数字摄像机基础知识

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1、数字摄像机基础知识□期：2012年1月6口16:14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，目前摄像机帘用的感光芯片有CCD和CMOS两类。1.CCD（电荷耦合器件）日前常用CCD的有三种结构，全帧转移、帧传输和行转移。•行转移（InterlineTransfer）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（Fullframe）全帧转移结构最简单，感光区和存储区在一起，可获得100%的fillfactor。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

2、出时间，以尽量减少漏光。•帧传输（Frametransfer）帧传输结构是感光区和存储区完全分开，H大小相等。曝光后的信号电荷以非常快的速度（通常小丁-帧周期的1%）转移到存储区，然后逐行输出。很明显，帧传输传感器町获得100%的fillfactor,而H在读出过程屮，可对下一帧曝光。缺点是芯片尺寸大，成本高。2.CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器CMOS传感器和CCD传感器在感光部分原理是相同的，不同的是在每个像索单元中，除感光部分外，还有放犬器和读出电路部分，整个CMOS传感器还集成了寻址电路、放大器和A/D。3.CCD和CMOS的主要性能比较•满阱容量差异：由TCMOS传

3、感器的每个像索包扌舌一个感光二极管、放人器和读出电路，同时整个传感器还包括寻址电路和A/D,使得每个像索的感光区域远小丁-像索本身的农面积，因此在像索尺寸相同的情况下，CMOS传感器的满阴:能力要低于CCD传感器。•成木差异：由于CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOST.艺，可以轻易地将周边电路（如AGC、CDS、时序、或DSP等）集成到传感器芯片小，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TCMOS传感器的每个感光二极管都搭配一个放大器，而放大器属丁•模拟电路，很难让毎个放大器所得到的结

4、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传感器的噪声就会増加很多，影响图像品质。•功耗茅异：CMOS传感器的功耗低于CCD传感器。线阵摄像机和面阵摄像机上而介绍的都是而阵传感器，构成的摄像机称作面阵摄像机。感光单元（像索）按二维阵列排列，阵列中的每个感光单元对应一个像索，被拍摄的目标的-个面被成像，目标与摄像机之间可以是愉止的，也可以是相对运动的。还冇一类传感器，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，形成一行图像，随着目标物体与摄像机Z间的和对运动，摄像机连续曝光，最后形成-幅二维图像。这样的摄像机叫做线阵摄像机。当然为保证

5、采集的图像不变形，H标和対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索数可以从512-12000,毎行的曝光也可以与目标的运动速度无关，因此也适川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：印刷质疑检测，PCB板检测，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ifii阵摄像机的传感器仃二种形式：•单片彩色摄像机，这种摄像机的传感器只有一片。传感器上每个像素点分别对应R、G、B三种颜色中的-•种，R、G、B三种像元按-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

6、数值是根据该像索点及其周鬧若干点的像索值进行插值计算而來的，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和近。•3CCD彩色面阵摄像机，这种摄像机毎个像素点对应有R、G、B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三色的数值（见下图）。这种摄像机得到的图像质最好，没有细节丢失的问题，但山于摄像机结构复杂，所以一般较昂贵。另外山于这种摄像机采用了分光棱镜的方式，光线到达每个CCD靶而的光程是不一样的，所以需要镜头做

7、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。•3Line彩色摄像机，传感器的具有R、G、B三行像元，分別对红、绿、兰三种波长的光敏感应，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、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），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