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傳感器CCD與CMOS在攝像機中的應用
發(fā)布時間:2020-08-31 09:17:41 點擊:4437
CMOS,即互補性氧化金屬半導體。CMOS和CCD一樣同為可記錄光線變化的半導體。CMOS的傳感器相對于CCD而言最大的缺點在于圖像噪點多,低照情況下表現(xiàn)差,但是,最大的優(yōu)點則是CMOS的制造原理更加簡單,體積更小,功耗可以大大的降低。
CCD,即感光耦合元件,它是一種可記錄光線變化的半導體成像器件,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(yōu)點。CCD對監(jiān)控場景的適應性更佳,在低照度下效果表現(xiàn)更好。CCD由以前1/4英寸到現(xiàn)在1/3英寸、1/2英寸甚至2/3英寸等等,代表了其技術的不斷發(fā)展,再經過圖像處理芯片的配合,能夠達到分辨率720P甚至1080P的輸出。在高清的CCD領域,SONY擁有最高的話語權,它的IT1方案中基于ICX445的130萬CCD芯片是各大廠家采用最多的一款百萬像素CCD,其有效像素為1280&TImes;1024,最高分辨率根據(jù)各家技術實力的不同可以到達720P或者更高的960P,如浙江信產、海康等公司的百萬像素高清產品其最高分辨率都可以達1280&TImes;960,即960P這個分辨率;針對200萬像素的高清監(jiān)控,SONY推出了他們的ICX274芯片,該芯片的大小為1/3英寸,最高分辨率為1600&TImes;1200即UXGA分辨率,目前市面上絕大多數(shù)的200萬CCD高清產品都是基于該芯片方案而設計的。
CCD制造工藝復雜,只掌握在少數(shù)廠家手中,導致其制造成本居高不下,CCD尺寸每增大一點,成本就呈幾何數(shù)增長,因此如果監(jiān)控要走高清化,CCD顯然發(fā)展前景有限。而CMOS最大特點在于其成本低、功耗低。在獲得相同像素數(shù)的情況下,價格更低,具有很高性價比,可以不斷朝更高像素、更高分辨率發(fā)展,而高清監(jiān)控對成本是非常敏感的,也因此市面上大部分高清攝像機都采用CMOS。要做到高清,還需要在寬動態(tài)、自動白平衡、圖像的銳利度、以及數(shù)字降噪、色彩調整、光線補償?shù)榷喾矫婕夹g協(xié)作。
只有在這些綜合性能都能夠得到很好體現(xiàn),并且彼此能夠相互協(xié)調情況下,才可以說是高清的真正實現(xiàn)。CMOS與其他圖像處理技術的結合要遠遠超過CCD,動態(tài)范圍更高,響應速度也更快,更適合高清監(jiān)控的大數(shù)據(jù)量特點。此外,隨著技術的發(fā)展,CMOS的靈敏度也得到極大改善,在效果上,如今一些CMOS傳感器與CCD已經不相上下甚至已經優(yōu)于CCD的實際效果了。
高清攝像機需要搭配高清鏡頭,平安工程的高清監(jiān)控不僅對攝像機、也對專業(yè)鏡頭提出了高清化的需求。高清鏡頭對于高清監(jiān)控具有重要意義。高清時代的攝像機清晰度可達到百萬級別,但若所搭配的鏡頭與其不匹配,那就無法完全呈現(xiàn)出攝像機的超高分辨率效果。目前,在監(jiān)控攝像中,高清攝像頭的價格已經在幾百左右,已經能看到監(jiān)控屏幕和手機屏幕。
“采、傳、存、顯、控”這五個部分,可以看到高清的現(xiàn)狀和問題,從而得到提高監(jiān)控質量的方式方法。高清的視頻效果保證首先來源于高清信息的采集,如果沒有前端高清視頻采集,無法談及后端的高清效果。
在相同的攝像機情況下,畫面最終的表現(xiàn),鏡頭的分辨率起了決定性的作用。高清鏡頭優(yōu)于普通鏡頭主要體現(xiàn)在三個方面:清晰度、光譜透射能力和光譜矯正能力。高清鏡頭能增強畫面的對比度和亮度,獲得高清的圖像效果,對畫面的細節(jié)表現(xiàn)更豐富。
那么要如何選擇高清鏡頭呢?一般來說,在選擇鏡頭時要根據(jù)攝像機的最高分辨率來選擇相同或高于其像素的鏡頭產品。此外,還要根據(jù)項目特點具體分析。比如,在需要夜間拍攝的場所,為了讓日夜型攝像機具有更好的拍攝效果,必須依賴于高清鏡頭具有更大的口徑,如2/3英寸,以及更好的光圈值F,讓攝像機能夠獲取更多的光通量,協(xié)助攝像機在夜間獲得更好的拍攝效果。
某些項目攝像機在使用過程中需要配合紅外補光燈,那么應該使用具備IR功能的鏡頭,這樣在夜晚也能得到更加明亮的畫面,同時也降低夜晚虛焦的問題。而對于較為苛刻的環(huán)境,例如配合激光燈,對遠距離目標監(jiān)控,就要保證非可見光波長在900um時依然能夠達到60%以上的透射率。
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