CCD、COMS,数字摄像头和模拟摄像头

CCD、COMS,数字摄像头和模拟摄像头的资料。网络上,很多描述指标和知识点不一。牺牲晚上看英语的时间,用最简单的语言做以下整理,知识点理解的有对有错,仅凭理解总结如下。
       1、就CCD和CMOS而言:
       ADC的位置和数量是最大的不同。CCD曝光结束后,进行电信号转移,将每一行中每一个象元的电荷信号依行序依次传入每行的“缓冲器”中,由底端线路依次将每行的电信号引导输出至 CCD 旁的放大器进行放大,再串联 ADC 输出,此为线阵CCD;另外一种是每行均有放大电路,各行同时将捕捉的当前图像信息进行ADC,既可以同时接受一幅完整的图像信息,此为面阵CCD。
       CMOS 的设计中每个像素就直接连着 ADC,电信号直接放大并转换成数字信号。
       比较:CCD的特色在于充分保持信号在传输时不失真,透过每一个像素集合至单一放大器上再做统一处理,可以保持图像的完整性;CMOS的制程较简单,没有专属通道的设计,因此必须先行放大再整合各个像素的资料。由此可见,CMOS的成像过程更加容易出现坏点,使图像失真,但随着他工艺的可兼容性和功耗,使得它更加适合嵌入式的需要,同时,产生的图像失真可以通过相应的算法进行补偿,但这里需要注意的是,CMOS的成像特点决定了它非常容易受到外界环境光的影响,在使用的过程中,一定要设计出符合要求的光源。实质上,CCD和CMOS不具有深挖其内涵的需要,对使用者而言,感光度、解析度、噪点、RGB分割、CMYK分割还是RGBE分割,等这些指标体现不出来使用差异了!工作过程中,没有多大的区别,尤其在最近几年,随着CMOS工艺的不断完善,最高端的摄像头都有采用CMOS的。
       2、有关分辨率的理解
       分辨率:有关分辨率的概念描述是很多的,但他们都是指行象素和列象素的乘积。但由于显示器、图像等的表述对象差异,理解方式就不同。以下摘抄网络上一些精确的定义,并做整理。
       显示器的分辨率:就是屏幕图像的精密度,是指显示器所能显示的点数的多少。由于屏幕上的点、线和面都是由点组成的,显示器可显示的点数越多,画面就越精细,屏幕区域内能显示的信息也越多,所以分辨率是个非常重要的性能指标之一。可以把整个图像想象成是一个大型的棋盘,而分辨率的表示方式就是所有经线和纬线交叉点的数目。
       以分辨率为1024×768的屏幕来说,即每一条水平线上包含有1024个像素点,共有768条线,即扫描列数为1024列,行数为768行。分辨率不仅与显示尺寸有关,还受显像管点距、视频带宽等因素的影响。其中,它和刷新频率的关系比较密切,严格地说,只有当刷新频率为“无闪烁刷新频率”,显示器能达到最高多少分辨率,才能称这个显示器的最高分辨率为多少。
       在图形环境中,高分辨率能有效地收缩屏幕图象。这就是为什么显示器选择的分辨率越大,显示屏上的图像越小的原因了。同样5×5的图标被放在了更大的棋盘格里当然会变小。
       LCD液晶显示器和传统的CRT显示器,分辨率都是重要的参数之一。由于其成像原理不同,传统CRT显示器所支持的分辨率较有弹性,而LCD的像素间距已经固定,所以支持的显示模式不像CRT那么多。LCD的最佳分辨率,也叫最大分辨率,在该分辨率下,液晶显示器才能显现最佳影像(所以最好把你的LCD显示器放心的调整到最大的分辨率显示吧)。
       图像的分辨率:指图像中存储的信息量,图像分辨率和图像的像素有直接的关系。一张分辨率为640 x 480的图片,那它的分辨率就达到了307,200像素,也就是我们常说的30万像素,而一张分辨率为1600 x 1200的图片,它的像素就是200万。这样,我们就知道,分辨率的两个数字表示的是图片在长和宽上占的点数的单位。一张数码图片的长宽比通常是4:3。
       3、数字摄像头和模拟摄像头
       这两个摄像头的区别困扰我很久,因为我总是把这两种摄像头的区别归因于所选的感光元件的差异,其实是大错特错。
       区别1:输出。其实不管你选择CCD还是CMOS,只要你输出的信号是数字的,就称为数字摄像头;输出的是标准模拟信号的,就是模拟摄像头,或多称为模拟摄像机。
       区别2:接口。数字摄像头有USB接口(聊天用的),1394火线(高分辨率),千兆网接口(网络摄像头);模拟摄像头(机)多采用AV视频端子(信号线+地线)或S-VIDEO端子(俗称莲花头),输出标准电视信号(PAL或NTSC)。
       区别3:分辨率。这个区别是很显著的。模拟摄像头的感光器件,其象素指标一般都维持在752(H)×582(V)左右这个水平,像素数也就是41W左右。数字摄像头的分辨率(这里说分辨率指的都是感光器件而不是采集到的图像的)有市面上常看到的百万级的像素数。但这并不能说数字摄像头的成像分辨率就比模拟摄像头的高,原因在于模拟摄像头输出的是模拟视频信号,它输出的模拟信号直接输入至电视或监视器,其感光器件的分辨率与电视信号的扫描线数呈一定的换算关系,图象的显示介质已经确定,因此模拟摄像机没有必要采用高分辨率的感光器件,换句话说,模拟摄像头的感光器件分辨率不是不能做高,而是没必要做高。
       4、象元及其相关
       象元其实就是感光器件上分布的一个个小感光点。它与显示在显示设备或图像上的象素点是一一对应的。象元的尺寸当然是越大约好,因为象元的尺寸越大,感受光线的能力也就越强,单一象素点反映出的色彩也就越准确。但这又产生了一系列的矛盾,象元尺寸越大,单位面积的象元点个数就会随之减少,整体显示出来的像素数就会变小,更加不利于高分辨率图像的显示;然而增大象元点面积的同时增加感光元件的尺寸的话,又会使感光器件的成品率下降,造价上升。
       本课题中我遇到的问题是,一味的通过选择小象元尺寸的CCD,来显示印刷过程中200线,1%显微网点的网点图像,通过计算关系获得的1个1%显微网点,能被N个象元点表示出来,通过象元与象素点一一对应的关系显示在显示器上,以此达到放大显微网点的目的,其实是不科学的。应该通过加装放大镜头,在前端通过光学手段实现放大,将所呈的放大的实像投射在感光元件上实现放大显示。

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