基于linlog技术扩展传感器动态范围的高速相机

在photonfocus linlog技术诞生之前，市面上常规工业相机的感光芯片（CCD or CMOS）的量子积分时间响应都是线性的，其动态范围主要取决于感光芯片像素的最小信噪比和最大满阱容量这两种参数。常规工业相机的动态范围在40dB到60dB之间，人眼的动态范围是对数性的，动态范围可达180dB，即1,000,000,000:1，是一套天然的优异的视觉系统。

在焊接检测，强光背景的入侵检测，大动态范围图像获取应用下，一款大动态范围的高速相机是非常必要的。

随后，当第一个具有对数响应特性的CMOS图像传感器出现时让业界非常兴奋，它主要由光敏二极管、负载管、源跟随器和行选通管组成，负载管栅极有一恒定偏置电压，该像素单元输出信号与入射光信号强度呈对数关系。但是，对数响应特性的CMOS图像传感器也存在一定缺陷：

1) 无整体电子快门（无法获取高速运动图像）、

2) 图像迟滞效应（无法在视场变化剧烈中应用）、

3) 温度效应（热稳定性差，需要校准）。

Photonfocus大动态范围高速相机采用其专利Linlog技术能够完全克服上述缺陷，global shutter的像素电子快门可以获取高速运动中的图像；电荷存储区独立的复位电极可以消除图像迟滞效应；Linlog技术：只压缩图像接近饱和及饱和区域的响应，保留图像在低照度区域的灵敏度和线性，保证低照度区域图像的质量，扩展整个传感器的动态范围，可达120dB，在业界处于独一无二的领先地位。

图一photonfocus Linlog时间响应曲线

说明：图一为photonfocus Linlog技术响应曲线，从图中发现采用Linlog技术随着光照强度增大，灰度值变化明显比线性响应变化缓，采用Linlog技术的CMOS相机在高亮度区域能提高图像的视觉效果，且可以根据实际的应用环境和检测的要求来调整Linlog参数以获得最优质高亮度图像。

1. Photonfocus大动态范围高速相机拍摄案例a

图三使用photonfocus Linlog技术拍摄

说明：图二是不使用photonfocus Linlog技术相机在获取窗户亮度图像，从图中可以发现窗户外的景象完全看不到；图三是在使用Linlog技术获取窗户高亮度图像，窗户外的景象可以看清。通过两图中窗户高亮度区所获得图像对比，发现使用Linlog技术拍摄在高亮度区域仍能获取清楚的图像。[page]

2. Photonfocus大动态范围高速相机拍摄案例b

未使用photonfocus Linlog技术激光三角检测

图四使用photonfocus Linlog技术激光三角检测

说明：通过对比图三与图四我们可以发现：在使用Linlog技术的激光三角检测图像中，焊缝结构和边缘材料区域的像素工作于线性区域，而三角剖面的激光指示线区域像素工作于对数响应区域，确保了同时可靠的检测到有强金属反光的激光指示线和边缘很多的焊缝结构细节，轻松做到了高亮度图像获取。

3. Photonfocus大动态范围高速相机拍摄案例c

图六有photonfocus Linlog技术相机在焊接过程检测

说明：通过对比图五与图六我们可以发现：没有photonfocusLinlog技术的相机在焊接检测过程中不能获取高亮度区域图像，而有photonfocusLinlog技术的相机在焊接检测过程中即使在高亮度的情况下仍然能够清晰成像。