數(shù)碼影像技術(shù)

本章主要內(nèi)容感光材料（CCD、CMOS）數(shù)碼相機(jī)（DigitalStillCamera,DSC）數(shù)碼攝像機(jī)（DigitalVideoCamera)數(shù)字?jǐn)z像頭（Web-camera/PC-camera）數(shù)碼影像技術(shù)第1頁(yè)8.1:數(shù)碼影像設(shè)備感光媒體圖像傳感器、影像傳感器、光電轉(zhuǎn)換器作用是將接收到光信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)。當(dāng)前感光媒體主要有:CCD(ChargeCoupledDevice)電荷偶合器CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體器件數(shù)碼影像技術(shù)第2頁(yè)8.1.1CCD器件一、分類依據(jù)CCD器件光敏成像單元排列結(jié)構(gòu)不一樣，分成：線陣型CCD面陣型CCD蜂巢型CCD數(shù)碼影像技術(shù)第3頁(yè)8.1.1CCD器件三種ＣＣＤ器件區(qū)分類別成像單元主要特點(diǎn)應(yīng)用線陣型單條直線形排列逐行掃描、速度很慢室內(nèi)掃描型相機(jī)、掃描儀面陣型二維平面矩陣形排列一次曝光速度快相機(jī)、攝像機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)蜂巢型八角形、呈４５度排列速度快、分辨率高相機(jī)、攝像機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)數(shù)碼影像技術(shù)第4頁(yè)ＳupperCCD1、SCCD在光敏單元排列方式上改進(jìn)數(shù)碼影像技術(shù)第5頁(yè)ＳupperCCD２、影像質(zhì)量提升有效光敏成像單元數(shù)目是傳統(tǒng)CCD1.6倍。大面積八角形成像單元提升了CCD感光度。電信號(hào)快速傳輸，適合采取高速電子快門面積小、功耗低數(shù)碼影像技術(shù)第6頁(yè)CCD器件工作原理１、CCD器件結(jié)構(gòu)及其光電轉(zhuǎn)換原理數(shù)碼影像技術(shù)第7頁(yè)CCD器件工作原理２、CCD器件工作過程數(shù)碼影像技術(shù)第8頁(yè)CCD彩色圖象傳感器CCD組成主要是由一個(gè)類似馬賽克網(wǎng)格、聚光鏡片以及墊于最底下電子線路矩陣所組成。當(dāng)前有能力生產(chǎn)CCD企業(yè)分別為：SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji、SANYO和Sharp，多半是日本廠商。分解CCD結(jié)構(gòu)能夠發(fā)覺，為了幫助CCD能夠組合呈彩色影像，網(wǎng)格被發(fā)展成含有規(guī)則排列色彩矩陣，這些網(wǎng)格以紅R、綠G和藍(lán)B濾鏡片所組成（三原色CCD），亦有補(bǔ)色CCD（為CMYG..Y黃色）。每一個(gè)CCD元件由上百萬個(gè)MOS電容所組成（光點(diǎn)多寡端看CCD畫素而定）。上：增光鏡片中：色塊網(wǎng)格下：感應(yīng)線路數(shù)碼影像技術(shù)第9頁(yè)CCD圖像傳感器小結(jié)荷耦合器件突出特點(diǎn)是以電荷作為信號(hào)，而不一樣于其它大多數(shù)器件是以電流或者電壓為信號(hào)。所以ＣＣＤ基本功效是電荷存放和電荷轉(zhuǎn)移。它存放由光或電激勵(lì)產(chǎn)生信號(hào)電荷，當(dāng)對(duì)它施加特定時(shí)序脈沖時(shí)，其存放信號(hào)電荷便能在CCD內(nèi)作定向傳輸。ＣＣＤ工作過程主要問題是信號(hào)電荷產(chǎn)生，存放，傳輸，和檢測(cè)。數(shù)碼影像技術(shù)第10頁(yè)CMOS圖像傳感器與CCD主要區(qū)分：在于光電轉(zhuǎn)換后信息傳送方式不一樣。信息讀出速度快、方式簡(jiǎn)單、耗電低、體積小、重量輕、集成度高、價(jià)格低。很輕易與A／D電路、數(shù)字信號(hào)處理等電路集成在一起。數(shù)碼影像技術(shù)第11頁(yè)8.2數(shù)碼相機(jī)一、概述發(fā)展歷程1981：第一代產(chǎn)品1984：樣機(jī)研制完成1988：實(shí)現(xiàn)了商品化分類１、按傳感器分三類２、按對(duì)計(jì)算機(jī)依賴性分聯(lián)機(jī)型和脫機(jī)型數(shù)碼影像技術(shù)第12頁(yè)8.2數(shù)碼相機(jī)３、按機(jī)身結(jié)構(gòu)分單反型輕便型后背型４、按接口分USBPPPCI數(shù)碼影像技術(shù)第13頁(yè)數(shù)碼相機(jī)結(jié)構(gòu)組成原理數(shù)碼影像技術(shù)第14頁(yè)數(shù)碼相機(jī)結(jié)構(gòu)組成原理數(shù)碼影像技術(shù)第15頁(yè)數(shù)碼相機(jī)電路組成原理１、多芯片電路組成原理數(shù)碼影像技術(shù)第16頁(yè)數(shù)碼相機(jī)電路組成原理２、單芯片電路組成原理數(shù)碼影像技術(shù)第17頁(yè)數(shù)碼相機(jī)CCD－X3技術(shù)年初，富士公布第三代SuperCCD。年初，富士公布第四代SuperCCD

普通CCD工作原理

現(xiàn)時(shí)，幾乎全部CCD都是每顆像素?cái)X取一個(gè)原色（紅、藍(lán)、綠），所以差不多全部三原色都會(huì)透過模擬訊號(hào)轉(zhuǎn)換，以梅花間竹方式綜合成為影像。因?yàn)橄袼嘏c像素之間顏色需要平衡和互補(bǔ)空缺情況，所以由傳統(tǒng)CCD拍攝影像在放大后，很多時(shí)都會(huì)出現(xiàn)朦朧及色彩失真現(xiàn)象。數(shù)碼影像技術(shù)第18頁(yè)數(shù)碼相機(jī)CCD－X3技術(shù)年2月，美國(guó)Foveon企業(yè)公布多層感色CCD技術(shù)。在Foveon企業(yè)發(fā)表X3技術(shù)之前，普通CCD結(jié)構(gòu)是類似以蜂窩狀濾色版（見下列圖），下面墊上感光器，藉以判定入射光線是RGB三原色哪一個(gè)。數(shù)碼影像技術(shù)第19頁(yè)數(shù)碼相機(jī)CCD－X3技術(shù)然而，蜂窩技術(shù)（美國(guó)又稱為馬賽克技術(shù)）缺點(diǎn)在于：分辨率無法提升，辯色能力差以及制作成本高昂。也所以，這些年來高階CCD生產(chǎn)一直被日本所壟斷。新X3技術(shù)讓電