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傳感器CCD與CMOS在攝像機(jī)中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2020-08-31 09:17:41 點(diǎn)擊：7196
CMOS，即互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體。CMOS和CCD一樣同為可記錄光線變化的半導(dǎo)體。CMOS的傳感器相對于CCD而言最大的缺點(diǎn)在于圖像噪點(diǎn)多，低照情況下表現(xiàn)差，但是，最大的優(yōu)點(diǎn)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(dǎo)體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強(qiáng)光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。CCD對監(jiān)控場景的適應(yīng)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(shù)的不斷發(fā)展，再經(jīng)過圖像處理芯片的配合，能夠達(dá)到分辨率720P甚至1080P的輸出。在高清的CCD領(lǐng)域，SONY擁有最高的話語權(quán)，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(shù)實(shí)力的不同可以到達(dá)720P或者更高的960P，如浙江信產(chǎn)、?？档裙镜陌偃f像素高清產(chǎn)品其最高分辨率都可以達(dá)1280&TImes;960，即960P這個(gè)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(chǎn)品都是基于該芯片方案而設(shè)計(jì)的。
CCD制造工藝復(fù)雜，只掌握在少數(shù)廠家手中，導(dǎo)致其制造成本居高不下，CCD尺寸每增大一點(diǎn)，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(diǎn)在于其成本低、功耗低。在獲得相同像素?cái)?shù)的情況下，價(jià)格更低，具有很高性價(jià)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(jī)都采用CMOS。要做到高清，還需要在寬動(dòng)態(tài)、自動(dòng)白平衡、圖像的銳利度、以及數(shù)字降噪、色彩調(diào)整、光線補(bǔ)償?shù)榷喾矫婕夹g(shù)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(diào)情況下，才可以說是高清的真正實(shí)現(xiàn)。CMOS與其他圖像處理技術(shù)的結(jié)合要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過CCD，動(dòng)態(tài)范圍更高，響應(yīng)速度也更快，更適合高清監(jiān)控的大數(shù)據(jù)量特點(diǎn)。此外，隨著技術(shù)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(jīng)不相上下甚至已經(jīng)優(yōu)于CCD的實(shí)際效果了。
高清攝像機(jī)需要搭配高清鏡頭，平安工程的高清監(jiān)控不僅對攝像機(jī)、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(shí)代的攝像機(jī)清晰度可達(dá)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(jī)的超高分辨率效果。目前，在監(jiān)控?cái)z像中，高清攝像頭的價(jià)格已經(jīng)在幾百左右，已經(jīng)能看到監(jiān)控屏幕和手機(jī)屏幕。
“采、傳、存、顯、控”這五個(gè)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(zhì)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(jī)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(gè)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(qiáng)畫面的對比度和亮度，獲得高清的圖像效果，對畫面的細(xì)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(shí)要根據(jù)攝像機(jī)的最高分辨率來選擇相同或高于其像素的鏡頭產(chǎn)品。此外，還要根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)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(jī)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(jī)能夠獲取更多的光通量，協(xié)助攝像機(jī)在夜間獲得更好的拍攝效果。
某些項(xiàng)目攝像機(jī)在使用過程中需要配合紅外補(bǔ)光燈，那么應(yīng)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(shí)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(yuǎn)距離目標(biāo)監(jiān)控，就要保證非可見光波長在900um時(shí)依然能夠達(dá)到60%以上的透射率。
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