隨著CMOS-APS技術(shù)及降噪技術(shù)的發(fā)展與進步，近幾年又開發(fā)岀來CMOS-DPS。CMOS-DPS攝像機是由美國斯坦福大學電子工程學教授Abbasel Gamal與其帶領(lǐng)的博士研究生楊曉東于1993年開發(fā)而成的，后來被授權(quán)給楊曉東博士于1999年創(chuàng)立的Pixim公司。自此以后，DPS就是基于美國Pixim公司的DPS專利技術(shù)的圖像傳感器，其核心技術(shù)是在圖像傳感器的每一個像素點上增加了一個10位A/D轉(zhuǎn)換器。這樣，其直接輸出的數(shù)字圖像信號可以很方便地和后續(xù)處理電路接口，供數(shù)字信號處理器對其進行處理，以真實重現(xiàn)圖像，使CMOS攝像機得到了實質(zhì)性地進展。CCD在圖像質(zhì)量等方面的優(yōu)勢也逐漸黯淡，CMOS攝像機的光照靈敏度和信噪比可達到甚至超過CCD。

一、DPS的組成及工作原理

由前述可知，DPS（Digital Pixel System）就是數(shù)字像素系統(tǒng)，DPS攝像機就是有數(shù)字像素系統(tǒng)的攝像機。傳統(tǒng)的CCD和CMOS攝像機傳感器都是為每一列或每一行像素點配備一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其每個像素點的輸出都是模擬光信號，存在著噪聲大和輸出時間長等缺點。而DPS是在圖像傳感器的每一個像素點上包含了一個10位A/D轉(zhuǎn)換器，這樣當CMOS攝像機圖像傳感器上的有源像素捕捉到光信號時，能直接將其放大并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，從而可將陣列上的信號退化和串擾降到最小，并允許采用更好的降噪方法。

一旦數(shù)據(jù)以數(shù)字格式捕獲，就可以采用各種數(shù)字信號處理技術(shù)來真實重現(xiàn)圖像。顯然，DPS技術(shù)中的圖像傳感器和圖像處理器是全數(shù)字式的，它采用32位ARMCPU精確控制每個像素，使每個像素獨立完成采樣和曝光，并直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。這種第3代CMOS-DPS攝像機，就是目前市面上唯一的、真正的全數(shù)字圖像處理系統(tǒng)。DPS的單個像素的組成如圖1所示。

圖1 DPS單個像素的組成

由圖1可知，該器件的單個像素，由APS像素單元、模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）、數(shù)字存儲器和相關(guān)雙取樣（CDS）電路等組成。CMOS-DPS的工作原理不像CMOS-PPS和CMOS-APS的A/D轉(zhuǎn)換是在像素外進行的，而是將A/D轉(zhuǎn)換集成在每一個像素單元里，使每…像素單元輸出的是數(shù)字信號，并且其成像系統(tǒng)控制著每個像素的最佳采樣時間，在每個像素達到最佳狀態(tài)時再存儲像素信息。在所有像素被采集后，再送到系統(tǒng)的DSP對其進行處理，以最終形成高質(zhì)量的圖像，因此這種CMOS攝像機克服了原來CMOS攝像機的缺點而優(yōu)于CCD攝像機。由于CMOS-DPS的這種特有結(jié)構(gòu)是CCD所做不到的，再加上它所具有的高速數(shù)字讀出、無列讀出噪聲或固定圖形噪聲、工作速度更快、功耗更低的優(yōu)點，因而能使其更方便地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化與智能化。

二、DPS攝像機的特點

DPS攝像機的特點有：

?傳輸時間短，降低了噪聲和衰減；

?對每個像素能多次單獨無損失采樣，使動態(tài)范圍增大；

?色彩還原性好，圖像質(zhì)量提高；

?有內(nèi)嵌強大的軟件平臺，容易增加功能，使用簡單；

?模擬人眼與大腦，易構(gòu)成智能化圖像處理系統(tǒng)。

由于每一像素就像一臺獨立的攝像機，因而DPS攝像機可視為由幾十萬只小攝像機協(xié)同工作構(gòu)成的智能化圖像處理系統(tǒng)。它可避免亮度反差極大區(qū)域圖像的“發(fā)花”和輪廓不清，達到零散射效果；可保證在各種照度條件下（尤其低照度）色彩不失真；分辨率在水平和垂直方向均衡一致（其垂直方向分辨率比現(xiàn)有攝像機提升了100TVL以上），在特定的圖像特征和光照下，DPS攝像機最終能提供更詳盡、完整和真實的圖像細節(jié)，從而獲得最佳的圖像效果，并易使圖像智能化。因此，這種第3代CMOS攝像機，可廣泛應用于現(xiàn)代安防智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。

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