视频监控市场驱动 CMOS图像传感器成主流技术

随着视频监控行业对图像的要求朝着高品质、高帧率、高动态、低照度的方向迈进，以CCD传感器为载体的高清摄像机在成本、分辨率等压力下很难突破以上的技术瓶颈，使得CMOS传感器技术的发展得以填补这一空间，从而越来越成为安防行业高清视频图像、高成像速度应用的主流图像传感器技术。

CCD是应用在摄影摄像方面的高端技术元件，CMOS则应用于较低影像品质的产品中，它的优点是制造成本较CCD更低，功耗也低得多，这也是市场很多采用USB接口的产品无须外接电源且价格便宜的原因。尽管在技术上有较大的不同，但CCD和CMOS两者性能差距不是很大，只是CMOS摄像头对光源的要求要高一些，但现在该问题已经基本得到解决。评判一款产品性能好坏，总有几个技术指标。对于CCD和CMOS传感器来说，同样也有几个硬性指标。

图像传感器发展硬性指标

传感器的主要技术指标有像素、靶面尺寸、感光度、电子快门、帧率、信噪比等。

像素：传感器上有许多感光单元，它们可以将光线转换成电荷，从而形成对应于景物的电子图像。而在传感器中，每一个感光单元对应一个像素(Pixels)，像素越多，代表着它能够感测到更多的物体细节，从而图像就越清晰。像素越高，意味着成像效果越清晰。

靶面尺寸：据天地伟业的郭辉介绍：“图像传感器感光部分的大小。一般用英寸来表示，和电视机一样，通常这个数据指的是这个图像传感器的对角线长度，如常见的有1/3英寸，靶面越大，意味着通光量越好，而靶面越小则比较容易获得更大的景深。比如1/2英寸可以有比较大的通光量，而1/4英寸可以比较容易获得较大的景深。”

感光度：即是通过CCD或CMOS以及相关的电子线路感应入射光线的强弱。感光度越高，感光面对光的敏感度就越强，快门速度就越高，这在拍摄运动车辆，夜间监控的时候尤其显得重要。

电子快门：是比照照相机的机械快门功能提出的一个术语。其控制图像传感器的感光时间，由于图像传感器的感光值就是信号电荷的积累，感光越长，信号电荷积累时间也越长，输出信号电流的幅值也越大。电子快门越快，感光度越低，适合在强光下拍摄。

帧率：既指单位时间所记录或者播放的图片的数量，连续播放一系列图片就会产生动画效果，根据人类的视觉系统，当图片的播放速度大于15幅/秒的时候，人眼就基本看不出来图片的跳跃;在达到24幅/s～30幅/s之间时就已经基本觉察不到闪烁现象了。每秒的帧数(fps)或者说帧率表示图形传感器在处理场时每秒钟能够更新的次数。高的帧率可以得到更流畅、更逼真的视觉体验。

信噪比：是信号电压对于噪声电压的比值，信噪比的单位用dB来表示。一般摄像机给出的信噪比值均是AGC(自动增益控制)关闭时的值，因为当AGC接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。信噪比的典型值为45～55dB，若为50dB，则图像有少量噪声，但图像质量良好;若为60dB，则图像质量优良，不出现噪声，信噪比越大说明对噪声的控制越好。

CMOS图像传感器渐成主流

在目前的监控用高清摄像机产品中，以130万和200万像素为主，且200万及以下像素的产品在传感器方面以CCD、CMOS平分秋色，200万像素以上的产品则主要以CMOS为主，但总体而言，高清摄像机在低照度、宽动态方面的表现仍有待提高。

CMOS传感器技术的主要优势是：价格低廉，制造工艺简单，功耗低。同时，经过近几年的发展，CMOS传感器在成像晶元技术以及成像工艺上取得了长足的进步。其中，成像晶元技术从早期3T技术，经历4T、5T、6T、7T，一直到最新的8T技术，使得CMOS的成像技术逐步走向成熟应用，这一技术的应用在很大程度上规避了CMOS的缺点，而优点也得到了很大的增强。此外，CMOSSensor技术在行业应用方面也取得了很好的适应性(如ITS/安防的高速抓拍、Anti-Blooming、Anti-Smear等等)。而CMOSSensor的半导体工艺使低成本、高清晰度、大画面的成像效果成为可能。

目前，市场上专业供应安防监控用CMOS传感器芯片的供应厂商包括：索尼、Aptina，以及台湾凌云光电子等。今年四月，CMOS成像解决方案提供商Aptina宣布推出AR0130CS图像传感器，这款1/3英寸的光学格式高清(720p/60fps)传感器可通过其3.75微米的近红外(NIR)探测像素提供主流监控摄像机一流的弱光(0Lux)性能。在此之前，Aptina还推出了宽动态范围(WDR)COMS解决方案，如AR0331SR(1080p/60fps)和MT9M034(720p/60fps)，以及标准动态范围的AR0330CS(1080p/60fps)。

另外，值得注意的是，松下最近也推出了面向便携式数码相机和网络摄像机产品的1/3.06"1340万像素SmartFSI图像传感器MN34130PL，该传感器预计于今年12月开始量产。这款新型MOS图像传感器成功地在小尺寸像素(1.12×1.12μm)上使用了大而深的高感光度光电二极管形成技术，像素面积缩小了71%，信噪比比现有产品提高了3.2倍，即使在暗处也可明亮如实地再现拍摄物体颜色。