簡述圖像傳感器技術(shù):視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心
文章出處:行業(yè)動態(tài) 網(wǎng)責(zé)任編輯: 世友安防 閱讀量: 發(fā)表時(shí)間:2018-09-20
目前,監(jiān)控?cái)z像機(jī)的圖像傳感器正逐漸從傳統(tǒng)的CCD向CMOS轉(zhuǎn)變。
我們都知道,視頻監(jiān)控系統(tǒng)中很重要的步奏就是前端采集,監(jiān)控?cái)z像機(jī)作為數(shù)據(jù)采集的重要設(shè)備,在整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中起著重要的作用。圖像傳感器就是決定監(jiān)控?cái)z像機(jī)采集質(zhì)量好壞的重要因素。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分就是圖像傳感技術(shù),目前,監(jiān)控?cái)z像機(jī)的圖像傳感器正逐漸從傳統(tǒng)的CCD向CMOS轉(zhuǎn)變。這兩種傳感器各有長短,但一直以 來,CMOS傳感器的缺點(diǎn)漸漸減少。CMOS圖像傳感器低成本、高集成度為其主要特點(diǎn),圖像質(zhì)量已不輸于CCD。與基于CCD的探頭相比,CMOS探頭的 集成度更高,因?yàn)镃MOS傳感器集成了許多外圍處理功能,所需器件比CCD探頭少,且CMOS探頭的功耗要低得多。從整個(gè)系統(tǒng)來看,CMOS傳感器可將成 本大大降低。
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CMOS傳感器與CCD傳感器的比較
CCD(ChargeCoupledDevice),即“電荷耦合器件”,以百萬像素為單位。數(shù)碼相機(jī)規(guī)格中的多少百萬像素,指的就是CCD的分辨
率。CCD是一種感光半導(dǎo)體芯片,用于捕捉圖形,廣泛運(yùn)用于掃描儀、復(fù)印機(jī)以及無膠片相機(jī)等設(shè)備。與膠卷的原理相似,光線穿過一個(gè)鏡頭,將圖形信息投射到
CCD上。但與膠卷不同的是,CCD既沒有能力記錄圖形數(shù)據(jù),也沒有能力保存下來,甚至不具備“曝光”能力。所有圖形數(shù)據(jù)都會不停留地送入一個(gè)“模-
數(shù)”轉(zhuǎn)換器,一個(gè)信號處理器以及一個(gè)存儲設(shè)備(比如內(nèi)存芯片或內(nèi)存卡)。CCD有各式各樣的尺寸和形狀,有2×2平方英寸。1970美國貝爾實(shí)驗(yàn)室
發(fā)明了CCD。二十年后,人們利用這一技術(shù)制造了數(shù)碼相機(jī),將影像處理行業(yè)推進(jìn)到一個(gè)全新領(lǐng)域。
CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor),即“互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體”。它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)一種重要的芯片,保存了系統(tǒng)引導(dǎo)所需的大量資料。有人發(fā)現(xiàn),將CMOS加工也可以作為數(shù)碼相機(jī)中的感光傳感器,其便于大規(guī)模生產(chǎn)和成本低廉的特性是商家們夢寐以求的。
從技術(shù)的角度比較,CCD與CMOS有如下四個(gè)方面的不同:
1.信息讀取方式:CCD電荷耦合器存儲的電荷信息,需在同步信號控制下一位一位地實(shí)施轉(zhuǎn)移后讀取,電荷信息轉(zhuǎn)移和讀取輸出需要有時(shí)鐘控制電路和三組不同的電源相配合,整個(gè)電路較為復(fù)雜。CMOS光電傳感器經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后直接產(chǎn)生電流(或電壓)信號,信號讀取十分簡單。
2.速度:CCD電荷耦合器需在同步時(shí)鐘的控制下,以行為單位一位一位地輸出信息,速度較慢;而CMOS光電傳感器采集光信號的同時(shí)就可以取出電信號,還能同時(shí)處理各單元的圖像信息,速度比CCD電荷耦合器快很多。
3.電源及耗電量:CCD電荷耦合器大多需要三組電源供電,耗電量較大;CMOS光電傳感器只需使用一個(gè)電源,耗電量非常小,僅為CCD電荷耦合器的1/8到1/10,CMOS光電傳感器在節(jié)能方面具有很大優(yōu)勢。
4.成像質(zhì)量:CCD電荷耦合器制作技術(shù)起步早,技術(shù)成熟,采用PN結(jié)或二氧化硅(SiO2)隔離層隔離噪聲, 成像質(zhì)量相對CMOS光電傳感器有一定優(yōu)勢。由于CMOS光電傳感器集成度高,各光電傳感元件、電路之間距離很近,相互之間的光、電、磁干擾較嚴(yán)重,噪聲對圖像質(zhì)量影響很大,使CMOS光電傳感器很長一段時(shí)間無法進(jìn)入實(shí)用。近年,隨著CMOS電路消噪技術(shù)的不斷發(fā)展,為生產(chǎn)高密度優(yōu)質(zhì)的CMOS圖像傳感器提供了良好的條件。
CMOS傳感器與CCD傳感器商業(yè)應(yīng)用
目前,CCD技術(shù)主要掌握在索尼、佳能、奧林巴斯等幾大廠商手中。主流的數(shù)碼相機(jī)均采用CCD作為光敏傳感器件,像素?cái)?shù)一般為三百萬左右。其制造工藝復(fù)雜,功耗大,成本較高。未來,采用CCD傳感器的數(shù)碼相機(jī)將繼續(xù)朝著提高像素?cái)?shù),增加拍攝功能,提高照片質(zhì)量的方向發(fā)展,力爭在各項(xiàng)指標(biāo)上早日達(dá)到傳統(tǒng)
相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。
采用CMOS傳感器的數(shù)碼相機(jī)一般低于130萬像素,主要面向以家庭、個(gè)人用戶為主的低端市場。其時(shí)尚化、多功能、價(jià)格低的優(yōu)勢受到了普通消費(fèi)者的歡
迎。國內(nèi)的數(shù)碼相機(jī)廠商對CMOS數(shù)碼相機(jī)傾注了極高的熱情,包括海鷗、先科、喜馬拉雅等先后推出了相應(yīng)產(chǎn)品。CMOS可塑性較高,未來除了數(shù)碼相機(jī)之
外,將在傳真機(jī)、掃描儀、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、安全偵測系統(tǒng)等方面得到廣泛應(yīng)用。目前市場上CMOS產(chǎn)品不多,但在美國,包括Intel、ATI在內(nèi)的多家公司都
在積極研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。今年7月,歐洲的獨(dú)立半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)IMEC公布了兩個(gè)有關(guān)CMOS的研發(fā)項(xiàng)目,其中探索CMOS技術(shù)極限的
“AdvancedDeviceImplementationProgram”,其目標(biāo)是確立國際半導(dǎo)體技術(shù)規(guī)劃(ITRS)的新版本,并提出面向
60nm~30nm的技術(shù)。
TI、Hisilicon、Ambarella方案比較
單百萬高清前端攝像機(jī)來講,TI、Hisilicon、Ambarella三家的方案都有各自的優(yōu)劣,沒有一家是所有維度都占優(yōu)的。
TI作為之前的監(jiān)控芯片占有率,技術(shù)底蘊(yùn)豐厚,不過感覺TI前些年在安防市場投入不多,近兩年的產(chǎn)品沒有什么突出的亮點(diǎn),功耗方面比較突出,
圖像質(zhì)量一般。要開發(fā)出好的效果和強(qiáng)大的功能那得要相當(dāng)?shù)墓α???梢泽w現(xiàn)開發(fā)人員的水平,以前開發(fā)難度大,但這兩年感覺技術(shù)支持提高了。二次開發(fā)方案比較
多,利于有一定技術(shù)實(shí)力的研發(fā)性公司。
海思在占據(jù)了DVR市場后,近兩年比較重視IPC市場,在IPC領(lǐng)域推出的產(chǎn)品頻率較高。性能都算是優(yōu)秀的,集成了自己的ISP以后,圖像質(zhì)量也還不 錯,而且作為國內(nèi)方案廠商,技術(shù)支持比較到位。開發(fā)相對容易一些,價(jià)格相對便宜。目前以其高性價(jià)比、良好的技術(shù)支持獲得市場的廣泛接受。
百圖麗在服務(wù)上推行“讓我們的顧客更滿意”的服務(wù)理念,設(shè)立了專業(yè)的售后維護(hù)中心,為顧客提供專業(yè)的技術(shù)咨詢與高效迅捷的售后服務(wù),包括產(chǎn)品保修、技術(shù)支持、上門維護(hù)、服務(wù)熱線等。一直以來堅(jiān)持:“您之所憂,我之所思;您之所思,我之所行!”的服務(wù)宗旨,不斷挑戰(zhàn)自己的創(chuàng)新能力,真誠做好服務(wù),努力為創(chuàng)造和諧社會作出一份貢獻(xiàn)。
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