Возникла потребность в разработке ч. б. видеокамеры для измерения размеров предмета. Требования такие: матрица должна быть не менее 1.3 Megapixel, желательно на 30 кадров в секунду, динамического диапазона вроде как 60 дб достаточно. Пока не решил какую матрицу применять. CMOS вроде попроще использовать, хочу напрямую завести на Blackfin. И соответсвующий Engineer-to-Engineer Note есть на сайте AD. Вроде подходит микроновская MT9M001C12STM. А есть ли ч. б. матрицы с большем количеством пикселей, за разумные деньги?
CCD посложнее с управлением, честно говоря ещё не понял смогу ли я сделать её управление в FPGA или придется покупать специализированные микросхемы управления. Самих CCD матриц вроде много разных, например, той же Sony.
До этого работал только с CCD линейками. Кто сталкивался с подобными задачами, наставьте на путь истинный .

тут дело такое
1 если время экспозиции меньше 0.2-0.5 секунды то CMOS . если больше 1 секунды то CCD с охлаждением
2 что касаемо количества пикселов - то сначала разъберитесь с оптикой поскольку цветных пикселов надо больше поэтому их много - а для черно белых чтобы использовать пикселы нужна хорошая оптика - а она дорогая и делать ее мало кто умеет

Время экспозиции однозначно меньше. Желательно иметь 25-30 кадров в секунду. Правда нам не нужен весь кадр, а скажем только первые строчек двести и последние строчек двести. Насколько я понял CMOS матрицы позволяет это сделать. А у CCD можно выборочно некоторые строчки считать?
Не совсем понятно, разве черно-белая CMOS матрица состоит из цветных пикселей??

А сколько для Вас разумные? Какой размер матрицы Вы хотите? Какой вид переноса?
Лучше покупать специализированные микросхемы, которые рекомендуются в датащите на матрицу. Так куда проще и быстрее. Но если Вы задумали считывать как попало, а не стандартно, тогда эти готовые микросхемы могут не сгодиться. На ПЛИС это всё, конечно, реализуемо. Разумеется, с применением в конце ПЛИС соответствующих выносных ключей на нужные напряжения и токи, с нужным быстродействием.
Подскажите, пожалуйста, где купить матрицы Сони и микросхемы обвязки матриц? Сколько я пробовал - они продают только в сервисные центры или крупным разработчикам видеокамер.

Откуда такое правило? Вы имеете в виду только ПЗС с кадровым переносом? Если ПЗС со строчно-кадровым переносом, она без труда умеет делать выдержки порядка микросекунды.
Т.е. Вы хотите сказать, что в 5-мегапиксельной цифромыльнице (да ещё и с зумом и прочими примочками) стоит объектив, который на самом деле даёт разрешение, пригодное только для 0,3 мегапикселя в сотовом телефоне? У меня по этому поводу сомнения просто на основе бытовых рассуждений. Но спорить не буду.

Ну скажем не дороже 100$. Насчет размера - пока вроде без разницы, сколько надо света настолько засветим.
Вопрос в том, если я сделаю это на FPGA могу ли я, например, считывать только нужные мне строчки? Чтобы увеличить количество кадров в секунду? Достаточно ли приводится осциллограм на CCD линейку, чтобы из них можно понять и сделать необходимые сигналы на FPGA?
Из опыта покупки линеек. Основной поставщик это http://www.yeint.ru/, но он чувствует себя монополистом и поэтому часто задирает цены, поэтому параллельно ищутся и используются другие поставщики.
Если не сложно просветите немного по этому вопросу, или ткните где почитать.

[quote name='net' post='130897' date='Jul 4 2006, 23:05']тут дело такое
1 если время экспозиции меньше 0.2-0.5 секунды то CMOS . если больше 1 секунды то CCD с охлаждением[/quote]Откуда такое правило? Вы имеете в виду только ПЗС с кадровым переносом? Если ПЗС со строчно-кадровым переносом, она без труда умеет делать выдержки порядка микросекунды.
[quote name='net' post='130897' date='Jul 4 2006, 23:05']2 что касаемо количества пикселов - то сначала разъберитесь с оптикой поскольку цветных пикселов надо больше поэтому их много - а для черно белых чтобы использовать пикселы нужна хорошая оптика - а она дорогая и делать ее мало кто умеет[/quote]Т.е. Вы хотите сказать, что в 5-мегапиксельной цифромыльнице (да ещё и с зумом и прочими примочками) стоит объектив, который на самом деле даёт разрешение, пригодное только для 0,3 мегапикселя в сотовом телефоне? У меня по этому поводу сомнения просто на основе бытовых рассуждений. Но спорить не буду.
[/quote]

выдержка - это ограничение набегет из темнового тока
CMOS схемотехника расчитана что все сделано сразу в кристалле и поэтому там получаются большие темновые токи а в CCD за счет упрощения структуры - например убирают электронный затвор - и плюс охлаждение (которое нельзя применять для CMOS изза встроенного АЦП и прочей логики) позволяет получать ОЧЕНЬ маленькие темновые токи которые позволяют делать хоть 30 минутные выдержки
для CMOS предел наступает гдето в районе 0.5 секунд когда темновые токи начинают давать большой вклад (интервал немного условный но порядок выдержки примерно такой)

что касаемо числа пикселей и оптики - посмотрите в литературе такое понятие как светосила и асферика и чем она отличается от сферической линзы. также обратите внимание на размер пиксела в микронах - число пикселов у профессиональных матриц и увидите много удивительного
сделать матрицу с маленьким пикселом достаточно просто и если вы обратите внимание то цветная матрица с 2- 3 мегапикселами стоит порядка 3- 10 баксов - а черно белая 0.5 мегапиксела с размром пиксела 10 микрон от 27 баксов - а при частотах 200 гц и все 200 баксов.

кроме того например черно белые CCD с пикселом 10-15 микрон и электронным затвором и 1 мегапикселе стоит в районе 1800 баксов
эти данные вы легко найдете в интернете - попробуйте сделать устройство с заданным качеством - оптики и матрицы и будете неприятно удивлены стоимостью такого устройства по сравнению со стоимостью цветной 2-3 мегапиксельной камеры собранной вами с оптикой от балды

в CCD вы можете сделать подобие выборочного чтения все дело в том что в CCD обязательно надо выбирать заряд из ячеек - но не обязательно его выводить наружу - это позволяет делать перенос заряда без выборки и перед нужной строкой минус один начать делать выборку это существенно повышает скорость считывания нужной области
кроме тогов CMOS выбор функции окна реализован не во всех матрицах - поэтому вам надо смотреть конкретно в вашей матрице- тоесть для это можно сделать в матрице CMOS но сделано ли конкретно в ашей матрице надо смотреть


цветные матрицы делают из черно белых нанесением светофильтра на каждый пиксел - в черно белой этих фильтров нет. НО я говорю о другом - о том что получить изображение нужного качества тяжело и вы будете удивлены что чтоимотсь цветной много мегапиксельной матрицы намного меньше чем мало пиксельная черно белая - но когда посмотрите на размер пиксела черно белой матрицы и попробуете сделать объектив для этой матрицы то увидите как будет расти стоимость когда вы захотите получить необходимое качество изображения

определитесь с оптикой и посмотрите подходящую матрицу
чб мегапиксельные матрицы с приемлемым размером стоят порядка 27 баксов
а если нужно будет делать светосильный объектив то стоимость подскочет под 2000 баксов за матрицу

Теоретически возможность такая имеется, т.к. предел определяет горизонтальный регистр, который работает на предельной частоте элементов. Вертикальные регистры работают на более низкой частоте, следовательно, не на пределе их быстродействия. Поэтому возможно повысить частоту переносов. Но на практике нужно смотреть по документации на конкретную матрицу, может ли она сбрасывать (обнулять, разряжать) горизонтальный регистр в произвольное время, ведь в нём за время закачки ненужных строк накопится никому не нужный заряд. Скорее всего, такая цепь есть. Но надо уточнять.
Сколько я видел документации - было достаточно. И приводились типовые схемы включения и назывались конкретные микросхемы обвязки для управления.

А кто другие?
В интернете полно статей, где говорится о принципах работы ПЗС-матриц, но навскидку могу назвать лишь источники бумажные:
Прес Ф.П. Формирователи видеосигнала на приборах с зарядовой связью. – М.: Радио и связь, 1981. – 136 с.
Приборы с зарядовой связью / Под ред. М. Хоувза и Д. Моргана: Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1981. – 376 с.
Самойлов Ф. Эволюция формирователей изображения на приборах с зарядовой связью // Техника кино и телевидения. – 1994. – № 1. – С. 22 – 34.
Последняя статья самая, пожалуй, интересная. Из неё можно по-быстрому обо всём узнать. И журнал распространённый.

Дак ПЗС тоже умеет короткие выдержки делать
Светосила влияет на чувствительность камеры в целом. Выше автор написал, что уровень освещённости он может взять любым. Асферика - это уже геометрические искажения, которые при измерении размеров могут быть навсегда устранены предварительной калибровкой.
А на мой вопрос про цифромыльницу в 5 мегапикселей Вы так и не ответили, всё увиливаете, увиливаете. Отвечаете загадками, предлагаете посмотреть самому. Где конкретика, где Ваши выводы? Вы же сюда пришли не других учить думать (взрослых учить уже бесполезно), а делиться/набираться опытом.

Вы наверно имели в виду не матрицу, а камеру в целом? И Вы не указали размер элемента цветной матрицы. Поэтому пока ваши примеры некорректны для сравнения.
Тут всё понятно: у 5 мегапиксельной цветной матрицы на самом деле пикселей в 3 раза больше. Но триад всё равно 5 миллионов! Следовательно, оптика упомянутой мной цифромыльницы должна справляться с получением кружка рассеяния менее размера триады. Отсюда следует вывод, что если оптика цветной 5 мегапиксельной цифромыльницы справляется с разрешающей способностью, соответствующей 5 миллионам триад, то эта же оптика должна обеспечивать разрешающую способность, соответствующую 5 миллионам элементов чёрно-белой матрицы. Если площадь элемента чёрно-белой матрицы не менее площади триады цветной матрицы.
Либо Вы клоните к тому, что оптика цифромыльницы (дешёвая оптика! хотя и с зумом и прочими фичами...) не обеспечивает разрешающую способность, которую способна обеспечить сама матрица... Если так, то скажите прямо: "Да, не обеспечивает! Да, всех покупателей дурят наращиванием мегапикселей матрицы, тогда как оптика с этим не справляется!".

Может, и так бывает. Но это не догма! Пример: Сони выпускает ч/б матрицы размером 1/3 дюйма и 1/2 дюйма с одинаковым количеством элементов. Следовательно, размер элемента разный. (это самое важное! - бывает разный размер элемента) Допустим (гипотетически), что для цветной камеры за основу взяли матрицу с меньшим размером элемента, объединили по 3 элемента в триады, сделали светофильтры, поставили на матрицу объектив, обеспечивающий заданную разрешающую способность. Тогда в цветной камере, не меняя объектива, я могу поставить матрицу с бОльшим размером элемента и того же диагонального размера самой матрицы и получу ч/б камеру с той же самой разрешающей способностью.
Вот опять здесь Вы льёте воду. Ничего не значащие фразы. Какие у Вас выводы? Скажите конкретно, пожалуйста. Не надо призывать что-то сравнивать, создавать объектив..., т.к., думаю, никто не кинется этого делать...

читайте внимательно что я написал - а то начиная с вашего коментария вы не поняли что я пишу
про короткие выдержки и темновой ток все с точностью наоборот!!!
темновой ток не дает делать ДЛИННЫЕ выдержки
все остальное втом же духе - не хотите читать не читайте - опытом я поделился вы его просто не понимаете

2 Krys спасибо за ответы. Если остановлюсь на CCD буду разбираться в премудростях управления .
Были ещё два других, но какие не помню. Просто набирал поиск нужной линейки в www.efind.ru и www.eifo.ru и если находились поставщики, то их координаты отдавал снабженцам.
Насколько я знаю, тут вы не правы. У 5 мегапиксельной цветной матрицы именно столько пикселей всех цветов, а не в три раза больше .
Так как я не уверен что мне хватит 1.3 мегапикселя, то решил на всякий случай заложиться и на возможность использования матриц с разрешением поболее. Стал искать ч.б. матрицы большей размерности и смог найти только ICX274AL ценою 350 евро. 1620х1220 approx. 1.98M pixels. Может ещё кто-нибудь подскажет другие матрицы ценою не более 1000$? Частота кадров должна быть не менее 5. Похоже в 100 долларов за матрицу, как я писал ранее я не уложусь .

Обратите внимание на OV9121 (CMOS, 1.3mp, B&W, на VGA 30fps, dynamic range 60db)
Управление через FPGA. Недорогой камерачип от OmniVision

Да ну!!! Не может быть!!! Я поспрашиваю, но не верю. Я свято верил, что цветных элементов 5 миллионов, а не ч/б элементов. Об этом косвенно говорит и уважаемый net, когда упоминает о необходимости лучшего объектива при переходе от цветной матрицы к ч/б.
Мы работали только с матрицей ICX249AL, но она 0,4 мегапиксела - это для телевизионных нужд. Хотя, думаю, в управлении упомянутая Вами матрица схожа с этой. Дак вот на этой матрице (а она со строчно-кадровым переносом) можно делать всякие фокусы.

вы как всегда невнимательно читаете что я написал - именно в том и есть проблема что в цветной матрице 4 пиксела имеют размер 1 пиксела чернобелого поэтому матрицы черно белые имеют мало пикселов но большого размера чем цветные
поизучайте даташиты
поизучайте также способы размещения цветных пикселов на матрице и как потом из них строят цветное изображение что приводит к многопиксельным цветным картинкам которыми вы так восхищаетесь

http://www.micron.com/products/cmos/1_3/partlist выбирайте на вкус
возможно что вам подойдет http://www.micron.com/products/partdetail?part=MT9M001C12STM в москве стоит 27 баксов но можно и иза 18 баксов купить
размерпиксела конечно маловат и могут быть проблемы с оптикой (как я уже писал выше)
но если света много то вполне подходящая и легко покупаемая матрица имеющая функцию окна и выпускающаяся как в чб так и в цветном варианте
управление удобное и можно просто собирать с нее данные не о чем не думая - а управлять ею через i2c
и еще сугубо субъективное мнение из опыта у микроновских матриц темновой ток поменьше и аномальных пикселов с повышенным темновым током тоже меньше
и еще если это для вас критично то темновой ток в матрицах уменьшается в 2 раза каждые 6-7 градусов и бывает на этом можно сыграть если охладить матрицу до 0 градусов то эффект очень значительный - но это все заметно на выдержках в районе 0.5 секунды не ваш случай но имейте это ввиду
матрицы 5 микронным пикселом достаточно дешевы и легко доставаемы в москве
типовое это микрон, омнивисион(как вам посоветовали выше) и наши китайские братья
причем самое смешное что китайские матрицы имеют рабочий диапазон температур от -30-40 градусов мороза - в то время как микрон и прочие указывают рабочий диапазон температур до -5 градусов

Это всё я уже видел, и вы кстати предложили именно ту матрицу которую я упоминал в первом посте . Размер пикселя как я уже говорил нам вроде не важен. Насчет проблем с оптикой их быть не должно, за это ручается наш оптик. Проблема сейчас мне видится в том, что может не хватить разрешения 1.3 МП CMOS матрицы, для обеспечения необходимой точности. Если мне не хватит её, то единственный вариант остаётся 4 МП by Cypress, но её цены я в России не нашел. Только упоминание об Evaluation Board ценою под 7000$ баксов! Поэтому сейчас наилучшим решением видится использование ICX274AL. Но и её может не хватить.

Ошибаетесь насчёт меня. Аналогичный упрёк хочется высказать в Вашу сторону: я, как раз, и говорил о том, что Вы только что написали, я с этим изначально был согласен. Хотя, в Вашем утверждении опять слишком много туманности: его можно трактовать по-разному. Возможно, я опять что-то понял по-своему.
Подкиньте, пожалуйста, интернет-источники по этому вопросу. С удовольствием почитаю на досуге.

и зачем вам столько пикселов?

Он же писал, для измерения геометрических размеров объектов
P.S. Уважаемый net! Потрудитесь, пожалуйста, бессмысленно не цитировать огромные сообщения своих собеседников, если того не требуется для понимания сути Вашего сообщения.

Зачем так разгонять разрешение матрицы. Наверное проще интерполировать результаты. Имеющиеся в сигнале шумы дают такую возможность. Точность будет зависеть от времени замера.

"Разгон матрицы" должен обеспечить необходимое разрешение.
Это точно! Но мы ограничены и во времени замера. Поэтому особо на усреднение мы и не расчитываем, хотя если различными ухищрениями (вычитыванием только нужных строк в CCD или только нужной нам области в CMOS) удасться сделать несколько дополнительных кадров, то это будет очень неплохо

Тут похоже есть недопонимание. При измерении размеров, Вам важно не только разрешение, но и динамический диапазон. Поскольку при нормальных уровнях освещения основной вклад дает фотонный шум, то надо обратить внимание на емкость каждого пиксела в электронах. Далее, отношение сигнал шум у вас бедет определяться как корень квадратный из этого числа. Соответсвенно при грамотной обработке вы можете получить точность порядка сотой доли пиксела (на хорошей матрице). А емкость пиксела определется ( в первом прриближении) его площадью. Сухой остаток такой - берете матрицу с пикселом 2 микрона и 5 мп, получаете тот же результат по точности что и у матрицы с 6 мкм и 1.3 мр + 4 раза дольше обработка.

"точность порядка сотой доли пиксела " это у вас именно точность или разрешение? У нас основной источник шума это оптический шум и мы пока не можем добиться даже такого разрешения. Не подскажете какие источники света вы используете? А за приведенные цифры спасибо.

[[/quote]"точность порядка сотой доли пиксела " это у вас именно точность или разрешение? У нас основной источник шума это оптический шум и мы пока не можем добиться даже такого разрешения. Не подскажете какие источники света вы используете? А за приведенные цифры спасибо.
[/quote]
Под точностью имеется в виду именно точность в микронах локализации контура объекта. Дело в том, что из-за дифракции и несовершенства оптики этот контур всегла несколько размыт. При оптимальном выборе сенсора на эту размытую границу должно приходится 2-3 пиксела, тогда можно ее локализовать с высокой точностью. Мы используем светодиодный источник, но его важно правильно спроетировать.

Мы тоже применяем и светодиоды, правда к сожалению обыкновенные - с электродом в центре кристалла. И из-за этого ухудшается равномерность светового пятна. Но кто-то видел в какой-то немецкой технике светодиод у которого этот электрод приделан кажется на край или на боковой торец кристалла. Вы не встречали подобных?

Для равномерности лучше пользоваться точечным источником - сфокусировать поток на диафрагме.

Именно зтот аспект имелся ввиду, когда я говорил об интерполяции. Шумы камеры заявляются по непонятным методикам и часто не позволяют измерить с точностью 1 пиксел. А интерполяция позволит мерять может и не сотую долю пиксела, но эффективнее чем простое увеличение разрешения матрицы.

И это мы тоже применяем, но наши оптики говорят что всё равно неравномерность есть и хорошо бы узнать кто-делает такие светодиоды.
Иногда вообще не приводят, например, в datasheet на ICX205AL я не нашел.

При фокусировке в диафрагму диаметром порядка 100мкм, вид светодиода не долен влиять на равномерность, тем более в динамическом диапазоне камеры.

Вот, наконец-то, у меня дошли руки до применения MT9M001C12STM . При рисовании схемы у меня возник вопрос. Из даташита не совсем понятно какие требования к питающим цепям VAA и VAAPIX. Можно ли их соединять вместе. На сайте Micron я ничего не нашел (Application notes, схемы к китам...). Никому ничего похожего не попадалось?

Есть микроновский кит (правда с другой матрицей - MT9V022) у них там все напряжения (VAA, VAAPIX, VDD, VDDLVDS) хмуро зацеплены на один и тот же стабилизатор 3.3В. Когда сам разрабатывал плату с этой же матрицей на всякий случай запитал их от отдельных стабилизаторов (IMHO так лучше все таки).

Значит подцеплю VAA и VAAPIX к одному отдельному линейному стабилизатору. Спасибо.

Доброго времени суток всем!
я только начинаю работу над системой видеонаблюдения и никогда в этой области не работал даже и близко. поэтому оч большие проблемы с выбором элементной базы.
первая, матрица и оптика для нее. похоже придется использовать ПЗС-матрицу, т.к. 5 fps в моем случае вполне достаточно (хотя можно наверное и кмоп использовать). с оптикой вообще проблемы, т.к. специалист в этой области из меня никакой (на уровне фотографа-любителя если только). как, чего - глаза разбегаются, голова пухнет...
управление матрицей - отдельная история. можно конечно и на плисе раскрутить, можно и спецмикруху попользовать.
каких-то жестких требований к матрице нет (делаю все это чтоб опыт набирать).
все это должно работать в условиях искусственного освещения в помещении в режиме Ч/Б с разрешением 640х480. среднестатистического динамического диапазона в 60 дБ должно хватить, шумов желательно поменьше. дальнейшее сжатие видео - не такая проблема как эта.
что с оптикой делать - вообще беда: как подбирать?, как ставить?.....
подскажите, в каком направлении копать, пожалуйста.
какую все-таки матрицу (кмоп или пзс) выбрать для такой частоты кадров?