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Camear的基本知识 摄像头结构 摄像头模组的种类 摄像头的工作原理 Sensor的基本知识 Sensor的工作原理 Sensor 的分类 Sensor的封装形式 常用的Sensor的厂商 Sensor 的基本框图 ISP 的基本知识 ISP的定义 ISP的工作原理 ISP 图像处理算法 AE ( Automatic Exposure ) HDR ( High-Dynamic Range Imaging ) 高动态范围成像 AWB ( Auto White Balance ) 自动白平衡 CCM ( Color Correction Matrix ) 颜色校正 DNS ( Denoise ) 去噪 BLC ( Black Level Correction ) 黑电平校正 LSC ( Lens Shade Correction ) 镜头阴影校正 Camear的基本知识 摄像头结构
常用的结构如下图所示主要包括镜头基座传感器以及PCB部分。 摄像头模组的种类
CCM分为4种FF、MF、AF和ZOOM。FFFix Focus定焦摄像头是国内目前用的最多摄像头用于30万和130万的手机产品。MFMicro Focus两档变焦摄像头主要用于近景拍照如带有名片识别以及条形码识别的手机上用于130万和200万的手机产品。AFAuto Focus自动变焦摄像头主要用于高像素手机同时具有MF的功能用于200万和300万的手机产品。ZoomAuto Zoom自动数码变焦摄像头主要用于相机手机类似于相机影像的品质用于300万以上的手机产品。 摄像头的工作原理
景物(SCE)通过镜头LENS生成的光学图像投射到图像传感器(Sensor)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I/O接口传输到CPU中处理通过DISPLAY就可以看到图像了。 Sensor的基本知识 Sensor的工作原理
Lens的作用是滤去不可见光让可见光进入并投射到Sensor上。Sensor的工作原理光照--〉电荷--〉弱电流--〉RGB数字信号波形--〉YUV数字信号信号 Sensor 的分类 元件类型不同分为CCD 和CMOS。CCDCharge Coupled Device一般是用于摄影摄像方面的高端技术元件。CCD的优点是灵敏度高噪音小信噪比大。但是生产工艺复杂、成本高、功耗高。CMOSComplementary Metal-Oxide Semiconductor金属氧化物半导体元件应用于较低影像品质的产品中。CMOS的优点是集成度高、功耗低(不到CCD的1/3)、成本低。但是噪音比较大、灵敏度较低。对于CMOS来说具有便于大规模生产且速度快、成本较低将是数字相机关键器件的发展方向。CMOS感光器以已经有逐渐取代CCD感光器的趋势并有希望在不久的将来成为主流的感光器。 Sensor的封装形式
Sensor的封装形式有两种CSP和DICE。在模组厂商加工制造中CSP所对应的制程是SMTDICE所对应的制程是COB。 常用的Sensor的厂商
厂商有OmniVision、Siliconfile、Samsung 、SONY、Aptina等 Sensor 的基本框图
Sensor 的框图如图所示以 OV2718 为例 ISP 的基本知识 ISP的定义
ISP (Image Signal Processor)即图像处理主要作用是对前端图像传感器输出的信号做后期处理主要功能有线性纠正、噪声去除、坏点去除、内插、白平衡、自动曝光控制等依赖于ISP才能在不同的光学条件下都能较好的还原现场细节。 ISP的工作原理
从 Sensor 端过来的图像是 Bayer 图像经过黑电平补偿、镜头矫正、坏像素矫正、颜色插值、Bayer 噪声去除、白平衡、色彩矫正、Gamma 矫正、色彩空间转换 RGB 转换为 YUV 、在 YUV 色彩空间上彩噪去除与边缘加强、色彩与对比度加强中间还要进行自动曝光控制等然后输出 YUV 或者 RGB 格式的数据再通过 I/O 接口传输到 CPU 中处理。以 OV495 为例 ISP 图像处理算法 AE ( Automatic Exposure )
自动曝光是指根据光线的强弱自动调整曝光量防止曝光过度或者不足在不同的照明条件和场景中实现欣赏亮度级别或所谓的目标亮度级别从而捕获的视频或图像既不太暗也不太亮。 HDR ( High-Dynamic Range Imaging ) 高动态范围成像 Sensor的动态范围就是Sensor在一幅图像里能够同时体现高光和阴影部分内容的能力。在自然界的真实情况有些场景的动态范围要大于100 dB人眼的动态范围可以达到100dB。高动态范围成像的目的就是要正确地表示真实世界中的亮度范围。适合场景比较适合在具有背光的高对比度场景下使用如日落、室内窗户这样能使明处的景物不致过曝而使得暗处的景物不致欠曝。 AWB ( Auto White Balance ) 自动白平衡
白平衡就是针对不同光线条件下通过找到图像中的白块然后调整 R/G/B 的比例抵消偏色把白色物体还原成白色物体使其更接近人眼的视觉习惯。 CCM ( Color Correction Matrix ) 颜色校正
颜色校正主要为了校正在滤光板处各颜色块之间的颜色渗透带来的颜色误差。一般颜色校正的过程是首先利用该图像传感器拍摄到的图像与标准图像相比较以此来计算得到一个校正矩阵。该矩阵就是该图像传感器的颜色校正矩阵。在该图像传感器应用的过程中及可以利用该矩阵对该图像传感器所拍摄的所有图像来进行校正以获得最接近于物体真实颜色的图像。 DNS ( Denoise ) 去噪
使用 CMOS Sensor 获取图像光照程度和传感器问题是生成图像中大量噪声的主要因素。同时当信号经过 ADC 时又会引入其他一些噪声。这些噪声会使图像整体变得模糊而且丢失很多细节所以需要对图像进行去噪处理空间去噪传统的方法有均值滤波、高斯滤波 BLC ( Black Level Correction ) 黑电平校正
Black Level 是用来定义图像数据为 0 时对应的信号电平。由于暗电流的影响传感器出来的实际原始数据并不是我们需要的黑平衡。为减少暗电流对图像信号的影响采用的方法是从已获得的图像信号中减去参考暗电流信号。一般情况下,在传感器中实际像素要比有效像素多,像素区头几行作为不感光区用于自动黑电平校正,其平均值作为校正值然后在下面区域的像素都减去此矫正值那么就可以将黑电平矫正过来了。 LSC ( Lens Shade Correction ) 镜头阴影校正
由于相机在成像距离较远时随着视场角慢慢增大能够通过照相机镜头的斜光束将慢慢减少从而使得获得的图像中间比较亮边缘比较暗这个现象就是光学系统中的渐晕。由于渐晕现象带来的图像亮度不均会影响后续处理的准确性。因此从图像传感器输出的数字信号必须先经过镜头矫正功能块来消除渐晕给图像带来的影响。 ———————————————— 我的分享也就到此结束啦 如果我的分享也能对你有帮助那就太好了 若有不足还请大家多多指正我们一起学习交流 未来的富豪们点赞→收藏⭐→关注如果能评论下就太惊喜了 感谢大家的观看和支持最后☺祝愿大家每天有钱赚欢迎关注、关注
