CMOS传感器在监控产品中的应用

CMOS传感器在监控产品中的应用ApplicationofCMOSsensorinmonitoringproducts专业应用电子技术1401班姓名邴健华学号39指导教师李文辉摘要图像传感器有CMOS和CCD两种。CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特点，最近几年在宽动态、低照度方面发展迅速。CMOS即互补性金属氧化物半导体，主要是利用硅和锗两种元素所做成的半导体，通过CMOS上带负电和带正电的晶体管来实现基本的功能。这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。在模拟摄像机以及标清网络摄像机中，CCD的使用最为广泛，长期以来都在市场上占有主导地位。CCD的特点是灵敏度高，但响应速度较低，不适用于高清监控摄像机采用的高分辨率逐行扫描方式，因此进入高清监控时代以后，CMOS逐渐被人们所认识，高清监控摄像机普遍采用CMOS感光器件。安防行业监控产品使用CMOS多于CCD已经成为不争的事实，尽管相同尺寸的CCD传感器分辨率优于CMOS传感器，但如果不考虑尺寸限制，CMOS在量率上的优势可以有效克服大尺寸感光原件制造的困难，这样CMOS在更高分辨率下将更有优势。另外，CMOS响应速度比CCD快，因此更适合高清监控的大数据量特点。关键词：图像传感器；CMOS传感器；监控产品AbstractImagesensorhastwokindsofCMOSandCCD.CMOSsensoristhemostcommonlyusedCMOStechnology,withhighintegration,lowpowerconsumption,fastspeed,lowcostandsoon,inrecentyears,thedevelopmentofawidedynamicandlowlightintensity.CMOScomplementarymetaloxidesemiconductor,semiconductorismainlytwoelementsusingsiliconandgermaniumaremade,toachievethebasicfunctionsbyCMOSonthenegativelychargedandpositivelychargedtransistors.Thecurrentgeneratedbythesetwocomplementaryeffectscanbeprocessedbythechiptorecordandinterpretimages.CCDisthemostwidelyusedintheanalogcameraandthetarget-Qingnetworkcamera,whichisadominantpositioninthemarketforalongtime.CCDischaracterizedbyhighsensitivity,buttheresponsespeedisrelativelylow,notsuitableforhighresolutionscanningmodeusedinhigh-definitionsurveillancecameras,soentertheeraofhigh-definitionmonitor,CMOSwasgraduallyknownbypeople,HDsurveillancecamerasgenerallyuseCMOSphotosensitivedevice.SecuritymonitoringproductsusingCMOSmorethanCCDhasbecomeanindisputablefactthat,despitethesamesizeoftheCCDsensorresolutionisbetterthantheCMOSsensor,butifyoudonotconsiderthesizelimit,theadvantagesofCMOSintheamountofCMOScaneffectivelyovercomethedifficultiesoflargescalesensormanufacturing,whichwillbemoreadvantagesinhigherresolution.Inaddition,theCMOSresponsespeedisfasterthanCCD,soitismoresuitableforhighdefinitionmonitoringoflargedatavolumefeatures.Keywords:Imagesensor;CMOSsensor;monitoringproduct第1章绪论1.1CMOS传感器的发展前景21世纪全球CMOS图像传感器市场将在PC摄像机、移动通信市场、数码相机、摄像机市场市场等领域获得大幅度增长，在未来的几年时间内，在130万像素至200万像素之下的产品中，将开始以CMOS传感器为主流。以小型化和低功耗CMOS图像传感器为核心的摄像机正在成为消费类产品的主流目前，CMOS是高速成像所青睐的技术。在当前市场中，我们可以发现高速图像传感器有三大发展趋势，一是向极高速方向发展，二是向片上特性集成方向发展，三是向通用高速图像传感器方向发展。分辨率和帧速率相结合，发挥着重要的作用。目前，我们可以推出1024×1024像素的图像传感器，工作速度达到每秒5,000个全帧。如果模数转换为10位的话，那么这就是说摄像头上的总数据速率可达每秒55Gbit。为了实现传感器上极高的数据速率和高图像质量，尤其是对这种高敏感度的应用而言，我们不仅要设计出正确的电子线路，还要确保整个线路布局实现良好的平衡性。这就是说，电源线路应实现极佳的分布，而且布局中每个线路节点的所有光学和杂散光灵敏反应都应得到很好的控制。并需要采用低功耗模块设计，以确保满足整体功耗要求。高速成像领域还有另一种趋势，就是把高速ADC、时序发生器、LVDS发射器和校正算法的片上集成趋势。这种图像传感器通常在速度和灵敏度方面不如上述图像传感器，但在易用性和系统集成功能方面颇有长处。目前市场上新兴的第三种图像传感器就是通用高速图像传感器。具有模拟输出或不具有时序发生器功能的老式（简单式）通用图像传感器正在被速度更快、更复杂的图像传感器所取代。这种新型图像传感器使我们能在较短时间内就设计出通用高速摄像头。1.2大华公司简介浙江大华技术股份有限公司是领先的监控产品供应商和解决方案服务商，面向全球提供领先的视频存储、前端、显示控制和智能交通等系列化产品。公司自2002年推出业内首台自主研发8路嵌入式DVR以来，一直持续加大研发投入和不断致力于技术创新。每年近10%的销售收入投入研发，现拥有3千余人的研发技术团队，创造众多行业和世界第一，并立志打造高品质、高性价比的精品，持续为客户创造最大价值。连续12年荣获中国安防十大品牌，连续8年入选《A&S》“全球安防50强”（2015年位列第五位），2014年IHS机构权威报告全球安防视频监控市场占有率位列第二，全球DVR市场占有率位列第二。是中国平安城市建设推荐品牌和中国安防最具影响力的品牌之一。第2章产品介绍2.1产品概述DH-IPC-HF81200E系列1200万像素枪型网络摄像机采用超低照度1200万(4000*3000)CMOS图像传感器，低照度效果好，图像清晰度高可输出880万(4096*2160)25fps达到高分辨率实时或高帧率图像输出采用H.264Highprofile编码，压缩比高，超低码流感兴趣区域(ROI）编码，保证有用图像质量，节省存储空间可三码流输出，ACF（活动帧率控制），支持手机监控支持走廊模式，ICR滤光片切换功能，实现24小时监控支持人脸侦测,侦测视频的中是否有人脸出现，并根据判断结果联动支持音频侦测,检测出无音源输入、环境噪声过滤、突发尖叫事件提醒等功能支持虚焦侦测,侦测视频是否有因镜头成像变虚而导致画面模糊,根据判断结果联动报警支持ROI，SVC等智能编码方式，支持多达20路连接智能侦测：支持区域入侵，拌线入侵，物品遗留/消失，场景变更的侦测，并且可以与报警联动2.2主要技术参数参数分类参数参数值摄像机传感器类型1/2.3英寸CMOS传感器有效像素4000×3000电子快门1/3s～1/100000s;可手动或自动调节最低照度0.01Lux@F1.2（彩色模式）,0.001Lux@F1.2（黑白模式）镜头参数音频码率128kbps视频压缩标准H.264;H.264H;H.264B;MJPEG视频码率4kbps～96Mbps音频参数视频帧率主码流(4096×2160@25fps),辅码流(D1@50fps),第三码流(1080P@50fps)报警输入2路报警输出1路报警联动支持无SD卡;SD卡空间不足;SD卡出错;网络断开;IP冲突;移动检测;视频遮挡;区域入侵;拌线入侵;音频异常侦测;虚焦侦测;人脸侦测视频参数图像设置亮度;对比度;锐度;饱和度OSD信息叠加时间;通道;地理位置;图片;4区域覆盖图像镜像支持报警参数心跳机制支持录像模式手动录像;视频检测录像;定时录像;报警录像;录像优先级从高到低依次为手动/外部报警/视频检测/定时存储功能支持MicroSD卡存储,最大容量128GB;NAS;FTP功能预览最大用户数20个恢复默认支持一键恢复默认配置浏览器支持IE7;IE8;IE9;Chrome8+;Firefox3.5+;Safari5+浏览器2.3个人想法我国在CMOS传感器领域目前还处于起步阶段，仍有很长的路要走，由于图像传感器属于半导体产业的一部分，因此，影像传感器的发展取决于国内芯片制造技术的进步。在CMOS研发、生产的厂商中居全球翘楚地位的厂商是Agilent(HP），其市场占有率51%、ST(VLSIVision）占16%、OmniVision占13%、现代占8%、Photobit约占5%，这五家合计市占率达93%。本产品与上述几家公司的产品相比有以下缺点：1.抗干扰能力待加强。强电干扰或许导致网络摄像机画面出现横条纹或斜条纹。2.红外效果不良。红外灯范围过窄；在粗糙平面使用时，红外光射在桌面上的光线会射回镜头，造成红外效果不良，画面发白。3.高清或标清红外半球有时在红外灯开启的情况下，图像异常，有红外灯的反光影像或图像发白发蒙。等优点也是显而易见的。价格上，主要跟同是生产低端产品的韩国竞争对手较量。应用上，和日本厂商相比，CMOS是单芯片方案。和其它竞争对手相比，本产品的优势除了产品的性价比较高外，可以给客户提供贴身的快速的全方位的技术支持。