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2、7 图像传感器 图像传感器 图像采集设备，由3个部分组成：图像采集设备（图像传感器）、图像处理硬件和图像处理软件。 在ITS中，图像传感器分为主动传感器和被动传感器两大类。 一、主动传感器 发射一定波长的信号，遇到目标时反射被传感器接收，信号发射与接收之间的时间差TD（time difference）与传感器到目标的距离成正比，通过TD即可得到距离。如激光雷达、微波雷达等。 优点：直接获得深度图像，无需匹配 缺点：分辨率低、速度慢、反射率易受影响。 二、被动传感器 视觉传感器，以非扩散的方式接收数据，对环境没有任何信号污染。 速度快 ，满足ITS要求 但受雾、夜间、阳光直射影响 一、COMS传感器 一、COMS传感器 “无源像敏单元” 成像质量差、像敏单元尺寸小、填充率低、响应速度慢 “有源像敏单元” 增添了光敏元件和像敏单元的寻址开关，增加了信号放大和处理等电路，提高了光电灵敏度、减少了噪声，扩大动态范围。 二、CCD图像传感器 二、CCD图像传感器 3.2 光电器件-电荷耦合器件 二、CCD图像传感器 二、CCD图像传感器 二、CCD图像传感器 二、CCD图像传感器 4 电荷耦合器信号输出 二、CCD器件 实例1： COMS与CCD的比较 CCD信号电荷的输出的方式主要有电流输出、电压输出两种,以电压输出型为例：有浮置扩散放大器（FDA）、浮置栅放大器（FGA） 1、分类 CCD器件分为线阵CCD和面阵CCD，结构上有多种不同形式，如单沟道CCD、双沟道CCD、帧转移结构CCD、行间转移结构CCD。 线阵CCD结构 线阵CCD传感器是由一列MOS光敏元和一列移位寄存器并行构成。光敏元和移位寄存器之间有一个转移控制栅，1024位线阵，由1024个光敏元1024个读出移位寄存器组成。读出移位寄存器的输出端Ga一位位输出信息，这一过程是一个串行输出过程。 a.线阵型 二、CCD器件 电荷输出控制波形 B、CCD器件 64位线阵CCD结构 B、CCD器件 b.面阵电荷耦合器 b．面型CCD图像传感器 面型CCD图像传感器由感光区、信号存储区和输出转移部分组成。目前存在三种典型结构形式，如图所示。 图 a 所示结构由行扫描电路、垂直输出寄存器、感光区和输出二极管组成。行扫描电路将光敏元件内的信息转移到水平（行）方向上，由垂直方向的寄存器将信息转移到输出二极管，输出信号由信号处理电路转换为视频图像信号。这种结构易于引起图像模糊。 二相驱动 视频输出 行 扫 描 发 生 器 输出寄存器 检波二极管 二相驱动 感光区 沟阻 P1 P2 P3 P1 P2 P3 P1 P2 P3 感光区 存储区 析像单元 视频输出 输出栅 串行读出 a b 图（b）所示结构增加了具有公共水平方向电极的不透光的信息存储区。在正常垂直回扫周期内，具有公共水平方向电极的感光区所积累的电荷同样迅速下移到信息存储区。在垂直回扫结束后，感光区回复到积光状态。在水平消隐周期内，存储区的整个电荷图像向下移动，每次总是将存储区最底部一行的电荷信号移到水平读出器，该行电荷在读出移位寄存器中向右移动以视频信号输出。当整帧视频信号自存储移出后，就开始下一帧信号的形成。该CCD结构具有单元密度高、电极简单等优点，但增加了存储器。 光栅报时钟 二相驱动 输出寄存器 检波二极管 视频输出 垂直转移 寄存器 感光区 二相驱动 c 图 c 所示结构是用得最多的一种结构形式。它将图 b 中感光元件与存储元件相隔排列。即一列感光单元，一列不透光的存储单元交替排列。在感光区光敏元件积分结束时，转移控制栅打开，电荷信号进入存储区。随后，在每个水平回扫周期内，存储区中整个电荷图像一次一行地向上移到水平读出移位寄存器中。接着这一行电荷信号在读出移位寄存器中向右移位到输出器件，形成视频信号输出。这种结构的器件操作简单，但单元设计复杂，感光单元面积减小，图像清晰。 目前，面型CCD图像传感器使用得越来越多，所能生产的产品的单元数也越来越多，最多已达1024×1024像元。我国也能生产512×320像元的面型CCD图像传感器。 二、CCD器件 对不同型号的CCD器件而言，其工作机理是相同的。 不同型号的CCD器件具有完全不同的外型结构和驱动时序，在实际使用时必须加以注意。 我们可以通过器件供货商或直接向生产厂家索取相关资料，为CCD器件的应用提供技术支持。 CCD器件的物理性能可以用特性参数来描述 内部参数描述的是CCD存储和转移信号电荷有关的特性,是器件理论设计的重要依据； 外部参数描述的是与CCD应用有关的性能指标主要包括以下内容：电荷转移效率、转移损失率、工作频率、电荷存储容量、灵敏度、分辨率。 2、特性参数 CCD传感器应用