Understanding CMOS Image Sensor( 七 )


Understanding CMOS Image Sensor

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在智能交通(ITS)领域 , 普通城市路面监控一般要求曝光时间短于1/60s , 否则拍到的车牌就开始模糊 , 如果曝光时间更长则夜间的车灯就会出现明显的拖尾现象 , 如下图所示 。
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如果拍摄对象是鸟类这种动若脱兔的目标 , 则曝光时间不能超过1/125s(
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当然 , 摄影技术中还存在一个专门的分支叫做高速摄影和超高速摄影 , 通常用于捕捉高速飞行的子弹 , 或者火箭发动机点火的过程 , 此时曝光时间需要锁定在微秒甚至纳秒级别 。
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1.7效应
卷帘曝光的最显著特点是每一行像素开始曝光的时间点是不同的 , 是与像素位置有关的的函数 。当画面中存在运动的物体时 , 物体在曝光过程中空间位置在不断变化 , 画面就发生变形 , 物体速度越快 , 变形就越严重 。
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下面的动画可以很好地说明这种效果的成因 。
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正常螺旋桨
形成原因
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这种形变通常称为RS效应 , 或者“果冻效应”(Jello ) , 指图像出现扭曲、倾斜等现象 , 仿佛进入了“时空扭曲”的世界一般 。
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与做对比的是CCD采用的全局快门 ( ) , 其特点是 上所有像素是在同一瞬间全部开始曝光的 , 因此 采集的是物体在同一时间点的画面 。下图是两种曝光方式的对比 。
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一般来说 , RS效应存在三种表现形式 , 前两种属于画面畸变 , 合称果冻效应 。
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传送带上的电路板图像运动skew
在无人机、车载等应用中 , 本身随载具平台一起运动 , 平台的高频机械振动会对成像造成较大扰动 , 图像产生摇摆 。即使在安防场景中 , 如果附近存在振动源(如空调电机)也会产生同样的问题 。
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微软研究院的Simon等人使用光流法追踪摇摆像素的运动矢量 , 从而对摇摆进行校正 。
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针对手机拍摄的场景 , 斯坦福的等人使用手机自带的加速度传感器提取的加速度信号用于补偿图像摆动 。