一种具有失调抑制技术的全局快门帧差型传感器

提出了一种低固定模式噪声全局快门帧差型传感器的电路实现方法。帧差型传感器根据连续两帧之间的光强变化方向进行编码,每个像素只输出两位的事件信息。全局快门方案通过交替使用像素内的两个电容器实现。失调抑制技术结合了差分采样方案与基于电容存储的比较器失调抑制方案。传感器采用0.11μm CMOS技术进行设计,像素尺寸为7μm,阵列大小为640×480。仿真结果显示:提出的方法将列并行事件编码电路的失调从7.37 mV抑制到264μV;传感器的固定模式噪声从0.75%降低到0.096%;传感器以120帧/s的速度运行时,功耗为0.441 nJ/pixel×frame。仿真结果表明,该传感器可以以低固定模式噪声输出时间域差分图像。

高动态科学级CMOS相机系统的设计

为了满足全局曝光模式下对高动态范围CMOS相机需求,基于CIS-2521sCMOS器件设计出一个相机系统,通过研究CIS-2521芯片像素读出结构特点和全局曝光模式下驱动时序特点,选用FPGA搭载DDR3作为处理架构,在FPGA内部完成了成像参数控制,sCMOS驱动时序,图像数据采集,图像预处理等SOPC片上一体化设计,并对各个模块功能进行了介绍。设计的相机系统进行成像测试,实现了连续输出50帧/s,2 560×2 160像素,14bit有效深度的高清晰度高动态范围图像,基本满足科学级成像条件的需求。

CMOS图像传感器中卷帘式快门特性及其应用

结合CMOS图像传感器研究了CMOS图像传感器卷帘式快门的具体应用。介绍了卷帘式快门的特点和工作原理,分析了具有卷帘式快门的CMOS图像传感器的成像特性,并对其进行了成像实验。探讨了一种利用卷帘式快门相机拍摄的单精度视图来计算高速物体在三维空间中的位姿和速度的新方法。最后,提出了一个运动目标的透视投影模型,讨论了估计目标位姿和速度的方法。实验结果表明:具有卷帘式快门的CMOS图像传感器对运动物体成像时会产生一定程度的畸变,畸变的程度与积分时间等传感器参数的设置有关。在误差最小化的情况下得到了运动物体的位姿和速度参数,计算误差在2.5%以内,测量精度为0.01rad/s。对实验结果的分析证明了方法的可行性。这种计算方法能够使得低价格、低耗能的CMOS相机转化为一种新的速度传感器。

应用于高光谱成像的CMOS图像传感器

文中介绍了应用于高光谱地球观测的CMOS有源图像传感器。该器件由全局曝光模式的像素组成512×256面阵,可实现450帧/s的帧频。全局曝光模式是由在光二极管外增加1个储存电容的方式实现的。该器件采用0.5μm标准CMOS工艺,满阱电子达到140 000电子,瞬态噪声29电子,动态范围74 d B。采用该器件开发的高光谱成像仪的空间及频谱分辨率具有很高水平。

CMOS图像传感器在太阳磁场观测中的应用研究

磁场是太阳物理的第1观测量,当前太阳磁场观测研究正迈向大视场、高时空分辨率、高偏振测量精度以及空间观测的时代.中国首颗太阳观测卫星-先进天基太阳天文台(ASO-S)也配置了具有高时空分辨率、高磁场灵敏度的全日面矢量磁像仪(FMG)载荷,针对FMG载荷的需求,讨论了大面阵、高帧频互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)图像传感器应用于太阳磁场观测的可行性.首先,基于滤光器型太阳磁像仪观测的原理,比较分析了目前CMOS图像传感器(可用的或是可选的两种快门模式)的特点,指出全局快门类型更适合FMG;其次搭建了CMOS传感器实验室测试系统,测量了CMOS图像传感器的像素增益及其分布规律;最后在怀柔太阳观测基地的全日面太阳望远镜上开展了实测验证,获得预期成果.在这些研究基础上,形成了FMG载荷探测器选型方向.

全局快门CMOS图像传感器研究进展

全局快门CMOS图像传感器广泛应用于高速运动物体的成像,包括机器视觉、工业测量、航空航天,以及军事应用等领域。介绍了全局快门CMOS图像传感器的主要类型,具体分析了灵敏度、寄生光灵敏度、读出噪声、动态范围和帧频等性能参数的研究进展。最后对国内外有代表性的全局快门CMOS图像传感器产品进行了介绍。

高光谱成像用高帧频CMOS图像传感器

针对高帧频、全局曝光和光谱平坦等成像应用需求,设计了一款高光谱成像用CMOS图像传感器。其光敏元采用PN型光电二极管,读出电路采用5T像素结构。采用列读出电路以及高速多通道模拟信号并行读出的设计方案来获得低像素固定图像噪声(FPN)和非均匀性抑制。芯片采用ASMC 0.35μm三层金属两层多晶硅标准CMOS工艺流片,为了抑制光电二极管的光谱干涉效应,后续进行了光谱平坦化VAE特殊工艺,并对器件的光电性能进行了测试评估。电路测试结果符合理论设计预期,成像效果良好,像素具备积分可调和全局快门功能,最终实现的像素规模为512×256,像元尺寸为30μm×30μm,最大满阱电子为400 ke^(-),FPN小于0.2%,动态范围为72 dB,帧频为450 f/s,相邻10 nm波段范围内量子效率相差小于10%,可满足高光谱成像系统对CMOS成像器件的要求。

5T结构全局曝光CMOS图像传感器的研究与设计

阐述一种5T全局曝光像素结构的设计。通常的全局曝光CMOS图像传感器采用的是4T结构,该5T全局曝光像素结构在原有结构基础上增加一个曝光控制管,实现对曝光操作的控制,可以使曝光与积分值读出同步进行,提高图像传感器的工作效率,使其有更高的帧频,同时克服电子溢流等问题,使得其拥有更高的成像质量。

基于图像处理的选针器检测系统

为提高选针器的检验效率,设计了一套基于图像处理的全自动选针器检验系统。该系统由普通工业相机、选针器控制器、选针器放置平台及计算机组成,采用刀头在两极限位置的灰度值来实现选针器的检验。通过分析选针器刀头的摆动规律,验证利用选针器刀头的灰度值判断刀头摆动运行的可行性;借助Python软件实现图像获取与裁剪,结合Otsu、轮廓检测、图像腐蚀等算法提取每个刀头的灰度值,并通过与预先求解的阈值相比较,实现刀头正常工作的测量与判断。结果表明:设计的人机交互界面可实时显示检验情况,同时可实时保存选针器工作失误帧的图片于指定目录、错误日志于指定文件内,可供查阅和分析;此外,该系统对工作环境要求低,系统成本低廉,通过对模拟出错的选针器进行实际测试,证明该检验系统可有效实现选针器刀头的检测。

高光谱成像用高速CMOS图像传感器设计

针对高帧频、全局曝光、通道数可选等成像应用需求,提出了一种高光谱成像用CMOS图像传感器,重点分析了8T像素结构和读出电路的设计方案与电路原理,完成了芯片的整体仿真和流片验证。结果表明:设计符合预期,成像效果良好,像素具备较高的满阱和全局快门功能,读出电路实现了输出通道数可选功能,同时保证了模拟信号在大面阵、低输出通道数条件下的高速、低噪声输出,最终实现的像素阵列为2 048×256,像素尺寸为24μm×24μm,单通道最大输出频率为40×10^6 pixel/s,最高帧频为4 000f/s,可满足高光谱成像系统对图像传感器的需求。

CMOS和EMCCD在全局快门模式下的信噪比探讨

全局快门在对地观测的超光谱成像、测绘及星敏应用中具有优势,但应用效果也依赖于高信噪比。针对CMOS成像特点,设计了可进行拉灌电流的低压基准源电路,基于低热光学变形的焦面电子学,提出上电初始态不定的多通道串行数据接收方法;针对全局快门所特有的寄生光灵敏度影响,采用分行统计中间行为基准的多点拟合校正方法;按照EMVA1288标准,将前照式CMOS成像系统与制冷背照式EMCCD进行了测试,校正前后单幅图像的标准差分别为3.37和0.42,最大信噪比为123.37,EMCCD的最大信噪比为359.43。结果表明,该校正方法可有效减弱全局快门的固定图形噪声,面阵CMOS在全局快门方式下的信噪比与EMCCD相比还有较大差距。

基于DSP帧曝光图像采集系统

介绍了一种基于帧曝光CMOS传感器(MT9V034)、FIFO芯片(AL422B)、高速可读写存储器SRAM,以及DSP28335系列和CPLD的图像采集和传输系统。采用DSP2000系列内部DMA控制器与FIFO芯片相连的方法,完成对图像的快速采集及传输。详细论述了系统的总体结构、部分硬件设计和软件程序设计,并给出了实验结果。

一种车载疲劳驾驶预警系统设计方案

疲劳驾驶已经成为影响行车安全的元凶之一,针对当前驾驶员的疲劳驾驶行为检测类设备主要集中在汽车后装市场现状,及汽车前装疲劳驾驶行为检测类产品相对较少的情况下,结合当前人工智能迅速普及的现状,提出了一种适合车载前装的驾驶员疲劳驾驶预警系统(DMS)设计方案,及相应安装、部署方法。该硬件系统主机基于i.mx6主控方案,配以全局曝光的近红外Camera,辅助图像处理算法检测疲劳驾驶行为,并将检测结果通过CAN总线输出给车载主机系统。

X-Class CMOS图像传感器平台满足机器视觉市场需求,增强工业摄像机设计灵活性

医疗成像、军事侦察领域以及新兴的机器人技术、人工智能推动着机器视觉市场高速增长。X-ClassCMOS图像传感器平台具备业界领先的像素尺寸及卓越的光学性能、更快帧速率、更低功耗、多种速度等级、简化设计等竞争优势,解决机器视觉市场需要分辨率高、图像质量优、能效高且能根据不同需求匹配速度等级的图像传感器的关键市场需求。介绍了平台中两款最先推出的3.2μm全局快门CMOS产品XGS 12000和XGS 8000,以及完整的评估套件,包括静态图像、视频捕获、感兴趣区域读取及自定义测试功能的配置等。

全局快门图像传感技术满足动态视觉市场不断演变的需求

现有应用的不断演变以及大量令人兴奋的新兴应用正在创造对高性能图像传感器的巨大需求,有关市场调研机构预计,到2020年图像传感产品年复合增长率预计接近8%。鉴于各类小型、便携及"移动"产品以及相关应用市场的增长趋势,对于能够捕获动态场景清晰图像,以及适应从极暗到极亮的光线条件的图像传感器的需求也在日益增加。传统的卷帘快门设计由于其逐行扫描的工作方式使其很难达到所需的图像质量,而全局快门设计则能够捕捉高质量图像,而不会产生任何拖尾、弯曲或伪影。在一些激动人心的终端产品的驱动下,全局快门图像传感器市场正在迅速崛起。设计人员需要的传感器,不仅高性能,而且要具有严格的操作参数,从而为其提供小而功能强大的解决方案,以便可以在所有光照条件下、在静态和移动环境中完成工作。本文简述了CMOS传感器技术市场的发展,并比较了卷帘快门和全局快门两种快门技术的优劣点,介绍了安森美半导体的AR0144主要性能,可以为图像传感应用提供更多的实用性和多功能性的选择。

47.5Mp高分辨率、高速全局快门CMOS成像传感器

全局快门CMOS成像传感器在机器视觉领域正快速发展。简介了艾迈斯半导体的最新全局快门CMOS成像传感器CMV50000的性能及参数,重点介绍了CMV50000在高端机器视觉、平板显示器检测、航拍成像和视频/广播等领域的应用,简介了CMV50000评估套件,并对未来技术走向做出展望。

图像传感器视域下的可见光通信技术分析

为了设计功能更加完善的可见光通信(Visible Light Communication,VLC)系统,针对图像传感器基础上的可见光通信技术应用展开分析。介绍可见光通信系统,了解可见光通信技术优势,随之构建可见光信道模型,利用图像传感器设计可见光通信系统,以高速全局快门相机为参照,明确设计原理与方案,经过分析认识到图像传感器在可见光通信系统中的优势,旨在为今后可见光通信技术的应用积累经验。

Reset noise reduction through column-level feedback reset in CMOS image sensors

A low reset noise CMOS image sensor （CIS） based on column-level feedback reset is proposed. A feedback loop was formed through an amplifier and a switch. A prototype CMOS image sensor was developed with a 0.18μm CIS process. Through matching the noise bandwidth and the bandwidth of the amplifier, with the falling time period of the reset impulse 6μs, experimental results show the reset noise level can experience up to 25 dB reduction. The proposed CMOS image sensor meets the demand of applications in high speed security surveillance systems, especially in low illumination.