Nhắc đến camera quan sát chắc hẳn ít người trong chúng ta thấy lạ lẫm, nhưng hệ thống hoạt động như thế nào? lý do gì? Cấu tạo của camera là gì và vai trò của từng bộ phận trong camera là gì thì không phải ai cũng biết. Bài viết Tìm hiểu về cảm biến hình ảnh của camera dưới đây chúng tôi xin chia sẻ đến các bạn cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến hình ảnh trong camera, được cho là bộ phận quan trọng nhất của camera giám sát, đặc biệt là công nghệ ghi hình.1. Tìm hiểu về cảm biến hình ảnh của camera giám sát là gì?
Xem thêm: Hệ thống camera giám sát giao thông Cảm biến hình ảnh là một trong những bộ phận quan trọng nhất của máy ảnh. Chi phí sản xuất một cảm biến hình ảnh thường chiếm một phần ba tổng giá trị của một chiếc máy ảnh. Cảm biến hình ảnh này chủ yếu được làm từ silicon (tương tự như sản xuất chip xử lý trên máy tính), được chế tạo thành các tấm wafer siêu mỏng, và được khắc tinh xảo theo công nghệ của từng hãng. Với sự trợ giúp của cảm biến, ánh sáng đi qua ống kính sẽ được ghi lại và xử lý thành hình ảnh, sau đó được xuất ra thẻ nhớ. Cảm biến rất quan trọng, nó quyết định phần lớn đến chất lượng hình ảnh bạn nhận được sau khi chụp. Ngoài ra, hình ảnh thu được cũng phụ thuộc phần lớn vào độ nhạy của máy ảnh và độ phân giải của máy ảnh. 2. Các thành phần chính của cảm biến hình ảnh bao gồm:Nguồn sáng chuyên dụng: Cung cấp ánh sáng cho cảm biến, đảm bảo thiết bị có đủ ánh sáng để ghi lại những hình ảnh chất lượng sắc nét nhất cho các hoạt động phân tích hình ảnh. - Lens - Ống kính: Đưa hình ảnh lên chip xử lý hình ảnh. - Chip xử lý hình ảnh CCD (viết tắt của Charge Coupled Device) hoặc CMOS (viết tắt của Complementary Metal Oxide Semiconductor): chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu analog. Analog / Digital Converter: Đây là nơi xử lý và chuyển đổi tín hiệu từ analog sang digital để phục vụ cho các bước xử lý tiếp theo trong phần mềm. Tham khảo thêm: Hệ thống camera giám sát giao thông thông minh - Microprocessor - Bộ vi xử lý: phân tích và xử lý tín hiệu kỹ thuật số của hình ảnh, sau đó đưa ra quyết định dựa trên các thông số cài đặt sẵn. - Input-Output: Cung cấp một kênh giao tiếp để giao tiếp với các thiết bị khác. - Các thiết bị ngoại vi kết nối điều khiển khác. 3. Hoạt động của cảm biến hình ảnh- Chia làm 3 phần: thu thập thông tin, phân tích thông tin và đưa ra kết quả thông tin. Để cảm biến hoạt động trơn tru, các bộ phận cũng phải hoạt động theo yêu cầu: + Nguồn sáng cần đảm bảo độ tương phản, làm nổi bật các chi tiết, phân tích vật thể. Ống kính phải hội tụ ánh sáng vào chip xử lý hình ảnh. Tiêu cự của thấu kính càng ngắn thì vật thể quan sát càng lớn và ngược lại. Đây là một phần quan trọng vì nó ảnh hưởng đến hình ảnh mục tiêu của bạn + Cuối cùng, cảm biến hình ảnh sẽ thực hiện các bước thu thập và phân tích. 4. Các loại cảm biến chính trên thị trường. Có hai loại vi mạch (cảm biến hình ảnh) được sử dụng trong camera giám sát video, camera có chip hình ảnh CCD và CMOS đang chiếm lĩnh thị trường thiết bị quan sát quản lý và giám sát. Vì vậy, điều cần hiểu là chip hình ảnh nhận được bao nhiêu dữ liệu cho máy ảnh CCD (Thiết bị ghép nối) và máy ảnh CMOS (Chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung)? Cả CMOS và CCD đều là mạch tích hợp bao gồm hàng triệu bóng bán dẫn (bóng bán dẫn) của cả hai loại kênh p-n trên các tấm silicon hình chữ nhật có kích thước từ 10 đến 400mm2. Cảm biến CMOS (Chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung) Đây là loại cảm biến được sử dụng phổ biến nhất. Trước đây, cảm biến CMOS được coi là ít quan trọng hơn cảm biến CCD do khả năng kiểm soát nhiễu và xử lý hình ảnh tốt. Tuy nhiên, việc chế tạo các cảm biến như vậy rất phức tạp so với CMOS rất đơn giản. Vì vậy, cảm biến camera CMOS dần thay thế cảm biến CCD và được thị trường ưa chuộng. Tham khảo:
Cảm biến CMOS sử dụng bộ lọc màu RGB và sau đó chuyển đổi dữ liệu sang dạng kỹ thuật số, sau đó được lưu trữ trên thẻ nhớ. Dựa trên công nghệ cơ bản của cảm biến máy ảnh CMOS này, các công ty đã tùy chỉnh các cảm biến máy ảnh riêng lẻ. Cảm biến Thiết bị Khớp nối Sạc (CCD). Đối với loại cảm biến này, khi nó hoạt động, một diode (điốt bán dẫn là linh kiện bán dẫn chỉ cho dòng điện chạy qua nó theo một chiều chứ không chạy qua nó. Một diode sẽ thu thập các màu khác nhau). Ba màu trên 3 diode là đỏ (RED), xanh lá cây (Green) và xanh lam (Blue). 3 màu được trộn với nhau dựa trên ánh sáng đầu vào từ ống kính để tạo ra hình ảnh người dùng chụp. có thể nhìn thấy. ) Bề mặt cảm biến thu thập ánh sáng và chuyển nó thành điện tích, sau đó được truyền đến máy ảnh dựa trên dữ liệu thông tin kỹ thuật số nhị phân. Sự khác biệt giữa CCD và CMOS là gì? CCĐ nhạy cảm hơn với ánh sáng. Độ nhạy sáng là một trong những điểm khác biệt lớn giữa máy ảnh CCD và CMOS. Do các vật liệu cấu tạo khác nhau để tạo thành chip hình ảnh, cảm biến CMOS có độ nhạy kém hơn cảm biến CCD 10 lần (không tốt bằng cảm biến CCD). Mắt người có thể nhìn thấy các vật thể trong điều kiện ánh sáng ít nhất là 1 LUX, trong khi cảm biến CCD có thể nhìn thấy nhiều vật thể hơn mắt người, và CCD vẫn có thể nhìn thấy trong điều kiện ánh sáng yếu khoảng 0,1 Lux - 3 Lux, Điều này có nghĩa là khả năng hiển thị của nó trong điều kiện tối tốt hơn 3-10 lần so với cảm biến CMOS. Độ nhạy của cảm biến CMOS nằm trong khoảng 6 Lux - 15 LUX, CMOS có tỷ lệ nhiễu cao gấp 10 lần so với cảm biến CCD. Cảm biến CMOS không thể nhìn rõ trong điều kiện ánh sáng xung quanh 10LUX, vì vậy cảm biến CCD được sử dụng rộng rãi hơn trong hầu hết các camera giám sát video. Thông thường, cảm biến CMOS được sử dụng trong các thiết bị xem tại nhà do chi phí thấp hơn và yêu cầu hỗ trợ từ đèn chiếu sáng hồng ngoại (IR Leds). Dùng vào buổi tối. Các camera đặc biệt nhạy với ánh sáng cực yếu "low light" đều sử dụng chip hình ảnh CCD để nhìn trong bóng tối mà không cần đèn LED hồng ngoại. Vật liệu dùng để chế tạo IC CCD (cảm biến CCD) đắt hơn vật liệu dùng để chế tạo IC CMOS (cảm biến CMOS). Tìm hiểu lý do tại sao cảm biến CMOS không nhạy bằng cảm biến CCD? Xem đoạn tiếp theo. Điểm khác biệt đầu tiên giữa CCD và CMOS là sự khác biệt về cấu trúc cảm biến. Ngoài việc chứa các vật liệu bán dẫn "quang tử", CCD cũng bao gồm nhiều tụ điện loại MOS (chất bán dẫn oxit kim loại). Thiết kế của cảm biến CMOS phức tạp hơn, ngoài vật liệu bán dẫn quang tử, CMOS còn bao gồm bộ khuếch đại và mạch A / D. So sánh hai loại khi làm việc trong trường độ nhạy diện rộng, cảm biến CCD có mức độ nhạy rộng hơn cảm biến CMOS, và CCD có thể tạo ra tín hiệu điện mạnh hơn khi xuất hình ảnh (đầu ra vpp-video) trong cùng một môi trường. , Cảm biến CCD có thể cung cấp hình ảnh với mức độ nhiễu thấp, có nghĩa là chất lượng cao hơn. Do đó, cảm biến CMOS từ trước đến nay được coi là kém hơn so với cảm biến CCD. Tuy nhiên, do sự phát triển của công nghệ mới, việc chế tạo thế hệ cảm biến CMOS mới đã được cải tiến đáng kể, nhược điểm của nó là không tốt bằng CCD, với ưu điểm là giá thành rẻ, cảm biến CMOS đang bắt đầu thách thức sự thống trị của cảm biến CCD trong lĩnh vực cao cấp. Thị trường máy ảnh đầu cuối. ADC (chuyển đổi tương tự / kỹ thuật số) các vị trí và số khác nhau Xem thêm: Cách Kết Nối Điện Thoại Với Camera Gia Đình Trong 3 Bước Dễ Dàng CCD và CMOS bao gồm các thiết kế bộ đếm ADC và công nghệ ADC khác nhau. Mỗi đường ngang của pixel bên trong cảm biến CCD được kết nối với một ADC, sau khi quá trình phơi sáng hoàn thành, tín hiệu được chuyển đến một bộ tiết kiệm và đưa đến một bộ khuếch đại ADC để nén hình ảnh và đầu ra điều chế (tín hiệu tương tự). Mỗi pixel trong cảm biến CMOS được kết nối với ADC và tín hiệu điện được chuyển qua bộ khuếch đại và chuyển đổi thành tín hiệu kỹ thuật số. Cảm biến CCD tín hiệu đầu ra tương tự, cảm biến CMOS tín hiệu đầu ra kỹ thuật số. Điểm khác biệt giữa cảm biến CCD và xử lý tín hiệu cảm biến CMOS là cảm biến CCD được xử lý bằng tín hiệu tương tự (analog) và có thông số mức dòng. Cảm biến CMOS sử dụng tín hiệu kỹ thuật số và được tham số hóa trực tiếp bằng độ phân giải pixel. Do đó, khi camera giám sát sử dụng mạng IP để truyền dẫn, do ưu điểm của tín hiệu số nên thường sử dụng cảm biến CMOS, trong khi camera giám sát truyền thống hầu hết sử dụng cảm biến CCD. Với sự phát triển đặc biệt của IC cảm biến hình ảnh trong vài năm qua, thiết kế cải tiến của cảm biến CMOS đã làm tăng diện tích cảm quang gần bằng với cảm biến CCD. Ngoài ra, cảm biến CMOS có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, tiêu thụ điện năng thấp. Cảm biến CCD hoạt động tốt hơn CMOS trong điều kiện ban đêm, nhưng để so sánh, cảm biến CMOS có thể cung cấp hình ảnh độ nét cao chất lượng cao 100 triệu pixel, điều mà cảm biến CCD không làm được. Được rồi. So với CCD, camera IP với 2-3-5-8-11-16-29 megapixel được sinh ra từ một thử thách thế hệ. Máy ảnh CCD và CMOS Megapixel cho các nhu cầu đặc biệt Máy ảnh CMOS thế hệ tiếp theo (CMOS quét liên tục) thiết lập các tiêu chuẩn mới về tỷ lệ đường ngang, độ phân giải pixel và chất lượng hình ảnh cao. Thông qua những nỗ lực cải tiến, máy ảnh EliiXA + 16K cung cấp khoảng 100.000 dòng / giây, vô song trong các máy ảnh định dạng pixel 16K và kết hợp độ phản hồi cao với mức độ nhiễu cực thấp, ngay cả khi yêu cầu thời gian tích hợp ngắn hoặc ánh sáng bị hạn chế. Nó cũng cung cấp tín hiệu cao- tỷ lệ tiếng ồn. Kích thước điểm ảnh 5µm được bố trí thành 4 dòng chủ động, sử dụng thấu kính rời để đảm bảo độ phân giải không gian tốt nhất theo cả hướng quét và cảm biến. Gửi tốc độ dữ liệu vượt trội vượt quá 1,6 Gpixels / s thông qua giao diện CoaXPress mới cho phép thông lượng rất cao và mở ra một loạt các khả năng mới cho các hệ thống kiểm tra thế hệ tiếp theo. Lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe như màn hình phẳng, PCB và thử nghiệm pin mặt trời. Chất lượng của bất kỳ hình ảnh kỹ thuật số nào, dù được in hay hiển thị trên màn hình, đều phụ thuộc vào độ phân giải. Độ phân giải là số điểm ảnh (pixel) được sử dụng để kết hợp các hình ảnh. Số lượng pixel càng nhiều và ít thì độ rõ nét và chi tiết càng cao. Tầm quan trọng của cảm biến CMOS trong camera giám sát. Trước đây, cảm biến CCD quan trọng hơn cảm biến CMOS vì khả năng kiểm soát nhiễu và xử lý hình ảnh tốt. Tuy nhiên, quy trình sản xuất cảm biến CCD phức tạp hơn cảm biến CMOS nên cảm biến CMOS dần thay thế cảm biến CCD và trở nên phổ biến trên thị trường. Khi lựa chọn hệ thống camera giám sát, người tiêu dùng thường quan tâm đến số chấm tối đa (megapixel) của camera, nhưng thực tế độ phân giải megapixel chỉ bằng một phần nhỏ so với hệ thống camera giám sát. Khách hàng thường ít quan tâm đến loại cảm biến được tích hợp trong máy ảnh này, cảm biến quyết định khả năng của máy ảnh, chất lượng hình ảnh thu được, độ sắc nét của hình ảnh, độ nhạy sáng (ISO) và do đó có thể sử dụng cảm biến nào. Được coi là trái tim của camera giám sát. Ưu điểm của CMOS so với CCD độ phân giải cao Độ nhạy cao (ISO) Sự tiêu thụ ít điện năng ít can thiệp Xử lý hình ảnh cực nhanh nhờ bộ nhớ đệm Hỗ trợ nhiều chức năng (WDR, DNR, BLC, v.v.) Khi chọn mua một chiếc máy ảnh, mọi người có xu hướng quan tâm đến điểm camera (số megapixel tối đa mà máy ảnh hỗ trợ). Nhưng nó thực sự chỉ là một phần nhỏ của máy ảnh. Một thành phần quan trọng khác mà mọi người ít chú ý đó là cảm biến CMOS bên trong máy, nó quyết định phần lớn đến chất lượng ảnh, chức năng của máy, độ rõ nét của ảnh, độ nhạy sáng (ISO). Vì vậy nó được coi là trái tim của camera giám sát Hy vọng bài viết về chủ đề Tìm hiểu về cảm biến hình ảnh của camera trên đây đã mang lại kiến thức hữu ích dành cho các bạn! Liên hệ TCTech.
0 Comments
Leave a Reply. |
AuthorWrite something about yourself. No need to be fancy, just an overview. Archives
July 2022
Categories |