Prelucrarea Imaginilor Digitale

Capitolul I. Senzori de imagine

Prezentarea principială care urmează nu se adresează electroniştilor interesaţi

de soluţiile tehnice utilizate în proiectarea şi fabricarea senzorilor. Se doreşte

introducerea noţiunilor minimale necesare pentru înţelegerea fenomenelor care au

loc la nivelul diferitelor tipuri de senzori [87][104][105][135][206][207]. Această

înţelegere constituie baza pentru aprecierea parametrilor unui senzor de imagine şi,

ca urmare, pentru posibilitatea alegerii senzorului adecvat unei anumite aplicaţii de

vedere artificială.

I.1 Vidicon

Primele tipuri de senzori pentru camerele de luat vederi s-au bazat pe

tuburile fotosensibile cu baleiaj [12][18][57][181]. Astăzi aceste tipuri de senzori

practic nu se mai folosesc. Caracteristicile lor, ca şi ale tuburilor cinescoape –

dispozitivele complementare de afişare a luminii, au influenţat însă decisiv

standardele de televiziune care sunt valabile şi astăzi.

Ca dezavantaje ale acestui senzor putem aminti:

• Fenomenul de blooming (influenţa luminii care loveşte stratul fotosensibil

într-un punct la un moment se răsfrânge şi asupra zonelor vecine),

• Remanenţa importantă (efectul influenţei incidente nu dispare instantaneu

ceea ce limitează numărul de imagini care pot fi recepţionate într-o secundă),

• Tubul poate fi distrus printr-o iluminare deosebit de puternică şi din această

cauză se foloseşte greu împreună cu un laser,

• Dimensiune şi greutate mari,

• Fiabilitate scăzută datorită încălzirii,

• Consum electric mare,

• Probleme de reglare a geometriei imaginii, în special la colţuri,

• Sensibilitate relativ scăzută,

• Dependenţă neliniară între lumina incidentă şi semnalul de ieşire furnizat.

I.2. CCD

Senzorii CCD (Charge coupled devices) [12][24][87][104][142][206][207]

captează lumina în mici fotocelule şi şi-au primit numele de la modul în care

sarcinile sunt citite după expunere. Pentru aceasta (figura 2.9), mai întâi sarcinile

din prima linie sunt transferate într-un registru de citire. De acolo, semnalele sunt

preluate de un amplificator şi ulterior de un convertor analog – numeric. După ce o

linie a fost citită, sarcinile ei din registrul de citire sunt şterse. Următoarea linie va

fi transferată în registrul de citire, iar toate liniile sunt transferate cu o linie mai jos.

Sarcinile din fiecare linie sunt cuplate astfel încât la fiecare transfer din linia

curentă în linia următoarea are loc şi un transfer din linia precedentă în linia

curentă. În acest mod se poate citi o linie întreagă la un moment dat.Tehnologia

CCD are acum 35 de ani şi foloseşte un proces specializa VLSI bazat pe crearea

unei reţele de electrozi de siliciu pe suprafaţa cipului. Nodurile reţelei sunt atât de

mici şi de apropiate încât permit păstrarea electronilor până când aceştia sunt

mutaţi fizic până din poziţia în care lumina incidentă i-a generat, de-a lungul

suprafeţei cipului, până la un amplificator de ieşire. Pentru a realiza acest proces,

reţeaua de electrozi este comandată de un ceas extern senzorului. Din punct de

vedere tehnic este posibili, dar nu este rentabil din punct de vedere economic să se

integreze în tehnologia CCD alte funcţii necesare funcţionării camerei, cum ar fi

circuite de ceas, logica de secvenţiere, procesare de semnale etc.