ccd 与cmos 的图像传感技术

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1、CCD与CMOS的图像传感技术【关键词】CCDCMOS图像传感技术拜耳阵列插值算法1CCD传感技术工作原理CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。它存储由光或电激励产生的信号电荷，当对它施加特定时序的脉冲时，其存储的信号电荷便能在CCD内作定向传输。CCD工作过程的主要问题是信号电荷的产生，存储，传输，和检测。1.1光电转换与存储光电转换就是将光信号转换成信号电荷。线阵CCD是由许多光敏像元组成的，每个像元就是一个MOS电容器，如图1当光照射到CCD上时，在栅极附近的半导体体内产生电子-空穴对，其多数载流子被栅极电压排开，少数载

2、流子则被收集在势阱中形成信号电荷。CCD摄象器件的光敏单元为光注入方式。光注入电荷QIP=ηq△neoATC1.2电注入CCD通过输入结构对信号电压或电流进行电压流进行采样，然后将信号电压或电流转换为信号电荷。1.3电荷存储构成CCD基本单位是MOS电容器，当金属电极(称为栅)加正压时(衬底接地)，在电压的作用下，就会产生—个垂直于衬底表面的电场。在此电场的作用下，P型硅中的多子空穴被向下排斥，形成耗尽层。电子在那里势能较底，可以形象化地说，形成了电子的势阱，势阱中能够容纳多少个电子，取决于势阱的“深浅”，栅电压越大，势阱越深。1

3、.4CCD主要参数CCD主要参数有总像素、有效像素、尺寸、灵敏度、量子效率、光谱响应特性、转移效率、不均匀度、动态范围、采样精度、线性度、噪声等。2CMOS传感技术的改进CMOS传感技术在使用上与CCD传感技术的使用相比，一个最大的优势就是此种传感技术的使用能够避免远距离以为来让图像到达文/万璞王丽莎在现代高新技术的迅速发展下，CCD与CMOS两项传感技术不断的进步。本文对这两项技术的原理、拜耳阵列新方法进行探讨和一个比较性分析。摘要强大的放大和缓冲功能，因此它能有效的避免所有与电荷转移有关的CCD器件的缺陷。主要有以下改进：（1

4、）CMOS传感技术使用的是驱动脉冲电路，此种电路的使用能够大大简化了硬件设计，而且硬件设计的简单性在很大程度上又能够降低系统的能耗。因此，此种传感技术使用单一的电源即可，耗电量小，节能环保。（2）CCD图像传感技术的信号读取的速度非常的慢，花费的时间比较长，而CMOS图像传感技术的使用大大改变了这一发展现状，此种技术等的使用能够在收集信号的同时读取信号，而且能够及时的处理图像信号，其总体的使用速度比CCD图像传感技术快的多。（3）CCD传感技术的使用与CMOS图像传感技术的使用相比，其市场价格比较高，这也是限制其应用扩展的主要的原

5、因。CMOS图像传感技术等的使用从其功能、系统的设计方面具有很大的优越性。3传感器像素排列及插值算法3.1拜耳阵列拜耳阵列是实现CCD或CMOS传感器拍摄彩色图像的主要技术之一如图2。Bayer方式滤色器，R-G,B-G四个单元为一组，G是R和B的两倍，因为人眼的视锥细胞对绿色更敏感。现在数码相机普遍采用的方式：R—G、B—G混合色亮度等于R、G、B各分量亮度之和，根据R、G、B三分量比例来还原色彩。它是一个4×4阵列，由8个绿色、4个蓝色和4个红色像素组成，在将灰度图形转换为彩色图片时会以2×2矩阵进行9次运算，最后生成一幅彩色

6、图形。3.2阵列的插值算法ccd或s都可以采用拜耳阵列的传感方式，当光通过bayer型阵列，经过传感器表层绿色层将单色光照射在ccd或s传感器上，每个像素被分为了四个通道的单色光，插值过程是通过对临近像素的信息得到本身像素缺乏的信息，从而得到最终图像。将bayer型阵列中i，j像素中缺少的基色信息用m、n对应此基色的像素信息值代替从而达到插值效果，计算方法如下：fk(i,j)=fk(m,n)（1）这种方法称为临近算法，只考虑到各个像素之间的相关性，是一种固定的插值处理过程中，计算的结果会使图片出现块状化现象，特别是图像中有色度、亮

7、度渐变区域，会出现很大问题。（bilinear）插值算法就是双线型差值，是将RGB不同通道单独进行插值运算，原理为i、j像素的某一个色彩通道而言，其采用周边同通道的平均值，公式如下：（2）其中N为滤波窗口中所求通道像素个数，ƒK（m,n）为滤波窗口中不同与ƒK（i,j）的同通道像素。3.3微镜阵列在实际的物理实现的过程中，传感器之间是有一定空隙的，不可能做到理论上的紧密，因此在传感器之间加上微镜，通过反射可以最大限度获取更多的光照信息，减少噪音，从而获取更高质量的图片。4小结综上所述，CCD图像传感技术与CMO

8、S图像传感技术的使用成为现今市场上广受欢迎的传感器件，这两种传感技术的使用各有其优点，但是也存在不足，所以，在选择使用的时候要根据具体的情况而定。