基于linlog技術(shù)擴(kuò)展傳感器動(dòng)態(tài)范圍的高速相機(jī)

在photonfocus linlog技術(shù)誕生之前，市面上常規(guī)工業(yè)相機(jī)的感光芯片（CCD or CMOS）的量子積分時(shí)間響應(yīng)都是線性的，其動(dòng)態(tài)范圍主要取決于感光芯片像素的最小信噪比和最大滿阱容量這兩種參數(shù)。常規(guī)工業(yè)相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍在40dB到60dB之間，人眼的動(dòng)態(tài)范圍是對(duì)數(shù)性的，動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)180dB，即1,000,000,000:1，是一套天然的優(yōu)異的視覺系統(tǒng)。

在焊接檢測(cè)，強(qiáng)光背景的入侵檢測(cè)，大動(dòng)態(tài)范圍圖像獲取應(yīng)用下，一款大動(dòng)態(tài)范圍的高速相機(jī)是非常必要的。

隨后，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)具有對(duì)數(shù)響應(yīng)特性的CMOS圖像傳感器出現(xiàn)時(shí)讓業(yè)界非常興奮，它主要由光敏二極管、負(fù)載管、源跟隨器和行選通管組成，負(fù)載管柵極有一恒定偏置電壓，該像素單元輸出信號(hào)與入射光信號(hào)強(qiáng)度呈對(duì)數(shù)關(guān)系。但是，對(duì)數(shù)響應(yīng)特性的CMOS圖像傳感器也存在一定缺陷：

1) 無整體電子快門（無法獲取高速運(yùn)動(dòng)圖像）、

2) 圖像遲滯效應(yīng)（無法在視場(chǎng)變化劇烈中應(yīng)用）、

3) 溫度效應(yīng)（熱穩(wěn)定性差，需要校準(zhǔn)）。

Photonfocus大動(dòng)態(tài)范圍高速相機(jī)采用其專利Linlog技術(shù)能夠完全克服上述缺陷，global shutter的像素電子快門可以獲取高速運(yùn)動(dòng)中的圖像；電荷存儲(chǔ)區(qū)獨(dú)立的復(fù)位電極可以消除圖像遲滯效應(yīng)；Linlog技術(shù)：只壓縮圖像接近飽和及飽和區(qū)域的響應(yīng)，保留圖像在低照度區(qū)域的靈敏度和線性，保證低照度區(qū)域圖像的質(zhì)量，擴(kuò)展整個(gè)傳感器的動(dòng)態(tài)范圍，可達(dá)120dB，在業(yè)界處于獨(dú)一無二的領(lǐng)先地位。

圖一photonfocus Linlog時(shí)間響應(yīng)曲線

說明：圖一為photonfocus Linlog技術(shù)響應(yīng)曲線，從圖中發(fā)現(xiàn)采用Linlog技術(shù)隨著光照強(qiáng)度增大，灰度值變化明顯比線性響應(yīng)變化緩，采用Linlog技術(shù)的CMOS相機(jī)在高亮度區(qū)域能提高圖像的視覺效果，且可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境和檢測(cè)的要求來調(diào)整Linlog參數(shù)以獲得最優(yōu)質(zhì)高亮度圖像。

1. Photonfocus大動(dòng)態(tài)范圍高速相機(jī)拍攝案例a

圖三使用photonfocus Linlog技術(shù)拍攝

說明：圖二是不使用photonfocus Linlog技術(shù)相機(jī)在獲取窗戶亮度圖像，從圖中可以發(fā)現(xiàn)窗戶外的景象完全看不到；圖三是在使用Linlog技術(shù)獲取窗戶高亮度圖像，窗戶外的景象可以看清。通過兩圖中窗戶高亮度區(qū)所獲得圖像對(duì)比，發(fā)現(xiàn)使用Linlog技術(shù)拍攝在高亮度區(qū)域仍能獲取清楚的圖像。