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019_图像传感器_从CCD到CMOS的成像技术演进.docx
资料介绍
图像传感器：从CCD到CMOS的成像技术演进
1 引言
图像传感器是数码相机、手机摄像头、安防监控、医疗内窥镜等成像设备的核心器件。它将光学图像转换为电信号，实现"拍照"和"录像"功能。从第一台数码相机到如今智能手机上数千万像素的摄像头，图像传感器技术的进步极大地改变了我们的生活方式。本文将系统介绍图像传感器的基本原理、类型和应用。
2 图像传感器的基本概念
2.1 像素
像素（Pixel）是图像传感器的最小成像单元。每个像素包含一个感光元件（光电二极管）和相关的读出电路。传感器的像素数量决定了图像的分辨率——800万像素可拍摄约3200×2400分辨率的图像。
2.2 感光原理
每个像素中的光电二极管将入射光转换为电荷。光越强，产生的电荷越多。电荷量经过放大和模数转换（ADC）后，变为数字信号，代表该像素的亮度值。
2.3 彩色成像
单个像素只能记录亮度信息，无法区分颜色。为了实现彩色成像，需要在像素表面覆盖彩色滤光片阵列（CFA，Color Filter Array），最常见的是拜耳阵列（Bayer Pattern）。
拜耳阵列：以2×2为单位，包含1个红色（R）、2个绿色（G）和1个蓝色（B）滤光片。绿色像素数量是红蓝的两倍，因为人眼对绿色最敏感。通过去马赛克算法（Demosaicing）将RGB数据插值还原为全彩色图像。
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