VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Получение видеоизображения - неотъемлемая составляющая современных информационных технологий. При кодировании изображения происходит фотоэлектрическое преобразование, накопление и усиление сигналов. В канале передачи производится согласование параллельного (многомерного) потока фотонов с одномерным каналом, в котором сигнал является функцией времени и формирование минимального количества информации при заданном уровне её качества. В основе видеосистем — ПЗС-матрица (CCD array) и блок обработки аналогового видеосигнала (АЦП с различными дополнениями), отработанные принципы построения и технологии.

КМОП датчики изображения. Реальной альтернативой ПЗС являются КМОП датчики изображения, совмещающие на одном кристалле светочувствительную матрицу и полную обработку аналогового сигнала (включая АЦП). В настоящее время рынок телевизионных камер на КМОП сенсорах стремительно обгоняет рынок телекамер матричных ПЗС [1]. Первоначально КМОП датчики изображения разрабатывались для космических программ NASA. Телекамеры на КМОП фотоприёмниках имеют большие перспективы развития, так как именно они наиболее подходят для процесса объединение каналов связи и систем на кристаллах, т.е. реализации задачи кодирования источника и кодирования канала на одном кристалле. Во-первых, это реализация непосредственно в кристалле докоммутационного усиления изображений. Во-вторых, кодирование источника изображения, и кодирование канала передачи c возможностью специальной обработки видеоинформации непосредственно на том же кристалле, на котором расположен фотоприёмный массив элементов.

Видеосистемы на кристалле. Сейчас существуют видеосистемы на кристалле, осуществляющие преобразование потока фотонов в поток координат объектов. Возможно скорое появление видеосистем на кристалле, объединяющих фотоприёмную матрицу большого формата (телевидение высокой чёткости) и кодер источника (т.е. устройство сжатия изображения) в одном из перспективных стандартов. Сейчас наиболее популярны MPEG-2 и MPEG-4.[2] Так же существуют видеосистемы на кристалле, сочетающие в себе первый этап кодирования источника (накопление и усиление сигналов) с кодированием канала, ориентированным на компьютерные сети.

Из областей применения КМОП датчиков изображения рассмотрим те, которые развиваются в странах СНГ: системы видеонаблюдения/системы безопасности; медицинские приборы; биометрические системы идентификации; системы технического зрения; автомобили.

На рис. 1 приведен внешний вид телевизионной камеры, разработанной НПК «ЕС Экспертс» на основе 3-х мегапиксельного КМОП сенсора фирмы Micron, имеющей интерфейс USB 2.0 и программное обеспечение для ввода изображений в компьютер [1].

Рисунок 1 -Телекамера на КМОП фотоприёмниках НПК«ЕС Экспертс»

В автомобилях КМОП датчики изображения применяются в ряде систем: предупреждения пересечения разделительной полосы; ночного видения; контроля фар; управления подушками безопасности, панорамном зеркале; и др.

Одними из приоритетных разработчиков КМОП датчиков изображения для стран СНГ являются фирмы OmniVision, Agilent [3].

Фирма OmniVision работает в направлении создания функционально завершенных изделий CameraChips™, состоящих из датчика изображения, схемы обработки видеосигнала и интерфейса на одном кристалле. В таблице 1 приведены технические характеристики некоторых из разработанных систем.

Таблица 1 — Однокристальные КМОП датчики изображения CameraChips™ [3]