CMOS全称为Complementary Metal-Oxide Semiconductor，中文翻译为互补性氧化金属半导体。主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N和P级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。CMOS图像传感器(CIS)是模拟电路和数字电路的集成。主要由四个组件构成：微透镜、 彩色滤光片(CF)、光电二极管(PD)、像素设计。
CMOS图像传感器最大的应用领域为手机，其次是单反数码相机、汽车电子、安防、工业等领域。CMOS图像传感器具有以下几个优点：
1、随机窗口读取能力。随机窗口读取操作也称之为感兴趣区域选取。此外，CMOS图像传感器的高集成特性使其很容易实现同时开多个跟踪窗口的功能。
2、抗辐射能力。总的来说，CMOS图像传感器潜在的抗辐射性能相对于CCD性能有重要增强。
3、系统复杂程度和可靠性。采用CMOS图像传感器可以大大地简化系统硬件结构。
4、非破坏性数据读出方式。优化的曝光控制。
鉴于CMOS图像传感器相对优越的性能，使得CMOS图像传感器在各个领域得到了广泛的应用。 下面是CMOS图像传感器的功能方框图和实物图：
我们知道计算机不能处理模拟信号，只能处理数字信号，所以现实世界的光影也不能直接被计算机处理，要记录数字影像，那么我们必须把真实的影像通过数字化转变为计算机能读取写入的格式。CMOS图像传感器的每一个像素都有一个光电二极管，这个光电二极管的受光面积才是像素的感光面积，一般情况下在相同面积，一个图片的像素越高，其中的感光二极管的数量就越多，拍摄出来的景物就越清晰。感光二极管完成光电转换，产生信号电荷，曝光结束后，传输电极门打开，信号电荷被传送到浮动式扩散层，由起放大作用的MOSFET电极门来拾取，电荷信号转换为电压信号。所以这样的 CMOS 也就完成了光电转换、电荷电压转换、模拟数字转换的三大作用，通过它我们就能把光信号转化为电信号，最终得到数字信号被计算机读取。另外，为了获得质量合格的图像信号，芯片中必须包含各种控制电路，如曝光时间控制、自动增益控制等。为了使芯片中各部分电路按规定的节拍动作，必须使用多个时序控制信号。为了便于应用，还要求该芯片能输出一些时序信号，如同步信号、行起始信号、场起始信号等。以下是像素的陈列图示：
对于CMOS图像传感芯片来说，它也有一个输入的上限。输入光信号若超过此上限，像素单元将饱和而不能进行光电转换。对于含有积分功能的像素单元来说，此上限由光电子积分单元的容量大小决定：对于不含积分功能的像素单元，该上限由流过光电二极管或三极管的最大电流决定。在输入光信号饱和时，溢出模糊就发生了。溢出模糊是由于像素单元的光电子饱和进而流出到邻近的像素单元上。溢出模糊反映到图像上就是一片特别亮的区域。这有些类似于照片上的曝光过度。溢出模糊可通过在像素单元内加入自动泄放管来克服，泄放管可以有效地将过剩电荷排出。
在成像系统中，CMOS图像传感器接收通过透镜或其他光学器件聚焦的入射光（光子photons）。 它会将信息作为电压或数字信号传输到下一级。CMOS传感器使用片上模数转换器（Analog to Digital Converter，ADC）将光子转换为电子，然后转换为电压，最后转换为数字值。形成一个像素单元。图像的形成就是由每一个像素单元的集合组成的一个完整的画面。为了得到良好的图像质量，需要对所采集的原始图像数据进行处理。图像的预处理是在协处理器中完成的。图像的预处理主要包括了缺陷修正、去除FPN噪声、色彩差值，图像锐化差值、光圈修正、Gamma修正等一系列处理。
通过数字图像处理算法来实现来实现上述的图像预处理过程，其硬件平台可以是集成在SoC中的图像处理电路、ASIC图像处理芯片，或通用的DSP芯片。首先是消除图像中的缺陷，如果某一个像素中有缺陷，而导致了其输出电平被钳位于高电乎(黑点)或低电平(白点)，就需要通过图像处理来进行弥补。通常是使用其周围相同颜色像素的平均值来代替该像素的输出值。
从以上的图像处理过程可知，许多算法中使用了差值，从Sensor传过来的数字信号，通过自动曝光，自动白平衡，色彩矫正，周边亮度补偿等图像校正功能然后进行格式转换，使图像的平滑化，而为了恢复锐利的图像，就需要进行光圈修正。在图像处理中，通过边缘检测而得到的锐化边缘对差值后的平滑图像进行卷积，从而得到锐利的图像。