淺析IP高清監控攝像機圖像傳感器的特征

IP高清攝像機從本意上講超越了傳統常用的模擬攝像機?，F在市面上的高清監控攝像機已經(jīng)形成以百萬(wàn)像素為基礎，200萬(wàn)像素，300萬(wàn)像素為先導的多元化產(chǎn)品格局。一臺IP高清網(wǎng)攝像機主要由視頻采集、視頻編碼、網(wǎng)絡(luò )傳輸等幾部分組成。一臺IP高清攝像機可以被看作一臺高清攝像機和一臺電腦的結合體。它通過(guò)CMOS/CCD感光器進(jìn)行逐行掃描，將光信號直接能夠捕獲影像并通過(guò)SoC單芯片處理，直接通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸，從而使用戶(hù)能夠通過(guò)標準的基于IP網(wǎng)絡(luò )基礎構架在本地或者遠程地點(diǎn)實(shí)現觀(guān)看、存儲和管理高清視頻數據。

IP高清攝像機以核心部件的圖像傳感器(ImageSensor)做分類(lèi)的話(huà)，主要有CCD和CMOS兩種。其中CMOS又細分為傳統的CMOS和ExmorCMOS即背照式CMOS。CCD和CMOS就基本結構和工作原理來(lái)說(shuō)，區別如下：

CCD是ChargeCoupledDevice(電荷耦合器件)的縮寫(xiě)，它是一種半導體成像器件，CCD電荷耦合器存儲的電荷信息，需在同步信號控制下一位一位地實(shí)施轉移后讀取，電荷信息轉移和讀取輸出需要有時(shí)鐘控制電路和三組不同的電源相配合，整個(gè)電路較為復雜。

CMOS是ComplementaryMetal-OxideSemiconductor(互補性氧化金屬半導體)的縮寫(xiě)，和CCD一樣同為在高清攝像機中可記錄光線(xiàn)變化的半導體，CMOS光電傳感器經(jīng)光電轉換后直接產(chǎn)生電流(或電壓)信號，信號讀取十分簡(jiǎn)單，兩者的特點(diǎn)如下。

CCD電荷耦合器需在同步時(shí)鐘的控制下，以行為單位一位一位地輸出信息，速度較慢;

CMOS光電傳感器采集光信號的同時(shí)就可以取出電信號，還能同時(shí)處理各單元的圖像信息，速度比CCD電荷耦合器快很多;

CCD電荷耦合器大多需要三組電源供電，耗電量較大;

CMOS光電傳感器只需使用一個(gè)電源，耗電量非常小，CMOS光電傳感器在節能方面具有很大優(yōu)勢。

IP高清攝像機的“大腦”：核心處理芯片

高清IPC的設計方案很多，但從架構上來(lái)看，主要包括兩種：其一，采用CCD/CMOS傳感器作為圖像采集設備，配套提供實(shí)現圖像處理和編碼功能的SoC芯片;其二，采用前端攝影機模塊，作為圖像采集設備，和一個(gè)通用的ASIC或DSP進(jìn)行編碼和傳輸。由于第一種架構設計靈活，廣泛被廠(chǎng)家采用。

在圖像處理方面有三種實(shí)現方案：第一種方案采用專(zhuān)用的ISP處理芯片和編碼處理部分，該方案較靈活，采用專(zhuān)用的ISP芯片穩定性好，能夠保證圖像的質(zhì)量;第二種方案采用集成ISP的編碼芯片，該方案靈活性次于第一種方案，且專(zhuān)用的ISP處理芯片穩定性雖高，但圖像質(zhì)量一般、成本較高;第三種方案采用FPGA等芯片實(shí)現信號處理及編碼功能，該方案靈活性最強，但是穩定性差、成本最高、圖像質(zhì)量難于保證。專(zhuān)用ISP方案設計靈活、性?xún)r(jià)比高、可以保證圖像的質(zhì)量，適用于高清IPC的設計。