حسگر تصویر یا چیپ تصویر (image sensor)  یک قطعه الکترونیکی در دوربین مداربسته است که تصاویر را در دوربین دریافت کرده و به سیگینال های الکتریکی تبدیل می کند. در ادامه برسی خواهیم کرد :

  • نحوه عملکرد چیپ تصویر یا image sensor در دوربین مداربسته

  • ویژگی های حسگر تصویر ویا چیپ تصویردر دوربین مداربسته

  • انواع سنسور تصویر در دوربین مداربسته

ویژگی های حسگرهای تصویر هایک ویژن

چیپ تصویر یا حسگرهای تصویر (image sensor)  را می توان از نظر مشخصه های متفاوتی تقسیم بندی کرد.

  • رزو لوشن یا تفکیک پذیری : مشخصه ای که احتمالا همه ی شما یا آن آشنا هستید ، تفکیک پذیری یا رزولوشن حسگر است . رزولوشن یک حسگر نشان میدهد که چقدر می تواند جزئیات مختلف را دریافت کند. برای نشان دادن رزولوشن تصویر یک چیپ تصویر از واحد پیکسل یا مگا پیکسل (به معنای میلیون پیکسل) استفاده می شود.

 برای ساختن هر پیکسل حداقل به یک سلول نوری نیاز است. پس هر مگا پیکسل از رزولوشن نیاز به یک میلیون سلول نوری دارد. طبیعتا هرچقدر تعداد سلول های نوری یک چیپ تصویر بالاتر برود قیمت آن هم بالاتر می رود.

  • تکنولوژی چیپ تصویر : از نظر تکنولوژی ساخت یک چیپ تصویر یا می توان CMOS باشد یا CCD. هر یک از این دو تکنولوژی نقاط قوت و ضعف خود را دارد. تفاوت ساختار این دو چیپ کمی تخصصی است.

از قدیم چیپ های CCD از CMOSها گران قیمت تر بودند و البته کیفیت تصویر بهتری داشتند. با گذشت زمان و پیشرفت علم، چیپ های CMOS توانستند در رقابت برنده شوند. امروزه تقریبا تمام دوربین های مداربسته از چیپ CMOS استفاده می کنند.

  • حساسیت به نور : میزان حساسیت به نور یک چیپ تصویر مشخص می کند که برای ساختن تصویر به چقدر نور نیاز دارد. هرقدر نور مورد نیاز چیپ تصویر کمتر باشد کیفیت آن بالاتر است. اگر بخواهید از دوربین در یک محیط کم نور استفاده کنید، بهتر است به حساسیت چیپ تصویر آن توجه ویژه ای داشته باشید.

  • بازه داینامیک یا dynamic range : بازه داینامیک یک حسگر تصویر نشان می دهد که این چیپ می تواند چقدر اختلاف سطح نور را دریافت کند. این مشخصه زمانی اهمیت پیدا می کند که نیاز به دریافت تصویر در محیطی با اختلاف زیاد سطح نور دارید، مثلا پارکینگی تاریک با یک ورودی خیلی پر نور. اگر بازه داینامیک دوربین پایین باشد، محیط داخلی کاملا سیاه دیده می شود و محیط بیرونی کاملا سفید.

انواع سنسور تصویر در دوربین مداربسته  :

به طور کلی سنسور دوربین مداربسته به 2 دسته تقسیم بندی می شود :

دو نوع حسگر تصویر در دوربین های مدار بسته استفاده می شود CCD و CMOS.سنسور CCD از سنسور CMOS گرانتر است و وضوح بهتری تولید می کند، که ایده‌آل برای شناسایی چهره ها، تشخیص های هوشمند انسان از وسایل نقلیه و ثبت پلاک خودروها است. امروزه سنسورهای CMOS به دلیل هزینه کمتر، مصرف انرژی پایین تر و اندازه کوچکتر در دوربین ها بسیار مورد استفاده قرار می گیرند و متداول تر هستند. ابعاد سنسورهای تصویر در اندازه های مختلفی هستند اما متداول ترین آنها 1/4 و 1/3 اینچ هستند. این ابعاد حسگر تصویر در میدان دید بدست آمده از لنز و همچنین حساسیت به نور دریافتی، تاثیر مستقیم می گذارد. به عنوان مثال یک سنسور 1/3 اینچی که با کیفیت 1.3 مگاپیکسل است، پیکسل های بزرگتری نسبت به سنسور 1/3 اینچی با کیفیت 3 مگاپیکسل دارند بنابراین حساسیت به نور کمتری دارند.

اندازه سنسور تصویر دوربین مداربسته

اندازه سطح سنسور دوربین مداربسته تا حد زیادی بر روی کیفیت تصاویر آن تاثیر می گذارد. از این رو می توان گفت؛ هر چقدر سطح سنسور بزرگتر باشد، به تناسب آن کیفیت تصویر نیز بهتر خواهد بود. رایج ترین سایز سنسور در دوربین های مداربسته “1.3 است.

نحوه عملکرد چیپ تصویر در دوربین مداربسته

تقریبا تمام چیپ های تصویر کنونی از نیمه هادی حساس به نور استفاده می کنند. این نیمه هادی ها طوری ساخته شده اند که با برخورد نور به آنها مقداری مشخص از نور را خود عبور می دهند.

البته چیپ های تصویر حساسیتی به رنگ ندارند پس تنها می توانند تصویر سیاه و سفید را ثبت کنند. برای حل این مشکل از راه حلی ساده استفاده می شود. سه فیلتر متفاوت (برای سه رنگ اصلی سبز، قرمز و آبی) بر روی چیپ تصویر قرار داده می شود و سلولهای مختلف نوری مسئول اندازگیری رنگ های متفاوت در تصویر می شوند. از کنار هم قرار دادن این رنگ ها، یک تصویر یکپارچه و رنگی تولید می شود.

تصویر چگونه در چیپ تصویر دوربین مدار بسته ساخته می شود ؟

 هنگامی که تصویر توسط دوربین مدار بسته ثبت می گردد. نور از لنز دوربین مداربسته عبور کرده و به سنسور تصویر دوربین مدار بسته برخورد می نماید. چیپ تصویر که از المان های بسیار ریزی به نام پیکسل تشکیل شده میزان، نوری که به این المان های بسیار ریز تابیده می شود را ثبت کرده و آن را به تعداد مشخصی الکترون تبدیل می نمایند. این الکترون ها سپس به ولتاژ تبدیل می شوند. در دوربینهای مدار بسته آنالوگ این ولتاژ به وسیله یک تقویت کننده و به صورت سیگنال استاندارد در آمده و به خروجی دوربین مدار بسته فرستاده می شود در دوربینهای مدار بسته دیجیتال یک مبدل A/D(آنالوگ به دیجیتال) وظیفه تبدیل سیگنال به اطلاعات دیجیتال را بر عهده می گیرد.

تولید رنگ ها در چیپ تصویر چگونه صورت میگیرد؟

چیپ تصویر میزان و شکل نور تابیده شده را بدون هیچگونه اطلاعاتی از رنگ ثبت می نمایند. از آنجایی که چیپ های تصویر CCD و CMOS به طور کامل امکان تشخیص رنگ ها را در تصویر ندارند، در جلوی چیپ از یک فیلتر رنگ استفاده می شود. این فیلتر امکان تشخیص رنگ ها را برای چیپ تصویر دوربین مدار بسته فراهم می نماید. دو فیلتر رایج استفاده شده در سیستم های مداربسته، فیلتر RGB (قرمز،سبز،آبی) و CMYK (فیروزه ای،سرخابی،زرد،قرمز) هستند که هر یک به روشی جداگانه، ترکیبی مکمل از رنگ ها را ایجاد می کنند. هر یک از روش های ذکر شده نقاط قوت و ضعف خاص خود را دارند. به صورت کلی سیستم RGB بیشتر در چیپ های Progerssire Scan و سیستم CMYG در چیپ های interlaced CCD مورد استفاده قرار می گیرند.

مقالات مرتبط