CCD相機和CMOS相機的區(qū)別

1. 成像過程

CCD與CMOS圖像傳感器光電轉(zhuǎn)換的原理相同，他們最主要的差別在于信號的讀出過程不同；由于CCD僅有一個(或少數(shù)幾個)輸出節(jié)點統(tǒng)一讀出，其信號輸出的一致性非常好；而CMOS芯片中，每個像素都有各自的信號放大器，各自進(jìn)行電荷-電壓的轉(zhuǎn)換，其信號輸出的一致性較差。但是CCD為了讀出整幅圖像信號，要求輸出放大器的信號帶寬較寬，而在CMOS 芯片中，每個像元中的放大器的帶寬要求較低，大大降低了芯片的功耗，這就是CMOS芯片功耗比CCD要低的主要原因。盡管降低了功耗，但是數(shù)以百萬的放大器的不一致性卻帶來了更高的固定噪聲，這又是CMOS相對CCD的固有劣勢。

2. 集成性

從制造工藝的角度看，CCD中電路和器件是集成在半導(dǎo)體單晶材料上，工藝較復(fù)雜，世界上只有少數(shù)幾家廠商能夠生產(chǎn)CCD晶元，如DALSA、SONY、 松下 等。CCD僅能輸出模擬電信號，需要后續(xù)的地址譯碼器、模擬轉(zhuǎn)換器、圖像信號處理器處理，并且還需要提供三組不同電壓的電源同步時鐘控制電路，集成度非常低。而CMOS是集成在被稱作金屬氧化物的版單體材料上，這種工藝與生產(chǎn)數(shù)以萬計的計算機芯片和存儲設(shè)備等半導(dǎo)體集成電路的工藝相同，因此生產(chǎn)CMOS的成本相對CCD低很多。同時CMOS芯片能將圖像信號放大器、信號讀取電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、圖像信號處理器及控制器等集成到一塊芯片上，只需一塊芯片就可以實現(xiàn)相機的的所有基本功能，集成度很高，芯片級相機概念就是從這產(chǎn)生的。隨著CMOS成像技術(shù)的不斷發(fā)展，有越來越多的公司可以提供高品質(zhì)的CMOS成像芯片，包括：Micron、 CMOSIS、Cypress等。

CCD機器視覺50%之上用在汽車領(lǐng)域，其中焊接在汽車制造業(yè)中發(fā)揮著不可替代的功能，而光電裝配檢測機器人技術(shù)可有效提升汽車零部件競爭力，同時其技術(shù)應(yīng)用也進(jìn)一步促進(jìn)了機器視覺行業(yè)的快速進(jìn)展。

3. 速度

CCD采用逐個光敏輸出，只能按照規(guī)定的程序輸出，速度較慢。CMOS有多個電荷-電壓轉(zhuǎn)換器和行列 開關(guān) 控制，讀出速度快很多，大部分500fps以上的高速相機都是CMOS相機。此外CMOS 的地址選通開關(guān)可以隨機采樣，實現(xiàn)子窗口輸出，在僅輸出子窗

CMOS結(jié)構(gòu)相對簡單，與現(xiàn)有的大規(guī)模集成電路生產(chǎn)工藝相同，從而生產(chǎn)成本可以降低。從原理上講，CMOS的信號是以點為單位的電荷信號，而CCD是以行為單位的電流信號，前者更為敏感，速度也更快，更為省電?，F(xiàn)在優(yōu)質(zhì)的CMOS并不比一般CCD差，但目前CMOS技術(shù)發(fā)展還不成熟，這種高質(zhì)量的CMOS還只應(yīng)用于專業(yè)級別的數(shù)碼相機上，許多低檔入門型的數(shù)碼相機使用的是廉價低檔的CMOS，其成像質(zhì)量比較差。缺點之一就是太容易出現(xiàn)噪點, 這主要是因為早期的設(shè)計使CMOS在處理快速變化的影像時，由于電流變化過于頻繁而會產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象。所以目前如果購買消費級數(shù)碼相機還是要選擇以CCD為影像傳感器的。

CCD機器視覺50%之上用在汽車領(lǐng)域，其中焊接在汽車制造業(yè)中發(fā)揮著不可替代的功能，而光電裝配檢測機器人技術(shù)可有效提升汽車零部件競爭力，同時其技術(shù)應(yīng)用也進(jìn)一步促進(jìn)了機器視覺行業(yè)的快速進(jìn)展。

機器視覺2D單目傳感器系列