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       相机经历了几百年的飞速发展，不再仅仅是记录影像，更多的是帮助人们便利的生活工作。日常的生活工作从来不缺少精彩，精彩的瞬间转瞬即逝，如何记录消逝的美丽瞬间，高速相机使得精彩不再是那么短暂。高速相机是工业相机的一种，具有高图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等。工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其Z本质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。

弹弓弹射玻璃杯破裂场景

       高速相机的芯片通常采用CCD或者CMOS图像传感器，两者之前有何区别，让我们先来了解下什么是CCD和CMOS。

       CCD是机器视觉Z为常用的图像传感器，可直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。其显著特点是：1.体积小重量轻；2.功耗小，工作电压低，抗冲击与震动，性能稳定，寿命长；3.灵敏度高，噪声低，动态范围大；4.响应速度快，有自扫描功能，图像畸变小，无残像；5.应用超大规模集成电路工艺技术生产，像素集成度高，尺寸精确，商品化生产成本低。

       CMOS图像传感器的Z早出现在上世纪70 年代初，随着VLSI 制造工艺技术的发展而迅速发展。因为其良好的集成性、低功耗、高速传输和宽动态范围等特点在高分辨率和高速场合得到了广泛的应用。

       CCD与CMO区别：

       1.信号的读出过程不同：由于CCD仅有一个(或少数几个)输出节点统一读出，其信号输出的一致性非常好;而CMOS芯片中，每个像素都有各自的信号放大器，各自进行电荷-电压的转换，其信号输出的一致性较差。但是CCD为了读出整幅图像信号，要求输出放大器的信号带宽较宽，而在CMOS 芯片中，每个像元中的放大器的带宽要求较低，大大降低了芯片的功耗，这就是CMOS芯片功耗比CCD要低的主要原因。

       2.ISO感光度：由于CMOS每个像素由四个晶体管与一个感光二极管构成，还包含了放大器与数模转换电路，过多的额外设备缩小了单一像素感光区域的表面积，因此相同像素下，同样的尺寸，CMOS的感光度会低于CCD。

       3.速度:CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下，以行为单位一位一位地输出信息,速度较慢;而CMOS光电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号,还能同时处理各单元的图像信息，速度比CCD电荷耦合器快很多。

        4.电源及耗电量：CCD电荷耦合器大多需要三组电源供电，耗电量较大；CMOS光电传感器只需使用一电源，耗电量非常小，仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。

       5.成本：CCD的优势在于成像质量好，但是由于制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握，所以导致制造成本居高不下，特别是大型CCD，价格非常高昂。在相同分辨率下，CMOS价格比CCD便宜，但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些。

       如今，CMOS在制造工艺和影响处理技术上已有很大的突破，业界对CMOS的发展也更加看好，甚至有人预言，图像传感器将进入"CMOS"时代。

       众多高速相机生产厂商也都开始了CCD向CMOS的转变，富煌君达生产的千眼狼高速相机全部使用CMOS图像传感器。

每个公司生产的凝胶成像从结构上看都是差不多的，都可以用于DNA/RNA/蛋白质等凝胶电泳不同染色（如EB、考马氏亮蓝、银染）等非化学发光成像检测分析，主要区分看凝胶成像的灵敏度与分辩率，要想拍出的图像质量好主要是取决于CCD的尺寸、像素，还有成像的一个软件功能。
关于CCD的介绍：
一：CCD是Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写,它是一种半导体成像器件,因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。
（1）CCD尺寸与图像质量
CCD尺寸是影响其成像表现力的一个硬指标，是指CCD对角线的长度，也即是说，CCD的尺寸决定了指感光器件的面积大小。感光器件的面积越大，也即CCD/CMOS面积越大，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。在相同像素的情况下，CCD的面积越大，单个感光单元的面积也就越大，其信噪比和感光能力也就越强，成像质量就越好。相反，单个感光单元的面积越小，其信噪比和感光能力也就越弱，成像的质量就会偏差。
（2） CCD的像素
通常描述摄像头性能的时候都会用多少像素来表示,像素通俗地理解就是构成图像的基础材料,法国有个画派叫点彩派,是在画布上点出几百万个很小的油彩色点的方法来组成画的,当你站在一定距离看点彩派的油画时,这些色点混合起来形成一幅无缝的画;数字图像与点画派的原理是一样的,只不过代替小画点的是一个个称为像素(pixel)的颜色小方块。
像素高低与尺寸大小没有优良关系，一般直观想法认为CCD的像素越高，所需空间应该越多，相对的CCD的面积尺寸应该越大！对照现在的生产技术来说，这个观念是对，也是不对。事实上，像素面积大小与线路布局精细度才是影响CCD尺寸的关键因素；也就是说，当制成技术越精密，线路所需占得的空间就越小，相对像素面积固定下，可以靠得更紧密，也就可以达到进一步缩小面积的目的，所以说在像素面积一定的情况下，线路布局越紧密，像素越高，CCD尺寸越大，成像质量也就越好。

二 ：CCD结构分解 上层为增光镜头中层为分色滤色片 下层为感光层 
**层“增光镜头”
我们知道，数码相机成像的关键是在于其感光层，为了扩展CCD的采光率，必须扩展单一像素的受光面积。但是提高采光率的办法也容易使画质下降。这一层“微型镜头”就等于在感光层前面加上一副眼镜。因此感光面积不再因为传感器的开口面积而决定，而改由微型镜片的表面积来决定。 
第二层是“分色滤色片”
CCD的第二层是“分色滤色片”，目前有两种分色方式，一是RGB原色分色法，另一个则是CMYK补色分色法这两种方法各有优缺点。首先，我们先了解一下两种分色法的概念，RGB即三原色分色法，几乎所有人类眼镜可以识别的颜色，都可以通过红、绿和蓝来组成，而RGB三个字母分别就是Red, Green和Blue，这说明RGB分色法是通过这三个通道的颜色调节而成。再说CMYK，这是由四个通道的颜色配合而成，他们分别是青（C）、洋红(M)、黄(Y)、黑(K)。在印刷业中，CMYK更为适用，但其调节出来的颜色不及RGB的多。 
原色CCD的优势在于画质锐利，色彩真实，但缺点则是噪声问题。因此，大家可以注意，一般采用原色CCD的数码相机，在ISO感光度上多半不会超过400。相对的，补色CCD多了一个Y黄色滤色器，在色彩的分辨上比较仔细，但却牺牲了部分影像的分辨率，而在ISO值上，补色CCD可以容忍较高的感光度，一般都可设定在800以上 
第三层：感光层
CCD的第三层是“感光片”，这层主要是负责将穿过滤色层的光源转换成电子信号，并将信号传送到影像处理芯片，将影像还原。 
传统的照相机胶卷尺寸为35mm，35mm为对角长度，35mm胶卷的感光面积为36 x 24mm。换算到数码相机，对角长度约接近35mm的，CCD/CMOS尺寸越大。在单反数码相机中，很多都拥有接近35mm的CCD/CMOS尺寸，例如尼康德D100，CCD/CMOS尺寸面积达到23.7 x 15.6，比起消费级数码相机要大很多，而佳能的EOS-1Ds的CMOS尺寸为36 x 24mm，达到了35mm的面积，所以成像也相对较好。
 
CCD和CMOS的比较和区别
CCD和CMOS在制造上的主要区别是CCD是集成在半导体单晶材料上，而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上，工作原理没有本质的区别。CCD只有少数几个厂商例如索尼、松下等掌握这种技术。而且CCD制造工艺较复杂，采用CCD的摄像头价格都会相对比较贵。事实上经过技术改造，目前CCD和CMOS的实际效果的差距已经减小了不少。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少，所以很多摄像头生产厂商采用的CMOS感光元件。成像方面：在相同像素下CCD的成像通透性、明锐度都很好，色彩还原、曝光可以保证基本准确。而CMOS的产品往往通透性一般，对实物的色彩还原能力偏弱，曝光也都不太好，由于自身物理特性的原因，CMOS的成像质量和CCD还是有一定距离的。但由于低廉的价格以及高度的整合性，因此在摄像头领域还是得到了广泛的应用。 

CCD和CMOS的区别： 
CCD是目前比较成熟的成像器件，CMOS被看作未来的成像器件。 
因为CMOS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。现在上等的CMOS并不比一般CCD差，但是CMOS工艺还不是十分成熟，普通的 SMOS 一般分辨率低而成像较差。 
目前的情况是，许多低档入门型的数码相机使用廉价的低档CMOS芯片，成像质量比较差。普及型、上等型及专业型数码相机使用不同档次的CCD，个别专业型或准专业型数码相机使用上等的CMOS芯片。代表成像技术未来发展的X3芯片实际也是一种CMOS芯片。 
CCD与CMOS孰优孰劣不能一概而论，但一般而言，普及型的数码相机中使用CCD芯片的成像质量要好一些。 
2CCD的坏点和修复问题 
拍摄夜景时或盖上镜头盖长时间曝光时，影像上的色点不一定都是CCD坏点，有的是噪点，CCD温度降低后会有改善，通过固件(Firmware)升级有的也能改善。 
如果CCD真的有坏点可以说是无法维修的，因为那是CCD的硬件问题，对CCD的某个成像单元进行维修几乎是不可能的，也是不经济的，只有换相机或换CCD。

（来源：上海嘉鹏科技有限公司）