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隨著光電信息技術(shù)的發(fā)展，以及集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)和工藝水平的提高，CMOS圖像傳感器過(guò)去存在的缺點(diǎn)，現(xiàn)在都可以找到辦法克服，而CMOS圖像傳感器所固有的優(yōu)點(diǎn)，如成本低、功耗低等更是CCD器件所無(wú)法比擬的。CMOS圖像傳感器與90%的其他半導(dǎo)體都采用相同標(biāo)準(zhǔn)的芯片制造技術(shù)，而CCD則需要一種極其特殊的制造工藝，因此具有較高解像率、功耗低、制作成本低得多的CMOS器件必將會(huì)得到發(fā)展。

隨著CMOS圖像傳感器技術(shù)的進(jìn)一步研究和發(fā)展，過(guò)去僅在CCD上采用的技術(shù)正在被應(yīng)用到CMOS圖像傳感器上，而CCD在這些方面的優(yōu)勢(shì)則已逐漸黯淡。但是，CMOS圖像傳感器自身的優(yōu)勢(shì)正在不斷地發(fā)揮，其過(guò)去的不足，如光照靈敏度和信噪比現(xiàn)已達(dá)到甚至超過(guò)CCD。

目前，CMOS圖像傳感器，已由被動(dòng)式像素傳感器CMOS-PPS（Passive Pixel Sensor）發(fā)展到主動(dòng)式像素傳感器CMOS-APS（Active Pixel Sensor），并已新發(fā)展到數(shù)字像素傳感器CMOS-DPS（Digital Pixel Sensor）。CMOS攝像機(jī)在圖像質(zhì)量與靈敏度方面的缺陷，已得到大大的改善。隨著目前市場(chǎng)上視頻監(jiān)控系統(tǒng)向高清化與智能化方向的發(fā)展，CCD攝像機(jī)的自身缺陷已變得越來(lái)越突出，并且已不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化、集成化、高清化與智能化方向發(fā)展的需要。

現(xiàn)在，CMOS攝像機(jī)絕非只局限于簡(jiǎn)單的應(yīng)用，它已發(fā)展于高清系列，并已在高清與智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。下面就探究其原因。

一、從CCD和CMOS圖像傳感器的不同工作原理看CMOS的優(yōu)勢(shì)

CCD圖像傳感器在工作時(shí)，上百萬(wàn)個(gè)像素感光后會(huì)生成上百萬(wàn)個(gè)電荷，但所有的電荷要全部經(jīng)過(guò)一個(gè)“放大器”去進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)變，以形成電子信號(hào)。因此，這個(gè)“放大器”就成為了一個(gè)制約圖像處理速度的“瓶頸”。因?yàn)樗械碾姾删蓡我煌ǖ垒敵?，就像千軍萬(wàn)馬從一座橋上通過(guò)，當(dāng)數(shù)據(jù)量大的時(shí)候就發(fā)生信號(hào)“擁堵”，而高清HDV格式卻恰恰需要在短時(shí)間內(nèi)處理大量數(shù)據(jù)，因此，使用單CCD圖像傳感器無(wú)法滿足高速讀取高清數(shù)據(jù)的需要。

而CMOS圖像傳感器則不同，它每個(gè)像素點(diǎn)都有一個(gè)單獨(dú)的放大器轉(zhuǎn)換輸出，因此CMOS圖像傳感器能直接從晶體管開關(guān)陣列讀取出來(lái)，而沒(méi)有CCD圖像傳感器的“瓶頸”問(wèn)題。CMOS圖像傳感器能夠在短時(shí)間內(nèi)處理大量數(shù)據(jù)，從而輸出高清影像，所以能滿足高清HDV的需求。

此外，CMOS圖像傳感器工作所需要的電壓又比CCD要低很多，其功耗大約也只有CCD的1/3，因此其電池尺寸可做得更小，這使得攝像機(jī)的體積也就可以做得更小，而且每個(gè)CMOS圖像傳感器都有單獨(dú)的數(shù)據(jù)處理能力，這也將大大減小集成電路的體積，從而使高清數(shù)碼攝像機(jī)能實(shí)現(xiàn)小型化。

二、從CCD和CMOS圖像傳感器的讀數(shù)方式和傳輸方式看CMOS的優(yōu)勢(shì)

CCD和CMOS圖像傳感器常用的讀數(shù)方式和傳輸方式的比較，如圖1所示。

圖1 CCD與CMOS圖像傳感器的讀數(shù)方式和傳輸方式的比較

其中圖1（a）為CCD圖像傳感器通常采用的順序電荷轉(zhuǎn)移方式，當(dāng)它將光圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷圖像信號(hào)后，首先被傳送到列轉(zhuǎn)移寄存器，最后輸岀到圖像處理單元，因此其速度就慢而受到限制；此外，由于順序電荷轉(zhuǎn)移方式需要連續(xù)、高速的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換寄存器，因而也需要較多的電功率。

圖1（b）為CMOS圖像傳感器通常使用的X-Y尋址和傳輸方式，在這種方式中，每一個(gè)像素都有自己的放大器，它通過(guò)列掃描和行掃描來(lái)傳遞信號(hào)，而直接輸出到圖像處理單元。由于CMOS圖像傳感器具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳輸線路，因此它能達(dá)到很高的速度。

但值得指出的是，雖然這種方式能達(dá)到很高的速度，可仔細(xì)地觀察其輸出圖像，不難發(fā)現(xiàn)，在分開的線上往往容易出現(xiàn)圖像失真。

一種仍采用X-Y尋址和傳輸方式，但能克服上述缺點(diǎn)并使速度更快的改進(jìn)的CMOS圖像傳感器的讀數(shù)方式，如圖2所示。

圖2 一種改進(jìn)的CMOS圖像傳感器的讀數(shù)方式

由圖2可見(jiàn)，其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)通過(guò)兩條信號(hào)線按不同的顏色讀出，這樣讀取圖像的速度更快，并且還同時(shí)具有可隨意提取高密度像素?cái)?shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)檫@種數(shù)據(jù)分配線用顏色的方法（綠、藍(lán)和紅）代替了區(qū)域的方式，它在提高操作速度的同時(shí)，也提高了圖像質(zhì)量，從而解決了輸出圖像在分開的線上容易再現(xiàn)失真這一問(wèn)題。