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数字摄像机常见术语和参数介绍

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-28 09:55
tags:

-

2021年2月28日发(作者:variant)


数字摄像机常见术语和参数介绍



传感器





传感器是摄像机的核心部件,目前摄像机常用的感光芯片有


CC D



CMOS


两类。

< br>


1



CCD

< br>(电荷耦合器件)






目前常用


CCD

的有三种结构


,


全帧转移、帧传输和行转移。



?



行转移(


Interline Transfer





在三种结构中,行转移是最常使用的一种,多数中、低端产品都使用这种方式。



?



全帧转移(


Full frame







全帧转移结构最简单,感光区和存储区在一起,可获得


100


%的


fill factor


。缺点是为避免


图像漏光,


在读出时要阻止外界 光线进入。


这可以通过使用机械快门、


使用频闪灯的方法实现,


或者使曝光时间远远大于读出时间,以尽量减少漏光。



?



帧传输(


Frame transfer







帧传输结构是感光区和存储区完全 分开,且大小相等。曝光后的信号电荷以非常快的速度


(通常小于帧周期的


1


%)


转移到存储区,


然后 逐行输出。


很明显,


帧传输传感器可获得


100




fill factor


,而且在读出过程中,可对下一帧曝光。缺点是芯片尺寸大,成本高。

< br>



2


CMOS


(互补金属氧化物半导体)传感器






CMO S


传感器和


CCD


传感器在感光部分原 理是相同的,不同的是在每个像素单元中,除


感光部分外,还有放大器和读出电路部分, 整个


CMOS


传感器还集成了寻址电路、放大器和


A/D




< p>
3



CCD


< p>
CMOS


的主要性能比较




?



?



?



?



?



满阱容量差异:由于


CMOS


传感器的每个 像素包括一个感光二极管、放大器和读出电


路,同时整个传感器还包括寻址电路和


A/D,


使得每个像素的感光区域远小于像素本身

的表面积,


因此在像素尺寸相同的情况下,


CMOS


传感器的满阱能力要低于


CCD


传感


器。




成本差异:< /p>


由于


CMOS


传感器采用一般半导体电路 最常用的


CMOS


工艺,


可以轻易地< /p>


将周边电路


(



AGC



CDS


、时序、或

< p>
DSP



)


集成到传感器 芯片中,因此可以节省外


围芯片的成本。




CMOS


传感器可以随机寻址,能 够非常方便地仅将队列中感兴趣地部分读出,提高帧


率。




噪声差异:由于


CMOS

< p>
传感器的每个感光二极管都搭配一个放大器,而放大器属于模


拟电路,


很难让每个放大器所得到的结果保持一致,


因此与只有一个放大器在 水平寄存


器输出端的


CCD


传感器相比 ,


CMOS


传感器的噪声就会增加很多,影响图像品质。




功耗差异:


CM OS


传感器的功耗低于


CCD


传感器。






线阵摄像机和面阵摄像机





上面介绍的都是面阵传感器,构成的摄像机称作面阵摄像机。 感光单元(像素)按二维



阵列排列,阵列中的每个感光单元对 应一个像素,被拍摄的目标的一个面被成像,目标与摄像


机之间可以是静止的,也可以是 相对运动的。




< br>还有一类传感器,感光单元排列是一维的,每次曝光仅是目标上的一条线被成像,形成一

< br>行图像,随着目标物体与摄像机之间的相对运动,摄像机连续曝光,最后形成一幅二维图像。


这样的摄像机叫做线阵摄像机。当然为保证采集的图像不变形,目标相对与摄像机的运动应保


持在一个方向。线阵摄像机每一行扫描的像素数可以从


512-1200 0


,每行的曝光也可以与目标


的运动速度无关,因此也适用于目 标运动速度变化的场合。





线阵摄像机适合于目标物体幅面大,或缺陷尺寸微小的场合,如:印刷质量检测,


PCB



检测,布匹或棉花的检测,颗粒(粮食、水 果等)检测等。





彩色摄像机



1


.彩色面阵摄像机






构成彩色面阵摄像机的传感器有二种形式:



?



?



单片彩色摄像机,


这种摄像机的传感器只有一片。

< br>传感器上每个像素点分别对应


R



G



B


三种颜色中的一种,


R



G



B


三种像元按一定的规律排列(如下图所示),我们实


际所得到的每个像素点的


R



G



B


三原色的数值是根据该像素点及其周围 若干点的像


素值进行插值计算而来的,


彩色图像效果与采用的差 值算法密切相关,


在颜色变化剧烈


的边缘位置会有较明显的色彩 失真和细节的丢失。


目前我们常见的彩色摄像机一般是这


种形式 的,其价格和同档次的黑白摄像机相近。



< br>3CCD


彩色面阵摄像机,这种摄像机每个像素点对应有


R



G



B< /p>


三个感光元件,采用


分光棱镜将入射光线分别折射到三个


CCD


靶面上,分别进行光电转换得到


R



G



B

< p>
三色的数值(见下图)。这种摄像机得到的图像质量好,没有细节丢失的问题,但由于


摄像机结构复杂,


所以一般较昂贵。


另外由于这种摄 像机采用了分光棱镜的方式,


光线


到达每个

CCD


靶面的光程是不一样的,所以需要镜头做针对性的设计才能达到比较好


的图像效果,所以使用


3CCD


的摄像机还需 要配备专用的镜头。






2


.彩色线阵摄像机






同样,构成彩色线阵摄像机的传感器也有二种形式。



?



?



3 Line


彩色摄像机,传感器的具有


R



G



B


三行像元,分别对红、绿、兰三种波长的


光敏感应,

< p>
所以每个像素点都会对应


R


G



B


三个通道的数值,


形成彩色的图像数据。


需要注意的是,由于


R< /p>



G



B


三行像元在同一时刻所采集的并非同一位置的信息(见


图)

< p>


在实际应用中需要进行空间校正才能得到所需的彩色图像。


一般的摄像机都提供


内部进行空间校正处理的功能,


要取得质量良好的图像,


这类摄像机对自身安装精度和


目标运动 的稳定性都有一定的要求。




3CC D


彩色线阵摄像机,与面阵的


3CCD


摄像机原理相同,采用分光棱镜将入射光线


分别折射到三个


CC D


靶面上,分别进行光电转换得到


R



G



B


三色的 数值。图像质


量好,但需配备专用镜头。





-


-


-


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-


-


-



本文更新与2021-02-28 09:55,由作者提供,不代表本网站立场,转载请注明出处:https://www.bjmy2z.cn/gaokao/680194.html

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