AI智能視覺(jué)基礎(chǔ)：ccd和cmos傳感器介紹
ccd和cmos傳感器是目前最常用的數(shù)字圖像傳感器。ccd和cmos都采用光敏元件作為圖像采集的基本手段。ccd和cmos光敏元件的核心是一個(gè)光電二極管，它能在接收光照后產(chǎn)生輸出電流和電流強(qiáng)度，它對(duì)應(yīng)于光的強(qiáng)度。
CCD
電荷耦合器件(ChargeCoupLEDDevICe)是由一種高靈敏度半導(dǎo)體材料制成的，它將光轉(zhuǎn)換成電荷，通過(guò)模擬轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。在壓縮后，數(shù)字信號(hào)由攝像機(jī)內(nèi)的閃存或內(nèi)置硬盤(pán)卡存儲(chǔ)，使數(shù)據(jù)易于傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，并可根據(jù)需要和想象通過(guò)計(jì)算機(jī)處理對(duì)圖像進(jìn)行修改。當(dāng)CCD表面被光照射時(shí)，每個(gè)感光單元將電荷反射到組件上，所有感光單元產(chǎn)生的信號(hào)加在一起形成完整的圖像。
CMOS
互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，也稱(chēng)為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，是同一種半導(dǎo)體，可以記錄光變化的數(shù)碼相機(jī)作為ccd。CMOS的制造技術(shù)與一般的計(jì)算機(jī)芯片沒(méi)有什么不同。它主要利用硅和鍺制成的半導(dǎo)體，使它們?cè)贑MOS上與N、P級(jí)半導(dǎo)體共存。這兩種互補(bǔ)效應(yīng)產(chǎn)生的電流可以由處理芯片記錄并解釋為圖像。
兩者的優(yōu)點(diǎn)：
CCD的優(yōu)點(diǎn)是成像質(zhì)量好，但由于制造過(guò)程的復(fù)雜性，只有少數(shù)廠家能掌握它，因此制造成本高，特別是大型CCD的價(jià)格很高。在相同的分辨率下，cmos比ccd便宜，但cmos器件產(chǎn)生的圖像質(zhì)量比ccd低。到目前為止，絕大多數(shù)消費(fèi)者和市場(chǎng)上的高端數(shù)碼相機(jī)使用ccd作為傳感器；cmos傳感器在一些相機(jī)中被用作低端產(chǎn)品。
CMOS圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)之一是功耗低于CCD。為了提供優(yōu)異的圖像質(zhì)量，CCD支付高功耗成本。為了使電荷傳輸平滑、降低噪聲，需要通過(guò)高電壓差提高傳輸效果。然而，cmos圖像傳感器將每個(gè)像素的電荷轉(zhuǎn)換成電壓，在讀取之前將其放大，并用3.3v電源驅(qū)動(dòng)，比ccd功耗低。CMOS圖像傳感器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它與外圍電路的高度集成，它可以將ADC與信號(hào)處理器集成在一起，大大減小了體積。
噪點(diǎn)
由于每個(gè)cmos光電二極管需要一個(gè)放大器，如果以百萬(wàn)像素來(lái)測(cè)量，則需要超過(guò)一百萬(wàn)個(gè)放大器。由于放大器是模擬電路，很難使每個(gè)放大器的結(jié)果保持一致。因此，與芯片邊緣只有一個(gè)放大器的ccd傳感器相比，cmos是一個(gè)很好的選擇。傳感器的噪聲會(huì)大大增加，影響圖像質(zhì)量。
耗電量
CMOS 傳感器的圖像采集方式是活動(dòng)的，光敏二極管產(chǎn)生的電荷將由下一個(gè)晶體管直接放大和輸出，而 CCD 傳感器必須施加電壓才能將每個(gè)像素中的電荷移動(dòng)到傳輸通道。附加電壓一般需要12～18v，因此ccd必須具有更精確的電源線(xiàn)設(shè)計(jì)和耐壓強(qiáng)度。高驅(qū)動(dòng)電壓使ccd的功耗大大高于cmos。
成本
由于cmos傳感器采用了一般半導(dǎo)體電路中最常用的cmos工藝，因此可以方便地將外圍電路（如agc、cds、定時(shí)發(fā)生器或dsp）集成到傳感器芯片中，從而節(jié)省了外圍芯片的成本；而ccd則通過(guò)電荷傳輸方式傳輸數(shù)據(jù)。r，只要不包括一個(gè)像素。ccd傳感器的成品率比cmos傳感器的成品率更難控制。即使是有經(jīng)驗(yàn)的廠商，在產(chǎn)品問(wèn)世后半年內(nèi)也很難突破50%的水平。因此，ccd傳感器的制造成本將高于cmos傳感器。
CCD和CMOS傳感器在圖像質(zhì)量方面優(yōu)于CMOS傳感器，而CMOS傳感器具有成本低、功耗低、集成度高等特點(diǎn)。然而，隨著ccd和cmos傳感技術(shù)的發(fā)展，二者之間的差異將逐漸減小。新一代ccd傳感器在提高功耗的同時(shí)，cmos傳感器在提高分辨率和靈敏度方面存在不足。有理由相信，CCD和CMOS傳感器的不斷改進(jìn)將為帶來(lái)一個(gè)更好的視覺(jué)世界。
