Diferença entre o sensor CCD e o sensor CMOS

5) Rendimento quântico [%]
Um sensor de imagem transforma fótons em elétrons. A taxa de conversão, rendimento quântico (QE), depende do comprimento de onda. Quanto maior o número de fótons transformados em elétrons, mais um sensor é fotossensível e mais a quantidade de informações emitidas na imagem é alta. Os valores medidos de uma câmera podem diferir dos dados do fabricante do fabricante. ex. No caso de usar um vidro de proteção ou um filtro.

Modo de operação e características dos sensores CMOS

Modo de operação, características e comparação do desempenho de câmeras e sensores de acordo com o padrão EMVA 1288

Princípio operacional

Sensores de imagem transformam fótons em carga elétrica por efeito fotoelétrico. Ao contrário dos sensores CCD (carga de carga de carga)), os sensores CMOS (semicondutor de óxido de metal complementares) transformam as cargas já no pixel, em tensão. Isso é amplificado, quantificado e transmitido em forma digital.

Os sensores CMOS atuais seduzem com seu ritmo de imagens altas e sua excelente qualidade de imagem. Eles permitem que câmeras industriais eficientes realizem uma análise precisa das imagens. Devido ao progresso tecnológico, eles substituíram os sensores CCD na maioria dos aplicativos.

A apresentação a seguir fornece uma visão geral do princípio operacional fundamental e das características essenciais dos sensores CMOS.

1) Capacidade total [e – ] e capacidade de saturação [e –
Imagine que um pixel é um “balde” e que a capacidade total é o número máximo de elétrons que podem ser acumulados neste “balde”. A capacidade de saturação realmente usada para a caracterização de uma câmera é medida diretamente na imagem da câmera. O valor é geralmente menor que a capacidade total, a fim de evitar não linearidades. A alta capacidade de saturação permite tempos de exposição mais longos. Um pixel superxposto é definido no valor digital máximo de DN e, portanto, não contém nenhuma informação útil.

2) limiar absoluto de sensibilidade [e –
O limiar de sensibilidade absoluta (AST, limiar de sensibilidade absoluta) descreve o número mínimo de fótons (radiação mínima detectável) para a qual a câmera pode diferenciar informações úteis na imagem do ruído. Isso significa que quanto menor o limiar, mais sensível a câmera. O limiar de sensibilidade absoluta inclui eficiência quântica, ruído da escuridão e ruído fotônico e deve ser levado em consideração quando a pouca luz é usada, em vez de considerar o rendimento quântico.
O limiar de sensibilidade absoluta corresponde ao valor do limite para o qual o SNR vale 1 (sinal equivalente ao ruído).

3) ruído atemporal da escuridão [e –
Cada pixel produz um sinal (escuro), mesmo que o sensor não esteja iluminado. Os elétrons são gerados sem luz em cada pixel se o tempo de exposição e o aumento da temperatura. A variação no sinal da escuridão é descrita como o ruído da escuridão (medido em elétrons). Uma baixa escuridão da escuridão é vantajosa para a maioria das aplicações. O ruído da escuridão com ruído fotônico e ruído de quantificação descreve o ruído de uma câmera.

4) Dinâmica [dB]
A dinâmica é a razão entre o número máximo e o mínimo de elétrons mensuráveis ​​de capacidade de saturação. Câmeras dinâmicas de alta dinâmica podem fornecer informações detalhadas sobre áreas escuras e claras da mesma imagem. É por isso que uma dinâmica alta é especialmente importante quando a imagem tem áreas escuras e claras ou as condições de iluminação mudam rapidamente.

5) Rendimento quântico [%]
Um sensor de imagem transforma fótons em elétrons. A taxa de conversão, rendimento quântico (QE), depende do comprimento de onda. Quanto maior o número de fótons transformados em elétrons, mais um sensor é fotossensível e mais a quantidade de informações emitidas na imagem é alta. Os valores medidos de uma câmera podem diferir dos dados do fabricante do fabricante. ex. No caso de usar um vidro de proteção ou um filtro.

5) Utilização máxima de sinal (SNRMAX) [dB]
A proporção de sinalização (SNR) é a razão entre o valor de cinza (corrigido para ruído escuro) e o som do sinal. É frequentemente expresso em dB. O SNR depende principalmente do coeficiente K e do ruído da escuridão e aumenta com o número de fótons. O SNR máximo (SNRmax) é atingido quando o pixel acumulou o número máximo de elétrons da possível capacidade de saturação.

7) Keffict K (DN/E – ))
Uma câmera transforma os elétrons (e -) do sensor de imagem em valor numérico (DN). Essa conversão é indicada pela amplificação geral K do sistema, expressa em valor numérico (DN) por eleição (e -): K elétrons são necessários para aumentar o valor cinza de um dn. O coeficiente K depende do design térmico e da eletrônica da câmera. Um melhor coeficiente de K pode melhorar a linearidade às custas da capacidade de saturação.

Comparação de desempenho

Com o padrão EMVA 1288, o EMVA (European Machine Vision Association) define métodos uniformes e objetivos de medição e caracterização para sensores e câmeras de imagem no processamento da imagem industrial e, portanto, incentiva a comparabilidade entre os distribuidores de câmeras.

Diferença entre o sensor CCD e o sensor CMOS

O sensor de imagem é um dos principais componentes influência Qualidade de uma câmera. Garante a transformação de sinais de luz em sinais elétricos. Na vigilância por vídeo, encontramos Duas tecnologias: o sensor CCD (dispositivo acoplado carregado) e o sensor CMOS (semicondutor de óxido de metal complementar).

O sensor CCD

A tecnologia CCD tem sido especialmente desenvolvido, mais de 20 anos atrás para o cinema e, portanto, Para a indústria de câmeras.

Ele é de melhor qualidade do que um sensor CMOS especialmente em termos de seu Sensibilidade à luz que permite uma melhor renderização de imagem, mesmo em subexposição.

Um processo de fabricação não -padronizado e a dificuldade de integração nas câmeras fabrica CCD uma tecnologia mais complexa e, portanto, mais cara.

Um sensor CCD consome mais energia e a produção de calor resultante promove a aparência de Sinais parasitas (compensado por sistemas de resfriamento). Nós também vemos um fenômeno chamado “mancha”, Trilha vertical ao filmar um objeto excessivamente luminoso.

O sensor CMOS

Tecnologia O CMOS foi criado para se integrar aos computadores, É mais simples e mais recente.

Ela vem hoje maturidade e a qualidade da renderização está próxima da tecnologia CCD.

Devido à simplicidade de sua tecnologia e baixo consumo de energia, Os sensores CMOS são mais baratos e permitem que você tenha câmeras a um custo menor. O limite atual do CMOS está em seus Sensibilidade de baixa luz. De fato, assim que filmamos cenas apagadas, isso resulta em Uma imagem muito escura ou cheia de “ruído” (parasitas). Também vemos, em alguns casos, Distorções de imagem durante movimentos rápidos.

Outros fatores atingem a qualidade

Para concluir, Nós podemos dizer que A tecnologia CMOS (mais recente) amadurece Mas isso, no Domínio específico das câmeras de videoSurveillance, ele ainda não é igual a tecnologia CCD em termos de sensibilidade e renderização qualitativa da imagem.

Observe que a qualidade das imagens de vídeo também está ligada à qualidade do objetivo e às tecnologias associadas: controle de amplificação (AGC), software de compensação branca (AWB), gerenciamento automático de contador de dias (WDR).

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