飞思卡尔摄像头比赛使用CCD与CMOS的优缺点.pdf
ccd和cmos的异同
ccd和cmos的异同CCD与CMOS传感器是当前被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管进行光电转换，将图像转换为数字数据，而其主要差异是数字数据传送的方式不同。
一般而言普通的数码相机中使用CCD芯片的成像质量要好一些。
CCD与CMOS传感器是当前被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管进行光电转换，将图像转换为数字数据，而其主要差异是数字数据传送的方式不同。
一般而言普通的数码相机中使用CCD 芯片的成像质量要好一些。
CCD 是目前比较成熟的成像器件，CMOS 被看作未来的成像器件。
CCD 与 CMOS 相同之处两种类型的传感器都以完全相同的方式检测光。
入射光子撞击硅原子，硅原子是半导体。
当发生这种情况时，原子中的一个电子被提升到更高的能级（轨道），称为导带。
硅通常表现得像绝缘体，所以它的电子不能四处移动。
但是一旦电子被提升到导带，就可以自由地移动到其他相邻的原子，就像硅是金属一样。
什么是绝缘体变成导体–这就是硅被称为半导体的原因。
在光学传感器中，这些现在可移动的电子被称为光电子。
两种类型的传感器都使用像素。
像素只是硅的一个小方形区域，它收集并保持这些光电子。
通常的比喻是田间的一系列水桶，每个都收集雨水。
如果你想知道在该领域的任何部分下雨了多少，你只需要测量每个桶的充满程度。
到目前为止，CCD 和CMOS 的一切都是一样的; 这是一个非常不同的测量过程。
CCD 与 CMOS 不同之处电荷耦合器件（CCD）是更老，更成熟的技术。
这些芯片采用NMOS 或 PMOS 技术制造，这种技术在 70 年代很流行，但在今天很少使用。
在读出期间，CCD 将电子从像素移动到像素，就像桶式旅一样。
它们通过传感器一角的读出放大器一个接一个地移出。
这样做的最大好处是每个像素都以相同的方式测量。
使用单个读出放大器使读出过程非常一致。
这样可以生成具有低固定模式噪声和读取噪声的高质量数据。
像素中也没有浪费的空间，这是 CMOS 传感器的问题。
CMOS与CCD的较量共5页
CMOS与CCD的较量引言早期，CCD是无可争议的霸主，绝大部分数码相机都采用CCD成像，只有佳能在自己的高端单反相机型号上采用CMOS元件。
不过近年来，CMOS 发展势头迅猛，几乎已经在家用单反相机中一统江湖，因此很多分析人士认为，未来CMOS将取代CCD，成为数码相机的首选。
进入2010年，CCD 和CMOS的竞争已经进入了白热化阶段，CMOS越来越多地被消费类数码相机所采用。
1 目前数码相机的两种成像元件1.1 CCD图像传感器CCD(电荷耦合元件，Charge-coupled Device)是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。
从结构上讲CCD分为三层，分别是“微型镜头”、“分色滤色片”和“感光层”。
为了提高CCD的采光率，就要增加单一像素的受光面积，但是一味提高采光率很容易导致画质下降。
而“微型镜头”层相当于在感光层前面加上一副眼镜，使得感光面积不受传感器的开口面积影响，而是通过微型镜片的表面积来控制感光面积。
CCD 的第二层是“分色滤色片”，用于分离RGB色彩。
CCD最为重要的是第三层“感光片”，这层主要是负责将穿过滤色层的光源信号转换成电子信号，并将信号传送到影像处理芯片，将影像还原。
1.2 CMOS图像传感器CMOS(互补性氧化金属半导体，ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)，与CCD类似，在数码相机CMOS中也是可以记录光线变化的半导体。
它主要是由硅和锗这两种元素做成的，在CMOS上共存着带N(带正电)级和P(带负电)级的半导体，受光之后这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。
然而，CMOS的缺点就是容易出现噪点，这主要是因为早期的设计结构使CMOS在处理快速变化的影像时由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。
2 CCD与CMOS的优缺点比较CCD具有的优点很多，包括灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等。
飞思卡尔智能车摄像头组技术报告 (2)
第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告摘要本文设计的智能车系统以K60微控制器为核心控制单元，基于CCD摄像头的图像采样获取赛道图像信息，提取赛道中心线，计算出小车与黑线间的位置偏差，采用PD方式对舵机转向进行反馈控制。
使用PID控制算法调节驱动电机的转速，结合特定算法分析出前方赛道信息实现对模型车运动速度的闭环控制。
为了提高模型车的速度和稳定性，我们用C++开发了仿真平台、蓝牙串口模块、SD卡模块、键盘液晶模块等调试工具，通过一系列的调试，证明该系统设计方案是确实可行的。
关键词：K60，CCD摄像头，二值化，PID控制，C++仿真，SD卡AbstractIn this paper, we will design a intelligent vehicle system based on MC56F8366 as the micro-controller unit. using the CCD image sensor sampling to the track image information to extract the track line center, to calculate the positional deviation between the car with the black line, the use of PD on the rudder. The machine turned to the feedback control. We use PID control algorithm to adjust the speed of the drive motor, combined with specific algorithms to achieve closed-loop control of the movement speed of the model car in front of the track. In order to improve the speed and stability of the model car, we use the C++ to develop a simulation platform, Bluetooth serial module, SD card module, keyboard, LCD modules, debugging tools. Through a series of debugging, the system design is feasible.Key words: K60，CCD_camera, binaryzation, PID control, C++ simulation, SD card目录第1章引言................................................................................... - 1 - 第2章系统总体设计................................................................ - 2 - 2.1 系统分析..................................................................................... - 2 - 2.2 车模整体布局............................................................................. - 3 - 2.3 本章小结....................................................................................... - 4 - 第3章系统机械设计及实现................................................... - 5 - 3.1 前轮定位的调整......................................................................... - 5 -3.1.1主销内倾..............................................................................- 6 -3.1.2 后倾角.................................................................................- 6 -3.1.3 内倾角.................................................................................- 7 - 3.2 舵机安装....................................................................................... - 8 -3.2.1 左右不对称问题的发现与解决........................................- 10 - 3.3 编码器的安装............................................................................ - 10 - 3.4 摄像头安装.................................................................................- 11 -3.4.1 偏振镜的使用......................................................................- 12 -3.4.2 摄像头的标定......................................................................- 12 - 3.5 摄像头的选用.............................................................................- 13 - 3.6 红外接收装置.............................................................................- 14 -3.7 防止静电复位.............................................................................- 15 - 3.8 本章小结.......................................................................................- 15 - 第4章硬件电路系统设计及实现 ...................................... - 16 -4.1 硬件设计方案............................................................................- 16 - 4.2 电源稳压......................................................................................- 17 - 4.3 电机驱动......................................................................................- 18 - 4.4 图像处理部分............................................................................- 19 -4.4.1 摄像头升压电路.............................................................- 19 -4.4.2 视频分离电路.................................................................- 19 -4.4.3 硬件二值化.....................................................................- 19 - 4.5 灯塔电路......................................................................................- 21 - 4.6 本章小结......................................................................................- 21 -第5章系统软件设计.............................................................. - 22 -5.1 软件流程图...............................................................................- 22 - 5.2 算法新思路...............................................................................- 23 -5.2.1中心线提取.......................................................................- 23 -5.2.2 直角检测........................................................................... - 24 -5.2.3 单线检测......................................................................... - 24 - 5.3 舵机控制.....................................................................................- 25 - 5.4 速度控制.....................................................................................- 26 - 5.5 PID算法....................................................................................- 26 - 5.6 路径优化.....................................................................................- 31 -第6章系统联调...................................................................... - 33 - 6.1 开发工具.................................................................................... - 33 - 6.2 无线调试蓝牙模块及蓝牙上位机..........................................- 33 - 6.3 键盘加液晶调试......................................................................- 34 - 6.4 TF卡调试模块.........................................................................- 34 -6.4.1 TF卡.............................................................................- 34-6.4.2 SDCH卡 .........................................................................- 35 -6.4.3 软件实现.......................................................................- 36 - 6.5 C++上位机设计........................................................................- 36 - 6.6 电源放电模块...........................................................................- 38-6.6.1 镍镉电池记忆效应…………………………………….. - 39-6.6.2 放电及电池性能检测设备…………………………….. - 39- 6.7 本章小结....................................................................................- 40 - 第7章模型车技术参数........................................................ - 41 - 第8章总结............................................................................... - 42 - 参考文献...................................................................................... - 44 -第1章引言在半导体技术日渐发展的今天，电子技术在汽车中的应用越来广泛，汽车智能化已成为行业发展的必然趋势。
CCD和CMOS图像传感器的不同之处
CCD和CMOS图像传感器的不同之处CCD与CMOS传感器是当前被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管(photod iode)进行光电转换，将图像转换为数字数据，而其主要差异是数字数据传送的方式不同。
如下图所示，CCD传感器中每一行中每一个象素的电荷数据都会依次传送到下一个象素中，由最底端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出；而在CMOS传感器中，每个象素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。
造成这种差异的原因在于：CCD的特殊工艺可保证数据在传送时不会失真，因此各个象素的数据可汇聚至边缘再进行放大处理；而CMOS工艺的数据在传送距离较长时会产生噪声，因此，必须先放大，再整合各个象素的数据。
左图为CCD传感器的结构，右图为CMOS传感器的结构由于数据传送方式不同，因此CCD与CMOS传感器在效能与应用上也有诸多差异，这些差异包括：1. 灵敏度差异：由于CMOS传感器的每个象素由四个晶体管与一个感光二极管构成(含放大器与A/D转换电路)，使得每个象素的感光区域远小于象素本身的表面积，因此在象素尺寸相同的情况下，CMOS传感器的灵敏度要低于CCD传感器。
2. 成本差异：由于CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，可以轻易地将周边电路(如AGC、CDS、Timing generator、或DSP等)集成到传感器芯片中，因此可以节省外围芯片的成本；除此之外，由于CCD采用电荷传递的方式传送数据，只要其中有一个象素不能运行，就会导致一整排的数据不能传送，因此控制CCD传感器的成品率比CMOS传感器困难许多，即使有经验的厂商也很难在产品问世的半年内突破 50%的水平，因此，CCD传感器的成本会高于CMOS传感器。
3. 分辨率差异：如上所述，CMOS传感器的每个象素都比CCD传感器复杂，其象素尺寸很难达到CCD传感器的水平，因此，当我们比较相同尺寸的CCD与CMOS传感器时，CCD传感器的分辨率通常会优于CMOS传感器的水平。
CCD和CMOS摄像头区别
CCD和CMOS摄像头的区别本文主要介绍了在闭路电视监控中摄像机的CCD与CMOS的区别：包括摄像机CCD和CMOS 摄像头的优缺点比较、结构上的差异、ISO感光度差异、成本差异、解析度差异、噪点差异和耗电量差异。
首先说一下在闭路电视监控中摄像机的CCD 和CMOS 的结构，ADC的位置和数量是最大的不同。
简单的说，CCD每曝光一次，在快门关闭后进行像素转移处理，将每一行中每一个像素（pixel）的电荷信号依序传入“缓冲器”中，由底端的线路引导输出至 CCD 旁的放大器进行放大，再串联 ADC 输出；相对地，CMOS 的设计中每个像素旁就直接连着 ADC （放大兼类比数字信号转换器），讯号直接放大并转换成数字信号。
两者优缺点的比较CCDCMOS设计单一感光器感光器连接放大器灵敏度同样面积下高感光开口小，灵敏度低成本线路品质影响程度高，成本高CMOS整合集成，成本低解析度连接复杂度低，解析度高低，新技术高噪点比单一放大，噪点低百万放大，噪点高功耗比需外加电压，功耗高直接放大，功耗低由于构造上的基本差异，我们可以表列出两者在性能上的表现之不同。
CCD的特色在于充分保持信号在传输时不失真（专属通道设计），透过每一个像素集合至单一放大器上再做统一处理，可以保持资料的完整性；CMOS的制程较简单，没有专属通道的设计，因此必须先行放大再整合各个像素的资料。
整体来说，CCD与CMOS 两种设计的应用，反应在成像效果上，形成包括 ISO 感光度、制造成本、解析度、噪点与耗电量等，不同类型的差异：ISO 感光度差异：由于CMOS 每个像素包含了放大器与A/D转换电路，过多的额外设备压缩单一像素的感光区域的表面积，因此相同像素下，同样大小之感光器尺寸，CMOS 的感光度会低于CCD。
成本差异：CMOS 应用半导体工业常用的MOS制程，可以一次整合全部周边设施于单晶片中，节省加工晶片所需负担的成本和良率的损失；相对地 CCD 采用电荷传递的方式输出资讯，必须另辟传输通道，如果通道中有一个像素故障（Fail），就会导致一整排的讯号壅塞，无法传递，因此CCD的良率比CMOS低，加上另辟传输通道和外加 ADC 等周边，CCD 的制造成本相对高于CMOS。
CMOS和CCD成像系统优劣之争
智能传感技术大作业CMOS和CCD成像系统优劣之争班级：021152学号：02115098姓名：李东櫆CMOS和CCD成像系统优劣之争【摘要】随着多媒体、数字电视、数码相机、可视通信等领域的热度逐渐增加，CMOS 图像传感器的应用前景更加广阔。
以数码相机为例，短短几年内，其分辨率就由几十万像素，发展到1000万、2000万像素甚至更高。
CMOS图像传感器逐步侵占传统上由CCD图像传感器覆盖的应用领域，图像传感器的领域正面临着一个重大转折。
而对于CMOS和CCD的优劣，业界也有着很大的争执。
本文将分析CMOS和CCD的成像原理，比较两者在成像质量等各方面的优劣。
一、CCD传感器工作原理电荷藕合器件图像传感器CCD（Charge Coupled Device），是一种新型光电转换器件，用一种高感光度的半导体材料制成，它能存储由光产生的信号电荷。
当对它施加特定时序的脉冲时，其存储的信号电荷便可在CCD内作定向传输而实现自扫描。
通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存。
它主要由光敏单元、输入结构和输出结构等组成。
它具有光电转换、信息存贮和延时等功能。
CCD是由许多个光敏像元按一定规律排列组成的。
每个像元就是一个MOS 电容器(大多为光敏二极管)，它是在P 型Si衬底表面上用氧化的办法生成1层厚度约为1000A～1500A的SiO2,再在SiO2表面蒸镀一金属层(多晶硅)，在衬底和金属电极间加上1个偏置电压，就构成1个MOS电容器。
当有1束光线投射到MOS电容器上时，光子穿过透明电极及氧化层，进入P型Si衬底，衬底中处于价带的电子将吸收光子的能量而跃入导带。
光子进入衬底时产生的电子跃迁形成电子－空穴对，电子－空穴对在外加电场的作用下，分别向电极的两端移动，这就是信号电荷。
这些信号电荷储存在由电极形成的“势阱”中。
MOS电容器的电荷储存容量可由下式求得：QS=Ci×VG×A式中：QS是电荷储存量；Ci是单位面积氧化层的电容；VG是外加偏置电压；A是MOS电容栅的面积。
CCD与CMOS图像传感器的比较及发展趋势
CCD与CMOS图像传感器的比较及发展趋势CCD与CMOS图像传感器的比较及发展趋势CCD与CMOS传感器是被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管（photodiode）进行光电转换，将图像转换为数字数据，而其主要差异是数字数据传送的方式不同。
由于CCD可以在较大面积上非常有效、均匀地收集和转移所产生的电荷并低噪声地测量,因此,在过去20年CCD技术一直是可见光子探测和图像捕获的主要技术。
但是最近10年,随着可以用工业标准制造的CMOS像感器的出现,光学测量技术的新纪元已经到来。
由于CMOS图像传感器具有诸如像元内放大、列并行结构,以及深亚微米CMOS 处理等独特的优点,使得CMOS在一些应用领域成为首选探测器。
到20世纪80年代末期,继CMOS多路开关取代CCD用于红外焦平面阵列的数据读出之后,不仅在低成本成像市场,而且在许多高性能的应用如高端静态数字照相机、高清晰度电视、空间探测以及精密测量等方面,CMOS像感器都有了长足的发展。
与通常CCD像感器不同,CMOS像感器可以在一个芯片甚至在每个像元上实现模拟和数字电路的功能,这样,不仅可以以新颖的、最优化的方法实现已有的光子探测方法,而且也可以用所谓的“智能像元”实现新的测量方法。
因此用于可见光子探测的器件已经从CCD转向CMOS像感器。
本文将从CCD与CMOS结构上的差异出发,对两者的灵敏度、成本、分辨率、噪声及功耗进行了比较,叙述了CCD与CMOS传感器的区别，并介绍未来CMOS的发展前景一、CCD与CMOS传感器比较CCD目前的技术比较成熟，在尺寸方面也具有一定的优势，由于工艺方面的原因CMOS的尺寸无法做的很大，但其工艺复杂、成本高、耗电量大、像素提升难度大等问题也是不可否认的。
而CMOS由于制造工艺简单，因此可以在普通半导体生产线上进行生产其制造成本比较低廉。
CCD传感器中每一行中每一个象素的电荷数据都会依次传送到下一个象素中，由最底端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出；而在CMOS传感器中，每个象素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。
CCD与CMOS的区别
CCD与CMOS的区别CCD与CMOS的区别有：1、灵敏度差异由于CMOS传感器的每个象素由四个晶体管与一个感光二极管构成(含放大器与A/D转换电路)，使得每个象素的感光区域远小于象素本身的表面积，因此在象素尺寸相同的情况下，CMOS传感器的灵敏度要低于CCD传感器。
2、成本差异由于CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，可以轻易地将周边电路(如AGC、CDS、Timing generator、或DSP 等)集成到传感器芯片中，因此可以节省外围芯片的成本。
由于CCD采用电荷传递的方式传送数据，只要其中有一个象素不能运行，就会导致一整排的数据不能传送，因此控制CCD传感器的成品率比CMOS传感器困难许多，即使有经验的厂商也很难在产品问世的半年内突破50%的水平，因此，CCD传感器的成本会高于CMOS 传感器。
3、分辨率差异CMOS传感器的每个象素都比CCD传感器复杂，其象素尺寸很难达到CCD传感器的水平，因此，当我们比较相同尺寸的CCD与CMOS传感器时，CCD传感器的分辨率通常会优于CMOS传感器的水平。
4、噪声差异由于CMOS传感器的每个感光二极管都需搭配一个放大器，而放大器属于模拟电路，很难让每个放大器所得到的结果保持一致，因此与只有一个放大器放在芯片边缘的CCD传感器相比，CMOS传感器的噪声就会增加很多，影响图像品质。
5、功耗差异CMOS传感器的图像采集方式为主动式，感光二极管所产生的电荷会直接由晶体管放大输出，但CCD传感器为被动式采集，需外加电压让每个象素中的电荷移动，而此外加电压通常需要达到12~18V。
因此，CCD传感器除了在电源管理电路设计上的难度更高之外(需外加power IC)，高驱动电压更使其功耗远高于CMOS传感器的水平。
评论匿名用户2016-09-12CMOS结构相对简单，与现有的大规模集成电路生产工艺相同，从而生产成本可以降低。
从原理上，CMOS的信号是以点为单位的电荷信号，而CCD是以行为单位的电流信号，前者更为敏感，速度也更快，更为省电。