摄 像 头 简 介.doc

摄像头简介
摄像头(CAMERA)又称为电脑相机、电脑眼等,它作为一种视频输入设备,在过去被广泛的运用于视频会议、远程医疗及实时监控等方面。近年以来,随着互联网技术的发展,网络速度的不断提高,再加上感光成像器件技术的成熟并大量用于摄像头的制造上,这使得它的价格降到普通人可以承受的水平。普通的人也可以彼此通过摄像头在网络进行有影像、有声音的交谈和沟通,另外,人们还可以将其用于当前各种流行的数码影像、影音处理。
一﹑摄像头的分类摄像头分为数字摄像头和模拟摄像头两大类。
模拟摄像头可以将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号,进而将其储存在计算机里。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计算机上运用。
数字摄像头是一种数字视频的输入设备,利用光电技术采集影像,通过内部的电路把这些代表像素的"点电流"转换成为能够被计算机所处理的数字信号的0和1,而不像视频采集卡那样首先用模拟的采集工具采集影像,再通过专用的模数转换组件完成影像的输入。它可以直接捕捉影像,然后通过串、并口或者USB接口传到计算机里。
现在电脑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,目前市场上可见的大部分都是这种产品。除此之外还有一种与视频采集卡配合使用的产品,但目前还不是主流。由于个人电脑的迅速普及,模拟摄像头的整体成本较高等原因,USB接口的传输速度远远高于串口、并口的速度,因此现在市场热点主要是USB接口的数字摄像头。以下介绍主要指USB接口的数字摄像头。
三﹑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:(image signal processor)(镜像信号处理器) encoder(JPEG图像解码器) 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、镜头(LENS)镜头的组成是透镜结构,由几片透镜组成,一般有塑胶透镜(plastic)或玻璃透镜(glass)。通常摄像头用的镜头构造有:1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、4G等。透镜越多,成本越高;玻璃透镜比塑胶贵。因此一个品质好的摄像头应该是采用玻璃镜头,成像效果就相对塑胶镜头会好。现在市场上的大多摄像头产品为了降低成本,一般会采用塑胶镜头或半塑胶半玻璃镜头(即:1P、2P、1G1P、1G2P等)。
2、图像传感器(SENSOR)D(charge couple device):电荷耦合器件
plementary metal oxide semiconductor):互补金属氧化物半导体
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。
CMOS的优点是集成度高、功耗低(D的1/3)、成本低。但是噪音比较大、灵敏度较低、对光源要求高。
D的成像往往通透性、明锐度都很好,色彩还原、曝光可以保证基本准确。而CMOS的产品往往通透性一般,对实物的色彩还原能力偏弱,曝光也都不太好。所以我们在使用摄像头,尤其是采用CMOS芯片的产品时就更应该注重技巧:
首先不要在逆光环境下使用(D同),尤其不要直接指向太阳,否则"放大镜烧蚂蚁"的惨剧就会发生在您的摄像头上。
其次环境光线不要太弱,否则直接影响成像质量。克服这种困难有两种办法,一是加强周围亮度,二是选择要求最小照明度小的产品,现在有些摄像头已经可以达到5lux。最后要注意的是合理使用镜头变焦,不要小瞧这点,通过正确的调整,摄像头也同样可以拥有拍摄芯片的功能。
目前,市场销售的数码摄像头中,D和CMOS平分秋色。在采用CMOS为感光元器件的产品中,通过采用影像光源自动增益补强技术,自动亮度、白平衡控制技术,色饱和度、对比度、边缘增强以及伽马矫正等先进的影像控制技术,D摄像头相媲美的效果。
受市场情况及市场发展等情况的限制,D图像传感器的厂商为数不多,D图像传感器成本高的影响。D元件的