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CCD與CMOS成像的區別

時間:2018-08-18 23:05來源:知行網www.f1globe.com 編輯:麥田守望者

CCD攝像機
1.什么是CCD攝像機?

CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫,它是一種半導體成像器件,因而具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優點。
2.CCD攝像機的工作方式

被攝物體的圖像經過鏡頭聚焦至CCD芯片上,CCD根據光的強弱積累相應比例的電荷,各個像素積累的電荷在視頻時序的控制下,逐點外移,經濾波、放大處理后,形成視頻信號輸出。視頻信號連接到監視器或電視機的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。
3.分辨率的選擇

評估攝像機分辨率的指標是水平分辨率,其單位為線對,即成像后可以分辨的黑白線對的數目。常用的黑白攝像機的分辨率一般為380-600,彩色為380-480,其數值越大成像越清晰。一般的監視場合,用400線左右的黑白攝像機就可以滿足要求。而對于醫療、圖像處理等特殊場合,用600線的攝像機能得到更清晰的圖像。
4.成像靈敏度

通常用最低環境照度要求來表明攝像機靈敏度,黑白攝像機的靈敏度大約是0.02-0.5Lux(勒克斯),彩色攝像機多在1Lux以上。0.1Lux的攝像機用于普通的監視場合;在夜間使用或環境光線較弱時,推薦使用0.02Lux的攝像機。與近紅外燈配合使用時,也必須使用低照度的攝像機。另外攝像的靈敏度還與鏡頭有關,0.97Lux/F0.75相當于2.5Lux/F1.2相當于3.4Lux/F1.
5.參考環境照度:

夏日陽光下 100000Lux 陰天室外 10000Lux
電視臺演播室 1000Lux 距60W臺燈60cm桌面 300Lux
室內日光燈 100Lux 黃昏室內 10Lux
20cm處燭光 10-15Lux 夜間路燈 0.1Lux
6.電子快門

電子快門的時間在1/50-1/100000秒之間,攝像機的電子快門一般設置為自動電子快門方式,可根據環境的亮暗自動調節快門時間,得到清晰的圖像。有些攝像機允許用戶自行手動調節快門時間,以適應某些特殊應用場合。
7.外同步與外觸發

外同步是指不同的視頻設備之間用同一同步信號來保證視頻信號的同步,它可保證不同的設備輸出的視頻信號具有相同的幀、行的起止時間。為了實現外同步,需要給攝像機輸入一個復合同步信號(C-sync)或復合視頻信號。外同步并不能保證用戶從指定時刻得到完整的連續的一幀圖像,要實現這種功能,必須使用一些特殊的具有外觸發功能的攝像機。
8.光譜響應特性

CCD器件由硅材料制成,對近紅外比較敏感,光譜響應可延伸至1.0um左右。其響應峰值為綠光(550nm),分布曲線如右圖所示。夜間隱蔽監視時,可以用近紅外燈照明,人眼看不清環境情況,在監視器上卻可以清晰成像。由于CCD傳感器表面有一層吸收紫外的透明電極,所以CCD對紫外不敏感。彩色攝像機的成像單元上有紅、綠、蘭三色濾光條,所以彩色攝像機對紅外、紫外均不敏感。
9.CCD芯片的尺寸

CCD的成像尺寸常用的有1/2"、1/3"等,成像尺寸越小的攝像機的體積可以做得更小些。在相同的光學鏡頭下,成像尺寸越大,視場角越大。 芯片規格 成像面大小(寬X高) 對角線 1/2 6.4x4.8mm 8mm 1/3 4.8x3.6mm 6mm


什么是CMOS攝像機?和CCD攝像機有何不同?

答:CMOS傳感器是一種通常比CCD傳感器低10倍感光度的傳感器。
因為人眼能看到1Lux照度(滿月的夜晚)以下的目標,CCD傳感器通常能看到比人眼略好在0.1~3Lux,是CMOS傳感器感光度的3到10倍。

更多:
CMOS傳感器的感光度一般在6到15Lux的范圍內,CMOS傳感器有固定比CCD傳感器高10倍的噪音,固定的圖案噪音始終停留在屏幕上好象那就是一個圖案,因為CMOS傳感器在10Lux以下基本沒用,因此大量應用的所有攝像機都是用了CCD傳感器,CMOS傳感器一般用于非常低端的家庭安全方面。

有2個例外,CMOS傳感器可以做得非常大并有和CCD傳感器同樣的感光度,CMOS傳感器非?焖,比CCD傳感器要快10到100倍,因此非常適用于特殊應用如high ens DSC camera ( Cannon D-30 )或者高幀攝像機。

CMOS傳感器可以將所有邏輯和控制環都放在同一個硅芯片塊上,可以使攝像機變得簡單并易于攜帶,因此CMOS攝像機可以做得非常小。
CMOS攝像機盡管耗能同樣或者高于CCD攝像機,但是CMOS傳感器使用很少的圓環如CDS, TG和DSP環,所以同樣尺寸的總能量消耗比CCD攝像機減少了1/2到1/4。

只有一個例外,敏通C系列攝像機只使用12伏特/65毫安電源,幾乎和CMOS攝像機一樣,但是具有好得多的影像質量,C系列攝像機使用0.35um3.3伏特數字訊號處理器,因此消耗非常少的能量(54C0,54C1,54C2,54C1,54C5,54C6)。所有其它公司生產的CCD攝像機的消耗12伏特/150到300毫安,因此比CMOS的5到12伏特和35到70毫安高出了2到4倍。

有趣的是,盡管CCD表示“電荷耦合器件”而CMOS表示“互補金屬氧化物半導體”,但是不論CCD或者CMOS對于圖像感應都沒有用,真正感應的傳感器稱做“圖像半導體”,CCD和CMOS傳感器(暫且如此稱呼)實際使用的都是同一種傳感器“圖像半導體”,圖像半導體是一個P N結合半導體,能夠轉換光線的光子爆炸結合處成為成比例數量的電子。電子的數量被計算信號的電壓,光線進入圖像半導體得越多,電子產生的也越多,從傳感器輸出的電壓也越高。

CCD稱為“電荷耦合器件” ,CCD實際上只是一個把從圖像半導體中出來的電子有組織地儲存起來的方法。

CMOS稱為“互補金屬氧化物半導體”,CMOS實際上只是將晶體管放在硅塊上的技術,沒有更多的含義。傳感器被稱為CMOS傳感器只是為了區別于CCD傳感器,與傳感器處理影像的真正方法無關。

CMOS傳感器不需要復雜的處理過程,直接將圖像半導體產生的電子轉變成電壓信號,因此就非?。這個優點使得CMOS傳感器對于高幀攝像機非常有用,高幀速度能達到400到2000幀/秒。這個優點對于眺望高速移動的物體非常有用,然而由于沒有高速的數字訊號處理器,所以市場上只有很少的高速攝像機并一般價格都非常高,每個單位00到300,000。敏通生產的75幀CCD攝像機已經比PAL TV標準的25幀/秒快了3倍,并且達到了CCD設備的物理極限

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標簽(Tag):CMOS成像 CCD成像
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