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彩色或黑白摄像机的图像传感器技术
发布时间: 2014-12-19      大小:  16px  14px  12px

彩色或黑白摄像机的图像传感器是彩色或黑白摄像机的重要元件之一,它就像传统相机的底片一样,是感应光线的电路装置,在采集监控现场的影像并形成标准化的PAL 或NTSC 模拟信 号的过程中,图像感光元件的作用尤为重要。目前家用的各种数码大型和微型摄像机、照相机都是采用CCD 或CMOS 感光元件作为图像传感器,而安防监控领域的摄像机图像传感器也是以 这两种类型的元件为主,如图5- 7 所示。

彩色或黑白摄像机的图像传感器技术

彩色或黑白摄像机的图像传感器技术

图1 CCD 与CMOS

(1)CCD

CCD(电荷耦合器件)是用一种高感光度的半导体材料制成的,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号,数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘 卡保存,因而可以轻而易举地把数据传输给计算机,并借助计算机的处理手段,根据需要来修改图像。CCD 由许多感光单位组成,通常以百万像素为单位。当CCD 表面受到光线照射时,每 个感光单位会将电荷反映在组件上,所有的感光单位产生的信号加在一起,就构成一幅完整的画面。CCD 摄像头的像素越大,图像越清晰。CCD 耙面的尺寸大小(如1/ 2 英寸CCD、1/ 3 英 寸CCD)表示CCD 芯片的大小。目前市场上CCD 芯片的尺寸主要有1 英寸、2/ 3 英寸、1/ 2 英寸、1/ 3 英寸、1/ 4 英寸,其中以1/ 3 英寸和1/ 4 英寸居多,芯片越大图像质量越好,价格 越贵。CCD 的水平分辨率是用电视线(简称TV 线)来表示的,彩色摄像机的典型分辨率是在320 ~500 电视线之间,主要有330 线、380 线、420 线、460 线、500 线等不同档次。在图像 质量要求较高的场合,要选用CCD 摄像机,由于CCD 结构中每行仅有一个ADC,信号放大比例一致,所以图像还原真实自然、噪点低。对画质要求苛刻的场合宜选用CCD 摄像机,像素越高 、尺寸越大的CCD 拥有更好的图像品质。

(2)3CCD

3CCD 顾名思义就是一台摄像机使用了3 片CCD。我们知道,光线如果通过一种特殊的棱镜后,会被分为红、绿、蓝三种颜色,而这三种颜色就是电视使用的三基色,通过这三基色,就 可以产生包括亮度信号在内的所有电视信号。如果分别用一片CCD 接收一种颜色并转换为电信号,然后经过电路处理后产生图像信号,这样就构成一个3CCD 系统。和单CCD 相比,由于 3CCD 分别用3 个CCD 转换红、绿、蓝信号,拍摄出来的图像从彩色还原度上要比单CCD 自然,亮度以及清晰度也比单CCD 好。由于使用了3 片CCD,3CCD 摄像机的价格要比单CCD 贵 很多,同时镜头尺寸也较同尺寸的单CCD 镜头大,所以只有专业或高档的家用摄像机才会使用3CCD。

(3)CMOS

CMOS(互补性氧化金属半导体)是电压控制的一种放大器件,和CCD 同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS 的制造技术和一般计算机芯片没什么差别。CMOS 的缺点就 是太容易出现杂点,这主要是因为早期的设计使CMOS 在处理快速变化的影像时,由于电流变化过于频繁会产生过热的现象。

由于CMOS 摄像机可以做得比较小,在隐蔽环境下可以使用CMOS 摄像机。另外,由于CMOS 传感器的成像速度很快,可以在400 ~2000 帧/ 秒,所以在高帧成像时宜选用CMOS 摄像机。