衡量CMOS图像传感器性能优劣指标

1、灵敏度(pixel sensitivity)

作用:图像传感器的感光度,灵敏度,单位:mV/lux·s。

2、量子效率QE(quantum efficiency)

作用:量子效率是描述光电器件(比如CMOS图像传感器)光电转换能力的一个重要参数,它是在某一特定波长(比如520nm)下单位时间内产生的平均光电子数与入射光子数之比。传感器的光电转换效率越高,其感光度就越高,图像能够提供的信息也更多。

3、近红外感光度

作用:普通相机的拍摄以可见光照明为前提,但在安防应用中,有时需要在近红外领域(NIR,Near Infra-red。850nm-940nm)良好的拍摄感光性能,在完全暗处,可以凭借近红外光的照射,实现更高品质的NIR成像

4、低照度

作用:光线昏暗,低照度条件下的清晰拍摄技术对于监控摄像头而言是不可或缺的。超越人眼的感光度,不仅能捕捉暗处被摄体的形状,连质感也能真实再现。

5、宽动态

作用:固定设置的监控摄像头需要配合因时间段、状况而变化的光线条件,使摄像头始终适应照明的变化。有时会出现过亮与过暗部分同时存在的情况,此时,过亮处可能会过度曝光,而过暗处会出现暗部模糊。为了在明暗两种场景中都能清晰拍摄被摄体,调整曝光时间或增益,拍摄没有过度曝光和暗部模糊的图像的方法就是高动态范围功能(宽动态)。

6、全局快门

作用:全局快门(Global Shutter)CMOS图像传感器可给高速运动的目标提供高质量的图像,不会因物体高速运动产生失真。

7、图像信噪比

作用:图像信噪比(Signal-to-Noise Ratio,简称 SNR),为了获得较高的图像信噪比,我们需要增加信号项和降低噪声项,而这些项主要取决于满阱容量、灵敏度、像素暗噪声、读出电路噪声和像素串扰等像素性能指标。在明亮条件下,满阱容量和像素串扰是影响图像信噪比的主要因素;而在黑暗条件下,灵敏度、像素暗噪声、读出电路噪声和像素串扰则是影响图像信噪比的主要因素。因此,从技术角度来看,在黑暗条件下获得较为理想的图像信噪比,即更佳的图像质量,就更为困难。

8、满阱容量(Full Well Capacity,FWC

作用:即便传感器处于没有光照的情况下,每个像元也能生成一个(暗)信号(电流)。暗电流与光照产生的电荷很难进行区分。

9、白点/坏点

作用:图像传感器上的像素点有问题,缺陷,在视频监控画面上呈现为黑色或者白色,称为坏点,一般英文表述为bad pixel,不过或许dead pixel描述更准确。

10、光学串扰(crosstalk

作用:当落在一个像素上的光子被周围的其他像素“错误地”感知到时,就会发生串扰。例如,如果我们只在红色像素上照射高度聚焦的光,而蓝色像素显示响应,我们称之为串扰。在这种极端情况下,蓝色通道响应会太高,并且会扭曲真实像素颜色。因此,减少小像素中的串扰已成为传感器设计中最困难和最耗时的任务之一。

参考

CMOS图像传感器技术及新应用 - 知乎

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