AI智能视觉基础：ccd和cmos传感器介绍
2019-09-09 12:37:53
ccd和cmos传感器是目前最常用的数字图像传感器。ccd和cmos都采用光敏元件作为图像采集的基本手段。ccd和cmos光敏元件的核心是一个光电二极管，它能在接收光照后产生输出电流和电流强度，它对应于光的强度。
CCD
电荷耦合器件(ChargeCoupLEDDevICe)是由一种高灵敏度半导体材料制成的，它将光转换成电荷，通过模拟转换芯片转换成数字信号。在压缩后，数字信号由摄像机内的闪存或内置硬盘卡存储，使数据易于传输到计算机，并可根据需要和想象通过计算机处理对图像进行修改。当CCD表面被光照射时，每个感光单元将电荷反射到组件上，所有感光单元产生的信号加在一起形成完整的图像。
CMOS
互补金属氧化物半导体，也称为互补金属氧化物半导体，是同一种半导体，可以记录光变化的数码相机作为ccd。CMOS的制造技术与一般的计算机芯片没有什么不同。它主要利用硅和锗制成的半导体，使它们在CMOS上与N、P级半导体共存。这两种互补效应产生的电流可以由处理芯片记录并解释为图像。
两者的优点：
CCD的优点是成像质量好，但由于制造过程的复杂性，只有少数厂家能掌握它，因此制造成本高，特别是大型CCD的价格很高。在相同的分辨率下，cmos比ccd便宜，但cmos器件产生的图像质量比ccd低。到目前为止，绝大多数消费者和市场上的高端数码相机使用ccd作为传感器；cmos传感器在一些相机中被用作低端产品。
CMOS图像传感器的优点之一是功耗低于CCD。为了提供优异的图像质量，CCD支付高功耗成本。为了使电荷传输平滑、降低噪声，需要通过高电压差提高传输效果。然而，cmos图像传感器将每个像素的电荷转换成电压，在读取之前将其放大，并用3.3v电源驱动，比ccd功耗低。CMOS图像传感器的另一个优点是它与外围电路的高度集成，它可以将ADC与信号处理器集成在一起，大大减小了体积。
噪点
由于每个cmos光电二极管需要一个放大器，如果以百万像素来测量，则需要超过一百万个放大器。由于放大器是模拟电路，很难使每个放大器的结果保持一致。因此，与芯片边缘只有一个放大器的ccd传感器相比，cmos是一个很好的选择。传感器的噪声会大大增加，影响图像质量。
耗电量
CMOS 传感器的图像采集方式是活动的，光敏二极管产生的电荷将由下一个晶体管直接放大和输出，而 CCD 传感器必须施加电压才能将每个像素中的电荷移动到传输通道。附加电压一般需要12～18v，因此ccd必须具有更精确的电源线设计和耐压强度。高驱动电压使ccd的功耗大大高于cmos。
成本
由于cmos传感器采用了一般半导体电路中最常用的cmos工艺，因此可以方便地将外围电路（如agc、cds、定时发生器或dsp）集成到传感器芯片中，从而节省了外围芯片的成本；而ccd则通过电荷传输方式传输数据。r，只要不包括一个像素。ccd传感器的成品率比cmos传感器的成品率更难控制。即使是有经验的厂商，在产品问世后半年内也很难突破50%的水平。因此，ccd传感器的制造成本将高于cmos传感器。
CCD和CMOS传感器在图像质量方面优于CMOS传感器，而CMOS传感器具有成本低、功耗低、集成度高等特点。然而，随着ccd和cmos传感技术的发展，二者之间的差异将逐渐减小。新一代ccd传感器在提高功耗的同时，cmos传感器在提高分辨率和灵敏度方面存在不足。有理由相信，CCD和CMOS传感器的不断改进将为带来一个更好的视觉世界。
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