CMOS傳感器的工作原理和主要特點實現精確的圖像評估
基于光電效應，圖像傳感器將光子轉換成電荷。與CCD傳感器(電荷耦合器件)不同，CMOS傳感器(互補金屬氧化物半導體)直接將像素中的電荷轉化為電壓。電壓被放大和量化以產生輸出數字值。
如今的CMOS傳感器以其高幀率和出色的圖像質量而聞名。在高性能工業相機中，它們可以實現精確的圖像評估。在大多數應用中，CCD傳感器已經被不斷發展的技術所取代。下圖說明了CMOS傳感器的基本功能和主要特性。
1)滿井容量[e–]和飽和容量[e–]
像素被視為阱，阱的全容量被視為阱中可以存儲的電子的最大數量。這對應于將產生這種電子的光子的最大數量(飽和輻照度)。用于表征相機的實際飽和容量是以不同方式從相機圖像直接測量的。該值通常小于全井容量。如果對比成像傳感器數據和相機數據，這種差異可能會引起討論。高飽和容量允許更長的曝光時間。如果一個像素曝光過度，它將被設置為最大DN，它不包含任何有用的信息。
2)絕對靈敏度閾值(AST)[e–]
絕對靈敏度閾值描述了相機可以從圖片中的噪聲中區分有用圖像信息的最低光子數(最小可檢測輻射)。這意味著閾值越低，相機越靈敏。在極弱光應用中，您應該考慮AST。它比僅僅提到QE更重要，因為AST結合了QE、暗噪聲和散粒噪聲(由光子的量子特性引起)。該值由SNR等于1的值決定(信號與噪聲一樣大)。
3)時間暗噪聲[e–]
即使傳感器沒有被照亮，每個像素也將顯示(暗)信號。隨著曝光時間和溫度的增加，在沒有光的情況下，每個像素都會產生電子。這種暗信號變化被稱為暗噪聲(電子測量)。對于大多數應用，低暗噪聲是首選。暗噪聲與光子散粒噪聲和量化噪聲一起描述了相機噪聲。
4)動態范圍[dB]
動態范圍(DR)是飽和輻照度和最小可檢測輻照度之間的比率。測量單位為DR dB。具有高DR的相機可以在單個圖像中為暗區和亮區提供更詳細的圖像信息。因此，在圖像中有暗區和亮區或者光照條件快速變化的應用中，高DR尤為重要。
5)量子效率[%]
成像傳感器將光子轉換成電子。轉換率和量子效率(QE)取決于波長。光子轉化為電子越多，傳感器對光越敏感，從圖像中可以獲得的信息就越多。相機中測得的值可能與圖像傳感器供應商的數據不同，因為相機可能使用了防護玻璃或濾鏡。
6)最大信噪比(SNRmax)[dB]
信噪比(SNR)是灰度值(校正暗值)和信號噪聲之間的比率。通常以dB為單位。信噪比主要取決于k和暗噪聲。信噪比隨著光子數的增加而增加。飽和輻照度達到最大信噪比(SNRmax)。
7)K系數（數字編號DN/e–）
相機將來自圖像傳感器的電子信號(E–)轉換成數字信號(DN)。這種轉換由整個系統的增益K來描述，用每個電子(E–)的數字數(DN)來測量。需要k個電子來增加1 DN的灰度級。系數k取決于相機設計。k因子的輕微增加可以以飽和容量為代價來改善線性度。
