摄像头的工作原理

摄像头的工作原理
摄像头的工作原理

第二章 摄像头的工作原理
在探讨摄像头的工作原理之前,先弄清两个名词的意义,熟悉其本质,便于我们更好的 理解电路的原理。
一.模拟信号与数字信号 模拟信号指幅度的取值是连续的(幅值可由无限个数值表示),时间上连续的模拟信号 连续变化的图像(电视、传真)信号等。以前的老电视就是用模拟信号接受数据。模拟信号 的电平就象波浪线那样平滑起伏。例 如 用 一 系 列 连 续 变 化 的 电 磁 波 (如 无 线 电 与 电 视 广 播 中 的 电 磁 波 ), 或 电 压 信 号 (如 电 话 传 输 中 的 音 频 电 压 信 号 )来 表 示 。 优点:模拟通信的优点是直观且容易实现; 缺点:保密性差、抗干扰能力弱。
数字信号指幅度的取值是离散的,幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一 种数字信号。现在的计算机就是数字信号接受数据。数字信号只接受 01010101 的数字,他 的电平是显示凸凹形状的。例 如 用 一 系 列 断 续 变 化 的 电 压 脉 冲 (如 我 们 可 用 恒 定 的 正 电 压表示二进制数 1,用恒定的负电压表示二进制数 0),或光脉冲来表示。
优点:加强了通信的保密性、提高了抗干扰能力、可构建综合数字通信网。 缺点:占用频带较宽、技术要求复杂、进行模/数转换时会带来量化误差。
模拟信号和数字信号之间可以相互转换:模拟信号一般通过 PCM 脉码调制(Pulse Code Modulation)方法量化为数字信号,即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二

进制值;数字信号一般通过对载波进行移相(Phase Shift)的方法转换为模拟信号。 将模拟信号转换成数字信号的电路,称为模数转换器(简称 A/D 转换器或 adc,analog to digital converter); 将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器(简称 D/A 转换器或 dac,digital to analog converter)。我们的 CCD 和 CMOS 感光芯片最 初输出的信号都是一列离散的模拟信号,其中还混杂有各种噪声或干扰信号。CCD 和 CMOS 输出信号处理的目的就是要尽可能地消除这些噪声干扰,但又不能损失图像细节.
二.摄像头的成像原理 1. 成像原理 摄像头的成像原理与人的眼睛成像原理是类同的,眼睛是光的感觉器官,眼睛很像摄像 头,角膜和晶状体相当于镜头,能够聚焦成像,眼内的视网膜相当于感光芯片,能够接受物 象。外界景物发出的光线,经过角膜、晶状体等聚焦后投影到视网膜上,就显示出景物的影 象。同理,外界景物发出的光线,经过镜头等聚焦后投影到感光芯片上,也能显示出景物的 影象。视网膜的感光细胞,将影象变成讯息冲动,通过视神经传递给大脑,经过大脑皮层的 综合分析,产生视觉,人就看清了景物。摄像头的感光芯片,将影像变成电荷脉冲,通过信 号转换传递给 DSP 和放大电路,输出视频影像信号显示出来。
因此,在摄像头的工作原理上,感光芯片是极具重要作用的,就象人眼睛里面的视网膜 一样重要。目前感光芯片主要有 CCD 和 CMOS 两种,其诞生的时间也不是很长,1970 年美国 贝尔实验室发明了 CCD。二十年后,人们利用这一技术制造了数字相机,将影像处理行业推 进到一个全新领域。数字相机无需胶卷和冲洗、可重复拍摄和即时调整;影像可无限次复制 且不会降低质量,方便永久保存,并可用于电子传送和处理。它的诞生给影像处理业带来了 一场革命。而后,有人发现,将计算机系统里的一种芯片进行加工也可以作为数字相机中的 感光传感器,即 CMOS,其便于大规模生产和成本低廉的特性是商家们梦寐以求的。业内人 士分析,它在不久的将来可能取代 CCD,如今两者依然共存。
2. 焦距 焦距从光学原理来讲焦距就是从焦点到透镜中心的距离。焦距长短与成像大小成正比, 焦距越长成像越大,焦距越短成像越小。镜头焦距长短与视角大小成反比,焦距越长视角越 小,焦距越短视角越大。焦距长短与景深成反比,焦距越长景深越小,焦距越短景深越大。 焦距长短与透视感的强弱成反比,焦距越长透视感越弱,焦距越短透视感越强。焦距长短与 反差成反比,焦距越长反差越小,焦距越短反差越大。对焦距离越远景深越深,对焦距离越 近景深越浅。 3. 景深 景深就是当某一物体聚焦清晰时,从该物体前面的某一段距离到其后面的某一段距离内

的所有景物也都当清晰的。焦点相当清晰的这段从前到后的距离就叫做景深。景深分为前景 深和后景深,后景深大于前景深。景深越深,那么离焦点远的景物也能够清晰,而景深浅, 离焦点远的景物就模糊。
4.视角 视角就是镜头中心点到成像平面对角线两端所形成的夹角就是镜头视角,对于相同的成 像面积,镜头焦距越短,其视角就越大。对于镜头来说,视角主要是指它可以实现的视角范 围,当焦距变短时视角就变大了,可以拍出更宽的范围,但这样会影响较远拍摄对象的清晰 度。当焦距变长时,视角就变小了,可以使较远的物体变得清晰,但是能够拍摄的宽度范围 就变窄了。
三.CCD 与 CMOS 感光原理 CCD 或 CMOS 都是使用一种高感光度的半导体材料制成,基本上都是利用矽感光二极体 (photodiode)进行光与电的转换。CCD 或 CMOS 表面包含有几十万到几百万的光电二极管, 光电二极管受到光照射时,就会产生电荷。
CCD 和 CMOS 的组成主要是由一层聚光镜片、色块网格、感应线路所组成,最底下的电 子线路矩阵就是光电二极管,这每一个光电二极管等同于一个闭合开关,当这个光电二极管 受到外部光线照射时,就等同于这个开关已经打开,开启的时间长短就是曝光的时间长短, 相当于照相机的机械快门开启的瞬间。

CCD 曝光之后,感光元件产生对应的电流,电流大小与光强对应,因此感光元件直接输 出的电信号是模拟的。在 CCD 传感器中,每一个感光元件都不对此作进一步的处理,而是 将它直接输出到下一个感光元件的存储单元,结合该元件生成的模拟信号后再输出给第三个 感光元件,依次类推,直到结合最后一个感光元件的信号才能形成统一的输出。由于感光元 件生成的电信号实在太微弱了,无法直接进行模数转换工作,因此这些输出数据必须做统一 的放大处理—这项任务是由 CCD 传感器中的放大器专门负责,经放大器处理之后,每个像 点的电信号强度都获得同样幅度的增大;但由于 CCD 本身无法将模拟信号直接转换为数字 信号,因此还需要一个专门的模数转换芯片进行处理,最终以二进制数字图像矩阵的形式输 出给专门的 DSP 处理芯片。
因此,CCD 所产生的电荷都是在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取,电荷信 息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合,将每一行中每一个像素 (pixel)的电荷信号依序传入“缓冲器”中,由底端的线路引导输出至 CCD 旁的放大器进 行放大,再串联 ADC 输出,这种方式是“专属通道设计”, 充分保持信号传输时不失真,

所以解析度好;又是单一放大,所以噪点低;但整个构造复杂,成本高;需外加电压,功耗 大。
CMOS 曝光之后,感光元件产生对应的电流,电流大小与光强对应,因此感光元件直接 输出的电信号是模拟的。在这里,产生的模拟电信号首先被该感光元件中的放大器放大,然 后直接转换成对应的数字信号。换句话说,在 CMOS 传感器中,每一个感光元件都可产生 最终的数字输出,所得数字信号合并之后被直接送交 DSP 芯片处理,问题恰恰是发生在这 里,CMOS 感光元件中的放大器属于模拟器件,无法保证每个像点的放大率都保持严格一 致,致使放大后的图像数据无法代表拍摄物体的原貌,体现在最终的输出结果上,就是图像 中出现大量的噪声,品质明显低于 CCD 传感器。
可见,CMOS 所有产生的电荷,每个像素旁就直接连着 ADC(放大兼类比数字信号转 换器),每个像点的构成为一个感光二极管和三颗晶体管,讯号直接放大并转换成数字信号, 最后再整合各个像素的资料,难以保持资料的完整性。这种方式是“共用通道设计”,信号 的干扰较大,所以解析度不高,又是统一整合放大,所以噪点多,但是可以一次整合全部周 边设施于单晶片中,所以能高度集成,成本低;无须外部复杂的电路支持,功耗也小。

四.CCD 与 CMOS 的区别 由于 CCD 和 CMOS 构造上的基本差异,我们可以表列出两者在性能上的表现之不同。整 体来说,CCD 与 CMOS 两种设计的应用,反应在成像效果上,形成包括 ISO 感光度、制造 成本、解析度、噪点与耗电量等,不同类型的差异: https://www.360docs.net/doc/cd14380420.html,D 的特色在于充分保持信号在传输时不失真(专属通道设计),透过每一个像素集 合至单一放大器上再做统一处理,可以保持资料的完整性;CMOS 的制程较简单,没有专属 通道的设计,因此必须先行放大再整合各个像素的资料。 2.ISO 感光度差异:由于 CMOS 每个像素包含了放大器与 A/D 转换电路,过多的额外设 备压缩单一像素的感光区域的表面积,因此 相同像素下,同样大小之感光器尺寸,CMOS 的 感光度会低于 CCD。 3.成本差异:CMOS 应用半导体工业常用的 MOS 制程,可以一次整合全部周边设施于单 晶片中,节省加工晶片所需负担的成本 和良率的损失;相对地 CCD 采用电荷传递的方式输 出资讯,必须另辟传输通道,如果通道中有一个像素故障(Fail),就会导致一整排的 讯号 壅塞,无法传递,因此 CCD 的良率比 CMOS 低,加上另辟传输通道和外加 ADC 等周边,CCD 的制造成本相对高于 CMOS。 4.解析度差异:在第一点“感光度差异”中,由于 CMOS 每个像素的结构比 CCD 复杂, 其感光开口不及 CCD 大, 相对比较相同尺寸的 CCD 与 CMOS 感光器时,CCD 感光器的解析度 通常会优于 CMOS。不过,如果跳脱尺寸限制,目前业界的 CMOS 感光原件已经可达到 1400 万 像素 / 全片幅的设计,CMOS 技术在量率上的优势可以克服大尺寸感光原件制造上的困 难,特别是全片幅 24mm-by-36mm 这样的大小。 5.噪点差异:由于 CMOS 每个感光二极体旁都搭配一个 ADC 放大器,如果以百万像素计, 那么就需要百万个以上的 ADC 放大器,虽然是统一制造下的产品,但是每个放大器或多或 少都有些微的差异存在,很难达到放大同步的效果,对比单一个放大器的 CCD,CMOS 最终计 算出的噪点就比较多。 6.耗电量差异:CMOS 的影像电荷驱动方式为主动式,感光二极体所产生的电荷会直接 由旁边的电晶体做放大输出;但 CCD 却为被动式, 必须外加电压让每个像素中的电荷移动 至传输通道。而这外加电压通常需要 12 伏特(V)以上的水平,因此 CCD 还必须要有更精 密的电源线路设计和耐压强度,高驱动电压使 CCD 的电量远高于 CMOS。 目前有能力生产 CCD 的公司分别为:sony、philps、kodak、matsushita、fuji、sanyo 和 sharp,多半是日本厂商。生产 CMOS 的公司就比较多,市场上主要还是美国 OV 的芯片占 主流,国产 CMOS 芯片是以中星微的占主流。 五.摄像头的技术参数 在安全防范系统中,CCD 和 CMOS 就其本身的特性来说,主要体现在以下几个技术参数 上面.

1.像素 像素数指的是 CCD 或 CMOS 传感器的最大像素数,它是由 CCD 或 CMOS 里的光电传感器 上的光敏元件数目所决定的。有些给出了水平及垂直方向的像素数,如 500H*582V,有些 则给出了前两者的乘积值,如 30 万像素。对于一定尺寸的 CCD 或 CMOS 芯片,像素数越多则 意味着每一像素单元的面积越小,因而由该芯片构成的摄像机的分辨率也就越高。在这里, 数字摄像头和模拟摄像头的对像素的定义是一致的。例如,在电视监控摄像机中使用的 CCD 传感器的像素有的已达到 48 万像素。
2.分辨率(清晰度) 分辨率是衡量摄像头优劣的一个重要参数,它指的是当摄像头摄取等间隔排列的黑白相 间条纹时,在监视器(应比摄像头的分辨率高)上能够看到的最多线数。在电视工业中,分 辨率指的是在荧光屏等于像高的距离内人眼所能分辨的黑白条纹数,单位是电视线(TV 线)。 当超过这一线数时,屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相间的线条。在在安 全防范系统中,普遍使用的摄像头的分辨率是 260TV 线-600TV 线之间。 我们国家采用的电视标准是 PAL 制式,它规定每秒 25 帧,每帧 625 扫描行。由于采用 了隔行扫描方式,625 行扫描线分为奇数行和偶数行,这分别构成了每一帧的奇、偶两场, 由于在每一帧中电子束都要从上面开始扫描,因此存在着电子束从终点回到起点的扫描逆程 期,在这期间被消隐的扫描行是不可能分解图像的。扫描逆程期约占整个扫描时间的 8%, 因此 625 行中用于扫描图像的有效行数只有 576 行,由此推导出图像在垂直方向上的分辨率 为 576 点。按现行 4∶3 宽高比的电视标准,图像在水平方向上的分辨率应为 576×4/3=768 点,这就得到了 768×576 这一常见的图像大小。另外,在计算机视频捕捉时,我们还会遇 到遵循 CCIR601 标准的 PAL 制式图像尺寸,其大小为 720×576。对于我们还能接触到的 NTSC 制式来讲,它规定每秒 30 帧,每帧 525 行,同样采用了隔行扫描方式,每一帧由两场组成, 其图像大小是 720×486。
3. 扫描频率 扫 描 频 率 是 场 频 和 行 频 的 统 称 , 场 频 :场 频 又 称 为 “垂 直 扫 描 频 率 ”或 “刷 新 率 ”。 指 单位时间(以秒计)之内电子枪对整个屏幕进行扫描的次数,通常以赫兹(Hz)表示。 以 85Hz 刷新率为例,它表示显示器的内容每秒钟刷新 85 次。PAL 制式的摄像头的 场频和电源频率一致,一般是 50Hz. NTSC 制式的摄像头是 60 Hz。行频是指每秒钟

重复绘制显示画面的次数,即重绘率,以 Hz 为单位。指电子枪每秒钟在屏幕上从左 到右扫描的次数,又称屏幕的水平扫描频率,以 KHz 为单位。它越大就意味着显示 器可以提供的分辨率越高,稳定性越好。行频 = 垂直分辨率 * 场频(画面刷新次数)。 如:分辨率:800 * 600, 场频:85Hz, 得出:行频 = 600 * 85 = 51(KHz)。PAL 制 式 的 摄 像 头 的 行 频 一 般 是 15.625KHz , NTSC 制 式 的 摄 像 头 的 行 频 一 般 是 15.7343KHz。
4. 信号系统(制式) 电 视 制 式 就 是 用 来 实 现 电 视 图 像 信 号 和 伴 音 信 号 ,或 其 它 信 号 传 输 的 方 法 ,和 电 视 图 像 的 显 示 格 式 ,以 及 这 种 方 法 和 电 视 图 像 显 示 格 式 所 采 用 的 技 术 标 准 。彩 色 电 视 机的制式一般只有三种,即 NTSC、PAL、SECAM 等三种彩色电视机的制式。 (1).NTSC 彩色电视制式:它是 1952 年由美国国家电视标准委员会指定的彩色电视广 播标准,它采用正交平衡调幅的技术方式,故也称为正交平衡调幅制。美国、加拿大等大部 分西半球国家以及中国的台湾、日本、韩国、菲律宾等均采用这种制式。 (2).PAL 制式:它是西德在 1962 年指定的彩色电视广播标准,它采用逐行倒相正交 平衡调幅的技术方法,克服了 NTSC 制相位敏感造成色彩失真的缺点。西德、英国等一些西 欧国家,新加坡、中国大陆及香港,澳大利亚、新西兰等国家采用这种制式。PAL 制式中根 据不同的参数细节,又可以进一步划分为 G、I、D 等制式,其中 PAL-D 制是我国大陆采用 的制式。 (3).SECAM 制式:SECAM 是法文的缩写,意为顺序传送彩色信号与存储恢复彩色信号 制,是由法国在 1956 年提出,1966 年制定的一种新的彩色电视制式。它也克服了 NTSC 制 式相位失真的缺点,但采用时间分隔法来传送两个色差信号。使用 SECAM 制的国家主要集中 在法国、东欧和中东一带。

5.最低照度 照度(Luminosity)指物体被照亮的程度,采用单位面积所接受的光通量来表示,表示单 位为勒[克斯](Lux,lx) ,即 1m/m2 。 1 勒[克斯]等于 1 流[明](lumen,lm)的光通量均匀 分布于 1m2 面积上的光照度。照度是以垂直面所接受的光通量为标准,若倾斜照射则照度 下降。最低照度指的是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像头输出的视频信号电平低 到某一规定值时的景物光亮度值。测定此参数时,还应特别注明镜头的最大相对孔径。例如, 使用 F1. 2 的镜头,当被照景物的光亮度值低到 0. 04lux 时,摄像头输出的视频信号幅值 为最大幅值的 50%,即达到 350mV(标准视频信号最大幅值 700mV),则称此摄像头的最低 照度为 0. 04lx/F1. 2。被摄景物的光亮度值再低,摄像要输出的视频信号的幅值就达不到 350mV 了,反映在监视器的屏幕上,将是一屏很难分辨出层次的、灰暗的图像。 一般情况:夏日阳光下为 100000LUX;阴天室外为 10000LUX;室内日光灯为 100LUX; 距 60W 台灯 60cm 桌面为 300LUX;电视台演播室为 1000LUX;黄昏室内为 10LUX;夜间路灯 为 0.1LUX;烛光(20cm 远处)10~15LUX;日出日落 300 LUX;月圆 0.3~0.03LUX; 星光 0.0002~0.00002 LUX;阴暗夜晚 0.003~0.0007LUX。
6.信噪比 信噪比,即 SNR(Signal to Noise Ratio)又称为讯噪比,狭义来讲是指放大器的 输 出 信 号 的 电 压 与 同 时 输 出 的 噪 声 电 压 的 比 ,常 常 用 分 贝 数 表 示 。设 备 的 信 噪 比 越 高 表 明 它 产 生 的 噪 声 越 少 。信 号 的 输 出 质 量 越 高 ,否 则 相 反 。摄 像 头 的 信 噪 比 一 般 不 应 该低于 48dB,信噪比是摄像头的一个重要的参数。一般摄像头给出的信噪比值均是在 AGC (自动增益控制)关闭时的值,因为当 AGC 接通时,会对小信号进行提升,使得噪声电平也 相应提高。CCD 摄像头的信噪比的典型值一般为 45~55dB。测量信噪比参数时,应使用视频 杂波测量仪直接连接于摄像头的视频输出端子上。

7. 自动增益控制 自动增益控制(automatic gain control)是使放大电路的增益自动地随信号强度 而调整的自动控制方法。实现这种功能的电路简称 AGC 环。AGC 环是闭环电子电路, 是 一 个 负 反 馈 系 统 ,它 可 以 分 成 增 益 受 控 放 大 电 路 和 控 制 电 压 形 成 电 路 两 部 分 ,其 原 理 是 摄像机输出的视频信号必须达到电视传输规定的标准电平,即为了能在不同的景物照 度条件下都能输出的标准视频信号,必须使放大器的增益能够在较大的范围内进行调节。这 种增益调节通常都是通过检测视频信号的平均电平而自动完成的,实现此功能的电路称为自 动增益控制电路,简称 AGC 电路。具有 AGC 功能的摄像机,在低照度时的灵敏度会有所提高, 但此时的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。
8. 伽玛校正 所谓伽玛校正(Gamma Correction)就是对图像的伽玛曲线进行编辑,以对图像进 行 非 线 性 色 调 编 辑 的 方 法 ,检 出 图 像 信 号 中 的 深 色 部 分 和 浅 色 部 分 ,并 使 两 者 比 例 增 大 ,从 而 提 高 图 像 对 比 度 效 果 。计 算 机 绘 图 领 域 惯 以 此 屏 幕 输 出 电 压 与 对 应 亮 度 的 转 换关系曲线,称为伽玛曲线(Gamma Curve)。以传统 CRT(Cathode Ray Tube) 屏幕的特性而言,该曲线通常是一个乘幂函数,Y=(X+e)γ,其中,Y 为亮度、X 为输 出电压、e 为补偿系数、乘幂值(γ)为伽玛值,改变乘幂值(γ)的大小,就能改变 CRT 的伽玛曲线。典型的 Gamma 值是 0.45,它会使 CRT 的影像亮度呈现线性。使 用 CRT 的电视机等显示器屏幕,由于对于输入信号的发光灰度,不是线性函数,而 是指数函数,因此必需校正。现行摄像机大都采用了固定的 γ 值。

伽马值为 2.0
伽马值为 0.45
9.电子快门
电子快门(Electronic Shutter)是比照照相机的机械快门功能提出一个术语,它相当
于控制 CCD 图像传感器的感光时间。由于 CCD 感光的实质是信号电荷的积累,则感光时间越
长,信号电荷的积累时间就越长,输出信号电流的幅值也就越大。通过调整光电信号电荷的
积累时间(即调整时钟脉冲的宽度),即可实现控制 CCD 感光时间的功能。电子快门实际
上并没有“门”,而是利用了 CCD 感光系统不通电不工作的原理,在 CCD 不通电的情
况下,尽管像场窗口仍然“大敞开”,但是并不能产生图像。如果在按下快门钮时,
使用电子时间电路,使 CCD 只工作“一个指定的时间长短”,就也能获得像有快门“瞬
间打开”一样的效果。
10.背光补偿 背光补偿(Back – light Compensation)也称作逆光补偿或逆光补正,它可以有效补 偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。当引入背光补偿功能时,摄像机仅对整 个视场的一个子区域(如从第 80 行 ~ 200 行的中心区域)进行检测,通过求此区域的平均 信号电平来确定 AGC 电路的工作点。由于子区域的平均电平很低,AGC 放大器会有较高的增 益,使输出视频信号的幅值提高,从而使监视器上的主体画面明朗。
有背光补偿功能
无背光补偿功能
11.白平衡:
白平衡(White Balance)就是摄像机对白色物体的还原。当我们用肉眼观看
这大千世界时,在不同的光线下,对相同的颜色的感觉基本是相同的,比如在早
晨旭日初升时,我们看一个白色的物体,感到它是白的;而我们在夜晚昏暗的灯
光下,看到的白色物体,感到它仍然是白的。这是由于人类从出生以后的成长过

程中,人的大脑已经对不同光线下的物体的彩色还原有了适应性。但是,作为摄 像机,可没有人眼的适应性,在不同的光线下,由于 CCD 输出的不平衡性,造成 摄像机彩色还原失真:或者图像偏蓝,或者偏红,物体颜色会因投射光线颜色产生
改变,在不同光线的场合下拍摄出的图像会有不同的色温。例如以钨丝灯(电灯泡)照明的环 境拍出的照片可能偏黄,一般来说,CCD 没有办法像人眼一样会自动修正光线的改变。所以 通过白平衡的修正,它会按目前画像中图像特质,立即调整整个图像红绿蓝三色的强度,以 修正外部光线所造成的误差。有些摄像机除了设计自动白平衡或特定色温白平衡功能外,也 提供手动白平衡调整。
为了了解白平衡,就必须了解另一个重要的概念:色温。所谓色温,简而言之,就是定 量地以开尔文温度表示色彩。当物体被电灯或太阳加热到一定的温度时,就会发出一定的光 线,此光线不仅含有亮度的成份,更含有颜色的成份,而色温越高,蓝色的成份越多,图像 就会偏蓝;相反,色温越低,红色的成份就越多,图像就会偏红。因此,如果照射物体的光 线发生了变化,那末其反映出的色彩也会发生了变化,而这种变化反映到摄像机里,就会产 生在不同光线下彩色还原不同的现象。
12.灰度等级
是一种具有从黑到白分 256 级灰度色域或等级的单色图像。该图像中的每 个像素用 8 位数据表示,因此像素点值介于黑白间的 256 种灰度中的一种。该图 像只有灰度等级,而没有颜色的变化。在 Photoshop 中,将灰度图像作为一种颜 色通道的数字图像。

手机拍照内存大学问:摄像头参数解读

手机拍照内存大学问:摄像头参数解读 随着智能手机的普及和不断升级,用户对于手机拍照画质也就越来越高,好的拍照画质就离不开出色的手机摄像头配置,而目前市面上手机摄像头的规格众多,参数各不相同,怎么去看这些名词和参数来挑选好的拍照手机呢?下面让我们一起来简单学习一下。 2000年11月,夏普联合日本当时第三大移动运营商J-photo推出了全球第一款拍照手机,像素仅有11万。时至今日,手机拍照已经成为手机必不可少的一个功能,手机摄像头历经多年发展,也已经不可同日而语。 随着智能手机的普及和不断升级,用户对于手机拍照画质也就越来越高,好的拍照画质就离不开出色的手机摄像头配置,而目前市面上手机摄像头的规格众多,参数各不相同,怎么去看这些名词和参数来挑选好的拍照手机呢?下面让我们一起来简单学习一下。 手机摄像头的结构和工作原理 拍摄景物通过镜头,将生成的光学图像投射到传感器上,然后光学图像被转换成电信号,电信号再经过模数转换变为数字信号,数字信号经过DSP加工处理,再被送到手机处理器中进行

处理,最终转换成手机屏幕上能够看到的图像。 手机摄像头的简单结构 手机摄像头的工作流程 由于手机摄像头的工作原理基本都相同,对于我们选择好的手机摄像头并不产生影响,我们只需要简单了解即可。 影响手机摄像头拍照画质的几个因素 1、传感器的类型 传感器是决定手机摄像头成像品质最为重要的一部份,也经常被手机厂商作为宣传的重点,厂商也习惯采用传感器的分类来对手机摄像头的类型进行分类。 常见的摄像头传感器类型主要有两种,一种是CCD传感器,一种是CMOS传感器。 CCD的优势在于成像质量好,但是制造工艺复杂,成本居高不下,特别是大型CCD价格非常高昂,且耗电高,并不适合在移动设备上使用。在相同分辨率下,CMOS价格比CCD便宜,

摄像头工作原理

摄像头的工作原理大致为:景物通过镜头()生成的光学图像投射到图像传感器表面上,然后转为电信号,经过(模数转换)转换后变为数字图像信号,再送到数字信号处理芯片()中加工处理,再通过接口传输到电脑中处理,通过显示器就可以看到图像了。 注:图像传感器()是一种半导体芯片,其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管受到光照射时,就会产生电荷。 注:数字信号处理芯片( )功能:主要是通过一系列复杂的数学算法运算,对数字图像信号参数进行优化处理,并把处理后的信号通过等接口传到等设备。 结构框架: . ( )(镜像信号处理器) . (图像解码器) . (设备控制器) 摄像头的构成主要包括主控芯片、感光芯片、镜头和电源。好的电源也是保证摄像头工作的一个方面。摄像头镜头:五玻镜头是主流 这个问题对于大多数人来说已经不算问题了,笔者提出来也只是仅对小白而言。简单的说镜头是由透镜组成,摄像头的镜头一般是由玻璃镜片或者塑料镜片组成的。玻璃镜头能获得比塑料镜头更清晰的影像。这是因为光线穿过普通玻璃镜片通常只有~的光损失,而塑料镜片的光损失高达~。有些镜头还采用了多层光学镀膜技术,有效减少了光的折射并过滤杂波,提高了通光率,从而获得更清晰影像。

然而,现在很多小厂,为了节约成本、追求高利润,往往减少镜片的数量,或者使用廉价的塑料镜头。虽然这些产品在价格上便宜不少,看上去很有吸引力,但实际的成像效果却实在是令人无法恭维。现在市面上大多数摄像头采用的都是五玻镜头,但是不乏少数商家将塑料镜头说成五玻镜头的。因此消费者在选购一些杂牌摄像头时,一定要详细试用一下,谨防上当受骗。 另外,镜头还有一个重要的参数那就是光圈,通过调整光圈可以控制通过镜头到达传感器的光线的多少,除了控制通光量,光圈还具有控制景深的功能,即光圈越大,则景深越小 摄像头感光器件:一定比好吗? 在选择摄像头时,镜头是很重要的。按感光器件类别来分,现在市场上摄像头使用的镜头大多为和两种,其中(,电荷耦合组件)因为价格较高更多是应用在摄像、图象扫描方面的高端技术组件,(-,附加金属氧化物半导体组件)则大多应用在一些低端视频产品中。

手机摄像头参数

手机摄像头参数 1.结构、原理 2.像素, 像素是构成数码影像的基本单位,通常以像素的每英寸的PPI(pixels per inch)为单位来表示影像分辨率的大小。 从硬件方面来讲,如果传感器面积不变,而单纯提高像素,高像素密度的传感器相对对于低像素密度的传感器在拍照时更容易产生大量噪点 像素≠成像质量; 像素密度大→噪点多→影响清晰度 改善方法:增大单个感光像素面积→减小像素密度 3.传感器, CCD(成像好,价格高,功耗大,不适合手机) CMOS(大部分手机摄像头)分为:普通式、背照式、堆栈式。 普通与背照式区别 背照式对换了感光层与基质的位置,使感光层直接与透光面接触,减少了中间环

节光线的损失,并且在透光面上每个对应的像素表面都改为透镜的形式,更集中地汇聚了外界的光线到对应的像素点上,减少了像素之间多余的光线干扰(也简称增加了开口率)。在弱光环境下,提高约30%—50%的感光能力,能够在弱光下拍摄更高的质量的照片。(如下图) 搭载背照式摄像头的手机有 iPhone 4/4S、小米2S、魅族MX2、索尼LT26i等(如下图)

背照式与堆栈式区别 堆栈式实际是背照式的改良,原来传感器里的信号处理电路放到了原来的基板上(如下图) 优点; 1、在较小的芯片尺寸上行成大量的像素点,体积做到更小; 2、加入了RGBW的编码技术,就是是由原来的 R(红),G(绿),B(蓝) 三原色像素点中再加入W(白)像素点来提升画质, 3、堆栈式传感器更加支持硬件HDR功能,能够精确地单独控制每一 行像素的曝光时间,从而在传感器层面上就实现原生的高动态范 围渲染,有别于之前的软件HDR技术,照片生成的速度更快,而 且可以实现HDR录像。 使用堆栈式首款OPPO Find 5(如下图) 4、镜头参数 4.1焦距, 焦距是指从镜头的透镜中心到成像面(也就是感光元件)的距离(如下图)。

摄像头工作原理

JMK MODEL: JK-316 1/4 索尼高清CCD 内置自动变焦、自动光圈镜头 16倍光学变焦镜头 12倍数字变焦 可调视频传输距离(3步骤) 最低照度:0.001 Lux(DSS) RS-485协议and PTZ 控制器接口 监控摄像头的分类 分类包括: 枪形摄像机 半球形摄像机 一体化摄像机 红外摄像机 智能高速球型摄像机 智能中速球型摄像机 数字视频会议摄像机 微型针 从色彩分为:彩色,黑白,彩转黑从外形分为:枪击,半球,球机从原理分为:模拟,数字

摄像头工作原理 摄像头的工作原理大致为:景物通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到图像传感器表面上,然后转为电信号,经过A/D(模数转换)转换后变为数字图像信号,再送到数字信号处理芯片(DSP)中加工处理,再通过USB接口传输到电脑中处理,通过显示器就可以看到图像了。 注1:图像传感器(SENSOR)是一种半导体芯片,其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管受到光照射时,就会产生电荷。 注2:数字信号处理芯片DSP(DIGITAL SIGNAL PROCESSING)功能:主要是通过一系列复杂的数学算法运算,对数字图像信号参数进行优化处理,并把处理后的信号通过USB等接口传到PC等设备。 DSP结构框架: 1. ISP(image signal processor)(镜像信号处理器) 2. JPEG encoder(JPEG图像解码器) 3. USB device controller(USB设备控制器) 摄像头的构成主要包括主控芯片、感光芯片、镜头和电源。好的电源也是保证摄像头工作的一个方面。 摄像头镜头:五玻镜头是主流 这个问题对于大多数人来说已经不算问题了,笔者提出来也只是仅对小白而言。简单的说镜头是由透镜组成,摄像头的镜头一般是由玻璃镜片或者塑料镜片组成的。玻璃镜头能获得比塑料镜头更清晰的影像。这是因为光线穿过普通玻璃镜片通常只有5%~9%的光损失,而塑料镜片的光损失高达11%~20%。有些镜头还采用了多层光学镀膜技术,有效减少了光的折射并过滤杂波,提高了通光率,从而获得更清晰影像。

高速摄像机工作原理及应用

高速摄像机是一种能够以小于1/1000秒的曝光或超过每秒250帧的帧速率捕获运动图像的设备。高速摄像机用于将快速移动的物体作为照片图像记录到存储介质上。录制后,存储在媒体上的图像可以慢动作播放。早期的高速摄像机使用胶片记录高速事件,但被完全使用电荷耦合器件(CCD)或CMOS有源像素传感器的电子设备取代,通常每秒超过1000帧记录到DRAM上,慢慢地回放研究瞬态现象的科学研究动作。 摄像机种类繁多,其工作的基本原理都是一样的:把光学图象信号转变为电信号,以便于存储或者传输。当我们拍摄一个物体时,此物体上反射的光被摄像机镜头收集,使其聚焦在摄像器件的受光面(例如摄像管的靶面)上,再通过摄像器件把光转变为电能,即得到了“视频信号”。光电信号很微弱,需通过预放电路进行放大,再经过各种电路进行处理和调整,最后得到的标准信号可以送到录像机等记录媒介上记录下来,或通过传播系统传播或送到监视器上显示出来。

高速摄像机可以在很短的时间内完成对高速目标的快速、多次采样,当以常规速度放映时,所记录目标的变化过程就清晰、缓慢地呈现在我们眼前。高速摄像机技术具有实时目标捕获、图像快速记录、即时回放、图像直观清晰等突出优点。 工作原理 高速运动目标受到自然光或人工辅助照明灯光的照射产生反射光,或者运动目标本身发光,这些光的一部分透过高速成像系统的成像物镜。经物镜成像后,落在光电成像器件的像感面上,受驱动电路控制的光电器件,会对像感面上的目标像快速响应,即根据像感面上目标像光能量的分布,在各采样点即像素点产生响应大小的电荷包,完成图像的光电转换。带有图像信息的各个电荷包被迅速转移到读出寄存器中。读出信号经信号处理后传输至电脑中,由电脑对图像进行读出显示和判读,并将结果输出。因此,一套完整的高速成像系统由光学成像、光电成像、信号传输、控制、图像存储与处理等几部分组成。 高速摄像在流体力学中的应用 高速摄像在工业应用中应用广泛,高速摄像机能拍摄到肉眼无法看清楚的图像和运动过程。流体力学中的湍流、流体的流速、流场、气泡、沸腾、两相流等运动规律的观察和分析更是少不了高速摄像机的参与。如用高速摄像拍摄的石头进入水中一刹那的细节。通过高速摄像机影像,研究人员能够了解石头水下的受力情况,并通过流体动力学,分析出为何石头能在水面上连续多次漂浮。 武汉中创联达科技有限公司,专业从事光电子影像产品(低照度相机、高速摄像机,超高速摄像机,高分辨率相机及其图像分析软件)的销售、研发,提供特殊环境下的拍摄、成像服务。经过多年的市场经验及技术积累,公司为国内

手机摄像头行业分析

目录 1、手机镜头产业链及发展历程 (1) 1.1手机镜头工作原理 (1) 1.2手机镜头产业链 (1) 1.3镜头产业技术演进历程 (3) 1.4手机摄像头发展趋势---注重画质与轻薄化 (5) 2、镜头行业市场规模情况 (7) 2.1近几年镜头市场概况 (7) 2.2近年来市场容量快速增长的因素分析 (10) 2.2.1因素一:搭载率上升与出货量上升 (10) 2.2.2因素二:高像素使用比例的提升 (10) 2.3棱镜市场规模测算 (12) 3、镜头产业链主要厂家与最新动态 (13) 3.1蓝玻璃滤光片市场 (13) 3.1.1 蓝玻璃滤光片的快速发展 (13)

3.1.2 蓝玻璃滤光片的相关公司情况 (14) 3.2棱镜市场 (17) 3.2.1片数增加、工艺难度变高 (17) 3.2.2棱镜厂商情况 (17) 3.3 CMOS传感器市场 (19) 3.3.1 产业集中化,寡头优势明显 (19) 3.3.2 四大厂商垄断市场,其他厂商难以介入 (20) 3.4 镜头模组市场 (21) 3.4.1模组封装发展趋势 (21) 3.4.2模组市场三大阵营技术差距明显 (25) 概要 2012年,手机镜头中棱镜的市场规模约为70亿元,其中5M以上的市场占70%左右,且有持续上升的趋势。算上其他用途的棱镜头(平板电脑、汽车、电视等)市场约100亿。 根据IDC预计,2011-2016全球2011-2016年智能手机的出货量综合增长率约20.5%。中低端的智能手机增长率快于高端手机。如果算上搭载率的提升以及高像素的使用比例提升,手机镜头中棱镜的市场规模预计复合增长率预计在30%以上,2016

摄像头工作原理

摄像头的工作原理大致为:景物通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到图像传感器表面上,然后转为电信号,经过A/D(模数转换)转换后变为数字图像信号,再送到数字信号处理芯片(DSP)中加工处理,再通过USB 接口传输到电脑中处理,通过显示器就可以看到图像了。 注1:图像传感器(SENSOR)是一种半导体芯片,其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管受到光照射时,就会产生电荷。 注2:数字信号处理芯片DSP(DIGITAL SIGNAL PROCESSING)功能:主要是通过一系列复杂的数学算法运算,对数字图像信号参数进行优化处理,并把处理后的信号通过USB等接口传到PC等设备。 DSP结构框架: 1. ISP(image signal processor)(镜像信号处理器) 2. JPEG encoder(JPEG图像解码器) 3. USB device controller(USB设备控制器) 摄像头的构成主要包括主控芯片、感光芯片、镜头和电源。好的电源也是保证摄像头工作的一个方面。摄像头镜头:五玻镜头是主流 这个问题对于大多数人来说已经不算问题了,笔者提出来也只是仅对小白而言。简单的说镜头是由透镜组成,摄像头的镜头一般是由玻璃镜片或者塑料镜片组成的。玻璃镜头能获得比塑料镜头更清晰的影像。这是因为光线穿过普通玻璃镜片通常只有5%~9%的光损失,而塑料镜片的光损失高达11%~20%。有些镜头还采用了多层光学镀膜技术,有效减少了光的折射并过滤杂波,提高了通光率,从而获得更清晰影像。

然而,现在很多小厂,为了节约成本、追求高利润,往往减少镜片的数量,或者使用廉价的塑料镜头。虽然这些产品在价格上便宜不少,看上去很有吸引力,但实际的成像效果却实在是令人无法恭维。现在市面上大多数摄像头采用的都是五玻镜头,但是不乏少数商家将塑料镜头说成五玻镜头的。因此消费者在选购一些杂牌摄像头时,一定要详细试用一下,谨防上当受骗。 另外,镜头还有一个重要的参数那就是光圈,通过调整光圈可以控制通过镜头到达传感器的光线的多少,除了控制通光量,光圈还具有控制景深的功能,即光圈越大,则景深越小 摄像头感光器件:CCD一定比CMOS好吗? 在选择摄像头时,镜头是很重要的。按感光器件类别来分,现在市场上摄像头使用的镜头大多为CCD 和CMOS两种,其中CCD(Charge Coupled Device,电荷耦合组件)因为价格较高更多是应用在摄像、图象扫描方面的高端技术组件,CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,附加金属氧化物半导体组件)则大多应用在一些低端视频产品中。

无线摄像头原理

无线WiFi 视频监控系统设计与实施无线远程视频监控系统由站点(视频采集设备、无线 视频监控终端)、接入点(AP)、视频服务器组成。作为无线WiFi 视频监控系统的移动终端,首先对无线网络摄像机进行无线设置。本系统以凯聪品牌摄像头为例进行操作介绍。 (1)搜索并配置局域网下的网络摄像机。在组网中可以直接登录无线路由器来查看与无线路由器连接的网络摄像头的IP,这样就很方面的找到需要的IP 地址。 (2)局域网监控。在通过无线路由器查看到IP 之后,在默认浏览器中输入网络摄像头的IP 地址,会弹出一个登陆框,填入摄像机的登陆用户名和登陆密码,登陆网络摄像机。登陆成功后既可以看到监控画面了。 (3)无线设置。要实现摄像头的无线功能,必须先对摄像头进行设置,同时也需要对无线路由器进行设置。登陆路由器,进入路由器的“无线设置”下的“基本设置”,查看路由器的SSID (ServiceSet Identifier,服务集标识符)。在浏览器中登陆摄像机后,设置与路由器SSID 的绑定,以确保摄像头每次都能连接到指定路由器。 (4)语音和录像设置。网络摄像机自带拾音器,只要外接一个小音箱后,就可以启用语音功能。登陆摄像机后,启用摄像机的

双向语音和录像功能。网络摄像机的操作界面,可以对摄像机进行操作,转到云台和录像等,同时也可以在IE 中显示摄像机当前的时间以及摄像机的名称。 (5)多画面视频监控。完成单画面的视频监控画面后,要实现多画面的视频监控需要对无线网络摄像机进行设置,选择设备管理里的多路设备设置,添加一路设备的信息,输入需要添加的网络摄像机的IP,重启后,重新进去监控画面,选择设备状态,即可选择多路视频监控,多画面的监控。 (6)远程登录控制。远程登陆监控是一种IP 映射技术,需要用到网络地址转换(NAT)技术。NAT 允许网络应用程序对它们是否位于一个具有UPnP(通用即插即用)能力的NAT 设备之后进行检测,然后这些程序将获得共享的全球可 用路由的IP 地址。本系统的网络摄像机内嵌UPnP 协议, 只要路由器中打开“UPnP”,就可以在远程电脑浏览器地 址栏中输入摄像机自带的域名登陆网络摄像机了。

USB摄像头的工作原理

USB摄像头的工作原理 2010-04-06 15:03 摄像头的工作原理 摄像头的工作原理大致为:景物通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到图像传感器表面上,然后转为电信号,经过A/D(模数转换)转换后变为数字图像信号,再送到数字信号处理芯片(DSP)中加工处理,再通过USB接口传输到电脑中处理,通过显示器就可以看到图像了。 注1:图像传感器(SENSOR)是一种半导体芯片,其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管受到光照射时,就会产生电荷。 注2:数字信号处理芯片DSP(DIGITAL SIGNAL PROCESSING)功能:主要是通过一系列复杂的数学算法运算,对数字图像信号参数进行优化处理,并把处理后的信号通过USB等接口传到PC等设备。 DSP结构框架: 1. ISP(image signal processor)(镜像信号处理器) 2. JPEG encoder(JPEG图像解码器) 3. USB device controller(USB设备控制器) 四、摄像头的主要结构和组件 从摄像头的工作原理就可以列出摄像头的主要结构和组件: 1、主控芯片(详情请参阅:《影响摄像头的关键

元器件是什么?》) 2、感光芯片(详情请参阅:《影响摄像头的关键元器件是什么?》) 3、镜头(详情请参阅:《影响摄像头的关键元器件是什么?》) 4、电源 摄像头内部需要两种工作电压:3.3V和2.5V,因此好的摄像头内部电源也是保证摄像头稳定工作的一个因素。 五、摄像头的一些技术指标 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、图像格式(image Format/ Color space) RGB24,I420是目前最常用的两种图像格式。 ●RGB24:表示R、G、B三种颜色各8bit,最多可表现256级浓淡, 从而可以再现256*256*256种颜色。 ●I420:YUV格式之一。 ●其它格式有: RGB565,RGB444,YUV4:2:2等。 3、自动白平衡调整(AWB) 定义:要求在不同色温环境下,照白色的物体,屏幕中的图像应也是白色的。 色温表示光谱成份,光的颜色。色温低表示长波光成分多。 当色温改变时,光源中三基色(红、绿、蓝)的比例会发生变化, 需要调节三基色的比例来达到彩色的平衡,这就是白平衡调节的实际。 4、图像压缩方式 JPEG:(joint photographic expert group)静态图像压缩方式。 一种有损图像的压缩方式。压缩比越大,图像质量也就越差。当图像精度要求 不高存储空间有限时,可以选择这种格式。目前大部分数码相机都使用JPEG格式。 5、彩色深度(色彩位数) 反映对色彩的识别能力和成像的色彩表现能力,实际就是A/D转换器的量

手机摄像头参数解析

手机摄像头参数解析-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

手机摄像头参数解析 2000年11月,夏普联合日本当时第三大移动运营商J-photo推出了全球第一款拍照手机,像素仅有11万。时至今日,手机拍照已经成为手机必不可少的一个功能,手机摄像头历经多年发展,也已经不可同日而语。 随着智能手机的普及和不断升级,用户对于手机拍照画质也就越来越高,好的拍照画质就离不开出色的手机摄像头配置,而目前市面上手机摄像头的规格众多,参数各不相同,怎么去看这些名词和参数来挑选好的拍照手机呢下面让我们一起来简单学习一下。 手机摄像头的结构和工作原理 拍摄景物通过镜头,将生成的光学图像投射到传感器上,然后光学图像被转换成电信号,电信号再经过模数转换变为数字信号,数字信号经过DSP加工处理,再被送到手机处理器中进行处理,最终转换成手机屏幕上能够看到的图像。

手机摄像头的简单结构 手机摄像头的工作流程 由于手机摄像头的工作原理基本都相同,对于我们选择好的手机摄像头并不产生影响,我们只需要简单了解即可。 影响手机摄像头拍照画质的几个因素 1、传感器的类型 传感器是决定手机摄像头成像品质最为重要的一部份,也经常被手机厂商作为宣传的重点,厂商也习惯采用传感器的分类来对手机摄像头的类型进行分类。 常见的摄像头传感器类型主要有两种,一种是CCD传感器,一种是CMOS传感器。 CCD的优势在于成像质量好,但是制造工艺复杂,成本居高不下,特别是大型CCD价格非常高昂,且耗电高,并不适合在移动设备上使用。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。

摄像头工作原理(驱动详细)

一、摄像头工作原理 上一篇我们讲了摄像头模组的组成,工作原理,作为一种了解。下面我们析摄像头从寄存器 角度是怎么工作的。如何阅读摄像头规格书(针对驱动调节时用到关键参数,以GT2005为例)。 规格书,也就是一个器件所有的说明,精确到器件每一个细节,软件关心的寄存器、硬件关 心的电气特性、封装等等。单单驱动方面,我们只看对我们有用的方面就可以了,没必要全部看完。主要这些资料全都是鸟语,全部看完一方面时间上会用的比较多,找到关键的地方 就行了。 1、camera的总体示意图如下:控制部分为摄像头上电、I2C控制接口,数据输出为摄像头 拍摄的图传到主控芯片,所有要有data、行场同步和时钟信号。GT2005/GT2015是CMOS 接口的图像传感器芯片,可以感知外部的视觉信号并将其转换为数字信号并输出。 我们需要通过MCLK给摄像头提供时钟,RESET是复位线,PWDN在摄像头工作时应该始终为低。PCLK是像素时钟(这个应该是等同于CSI中的普通差分时钟通道),HREF是行参考信号,VSYNC是场同步信号。一旦给摄像头提供了时钟,并且复位摄像头,摄像头 就开始工作了,通过HREF,VSYNC和PCLK同步传输数字图像信号。数据是通过D0~D7这八根数据线并行送出的。

(1)、Pixel Array GT2005阵列大小为1268 列、1248 行,有效像素为1616 列, 1216 行。也就是说摄像头为1600X1200的时候,像素点要多于这个,去除边缘一部分,保证图像质量吧。 (2)、I2C这个不用说了,摄像头寄存器初始化的数据都从这里传输的,所有的I2C器件都一样的工作,来张图吧,后面做详细分析; 下面这一部分在调试驱动的过程中比较重要了: (3)、MCLK 电子元件工作都得要个时钟吧,摄像头要工作,这个就是我们所要的时钟,在主控制芯片提供,这个时钟一定要有,要不然摄像头不会工作的。 (4)、上下电时序,这个要接规格书上来,注意PWDN、RESETB这两个脚,不同的摄像 头不太一样,这个图是上电时序,上电时参考一下,知道在那里看就行;

手机摄像头模组生产工艺的SMT流程及SMT应用分析(1)

手机摄像头模组生产工艺的SMT流程及SMT应用分析 摘要 随着通信技术的不断扩延,手机已成为人们生活、工作、学习、娱乐不可或缺的工具。而手机摄像头模组是手机中非常重要的组件之一,其品质的好坏直接影响手机整体品质的高低。因此在手机摄像头模组生产的过程中每一步都是要严格把关的,不能有丝毫的懈怠。在手机摄像头模组中,FPC软电路板是决定手机照相生成图片的关键组件之一,因此它的生产工艺及质量好坏显得尤为重要。 基于此,首先简单介绍了手机摄像头模组原理以及SMT技术在手机摄像头模组生产工艺中的应用,着重阐述了手机摄像头模组FPC软电路板的改良设计和SMT生产工艺流程及产品质量分析。根据手机摄像头模组FPC软电路板的具体要求,合理进行SMT技术指标优化,分析研究了手机摄像头模组再流焊SMT焊接温度分布曲线。针对FPC软电路板产品设置了AIO(automatic optical inspection)检测及ICT在线测试方法。 关键字:手机摄像头模组 SMT AIO检测 ICT在线测试

Mobile phone camera module production technology of SMT processes and SMT application ABSTRACT Summary as communication technologies continues expansion, mobile phone has become the people's life, work, learn, play an indispensable tool. Mobile phone camera module is one of the very important components in the mobile phone, its quality directly affect the overall level of quality phones. In the mobile phone camera module production at every step in the process is to strictly, there can be no slack. Mobile phone camera module in the FPC flexible circuit board is to determine the key components of the camera phone picture, therefore its production process and the quality is particularly important. Based on this, the first simply introduced the mobile phone camera module principle and SMT technology and its application in mobile phone camera module production, focusing on mobile phone camera module is described FPC flexible circuit board design and analysis of SMT production process and product quality. According to mobile phone camera module FPC flexible circuit board requirements, reasonable SMT technical specifications, analysis of mobile phone camera module for reflow SMT soldering temperature distribution curves.FPC flexible circuit board set AIO products (automatic optical inspection) test online test methods and ICT. Keyword: mobile phone camera module;SMT;AIO ICT;on-line test

手机摄像头基础知识

手机摄像头基础知识 作为手机新型的拍摄功能,内置的数码相机功能与我们平时所见到的低端的(10万-130万像素)数码相机相同。与传统相机相比,传统相机使用“胶卷”作为其记录信息的载体,而数码摄像头的“胶卷”就是其成像感光器件,是数码拍摄的心脏。感光器是摄像头的核心,也是最关键的技术。 摄像头按结构来分,有内置和外接之分,但其基本原理是一样的。 按照其采用的感光器件来分,有CCD和CMOS之分: CCD(Charge Coupled Device,电荷耦合组件)使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号,数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存,因而可以轻而易举地把数据传输给计算机,并借助于计算机的处理手段,根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成,当CCD表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组件上,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的画面。它就像传统相机的底片一样的感光系统,是感应光线的电路装置,你可以将它想象成一颗颗微小的感应粒子,铺满在光学镜头后方,当光线与图像从镜头透过、投射到CCD表面时,CCD就会产生电流,将感应到的内容转换成数码资料储存起来。CCD像素数目越多、单一像素尺寸越大,收集到的图像就会越清晰。因此,尽管CCD数目并不是决定图像品质的唯一重点,我们仍然可以把它当成相机等级的重要判准之一。目前扫描机、摄录放一体机、数码照相机多数配备CCD。 CCD经过长达35年的发展,大致的形状和运作方式都已经定型。CCD 的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。目前有能力生产CCD 的公司分别为:SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji和Sharp,大半是日本厂商。CMOS(Complementary etal-Oxide Semiconductor,附加金属氧化物半导体组件)和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别,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(带–电)和P(带+电)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。然而,CMOS的缺点就是太容易出现杂点,这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时,由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。 CCD和CMOS各自的利弊,我们可以从技术的角度来比较两者主要存在的区别: 信息读取方式不同。CCD传感器存储的电荷信息需在同步信号控制下一位一位的实施转移后读取,电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合,整个电路较为复杂。CMOS传感器经光电转换后直接产生电流(或电压)信号,信号读取十分简单。 速度有所差别。CCD传感器需在同步时钟的控制下以行为单位一位一位的输出信息,速度较慢;而CMOS传感器采集光信号的同时就可以取出电信号,还能同时处理各单元的图象信息,速度比CCD快很多。 电源及耗电量。CCD传感器电荷耦合器大多需要三组电源供电,耗电量较大;CMOS传感器只需使用一个电源,耗电量非常小,仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10,CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。 成像质量。CCD传感器制作技术起步较早,技术相对成熟,采用PN结合二氧化硅隔离层隔离噪声,成像质量相对CMOS传感器有一定优势。由于CMOS传感器集成度高,光电传感元件与电路之间距离很近,相互之间的光、电、磁干扰较为严重,噪声对图象质量影响很大。在相同分辨率下,CMOS价格比CCD便宜,但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些。到目前为止,市面上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感

摄像头的工作原理之欧阳光明创编

摄像头的工作原理是:按一定的分辨率,以隔行扫描的方式采集图像上的点,当扫描到某点时,就通过图像传感芯片将该点处图像的灰度转换成与灰度一一对应的电压值,然后将此电压值通过视频信号端输出。具体而言(参见下图),摄像头连续地扫描图像上的一行,则输出就是一段连续的电压信号,该电压信号的高低起伏反映了该行图像的灰度变化。当扫描完一行,视频信号端就输出一个低于最低视频信号电压的电平(如 0.3V),并保持一段时间。这样相当于,紧接着每行图像信号之后会有一个电压“凹槽”,此“凹槽”叫做行同步

脉冲,它是扫描换行的标志。然后,跳过一行后(因为摄像头是隔行扫描的),开始扫描新的一行,如此下去,直到扫描完该场的视频信号,接着又会出现一段场消隐区。该区中有若干个复合消隐脉冲,其中有个远宽于(即持续时间长于)其它的消隐脉冲,称为场同步脉冲,它是扫描换场的标志。场同步脉冲标志着新的一场的到来,不过,场消隐区恰好跨在上一场的结尾和下一场的开始部分,得等场消隐区过去,下一场的视频信号才真正到来。摄像头每秒扫描25 幅图像,每幅又分奇、偶两场,先奇场后偶场,故每秒扫描50 场图像。奇

场时只扫描图像中的奇数行,偶场时则只扫描偶数行。 欧阳光明(2021.03.07) 摄像头有两个重要的指标:有效像素和分辨率。分辨率实际上就是每场行同步脉冲数,这是因为行同步脉冲数越多,则对每场图像扫描的行数也越多。事实上,分辨率反映的是摄像头的纵向分辨能力。有效像素常写成两数相乘的形式,如“320x240”,其中前一个数值表示单行视频信号的精细程度,即行分辨能力;后一个数值为分辨率,因而有效像素=行分辨能力×分辨率。 值得注意的是,通常产品说明上标注的分辨率不是等于实际分辨率(即每场行同步脉冲数),而是等于每场行同步脉冲数加上消隐脉冲数之和。因此,产品说明上标注的“分辨率”略大于实际分辨率。我们要知道实际的分辨率,就得实际测量一下。 摄像头工作原理.jpg

网络摄像机的组成及工作原理

网络摄像机的组成及工作原理 网络摄像机的应用,使得图像监控技术有了一个质的飞跃。首先,网络的综合布线代替了传统的视频模拟布线,实现了真正的三网(视频、音频、数据)合一,网络摄像机即插即用,工程实施简便,系统扩充方便;其次,跨区域远程监控成为可能,特别是利用互联网,图像监控已经没有距离限制,而且图像清晰,稳定可靠;再者,图像的存储、检索十分安全、方便、可异地存储,多机备份存储以及快速非线性查找等。 组成原理 网络摄像机一般由镜头、图像传感器、声音传感器、A/D转换器、图像、声音、控制器网络服务器、外部报警、控制接口等部分组成。 镜头 镜头作为网络摄像机的前端部件,有固定光圈、自动光圈、自动变焦、自动变倍等种类,与模拟摄像机相同。 图像传感器、声音传感器 图像传感器有CMOS和CCD两种模式。CMOS既互补性金属氧化物半导体,CMOS 主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,通过CMOS上带负电和带正电的晶体管来实现基本的功能的。这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。CMOS针对CCD最主要的优势就是非常省电。不像由二级管组成的CCD和CMOS电路几乎没有静态电量消耗。这就使得CMOS的耗电量只有普通CCD的1/3左右,CMOS重要问题是在处理快速变换的影像时,由于电流变换过于频繁而过热。暗电流抑制的好就问题不大,如果抑制的不好就十分容易出现杂点。 CCD图像传感器由在单晶硅基片上呈二维排列的光电二级管及其传输电路构成。光电二极管把光转化成电荷,再经转化电路传送和输出。

通常,传送优良图像质量的设备都采用CCD图像传感器,而注重功耗和成本的产品则选择CMOS图像传感器。但新的技术正在克服每种器体固有的弱点,同时保留了适合于特定用途的某些特性。这一部分与模拟摄像机相同。 声音传感器即拾声器或叫麦克风,与传统的话筒原理一样。 A/D转换器 A/D转换器的功能是将图像和声音等模拟信号转换成数字信号。 基于CMOS模式的图像传感器模块有直接数字信号输出的接口,无须A/D转换器;而基于CCD模式的图像传感器模块如有直接数字输出的接口,亦无须A/D 转换器,但由于此模块主要针对模拟摄像机设计,只有模拟输出接口,故需要进行A/D转换。 图像、声音编码器 经A/D转换后的图像、声音数字信号,按一定的格式或标准进行编码压缩。编码压缩的目的是为了便于实现音/视信号与多媒体信号的数字化;便于在计算机系统、网络以及万维网上不失真地传输上述信号。 目前,图像编码压缩技术有两种:一种是硬件编码压缩,即将编码压缩算法固化在芯片上;另一种是基于DSP的软件编码压缩,即软件运行在DSP上进行图像的编码压缩。同样,声音的压缩亦可采用硬件编码压缩和软件压缩,其编码标准有MP3等格式。 控制器 控制器是网络摄像机的心脏,它肩负着网络摄像机的管理和控制工作。如果是硬件压缩编码,控制器是一个独立部件;如果是软件编码压缩,控制器是运行编码压缩软件的DSP,即二者合而为一。

手机camera原理

1 手机摄像头概述 1.1 手机摄像头概述 手机的数码相机功能指的是手机是否可以通过内置或是外接的数码相机进行拍摄静态图片或短片拍摄,作为手机的一项新的附加功能,手机的数码相机功能得到了迅速的发展。 手机摄像头分为内置与外置,内置摄像头是指摄像头在手机内部,更方便。外置手机通过数据线或者手机下部接口与数码相机相连,来完成数码相机的一切拍摄功能。 外置数码相机的优点在于可以减轻手机的重量,而且外置数码相机重量轻,携带方便,使用方法简单。 处于发展阶段的手机的数码相机的性能应该也处于初级阶段,带有光学变焦的手机目前国内销售的还没有这个功能,不过相信随着手机数码相机功能的发展,带有光学变焦的手机也会逐渐上市,但大部分都拥有数码变焦功能。 除此之外,目前手机的数码相机功能主要包括拍摄静态图像,连拍功能,短片拍摄,镜头可旋转,自动白平衡,内置闪光灯等等。手机的拍摄功能是与其屏幕材质、屏幕的分辨率、摄像头像素、摄像头材质有直接关系。 1.2 Camera分类 Camera一般分为Digital camera 数字式与Digital Still Cameras模拟式。 1.2.1 Digital camera 数字式 数字摄像头是直接将摄像单元和视频捕捉单元集成在一起,然后通过串、并口或者USB 接口连接到HOST SYSTEM上。现在CAMERA市场上的摄像头基本以数字摄像头为主,而数字摄像头中又以使用新型数据传输接口的USB数字摄像头为主(独立),在手机上主要是直接通过IO (BTB,USB,MINI USB…)与HOST SYSTEM连接,经过HOST SYSTEM的编辑后以数字信号输出到DISPLAY上显示。目前CAMERA市场上主流的CAMERA全DIGITAL CAMERA。 1.2.2 Simulant camera 模拟式 模拟摄像头是将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号,进而将其储存到SYSTEM MEMORY里。模拟摄像头捕捉到的视频信号必须经过特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式,并加以压缩后才可以转换到HOST SYSTEM上运用,经HOST SYSTEM

网络摄像机工作原理及架构分析

网络摄像机的工作原理及网络架构 随着视频技术的不断发展,出现了实时监控多路视频画面,将其同时提供给视频接收者的电视墙技术,多方视频会议和监控领域是这一技术的主要应用场景。在视频监控系统网络化、数字化的今天,高清网络摄像机、网络摄像机、视频服务器、硬盘录像机、流媒体服务器等数字化设备越来越得到广泛应用,那么网络摄像机是怎么解码上墙的呢? 首先,先了解网络摄像机的工作原理 摄像头的工作原理大致为:光(景物)通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到图像传感器表面上,然后转为电信号,经过A/D(模数转换)转换后变为数字图像信号,再送到数字信号处理芯片(DSP)中加工处理进行视频编码压缩,再通过网线进行传输,后端通过电脑直接访问解码查看视频或者通过解码设备进行显示。 网络摄像机的工作原理

网络摄像机内部主要结构 注1:图像传感器(SENSOR)是一种半导体芯片,其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管受到光照射时,就会产生电荷。 注2:数字信号处理芯片DSP(DIGITAL SIGNAL PROCESSING)功能:主要是通过一系列复杂的数学算法运算,对数字图像信号参数进行优化处理,并把处理后的信号通过USB等接口传到PC 等设备。 然后,在了解下显示原理 都了解电脑的显示原理,我们电脑主机显示是通过电脑主机的显卡进行转换才能接到显示器上面显示。网络摄像机的工作原理也类似,要先经过数字网络信号进行解码,输出可以显示的信号进行显示。这就是为什么模拟摄像机可以直接通过BNC头接到监视器直接显示,而网络摄像机不行。视频监控中常见的显示方式

1、简化方案:通过电脑访问客户端显示视频画面。 用途:主要用于前期摄像机调试用 缺点:存储不方便,管理局限性,对电脑要求较高,管理路数少; 2、常见方案:通过NVR进行存储和显示。 用途:用于小型监控系统中,管理和操作简单 缺点:监控点的数量取决于硬盘录像机的路数,功能较单一,不如果有多个NVR,不能同意管理,拓展性不好。

无线wifi摄像机工作原理介绍

无线wifi摄像机工作原理介绍 无限摄像机是通过无线信号传输的一种网络摄像机,在许多工作和公共场合会用到,那么工作原理是什么呢。下面是小编为大家整理的关于无线wifi摄像机的原理,一起来看看吧! 无线摄像机简介: 无线网络摄像机是通过无线网络传输视频信号的网络摄像机,与普通网络摄像机的区别在于视频信号的传输方式。从无线传输方式上区分,无线网络摄像机有两种,一种是无线wifi网络摄像机,另一种是利用移动通讯运营商3G无线信号进行信号传输的网络摄像机。 无线wifi摄像机的原理 首先将无线网络监控摄像机用网线连接到路由器(有网络的)中,接上天线,然后将电源接上,通电后,检查网络插孔旁的网络指示灯(橙色)(绿色)机器是否正常亮起,若正常机器会进行自检。 安装软件,MonitorClient是电脑的客户端,P2PWIFICAM是手机端的。或者包装盒中附送的光碟也有客户端安装程序(有些没有)。 点击屏幕中的请按此处新增摄像机,将会弹出添加摄像机的窗口。方法一:在设备ID下的文本框输入UID或者直接按扫描按钮进行扫描操作,将手机扫描框对着条码进行扫描,当嘀的一声,就表示扫描成功了,然后摄像机的UID就会出现在设备ID栏。方法二:点击搜索,在同一局域网内会搜索到摄像机。

当监控摄像机显示在线后,点击摄像机的右侧的齿轮,然后进入监控摄像机的修改页面,点击WIFI设置,在列表中选择需要连接的路由器,输入路由器WIFI密码后,完成WIFI 的设置问题,最后可以把摄像机的网线拔掉,等待摄像机重启并连接上WIFI。 当完成以上步骤之后,软件记住了设备的ID,所以无须再另行添加,就可以利用无线WIFI网络,进行手机电脑程监控了。 相关阅读:无线网络故障原因分析 一、是否属于硬件问题 当无线网络出现问题时,如果只是个别终端无法连接,那很有可能是众多接入点中的某个点出现了故障。一般来说,通过查看有网络问题的客户端的物理位置,就能大致判断出问题所在。 而当所有终端无法连接时,问题可能来自多方面。比如网络中只有一个接入点,那这个接入点可能就有硬件问题或配置有错误。另外,也有可能是外界干扰过大,或是无线接入点与有线网络间的连接出现了问题等。 二、接入点的可连接性如何 要确定无法连接网络问题的原因,还可以检测一下各终端设备能否正常连接无线接入点。简单的检测方法就是ping无线接入点的IP 地址,如果无线接入点没有响应,有可能是电脑与无线接入点间的无线连接出了问题,或者是无线接入点本身出现了故障。要确定到底是什么问题,可以尝试从无线客户端ping无线接入点的IP地址,如果

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