CMOS成像器件及其在安防中的应用

        CMOS即互补金属氧化物半导体，它开始是计算机系统内的一种重要芯片。后来有人发现，将CMOS与光电二极管加工一起，也可以做成一种感光的图像传感器，尤其CMOS有制作工艺简单，又便于大规模生产和成本低廉等特性，这大大吸引着商家，因而投资研发出来。

       与CCD相比，CMOS图像传感器最明显的优势是器件结构简单、集成度高、功耗小、生产成品率高、成本低、容易与其他芯片整合。例如，可以将模/数转换、控制芯片等集成在一起,使图像数据不必在迷宫般的电路中被传来送去，因而极大地提高了捕获速度。此外，CMOS的功耗仅相当于CCD功耗的1/10〜1/8,可以制造岀微型化、智能化成像产品，从而可开拓更多的新的应用领域。

       CMOS图像传感器的最基本的像素单元结构，是在MOS场效应管的基础上加上光电二极管构成的，其最基本的像素结构如图4-23所示。图4-23(a)为CMOS成像器结构的无源像素传感器(PPS),它用两个NMOS场效应管构成最简单的像素，在低光照时有低的信噪比，有较低的空间噪声，高读出噪声；图4-23(b)为有源像素传感器(APS),它用三个NMOS场效应管构成，在低光照时有高的信噪比，有较低的时间噪声。但需要使用微透镜。目前，CMOS摄像机大多釆用图4-23(b)所示的结构。

       在图4-23(b)中，场效应管VT1是光电二极管的负载，它起开关作用，其栅极接复位信号。当有复位脉冲时，VT1导通，光电二极管被瞬时复位；复位脉冲消失后，VE截止，光电二极管开始积分光信号。VT2就是一源极跟随放大器，图4-23(a)没有，它将光电二极管的输出信号进行电流放大。VT3是用于选址的开关，只有当选通脉冲引入时，它才导通，从而使得被放大的光电信号输送到列总线上。因此，对APS的CMOS成像阵列来说，在每一个像素位置都有一个放大器，在一个较低的带宽下，在帧频需要复位时使离散的信号电荷包转变成一个电压，因为是在较低带宽内对信号的放大，所以提高了信噪比。这是这种CMOS成像器件的一个优点。因此，APS比PPS具有低读岀噪声和高读出速率等优点，但像素单元结构复杂一些，使填充系数降低(其填充系数一般只有20%〜30%)。

图4-23     CMOS图像传感器基本的像素单元结构

       有源像素单元的时序图如图4-24所示，当复位脉冲来时，V「开通，此时光电二极管复位；当复位脉冲消失后，VT2截止，光电二极管进行光积分；光积分结束时；VT3开通，此时输出光电信号。

       随着大规模集成电路的进展，在每一个像素位置，还可以增加电子快门、转移阻抗放大器以及取样保持电路等，虽可能增加像素的复杂性，但附加的优点是降低了固定图像噪声。但每一像素里电路的增加又减少了光电二极管可利用的面积，目前只好在每个像素位置，配置能定向入射光电二极管的微透镜而减少照度的损失。

图4-24  有源xiangsu像素单元的时序图 

       CMOS-APS成像器件的另一个优点是，在每一个像素位置放大的信号电压被切换到列缓冲器，然后至输出放大器的。由于信号电压直接被切换到输出放大器，在转换的过程中没有信号电荷的流失，因而也就没有图像的拖尾现象。

       典型的CMOS图像传感器的总体结构如图4-25所示，其主要组成部分是光电二极管与MOS场效应管和放大器组成的像敏单元的复合结构的图像传感器阵列（包含行选择、列选择及列放大器及执行相关双采样CDS功能等）、模拟信号处理电路、视频定时控制电路、曝光与白平衡等控制电路、PC总线接口电路、A/D转换电路及预处理电路等，这些电路均集成在同一芯片上。

图4-25CMOS图像传感器的总体结构

       CMOS图像传感器中的像敏单元阵列按x和y方向上的地址，并分别由x和y方向的地址译码器（一般釆用移位寄存器）进行选择，即所谓的列选择与行选择。并且，每一列像敏单元都对应一个列放大器，而列放大器的输出信号分别接到由x方向的地址译码控制器进行选择的模拟多路开关，其输出经模拟信号处理与输出放大到A/D转换，最后经预处理电路后输出。

       地址译码器（一般釆用移位寄存器）进行选择，即所谓的列选择与行选择。并且，每一列像敏单元都对应于一个列放大器，而列放大器的输出信号分别接到由X方向的地址译码控制器进行选择的模拟多路开关，其输出经模拟信号处理与输出放大到A/D转换，最后经预处理电路后输出。

       图像传感器内的视频定时控制电路提供传感器所需的各种工作脉冲，并通过总线编程（PC总线）对自动曝光、自动增益、白色平衡、黑电平及Y校正等功能进行控制处理。

       由上述内容可知，CMOS图像传感器芯片上集成了像敏单元阵列、行与列开关及地址译码器、同步与时序控制电路、模拟信号处理电路、A/D转换等部分。为协调各组成部分的工作，必须设置时序脉冲去控制各部分的运行程序。

        一般，CMOS图像传感器的工作流程如图4-26所示。

图4-26CMOS图像传感器的工作流程

 

     （1）初始化。初始化就是要确定图像传感器的工作模式，如设定光积分时间、放大器的增益、输出电压、取景器的大小及是否开通等。

     （2）帧读出（YR）移位寄存器的设置。利用同步脉冲SYNC-YR,可以使帧读岀（YR）移位寄存器初始化，即设置（YR）。因SYNC-YR为行启动脉冲序列，在它的第一行启动脉冲到来之前，有一消隐期间，在此期间内要发送一个帧启动脉冲。

     （3）启动行读岀。SYNC-YR指令可以启动行读出，从件0第一行开始，直到件/max止（实际上，这个扁ax等于行的像敏单元减去积分时间所占用的像敏单元）。此时，用同步信号复位y向移位寄存器（YL）,y向复位移位寄存器用于对各像敏单元进行复位（各像敏单元被复位时即开始积分光信号，这个复位至读出开始的时间间隔即为曝光时间），以清除帧与帧之间信号的影响。

     （4）列（X）的移位寄存器的设置。利用同步信号SYNC-X,可以使X移位寄存器初始化。

     （5）启动列输出。SYNC-X指令可以启动列移位寄存器读出，从X=0起，至A=Xnax止。X移位寄存器存一幅图像信号。

     （6）信号釆集。利用A/D转换器对一幅图像进行A/D数据采集。

     （7）启动下行读数。读完一行后，发出指令，接着进行下一行读数。

     （8）复位。帧复位是用同步信号SYNC-YL控制的，SYNC-YL与SYNC-YR是分时操作的。显然，从SYNC-YL开始至SYNC-YR出现的时间间隔也就是曝光时间。为了不引起混乱,  

       一般在读出信号之前应当确定曝光时间。为了消除前一个像敏单元信号的影响，还需要用脉冲信号控制对输出放大器的复位。

      (9)信号的釆样/保持。为适应A/D转换器的工作，需要设置釆样/保持脉冲，这个脉冲需由时序脉冲信号控制。

       值得提出的是，为实现上述的工作流程还需要一些同步脉冲信号，这些同步脉冲信号按时序利用脉冲的前沿或后沿触发，以确保CMOS图像传感器按事先设定的程序工作。

       CMOS摄像器件的特性参数同CCD摄像器件基本一样，也包括像素数、分辨率、最低照度、暗电流、光谱响应、动态范围、光电响应不均匀性、灵敏度等。这里只取出几种特性参数进行说明。

       由CCD摄像器件的特性参数知，CMOS摄像器件的分辨率，应是指CMOS摄像器件对景物中明暗细节的分辨能力，它通常也有两种表示方式。

       (1)极限分辨率。由前CCD中可知，极限分辨率可用空间频率(IP/mm,即线对/mm)来表示。因为CMOS成像器件也是离散釆样器件，由奈奎斯特定理可知，它的极限分辨率为空间釆样频率的一半。如果某一方向上的像元间距为a,则该方向上的空间采样频率为1/a(单位为IP/mm),其极限分辨率将小于l/(2a),所以CMOS成像器件的行或列的有效像素数与它的行或列的尺寸，是衡量分辨率的重要的相关指标。由此可得

       行或列的极限分辨率=行或列的有效像素数/2x行或列的传感器尺寸大小               (4-20)

式中，极限分辨率的单位为IP/mm,

        (2)空间传递函数。通常可利用CMOS摄像器件的像素尺寸b和像素间隔等参数，能容易地推导出CMOS成像器件的理论空间传递函数，即

T(f)=sinc(nf)                     (4-21)

式中，f为空间频率。而T(f)=0的空间频率称为奈奎斯特频率f（N），因而从上式中可求得

f（N）=1/(2b)                    (4-22)

同CCD一样，随着频率的增高，其空间传递函数减小。

       CMOS摄像器件的光电响应不均匀性，简称PRUN,其定义是，在标准的均匀照明条件下，各个像元的固定模式噪声电压FPN与信号电压Us的比值。即

PRUN=FPN/UsX100%                (4-23)

        实际上，固定模式噪声FPN是指非暂态空间噪声，其产生的原因主要是像素与彩色滤色器之间的不匹配、列放大器的波动、PGA与ADC之间的不匹配等。

       FPN可以是耦合的或非耦合的，行范围耦合类FPN噪声，也可由较差的共模抑制造成。在实际的应用中，由于受到测量的约束，常将上面的定义等效为：在标准的均匀照明条件下，各个像元的输出电压中的最大值Umax与最小值Umin的差，同各个像元输出电压的平均值必的比值，即 

PRUN=(Umax-Umin)/Uox100%                        (4-24)

       上式也可通过像元的灰度数据值表示。因为每个像元的输出电压，直接对应于输出的灰度值，因此可将像元集合中的灰度最大数据作为灰度最大值Gmax；将像元集合中的灰度最小数据作为灰度最小值Gmin；将像元集合中的灰度数据的平均值作为平均灰度值Go,于是可得

PRUN=(Gmax-Gmin)/G0xl00%                         (4-25)

       CMOS成像器件的光谱响应范围，是由光敏面的材料决定的，其本征硅的光谱响应范围，也同样在400〜1100nm之间。

       实际上，CMOS成像器件的光谱性能和量子效率，均取决于它的像敏单元(光电二极管)。而光电二极管的光谱响应特性与器件的量子效率，受器件表面光反射、光干涉、光透过表面层的透过率的差异及光电子复合等因素的影响，一般量子效率总低于100%。此外，由于上述影响会随波长而变，所以量子效率也是随波长的变化而变化的。例如，波长在400nm处的量子效率约为50%：波长大约在700nm达到峰值时的量子效率约为70%；而波长在lOOOnm处的量子效率仅为8%左右。

       所谓填充因子，是光敏面积对全部像敏面积之比，它对器件的有效灵敏度、噪声、时间响应、模传递函数MTF等的影响很大。因为CMOS图像传感器包含有驱动、放大和处理电路，它会占据一定的表面面积，这样就会降低器件的填充因子。被动(无源)像敏感单元结构的器件具有的附加电路少一些，因而它的填充因子会大些；主动(有源)像敏感单元结构的器件具有的附加电路相对多一些，因而它的填充因子会小一些；但大面积的图像传感器结构，其光敏面积所占的比例会大些，其填充因子会大些。因此，提高填充因子，使光敏面积占据更大的表面面积，是充分利用半导体制造大光敏面图像传感器的关键。有两种提高的方法。

       (1)微透镜法。如图4-27所示，即在CMOS成像器件的上方，安装有一层矩形的面阵微透镜，它可将入射到像敏单元的全部光线，都会聚到各个面积很小的光敏元件上，所以填充因子可以提高到90%。此外，由于光敏元件的面积减小，就减小了结电容，提高了器件的响应速度；并且，降低了噪声，提高了灵敏度。这种方法很好，它已在CCD上得到成功的应用。

       (2)特殊像敏单元结构法。如图4-28所示，它是一种填充效率较高的CMOS图像传感器的像敏单元结构。它的表面有光电二极管和其他电路，二者是相互隔离的。由图可看出，在光电二极管的N+区下面，增加了N区，它用于接收扩散的光电子；而在电路N*的下面，设置了一个P*静电阻挡层，以用于阻挡光电子进入其他电路中。

图 4-27 微透镜作用                           图4-28 高填充率的CMOS像敏单元结构

       在像敏单元结构中，表层的光电二极管，电路及其阻挡层均很薄，而且是透明的。当入射光透过后，到达外延的光敏层，所产生的光电子几乎可以全部扩散到光电二极管中。尽管光电二极管的表面积不大，但光敏表面积却像是整个像敏单元的表面积，所以等效填充因子接近于100%o实际上，填充因子不可能达到100%,其原因是：在电路层中有光陷阱，从而限制光的透过率，而对于短波长光线，影响会更大一些；表层有反射作用；存在有光电子复合现象。

       这种特殊像敏单元结构法也有缺点，即存在窜音现象。因为有阻挡层，光电子也会比较容易地扩散到相邻的像敏单元中，从而使图像变得模糊。

       在高填充率的像敏单元结构中，光电二极管的尺寸很小，结果提高了灵敏度，降低了噪声,并提高了器件的工作速度。

一般，CMOS成像器件有4种基本输出模式(如图4-29所示)，它们的动态范围相差很大，特性也有较大区别。

图 4-29     4 种输出模式曲线    

       (1)线性输出模式。线性输出模式的输出一般与光强成正比，如图4-29中的曲线1所示。这种输出模式的动态范围最小，而且在线性范围的最高端信噪比最大。在小信号时，因噪声的影响增大，信噪比一般很低，但它适用于要求进行连续测量的场合。

       (2)双斜率输出模式。双斜率的输出模式，是一种扩大动态范围的方法，如图4-29中的曲线2所示。由图看出，它采用两种曝光时间：当信号很弱时采用长时间曝光，输出信号曲线的斜率很大；而当信号很强后，改用短时间曝光，这时曲线斜率就会降低，从而可以扩大动态范围。为了改善输出的平滑性，还可以采用多种曝光时间。这样，输出曲线是由多段直线拟合的,显然会平滑得多。

      (3)对数输岀模式。对数输出模式如图4-29中的曲线3所示。它的动态范围非常大，可达到几个数量级，使得无须对照相机的曝光时间进行控制，也无须对其镜头的光圈进行调节。此外，在CMOS成像器件中，可以方便地设计岀对数响应电路，并且实现起来也很容易。

值得说明的是，人眼对光的响应也接近对数规律，因此这种输出模式有良好的使用性能。

       (4)y校正模式。/校正模式如图4-29中的曲线4所示。它的输出规律如下式所示。

U=KerE                        (4-26)   

式中，U为信号输出电压；E是输入光强；K为常数；y是校正因子，y为小于1的系数。可见, 这种模式也使输出信号的增长速度逐渐减缓。

       由此可看出，CMOS摄像器件的4种输出模式的输出特性与动态范围均有区别，因此只能根据实际应用的需要进行选择。此外，还可以根据实际需要将两种输出模式进行组合，如加拿大Dalsa公司用组合的线性-对数输出模式，使其动态范围可最大达120dB。

     （1）动态范围。CMOS成像器件的动态范围也由它的信号处理能力和噪声决定，这也反映了CMOS成像器件的工作范围。其数值也是输出端的信号峰值电压与均方根噪声电压之比（通常用dB表示）。一般，线性输出模式的动态范围最小，只有40〜60dB。为扩大这种输出模式的动态范围，釆用线性-对数输出模式，开始时输岀随图像亮度正比例增加（线性响应），当亮度信号超过某给定阈值后，输出成对数响应，这样的响应模式使CMOS成像器件的动态范围大大提高，其光电响应，不仅扩大了动态范围，还可防止图像滞后与克服图像的重影。

CMOS成像器件的噪声，来源于像敏单元的光电二极管、用于放大器与行列选择等开关的场效应管，以及由它们组成像敏阵列与电路而构成图像传感器产生的工作噪声等。光敏管与场效应管的噪声，既有相似之处也有很大的差别，下面分别介绍。

      （2）光电二极管的噪声。即第3章中已论述过的热噪声、散粒噪声、产生复合噪声和1/f噪声四种。

      （3）MOS场效应管中的噪声。有热噪声、散粒噪声与诱生栅极噪声三种，因为电子在导

电沟道热运动形成的沟道电势分布的起伏，会通过极电容耦合到栅极上，从而产生栅极噪声通过漏极或源极传输出去。由于该噪声是由栅极电容耦合得来的，因而称为诱生栅极噪声。其电流均方值为'

式中，Cth是单位沟道宽度上的栅极沟道电容；gms是饱和时的栅极跨导。式（4-27）表明，这种噪声会随工作频率的增高而明显增大。

     （4）CMOS成像器件中的工作噪声。在工作过程中，除上述噪声外，还要产生一些新的噪声。例如，复位开关工作时会带来复位噪声，即WT噪声；而由许多个像敏单元组成CMOS成像器件时，又会因为各个像敏单元的特性不一致而出现空间噪声：此外，还存在电磁干扰和多个时钟脉冲变化而引起的时间跳变干扰等。

        ①复位噪声。当复位开关与低阻电源断开时，信号储存在电容上的残存电荷往往是不确定的，这就引起了一种复位噪声。这种复位噪声电荷的均方根值为

式中，k为玻耳兹曼常量，T为热力学温度，C为电路电容。当C=10pF时，（KTC)1/2=40个电子；而当C=1pF时，（KTC)1/2=400个电子。

       值得说明的是，虽然复位噪声是随机的，但是可用相关双釆样的方法将它消除掉。

       ②空间噪声。空间噪声除各个像敏单元的特性不一致引起的外，还包括暗电流不均匀直接引起的固定图案噪声（FPN）、暗电流的产生与复合不均匀引起的噪声、像素缺陷带来的响应不均匀引起的噪声，以及成像器件中存在温度梯度引起的热图案噪声等。这些空间噪声是由成像器件材料的不均匀或工艺方法缺陷带来的，有的（如FPN）可以用相关双采样方法消除。

       用CMOS成像器件作产品的设计时，除考虑上述特性指标外，一般还要从器件的功耗、模数转换位数（即转换精度，因为其位数越高，决定了成像器件的数字化信息输出精度越高，则成像器件的性能越好）、开发的简便性（数据可控制接口的简便性，即接口便于开发）、成本因素等方面综合考虑。

        当前，CCD与CMOS两种固体摄像器件共存，但在高清摄像机中，需选用CMOS成像器件来制作，现将两者的比较，综合归纳如表4-1所示。

表4-1光电成像器件CMOS与CCD的比较

光电成像器件	CCD	CMOS	光电成像器件	CCD	CMOS
电信号读出方式	逐行读取	从晶体管开关阵 列中直接读取	与亚微和深亚微  米VLSI技术兼容	不能	能
驱动	二、三、四相时钟 脉冲	电源电压	计算机接口	大多数无	大多数有USB（数 字式）
结构	较复杂	简单	像素缺陷率	高	低(CCD 的 1/20)
制作工艺	较特殊	标准	高清摄像	较差	好
制造成本	高	低	暗电流	小	较大
生产成品率	低	高	信噪比（S/N）	高	较低
灵敏度	高	较低	动态范围	达 66dB	可达120 dB
最低照度	低	较高	抗晕光及拖尾	较差	好、无拖影
帧速	低	高	与其他芯片结合	较难	容易
耐辐射	较差	好	集成度	低	高
随机存取	不能	能	电源电压	DC 12V	DC 5 V 或 3 V
无损读取	不能	能		高	低(是CCD的 1/10—1/8)
芯片智能化	不能	能	尺寸	大	小

        由表4-1可看出，CMOS图像传感器与CCD相比有很多突出的特点，如体积小、功耗低、成本低、能单芯片集成系统、能随机存取、无损读取、抗光晕图像无拖尾、高帧速、高动态范围与用于高清等。因而，它有着不可抗拒的广阔的市场诱惑力和良好的发展前景。

有关CMOS成像器件与CCD的详细比较可参阅安防新技术及系统系列精品丛书之一：《安防&智能化——视频监控系统智能化实现方案》中2.3节与2.4节的详细论述，尤其值得一读的是，该书2.4.4节详细论述了CMOS成像器件在高清与智能视频监控方面优于CCD的4条原因，这里就不再论述了。

       由于CMOS成像器件有很多优于CCD的特点，因而其应用比CCD更加广泛，如美光公司曾设计“药丸式摄像机”，并成功地将一个超低功耗的微型CMOS图像传感器放在一个特制药丸内，病人服下此药丸后可让医生清楚地看到胃里的情况,从而更好地实现治疗。由于CMOS  

摄像机可做到纽扣般大小，因此可用于保安监视的隐形摄像或记者暗访的隐形摄像；并且，还可设计成汽车自动防撞系统和自动防出轨系统，以及司机利用动态摄像全方位观察车外的情况，从而大大提高汽车运动的安全性等。此外，可用于视频图像测量与图像识别跟踪等智能视频监控中。下面仅介绍CMOS成像器件在安防方面的两种应用。

由于CMOS器件有非常高的输入阻抗、非常低的静态功耗，电源电压范围宽，驱动与抗干扰能力强，又便于集成，所以目前大力研发CMOS图像传感器及其摄像机。现市场上大都是CMOS-APS摄像机，它实际上是将摄像机的所有功能电路集成在一个芯片上的单芯片摄像机，如以美国OmniVision公司的OV7910（彩色）和OV7410/0V7411（黑/白）1/3in的CMOS摄像器件为核心的单芯片CMOS-APS摄像机等。目前，CMOS-APS图像传感器的分辨率己做到4096x4096（1680万像素），随着超大规模微细加工的发展，今后还需研制8K'8K像元高分辨率。此外，加拿大Dalsa公司的CMOS传感器的帧速率最高可达到20000W秒，其釆用线性-对数模式的1M28-SA型CMOS摄像机动态范围可高达120dB。

       随着CMOS-APS技术及降噪技术的发展与进步，近几年又开发出来CMOS-DPS（DigitalPixelSystem）摄像机，即有数字像素系统的摄像机。这是第三代CMOS摄像机，它在图像传感器的每一个像素点上包含了…个10位A/D转换器，从而可将阵列上的信号退化和串扰降到最小，并允许采用更好的降噪方法。一旦数据以数字格式捕获，就可以釆用各种数字信号处理技术来真实重现图像。显然，DPS技术中的图像传感器和图像处理器是全数字式的，并釆用32位ARMCPU精确控制每个像素，使每个像素独立完成采样和曝光，直接转换为数字信号，是目前市面上唯一的、真正的全数字图像处理系统。、这种CMOS-DPS摄像机，不仅动态范围能达120dB,而且更便于智能化。

       此外，CCD虽然灵敏度高，但响应速度较低，不太适用于高清监控摄像机采用的高分辨率逐行扫描方式，因此高清监控摄像机普遍釆用CMOS摄像器件。

       这是一种对室外、隧道和室内高大空间的特殊需求而开发的工业等级的火灾探测器，该产品实现了“眼睛和大脑”的完美统一，能在各种复杂环境下对火情做出准确地判断，同时提供视频、网络、开关量三种报警方式，可灵活接入各类火灾报警体系中。

        基于视频监控的图像型火灾探测器是一种以计算机为核心，结合光电成像技术和计算机图像处理技术的火灾自动监测处理系统。该系统是基于摄像机摄取的视频图像，对火灾进行自动探测、监视，同时将摄得的连续图像由图像采集卡转换为数字图像输入计算机，利用各种图像处理技术进行图像处理和分析，从而判断是否发生火灾。

       基于视频监控的图像型火灾探测技术是视频图像火灾探测技术的典型代表，是在现有的视频监控系统上加装图像型火灾探测系统，利用视频监控得到的视频图像进行火灾探测。它具有双重功能，既能实现视频监控又能实现火灾探测，而且不需要单独加装图像釆集单元，节省成本，避免重复投资。其系统的主要结构如图4-30所示。

        由图4-30可知，基于视频监控的图像型火灾探测系统由摄像机、视频釆集卡、火灾图像处理单元、FAS系统（火灾自动报警系统）及监控终端等组成。 

图4-30 基于视频监控的图像型火灾探测系统

       摄像机是图像处理中常用的输入设备，其关键部件是摄像器件（主要使用CCD与CMOS成像器件），其基本任务是把输入的光学图像信息转换为适宜处理和传输的视频电信号。

       视频采集卡又叫做视频卡，视频釆集卡可以将摄像机输出的视频信号（模拟）转换成计算机可辨别的数字数据，存储在计算机中，成为可编辑处理的视频数据文件。

       火灾图像处理单元是整个探测系统的核心部分，其作用是在早期火灾阶段，对火灾所产生的烟雾和火焰等火灾图像特征进行处理、分析、识别、判定。图像处理是动态图像的连续处理，对图像上的每个目标根据一定的算法来确定它们同前一帧中目标的匹配关系，从而得到各个目标的连续变化规律，最后判断是否发生火灾。例如，利用小波变换进行图像处理，首先确定视频中的活动区域，然后利用空间模型对活动区域中的火焰颜色区域进行分割，最后利用小波变换分别从时域和空间域进行分析。时域主要分析分割区域内某一像素点颜色值中分量的变化，以此作为火焰的闪烁频率，这就成为火灾判别的第一个判据，然后在空间域分析分割区域像素值的变化，作为火灾判别的第二个判据。综合第一和第二判据就可以较准确地判断是否发生火灾。

       火灾图像处理单元将分析识别出的火警消息送入FAS系统，启动火灾报警器，并联动其他消防设备，然后将火灾信息送至监控终端。这样，监控人员就能在第一时间获取火警信息，并可通过监控视频非常方便地对火警信息进行人工远程确认，从而可以迅速采取应对措施，消除火灾隐患、最大限度地降低火灾损失。

       图像型火灾探测器具有非接触与可视化探测特点，不受空间高度、高温、易爆、有毒、高速气流等环境条件的限制，极大地提高了火灾报警的准确率和响应速度，同时有效地避免了各种环境背景因素所产生的干扰。该产品广泛应用于隧道、石油化工、煤化工、钢铁冶金、发电厂、飞机场、体育馆、会展中心等场所。