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CMOS相機應對速度挑戰(zhàn)基于CMOS圖像傳感器的攝像機提供
（文獻部分內(nèi)容摘抄）
CMOS圖像傳感器技術(shù)的進步使新型高速攝像機能夠捕捉以前無法用傳統(tǒng)CCD攝像機成像的事件。芯片設計和制造的改進使CMOS相機成為一種經(jīng)濟高效的高性能解決方案，用于成像各種瞬態(tài)現(xiàn)象，從汽車碰撞試驗和彈道學，到肌肉收縮和人體運動。然而，對于幀速率超過幾千幀/秒(fps)的極快成像，仍然需要使用CCD傳感器的機械或圖像強化相機。
CMOS和CCD特性
CMOS芯片在高速成像方面比傳統(tǒng)的CCD芯片有幾個固有的優(yōu)勢。首先，高速成像要求高幀率。這需要較短的曝光時間和強光照，這可能導致CCD傳感器圖像的開花(過度曝光區(qū)域)和污損(不想要的條紋)。相比之下，CMOS傳感器響應速度快，動態(tài)范圍寬，這意味著花斑和污損通常不成問題。
在近半導體制造的改進之前，CMOS傳感器受限于遠低于CCD的靈敏度。但現(xiàn)在，更高的像素填充系數(shù)，加上聚光微透鏡的使用，使得實現(xiàn)類似的靈敏度成為可能。此外，CMOS傳感器較高的暗電流噪聲)在高速應用中不是一個問題，因為expo-sure時間太短。
毫無疑問，CMOS圖像傳感器重要的優(yōu)勢在于其高度并行的結(jié)構(gòu)。這使得能夠?qū)崿F(xiàn)非?？焖俚淖x出，可以達到每秒幾千幀(見下表)。由于像素數(shù)據(jù)是通過串行方案輸出的，CCD圖像傳感器不可能達到CMOS相機的高讀出率。
CMOS攝像機的進一步優(yōu)點是使用單電壓電源，功耗低，這對于高數(shù)據(jù)速率非常重要。缺點是像素增益的微小差異導致CMOS芯片的固定模式噪聲較高。然而，這可以在以后，當圖像被記錄時被糾正。
COMS的現(xiàn)狀
由于缺乏面向大眾的市場應用，市場上缺乏高速CMOS圖像傳感器芯片。作為一個因此，大多數(shù)高速相機制造商指定并訂購自己的CMOS芯片。然而，現(xiàn)成的CMOS圖像傳感器可從Micron(Photobit)和Cypress(FillFactory)獲得。
新興應用
復雜的CMOS相機系統(tǒng)受歡迎的應用是什么?他從扭轉(zhuǎn)角度看，除了科學研究外，汽車工業(yè)還使用高速攝像機來分析汽車碰撞時的變形。因此，它在提高高速成像方面一直是一個強大的驅(qū)動力在碰撞測試中，G-穩(wěn)定攝像機系統(tǒng)安裝在車內(nèi)，外部攝像機也記錄碰撞順序。為了得到精確的測量結(jié)果，攝像機的觸發(fā)精度至關(guān)重要。
另一個日益重要的應用領(lǐng)域是生命科學，高速攝像機可以幫助分析快速的生物事件，例如肌肉收縮。在這一領(lǐng)域，靈敏度是一個重要因素，因為許多應用需要通過顯微鏡成像。
在電視和廣播中，高速系統(tǒng)常用于超慢動作體育、電影或廣告中的序列。許多讀者都熟悉以慢動作展示飲料倒入杯中的廣告視頻序列。
在工業(yè)領(lǐng)域，高速系統(tǒng)可以幫助進行材料測試--在材料開始破裂的瞬間成像，或者調(diào)查肉眼不可見的生產(chǎn)機器中的故障。流體和氣體的流動也可以通過高幀率成像技術(shù)(如粒子圖像測速)進行可視化。PIV系統(tǒng)用于研究許多現(xiàn)象包括發(fā)動機中的噴射過程、水波發(fā)展地球化學研究以及風洞中的空氣動力學。
CMOS相機是如此多功能，只有非常高速的應用是超出他們的能力范圍?；鸹ǚ治觥⒖臻g碎片彈道學和磁場效應等應用可能需要10000 fps的頻率，這只能通過提供3-5倍頻率的特殊機械解決方案來實現(xiàn)。然而，半導體和計算機技術(shù)的不斷進步意味著CMOS相機的性能在未來可能會更快。這將為更多事件的高質(zhì)量、低成本可視化打開大門。
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