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高清晰图像采集处理 CCD图像传感器件简介

作者:九视视频网 来源:www.xiangb.com 发表时间: 2012-3-2

目前大多数视频图像采集采用摄像头传感器,再通过视频卡或实时图像采集(压缩)卡对视频图像进行采集(或压缩)后送入计算机进行处理。

  不同的行业、不同的场合对图像清晰度的要求不同,图像清晰度的提高对图像处理和传输都提出较高的要求。在视频压缩编码部分,不同的压缩算法和算法实现方案决定了高清图像的质量和编码效率。组成一套图像与视频应用系统包括两部分:图像成像单元和后端处理单元。九视工业内窥镜中,通过与USB视频采集卡配合使用实现和电脑连接对视频内窥镜窥头图像实现录像、抓拍、存储并在PC上进一步扩展分析的电子视频内窥镜就采用420线COMS摄像头 /480线CCD彩色摄像 高品质进口CCD/CMOS图像传感器,保证图像质量的真正清晰;数字化视频处理,使检测画面更加清晰流畅 ,除了一些工业特殊应用外,市场上常见的图像成像部件基本可分为CCD和CMOS两种。

  图像采集是实时图像处理的重要步骤。目前,图像传感器件主要有CCD(Charge Coupled Device)和CMOS(Complementary Metal Oxide Scmiconductor)。CCD,英文全称:Charge-coupled Device,中文全称:电荷耦合元件。可以称为CCD图像传感器。

  CCD的工作原理是:被摄物体反射光线,传播到镜头,经镜头聚焦到CCD芯片上,CCD根据光的强弱积聚相应的电荷,经周期性放电,产生表示一幅幅画面的电信号,经过滤波、放大处理,通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号

  CCD是一种半导体器件,能够把光学影像转化为数字信号。 CCD上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel)。一块CCD上包含的像素数越多,其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就像胶片一样,但它是把图像像素转换成数字信号。

  当CCD相机处于异步触发方式时,相机并不是以固定时钟连续扫描和输出连续信号。而是在收到一个触发信号后,再开始扫描输出新的一帧信号。此功能适用于对生产线上快速运动目标的瞬间图像采集。部分扫描是指CCD相机所读出的数据小于它的满帧数据。由于读取数据量相对较少,则相应的读取时间要少,从而提高了帧速。此功能对于高速图像采集系统非常重要。例如:一个物体只占一帧图像的上部的1/4,即连续扫描相机只用1/4帧时就能采集这部分图像。采用部分扫描方式,相机在采集完上部的1/4帧图像时,利用异步重置功能重新进行下一帧图像的采集,并仍然只采集原图像的1/4帧,以此反复。从而使相机的有效帧速率提高至原来的4倍。

  如果从CCD摄像机分辨率方面来分类则主要有:

  (1)影像像素在25万像素(pixel)左右、彩色分辨率为330线、黑白分辨率400线左右的低档型。

  (2)影像像素在25万~38万之间、彩色分辨率为420线、黑白分辨率在500线上下的中档型

  (3)影像在38万点以上、彩色分辨率大于或等于480线、黑白分辨率,600线以上的高分辨率

  在图像采集部分,CCD和CMOS两种传感器分别针对不同的需求而设计,CMOS在高像素方面有着一定的优势,而CCD对监控场景的适应性更佳。线阵CCD在高清晰图像拍摄方面得到了广泛 应用.与传统的拍摄传感器相比,CCD图像传感 器具有输出噪声小,动态范围大,光谱响应范围 宽,分辨率高,输出信号线性度好,功耗低,体积 小,寿命长等优点.在典型的线阵CO)应用系统 中,像元视频信号数据采集与处理系统是CCD应 用系统中最重要的部分.传统的线阵CCD数据采 集系统与计算机的通信接口一般是基于PCI总线,LSA总线或者是RS一232C串行总线.

  32位嵌入式系统的应用现状目前大多数视频图像采集采用摄像头传感器,再通过视频卡或实时图像采集(压缩)卡对视频图像进行采集(或压缩)后送入计算机进行处理。在PCI视频监控采集卡应用中,图像本地解码显示是NVR产品的基本特性。

  数字视频监控系统通过CCD或CMOS传感器将进入摄像头的光转换成数字信号。与CCD传感器相比,CMOS传感器可以实现更小的尺寸、更低的功耗和更高的成本效益,最近的技术进步为CMOS传感器成为监控系统的可行方案创造了条件。

  数字监控摄像头由镜头、可选的自动对焦机制、CCD或CMOS传感器、ISP和数字图像压缩引擎(一般称为视频编码器)组成。JPEG是压缩数字静止图像的主要格式,H.264是目前高清视频最先进的视频压缩引擎。

  未经压缩的数字视频文件非常大,因此需要压缩,以减小传送和存储的文件大小。在图2中,视频采集模块将ISP和视频编码器连接到网络接口,以传送和存储数字录像机(DVR)上的视频图像。视频播放模块从DVR中提取压缩的图像,然后对视频流进行解压缩(解码)后传送到数字电视,一般通过HDMI线缆观看

  由于高清的图像分辨率的需要,一般要求NVR能够解码还原高清摄像机的图像,如摄像机是1920*1080的,那么NVR至少也要能支持1920*1080图像的显示。由于高清图像的解码需要的资源极大,NVR如果接入16路高清图像,那么不可能同时进行16路高清的同时解码显示,也没有必要,这时可以使用多码流技术,单画面时,高清解码显示,多画面则解码较低分辨率图像

  高清晰度的图像还必须要靠好的终端显示设备来表现在人的视觉面前的,故最好选择逐行扫描监视器。因为在实际使用中隔行扫描监视器的图像闪烁严重,容易使人产生视觉疲劳。若监视器的清晰度低则同样达不到整体清晰度的要求。因为监视器的清晰度时由监视器、视频通道的带宽和显像管的点距、会距所决定的。据资料显示,其通道带宽与清晰度之间的折算理论上限为1M/80线左右。




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