無論是交通抓拍，還是高清視頻監(jiān)控，只要應(yīng)用到視覺成像技術(shù)，就會(huì)涉及到感光傳感器——即CCD或CMOS成像技術(shù)。業(yè)內(nèi)對CCD和CMOS的優(yōu)劣勢討論已經(jīng)太多了，..，下面將為大家詳細(xì)介紹“CCD和CMOS主要技術(shù)特性比較（上）”的相關(guān)內(nèi)容。
無論是交通抓拍，還是高清
視頻監(jiān)控，只要應(yīng)用到視覺成像技術(shù)，就會(huì)涉及到感光傳感器——即CCD或CMOS成像技術(shù)。業(yè)內(nèi)對CCD和CMOS的優(yōu)劣勢討論已經(jīng)太多了，學(xué)術(shù)上爭論本身是很有意義的，利于技術(shù)的進(jìn)步，然而這種“涇渭分明”的爭論或許更迎合各個(gè)廠家作為競爭市場的銷售手段，而不能解決視頻監(jiān)控中遇到的實(shí)際問題。如果能夠認(rèn)真審視一下這兩類傳感器的優(yōu)劣勢及特點(diǎn)，比照實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用需求，則能幫助
系統(tǒng)集成商以及設(shè)備供應(yīng)商針對實(shí)際應(yīng)用，最大化地發(fā)揮出CCD或CMOS傳感器各自的優(yōu)勢。
對于交通抓拍和視頻監(jiān)控，對前端成像傳感器CCD和CMOS比較關(guān)注的技術(shù)特性主要有以下幾點(diǎn)。
電子快門ElectronicShutter
電子快門用來控制芯片從開始到結(jié)束的電荷積分時(shí)間。由于CCD芯片暴露在光線下，即使把電荷轉(zhuǎn)移也還會(huì)有電荷累積。因此，如果被測的是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，就會(huì)產(chǎn)生常說的Smear(拖影)現(xiàn)象。CCD是用行間轉(zhuǎn)移(ILT)的方式解決電荷累積問題的，每個(gè)像素被分為感光區(qū)和電荷轉(zhuǎn)移區(qū)，電荷轉(zhuǎn)移區(qū)不感光，這樣在曝光結(jié)束時(shí)先將電荷一次性轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移區(qū)，再讀出，這樣讀出過程就沒有電荷積分，不會(huì)產(chǎn)生因目標(biāo)運(yùn)動(dòng)而引起的Smear現(xiàn)象。但顯然ILT方式減少了像素的感光面積，降低了靈敏度。這時(shí)，通常在像素上增加微透鏡來收集更多的電荷。
CMOS芯片上電荷都是在每個(gè)像素上讀出的，不存在CCD芯片的問題，它的電子快門分Rollingshutter和Globalshutter兩種，Rollingshutter通常采用的都是3T像素結(jié)構(gòu)，每次僅能對一行像素進(jìn)行曝光控制(如圖1-1)，即一行曝光后再對下一行進(jìn)行曝光，這樣就會(huì)出現(xiàn)如圖1-2所示的情形。Globalshutter的芯片需要具備5T的結(jié)構(gòu)，使整幅圖像所有像素同時(shí)開始和結(jié)束曝光，圖1-3是Globalshutter的成像效果。但5個(gè)光電二極管的結(jié)構(gòu)同樣減小了感光面積，這也可以通過增加微透鏡的方式來彌補(bǔ)。
幀率：FrameRate
另外一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的是幀率。對于CCD感光器來說，抓拍和監(jiān)控速度主要受制于電荷的讀出速度，讀出時(shí)鐘又決定了電荷讀出速度的快慢，分辨率越高，CCD芯片讀出的速度就越慢。實(shí)際上，讀出時(shí)鐘的上限取決于光-電轉(zhuǎn)換的讀出放大器的帶寬，更高的讀出速率要求有更寬的帶寬;但另一方面，帶寬越大又會(huì)帶來更多的噪聲，同時(shí)高速高帶寬的讀出放大器功率也會(huì)增加。因此，對CCD感光器而言，高速是在像素分辨率、噪聲、功耗之間的平衡。多通道可以在一定程度上解決讀出速度的問題，將圖像分成多個(gè)區(qū)域，分別用讀出放大器讀出，再進(jìn)行拼合。由于多通道電路使攝像機(jī)體積更大、功耗更高，故不適合于所有應(yīng)用。
對于CMOS芯片而言，以單個(gè)像素為單位將電荷轉(zhuǎn)化為電壓，讀出放大器就不再需要提高速度來支持更高的幀率。因此，CMOS芯片更易獲得更高幀率。與此同時(shí)，與CCD不一樣，CMOS得到的圖像數(shù)據(jù)能夠清零而無需被讀出。這就解決了機(jī)器視覺系統(tǒng)僅對圖像里感興趣區(qū)域成像、只需讀出部分圖像信息的問題。當(dāng)只需讀出感興趣區(qū)域的應(yīng)用場合，CMOS芯片能夠在不增加像素頻率的基礎(chǔ)上支持更高的幀率。
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