2.2.1.2CMOS的发展简介

    随着CCD器件的广泛应用，其一些缺点逐渐显露出来。为此，人们又开发了另外几种固态图像传感器，其中最有发展潜力的是采用标准CMOS制造工艺制造的CMOS图像传感器。

    实际上早在70年代初，国外就已经开发出CMOS图像传感器，但成像质量不如CCD，因而一直无法与之相抗衡。90年代初期，随着超大规模集成技术的飞速发展，CMOS图像传感器可在单芯片内集成A/D转换、信号处理、自动增益控制、精密放大和存储等功能，大大减小了系统复杂性，降低了成本，因而显示出强劲的发展势头。此外，它还具有低功耗、单电源、低工作电压(3V～5V)、成品率高，可对局部像元随机访问等突出优点。因此，CMOS图像传感器重新成为研究、开发的热点，发展极其迅猛，目前已占据低、中分辨领域。现在，CMOS图像传感器的一些参数性能指标已达到或超过CCD。

    正是由于技术原理上的优势，从而使得CMOS日益广泛的与高清摄像机相结合。就目前市场来看，能够掌握CMOS技术的厂商除了索尼之外，也仅仅只有佳能。相比只下，索尼推出的“晶锐ClearVidCMOS传感器”更是领先一筹，而且，目前采用CMOS的高清摄像机中，索尼的产品也占据了绝对主导地位。这无疑再一次验证了索尼在行业内的领先优势。

    总的来说CMOS图像传感器主要朝着高分辨率(4096×4096)、高动态范围（120dB）、高灵敏度、超微型化、低功耗、数字化、多功能化、高度集成化的方向发展。国内厂家产品的技术水平与国外发达国家相比差距较大，因此加大大规模集成电路工艺的研发力度，优化CMOS图像传感器的电路设计，缩短与发达国家的差距刻不容缓。

    2.2.2国内外使用现状

    目前用于道路监控方面的摄像机种类繁多，普通视频型主要以1/4英寸、1/3英寸和1/2英寸CCD摄像机为主，主要生产制造商有索尼、三星、JVC、池野、池上、松下、博世、三洋、贝克尔等国际品牌，以及Futer、Infinova、亚安等国内品牌。不管是国际品牌或国内品牌，大部分道路监控摄像机的核心部件--CCD传感器都是采用SONY机芯，也有小部分采用富士机芯的。一些大中城市道路监控系统选用的摄像机都是以国外知名品牌为主，摄像机的品质较高、色彩真实、可靠性强，质量比较有保证，但是价格相对较高。国内品牌的摄像机质量参差不齐，由于部分厂商出于商业利益的驱动，往往在选材和工艺上都把关不严，质量不是很可靠，一般只能用于室内监控、小区安防等小型监控系统。

    笔者所在的公司作为国内专业的智能交通系统产品制造商和集成商，近十年来一直专注于智能化道路检测产品的研发和制造，有着丰富的应用和实施经验。经过多年来的实际应用和性能比较，选定了Futer和Infinova这两个国内品牌作为道路摄像机的主要合作伙伴，在所承担的大部分的智能交通项目中基本采用了这两个品牌，相比诸多国外品牌，能在保证较高性能和质量的前提下，具有更好的性价比，售后服务有着更好的保障。其中，经多年的摸索，委托Futer公司设计和生产了一款型号为SED-208H的专业化道路监控摄像机，采用先进的1/2英寸SONYExViewHADCCD，水平分辨率达到540线，最低照度可达0.001Lux/F1.2/50IRE/AGCON，信噪比大于52Db，具有强光抑制、背光补偿等功能。利用该款专业摄像机作为电子警察、道路卡口等智能化道路监测系统的视频图像采集设备，能够在低照度的环境下稳定工作，无论白天或者夜间，都能拍摄出清晰的车牌牌照、信号灯状态等特征信息，拍摄的图片样板可见3.2节的详细介绍。

    2.3道路监控摄像机分类

    近年来，由于应用需求越来越多，用户群体越来越广泛，生产厂商和品牌不断涌现，各种各样的道路监控摄像机层出不穷。为了更好地给大家提供一个分析比较依据，下面将目前市面上主要的道路监控摄像机作一个分类划分：

    2.3.1按成像色彩归类

    (1)彩色摄像机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。

    (2)黑白摄像机：适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用黑白摄像机。

    (3)彩转黑摄像机：具有彩色和黑白自动转换功能，在白天光线较强时采用彩色模式，一旦在夜间光线不足时自动转为黑白模式。

    (4)红外摄像机：在白天光线较强时采用彩色模式，一旦在夜间光线不足时自动发出“红外光”进行补光，图像模式为黑白。

    2.3.2按像素划分

    (1)普通视频型：目前比较普遍的分辨率为480线，其中也有部分厂家推出520线和540线的产品，成像效果要更好一些。该类型摄像机一般采用BNC接口输出模拟视频流。

    (2)高清网络型：近年来陆续出现140万像素、200万像素、300万像素和500万像素等高清摄像机。该类型摄像机一般采用RJ45接口输出数字视频流。

    2.3.3按图像传感器划分

    (1)CCD摄像机：采用CCD作为图像传感器，对光线照度要求略低。普通视频型摄像机一般都是CCD摄像机。

    (2)CMOS摄像机：采用CMOS作为图像传感器，对光线照度要求较高。高清网络型摄像机有采用CCD的摄像机，一般像素在200万以内，而采用CMOS的摄像机，一般像素可达500万，将是未来的一个发展方向。

    2.3.4按形状划分

    包括一体化摄像机、枪式摄像机、半球型摄像机、针孔型摄像机、飞碟型摄像机、烟感型摄像机。一般电子警察和道路卡口系统采用枪式摄像机，治安监控和手动控制抓拍系统采用高速半球型摄像机。

    2.3.5按图像传感器靶面大小划分

    (1)1英寸--靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。

    (2)2/3英寸--靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。

    (3)1/2英寸--靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。

    (4)1/3英寸--靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。

    (5)1/4英寸--靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。

    2.3.6按电视制式划分

    (1)PAL制：主要适用于中国大陆、欧洲等地区。

    (2)NTSC制：主要适用于美国、日韩等地区。

    2.3.7按供电电源划分

    主要包括220VAC，24VAC，12VDC这三种供电方式。

    一般用于道路监控的摄像机需要拍摄交通路口的信号灯状态，现有主流路口信号灯一般为LED灯管，采用220VAC供电，实际上LED灯管会根据交流信号进行“频闪”，只不过肉眼由于有延时没有感觉出来。如果摄像机采用直流方式供电，摄像机电子快门和信号灯的“频闪”很难保持同步，往往会造成拍摄出来的违法证据照片中的信号灯“消失”情况。所以，用于道路监控的摄像机一般建议采用交流供电方式。

    2.3.8按同步方式划分

    (1)内同步（INT）：利用摄像机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。

    (2)电源同步（LL，LineLocked）：也称之为功率同步、线性锁定或行锁定，是利用摄像机的交流电源来完成垂直推动同步，即摄像机和电源零线同步。

    (3)外同步（EXT）：利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄像机的外同步输入端来实现同步。同步信号可以是彩色复合视频或黑色突法信号（VBS）、黑白复合视频或复合同步信号（VS），也可以是如矩阵等外部设备的复用垂直驱动信号（VD2）和复合视频输出信号。

    (4)外VD同步：将摄像机信号电缆上的VD同步脉冲输入完成外VD同步。

    (5)多台摄像机外同步：对多台摄像机固定外同步，使每一台监控摄像机可以在同样的条件下作业，因各摄像机同步，这样即使其中一台摄像机转换到其他景物，同步摄像机的画面亦不会失真。

    2.3.9按镜头安装方式划分

    主要有C和CS方式，二者间不同之处在于感光距离不同。如果镜头与摄像机的接口不一致，可以加装一个专用转换胶圈进行调整。