CMOS摄像机成像器件的4种输出模式

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　　1、线性输出模式

　　线性输出模式的输出一般与光强成正比，如图1中的曲线1所示。这种输出模式的动态范围最小，而且在线性范围的最高端信噪比最大。在小信号时，因噪声的影响增大，信噪比一般很低。但是，这种线性输出模式的CMOS摄像机，适用于要求进行连续测量的场合。

图1  4种输出模式曲线

　　2、双斜率输出模式

　　双斜率的输出模式，是一种扩大摄像机动态范围的方法，如图1中的曲线2所示。由图1看出，它采用两种曝光时间：当信号很弱时，采用长时间曝光，输出信号曲线的斜率很大;当信号很强后，改用短时间曝光，这时曲线斜率就会降低，从而可以扩大动态范围。这就类似于CCD宽动态摄像机目前常采用的对最暗与最亮的双曝光，即2次取样方式。

　　显然，为改善输出的平滑性，还可采用多斜率的输出模式，即多种曝光时间(类似CCD宽动态摄像机的多次取样方式)。输出曲线可由多段直线拟合，显然曲线会平滑得多，使输出图像的灰阶层次等变得更好些。

　　3、对数输出模式

　　对数输出模式如图1中的曲线3所示。采用这种输出模式的CMOS摄像机的动态范围非常大，一般可达到几个数量级，使得无需对照相机或摄像机的曝光时间进行控制，也无需对其镜头的光圈进行调节。此外，在CMOS成像器件中，又可方便地设计出对数响应电路，且实现起来也很容易。

　　值得说明的是，由于人眼对光的响应也接近对数规律，因而这种输出模式具有良好的使用性能，在照相机等中常用。

　　4、γ校正模式

　　γ校正模式如图1中的曲线4所示。它的输出规律如下：U=KeγE (2)

　　(2)式中，U为信号输出电压，E是输入光强，K为常数，而γ便是校正因子，γ为小于1的系数。由式(2)可见，这种模式也使输出信号的增长速度逐渐减缓，因而也能扩大动态范围。

　　由上看出，CMOS摄像器件的4种输出模式，除其输出特性有较大区别外，动态范围相差很大。一般线性输出模式动态范围只有40-60dB，其它输出模式都较大。