制造商越來越多地評(píng)估 CMOS 傳感器的應(yīng)用，這些應(yīng)用曾經(jīng)只需要更昂貴的 CCD 傳感器的功能。由于其成本效益和不斷增長的能力，CMOS 傳感器正迅速成為機(jī)器視覺相機(jī)制造商的首選。

CCD和CMOS有什么區(qū)別？

CMOS 傳感器是一種數(shù)字設(shè)備。CMOS 代表“互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體”。CMOS 傳感器將來自感光像素的電荷轉(zhuǎn)換為像素位置的電壓。然后信號(hào)按行和列多路復(fù)用到多個(gè)片上數(shù)模轉(zhuǎn)換器。CMOS 傳感器具有高速、低靈敏度和高固定模式噪聲。

CCD 傳感器是一種“電荷耦合器件”。就像 CMOS 傳感器一樣，它將光轉(zhuǎn)換為電子。與 CMOS 傳感器不同，它是一種模擬設(shè)備。它是一個(gè)包含一系列光敏位點(diǎn)的硅芯片。作為模擬設(shè)備，輸出立即由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。從每個(gè)位置讀取電壓以重建圖像。

長期以來，CCD 傳感器是捕捉高質(zhì)量、低噪聲圖像的流行技術(shù)。但是 CCD 傳感器的制造成本很高，因此它們通常帶有更高的價(jià)格標(biāo)簽。它們也比 CMOS 傳感器消耗更多的能量，有時(shí)甚至高出一百倍。幸運(yùn)的是，CMOS 傳感器技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到可以快速接近 CCD 技術(shù)的質(zhì)量和功能的地步，而且價(jià)格標(biāo)簽、尺寸和功耗都顯著降低。

CMOS 傳感器非常適合機(jī)器視覺

由于 CMOS 傳感器的功能不斷增強(qiáng)，現(xiàn)代相機(jī)的尺寸已經(jīng)縮小。CMOS 傳感器具有前所未聞的分辨率、低光靈敏度、像素創(chuàng)新和 RGB-NIR 濾色器陣列選項(xiàng)，正在取代 CCD 用于制造相機(jī)和成像解決方案，適用于大多數(shù)工業(yè)、醫(yī)療和科學(xué)應(yīng)用。

CMOS 相機(jī)可以比 CCD 相機(jī)具有更高的幀率。這是因?yàn)榭梢员鹊却?CCD 的電荷轉(zhuǎn)移更快地完成像素的讀取。此功能對(duì)于通常依賴實(shí)時(shí)圖像處理進(jìn)行自動(dòng)化或圖像數(shù)據(jù)分析的機(jī)器視覺系統(tǒng)至關(guān)重要。

CMOS 和 CCD 傳感器響應(yīng)紅外波長的方式對(duì)于機(jī)器視覺系統(tǒng)也很重要。CMOS 傳感器比 CCD 傳感器對(duì) IR 波長更敏感。CMOS 芯片和相機(jī)制造商已經(jīng)利用這一優(yōu)勢來捕捉紅外光，并為圖像識(shí)別提供額外的成像能力。

CMOS 傳感器的創(chuàng)新和未來

佳能在像素級(jí)的一些最令人興奮的 CMOS 傳感器創(chuàng)新方面處于領(lǐng)先地位。例如，佳能的 2U250MRXS CMOS 傳感器具有前所未有的 250 MP 分辨率，能夠捕捉比全高清大 125 倍的細(xì)節(jié)。這款 APS-H 格式傳感器采用 1.5μm x 1.5μm 像素的方形像素排列，在緊湊的設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了超高分辨率，適用于各種應(yīng)用。

佳能新進(jìn)入工業(yè)市場，提供多種高性能 CMOS 傳感器。其中包括 35MMFHDXS_A CMOS 傳感器，具有巨大的 19 μm 像素，可將噪聲和暗電流降至最低，并允許控制讀出位置和幀速率。佳能 120MXS CMOS 傳感器在緊湊的設(shè)計(jì)中提供了 120 MP 的超高分辨率，其像素?cái)?shù)與人眼中的感光器幾乎相同。然后是佳能的 3U5MGXSBA 全局快門 5 MP CMOS 傳感器，它以 2/3" 格式提供快速、無失真的圖像捕獲、更低的功耗和更高的靈敏度。

提供 RGB-NIR（近紅外）像素過濾器選項(xiàng)。佳能用 NIR 濾光片替換了傳感器上的一個(gè)綠色濾光片，這使傳感器能夠“看到”可見光譜之外的東西，并使機(jī)器視覺系統(tǒng)能夠在另一個(gè)層面對(duì)圖像進(jìn)行分類。

憑借佳能等創(chuàng)新技術(shù)，CMOS 傳感器將成為機(jī)器視覺未來的關(guān)鍵部分。得益于 CMOS 傳感器不斷增長的功能、緊湊的尺寸和更低的成本，諸如駕駛員輔助系統(tǒng)、為高級(jí)機(jī)器學(xué)習(xí)算法提供視覺以及增強(qiáng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能等擴(kuò)展應(yīng)用成為可能。