图像传感器已经渗透到人类生活中的各个领域。首先,人眼敏感的光谱范围相对局限,对于非可见光范围内的光信息接收,需要借助图像传感器完成; 其次,人眼所能分辨的物体的极限物理尺寸远大于微观尺度,故对于各种物理化学的微观变化的研究须借助图像传感器成像; 再次,对于人类暂时无法到达的空间的研究,也需要借助图像传感器来进行; 最后,日常生活当中,图像传感器还能进行超高速监控,并且记录影像。基于上述原因,图像传感器一经发明便在消费类电子、视频监控、航空航天、工业、医疗、军事等多个领域得到了广泛应用,并且日益成为人类活动所依赖的重要工具。
根据光信号的感知和读出方式不同,图像传感器可以分为CCD和CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)两类。CCD图像传感器由于采用了独特的工艺技术,其具有弱光照条件下效果好、信噪比高、色彩还原能力强等优点,从而主导了图像传感器感光元件领域近30年。CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor,CIS)是在进入20世纪90年代后,由于对低成本成像系统的消费需求激增而开始兴起的另一类图像传感器。CIS采用半导体电路最常用的CMOS工艺,具有集成度高、功耗小、响应速度快等优势。随着CMOS工艺的不断进步,CIS已经取代了CCD图像传感器的市场主流地位。2014年,CIS芯片出货量超过35亿颗。
随着图像传感器技术持续发展,相关著作不断涌现,本书原著即为其中之一。本书以大众所熟悉的数码单反相机的发展历史为出发点,阐述了相机中的镜头、感光器件和图像处理电路等硬件的结构及原理,详细介绍了图像处理算法以及相机成像质量评价的相关基础知识,是一本不可多得的、相对全面的图像传感技术领域专著。本书原作者及合作者均是图像传感领域的资深从业者,相信他们的经验将为国内相关领域的从业者提供很好的借鉴。
《数码相机中的图像传感器和信号处理》译者及课题组自2001年起开展CMOS图像传感器芯片研究,先后承担了多项CMOS图像传感器和视觉信号处理芯片等领域的国家科研项目,具有扎实的理论功底和丰富的实践经验,这为本书的翻译工作打下了良好的基础。
作者:(日)中村淳 译者:徐江涛 译者:高静 译者:聂凯明
中村淳,在1979年和1981年于东京工业大学分别获得电子工程的学士学位和硕士学位,并在2000年于东京大学获电子工程的博士学位。1981年加入了奥林巴斯光学株式会社,在光学图像处理部门工作两年后,他转到了有源像素传感器部门。从1993年9月到1996年10月,他作为杰出访问学者在加州理工学院的美国宇航局喷气推进实验室工作。2000年,他加入加州帕萨迪纳的Photobit公司,领导了若干客制传感器的研发。从2001年11月开始,他在镁光日本分公司(Micron Japan,Ltd)的日本成像设计中心工作,并且是一名Micron Fellow。Nakamura博士担任1995年、1999年和2005年IEEE的 ChargeCoupled Devices and Advanced Image Sensors专题讨论会的技术程序主席,并且在2002年和2003年担任IEDM 的Detectors,Sensors and Displays小组委员会的成员。他是IEEE的高级成员,也是Institute of Image Information and Television Engineers of Japan的会员。