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傳感器在手機/數碼相機的照相機中的應用:
利用光學傳感器來捕獲圖像,從而實現拍照的功能。靈敏相機是機器視覺系統的眼睛,而相機的心臟是圖像傳感器。傳感器的選擇決定分辨率、采集能力、度和機器視覺系統成本,因此必須充分考慮應用需求。對傳感器關鍵屬性的基本理解將有助于*迅速縮小尋找正確傳感器的范圍。
機器視覺系統的大多數用戶知道相機是系統的關鍵部件,而且經常將其認為是視覺系統的傳感器。但是相機本身就是一個復雜的系統包括鏡頭、信號處理、通訊接口,還有處于核心位置的將像元轉化為電子的設備,即圖像傳感器。盡管鏡頭和其它部件都在擴展相機的能力,但zui終是傳感器決定著相機的zui大性能。在這個工業中大多討論集中在裝配技術問題,爭論CMOS傳感器和CCD傳感器的優缺點。但是這個討論的大部分與系統終端用戶無關。技術都會有優缺點,因此傳感器有不同的屬性。但是用戶關心不是傳感器怎樣,而是在zui終應用中的性能。應用需求而非技術推動著傳感器選擇。
在給定應用中選擇傳感器時要考慮三個關鍵特征:動態范圍、速度和靈敏度。動態范圍決定圖像質量,它以明暗的微小變化呈現,這是系統能夠獲取的。傳感器速度測量每秒能產生多少張圖像,并設置系統能夠完成的圖像采集量。相應度測量在將像元轉化為電子過程中的傳感器效率,并決定系統需要采集一張有用圖像的亮度級別。傳感器技術和設計在這些特征中相互影響,因此系統*必須在選擇一款傳感器時要權衡考慮。詳細地講解這些特征將有助于做折衷選擇。
理解動態范圍
圖像傳感器的動態范圍特征有兩個方面:曝光動態范圍和數字化動態范圍。這兩者是有關聯的。曝光動態范圍是傳感器能有效獲取圖像信息的zui大曝光(流明×時間)zui小曝光之間的差值。數字化動態范圍是將圖像信息數字化的級別數,以比特位表示。數字化過程既可以在傳感器設備內部(比如典型的CMOS傳感器),也可以是在傳感器設備外部(比如常見的CCD傳感器)。如果在外部,設計者就需要用評價一個數組傳感器同樣的方法來評價視覺系統的A/D轉換器。
曝光動態范圍刻畫了代表傳感器功能的亮度級別。當光子撞擊一個圖像傳感器的活動像素區域時,它們產生出傳感器為讀出獲取和存儲的電子。撞擊活動區域的光子越多,生成的電子就越多。在讀出間的連續過程越長,存儲的電子就越多。定義傳感器的曝光動態范圍的參數之一是填充存儲井的曝光。創立傳感器的半導體鑄造過程和傳感器的電路設計決定存儲井的容量或深度。
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