一、摄像头的结构和工作原理
镜头用来拍摄景物,拍摄的图片在传感器上将光信号转换成了电信号,电信号经过AD转换器(模数转换器)转换成了数字信号,数字信号经过DSP(数字信号处理器)进行加工处理,再被送到电脑中进行处理,最终转换成了手机屏幕上我们可以看到的图像。
数字信号处理器芯片(DSP)功能:主要是通过一系列数学的算法运算,对数字图像信号进行优化处理,并把处理过的信号通过USB等接口传到PC等设备。
DSP结构框架:
①ISP(图像信号处理器)image signal processor
②JPEG encoder(JPEG图像解码器)
③USB device controller(USB设备控制器)
常见的摄像头传感器类型主要有两种:
1、CMOS传感器:互补型金属氧化物传感器
2、CCD传感器 :电荷耦合器件传感器
CCD的优势在于成像质量好,但是制造工艺复杂,成本高昂,且耗电高。在相同分辨率下,CMOS价格比CCD便宜,但图像质量相比CCD来说要低一些。CMOS影像传感器相对CCD具有耗电低的优势,加上随着工艺技术的进步,CMOS的画质水平也不断地在提高,所以目前市面上的手机摄像头都采用CMOS传感器。
滤光片的两大功用:①滤除红外线。滤除对可见光有干扰的红外光,使成像效果更加清晰。 ②修正进来的光线。感光芯片由感光体(CELL)构成,最好的光线是直射进来,但为了怕干扰到邻近感光体,就需要对光线加以修整,因此那片滤光片不是玻璃,而是石英片,利用石英的物理偏光特性,把进来的光线,保留直射部份,反射掉斜射部份,避免去影响旁边的感光点。
二、相关参数及名字
1、常见图像格式
1.1RGB格式:
传统的红绿蓝格式,比如RGB565,RGB888,其中16-bit数据格式为5-bit R + 6-bit G + 5-bit B。G多一位,原因是人眼对绿 {MOD}比较敏感。
1.2YUV格式:
luma(Y) + chroma(UV)格式。
YUV是指亮度参量和 {MOD}度参量分开表示的像素格式,而这样分开的好处就是不但可以避免相互干扰,还可以降低 {MOD}度的采样率而不会对图像质量影响太大。YUV是一个比较笼统地说法,针对它的具体排列方式,可以分为很多种具体的格式。
{MOD}度(UV)定义了颜 {MOD}的两个方面—— {MOD}调与饱和度,分别用Cb和Cr表示。其中,Cr反映了RGB输入信号红 {MOD}部分与RGB信号亮度值之间的差异。而Cb反映的是RGB输入信号蓝 {MOD}部分与RGB信号亮度值之间的差异。
主要的采样格式有YCbCr 4:2:0、YCbCr 4:2:2、YCbCr 4:1:1和 YCbCr 4:4:4。
1.3RAW data格式:
RAW图像就是CMOS或者CCD图像感应器将捕捉到的光源信号转换成数字信号的原始数据。RAW文件是一种记录了数码相机传感器的原始信息,同时记录了由相机随机拍摄所产生的一些元数据(Metadata,如ISO的设置、快门速度、光圈值、白平衡等)的文件。RAW是未经处理、也未经压缩的格式,可以把RAW概念化为“原始图像编码数据”或更形象的称为“数字底片”。sensor的每一像素对应一个彩 {MOD}滤光片,滤光片按Bayer pattern分布。将每一个像素的数据直接输出,即RAW RGB data
Raw data(Raw RGB)经过彩 {MOD}插值就变成RGB.
2、相关技术指标
2.1 图像解析度/分辨率(Resolution):
SXGA(1280 x1024)又称130万像素
XGA(1024 x768)又称80万像素
SVGA(800 x600)又称50万像素
VGA(640x480)又称30万像素(35万是指648X488)
CIF(352x288) 又称10万像素
SIF/QVGA(320x240)
QCIF(176x144)
QSIF/QQVGA(160x120)
2.2 彩 {MOD}深度( {MOD}彩位数):
256 {MOD}灰阶,有256种灰 {MOD}(包括黑白)。
15或16位彩 {MOD}(高彩 {MOD}):65,536种颜 {MOD}。
24位彩 {MOD}(真彩 {MOD}):每种原 {MOD}都有256个层次,它们的组合便有256*256*256种颜 {MOD}。
32位彩 {MOD}:除了24位彩 {MOD}的颜 {MOD}外,额外的8位是储存重叠图层的图形资料(alpha频道)。
2.3 光学变焦和数码变焦:
光学变焦: 通过镜头的调整,拉近拉远所要拍摄的对象,保持像素不变和画质基本不变,却可以拍到自己理想的物像。
数码变焦:其实没有什么变焦,只是从原图片中截取出来放大,你从液晶屏幕上看到变大了,实际上画质并没有本质提高,而像素比你相机能拍摄的最大像素降低了。 画质上说基本是鸡肋把,但是可以提供一些方便。
2.4 图像压缩方式:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 图像噪音:
指的是图像中的杂点干挠。表现为图像中有固定的彩 {MOD}杂点。
2.6 自动白平衡处理技术(auto White Balance):
简单来说就是:摄像机对白 {MOD}物体的还原。相关概念: {MOD}温。
2.7 视角:
与人的眼睛成像是相成原理,简单说就是成像范围。
2.8 自动对焦:
自动对焦可以分成两大类:一类是基于镜头与被拍摄目标之间距离测量的测距自动对焦,另一类是基于对焦屏上成像清晰的聚焦检测自动对焦(清晰度算法)。
注:变焦就是把远处的物体拉近。对焦是让图像清晰。
2.9 自动曝光和Gamma:
就是光圈和快门的组合。光圈,快门速度,ISO。Gamma即人眼对亮度的响应曲线。
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