位时间等于长帧读取数据时间,然后将长帧曝光时间和修改后的长帧复位时间输出给系统控制器 ;针对插入的短帧,所述参数比较计算电路把第二参数寄存器组所存储的短帧图像的时间参数。

10、直接发送给系统控制器。10.根据权利要求 8 所述的方法,其特征在于,在所述步骤 02 还包括 :写入待插入的短帧时间参数到第二参数寄存器组。权 利 要 求 书CN 104486557 A1/6 页4在图像采集过程中插入短帧的系统及方法技术领域0001 本发明涉及图像传感器领域,具体涉及一种图像传感器的图像采集过程中插入短帧的系统及方法。背景技术0002 图像传感器在图像采集过程中总是以帧为单位进行采集,一帧图像的采集过程包括图像的像素单元曝光、和复位过程。模拟采集通道的数据采集和模数转换过程,以及模数转换后,数字格式的图像数据读出过程。每一帧图像都可以信号复位、以及曝光完成后的图像数据信号转。

11、换及最终的图像数据读取。0003 图像传感器有两种图像采集方式,一种是 ERS(Electronic Rolling Shutter)模式 , 另一种是 GRR(Global Rolling Shutter) 方式。在图像传感器中,在连续的ERS(ELECTRIC ROLLING SHUTTER) 采集模式下对图像进行采集时,可能需要在连续的长帧图像的采集过程中插入短帧图像的采集。请参阅图 1-2,阴影线填充区域表示曝光阶段,黑色区域表示复位阶段,其下方的白色长条表示读图像帧数据 ;如图 1 所示为连续图像帧的采集示意图,若该连续的图像帧,每帧的时间较长,而需要在其中两帧之间插入一帧采集时间较。

12、短的图像帧时,如图 2 所示,理想的短帧插入采集过程,该过程可以出现以下问题 :0004 长帧的图像数据采集时间较长,在 T1 到 T2 期间,第 N 帧长帧图像数据还在采集,而短帧完成曝光,曝光造成新的图像信号把旧的图像信号覆盖,这就造成当第 N 帧长帧图像数据出错。0005 T2 完成曝光,要求短帧开始读数据,而理想的插入短帧在 T3 时刻开始,而由于第N 帧长帧图像读取了部分短帧信号,信号已复位,当短帧再次读取时,读到的数据就是错误的。0006 现有的解决方法,请参阅图 3-4,图中矩形虚线框表示空闲过程,短帧插入解决方案一的数据采集过程包括 :0007 方法一 :如图3所示,图3中Tn。

13、op表示短帧插入的等待阶段,Ta表示长帧读取时的空闲阶段,Tb 表示短帧读取时的空闲阶段 ;在第 N 帧读取过程中,改变系统控制模式,使系统进入快照模式 (SNAPSHOT) 状态,等待该帧读完成,再更改帧读取时序控制和地址控制,并在 SNAPSHOT 模式下采用外部触发,读取一帧短帧图像。待完成后,将相关参数改写回长帧状态,并再次改变系统控制模式,再进入 ERS 模式进行连续长帧的读取。0008 这种方法的缺陷是 :插入的等待时间和空闲时间长。需要反复更改控制状态和参数。外部控制必须清楚插入的帧是否为短帧。0009 方法二 :如图 4 所示,图 4 中箭头指向的区域是数据出错和废弃的区域,虚。

14、线框表示短帧读取时的空闲阶段 ;在第 N 帧读取过程中,插入一帧短帧,短帧完成曝光后立即开始读短帧,若长帧未读完,则放弃第 N 帧的数据。这种方法的优点是方法简单,但牺牲了第 N帧,也可以认为该方法浪费的时间即一帧长帧的时间。说 明 书CN 104486557 A2/6 页5发明内容0010 为了克服以上问题,本发明旨在提供一种图像传感器在图像采集过程中插入短帧的系统及其方法,从而能够在无需系统状态转换的前提下,自动进行短针插入。0011 为了实现上述目的,本发明提供了一种在图像采集过程中插入短帧的系统,包括,用于发出读写控制信号和帧插入控制信号的寄存器,用于控制曝光和复位状态转换的系统控制器。

15、,与系统控制器相连且用于对曝光时间和复位时间进行计数的时间计数器,用于数据采集和处理、并输出图形帧数据的数据读取采集电路 ;0012 参数寄存器组,用于接收寄存器发出的读写控制信号并对帧的时间参数进行存储,其具有 :0013 第一参数寄存器组,用于存储连续读出的长帧的时间参数 ;0014 第二参数寄存器组,用于存储需要插入的短帧的时间参数 ;0015 参数比较计算电路,与所述参数寄存器组相连,其接收帧插入控制信号,并根据所述参数寄存器组所存储的时间参数以及帧插入控制信号进行复位时间和曝光时间的计算和输出 ;0016 系统控制器,与所述参数比较计算电路相连,接收来自所述参数比较计算电路输出的曝光。

16、时间和复位时间参数,控制曝光和复位两种状态之间的切换 ;并控制时间计数器工作。0017 优选地,所述参数比较计算电路进行复位时间和曝光时间的计算和输出具体包括:0018 当帧插入控制信号无效时,所述参数比较计算电路直接把所述第一参数寄存器组中所存储的所述长帧的时间参数输出给系统控制器 ;0019 当帧插入控制信号有效时,针对插入的长帧,所述参数比较计算电路对插入的短帧的前一长帧进行如下处理 :曝光时间不变,修改该长帧的复位时间,修改后的长帧复位时间等于长帧读取数据时间,然后将长帧曝光时间和修改后的长帧复位时间输出给系统控制器 ;针对插入的短帧,所述参数比较计算电路把第二参数寄存器组所存储的短帧。

17、图像的时间参数直接发送给系统控制器。0020 优选地,所述系统控制器向所述时间计数器输出计数复位信号、计数初值信号、和计数使能信号 ;所述时间计数器接收系统控制器输出的计数复位信号、计数初值信号和计数使能信号,并在计数完成后输出计数完成信号给系统控制器。0021 优选地,所述计数器在曝光时对曝光时间进行计数,并在计数完成后输出计数完成信号,表示曝光完成 ;所述计数器在复位时对复位时间进行计数,并在计数完成后输出计数完成信号表示复位完成。0022 优选地,还包括 :与系统控制器相连且用于进行模拟数据采集的模拟数据采集电路,与系统控制器和模拟数据采集电路相连且用于接收到模拟采集开始信号时进行计数延。

18、时并发出数据采集开始信号的延时电路,所述延时电路控制所述数据读取采集电路开始工作。0023 优选地,所述系统控制器在收到所述计数器输送的计数完成信号后,向所述模拟数据采集电路发送模拟采集开始信号 ;所述模拟数据采集电路接收到所述模拟采集开始信号后进行模拟数据采集。说 明 书CN 104486557 A3/6 页60024 优选地,所述模拟数据采集电路完成模拟数据采集后,将模拟信号转换为数字信号时,所述延时模块向所述数据读取采集电路发送数据采集开始信号。0025 为了实现上述目的,本发明还提供了一种在图像采集过程中插入短帧的方法,其采用上述的系统,其包括以下步骤 :0026 步骤 01 :寄存器。

19、向所述参数寄存器组发出读写控制信号 ;0027 步骤 02 :所述参数寄存器组接收到所述寄存器发出的读写控制信号,对帧的时间参数进行存储 ;其中,第一参数寄存器组存储连续读出的长帧的时间参数,第二参数寄存器组存储需要插入的短帧图像的时间参数 ;0028 步骤 03 :当参数比较计算电路接收到所述寄存器发出的帧插入控制信号时,根据所述参数寄存器组所存储的时间参数以及短帧插入控制信号,进行复位时间和曝光时间参数的计算 ;0029 步骤 04 :所述参数比较计算电路将所计算得到的复位时间和曝光时间参数输出到所述系统控制器 ;0030 步骤 05 :所述系统控制器接收来自所述参数比较计算电路输出的所述。

20、曝光时间和所述复位时间参数,控制曝光和复位两种状态之间的切换 ;0031 步骤 06 :所述系统控制器控制所述时间计数器对曝光时间和复位时间进行计数 ;0032 步骤 07 :当计数完成后,所述时间计数器将计数完成信号发送给所述系统控制器;0033 步骤 08 :所述系统控制器接收到所述时间计数器发送来的计数完成信号后,控制所述数据读取采集电路进行数据采集和处理、并输出图形帧数据。0034 优选地,所述步骤 03 具体包括 :当帧插入控制信号无效时,所述参数比较计算电路直接把所述第一参数寄存器组中所存储的所述长帧的时间参数输出给系统控制器 ;0035 当帧插入控制信号有效时,针对插入的长帧,所。

21、述参数比较计算电路对插入的短帧的前一长帧进行如下处理 :曝光时间不变,修改该长帧的复位时间,修改后的长帧复位时间等于长帧读取数据时间,然后将长帧曝光时间和修改后的长帧复位时间输出给系统控制器 ;针对插入的短帧,所述参数比较计算电路把第二参数寄存器组所存储的短帧图像的时间参数直接发送给系统控制器。0036 优选地,在所述步骤 02 还包括 :写入待插入的短帧时间参数到第二参数寄存器组。0037 本发明采用两组参数寄存器组分别存储长帧和短帧时间参数,在插入短帧时,将插入前的长帧的复位时间延长,以保证所有的帧在最简便、最省时的条件下实现所有的帧的数据都正确。其主要优点是 :电路简单,操作方便,不需要。

22、进行模式切换 ;插入的冗余时间短 ;支持短帧周期性插入。附图说明0038 图 1 为连续图像帧的采集示意图0039 图 2 为理想的短帧插入采集过程示意图0040 图 3 短帧插入解决方案一的数据采集过程示意图0041 图 4 短帧插入解决方案二的数据采集过程示意图说 明 书CN 104486557 A4/6 页70042 图 5 为本发明的一个较佳实施例的插入短帧的系统的示意图0043 图 6 为本发明的一个较佳实施例的插入短帧的方法的流程示意图具体实施方式0044 为使本发明的内容更加清楚易懂,以下结合说明书附图,对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例,本领域内的技术。

23、人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。0045 本发明提供了一种图像传感器在图像采集过程中插入短帧的系统,包括,用于发出读写控制信号和帧插入控制信号的寄存器,用于控制曝光和复位状态转换的系统控制器,与系统控制器相连且用于对曝光时间和复位时间进行计数的时间计数器,用于数据采集和处理、并输出图形帧数据的数据读取采集电路 ;用于接收寄存器发出的读写控制信号并对帧的时间参数进行的存储的参数寄存器组,其具有 :用于存储连续读出的长帧的时间参数的第一参数寄存器组,用于存储需要插入的短帧的时间参数的第二参数寄存器组,与参数寄存器组相连的参数比较计算电路,其接收帧插入控制信号,并根据参数寄存器组所存。

24、储的时间参数以及帧插入控制信号进行复位时间和曝光时间的计算和输出,这里需要说明的是,帧插入控制信号包括长帧插入控制信号和短帧插入控制信号,本发明通过参数比较计算电路,来接收短、长帧插入控制信号,并据此来计算复位时间和曝光时间 ;与参数比较计算电路相连的系统控制器,接收来自参数比较计算电路输出的曝光时间和复位时间参数,控制曝光和复位两种状态之间的切换 ;并控制时间计数器工作。0046 以下结合附图 5 和具体实施例对本发明的在图像采集过程中插入短帧的系统作进一步详细说明。需说明的是,附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例,且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。0047 本实施例中,。

25、请参阅图 5,在图像采集过程中插入短帧的系统,包括 :0048 寄存器,用于发出读写控制信号和帧插入控制信号 ;0049 参数寄存器组,用于接收寄存器发出的读写控制信号并对帧的时间参数进行的存储,其具有 :第一参数寄存器组,用于存储连续读出的长帧的时间参数 ;第二参数寄存器组,用于存储需要插入的短帧的时间参数 ;0050 参数比较计算电路,与参数寄存器组相连,其接收帧插入控制信号,并根据所述参数寄存器组所存储的时间参数以及短帧插入控制信号进行复位时间和曝光时间的计算和输出 ;0051 参数比较计算电路进行复位时间和曝光时间的计算和输出具体包括 :0052 当帧插入控制信号无效时,所述参数比较计。

26、算电路直接把所述第一参数寄存器组中所存储的所述长帧的时间参数输出给系统控制器 ;0053 当帧插入控制信号有效时,针对插入的长帧,所述参数比较计算电路对插入的短帧的前一长帧进行如下处理 :曝光时间不变,修改该长帧的复位时间,修改后的长帧复位时间等于长帧读取数据时间,然后将长帧曝光时间和修改后的长帧复位时间输出给系统控制器 ;针对插入的短帧,所述参数比较计算电路把第二参数寄存器组所存储的短帧图像的时间参数直接发送给系统控制器,可以向系统控制器发出短帧指示信号。0054 系统控制器,与参数比较计算电路相连,接收来自参数比较计算电路输出的曝光说 明 书CN 104486557 A5/6 页8时间和复。

27、位时间参数、以及短帧指示信号,由此,在ERS模式下,接收到ERS模式控制信号开始进行图像连续采集,系统控制器控制曝光和复位两种状态之间的切换 ;并控制时间计数器工作。0055 时间计数器,与系统控制器相连且用于对曝光时间和复位时间进行计数 ;其中,系统控制器向时间计数器输出计数复位信号、计数初值信号、和计数使能信号 ;时间计数器接收系统控制器输出的计数复位信号、计数初值信号和计数使能信号,并在计数完成后输出计数完成信号给系统控制器。时间计数器在曝光时对曝光时间进行计数,并在计数完成后输出计数完成信号,表示曝光完成 ;时间计数器在复位时对复位时间进行计数,并在计数完成后输出计数完成信号表示复位完。

28、成。0056 模拟数据采集电路,其与系统控制器相连且用于进行模拟数据采集 ;当系统控制器接收到时间计数器发出的计数完成信号后,向模拟数据采集电路发送模拟采集开始信号,模拟数据采集电路接收到模拟采集开始信号后,进行模拟数据采集。0057 延时电路,与系统控制器和模拟数据采集电路相连且用于接收到模拟采集开始信号时进行计数延时并发出数据采集开始信号 ;所述模拟数据采集电路接收到所述模拟采集开始信号后进行模拟数据采集 ;0058 数据读取采集电路,用于数据采集和处理、并输出图形帧数据 ;0059 这里,模拟数据采集电路完成模拟数据采集后,当将模拟信号转换为数字信号、并输出数字信号时,延时模块向所述数据。

29、读取采集电路发送数据采集开始信号。0060 本发明还提供了一种在图像采集过程中插入短帧的方法,其采用上述的短帧插入的系统,请参阅图 6,为本发明的一个较佳实施例的插入短帧的方法的流程示意图,其包括以下步骤 :0061 步骤 01 :寄存器向参数寄存器组发出读写控制信号 ;0062 步骤 02 :参数寄存器组接收到寄存器发出的读写控制信号,对帧的时间参数进行存储 ;0063 具体的,参数寄存器组的第一参数寄存器组存储连续读出的长帧的时间参数,第二参数寄存器组存储需要插入的短帧图像的时间参数 ;可以通过写入待插入的短帧时间参数到第二参数寄存器组的方式将短帧图像的时间参数存储到第二参数寄存器中。00。

30、64 步骤 03 :当参数比较计算电路接收到寄存器发出的帧插入控制信号时,根据所述参数寄存器组所存储的时间参数以及短帧插入控制信号,进行复位时间和曝光时间参数的计算 ;0065 具体的,当帧插入控制信号无效时,参数比较计算电路直接把所述第一参数寄存器组中所存储的所述长帧的时间参数输出给系统控制器 ;0066 当帧插入控制信号有效时,针对插入的长帧,参数比较计算电路对插入的短帧的前一长帧进行如下处理 :曝光时间不变,修改该长帧的复位时间,修改后的长帧复位时间等于长帧读取数据时间,然后将长帧曝光时间和修改后的长帧复位时间输出给系统控制器 ;针对插入的短帧,所述参数比较计算电路把第二参数寄存器组所存。

31、储的短帧图像的时间参数直接发送给系统控制器。0067 步骤 04 :参数比较计算电路将所计算得到的复位时间和曝光时间参数输出到系统控制器 ;说 明 书CN 104486557 A6/6 页90068 步骤 05 :系统控制器接收来自参数比较计算电路输出的曝光时间和复位时间参数,控制曝光和复位两种状态之间的切换 ;0069 步骤 06 :系统控制器控制时间计数器对曝光时间和复位时间进行计数 ;0070 具体的,系统控制器向时间计数器输出计数复位信号、计数初值信号、和计数使能信号 ;时间计数器接收系统控制器输出的计数复位信号、计数初值信号和计数使能信号,并进行计数。0071 步骤 07 :当计数完。

32、成后,时间计数器将计数完成信号发送给系统控制器 ;0072 具体的,时间计数器在计数完成后输出计数完成信号给系统控制器。计数器在曝光时对曝光时间进行计数,并在计数完成后输出计数完成信号,表示曝光完成 ;并计数器在复位时对复位时间进行计数,并在计数完成后输出计数完成信号表示复位完成。0073 步骤 08 :系统控制器接收到时间计数器发送来的计数完成信号后,控制数据读取采集电路进行数据采集和处理、并输出图形帧数据。0074 具体的,本实施例中,上述短帧插入系统还包括模拟数据采集电路、延时电路,本步骤包括 :当系统控制器接收到时间计数器发出的计数完成信号后,向模拟数据采集电路发送模拟采集开始信号,模。

33、拟数据采集电路接收到模拟采集开始信号后,进行模拟数据采集 ;模拟数据采集电路接收到模拟采集开始信号后进行模拟数据采集 ;延时电路在接收到模拟采集开始信号时进行计数延时并发出数据采集开始信号 ;这里,在模拟数据采集电路完成模拟数据采集后,当将模拟信号转换为并输出数字信号时,所述延时模块向所述数据读取采集电路发送数据采集开始信号。0075 综上所述,本发明采用两组参数寄存器组分别存储长帧和短帧时间参数,在插入短帧时,将插入前的长帧的复位时间延长,以保证所有的帧在最简便、最省时的条件下实现所有的帧的数据都正确。其主要优点是 :电路简单,操作方便,不需要进行模式切换 ;插入的冗余时间短 ;支持短帧周期性插入。0076 虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然所述实施例仅为了便于说明而举例而已,并非用以限定本发明,本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰,本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。说 明 书CN 104486557 A1/3 页10图1图2图3图4说 明 书 附 图CN 104486557 A。

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