1、精品文檔-精品文檔，可以編輯修改，等待你的下載，管理，教育文檔-物聯網知識置身安防行業24年，回首工作中的點點滴滴，筆者試圖以文字的形式記錄、總結，將沉淀多年的心得、感悟流露筆端與大家分享，以期能穿越時間的桎梏，給廣大安防工程設計師一些借鑒和思考。時間過得真快，從1989年6月離開大學講臺來到，進入安全技術防范這個行業，已經整整24年，在這個行業里也算是一個老兵了。24年來經歷了多次的技術革新浪潮，目睹了安防行業的發展與壯大，筆者認為直到現在，這個行業還是一個有發展活力的朝陽行業。剛進入安防行業時，攝像機還是用光靶管來進行光電轉換，90年代初逐漸開始采用ccd?，F在隨著科技的發展，攝像機已經從

2、模擬發展到數字，標清發展到高清。當時報警系統大多是一些安裝在財務室的小系統，現在早已成為一個行業、整個區域聯網的大系統了。剛入行時沒有什么門禁概念，當下也在普遍使用了。最為重要的是現在已經不是各個小系統單兵作戰了，綜合安防平臺實現了閉路電視監控、防盜報警、出入口門禁等安防子系統集中管理，相互輔助，進一步擴展了各子系統的功能。24年來，筆者也從一個普通的工程師成長為負責技術的管理人員。設計工程師、維護工程師、施工工程師的經歷令筆者獲得了很多實際工作經驗。雖然近些年沒有在一線從事設計工作，但還始終沉淀在這個圈子里。就如何做好一個安防行業的設計工程師，筆者談談自己的看法，與大家共同交流。個人認為要成

3、為好的設計工程師要能夠勇于學習，勤于實踐，善于總結。勇于學習也許是我36歲以前，大多時間是在學校不同的崗位上度過的緣故，對于學習情有獨鐘。那么為什么還說要“勇于”學習呢?實際上學習的壓力是很大的。個人總是越學覺得問題越多，越學越覺得自己知識淺薄。但要完成好工作，不得不努力學習。筆者作為一個安防行業的設計工程師，是從以下方面來開展專業知識學習的。1.從各類媒體如書籍、雜志、報刊、網絡中學習。記得我剛入行時對安防了解甚少，想找些資料學習，跑遍了書店也找不到相關書籍?，F在不光書店有琳瑯滿目的專業書籍，還有多個專業的安防刊物。特別是隨著通信技術的發展，計算機科學的不斷創新，使得我們可以更快的了解到新技

4、術動態。這一類的學習使我們能夠較全面、系統的掌握整個行業內的基本知識。2.從行業內的各專業展覽會中學習。中國的安防行業，放在全球比較也是較先進的。中國安防展覽會的規模也不弱于美國拉斯維加斯、英國伯明翰的安防展。國內的安防展我只要有機會，都是盡可能的參加。最近自動化學會組隊去臺灣參觀了臺北安防展，與臺灣的同行進行了技術交流，大家都感到有不少收獲。參觀展覽會，從中可以宏觀地了解產品、技術以及行業的發展趨勢，為對一些新技術的應用打下基礎。3.向產品廠家學習。術有專攻，大多數產品的生產廠家都是本行的專家。我進入安防行業時的許多老師都是廠家或代理商的工程師，那時沒有什么書籍資料，產品說明書就是我學習的必

5、讀物，也常常請教廠家的工程師如何調試設備。一些大的品牌廠家的產品，往往代表了行業產品的發展趨勢。同時也不可忽視一些并不出名的小品牌，其具有的價格優勢不定在什么時間就用上了。了解更多的廠家，掌握更多的產品，對于設計工程師來說有了更多的選擇余地。記得有一個項目對我們的設計要求很高，但經費預算很低，結果也只能選擇基本實現功能的其他品牌了。從產品廠家處能夠學到比較專深的技術.4.向同行學習。參加各類學術交流會、產品推廣會、技術研討會，甚至在參加各類的評審會中，都可以學到許多東西。作為一個行業專家，我經常參加一些評審活動，其實有些內容我也不是很清楚，還需要去查找資料，結合其他技術，再根據以往經驗整合，才

6、敢發言。在安防這個行業，每個學術研討者、設計師都會有他們獨自的見解，每個產品也會有各自的獨到之處。如果能夠博采眾家之長，融會貫通到自己的設計中去，那才是向同行學到了東西。5.從各類標準中學習。國標、部標、地標、行標也是設計人員不可缺少的學習對象，它們是設計方案的依據。雖然學起來比較枯燥，但一定要熟練掌握應用。曾經一個為看守所做的智能化方案，看起來比較先進，但沒有按照公安部的要求來設置系統，遺漏了兩個主要系統，所以還是一個不可行的方案。另外有一個方案，把北京的地標要求放到的方案中要求參照，也是不合適的。其實通過學習各類標準，你可以發現有很多內容需要學習。了解并掌握各類標準，可以為你的設計增添自信

7、，增加底氣。6.多方面的學習。安全防范系統只是弱電智能化系統其中的一個子系統，安防設計工程師必定會接觸到各種弱電系統的方案設計。我也是從做安防系統開始，步入到弱電智能化這個行業。對于整個弱電系統的學習了解，是安防設計工程師提升綜合素質的必經之路。勤于實踐我們采用了不同的方式、方法，學到了許多理論知識，一定要放到實際設計應用中去，通過實際項目的檢驗，才能體現學習成果。我認為一個好的設計工程師應該有現場工程的實踐經驗。如果有豐富的行業設計知識，又有現場施工和維護的經歷，也參加過項目驗收，那么做出的設計方案往往是比較完整的。例如一些設計人員在細節問題上搞不清楚，一些輔助材料像插頭、輔助電源、轉接線等

8、不能給出明細，只是寫輔助材料一批。對于橋架、線槽、線管、電纜的預算不準確，沒有考慮到實際建筑走線的轉彎抹角，線路接頭的預留等因素，要不是沒有留余量，就是放大了數量。因此，我建議設計人員要多下工地，最好做做施工工程師，這樣的實踐對你會有很大的幫助。其次設計人員所做的方案，也應該在不斷與用戶的溝通實踐中完善。做一個好的方案，一些流程是必須要滿足的。先要進行充分的需求調研：了解用戶方想要什么，目的是什么，完成的目標是什么，經費預算限制等。之后整理出簡潔的功能需求分析，再運用自己的專業知識與用戶溝通，與用戶一起建立設計框架模型、設計任務書。在這個過程中，一定要發揮自己的專業知識，引導、啟發、幫助用戶來

9、完善需求。這樣的分析調研不是一兩次就能完成的，要反復多次，越細致越好。有條件的話，還應該到現場實地去看看。我們常說需求調研分析做的透徹，一個項目好的設計就完成了一半。一個好的方案并不一定在于它有多先進超前，而在于能夠適合當下環境的實用性，迎合趨勢潮流的可發展性。善于總結最后我想談談善于總結。及時的總結是不斷完善自我，提高設計能力的有效手段，也是不斷充實自我，擴展知識面的良好途徑。每當我們歷盡千辛萬苦，絞盡腦汁，完成了一個又一個設計方案之時，是歇口氣玩玩?還是認真的回憶總結一下?個人認為，應該把設計中遇到的問題做一個歸集，有什么經驗教訓，有哪些設計亮點，有什么遺憾和不足。一個好的設計工程師，應該

10、及時總結，并建立有自己的數據庫，庫里存儲各種方案案例，把它們分類歸集，建立不同的模塊。并且根據技術的發展不斷的更新、完善。這樣能夠在今后的工作中效率更高，更方便快捷。同時，也應該將好的方案寫成論文投稿發表。這是對自我能力的進一步總結，同時也能夠將體會與大家共同分享。包括申請專利、申報科技進步獎等，也都是在總結時應該去做的。我們在93年做的無線報警尋呼系統，當時將報警裝置的各種信號上傳到指定的傳呼機。在97年做的視頻信息聯網，當時將公安系統的視頻監控的圖像信息聯網調控，都申請了專利，也獲得了省、市科技進步獎。做一件事不難，難的是長期做一件事。如果能夠堅持勇于學習，勤于實踐，善于總結，一定會成為一

11、名優秀的設計工程師。當今的cmos圖像轉換技術不僅服務于“傳統的”工業圖像處理，而且還憑借其卓越的性能和靈活性而被日益廣泛的新穎消費應用所接納。此外，它還能確保汽車駕駛時的高安全性和舒適性。最初，cmos圖像傳感器被應用于工業圖像處理；在那些旨在提高生產率、質量和生產工藝經濟性的全新自動化解決方案中，它至今仍然是至關重要的一環。據市場研究ims research的預測，在未來的幾年中，歐洲工業圖像處理市場的年成長率將達到6%，其中，在相機中集成了軟件功能的智能型解決方案的市場份額將不斷擴大。在德國，據其全國工具機供應商協會vdma提供的數據，2004年的圖像處理市場增長率達到了14%。市場調研

12、in-stat/mdr亦指出，單就圖像傳感器的次級市場而言，其年成長率將高達30%以上，而且這種情況將持續到2008年。最為重要的是：cmos傳感器的成長速度將達到ccd傳感器的七倍，照相手機和數碼相機的迅速普及是這種需求的主要推動因素。顯然，人們如此看好cmos圖像轉換器的成長前景是基于這樣一個事實，即：與壟斷該領域長達30多年的ccd技術相比，它能夠更好地滿足用戶對各種應用中新型圖像傳感器不斷提升的品質要求，如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動態范圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優良的系統集成等。此外，cmos圖像轉換器還造就了一些迄今為止尚不能以經濟的方式來實現的新穎應用。另

13、外，還有一些有利于cmos傳感器的“軟”標準在起作用，包括：應用支持、抗輻射性、快門類型、開窗口和光譜覆蓋率等。不過，這種區別稍帶幾分任意性，因為這些標準的重要程度將由于應用的不同(消費、工業或汽車)而發生變化。細節表現中所面臨的難題就像我們從模擬攝影所獲知的那樣，拍攝一幅完整場景的照片是一件相當普通的事情，照相手機同樣如此。但是，對于工業或汽車應用來說，情況就大不一樣了：有些場合并不需要很高的全幀數據速率。比如，在監控攝像機中，只要能夠發現一幅場景中出現的變化（因為這種變化可能預示著某種可疑情況），那么分辨率低一點也是完全可以接受的。在此基礎之上才需要借助全分辨率來采集更多的細節信息。跟著發

14、生的動作將只在攝像機視場的某一部分當中進行播放，而且，在所捕獲的場景中，只有這一部分才是監控人員所關注的。對于只提供全幀圖像的ccd圖像傳感器而言，只有采用一個分離的評估電路才能夠提供兩個觀測角度，這意味著處理時間和成本的增加。然而，cmos圖像傳感器的工作原理則與ram相似，所有的存儲位均可單獨讀出。cmos傳感器的二次采樣雖然提供了較低的分辨率，但是幀速率較高；而開窗口則允許隨機選擇一塊感興趣的區域。cmos傳感器坐擁高靈敏度、寬動態范圍和低功耗優勢最新cmos傳感器獲得廣泛應用的一個前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個衡量尺度是填充因子(感光面積

15、與整個像素面積之比)與量子效率(由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數量)的乘積。ccd傳感器因其技術的固有特性而擁有一個很大的填充因子。而在cmos圖像傳感器中，為了實現堪與ccd轉換器相媲美的噪聲指標和靈敏度水平，人們給cmos圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器(aps)，并且導致填充因子降低，原因是像素表面相當大的一部分面積被放大器晶體管所占用，留給光電二極管的可用空間較小。所以，當今cmos傳感器的一個重要的開發目標就是擴大填充因子。賽普拉斯(fillfactory)通過其獲得專利授權的一項技術，可以大幅度地提高填充因子，這種技術可以把一顆標準cmos硅芯片最大的一部分面積變為一塊感光區域。n

16、extpage另外，對于一個典型的工業用圖象傳感器而言，由于許多場景的拍攝都是在照明條件很差的情況下進行的，因此擁有較大的動態范圍將是十分有益的。cmos圖像傳感器通過多斜率操作實現了這一目標：轉換曲線由傾度不同的直線部分所組成，它們共同形成了一個非線性特征曲線。因此，一幅場景的黑暗部分有可能占據集成模擬-數字轉換器轉換范圍的很大一部分：轉換特征曲線在這里最為陡峭，以實現高靈敏度和對比度。特征曲線上半部分的平整化將在圖像的明亮部分捕獲幾個數量級的過度曝光，并以一個更加細致的標度來表現它們。采用多斜率的方式來運作lupa-4000將使高達90db的光動態范圍與一個10位a/d轉換范圍相匹配。具有

17、vga分辨率的im-001系列cmos圖像傳感器在此基礎上更進一步；它們是專為汽車應用而設計的。其像素由光電二極管組成，可提供高達120db的自適應動態范圍。面向汽車應用的acm 100相機模塊就采用了這些傳感器，這種相機模塊據稱是同類產品中率先面市的全集成化相機解決方案：該視覺解決方案被看作是面向駕駛者保護、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導向的未來汽車安全系統的關鍵元件。此外，對于獨立于電網的便攜式應用而言，以低功耗特性而著稱的cmos技術還具有一個明顯的優勢：cmos圖像傳感器是針對5v和3.3v電源電壓而設計的。而ccd芯片則需要大約12v的電源電壓，因此不得不采用一個電壓轉換器，從而導致功耗

18、增加。在總功耗方面，把控制和系統功能集成到cmos傳感器中將帶來另一個好處：它去除了與其他半導體元件的所有外部連接線。其高功耗的驅動器如今已遭棄用，這是因為在芯片內部進行通信所消耗的能量要比通過pcb或襯底的外部實現方式低得多。擴展光譜靈敏度和提高分辨率是大趨勢在現代cmos圖像傳感器中，一個重要的發展趨勢是其光譜靈敏度擴展到了近紅外區nir(至約1,100nm的波長)。配備了im-001 cmos圖像傳感器的汽車應用將改善霧穿透力和夜視能力。由于工業圖像捕獲技術開始運用更多波長位于nir之中的光源，而且生物技術也在利用該光譜區域中的有趣現象，因此，新開發的ibis 5-ae-1300傳感器具

19、有700900nm的nir靈敏度。編輯swvfswk服務的主配置文件httpd.conf，查找配置項“servername”，在附近添加一行內容“蘇州網思通信servername w”,用于設置網站名稱。在面向消費應用的圖像捕獲技術中，另一個發展趨勢是繼續提高分辨率。到2005年年中，70%左右的手機相機已具有vga格式分辨率(640×480像素)；但隨后的2006年，幾百萬像素的傳感器就將占領50%的市場份額，而到2008年，其市場占有率預計將進一步攀升至90%以上。為此，賽普拉斯開發了一種用于蜂窩電話的300萬像素圖像傳感器，該產品采用了autobrite技術，可進行12位模擬/

20、數字轉換，并提供了72db的寬廣動態范圍，而目前市面上的10位模擬/數字轉換器的動態范圍僅為60db。逐行掃描模式中的幀速率高達30幀/秒，因而可錄制實況視頻節目。在工業和商業領域中，這種發展趨勢也很明顯：賽普拉斯已推出一款用于kodak數碼相機的1,300萬像素/35mm圖像傳感器，另外，660萬像素的ibis 4-6600傳感器正在一種面向弱視人群的自動閱讀輔助裝置中證明自己的卓越品質它可在一幅完整的標準a4頁面上提供出色的分辨率。憑借技術實現系統集成 由于蜂窩電話、數碼相機、mp3播放機和pda等傳統分離型功能設備的加速數字融合(即成為一部緊湊的消費型電子產品)，導致人們越來越希望至少具

21、有部分自主性的子系統能夠在一部設備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢還將對專業測量技術產生影響：利用包含一個數碼相機、pda用戶接口和wlan聯網能力的便攜式檢驗工具，光測試和監視的應用范圍將得到有效的拓展。作為一種平臺技術，cmos符合這一發展潮流：ccd圖像轉換器仍然需要采用外部邏輯電路來實現控制和模擬/數字轉換功能，而cmos標準邏輯器件則能夠把傳感器、控制器、轉換器和評估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。一個典型的例子如專門針對要求苛刻的消費應用而制作的cyiwcsc1300aa芯片的圖像捕獲電路。它基于130萬像素圖像傳感器cyiwosc1300aa和一個用于提供誤差插補、黑電平調整、透

22、鏡校正、信號互串校正、彩色馬賽克修補、彩色校正、自動曝光、噪聲抑制、特效和校正等等諸多功能的附加信號處理器。集成更多的系統功能(一直到自主型光電傳感器系統)是可行的，這主要取決于諸如市場容量和開發成本等經濟目標和限制因素。當今的cmos圖像轉換技術不僅服務于“傳統的”工業圖像處理，而且還憑借其卓越的性能和靈活性而被日益廣泛的新穎消費應用所接納。此外，它還能確保汽車駕駛時的高安全性和舒適性。最初，cmos圖像傳感器被應用于工業圖像處理；在那些旨在提高生產率、質量和生產工藝經濟性的全新自動化解決方案中，它至今仍然是至關重要的一環。據市場研究ims research的預測，在未來的幾年中，歐洲工業圖

23、像處理市場的年成長率將達到6%，其中，在相機中集成了軟件功能的智能型解決方案的市場份額將不斷擴大。在德國，據其全國工具機供應商協會vdma提供的數據，2004年的圖像處理市場增長率達到了14%。市場調研in-stat/mdr亦指出，單就圖像傳感器的次級市場而言，其年成長率將高達30%以上，而且這種情況將持續到2008年。最為重要的是：cmos傳感器的成長速度將達到ccd傳感器的七倍，照相手機和數碼相機的迅速普及是這種需求的主要推動因素。顯然，人們如此看好cmos圖像轉換器的成長前景是基于這樣一個事實，即：與壟斷該領域長達30多年的ccd技術相比，它能夠更好地滿足用戶對各種應用中新型圖像傳感器不

24、斷提升的品質要求，如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動態范圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優良的系統集成等。此外，cmos圖像轉換器還造就了一些迄今為止尚不能以經濟的方式來實現的新穎應用。另外，還有一些有利于cmos傳感器的“軟”標準在起作用，包括：應用支持、抗輻射性、快門類型、開窗口和光譜覆蓋率等。不過，這種區別稍帶幾分任意性，因為這些標準的重要程度將由于應用的不同(消費、工業或汽車)而發生變化。細節表現中所面臨的難題就像我們從模擬攝影所獲知的那樣，拍攝一幅完整場景的照片是一件相當普通的事情，照相手機同樣如此。但是，對于工業或汽車應用來說，情況就大不一樣了：有些場合并不需要很高的

25、全幀數據速率。比如，在監控攝像機中，只要能夠發現一幅場景中出現的變化（因為這種變化可能預示著某種可疑情況），那么分辨率低一點也是完全可以接受的。在此基礎之上才需要借助全分辨率來采集更多的細節信息。跟著發生的動作將只在攝像機視場的某一部分當中進行播放，而且，在所捕獲的場景中，只有這一部分才是監控人員所關注的。對于只提供全幀圖像的ccd圖像傳感器而言，只有采用一個分離的評估電路才能夠提供兩個觀測角度，這意味著處理時間和成本的增加。然而，cmos圖像傳感器的工作原理則與ram相似，所有的存儲位均可單獨讀出。cmos傳感器的二次采樣雖然提供了較低的分辨率，但是幀速率較高；而開窗口則允許隨機選擇一塊感興

26、趣的區域。cmos傳感器坐擁高靈敏度、寬動態范圍和低功耗優勢最新cmos傳感器獲得廣泛應用的一個前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個衡量尺度是填充因子(感光面積與整個像素面積之比)與量子效率(由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數量)的乘積。ccd傳感器因其技術的固有特性而擁有一個很大的填充因子。而在cmos圖像傳感器中，為了實現堪與ccd轉換器相媲美的噪聲指標和靈敏度水平，人們給cmos圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器(aps)，并且導致填充因子降低，原因是像素表面相當大的一部分面積被放大器晶體管所占用，留給光電二極管的可用空間較小。所以，當今cmos傳感

27、器的一個重要的開發目標就是擴大填充因子。賽普拉斯(fillfactory)通過其獲得專利授權的一項技術，可以大幅度地提高填充因子，這種技術可以把一顆標準cmos硅芯片最大的一部分面積變為一塊感光區域。nextpage另外，對于一個典型的工業用圖象傳感器而言，由于許多場景的拍攝都是在照明條件很差的情況下進行的，因此擁有較大的動態范圍將是十分有益的。cmos圖像傳感器通過多斜率操作實現了這一目標：轉換曲線由傾度不同的直線部分所組成，它們共同形成了一個非線性特征曲線。因此，一幅場景的黑暗部分有可能占據集成模擬-數字轉換器轉換范圍的很大一部分：轉換特征曲線在這里最為陡峭，以實現高靈敏度和對比度。特征曲

28、線上半部分的平整化將在圖像的明亮部分捕獲幾個數量級的過度曝光，并以一個更加細致的標度來表現它們。采用多斜率的方式來運作lupa-4000將使高達90db的光動態范圍與一個10位a/d轉換范圍相匹配。具有vga分辨率的im-001系列cmos圖像傳感器在此基礎上更進一步；它們是專為汽車應用而設計的。其像素由光電二極管組成，可提供高達120db的自適應動態范圍。面向汽車應用的acm 100相機模塊就采用了這些傳感器，這種相機模塊據稱是同類產品中率先面市的全集成化相機解決方案：該視覺解決方案被看作是面向駕駛者保護、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導向的未來汽車安全系統的關鍵元件。此外，對于獨立于電網的便攜式

29、應用而言，以低功耗特性而著稱的cmos技術還具有一個明顯的優勢：cmos圖像傳感器是針對5v和3.3v電源電壓而設計的。而ccd芯片則需要大約12v的電源電壓，因此不得不采用一個電壓轉換器，從而導致功耗增加。在總功耗方面，把控制和系統功能集成到cmos傳感器中將帶來另一個好處：它去除了與其他半導體元件的所有外部連接線。其高功耗的驅動器如今已遭棄用，這是因為在芯片內部進行通信所消耗的能量要比通過pcb或襯底的外部實現方式低得多。擴展光譜靈敏度和提高分辨率是大趨勢在現代cmos圖像傳感器中，一個重要的發展趨勢是其光譜靈敏度擴展到了近紅外區nir(至約1,100nm的波長)。配備了im-001 cm

30、os圖像傳感器的汽車應用將改善霧穿透力和夜視能力。由于工業圖像捕獲技術開始運用更多波長位于nir之中的光源，而且生物技術也在利用該光譜區域中的有趣現象，因此，新開發的ibis 5-ae-1300傳感器具有700900nm的nir靈敏度。在面向消費應用的圖像捕獲技術中，另一個發展趨勢是繼續提高分辨率。到2005年年中，70%左右的手機相機已具有vga格式分辨率(640×480像素)；但隨后的2006年，幾百萬像素的傳感器就將占領50%的市場份額，而到2008年，其市場占有率預計將進一步攀升至90%以上。為此，賽普拉斯開發了一種用于蜂窩電話的300萬像素圖像傳感器，該產品采用了autob

31、rite技術，可進行12位模擬/數字轉換，并提供了72db的寬廣動態范圍，而目前市面上的10位模擬/數字轉換器的動態范圍僅為60db。逐行掃描模式中的幀速率高達30幀/秒，因而可錄制實況視頻節目。在工業和商業領域中，這種發展趨勢也很明顯：賽普拉斯已推出一款用于kodak數碼相機的1,300萬像素/35mm圖像傳感器，另外，660萬像素的ibis 4-6600傳感器正在一種面向弱視人群的自動閱讀輔助裝置中證明自己的卓越品質它可在一幅完整的標準a4頁面上提供出色的分辨率。憑借技術實現系統集成 由于蜂窩電話、數碼相機、mp3播放機和pda等傳統分離型功能設備的加速數字融合(即成為一部緊湊的消費型電子

32、產品)，導致人們越來越希望至少具有部分自主性的子系統能夠在一部設備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢還將對專業測量技術產生影響：利用包含一個數碼相機、pda用戶接口和wlan聯網能力的便攜式檢驗工具，光測試和監視的應用范圍將得到有效的拓展。作為一種平臺技術，cmos符合這一發展潮流：ccd圖像轉換器仍然需要采用外部邏輯電路來實現控制和模擬/數字轉換功能，而cmos標準邏輯器件則能夠把傳感器、控制器、轉換器和評估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。一個典型的例子如專門針對要求苛刻的消費應用而制作的cyiwcsc1300aa芯片的圖像捕獲電路。它基于130萬像素圖像傳感器cyiwosc1300aa和一個

33、用于提供誤差插補、黑電平調整、透鏡校正、信號互串校正、彩色馬賽克修補、彩色校正、自動曝光、噪聲抑制、特效和校正等等諸多功能的附加信號處理器。集成更多的系統功能(一直到自主型光電傳感器系統)是可行的，這主要取決于諸如市場容量和開發成本等經濟目標和限制因素。當今的cmos圖像轉換技術不僅服務于“傳統的”工業圖像處理，而且還憑借其卓越的性能和靈活性而被日益廣泛的新穎消費應用所接納。此外，它還能確保汽車駕駛時的高安全性和舒適性。最初，cmos圖像傳感器被應用于工業圖像處理；在那些旨在提高生產率、質量和生產工藝經濟性的全新自動化解決方案中，它至今仍然是至關重要的一環。據市場研究ims research的

34、預測，在未來的幾年中，歐洲工業圖像處理市場的年成長率將達到6%，其中，在相機中集成了軟件功能的智能型解決方案的市場份額將不斷擴大。在德國，據其全國工具機供應商協會vdma提供的數據，2004年的圖像處理市場增長率達到了14%。市場調研in-stat/mdr亦指出，單就圖像傳感器的次級市場而言，其年成長率將高達30%以上，而且這種情況將持續到2008年。最為重要的是：cmos傳感器的成長速度將達到ccd傳感器的七倍，照相手機和數碼相機的迅速普及是這種需求的主要推動因素。顯然，人們如此看好cmos圖像轉換器的成長前景是基于這樣一個事實，即：與壟斷該領域長達30多年的ccd技術相比，它能夠更好地滿足

35、用戶對各種應用中新型圖像傳感器不斷提升的品質要求，如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動態范圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優良的系統集成等。此外，cmos圖像轉換器還造就了一些迄今為止尚不能以經濟的方式來實現的新穎應用。另外，還有一些有利于cmos傳感器的“軟”標準在起作用，包括：應用支持、抗輻射性、快門類型、開窗口和光譜覆蓋率等。不過，這種區別稍帶幾分任意性，因為這些標準的重要程度將由于應用的不同(消費、工業或汽車)而發生變化。細節表現中所面臨的難題就像我們從模擬攝影所獲知的那樣，拍攝一幅完整場景的照片是一件相當普通的事情，照相手機同樣如此。但是，對于工業或汽車應用來說，情況就大

36、不一樣了：有些場合并不需要很高的全幀數據速率。比如，在監控攝像機中，只要能夠發現一幅場景中出現的變化（因為這種變化可能預示著某種可疑情況），那么分辨率低一點也是完全可以接受的。在此基礎之上才需要借助全分辨率來采集更多的細節信息。跟著發生的動作將只在攝像機視場的某一部分當中進行播放，而且，在所捕獲的場景中，只有這一部分才是監控人員所關注的。對于只提供全幀圖像的ccd圖像傳感器而言，只有采用一個分離的評估電路才能夠提供兩個觀測角度，這意味著處理時間和成本的增加。然而，cmos圖像傳感器的工作原理則與ram相似，所有的存儲位均可單獨讀出。cmos傳感器的二次采樣雖然提供了較低的分辨率，但是幀速率較高

37、；而開窗口則允許隨機選擇一塊感興趣的區域。cmos傳感器坐擁高靈敏度、寬動態范圍和低功耗優勢最新cmos傳感器獲得廣泛應用的一個前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個衡量尺度是填充因子(感光面積與整個像素面積之比)與量子效率(由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數量)的乘積。ccd傳感器因其技術的固有特性而擁有一個很大的填充因子。而在cmos圖像傳感器中，為了實現堪與ccd轉換器相媲美的噪聲指標和靈敏度水平，人們給cmos圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器(aps)，并且導致填充因子降低，原因是像素表面相當大的一部分面積被放大器晶體管所占用，留給光電二極管的可用

38、空間較小。所以，當今cmos傳感器的一個重要的開發目標就是擴大填充因子。賽普拉斯(fillfactory)通過其獲得專利授權的一項技術，可以大幅度地提高填充因子，這種技術可以把一顆標準cmos硅芯片最大的一部分面積變為一塊感光區域。nextpage另外，對于一個典型的工業用圖象傳感器而言，由于許多場景的拍攝都是在照明條件很差的情況下進行的，因此擁有較大的動態范圍將是十分有益的。cmos圖像傳感器通過多斜率操作實現了這一目標：轉換曲線由傾度不同的直線部分所組成，它們共同形成了一個非線性特征曲線。因此，一幅場景的黑暗部分有可能占據集成模擬-數字轉換器轉換范圍的很大一部分：轉換特征曲線在這里最為陡峭

39、，以實現高靈敏度和對比度。特征曲線上半部分的平整化將在圖像的明亮部分捕獲幾個數量級的過度曝光，并以一個更加細致的標度來表現它們。采用多斜率的方式來運作lupa-4000將使高達90db的光動態范圍與一個10位a/d轉換范圍相匹配。具有vga分辨率的im-001系列cmos圖像傳感器在此基礎上更進一步；它們是專為汽車應用而設計的。其像素由光電二極管組成，可提供高達120db的自適應動態范圍。面向汽車應用的acm 100相機模塊就采用了這些傳感器，這種相機模塊據稱是同類產品中率先面市的全集成化相機解決方案：該視覺解決方案被看作是面向駕駛者保護、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導向的未來汽車安全系統的關鍵元

40、件。此外，對于獨立于電網的便攜式應用而言，以低功耗特性而著稱的cmos技術還具有一個明顯的優勢：cmos圖像傳感器是針對5v和3.3v電源電壓而設計的。而ccd芯片則需要大約12v的電源電壓，因此不得不采用一個電壓轉換器，從而導致功耗增加。在總功耗方面，把控制和系統功能集成到cmos傳感器中將帶來另一個好處：它去除了與其他半導體元件的所有外部連接線。其高功耗的驅動器如今已遭棄用，這是因為在芯片內部進行通信所消耗的能量要比通過pcb或襯底的外部實現方式低得多。擴展光譜靈敏度和提高分辨率是大趨勢在現代cmos圖像傳感器中，一個重要的發展趨勢是其光譜靈敏度擴展到了近紅外區nir(至約1,100nm的

41、波長)。配備了im-001 cmos圖像傳感器的汽車應用將改善霧穿透力和夜視能力。由于工業圖像捕獲技術開始運用更多波長位于nir之中的光源，而且生物技術也在利用該光譜區域中的有趣現象，因此，新開發的ibis 5-ae-1300傳感器具有700900nm的nir靈敏度。在面向消費應用的圖像捕獲技術中，另一個發展趨勢是繼續提高分辨率。到2005年年中，70%左右的手機相機已具有vga格式分辨率(640×480像素)；但隨后的2006年，幾百萬像素的傳感器就將占領50%的市場份額，而到2008年，其市場占有率預計將進一步攀升至90%以上。為此，賽普拉斯開發了一種用于蜂窩電話的300萬像素圖

42、像傳感器，該產品采用了autobrite技術，可進行12位模擬/數字轉換，并提供了72db的寬廣動態范圍，而目前市面上的10位模擬/數字轉換器的動態范圍僅為60db。逐行掃描模式中的幀速率高達30幀/秒，因而可錄制實況視頻節目。在工業和商業領域中，這種發展趨勢也很明顯：賽普拉斯已推出一款用于kodak數碼相機的1,300萬像素/35mm圖像傳感器，另外，660萬像素的ibis 4-6600傳感器正在一種面向弱視人群的自動閱讀輔助裝置中證明自己的卓越品質它可在一幅完整的標準a4頁面上提供出色的分辨率。憑借技術實現系統集成 由于蜂窩電話、數碼相機、mp3播放機和pda等傳統分離型功能設備的加速數字

43、融合(即成為一部緊湊的消費型電子產品)，導致人們越來越希望至少具有部分自主性的子系統能夠在一部設備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢還將對專業測量技術產生影響：利用包含一個數碼相機、pda用戶接口和wlan聯網能力的便攜式檢驗工具，光測試和監視的應用范圍將得到有效的拓展。作為一種平臺技術，cmos符合這一發展潮流：ccd圖像轉換器仍然需要采用外部邏輯電路來實現控制和模擬/數字轉換功能，而cmos標準邏輯器件則能夠把傳感器、控制器、轉換器和評估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。一個典型的例子如專門針對要求苛刻的消費應用而制作的cyiwcsc1300aa芯片的圖像捕獲電路。它基于130萬像素圖像傳感器

44、cyiwosc1300aa和一個用于提供誤差插補、黑電平調整、透鏡校正、信號互串校正、彩色馬賽克修補、彩色校正、自動曝光、噪聲抑制、特效和校正等等諸多功能的附加信號處理器。集成更多的系統功能(一直到自主型光電傳感器系統)是可行的，這主要取決于諸如市場容量和開發成本等經濟目標和限制因素。當今的cmos圖像轉換技術不僅服務于“傳統的”工業圖像處理，而且還憑借其卓越的性能和靈活性而被日益廣泛的新穎消費應用所接納。此外，它還能確保汽車駕駛時的高安全性和舒適性。最初，cmos圖像傳感器被應用于工業圖像處理；在那些旨在提高生產率、質量和生產工藝經濟性的全新自動化解決方案中，它至今仍然是至關重要的一環。據市

45、場研究ims research的預測，在未來的幾年中，歐洲工業圖像處理市場的年成長率將達到6%，其中，在相機中集成了軟件功能的智能型解決方案的市場份額將不斷擴大。在德國，據其全國工具機供應商協會vdma提供的數據，2004年的圖像處理市場增長率達到了14%。市場調研in-stat/mdr亦指出，單就圖像傳感器的次級市場而言，其年成長率將高達30%以上，而且這種情況將持續到2008年。最為重要的是：cmos傳感器的成長速度將達到ccd傳感器的七倍，照相手機和數碼相機的迅速普及是這種需求的主要推動因素。顯然，人們如此看好cmos圖像轉換器的成長前景是基于這樣一個事實，即：與壟斷該領域長達30多年的

46、ccd技術相比，它能夠更好地滿足用戶對各種應用中新型圖像傳感器不斷提升的品質要求，如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動態范圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優良的系統集成等。此外，cmos圖像轉換器還造就了一些迄今為止尚不能以經濟的方式來實現的新穎應用。另外，還有一些有利于cmos傳感器的“軟”標準在起作用，包括：應用支持、抗輻射性、快門類型、開窗口和光譜覆蓋率等。不過，這種區別稍帶幾分任意性，因為這些標準的重要程度將由于應用的不同(消費、工業或汽車)而發生變化。細節表現中所面臨的難題就像我們從模擬攝影所獲知的那樣，拍攝一幅完整場景的照片是一件相當普通的事情，照相手機同樣如此。但是，

47、對于工業或汽車應用來說，情況就大不一樣了：有些場合并不需要很高的全幀數據速率。比如，在監控攝像機中，只要能夠發現一幅場景中出現的變化（因為這種變化可能預示著某種可疑情況），那么分辨率低一點也是完全可以接受的。在此基礎之上才需要借助全分辨率來采集更多的細節信息。跟著發生的動作將只在攝像機視場的某一部分當中進行播放，而且，在所捕獲的場景中，只有這一部分才是監控人員所關注的。對于只提供全幀圖像的ccd圖像傳感器而言，只有采用一個分離的評估電路才能夠提供兩個觀測角度，這意味著處理時間和成本的增加。然而，cmos圖像傳感器的工作原理則與ram相似，所有的存儲位均可單獨讀出。cmos傳感器的二次采樣雖然提

48、供了較低的分辨率，但是幀速率較高；而開窗口則允許隨機選擇一塊感興趣的區域。cmos傳感器坐擁高靈敏度、寬動態范圍和低功耗優勢最新cmos傳感器獲得廣泛應用的一個前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個衡量尺度是填充因子(感光面積與整個像素面積之比)與量子效率(由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數量)的乘積。ccd傳感器因其技術的固有特性而擁有一個很大的填充因子。而在cmos圖像傳感器中，為了實現堪與ccd轉換器相媲美的噪聲指標和靈敏度水平，人們給cmos圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器(aps)，并且導致填充因子降低，原因是像素表面相當大的一部分面積被放大器晶

49、體管所占用，留給光電二極管的可用空間較小。所以，當今cmos傳感器的一個重要的開發目標就是擴大填充因子。賽普拉斯(fillfactory)通過其獲得專利授權的一項技術，可以大幅度地提高填充因子，這種技術可以把一顆標準cmos硅芯片最大的一部分面積變為一塊感光區域。nextpage另外，對于一個典型的工業用圖象傳感器而言，由于許多場景的拍攝都是在照明條件很差的情況下進行的，因此擁有較大的動態范圍將是十分有益的。cmos圖像傳感器通過多斜率操作實現了這一目標：轉換曲線由傾度不同的直線部分所組成，它們共同形成了一個非線性特征曲線。因此，一幅場景的黑暗部分有可能占據集成模擬-數字轉換器轉換范圍的很大一

50、部分：轉換特征曲線在這里最為陡峭，以實現高靈敏度和對比度。特征曲線上半部分的平整化將在圖像的明亮部分捕獲幾個數量級的過度曝光，并以一個更加細致的標度來表現它們。采用多斜率的方式來運作lupa-4000將使高達90db的光動態范圍與一個10位a/d轉換范圍相匹配。具有vga分辨率的im-001系列cmos圖像傳感器在此基礎上更進一步；它們是專為汽車應用而設計的。其像素由光電二極管組成，可提供高達120db的自適應動態范圍。面向汽車應用的acm 100相機模塊就采用了這些傳感器，這種相機模塊據稱是同類產品中率先面市的全集成化相機解決方案：該視覺解決方案被看作是面向駕駛者保護、防撞、夜視支持和輪胎跟

51、蹤導向的未來汽車安全系統的關鍵元件。此外，對于獨立于電網的便攜式應用而言，以低功耗特性而著稱的cmos技術還具有一個明顯的優勢：cmos圖像傳感器是針對5v和3.3v電源電壓而設計的。而ccd芯片則需要大約12v的電源電壓，因此不得不采用一個電壓轉換器，從而導致功耗增加。在總功耗方面，把控制和系統功能集成到cmos傳感器中將帶來另一個好處：它去除了與其他半導體元件的所有外部連接線。其高功耗的驅動器如今已遭棄用，這是因為在芯片內部進行通信所消耗的能量要比通過pcb或襯底的外部實現方式低得多。擴展光譜靈敏度和提高分辨率是大趨勢在現代cmos圖像傳感器中，一個重要的發展趨勢是其光譜靈敏度擴展到了近紅

52、外區nir(至約1,100nm的波長)。配備了im-001 cmos圖像傳感器的汽車應用將改善霧穿透力和夜視能力。由于工業圖像捕獲技術開始運用更多波長位于nir之中的光源，而且生物技術也在利用該光譜區域中的有趣現象，因此，新開發的ibis 5-ae-1300傳感器具有700900nm的nir靈敏度。在面向消費應用的圖像捕獲技術中，另一個發展趨勢是繼續提高分辨率。到2005年年中，70%左右的手機相機已具有vga格式分辨率(640×480像素)；但隨后的2006年，幾百萬像素的傳感器就將占領50%的市場份額，而到2008年，其市場占有率預計將進一步攀升至90%以上。為此，賽普拉斯開發了

53、一種用于蜂窩電話的300萬像素圖像傳感器，該產品采用了autobrite技術，可進行12位模擬/數字轉換，并提供了72db的寬廣動態范圍，而目前市面上的10位模擬/數字轉換器的動態范圍僅為60db。逐行掃描模式中的幀速率高達30幀/秒，因而可錄制實況視頻節目。在工業和商業領域中，這種發展趨勢也很明顯：賽普拉斯已推出一款用于kodak數碼相機的1,300萬像素/35mm圖像傳感器，另外，660萬像素的ibis 4-6600傳感器正在一種面向弱視人群的自動閱讀輔助裝置中證明自己的卓越品質它可在一幅完整的標準a4頁面上提供出色的分辨率。憑借技術實現系統集成 由于蜂窩電話、數碼相機、mp3播放機和pd

54、a等傳統分離型功能設備的加速數字融合(即成為一部緊湊的消費型電子產品)，導致人們越來越希望至少具有部分自主性的子系統能夠在一部設備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢還將對專業測量技術產生影響：利用包含一個數碼相機、pda用戶接口和wlan聯網能力的便攜式檢驗工具，光測試和監視的應用范圍將得到有效的拓展。作為一種平臺技術，cmos符合這一發展潮流：ccd圖像轉換器仍然需要采用外部邏輯電路來實現控制和模擬/數字轉換功能，而cmos標準邏輯器件則能夠把傳感器、控制器、轉換器和評估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。一個典型的例子如專門針對要求苛刻的消費應用而制作的cyiwcsc1300aa芯片的圖像捕獲電

55、路。它基于130萬像素圖像傳感器cyiwosc1300aa和一個用于提供誤差插補、黑電平調整、透鏡校正、信號互串校正、彩色馬賽克修補、彩色校正、自動曝光、噪聲抑制、特效和校正等等諸多功能的附加信號處理器。集成更多的系統功能(一直到自主型光電傳感器系統)是可行的，這主要取決于諸如市場容量和開發成本等經濟目標和限制因素。當今的cmos圖像轉換技術不僅服務于“傳統的”工業圖像處理，而且還憑借其卓越的性能和靈活性而被日益廣泛的新穎消費應用所接納。此外，它還能確保汽車駕駛時的高安全性和舒適性。最初，cmos圖像傳感器被應用于工業圖像處理；在那些旨在提高生產率、質量和生產工藝經濟性的全新自動化解決方案中，

56、它至今仍然是至關重要的一環。據市場研究ims research的預測，在未來的幾年中，歐洲工業圖像處理市場的年成長率將達到6%，其中，在相機中集成了軟件功能的智能型解決方案的市場份額將不斷擴大。在德國，據其全國工具機供應商協會vdma提供的數據，2004年的圖像處理市場增長率達到了14%。市場調研in-stat/mdr亦指出，單就圖像傳感器的次級市場而言，其年成長率將高達30%以上，而且這種情況將持續到2008年。最為重要的是：cmos傳感器的成長速度將達到ccd傳感器的七倍，照相手機和數碼相機的迅速普及是這種需求的主要推動因素。顯然，人們如此看好cmos圖像轉換器的成長前景是基于這樣一個事實

57、，即：與壟斷該領域長達30多年的ccd技術相比，它能夠更好地滿足用戶對各種應用中新型圖像傳感器不斷提升的品質要求，如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動態范圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優良的系統集成等。此外，cmos圖像轉換器還造就了一些迄今為止尚不能以經濟的方式來實現的新穎應用。另外，還有一些有利于cmos傳感器的“軟”標準在起作用，包括：應用支持、抗輻射性、快門類型、開窗口和光譜覆蓋率等。不過，這種區別稍帶幾分任意性，因為這些標準的重要程度將由于應用的不同(消費、工業或汽車)而發生變化。細節表現中所面臨的難題就像我們從模擬攝影所獲知的那樣，拍攝一幅完整場景的照片是一件相當普通

58、的事情，照相手機同樣如此。但是，對于工業或汽車應用來說，情況就大不一樣了：有些場合并不需要很高的全幀數據速率。比如，在監控攝像機中，只要能夠發現一幅場景中出現的變化（因為這種變化可能預示著某種可疑情況），那么分辨率低一點也是完全可以接受的。在此基礎之上才需要借助全分辨率來采集更多的細節信息。跟著發生的動作將只在攝像機視場的某一部分當中進行播放，而且，在所捕獲的場景中，只有這一部分才是監控人員所關注的。對于只提供全幀圖像的ccd圖像傳感器而言，只有采用一個分離的評估電路才能夠提供兩個觀測角度，這意味著處理時間和成本的增加。然而，cmos圖像傳感器的工作原理則與ram相似，所有的存儲位均可單獨讀出。cmos傳感器的二次采樣雖然提供了較低的分辨率，但是幀速率較高；而開窗口則允許隨機選擇一塊感興趣的區域。cmos傳感器坐擁高靈敏度、寬動態范圍和低功耗優勢最新cmos傳感器獲得廣泛應用的一個前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個衡量尺