(整理)大安防時代物聯(lián)網(wǎng)成強力支撐

1、-物聯(lián)網(wǎng)知識物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是由應用驅(qū)動的，而不是技術驅(qū)動。發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)最終的目的是要實現(xiàn)社會資源的高度整合和科學調(diào)用，通過科學預測和分析實現(xiàn)精細化的社會管理。運行于物聯(lián)網(wǎng)平臺之上、基于各領域的管理應用子系統(tǒng)是實現(xiàn)科學預測判斷、精細化管理這一目標的根本手段。通過對物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字城市的建設內(nèi)容分析，我們已經(jīng)了解到了物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字城市需要做什么。在物聯(lián)網(wǎng)的建設中，僅建基礎應用平臺沒法用，僅建運營平臺也沒法用，大的運營商，平臺供應商做的都是大的共性的東西，個性化的可以實現(xiàn)具體應用的，還必須要建基本的應用子系統(tǒng)。這些基本的應用子系統(tǒng)，就是平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)，智能交通，報警服務平臺，出入口控制、消防安全系統(tǒng)，智

2、能家居系統(tǒng)，智能社區(qū)系統(tǒng)，數(shù)字城管系統(tǒng)，城市一卡通系統(tǒng)、智能建筑、遠程醫(yī)療，遠程看護包括金融、教育、司法、環(huán)保等等各類行業(yè)應用中納入了業(yè)務管理的安防綜合平臺，都是安防系統(tǒng)。甚至城市應急指揮系統(tǒng)也是以分層部署，多級聯(lián)網(wǎng)，統(tǒng)一調(diào)度的平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)為依托平臺。物聯(lián)網(wǎng)建設70%以上的應用子系統(tǒng)都是安防系統(tǒng)，這就是物聯(lián)網(wǎng)和安防最天然的緊密聯(lián)系。而安防行業(yè)及安防應用、安防技術本身的演進發(fā)展，也似乎冥冥中注定就是為承擔物聯(lián)網(wǎng)核心應用的重擔而來。中國安防行業(yè)經(jīng)過了從傳統(tǒng)模擬時代到數(shù)字安防的升級，經(jīng)歷了安防IT 化、 IP 化，與通信技術、 IT 技術的融合，安防行業(yè)從 IT 化、 IP 化、集成化、高清

3、化、智能化一路走來，安防系統(tǒng)經(jīng)歷了從幾臺設備幾根線連接到局部組網(wǎng)再到多級聯(lián)網(wǎng)、遠程管理的成長過程，如今的安防系統(tǒng)已經(jīng)不僅僅是一個簡單的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，安防系統(tǒng)已經(jīng)擴展成為可以集成各行業(yè)業(yè)務管理、數(shù)據(jù)傳輸、視頻、報警、控制于一體、可以實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的存儲、智能分析，調(diào)用的安防智能化綜合管理平臺。安防智能化綜合管理平臺開放、可擴展、兼容并蓄的特質(zhì)決定了大安防一定會承擔成就物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展重任的使命。安防對物聯(lián)網(wǎng)的作用雖然如此重要，但是安防不等于物聯(lián)網(wǎng)。現(xiàn)有的安防企業(yè)不一定就能順利晉升物聯(lián)網(wǎng)安防。物聯(lián)網(wǎng)的核心是知和用。安防要滿足物聯(lián)網(wǎng)感知的需求，還必須要做多方面創(chuàng)新，如果不創(chuàng)新無法在物聯(lián)網(wǎng)中得到深入和廣泛應

4、用。安防在物聯(lián)網(wǎng)時代的創(chuàng)新，第一是技術創(chuàng)新。要實現(xiàn)視頻的智能識別，智能分析和智能檢索;第二是方案創(chuàng)新。作為物聯(lián)網(wǎng)的核心應用部分，安防技術一定要與其他傳感器技術和網(wǎng)絡傳輸技術、計算機及存儲技術的融合，云存儲、云計算，也要根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的應用做一些頂層設計; 第三是軟件平臺創(chuàng)新。實現(xiàn)多接入;數(shù)據(jù)整合分析和呈現(xiàn);能夠提供分析實現(xiàn)事件的前移，能夠起到預警，早發(fā)現(xiàn)，早處理，降低風險，甚至可以通過研判，提供一些預案;第四是應用創(chuàng)新。實現(xiàn)安防與其他信息子系統(tǒng)的融合，實現(xiàn)新的應用。同時，物聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字城市、智慧城市項目是一個大型、綜合性極強的城市管理與決策支持系統(tǒng)，而且，城市物聯(lián)網(wǎng)建設是非常大的一盤棋，項目對參與企

5、業(yè)的綜合實力要求非常高。能做城市物聯(lián)網(wǎng)項目的企業(yè)，一定是那些資金雄厚，具有很強的應用解決方案設計能力、具有大型項目集成能力、綜合業(yè)務能力的大型企業(yè)。因而，現(xiàn)有的安防企業(yè)也需要順勢而動，蛻變新生。對于大多數(shù)安防企業(yè)來說，當前面臨的問題不是有沒有掘金物聯(lián)網(wǎng)機會的問題，而是自身的成長是否與物聯(lián)網(wǎng)建設需要相匹配的問題。當今的 CMOS 圖像轉(zhuǎn)換技術不僅服務于“傳統(tǒng)的”工業(yè)圖像處理，而且還憑借其卓越的性能和靈活性而被日益廣泛的新穎消費應用所接納。此外，它還能確保汽車駕駛時的高安全性和舒適性。最初， CMOS 圖像傳感器被應用于工業(yè)圖像處理；在那些旨在提高生產(chǎn)率、質(zhì)量和生產(chǎn)工藝經(jīng)濟性的全新自動化解決方案中

6、，它至今仍然是至關重要的一環(huán)。據(jù)市場研究 IMS Research 的預測，在未來的幾年中，歐洲工業(yè)圖像處理市場的年成長率將達到 6%，其中，在相機中集成了軟件功能的智能型解決方案的市場份額將不斷擴大。在德國，據(jù)其全國工具機供應商協(xié)會VDMA提供的數(shù)據(jù)， 2004 年的圖像處理市場增長率達到了14%。市場調(diào)研In-Stat/MDR 亦指出，單就圖像傳感器的次級市場而言，其年成長率將高達30%以上，而且這種情況將持續(xù)到2008 年。最為重要的是：CMOS 傳感器的成長速度將達到CCD 傳感器-的七倍，照相手機和數(shù)碼相機的迅速普及是這種需求的主要推動因素。顯然，人們?nèi)绱丝春肅MOS 圖像轉(zhuǎn)換器的成

7、長前景是基于這樣一個事實，即：與壟斷該領域長達 30 多年的 CCD 技術相比，它能夠更好地滿足用戶對各種應用中新型圖像傳感器不斷提升的品質(zhì)要求，如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動態(tài)范圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優(yōu)良的系統(tǒng)集成等。此外，CMOS 圖像轉(zhuǎn)換器還造就了一些迄今為止尚不能以經(jīng)濟的方式來實現(xiàn)的新穎應用。另外， 還有一些有利于CMOS 傳感器的 “軟” 標準在起作用，包括：應用支持、抗輻射性、快門類型、開窗口和光譜覆蓋率等。不過，這種區(qū)別稍帶幾分任意性，因為這些標準的重要程度將由于應用的不同(消費、工業(yè)或汽車 )而發(fā)生變化。細節(jié)表現(xiàn)中所面臨的難題就像我們從模擬攝影所獲知

8、的那樣，拍攝一幅完整場景的照片是一件相當普通的事情，照相手機同樣如此。但是，對于工業(yè)或汽車應用來說，情況就大不一樣了：有些場合并不需要很高的全幀數(shù)據(jù)速率。比如，在監(jiān)控攝像機中，只要能夠發(fā)現(xiàn)一幅場景中出現(xiàn)的變化（因為這種變化可能預示著某種可疑情況） ，那么分辨率低一點也是完全可以接受的。在此基礎之上才需要借助全分辨率來采集更多的細節(jié)信息。跟著發(fā)生的動作將只在攝像機視場的某一部分當中進行播放，而且，在所捕獲的場景中，只有這一部分才是監(jiān)控人員所關注的。對于只提供全幀圖像的CCD 圖像傳感器而言， 只有采用一個分離的評估電路才能夠提供兩個觀測角度， 這意味著處理時間和成本的增加。然而， CMOS 圖像

9、傳感器的工作原理則與RAM相似，所有的存儲位均可單獨讀出。CMOS 傳感器的二次采樣雖然提供了較低的分辨率，但是幀速率較高；而開窗口則允許隨機選擇一塊感興趣的區(qū)域。CMOS 傳感器坐擁高靈敏度、寬動態(tài)范圍和低功耗優(yōu)勢最新 CMOS 傳感器獲得廣泛應用的一個前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個衡量尺度是填充因子( 感光面積與整個像素面積之比)與量子效率 (由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數(shù)量)的乘積。 CCD 傳感器因其技術的固有特性而擁有一個很大的填充因子。而在CMOS 圖像傳感器中，為了實現(xiàn)堪與CCD 轉(zhuǎn)換器相媲美的噪聲指標和靈敏度水平，人們給CMOS

10、 圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器(APS) ，并且導致填充因子降低，原因是像素表面相當大的一部分面積被放大器晶體管所占用，留給光電二極管的可用空間較小。所以，當今CMOS 傳感器的一個重要的開發(fā)目標就是擴大填充因子。賽普拉斯(FillFactory) 通過其獲得專利授權的一項技術，可以大幅度地提高填充因子，這種技術可以把一顆標準 CMOS 硅芯片最大的一部分面積變?yōu)橐粔K感光區(qū)域。nextpage另外，對于一個典型的工業(yè)用圖象傳感器而言，由于許多場景的拍攝都是在照明條件很差的情況下進行的，因此擁有較大的動態(tài)范圍將是十分有益的。CMOS 圖像傳感器通過多斜率操作實現(xiàn)了這一目標：轉(zhuǎn)換曲線由傾度不同

11、的直線部分所組成，它們共同形成了一個非線性特征曲線。因此，一幅場景的黑暗部分有可能占據(jù)集成模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換范圍的很大一部分：轉(zhuǎn)換特征曲線在這里最為陡峭，以實現(xiàn)高靈敏度和對比度。特征曲線上半部分的平整化將在圖像的明亮部分捕獲幾個數(shù)量級的過度曝光，并以一個更加細致的標度來表現(xiàn)它們。采用多斜率的方式來運作 LUPA-4000將使高達 90dB 的光動態(tài)范圍與一個10 位 A/D轉(zhuǎn)換范圍相匹配。具有 VGA 分辨率的 IM-001系列 CMOS 圖像傳感器在此基礎上更進一步； 它們是專為汽車應用而設計的。其像素由光電二極管組成，可提供高達120dB 的自適應動態(tài)范圍。面向汽車應用的 ACM 100

12、 相機模塊就采用了這些傳感器，這種相機模塊據(jù)稱是同類產(chǎn)品中率先面市的全集成化相機解決方案：該視覺解決方案被看作是面向駕駛者保護、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導向的未來汽車安全系統(tǒng)的關鍵元件。此外，對于獨立于電網(wǎng)的便攜式應用而言，以低功耗特性而著稱的CMOS 技術還具有一個明顯的優(yōu)勢： CMOS 圖像傳感器是針對 5V 和 3.3V 電源電壓而設計的。而CCD 芯片則需要大約 12V 的電源電壓，因此不得不采用一個電壓轉(zhuǎn)換器，從而導致功耗增加。在總功耗方面，把控制和系統(tǒng)功能集成到CMOS 傳感器中將帶來另一個好處：它去除了與其他半導體元件的所有外部連接線。其高功耗的驅(qū)動器如今已遭棄用，這是因為在芯片

13、內(nèi)部進行通信所消耗的能量要比通過 PCB 或襯底的外部實現(xiàn)方式低得多。-擴展光譜靈敏度和提高分辨率是大趨勢在現(xiàn)代 CMOS 圖像傳感器中，一個重要的發(fā)展趨勢是其光譜靈敏度擴展到了近紅外區(qū)NIR( 至約 1,100nm 的波長 )。配備了 IM-001 CMOS圖像傳感器的汽車應用將改善霧穿透力和夜視能力。由于工業(yè)圖像捕獲技術開始運用更多波長位于NIR 之中的光源，而且生物技術也在利用該光譜區(qū)域中的有趣現(xiàn)象，因此，新開發(fā)的IBIS5-AE-1300 傳感器具有700 900nm 的 NIR靈敏度。在面向消費應用的圖像捕獲技術中，另一個發(fā)展趨勢是繼續(xù)提高分辨率。到2005 年年中，70%左右的手機

14、相機已具有VGA 格式分辨率 (640× 480 像素 )；但隨后的2006 年，幾百萬像素的傳感器就將占領 50%的市場份額，而到 2008年，其市場占有率預計將進一步攀升至90%以上。為此，賽普拉斯開發(fā)了一種用于蜂窩電話的300 萬像素圖像傳感器， 該產(chǎn)品采用了 Autobrite技術，可進行 12 位模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換，并提供了72dB 的寬廣動態(tài)范圍，而目前市面上的10 位模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍僅為60dB。逐行掃描模式中的幀速率高達30 幀/秒，因而可錄制實況視頻節(jié)目。在工業(yè)和商業(yè)領域中，這種發(fā)展趨勢也很明顯：賽普拉斯已推出一款用于Kodak 數(shù)碼相機的 1,300 萬

15、像素 /35mm 圖像傳感器，另外， 660萬像素的 IBIS 4-6600 傳感器正在一種面向弱視人群的自動閱讀輔助裝置中證明自己的卓越品質(zhì)它可在一幅完整的標準A4 頁面上提供出色的分辨率。憑借技術實現(xiàn)系統(tǒng)集成由于蜂窩電話、數(shù)碼相機、MP3 播放機和 PDA 等傳統(tǒng)分離型功能設備的加速數(shù)字融合 (即成為一部緊湊的消費型電子產(chǎn)品)，導致人們越來越希望至少具有部分自主性的子系統(tǒng)能夠在一部設備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢還將對專業(yè)測量技術產(chǎn)生影響：利用包含一個數(shù)碼相機、PDA 用戶接口和WLAN聯(lián)網(wǎng)能力的便攜式檢驗工具，光測試和監(jiān)視的應用范圍將得到有效的拓展。作為一種平臺技術，CMOS 符合這一

16、發(fā)展潮流： CCD 圖像轉(zhuǎn)換器仍然需要采用外部邏輯電路來實現(xiàn)控制和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換功能， 而 CMOS 標準邏輯器件則能夠把傳感器、控制器、轉(zhuǎn)換器和評估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。一個典型的例子如專門針對要求苛刻的消費應用而制作的CYIWCSC1300AA芯片的圖像捕獲電路。 它基于 130 萬像素圖像傳感器CYIWOSC1300AA和一個用于提供誤差插補、 黑電平調(diào)整、透鏡校正、信號互串校正、彩色馬賽克修補、彩色校正、自動曝光、噪聲抑制、特效和 校正等等諸多功能的附加信號處理器。集成更多的系統(tǒng)功能(一直到自主型光電傳感器系統(tǒng)) 是可行的，這主要取決于諸如市場容量和開發(fā)成本等經(jīng)濟目標和限制

17、因素。當今的 CMOS 圖像轉(zhuǎn)換技術不僅服務于“傳統(tǒng)的”工業(yè)圖像處理，而且還憑借其卓越的性能和靈活性而被日益廣泛的新穎消費應用所接納。此外，它還能確保汽車駕駛時的高安全性和舒適性。最初， CMOS 圖像傳感器被應用于工業(yè)圖像處理；在那些旨在提高生產(chǎn)率、質(zhì)量和生產(chǎn)工藝經(jīng)濟性的全新自動化解決方案中，它至今仍然是至關重要的一環(huán)。據(jù)市場研究 IMS Research 的預測，在未來的幾年中，歐洲工業(yè)圖像處理市場的年成長率將達到 6%，其中，在相機中集成了軟件功能的智能型解決方案的市場份額將不斷擴大。在德國，據(jù)其全國工具機供應商協(xié)會VDMA提供的數(shù)據(jù)， 2004 年的圖像處理市場增長率達到了14%。市場

18、調(diào)研In-Stat/MDR 亦指出，單就圖像傳感器的次級市場而言，其年成長率將高達30%以上，而且這種情況將持續(xù)到 2008 年。最為重要的是： CMOS 傳感器的成長速度將達到 CCD 傳感器的七倍，照相手機和數(shù)碼相機的迅速普及是這種需求的主要推動因素。顯然，人們?nèi)绱丝春?CMOS 圖像轉(zhuǎn)換器的成長前景是基于這樣一個事實，即：與壟斷該領域長達 30 多年的 CCD 技術相比，它能夠更好地滿足用戶對各種應用中新型圖像傳感器不斷提升的品質(zhì)要求，如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動態(tài)范圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優(yōu)良的系統(tǒng)集成等。此外，CMOS 圖像轉(zhuǎn)換器還造就了一些迄今為止尚不能

19、以經(jīng)濟的方式來實現(xiàn)的新穎應用。 另外， 還有一些有利于 CMOS 傳感器的 “軟” 標準在起作用，包括：應用支持、抗輻射性、快門類型、開窗口和光譜覆蓋率等。不過，這種區(qū)別稍帶幾分任意性，因為這些標準的重要程度將由于應用的不同(消費、工業(yè)或汽車)而發(fā)生變化。細節(jié)表現(xiàn)中所面臨的難題-就像我們從模擬攝影所獲知的那樣，拍攝一幅完整場景的照片是一件相當普通的事情，照相手機同樣如此。但是，對于工業(yè)或汽車應用來說，情況就大不一樣了：有些場合并不需要很高的全幀數(shù)據(jù)速率。比如，在監(jiān)控攝像機中，只要能夠發(fā)現(xiàn)一幅場景中出現(xiàn)的變化（因為這種變化可能預示著某種可疑情況） ，那么分辨率低一點也是完全可以接受的。在此基礎之

20、上才需要借助全分辨率來采集更多的細節(jié)信息。跟著發(fā)生的動作將只在攝像機視場的某一部分當中進行播放，而且，在所捕獲的場景中，只有這一部分才是監(jiān)控人員所關注的。對于只提供全幀圖像的CCD 圖像傳感器而言， 只有采用一個分離的評估電路才能夠提供兩個觀測角度， 這意味著處理時間和成本的增加。然而， CMOS 圖像傳感器的工作原理則與RAM相似，所有的存儲位均可單獨讀出。CMOS 傳感器的二次采樣雖然提供了較低的分辨率，但是幀速率較高；而開窗口則允許隨機選擇一塊感興趣的區(qū)域。CMOS 傳感器坐擁高靈敏度、寬動態(tài)范圍和低功耗優(yōu)勢最新 CMOS 傳感器獲得廣泛應用的一個前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時間

21、和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個衡量尺度是填充因子( 感光面積與整個像素面積之比)與量子效率 (由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數(shù)量)的乘積。 CCD 傳感器因其技術的固有特性而擁有一個很大的填充因子。而在CMOS 圖像傳感器中，為了實現(xiàn)堪與CCD 轉(zhuǎn)換器相媲美的噪聲指標和靈敏度水平，人們給CMOS 圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器(APS) ，并且導致填充因子降低，原因是像素表面相當大的一部分面積被放大器晶體管所占用，留給光電二極管的可用空間較小。所以，當今CMOS 傳感器的一個重要的開發(fā)目標就是擴大填充因子。賽普拉斯(FillFactory) 通過其獲得專利授權的一項技術，可以大幅度地

22、提高填充因子，這種技術可以把一顆標準 CMOS 硅芯片最大的一部分面積變?yōu)橐粔K感光區(qū)域。nextpage另外，對于一個典型的工業(yè)用圖象傳感器而言，由于許多場景的拍攝都是在照明條件很差的情況下進行的，因此擁有較大的動態(tài)范圍將是十分有益的。CMOS 圖像傳感器通過多斜率操作實現(xiàn)了這一目標：轉(zhuǎn)換曲線由傾度不同的直線部分所組成，它們共同形成了一個非線性特征曲線。因此，一幅場景的黑暗部分有可能占據(jù)集成模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換范圍的很大一部分：轉(zhuǎn)換特征曲線在這里最為陡峭，以實現(xiàn)高靈敏度和對比度。特征曲線上半部分的平整化將在圖像的明亮部分捕獲幾個數(shù)量級的過度曝光，并以一個更加細致的標度來表現(xiàn)它們。采用多斜率的方

23、式來運作 LUPA-4000將使高達 90dB 的光動態(tài)范圍與一個10 位 A/D轉(zhuǎn)換范圍相匹配。具有 VGA 分辨率的 IM-001系列 CMOS 圖像傳感器在此基礎上更進一步； 它們是專為汽車應用而設計的。其像素由光電二極管組成，可提供高達120dB 的自適應動態(tài)范圍。面向汽車應用的 ACM 100 相機模塊就采用了這些傳感器，這種相機模塊據(jù)稱是同類產(chǎn)品中率先面市的全集成化相機解決方案：該視覺解決方案被看作是面向駕駛者保護、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導向的未來汽車安全系統(tǒng)的關鍵元件。此外，對于獨立于電網(wǎng)的便攜式應用而言，以低功耗特性而著稱的CMOS 技術還具有一個明顯的優(yōu)勢： CMOS 圖像

24、傳感器是針對 5V 和 3.3V電源電壓而設計的。而CCD 芯片則需要大約 12V 的電源電壓，因此不得不采用一個電壓轉(zhuǎn)換器，從而導致功耗增加。在總功耗方面，把控制和系統(tǒng)功能集成到CMOS 傳感器中將帶來另一個好處：它去除了與其他半導體元件的所有外部連接線。其高功耗的驅(qū)動器如今已遭棄用，這是因為在芯片內(nèi)部進行通信所消耗的能量要比通過 PCB 或襯底的外部實現(xiàn)方式低得多。擴展光譜靈敏度和提高分辨率是大趨勢在現(xiàn)代 CMOS 圖像傳感器中，一個重要的發(fā)展趨勢是其光譜靈敏度擴展到了近紅外區(qū)NIR( 至約 1,100nm 的波長 )。配備了 IM-001 CMOS圖像傳感器的汽車應用將改善霧穿透力和夜視

25、能力。由于工業(yè)圖像捕獲技術開始運用更多波長位于NIR 之中的光源，而且生物技術也在利用該光譜區(qū)域中的有趣現(xiàn)象，因此，新開發(fā)的IBIS5-AE-1300 傳感器具有700 900nm 的 NIR靈敏度。在面向消費應用的圖像捕獲技術中，另一個發(fā)展趨勢是繼續(xù)提高分辨率。到2005 年年中，70%左右的手機相機已具有VGA格式分辨率(640× 480 像素 )；但隨后的2006 年，幾百萬像素的傳感器就將占領 50%的市場份額，而到 2008 年，其市場占有率預計將進一步攀升至90%以-上。為此，賽普拉斯開發(fā)了一種用于蜂窩電話的300 萬像素圖像傳感器， 該產(chǎn)品采用了 Autobrite技術

26、，可進行 12 位模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換，并提供了72dB 的寬廣動態(tài)范圍，而目前市面上的10 位模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍僅為60dB。逐行掃描模式中的幀速率高達30 幀/秒，因而可錄制實況視頻節(jié)目。在工業(yè)和商業(yè)領域中，這種發(fā)展趨勢也很明顯：賽普拉斯已推出一款用于Kodak 數(shù)碼相機的 1,300 萬像素 /35mm 圖像傳感器，另外， 660萬像素的 IBIS 4-6600傳感器正在一種面向弱視人群的自動閱讀輔助裝置中證明自己的卓越品質(zhì)它可在一幅完整的標準A4 頁面上提供出色的分辨率。憑借技術實現(xiàn)系統(tǒng)集成由于蜂窩電話、數(shù)碼相機、MP3 播放機和 PDA 等傳統(tǒng)分離型功能設備的加速數(shù)字融合 (即

27、成為一部緊湊的消費型電子產(chǎn)品)，導致人們越來越希望至少具有部分自主性的子系統(tǒng)能夠在一部設備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢還將對專業(yè)測量技術產(chǎn)生影響：利用包含一個數(shù)碼相機、PDA 用戶接口和WLAN聯(lián)網(wǎng)能力的便攜式檢驗工具，光測試和監(jiān)視的應用范圍將得到有效的拓展。作為一種平臺技術，CMOS 符合這一發(fā)展潮流： CCD 圖像轉(zhuǎn)換器仍然需要采用外部邏輯電路來實現(xiàn)控制和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換功能， 而 CMOS 標準邏輯器件則能夠把傳感器、控制器、轉(zhuǎn)換器和評估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。一個典型的例子如專門針對要求苛刻的消費應用而制作的CYIWCSC1300AA芯片的圖像捕獲電路。 它基于 130 萬像

28、素圖像傳感器CYIWOSC1300AA 和一個用于提供誤差插補、 黑電平調(diào)整、透鏡校正、信號互串校正、彩色馬賽克修補、彩色校正、自動曝光、噪聲抑制、特效和 校正等等諸多功能的附加信號處理器。集成更多的系統(tǒng)功能 (一直到自主型光電傳感器系統(tǒng)) 是可行的，這主要取決于諸如市場容量和開發(fā)成本等經(jīng)濟目標和限制因素。當今的 CMOS 圖像轉(zhuǎn)換技術不僅服務于“傳統(tǒng)的”工業(yè)圖像處理，而且還憑借其卓越的性能和靈活性而被日益廣泛的新穎消費應用所接納。此外，它還能確保汽車駕駛時的高安全性和舒適性。最初， CMOS 圖像傳感器被應用于工業(yè)圖像處理；在那些旨在提高生產(chǎn)率、質(zhì)量和生產(chǎn)工藝經(jīng)濟性的全新自動化解決方案中，它

29、至今仍然是至關重要的一環(huán)。據(jù)市場研究 IMS Research 的預測，在未來的幾年中，歐洲工業(yè)圖像處理市場的年成長率將達到 6%，其中，在相機中集成了軟件功能的智能型解決方案的市場份額將不斷擴大。在德國，據(jù)其全國工具機供應商協(xié)會VDMA 提供的數(shù)據(jù)， 2004 年的圖像處理市場增長率達到了14%。市場調(diào)研 In-Stat/MDR 亦指出，單就圖像傳感器的次級市場而言，其年成長率將高達30%以上，而且這種情況將持續(xù)到2008 年。最為重要的是：CMOS 傳感器的成長速度將達到CCD 傳感器的七倍，照相手機和數(shù)碼相機的迅速普及是這種需求的主要推動因素。顯然，人們?nèi)绱丝春肅MOS 圖像轉(zhuǎn)換器的成長

30、前景是基于這樣一個事實，即：與壟斷該領域長達 30 多年的 CCD 技術相比，它能夠更好地滿足用戶對各種應用中新型圖像傳感器不斷提升的品質(zhì)要求，如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動態(tài)范圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優(yōu)良的系統(tǒng)集成等。此外，CMOS 圖像轉(zhuǎn)換器還造就了一些迄今為止尚不能以經(jīng)濟的方式來實現(xiàn)的新穎應用。另外， 還有一些有利于 CMOS 傳感器的 “軟” 標準在起作用，包括：應用支持、抗輻射性、快門類型、開窗口和光譜覆蓋率等。不過，這種區(qū)別稍帶幾分任意性，因為這些標準的重要程度將由于應用的不同(消費、工業(yè)或汽車 )而發(fā)生變化。編輯 swvfswk 服務的主配置文件 htt

31、pd.conf，查找配置項“ ServerName”，在附近添加一行內(nèi)容“蘇州網(wǎng)思通信ServerName W ” , 用于設置網(wǎng)站名稱。細節(jié)表現(xiàn)中所面臨的難題就像我們從模擬攝影所獲知的那樣，拍攝一幅完整場景的照片是一件相當普通的事情，照相手機同樣如此。但是，對于工業(yè)或汽車應用來說，情況就大不一樣了：有些場合并不需要很高的全幀數(shù)據(jù)速率。比如，在監(jiān)控攝像機中，只要能夠發(fā)現(xiàn)一幅場景中出現(xiàn)的變化（因為這種變化可能預示著某種可疑情況） ，那么分辨率低一點也是完全可以接受的。 在此基礎之上才需要借助全分辨率來采集更多的細節(jié)信息。跟著發(fā)生的動作將只在攝像機視場的某一部分當中進行播放，而且，在所捕獲的場景中

32、，只有這一部分才是監(jiān)控人員所關注的。對于只提供全幀圖像的CCD 圖像傳感器而言， 只有采用一個分離的評估電路才能夠提供兩-個觀測角度， 這意味著處理時間和成本的增加。然而， CMOS 圖像傳感器的工作原理則與RAM相似，所有的存儲位均可單獨讀出。CMOS 傳感器的二次采樣雖然提供了較低的分辨率，但是幀速率較高；而開窗口則允許隨機選擇一塊感興趣的區(qū)域。CMOS 傳感器坐擁高靈敏度、寬動態(tài)范圍和低功耗優(yōu)勢最新 CMOS 傳感器獲得廣泛應用的一個前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個衡量尺度是填充因子( 感光面積與整個像素面積之比)與量子效率 (由轟擊屏幕的光

33、子所生成的電子的數(shù)量)的乘積。 CCD 傳感器因其技術的固有特性而擁有一個很大的填充因子。而在CMOS 圖像傳感器中，為了實現(xiàn)堪與CCD 轉(zhuǎn)換器相媲美的噪聲指標和靈敏度水平，人們給CMOS 圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器(APS) ，并且導致填充因子降低，原因是像素表面相當大的一部分面積被放大器晶體管所占用，留給光電二極管的可用空間較小。所以，當今CMOS 傳感器的一個重要的開發(fā)目標就是擴大填充因子。賽普拉斯(FillFactory) 通過其獲得專利授權的一項技術，可以大幅度地提高填充因子，這種技術可以把一顆標準 CMOS 硅芯片最大的一部分面積變?yōu)橐粔K感光區(qū)域。nextpage另外，對于一

34、個典型的工業(yè)用圖象傳感器而言，由于許多場景的拍攝都是在照明條件很差的情況下進行的，因此擁有較大的動態(tài)范圍將是十分有益的。CMOS 圖像傳感器通過多斜率操作實現(xiàn)了這一目標：轉(zhuǎn)換曲線由傾度不同的直線部分所組成，它們共同形成了一個非線性特征曲線。因此，一幅場景的黑暗部分有可能占據(jù)集成模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換范圍的很大一部分：轉(zhuǎn)換特征曲線在這里最為陡峭，以實現(xiàn)高靈敏度和對比度。特征曲線上半部分的平整化將在圖像的明亮部分捕獲幾個數(shù)量級的過度曝光，并以一個更加細致的標度來表現(xiàn)它們。采用多斜率的方式來運作 LUPA-4000 將使高達 90dB 的光動態(tài)范圍與一個10 位 A/D 轉(zhuǎn)換范圍相匹配。具有 VGA

35、分辨率的 IM-001系列 CMOS 圖像傳感器在此基礎上更進一步； 它們是專為汽車應用而設計的。其像素由光電二極管組成，可提供高達120dB 的自適應動態(tài)范圍。面向汽車應用的 ACM 100 相機模塊就采用了這些傳感器，這種相機模塊據(jù)稱是同類產(chǎn)品中率先面市的全集成化相機解決方案：該視覺解決方案被看作是面向駕駛者保護、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導向的未來汽車安全系統(tǒng)的關鍵元件。此外，對于獨立于電網(wǎng)的便攜式應用而言，以低功耗特性而著稱的CMOS 技術還具有一個明顯的優(yōu)勢： CMOS 圖像傳感器是針對 5V 和 3.3V 電源電壓而設計的。而CCD 芯片則需要大約 12V 的電源電壓，因此不得不采用

36、一個電壓轉(zhuǎn)換器，從而導致功耗增加。在總功耗方面，把控制和系統(tǒng)功能集成到 CMOS 傳感器中將帶來另一個好處： 它去除了與其他半導體元件的所有外部連接線。其高功耗的驅(qū)動器如今已遭棄用，這是因為在芯片內(nèi)部進行通信所消耗的能量要比通過 PCB 或襯底的外部實現(xiàn)方式低得多。擴展光譜靈敏度和提高分辨率是大趨勢在現(xiàn)代 CMOS 圖像傳感器中，一個重要的發(fā)展趨勢是其光譜靈敏度擴展到了近紅外區(qū)NIR( 至約 1,100nm 的波長 )。配備了 IM-001 CMOS圖像傳感器的汽車應用將改善霧穿透力和夜視能力。由于工業(yè)圖像捕獲技術開始運用更多波長位于NIR 之中的光源，而且生物技術也在利用該光譜區(qū)域中的有趣現(xiàn)

37、象，因此，新開發(fā)的IBIS5-AE-1300 傳感器具有700 900nm 的 NIR靈敏度。在面向消費應用的圖像捕獲技術中，另一個發(fā)展趨勢是繼續(xù)提高分辨率。到2005 年年中，70%左右的手機相機已具有VGA 格式分辨率 (640× 480 像素 )；但隨后的2006 年，幾百萬像素的傳感器就將占領 50%的市場份額，而到2008 年，其市場占有率預計將進一步攀升至90%以上。為此，賽普拉斯開發(fā)了一種用于蜂窩電話的300 萬像素圖像傳感器， 該產(chǎn)品采用了 Autobrite技術，可進行 12 位模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換，并提供了 72dB 的寬廣動態(tài)范圍，而目前市面上的10 位模擬/ 數(shù)字

38、轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍僅為60dB。逐行掃描模式中的幀速率高達30 幀/秒，因而可錄制實況視頻節(jié)目。在工業(yè)和商業(yè)領域中，這種發(fā)展趨勢也很明顯：賽普拉斯已推出一款用于Kodak 數(shù)碼相機的 1,300 萬像素 /35mm 圖像傳感器，另外，660 萬像素的 IBIS 4-6600傳感器正在一種面向弱視人群的自動閱讀輔助裝置中證明自己的卓越品質(zhì)它可在一幅完整的標準A4 頁面上提供出-色的分辨率。憑借技術實現(xiàn)系統(tǒng)集成由于蜂窩電話、數(shù)碼相機、MP3 播放機和 PDA 等傳統(tǒng)分離型功能設備的加速數(shù)字融合 (即成為一部緊湊的消費型電子產(chǎn)品)，導致人們越來越希望至少具有部分自主性的子系統(tǒng)能夠在一部設備中提供極為寬

39、泛的功能。這種趨勢還將對專業(yè)測量技術產(chǎn)生影響：利用包含一個數(shù)碼相機、PDA 用戶接口和 WLAN聯(lián)網(wǎng)能力的便攜式檢驗工具，光測試和監(jiān)視的應用范圍將得到有效的拓展。作為一種平臺技術，CMOS 符合這一發(fā)展潮流：CCD 圖像轉(zhuǎn)換器仍然需要采用外部邏輯電路來實現(xiàn)控制和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換功能， 而 CMOS 標準邏輯器件則能夠把傳感器、控制器、轉(zhuǎn)換器和評估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。一個典型的例子如專門針對要求苛刻的消費應用而制作的CYIWCSC1300AA 芯片的圖像捕獲電路。 它基于130 萬像素圖像傳感器CYIWOSC1300AA和一個用于提供誤差插補、 黑電平調(diào)整、透鏡校正、信號互串校正、彩

40、色馬賽克修補、彩色校正、自動曝光、噪聲抑制、特效和 校正等等諸多功能的附加信號處理器。集成更多的系統(tǒng)功能(一直到自主型光電傳感器系統(tǒng)) 是可行的，這主要取決于諸如市場容量和開發(fā)成本等經(jīng)濟目標和限制因素。當今的 CMOS 圖像轉(zhuǎn)換技術不僅服務于“傳統(tǒng)的”工業(yè)圖像處理，而且還憑借其卓越的性能和靈活性而被日益廣泛的新穎消費應用所接納。此外，它還能確保汽車駕駛時的高安全性和舒適性。最初， CMOS 圖像傳感器被應用于工業(yè)圖像處理；在那些旨在提高生產(chǎn)率、質(zhì)量和生產(chǎn)工藝經(jīng)濟性的全新自動化解決方案中，它至今仍然是至關重要的一環(huán)。據(jù)市場研究 IMS Research 的預測，在未來的幾年中，歐洲工業(yè)圖像處理市

41、場的年成長率將達到 6%，其中，在相機中集成了軟件功能的智能型解決方案的市場份額將不斷擴大。在德國，據(jù)其全國工具機供應商協(xié)會VDMA提供的數(shù)據(jù)， 2004年的圖像處理市場增長率達到了14%。市場調(diào)研 In-Stat/MDR 亦指出，單就圖像傳感器的次級市場而言，其年成長率將高達30%以上，而且這種情況將持續(xù)到2008 年。最為重要的是：CMOS 傳感器的成長速度將達到CCD 傳感器的七倍，照相手機和數(shù)碼相機的迅速普及是這種需求的主要推動因素。顯然，人們?nèi)绱丝春肅MOS 圖像轉(zhuǎn)換器的成長前景是基于這樣一個事實，即：與壟斷該領域長達 30 多年的 CCD 技術相比，它能夠更好地滿足用戶對各種應用中

42、新型圖像傳感器不斷提升的品質(zhì)要求，如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動態(tài)范圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優(yōu)良的系統(tǒng)集成等。此外，CMOS 圖像轉(zhuǎn)換器還造就了一些迄今為止尚不能以經(jīng)濟的方式來實現(xiàn)的新穎應用。另外， 還有一些有利于CMOS 傳感器的 “軟” 標準在起作用，包括：應用支持、抗輻射性、快門類型、開窗口和光譜覆蓋率等。不過，這種區(qū)別稍帶幾分任意性，因為這些標準的重要程度將由于應用的不同(消費、工業(yè)或汽車 )而發(fā)生變化。細節(jié)表現(xiàn)中所面臨的難題就像我們從模擬攝影所獲知的那樣，拍攝一幅完整場景的照片是一件相當普通的事情，照相手機同樣如此。但是，對于工業(yè)或汽車應用來說，情況就大不一

43、樣了：有些場合并不需要很高的全幀數(shù)據(jù)速率。比如，在監(jiān)控攝像機中，只要能夠發(fā)現(xiàn)一幅場景中出現(xiàn)的變化（因為這種變化可能預示著某種可疑情況），那么分辨率低一點也是完全可以接受的。在此基礎之上才需要借助全分辨率來采集更多的細節(jié)信息。跟著發(fā)生的動作將只在攝像機視場的某一部分當中進行播放，而且，在所捕獲的場景中，只有這一部分才是監(jiān)控人員所關注的。對于只提供全幀圖像的CCD 圖像傳感器而言， 只有采用一個分離的評估電路才能夠提供兩個觀測角度， 這意味著處理時間和成本的增加。然而， CMOS 圖像傳感器的工作原理則與RAM相似，所有的存儲位均可單獨讀出。CMOS 傳感器的二次采樣雖然提供了較低的分辨率，但是幀

44、速率較高；而開窗口則允許隨機選擇一塊感興趣的區(qū)域。CMOS 傳感器坐擁高靈敏度、寬動態(tài)范圍和低功耗優(yōu)勢最新 CMOS 傳感器獲得廣泛應用的一個前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個衡量尺度是填充因子( 感光面積與整個像素面積之比)與量子效率 (由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數(shù)量)的乘積。 CCD傳感器因其技術的固有特性而擁有一個很大的填充因子。而在CMOS 圖像傳感器中，為了實現(xiàn)堪與CCD 轉(zhuǎn)換器相媲美的噪聲指標和靈敏度水平，人們給CMOS 圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器(APS) ，并且導致填-充因子降低，原因是像素表面相當大的一部分面積被放大器晶體

45、管所占用，留給光電二極管的可用空間較小。所以，當今CMOS 傳感器的一個重要的開發(fā)目標就是擴大填充因子。賽普拉斯(FillFactory) 通過其獲得專利授權的一項技術，可以大幅度地提高填充因子，這種技術可以把一顆標準 CMOS 硅芯片最大的一部分面積變?yōu)橐粔K感光區(qū)域。nextpage另外，對于一個典型的工業(yè)用圖象傳感器而言，由于許多場景的拍攝都是在照明條件很差的情況下進行的，因此擁有較大的動態(tài)范圍將是十分有益的。CMOS 圖像傳感器通過多斜率操作實現(xiàn)了這一目標：轉(zhuǎn)換曲線由傾度不同的直線部分所組成，它們共同形成了一個非線性特征曲線。因此，一幅場景的黑暗部分有可能占據(jù)集成模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換范圍

46、的很大一部分：轉(zhuǎn)換特征曲線在這里最為陡峭，以實現(xiàn)高靈敏度和對比度。特征曲線上半部分的平整化將在圖像的明亮部分捕獲幾個數(shù)量級的過度曝光，并以一個更加細致的標度來表現(xiàn)它們。采用多斜率的方式來運作LUPA-4000 將使高達90dB 的光動態(tài)范圍與一個10 位 A/D 轉(zhuǎn)換范圍相匹配。具有 VGA 分辨率的IM-001 系列 CMOS 圖像傳感器在此基礎上更進一步；它們是專為汽車應用而設計的。其像素由光電二極管組成，可提供高達120dB 的自適應動態(tài)范圍。面向汽車應用的 ACM 100 相機模塊就采用了這些傳感器， 這種相機模塊據(jù)稱是同類產(chǎn)品中率先面市的全集成化相機解決方案：該視覺解決方案被看作是面

47、向駕駛者保護、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導向的未來汽車安全系統(tǒng)的關鍵元件。此外，對于獨立于電網(wǎng)的便攜式應用而言，以低功耗特性而著稱的CMOS 技術還具有一個明顯的優(yōu)勢： CMOS 圖像傳感器是針對5V 和 3.3V 電源電壓而設計的。而CCD 芯片則需要大約 12V 的電源電壓，因此不得不采用一個電壓轉(zhuǎn)換器，從而導致功耗增加。在總功耗方面，把控制和系統(tǒng)功能集成到 CMOS 傳感器中將帶來另一個好處： 它去除了與其他半導體元件的所有外部連接線。其高功耗的驅(qū)動器如今已遭棄用，這是因為在芯片內(nèi)部進行通信所消耗的能量要比通過 PCB 或襯底的外部實現(xiàn)方式低得多。擴展光譜靈敏度和提高分辨率是大趨勢在現(xiàn)代

48、CMOS 圖像傳感器中，一個重要的發(fā)展趨勢是其光譜靈敏度擴展到了近紅外區(qū)NIR( 至約 1,100nm 的波長 )。配備了 IM-001 CMOS圖像傳感器的汽車應用將改善霧穿透力和夜視能力。由于工業(yè)圖像捕獲技術開始運用更多波長位于NIR 之中的光源，而且生物技術也在利用該光譜區(qū)域中的有趣現(xiàn)象，因此，新開發(fā)的IBIS5-AE-1300 傳感器具有700 900nm 的 NIR靈敏度。在面向消費應用的圖像捕獲技術中，另一個發(fā)展趨勢是繼續(xù)提高分辨率。到2005 年年中，70%左右的手機相機已具有VGA 格式分辨率 (640× 480 像素 )；但隨后的2006 年，幾百萬像素的傳感器就將

49、占領 50%的市場份額，而到2008 年，其市場占有率預計將進一步攀升至90%以上。為此，賽普拉斯開發(fā)了一種用于蜂窩電話的300 萬像素圖像傳感器， 該產(chǎn)品采用了 Autobrite技術，可進行 12 位模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換，并提供了 72dB 的寬廣動態(tài)范圍，而目前市面上的10 位模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍僅為60dB。逐行掃描模式中的幀速率高達30 幀/秒，因而可錄制實況視頻節(jié)目。在工業(yè)和商業(yè)領域中，這種發(fā)展趨勢也很明顯：賽普拉斯已推出一款用于Kodak 數(shù)碼相機的 1,300 萬像素 /35mm 圖像傳感器，另外，660 萬像素的 IBIS 4-6600傳感器正在一種面向弱視人群的自動閱讀

50、輔助裝置中證明自己的卓越品質(zhì)它可在一幅完整的標準A4 頁面上提供出色的分辨率。憑借技術實現(xiàn)系統(tǒng)集成由于蜂窩電話、數(shù)碼相機、MP3 播放機和 PDA 等傳統(tǒng)分離型功能設備的加速數(shù)字融合 (即成為一部緊湊的消費型電子產(chǎn)品)，導致人們越來越希望至少具有部分自主性的子系統(tǒng)能夠在一部設備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢還將對專業(yè)測量技術產(chǎn)生影響：利用包含一個數(shù)碼相機、PDA 用戶接口和 WLAN聯(lián)網(wǎng)能力的便攜式檢驗工具，光測試和監(jiān)視的應用范圍將得到有效的拓展。作為一種平臺技術，CMOS 符合這一發(fā)展潮流： CCD 圖像轉(zhuǎn)換器仍然需要采用外部邏輯電路來實現(xiàn)控制和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換功能， 而 CMOS 標準邏輯器件則能夠把傳感器、控制器、轉(zhuǎn)換器和評估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。一個典型的例子如專門針對要求苛刻的消費應用而制作的CYIWCSC1300AA芯片的-圖像捕獲電路。 它基于 130 萬像素圖像傳感器CYIWOSC1300AA和一個用于提供誤差插補、黑電平調(diào)整、透鏡校正、信號互串校正、彩色馬賽克修補、彩色校正、自動曝光、噪聲抑制、特效和 校正等等諸多功能的附加信號處理器。集成更多的系統(tǒng)功能(一直到自主型光電傳感器系統(tǒng)) 是可行的，這主要取決于諸如市場容量和開發(fā)成本等經(jīng)濟目標和限制因素。當今的 CMOS 圖像轉(zhuǎn)換技術不僅服務于“傳統(tǒng)的”工業(yè)圖像處理，而且還憑借其卓越