笔记:摄像头工作原理和色彩空间简介

   日期:2020-10-30     浏览:114    评论:0    
核心提示:摄像头的基本工作原理: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,然后转换为电信号,经过A/D(模拟信号)转换后为数字图像信号,再送到数字图像处理器(DSP)中加工,就可以在显示器上看到图像。摄像头的基本架构有3个主要部件:镜头、图像传感器、DSP。图像传感器可以分为:CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)两类。CCD: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、在摄像头产品上应用较少。CMOS:集成度高、功耗较低、成本低;但是对光源要求高。

摄像头的基本工作原理:
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,然后转换为电信号,经过A/D(模拟信号)转换后为数字图像信号,再送到数字图像处理器(DSP)中加工,就可以在显示器上看到图像。
摄像头的基本架构有3个主要部件:镜头、图像传感器、DSP。
图像传感器可以分为:CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)两类。
CCD: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、在摄像头产品上应用较少。
CMOS:集成度高、功耗较低、成本低;但是对光源要求高。
基本概念:
1.分辨率
UXGA,即分辨率为16001200的输出格式,类似的还有:SXGA(12801024)、XVGA(1280960)、WXGA(1280800)、XGA(1024768)、SVGA(800600)、VGA(640480)、CIF(352288)和QQVGA(160*120)等。
2.SCCB协议(串行摄像机控制总线协议)
SCCB(Serial Camera Control Bus)是和I2C相同的一个协议。 SCCB协议有两线也有三线,两线为SIO_C与SIO_D,三线为SIO_E、SIO_C与SIO_D。2线的SCCB总线只能是一个主器件对一个从器件控制,但3线SCCB接口可以对多个从器件控制,因此当只有一个从机(slave device)时用两线,有多个从机时用三线。
3.摄像头数据输出类型
RAW RGB 、RGB、YUV、YCbCr(RGB、YUV和YCbCr都是人为规定的彩色模型或颜色空间,YCbCr4:2:0表示采样格式)
RAW RGB:是未经过ISP(图像信号处理)处理而直接输出的图像格式,每个像素点只输出一种颜色;
RGB:RGB(红绿蓝)是依据人眼识别的颜色定义出的空间,可表示大部分颜色。但在科学研究一般不采用RGB颜色空间,因为它的细节难以进行数字化的调整。它将色调,亮度,饱和度三个量放在一起表示,很难分开。它是最通用的面向硬件的彩色模型。该模型用于彩色监视器和一大类彩色视频摄像。
YUV:在 YUV空间中,每一个颜色有一个亮度信号 Y,和两个色度信号 U 和V。亮度信号是强度的感觉,它和色度信号断开,这样的话强度就可以在不影响颜色的情况下改变。
YUV使用RGB的信息,但它从全彩色图像中产生一个黑白图像,然后提取出三个主要的颜色变成两个额外的信号来描述颜色。把这三个信号组合回来就可以产生一个全彩色图像。Y 通道描述Luma 信号,它与亮度信号有一点点不同,值的范围介于亮和暗之间。 Luma 是黑白电视可以看到的信号。U (Cb) 和 V (Cr)通道从红 (U) 和蓝 (V) 中提取亮度值来减少颜色信息量。这些值可以从新组合来决定红,绿和蓝的混合信号。
YCbCr :YCbCr 是在世界数字组织视频标准研制过程中作为ITU - R BT1601 建议的一部分,其实是YUV经过缩放和偏移的翻版。其中Y与YUV 中的Y含义一致, Cb , Cr 同样都指色彩, 只是在表示方法上不同而已。在YUV家族中, YCbCr 是在计算机系统中应用最多的成员,其应用领域很广泛,JPEG、MPEG均采用此格式。一般人们所讲的YUV大多是指YCbCr。

 
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