Page 20 - VSDC_MayJun2017_eMag

技术趋势
Technology Trends
更小的体积, 更快的速度, 更强大的功能, 更便宜的价格
在全方位都有提升

图像捕获

高动态范围成像器的发展

文/John Lewis

为了开发具有高动态范围的工业
相机产品，供应商们可以选择众多不 ITCCD
同的 CCD 及 CMOS 成像器。例如， pixel
array
在军事、汽车和医疗应用中，具有大 TH + COMP
VOUTF FLAG FIFO
动态范围的成像器非常有用，因为它 HCCD (full) ADC –
能够捕获到图像中的极亮和极暗部
Decision output VOUTA
分，随后对其处理用于进一步分析。
HCCD (n=28) ADC FIFO
由于动态范围的定义是最大非饱 SW
Decision Normal CCD output VOUTA MUX
和输入信号与最小可检测输入信号之
EMCCD ADC
间的比值，因此我们可以通过增大最
xCCD EMCCD output
大非饱和输入信号、或是减小最小可
检测输入信号，来提升成像器的动态
EMCCD CCD xCCD 向您推荐
范围。 Algorithm:
目前，许多供应商都调整了他 = real time or
post process
们的 CMOS 成像器来提高动态范围。 FPGA Genie Nano-CL
当然，提高动态范围有两种主要技术：
图1：使用KAE-02150 CCD图像传感器来设计相机，要求通过CCD上一种无损“浮置栅极放大器”的输
一种是调整像素曝光时间 ；另一种是
出，对器件的水平移位寄存器输出中每个像素进行采样。将该测量与一个用户可编程阈值比较，以决定哪 多功能CL相机系列配备
调整像素转换增益。CCD 供应商和 些像素将被传送到器件的片上EMCCD模块。当一个像素进入EMCCD时，标识信号发出指示；当像素通过
®
®
EMCCD寄存器时，与像素对应的标识信号与之保持同步。通过对未增益像素使用行延迟，后续处理硬件能 Pregius 和Python 传感器
基于 CCD 的相机供应商也会采用这 够将已增益和未增益像素进行组合，形成一整行数据输出。该完整的数字化像素行随后经过一个算法来实
两大技术来提升动态范围。 现常规像素与EMCCD像素之间的增益匹配。本示意图中只显示了一个象限的数据读出。
例 如，JAI 公 司（www.jai.com） 最新的Genie Nano相机系列内置技术领先的索尼
和安森美工业图像传感器与 Camera Link 接口。
®
基于 CCD 的 Fusion 系列相机，就采用这种设计方法。它 像素、2/3 英寸图像传感器的动态范围，从其标准增益模
包含一个双 CCD 架构，其中，每个通道的快门速度和 / 式的 66dB 提升到了“场景内模式（intra-scene mode）”的 全新的Genie Nano-CL系列特点包括从5.1M到25M的分辨
率，先进相机功能，并且能够轻松的移植到您现有的
或增益都可以独立控制，这样就可以实现一个通道捕获画 86dB。
Camera Link系统。
面中明亮区域的细节，而另一个通道捕获较暗区域的细 通过使用 EMCCD，这种场景内可切换增益技术以一
GENIE NANO CL 系列特点:
节。将两个通道的内容合成到一起，获得了该公司声称高 个个像素为基础对每个电荷包（charge packet）进行采样，
» 简单的向其他分辨率与接口的转接途径
达 118dB 的动态范围。 根据一个用户可选的阈值来决定将电荷输送至常规增益通
» 2个SDR Camera Link 接口 (Deca模式)
还有许多厂商使用片上像素转换增益的方法，在其高 道输出，还是送至 EMCCD 通道输出。当亮物体处于较暗
» Power-Over-Camera Link (PoCL)
动态范围相机中使用增强型 CCD（ICCD）、电子轰击型 的场景中时，这种技术可以实现在低光条件下捕获图像。 Genie Nano 配备 Camera Link 接口,
5.1M到25M的分辨率 » 传感器内部Multi-ROI功能
CCD（EBCCD）和电子倍增型 CCD（EMCCD）等，比 安森美半导体公司产品营销经理 Michael DeLuca 表
如 e2v 公司（www.e2v.com）和德州仪器公司。 示，已经有一些相机公司在他们最新的高动态范围相机
安森美半导体公司（www.onsemi.com） 的 KAE- 中采用了 KAE-02150 图像传感器，如 Bitran 公司（www.
02150 图像传感器，就使用 EMCCD 技术，将 1920×1080 bitran.co.jp）和 Imperx 公 司（www.imperx.com）。 正 需要了解更多信息，请访问：
www.teledynedalsa.com/genie-nano/cl

18 May/Jun 2017 视觉系统设计 Vision Systems Design China

Teledyne DALSA
Vision Systems Design China Magazine (May/June) — Genie Nano-CL (Chinese)
203 mm x 273 mm (Full page bleed) / Colour
Thursday, May 18, 2017
Teledyne DALSA, 605 McMurray Road, Waterloo, Ontario, Canada N2V 2E9
T: 519-886-6000 x 2349 / chris.mccorkindale@teledyne.ca