O concepto básico de sensor

Sensor: refírese a un sensor de imaxe, cuxa superficie contén varios millóns a decenas de millóns de fotodiodos. é un chip de semiconductor que converte imaxes ópticas en sinais eléctricos.
Pixel: Un píxel é a unidade básica dun sensor. Unha imaxe está composta por píxeles e o número de píxeles indica a cantidade de elementos fotosensibles contidos na cámara.
Resolución: refírese ao número máximo de píxeles que unha imaxe pode acomodar tanto nas direccións horizontais como verticais.
Tama?o do píxel: refírese ao tama?o real representado por un píxel tanto nas direccións de lonxitude como de ancho.
Viviramente representada pola figura anterior, os píxeles representan o número total de cuadrículas negras nesta imaxe, que é de 91 píxeles, mentres que a resolución refírese ao número de cuadrículas negras na lonxitude e ancho respectivamente. A figura mostrada anteriormente é 13*7. O tama?o do píxel é o tama?o representado por cada cuadrícula negra nesta imaxe, e a unidade xeralmente é micrómetros. Cando o tama?o da imaxe é constante, canto maior sexa o tama?o do píxel, menor será a resolución e menor será a claridade.

Bayer Color Filter Array

Antecedentes: despois de que a xente tivese sensores que podían sentir a intensidade da luz, só podían sacar fotos negras - e - Brancas (imaxes en escala de grises) porque os sensores nese momento só podían sentir a intensidade da luz pero non a cor. Se se quería obter unha imaxe de cor, o método máis directo era engadir filtros de diferentes cores. Polo tanto, desenvolveuse a matriz de Bayer. Está composto por filtros vermellos, verdes e azuis dispostos alternativamente nun patrón regular. Colócase un filtro dunha das cores RGB en cada píxel, permitindo pasar só a luz dunha cor específica.
Formación de Bayer: de Eastman. A matriz de Bayer, inventada por Bryce Bayer, un científico de Kodak, en 1976, aínda está moi utilizado no campo do procesamento dixital de imaxes ata hoxe.
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?————————————? ?

Células oculares humanas

No ollo humano, hai dous tipos de células visuais: cono - con forma de varilla.
As células do cono clasifícanse aínda máis en tres tipos: células fotorreceptoras vermellas, células fotorreceptores verdes (as máis sensibles) e células fotorreceptoras azuis. Non son sensibles cando a iluminación é baixa. Só cando a intensidade da luz chega a unha determinada condición pode funcionar as células do cono.
As células de varilla son altamente sensibles á luz e poden formar imaxes de obxectos en condicións de iluminación moi escasas, pero non poden sentir cores.
Isto tamén explica por que a xente pode ver obxectos pola noite pero non pode distinguir eficazmente as súas cores.


A diferenza entre CCD e CMOS

CCD (dispositivo de carga de carga): carga - Dispositivo acoplado, integrado en materiais de cristal único semiconductor.
CMOS (semiconductor de óxido metálico complementario): semiconductor de óxido metálico complementario, integrado en materiais de semiconductores de óxidos metálicos.

Na actualidade, no mercado de seguridade, os sensores de imaxe das cámaras son CCD ou CMOS. Na era da vixilancia estándar - Definición, ambas cámaras analóxicas e cámaras de rede de definición de definición xeralmente usan sensores CCD. Non obstante, nos últimos anos, CMOs estivo a tragar o mercado CCD. Na era da vixilancia de alta definición, os CMOS substituíron gradualmente os sensores CCD.

1. Velocidade de lectura de información
A información de carga almacenada na carga CCD - O dispositivo acoplado debe ser transferido pouco a pouco cara a abaixo baixo o control do sinal sincrónico e, a continuación, amplificado uniformemente para a conversión de ADC. A transferencia e a saída de lectura da información de carga requiren un circuíto de control do reloxo e o circuíto global é relativamente complexo. Os sensores CMOS realizan directamente ganancia de amplificación e analóxico - a - conversión dixital dentro da unidade sensible, facendo que a lectura do sinal sexa moi sinxela. Tamén poden procesar información de imaxe de cada unidade simultaneamente. Polo tanto, a velocidade de lectura dos CMOS é máis rápida que a de CCD.
2. Sensibilidade
Debido a que cada píxel dun sensor CMOS contén circuítos adicionais (amplificadores e circuítos de conversión A/D), a área sensible de cada píxel só ocupa unha pequena parte da área propia do píxel. Polo tanto, cando o tama?o do píxel é o mesmo, a sensibilidade dun sensor CMOS é inferior á dun sensor CCD.
3. Ruído
Dado que cada fotodiodo en CMOs require un amplificador, se se mide en megapíxeles, necesítanse millóns de amplificadores. Como os amplificadores son circuítos analóxicos, é difícil manter a ganancia de amplificación de cada píxel consistente. Polo tanto, en comparación cos sensores CCD que te?en só un amplificador, o ruído dos sensores CMOS aumentará significativamente, afectando a calidade da imaxe.
4. Consumo de enerxía
O método de adquisición de imaxes dos sensores CMOS está activo. A carga xerada polo fotodiodo é directamente amplificada e convertida polo circuíto adxacente. Non obstante, os sensores CCD son pasivos en adquisición. Debe aplicarse unha tensión aplicada para facer que a carga en cada píxel se mova cara a abaixo e a tensión aplicada normalmente require de 12 a 18V. Polo tanto, o CCD tamén require un dese?o preciso de li?a de alimentación e resistir a forza de tensión. A alta tensión de condución fai que o consumo de enerxía de CCD sexa moi superior á das CMOS.
5. Custo
Debido a que os sensores CMOS adoptan o proceso MOS, que é o máis usado nos circuítos de semiconductores xerais, os circuítos periféricos (como o control de cronometraxe, CDs, ISP, etc.) poden integrarse facilmente no chip do sensor, aforrando así o custo dos chips periféricos. CCD transmite datos mediante transferencia de carga. Se só un píxel non funciona, non se pode transmitir toda a fila de datos. Polo tanto, o rendemento de CCD é relativamente baixo. Ademais, o seu proceso de fabricación é complexo e só algúns fabricantes poden dominalo. Esta é tamén a razón do elevado custo.

Velocidade de obturación

O obturador é un dispositivo usado para controlar o tempo de exposición e é un compo?ente importante dunha cámara. A súa estrutura, forma e función son factores importantes para medir o grao dunha cámara. Tanto os sensores de imaxe CCD como CMOS usan persianas electrónicas, incluíndo persianas globais e persianas.
Obtivo global: todos os píxeles do sensor recollen luz simultaneamente e expo?en simultaneamente. é dicir, ao comezo da exposición, o sensor comeza a recoller luz. Ao final da exposición, córtase o circuíto de recollida de luz e, a continuación, o valor do sensor léase como un cadro.
Todos os píxeles están expostos no mesmo momento, semellante á conxelación dun obxecto en movemento, polo que é adecuado para disparar rápidamente os obxectos en movemento.
Procura de rolamento: o sensor consegue isto mediante unha exposición progresiva. Ao comezo da exposición, o sensor escanea a li?a por li?a e expón li?a por li?a ata que todos os píxeles estean expostos. Por suposto, todas as accións complétanse nun tempo extremadamente curto e o tempo de exposición para diferentes píxeles de fila varía.
é Li?a - por - Exposición secuencial de li?a, polo que non é adecuado para disparar obxectos en movemento. Se o obxecto ou a cámara está nun estado de movemento rápido durante o tiro, o resultado do disparo é moi probable que mostre fenómenos como "inclinación", "balance" ou "exposición parcial".

A tendencia de desenvolvemento das OCM

1. Baixo - efecto lixeiro
O desenvolvemento desde o FSI tradicional (iluminación lateral frontal) frontal - Sensor CMOS iluminado ao BSI (Iluminación de atrás) Back - Sensor CMOS iluminado é un gran salto tecnolóxico. A maior optimización da parte traseira - O sensor CMOS iluminado reside no cambio da estrutura interna do compo?ente. Back - Iluminados CMOS reverte a orientación da luz - compo?entes de capa sensible, permitindo que a luz entra directamente desde a parte traseira. Isto evita a influencia do circuíto entre os microlens e o fotodiodo e o transistor na estrutura tradicional do sensor CMOS, aumentando significativamente a eficiencia da luz e mellorando enormemente o efecto de disparo en condicións de luz baixa. Os sensores CMOS iluminados de volta deron un salto cualitativo na sensibilidade en comparación cos sensores tradicionais CMOS. Como resultado, a súa capacidade de enfoque e calidade da imaxe melloráronse moito baixo unha baixa iluminación.

2. Supresión de ruído
Por unha banda, o algoritmo especializado de detección de ruído está directamente integrado na lóxica de control do sensor de imaxe CMOS. A través desta tecnoloxía, pódese eliminar con éxito o ruído fixo. Por outra banda, adoptanse diversas innovacións tecnolóxicas no ISP, como a tecnoloxía de designación, para mellorar o problema de ruído das OCM.

3. Alta integración
Unha das principais vantaxes dos sensores CMOS. é un circuíto con outras funcións integradas no seu sensor. Por exemplo, o OV10633 lanzado é un sensor de rango dinámico de 720p HD. O modelo OV10633 integra as funcións de procesamento de WDR de gran rango dinámico e ISP na imaxe no mesmo chip que o sensor de imaxe.

Anterior:

Seguinte: Como as cámaras de dobre - espectro ai están protexendo a vida salvaxe: aplicacións globais e impacto