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Camera工作原理

2022-08-14 17:00:43 作者：互联网

Camera基础知识

一口Linux 2022-08-12 11:46 发表于江苏

以下文章来源于嵌入式软件开发交流，作者young

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Camera工作原理

物体通过镜头（lens）聚集的光, 通过CMOS或CCD集成电路，将光信号转换成电信号，再经过内部图像处理器（ISP）处理转换成数字图像信号，最后转换成标准的RGB、YUV等格式图像信号。

Camera模组组成

摄像头模组主要包含：镜头(lens)、传感器（sensor）、软板（FPC）、图像处理芯片（ISP）。

网络图片

缩写解析

AEC: Auto Exposure Control, 自动曝光控制
AWB: Auto White Balance, 自动白平衡
AF: Auto Focus, 自动对焦
TE: Time Exposure, 曝光时间
FBC: Frame Buffer Compressed, 帧缓冲压缩
IQ: Image Quality, 图像质量

注意：3A算法指：AEC, AWB, AF算法。

Camera参数指标

(1)图像解析度/分辨率(Resolution)

QSIF/QQVGA	160 x 120	19200
QCIF	176 x 144	25344
SIF/QVGA	320 x 240	76800
CIF	352 x 288	101376	10万像素
VGA	640 x 480	307200	30万像素(35万是指648X488)
SVGA	800 x 600	480000	50万像素
XGA	1024 x 768	786438	80万像素
SXGA	1280 x 1024	1310720	130万像素
UXGA	1600 x 1200	1920000	200万像素
QXGA	2048 x 1536	3145728	300万像素(320W)
QSXGA	2592 x 1944	5038848	500万像素
	2816 x 2112	2947392	600万像素
	3072 x 2304	7077888	700万像素
	3200 x 2400	7680000	770万像素
	3264 x 2448	7990272	800万像素
	3876 x 2584	10015584	1000万像素

(2)图像格式(imageFormat/Colorspace)

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

(3)自动白平衡调整(AWB)

白平衡指不管在任何光源下，都能将白色物体还原为白色。白平衡是描述显示器或相机中红、绿、蓝三基色混合生成后白色精确度的一项指标。

(4)色彩深度

色彩深度在计算机图形学领域中表示在位图或者视频帧缓冲区中储存1像素的颜色所用的位数，它也称为位/像素（bpp）。色彩深度越高，可用的颜色就越多。现在市场上的摄像头均已达到24位，有的甚至是32位。

(5)图像噪音

指的是图像中的杂点干扰。

(6)帧率

帧率指的就是1秒钟时间里传输、显示图片的帧数，每一帧就是一个画面，快速连续的多帧就形成了运动的动态效果。高的帧率可以得到更加流畅，更加逼真的画面。

(7)码流

码流就是指视频数据在单位时间内的数量大小，也叫码率，是视频编码画面质量控制中最重要的部分，同样的分辨率和帧率下，视频码流越大，画面质量越高，对应的存储容量也就越大。

(8)曝光

曝光就是图像的明暗程度，照片太暗称为曝光不足，照片太亮称为曝光过度。曝光由光圈、曝光时间、ISO三者共同决定。

光圈：控制进光量。
曝光时间：光到达的时间长度。
ISO：增益，或称为感光度。

ISP

ISP(Image Signal Processor)，即图像信号处理器，用于处理图像信号传感器输出的图像信号。它在相机系统中占有核心主导的地位，是构成相机的重要设备。ISP 通过一系列数字图像处理算法完成对数字图像的效果处理。主要包括3A、坏点校正、去噪、强光抑制、背光补偿、色彩增强、镜头阴影校正等处理。

主流的CMOS和CCD sensor几乎都是输出Bayer mosaic格式的RAW数据，这种数据格式是无法直接观看的，必须转换成常见的RGB或YUV格式才能被主流的图像处理软件支持，这个转换也是由ISP进行处理的。

(1)ISP内部构成

如下图所示，ISP 内部包含 CPU、SUP IP、IF 等设备，事实上，可以认为 ISP 是一个 SOC，可以运行各种算法程序，实时处理图像信号。