CMOS数字图像传感器研究进展

CMOS图像传感器已从无源和有源像素结构发展到数字图像传感器(DPS),数字图像传感器是CMOS图像传感器的发展方向,DPS的优势在于可把整个图像系统集成在一块芯片上,构成单芯片成像系统,从而降低成本,节约系统功耗,改善成像质量.片上集成模数转换器(ADC)是CMOS图像传感器的关键部件,重点分析和比较了三类不同集成方式:芯片级、列级和像素级的原理、性能和特点.介绍了目前国内外数字图像传感器的发展现状及其未来的发展趋势.     

一种高精度CCD测试系统的非均匀性校正方法

针对高精度光电耦合器件(CCD)测试系统中像素的非均匀性给测试结果带来较大误差的问题,根据引起图像像素非均匀性噪声的特性,建立了对应的图像模型.采用自适应阈值分割算法将图像二值化分离出有效使用像素,并提出了一种采用两点线性方法对非均匀性像素进行校正的算法.仿真实验采用高速面阵CCD采集由激光器发射的圆形光斑图像,并通过计算图像光斑的中心坐标进行了验证.结果表明,该算法能够将图像的复杂背景与光斑分离,可校正其像素的非均匀性,稳定光斑的像素灰度值.在相同条件下连续采集图像,图像光斑的中心坐标稳定.     

CMOS图像传感器辐射损伤研究

考虑γ射线辐射场对视频监控系统中CMOS图像传感器的辐照失效损伤,通过机理分析与辐照实验,研究图像传感器的辐射损伤效应以及对其性能参数的影响.设计辐照实验,选用同种工艺不同厂商生产的几类CMOS图像传感器,研究γ射线对CMOS图像传感器的损伤效应.实验结果表明,γ射线总剂量效应导致暗电流增大,从而使像素灰度值增大;γ射线瞬态电离效应在CMOS图像传感器像素阵列中形成雪花状的随机正向脉冲颗粒噪声,噪点的数量与剂量率相关;彩色图像受到入射γ光子的干扰相较于暗图像较弱;并且当累积剂量低于88.4Gy,剂量率低于58.3Gy/h时,不会产生坏点;光照充足时γ射线电离辐射对传感器分辨率、色度及暗电流的影响并不明显.     

CMOS图像传感器技术特点的分析与研究

分析CMOS图像传感器的原理、性能。从特点上比较各个类型CMOS图像传感器的优缺点,指出了CMOS图像传感器的技术问题。     

超大阵列CMOS图像传感器时序控制驱动电路设计

分辨率是CMOS图像传感器最重要的指标之一,分辨率越高,意味着像素阵列越大,像素阵列横向尺寸的增大对时序控制驱动电路的驱动能力提出了更高的要求,纵向尺寸增大也使得延迟影响行选信号的正常产生.本文研究了超大阵列CMOS图像传感器时序控制驱动电路.在像素阵列尺寸确定的情况下,采用左右两端同时驱动来提高控制电路的驱动能力,分...     

微型数字式太阳敏感器的原理实验

对一种基于新型光线引入器和有源像素传感器(APS) CMOS图像传感器的微型数字式太阳敏感器进行了设计和原理实验研究.介绍了系统的工作原理、光线引入器的结构特点和APS CMOS图像传感器的特点,进行了系统误差分析与实验.实验结果表明太阳敏感器的角度估算精度在±10°视场角内为 0.16°. 对太阳敏感器的实验研究和屏阵列光线引入器的结构设计与使用性能的初步探讨说明大面阵CMOS图像传感器和新型光线引入器有助于太阳敏感器的微型化和高精度化.     

大动态范围CMOS图像传感器像素单元的设计

设计了CMOS图像传感器的像素单元,通过将光电二极管的光电压与参考电压比较,产生控制信号来调节积分时间,可实现随光强自动调节的光电响应,在低照度下实现线性光电响应,高照度下实现对数光电响应．其中参考电压由存储于RAM中的数据通过DAC读出产生．该像素单元采用Chartered 0．35μm工艺设计,仿真结果表明该像素结构可使CMOS图像传感器的动态范围达到126dB．     

基于CPLD的图像传感器非均匀性校正

任何类型的图像传感器都存在着不可避免的非均匀性问题,非均匀性直接影响了传感器的成像质量及其应用范围.为此,讨论了多点校正方法的原理和算法,设计了基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的非均匀性校正实现方案,并针对CL512J型自扫描光电二极管阵列(SSPA)图像传感器进行了实时多点校正实验.结果表明,该校正系统能够将CL512J的非均匀性从40%降到2%.     

应用于空间环境的CMOS图像传感器

空间环境的特殊性对图像传感器的功耗、体积、抗辐射能力等有特殊的要求。在空间技术应用领域,CMOS图像传感器由于具有集成度高、抗辐射能力强、功率低等优势,正得到越来越多的应用;提供了一个采用航天级CMOS图像传感器进行数字照相系统开发的设计方案。     

基于粒子群优化算法的像素级图像融合

多传感器的像素级图像融合中,如果对源图像进行线性运算以得到融合图像,源图像的置信度取值一般只能由经验和个人主观感觉来确定,并不能得到令人满意的融合效果.本文针对这一问题提出了一种基于粒子群优化算法的像素级图像融合的算法.该算法可以根据融合的目的采用不同的融合指标,应用粒子群优化算法得到比较满意的融合图像.实验结果表明该算法优于其它的几种像素级图像融合算法.     

基于FPGA 的高分辨率科学级CMOS 相机设计

针对高分辨率科学级相机应用广泛,国内需求量大的背景,设计了基于长光辰芯公司GSENSE400 图像传 感器的国产化高分辨率科学级CMOS( Complementary Metal Qxide Semiconductor) 相机。该相机系统包括基于FPGA ( Field Programmable Gate Array) 的数据采集、控制与Camera-Link 输出设计。FPGA 主要包含SPI( Serial Peripheral Interface) 配置模块、CMOS 时序驱动模块、数据采集模块、Camera-Link 数据转换模块以及串口通信模块。根据 CMOS 的时序逻辑,在FPGA 中实现了CMOS 驱动时序的设计。根据相机输出HDR( High-Dynamic Range) 图像的 数据量,同时为了简化FPGA 数据传输模块的设计,通过使用1 片DS90CR287 芯片,选用Camera-Link的base 模式 进行图像数据的传输,并实现串口对相机的控制。对该相机系统进行成像测试,实现了HDR 模式下连续输出 24 帧,2 048 × 2 048 像素,低读出噪声、高灵敏度、高动态范围图像,基本满足科学级成像条件的需求。     

基于FPGA的CMOS图像传感器采集系统设计

针对大市场、小目标实时监测系统测量视场与测量速度相互制约的问题,研究了基于FPGA的具有CMOS ROI控制功能的图像采集系统的设计。应用FPGA驱动CMOS IBIS-6600,并对其获取图像进行实时预处理,提取小目标位置信息,进行图像开窗跟踪,实现对高速运动的小目标实时精确定位。开窗跟踪技术,缓解了监测系统中测量视场与测量速度间的矛盾。     

CMOS图像传感器技术的进展与应用

首先介绍了CMOS图像传感器的发展状况,并简单分析了影响其性能的一些因素;然后详细介绍了高填充系数技术和直接成像传感器技术,及其对CMOS图像传感器性能的改善,并对这两种技术的应用做了介绍;最后说明了CMOS图像传感器和CCD图像传感器之间将存在的长期竞争。     

CMOS图像传感器在光电自动跟踪系统中的应用

结合CMOS图像传感器ADCS-2121在全自动便携式太阳辐射计中的应用介绍了CMOS图像传感器在光学系统定位中的具体应用,并与传统的采用四象限探测器作为光斑探测器进行了比较。结果表明,此种方法具有定位精度高、可自由规定零点等优点,且根据需要规定CMOS图像传感器表面的跟踪范围,具有很好的应用性。     

Smart Image Sensor with Integrated Low Complexity Image Processing for Wireless Endoscope Capsules

A smart image sensor was developed which integrates a digital pixel image sensor array with an image processor designed for wireless endoscope capsules. The camera-on-a-chip architecture and its on-chip functionality facilitate the design of the packaging and power consumption of the integrated capsule. The power reduction techniques were carried out at both the architectural and circuit level. Gray coding and power gating in the sensor array to eliminate almost 50% of the switch activity on the data bus and more than 99% of the power dissipation in each pixel at a transmitting rate of 2 frames per second. Filtering and compression in the processor reduces the data transmission by more than 2/3. A parallel fully pipelined architecture with a dedicated clock management scheme was implemented in the JPEG-LS engine to reduce the power consumption by 15.7%. The smart sensor has been implemented in 0.18 μm CMOS technology.     

基于彩色CMOS图像传感器的图像压缩预处理系统的设计

结合彩色CMOS图像传感器和Bayer CFA格式图像的特点,提出了一种基于Bayer图像的准无损压缩算法.该算法简单高效,可以在准无损压缩下取得较高的图像恢复质量,非常适用于遥感图像、医学影像等对图像质量要求较高的场合.在对算法进行仿真评估基础上提出了基于COMS图像传感器IBIS5-A-1300的图像压缩FPGA实现方案,整个结构采用流水线设计,同时用少量行缓存代替传统的大容量存储,节省了存储资源,加快了运算速率,减小了电路规模,经验证明完全满足对Ba-yer图像实时处理的要求,为后续实时压缩编码和传输提供了有利条件.     

基于SOPC的视频采集及传输系统的设计

结合国内外视频采集及传输系统的发展特点,介绍了一种基于双NIOSII软核架构的新型视频采集与网络传输系统的实现方法.设计中传感器芯片选择的是CMOS图像.传感器OV7640,由2个NIOSII软核和相应外设构成的SOPC系统负责接收高速视频数据,缓存及打包进行网络传输,其中2个NIOSII软核分别负责采集和网络传输,双核并行协同工作,显著提高了工作效率.说明了SOPC系统的组成结构、设计流程、软件调试和双核之间的共享与通信.本系统选择Altera提供的NIOSII开发板作为验证平台,调试结果表明本视频采集及传输系统达到了设计要求,并有良好的图像质量和远程控制能力.     

基于CMOS图像传感器的高速印刷机数字图像监测系统

在简单介绍了高速印刷机图像监测系统的基础上,分析了传统的图像监测系统的缺点,论述了用CMOS图像传感器、高速单片机、CPLD控制器、USB2.0接口芯片以及SRAM帧存储器设计的新型数字式图像监测系统及其设计要点.该系统目前已经安装在高速印刷机上使用,取得了令人满意的结果.