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Camera基礎知識

2022-08-12
作者:young
來源:嵌入式軟件開發(fā)交流
關鍵詞: camera

  Camera工作原理

  物體通過鏡頭(lens)聚集的光, 通過CMOS或CCD集成電路,將光信號轉換成電信號,再經(jīng)過內部圖像處理器(ISP)處理轉換成數(shù)字圖像信號,最后轉換成標準的RGB、YUV等格式圖像信號。


  Camera模組組成

  攝像頭模組主要包含: 鏡頭(lens)、傳感器(sensor)、軟板(FPC)、圖像處理芯片(ISP)。

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  網(wǎng)絡圖片

  縮寫解析

  AEC: Auto Exposure Control, 自動曝光控制

  AWB: Auto White Balance, 自動白平衡

  AF: Auto Focus, 自動對焦

  TE: Time Exposure, 曝光時間

  FBC: Frame Buffer Compressed, 幀緩沖壓縮

  IQ: Image Quality, 圖像質量

  注意:3A算法指:AEC, AWB, AF算法。


  Camera參數(shù)指標

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  (2)圖像格式(imageFormat/Colorspace)

  像素格式,比如: RGB24,RGB565,RGB444,YUV4:2:2等。

  (3)自動白平衡調整(AWB)

  白平衡指不管在任何光源下,都能將白色物體還原為白色。白平衡是描述顯示器或相機中紅、綠、藍三基色混合生成后白色精確度的一項指標。

  (4)色彩深度

  色彩深度在計算機圖形學領域中表示在位圖或者視頻幀緩沖區(qū)中儲存1像素的顏色所用的位數(shù),它也稱為位/像素(bpp)。色彩深度越高,可用的顏色就越多?,F(xiàn)在市場上的攝像頭均已達到24位,有的甚至是32位。

  (5)圖像噪音

  指的是圖像中的雜點干擾。

  (6)幀率

  幀率指的就是1秒鐘時間里傳輸、顯示圖片的幀數(shù),每一幀就是一個畫面,快速連續(xù)的多幀就形成了運動的動態(tài)效果。高的幀率可以得到更加流暢,更加逼真的畫面。

  (7)碼流

  碼流就是指視頻數(shù)據(jù)在單位時間內的數(shù)量大小,也叫碼率,是視頻編碼畫面質量控制中最重要的部分,同樣的分辨率和幀率下,視頻碼流越大,畫面質量越高,對應的存儲容量也就越大。

  (8)曝光

  曝光就是圖像的明暗程度 ,照片太暗稱為曝光不足 ,照片太亮稱為曝光過度。曝光由光圈、曝光時間、ISO三者共同決定。

  光圈:控制進光量。

  曝光時間:光到達的時間長度。

  ISO:增益,或稱為感光度。


  ISP

  ISP(Image Signal Processor),即圖像信號處理器,用于處理圖像信號傳感器輸出的圖像信號。它在相機系統(tǒng)中占有核心主導的地位,是構成相機的重要設備。ISP 通過一系列數(shù)字圖像處理算法完成對數(shù)字圖像的效果處理。主要包括3A、壞點校正、去噪、強光抑制、背光補償、色彩增強、鏡頭陰影校正等處理。

  主流的CMOS和CCD sensor幾乎都是輸出Bayer mosaic格式的RAW數(shù)據(jù),這種數(shù)據(jù)格式是無法直接觀看的,必須轉換成常見的RGB或YUV格式才能被主流的圖像處理軟件支持,這個轉換也是由ISP進行處理的。

  (1)ISP內部構成

  如下圖所示,ISP 內部包含 CPU、SUP IP、IF 等設備,事實上,可以認為 ISP 是一個 SOC,可以運行各種算法程序,實時處理圖像信號。

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  CPU

  CPU 即中央處理器,可以運行 AF、LSC 等各種圖像處理算法,控制外圍設備。

  SUB IP

  SUB IP 是各種功能模塊的通稱,對圖像進行各自專業(yè)的處理。常見的 SUB IP 如 DIS、CSC、VRA 等。

  圖像傳輸接口

  圖像傳輸接口主要分兩種,并口 ITU 和串口 CSI。CSI 是 MIPI CSI 的簡稱,鑒于 MIPI CSI 的諸多優(yōu)點,在手機相機領域,已經(jīng)廣泛使用 MIPI-CSI 接口傳輸圖像數(shù)據(jù)和各種自定義數(shù)據(jù)。

  通用外圍設備

  通用外圍設備指 I2C、SPI、PWM、UART、WATCHDOG 等。

  (2) ISP 處理圖像數(shù)據(jù)的基本流程

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