本发明公开了一种全局快门图像传感器像素结构及其信号采样读取方法，所述全局快门图像传感器像素结构包括感光元件、传输开关、复位开关、开关放大单元、第一采样电容、第二采样电容、第一采样开关、第一放大器及总线选通开关；开关放大单元的输出端与第一采样电容的第一端连接；第一采样开关的第一端与第一采样电容的第一端以及所述第一放大器的输入端连接于第一节点；通过对像素中采样开关与采样电容连接关系的创新，不但实现了复位信号和图像信号的相关双采样，有效的抑制了寄生光灵敏度以及固定模式噪声，并且拓展了全局快门图像传感器的应用场景，可以实现光信号无损检测以及连续两帧图像差异检测等重要场景下的应用。