隨著CMOS-APS技術(shù)及降噪技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，近幾年又開發(fā)岀來(lái)CMOS-DPS。CMOS-DPS攝像機(jī)是由美國(guó)斯坦福大學(xué)電子工程學(xué)教授Abbasel Gamal與其帶領(lǐng)的博士研究生楊曉東于1993年開發(fā)而成的，后來(lái)被授權(quán)給楊曉東博士于1999年創(chuàng)立的Pixim公司。自此以后，DPS就是基于美國(guó)Pixim公司的DPS專利技術(shù)的圖像傳感器，其核心技術(shù)是在圖像傳感器的每一個(gè)像素點(diǎn)上增加了一個(gè)10位A/D轉(zhuǎn)換器。這樣，其直接輸出的數(shù)字圖像信號(hào)可以很方便地和后續(xù)處理電路接口，供數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)其進(jìn)行處理，以真實(shí)重現(xiàn)圖像，使CMOS攝像機(jī)得到了實(shí)質(zhì)性地進(jìn)展。CCD在圖像質(zhì)量等方面的優(yōu)勢(shì)也逐漸黯淡，CMOS攝像機(jī)的光照靈敏度和信噪比可達(dá)到甚至超過(guò)CCD。

一、DPS的組成及工作原理

由前述可知，DPS（Digital Pixel System）就是數(shù)字像素系統(tǒng)，DPS攝像機(jī)就是有數(shù)字像素系統(tǒng)的攝像機(jī)。傳統(tǒng)的CCD和CMOS攝像機(jī)傳感器都是為每一列或每一行像素點(diǎn)配備一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其每個(gè)像素點(diǎn)的輸出都是模擬光信號(hào)，存在著噪聲大和輸出時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。而DPS是在圖像傳感器的每一個(gè)像素點(diǎn)上包含了一個(gè)10位A/D轉(zhuǎn)換器，這樣當(dāng)CMOS攝像機(jī)圖像傳感器上的有源像素捕捉到光信號(hào)時(shí)，能直接將其放大并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，從而可將陣列上的信號(hào)退化和串?dāng)_降到最小，并允許采用更好的降噪方法。

一旦數(shù)據(jù)以數(shù)字格式捕獲，就可以采用各種數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)真實(shí)重現(xiàn)圖像。顯然，DPS技術(shù)中的圖像傳感器和圖像處理器是全數(shù)字式的，它采用32位ARMCPU精確控制每個(gè)像素，使每個(gè)像素獨(dú)立完成采樣和曝光，并直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。這種第3代CMOS-DPS攝像機(jī)，就是目前市面上唯一的、真正的全數(shù)字圖像處理系統(tǒng)。DPS的單個(gè)像素的組成如圖1所示。

圖1 DPS單個(gè)像素的組成

由圖1可知，該器件的單個(gè)像素，由APS像素單元、模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）、數(shù)字存儲(chǔ)器和相關(guān)雙取樣（CDS）電路等組成。CMOS-DPS的工作原理不像CMOS-PPS和CMOS-APS的A/D轉(zhuǎn)換是在像素外進(jìn)行的，而是將A/D轉(zhuǎn)換集成在每一個(gè)像素單元里，使每…像素單元輸出的是數(shù)字信號(hào)，并且其成像系統(tǒng)控制著每個(gè)像素的最佳采樣時(shí)間，在每個(gè)像素達(dá)到最佳狀態(tài)時(shí)再存儲(chǔ)像素信息。在所有像素被采集后，再送到系統(tǒng)的DSP對(duì)其進(jìn)行處理，以最終形成高質(zhì)量的圖像，因此這種CMOS攝像機(jī)克服了原來(lái)CMOS攝像機(jī)的缺點(diǎn)而優(yōu)于CCD攝像機(jī)。由于CMOS-DPS的這種特有結(jié)構(gòu)是CCD所做不到的，再加上它所具有的高速數(shù)字讀出、無(wú)列讀出噪聲或固定圖形噪聲、工作速度更快、功耗更低的優(yōu)點(diǎn)，因而能使其更方便地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化與智能化。

二、DPS攝像機(jī)的特點(diǎn)

DPS攝像機(jī)的特點(diǎn)有：

?傳輸時(shí)間短，降低了噪聲和衰減；

?對(duì)每個(gè)像素能多次單獨(dú)無(wú)損失采樣，使動(dòng)態(tài)范圍增大；

?色彩還原性好，圖像質(zhì)量提高；

?有內(nèi)嵌強(qiáng)大的軟件平臺(tái)，容易增加功能，使用簡(jiǎn)單；

?模擬人眼與大腦，易構(gòu)成智能化圖像處理系統(tǒng)。

由于每一像素就像一臺(tái)獨(dú)立的攝像機(jī)，因而DPS攝像機(jī)可視為由幾十萬(wàn)只小攝像機(jī)協(xié)同工作構(gòu)成的智能化圖像處理系統(tǒng)。它可避免亮度反差極大區(qū)域圖像的“發(fā)花”和輪廓不清，達(dá)到零散射效果；可保證在各種照度條件下（尤其低照度）色彩不失真；分辨率在水平和垂直方向均衡一致（其垂直方向分辨率比現(xiàn)有攝像機(jī)提升了100TVL以上），在特定的圖像特征和光照下，DPS攝像機(jī)最終能提供更詳盡、完整和真實(shí)的圖像細(xì)節(jié)，從而獲得最佳的圖像效果，并易使圖像智能化。因此，這種第3代CMOS攝像機(jī)，可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代安防智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。

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