傳感器的基本概念

傳感器：它是指圖像傳感器，其表面包含數(shù)百萬到數(shù)百萬個光二極管。這是一個半導(dǎo)體芯片，將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號。
像素：像素是傳感器的基本單元。圖像由像素組成，像素的數(shù)量表示相機中包含的光敏元素的數(shù)量。
分辨率：它是指圖像可以在水平和垂直方向上可以容納的最大像素數(shù)。
像素大小：它是指在長度和寬度方向上以像素表示的實際尺寸。
像上圖生動地表示，像素在此圖像中代表了黑色網(wǎng)格的總數(shù)，即91個像素，而分辨率分別是指長度和寬度中的黑網(wǎng)格數(shù)量。上面顯示的圖是13*7。像素大小是該圖像中每個黑網(wǎng)格表示的大小，并且單元通常是微米。當(dāng)圖像大小恒定時，像素大小越大，分辨率越低，清晰度就越低。

拜耳顏色過濾器陣列

背景：在人們擁有可以感覺到光強度的傳感器之后，他們只能拍攝黑色-和-白色照片（灰度圖像），因為當(dāng)時的傳感器只能感覺到光的強度，但不能感覺到顏色的強度。如果一個人想獲得顏色圖像，最直接的方法是添加不同顏色的過濾器。因此，開發(fā)了拜耳陣列。它由紅色，綠色和藍色過濾器組成，以常規(guī)圖案排列。每個像素上都放置了一種RGB顏色的濾鏡，僅允許特定顏色的光通過。
拜耳組：伊士曼。 1976年，由柯達（Kodak）的科學(xué)家布萊斯·拜耳（Bryce Bayer）發(fā)明的拜耳陣列仍在數(shù)字圖像處理領(lǐng)域廣泛使用。
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人眼細胞

在人眼中，視覺細胞有兩種類型：錐形-形狀和桿-形狀。
錐細胞進一步分為三種類型：紅色光感受器細胞，綠色光感受器細胞（最敏感）和藍色感光細胞。當(dāng)照明較低時，它們不敏感。只有當(dāng)光強度達到一定條件時，錐細胞才能起作用。
桿細胞對光很敏感，可以在非?；璋档恼彰鳁l件下形成對象的圖像，但它們無法感知顏色。
這也解釋了為什么人們可以在夜間看到對象，但無法有效地區(qū)分其顏色。


CCD和CMO之間的區(qū)別

CCD（充電夫婦設(shè)備）：電荷-耦合設(shè)備，集成在半導(dǎo)體單晶材料上。
CMOS（互補的氧化金屬半導(dǎo)體）：互補的金屬氧化物半導(dǎo)體，集成在金屬氧化物的半導(dǎo)體材料上。

目前，在安全市場中，相機的圖像傳感器是CCD或CMOS。在標(biāo)準(zhǔn)-定義監(jiān)視時代，模擬攝像機和標(biāo)準(zhǔn)-定義網(wǎng)絡(luò)攝像機通常使用CCD傳感器。但是，在過去的幾年中，CMO一直在吞噬CCD市場。在高-定義監(jiān)視的時代，CMO逐漸取代了CCD傳感器。

1。信息閱讀速度
在同步信號的控制下，需要將存儲在CCD電荷-耦合設(shè)備的耦合設(shè)備中的電荷信息向下傳輸，然后均勻地放大以進行ADC轉(zhuǎn)換。電荷信息的傳輸和讀取輸出需要時鐘控制電路，并且總電路相對復(fù)雜。 CMOS傳感器直接執(zhí)行放大增益，并在光敏感單元內(nèi)進行模擬- -數(shù)字轉(zhuǎn)換，從而使信號讀數(shù)非常簡單。他們還可以同時從每個單元中處理圖像信息。因此，CMO的閱讀速度比CCD的讀取速度快。
2。靈敏度
由于CMOS傳感器的每個像素都包含其他電路（放大器和A/D轉(zhuǎn)換電路），因此每個像素的光-敏感區(qū)域僅占用像素自己區(qū)域的一小部分。因此，當(dāng)像素大小相同時，CMOS傳感器的靈敏度低于CCD傳感器的靈敏度。
3。噪音
由于CMOS中的每個光電二極管都需要一個放大器，如果以百萬像素進行測量，則需要數(shù)百萬個放大器。由于放大器是模擬電路，因此很難保持每個像素一致的擴增增益。因此，與只有一個放大器的CCD傳感器相比，CMOS傳感器的噪聲將大大增加，從而影響圖像質(zhì)量。
4。功耗
CMOS傳感器的圖像采集方法是有效的。由光電二極管產(chǎn)生的電荷直接擴增并通過相鄰電路轉(zhuǎn)換。但是，CCD傳感器在獲取方面是被動的。必須使用施加的電壓使每個像素中的電荷向下移動，并且施加的電壓通常需要12至18V。因此，CCD還需要精確的電源線設(shè)計并承受電壓強度。高駕駛電壓使CCD的功耗遠高于CMO。
5。費用
由于CMOS傳感器采用MOS過程，該過程是一般半導(dǎo)體電路中最常用的過程，因此可以輕松地集成到傳感器芯片中，從而節(jié)省外圍芯片的成本。 CCD通過電荷傳輸傳輸數(shù)據(jù)。如果只有一個像素?zé)o法操作，則無法傳輸整個數(shù)據(jù)行。因此，CCD的產(chǎn)量相對較低。此外，其制造過程很復(fù)雜，只有少數(shù)制造商可以掌握它。這也是高成本的原因。

快門速度

快門是用于控制曝光時間的設(shè)備，是相機的重要組成部分。它的結(jié)構(gòu)，形式和功能是測量相機等級的重要因素。 CCD和CMOS圖像傳感器都使用電子百葉窗，包括全局百葉窗和滾動百葉窗。
全局快門：傳感器的所有像素同時收集光并同時暴露。也就是說，在曝光開始時，傳感器開始收集光。在曝光結(jié)束時，將切斷光收集電路，然后將傳感器值讀取為一個框架。
所有像素都在同一時刻暴露，類似于凍結(jié)移動的對象，因此它適用于快速-移動對象。
滾動快門：傳感器通過漸進式曝光來實現(xiàn)這一目標(biāo)。在曝光開始時，傳感器逐行掃描，并按線露出直至所有像素的暴露。當(dāng)然，所有操作都在很短的時間內(nèi)完成，并且不同行像素的曝光時間各不相同。
它是線-按-線順序曝光，因此不適合拍攝移動對象。如果對象或相機在拍攝過程中處于快速運動狀態(tài)，則拍攝結(jié)果很可能顯示出“傾斜”，“搖擺”或“部分暴露”等現(xiàn)象。

CMO的發(fā)展趨勢

1。低-光效應(yīng)
從傳統(tǒng)的FSI（前側(cè)照明）前部-發(fā)光的CMOS傳感器到BSI（背面照明）背面的開發(fā)是一個主要的技術(shù)飛躍。背面-照明的CMOS傳感器的最大優(yōu)化在于組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。 Back -照明的CMO逆轉(zhuǎn)光-敏感層組件的方向，使光直接從背面進入。這避免了傳統(tǒng)CMOS傳感器結(jié)構(gòu)中Microlens和Photodiode和晶體管之間電路的影響，從而顯著提高了光的效率，并在低-光線條件下大大提高了射擊效果。與傳統(tǒng)的CMOS傳感器相比，Back -發(fā)光的CMOS傳感器在靈敏度方面取得了質(zhì)量的飛躍。結(jié)果，在低照明下，他們的聚焦能力和圖像質(zhì)量得到了極大的改善。

2。抑制噪聲
一方面，專門的噪聲檢測算法直接集成到CMOS圖像傳感器的控制邏輯中。通過這項技術(shù)，可以成功消除固定噪聲。另一方面，ISP中采用了各種技術(shù)創(chuàng)新，例如Denoising Technology，以改善CMO的噪聲問題。

3。高積分
CMOS傳感器的主要優(yōu)勢之一。它是在其傳感器中集成其他功能的電路。例如，啟動的OV10633是720p HD寬動態(tài)范圍傳感器。 OV10633模型集成了WDR廣泛的動態(tài)范圍，而ISP圖像信號處理功能與圖像傳感器相同的芯片上。

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