数字摄像头 (2008-06-11 12:49:33)

数字摄像头可以直接捕捉影像，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。

数字摄像头

一、数字摄像头的工作原理

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:

1. ISP（image signal processor）（镜像信号处理器）
2. JPEG encoder（JPEG图像解码器）
3. USB device controller（USB设备控制器）

二、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）

透镜结构，由几片透镜组成,有塑胶透镜（plastic）或玻璃透镜（glass）。

2、 图像传感器（SENSOR）

可以分为两类：

CCD（charge couple device） ：电荷耦合器件

CMOS(complementary metal oxide semiconductor)：互补金属氧化物半导体

3、 数字信号处理芯片（DSP）

DSP生产厂商较多，市面上较为流行的有：SONIX（松瀚）602A、VIMICRO（中星微）301P、ST（罗技LOGITECH的DSP提供商）、SUNPLUS（SUN+重点发展单芯片的CIF和VGA，但图像质量一般）、OVT（OVT511、OVT519前两年较流行，现有少数产品在市场上）。

4、电源

摄像头内部需要两种工作电压：3.3V和2.5V，因此好的摄像头内部电源也是保证摄像头稳定工作的一个因素。

三、摄像头的一些技术指标

1、 图像解析度/分辨率(Resolution)：

● SXGA（1280 x1024）又称130万像素

● XGA（1024 x768）又称80万像素

● SVGA（800 x600）又称50万像素

● VGA（640x480）又称30万像素（35万是指648X488）

● CIF(352x288) 又称10万像素

● SIF/QVGA(320x240)

● QCIF(176x144)

● QSIF/QQVGA(160x120)

2、图像格式(image Format/ Color space)

RGB24,I420是目前最常用的两种图像格式。

● RGB24：表示R、G、B三种颜色各8bit，最多可表现256级浓淡，从而可以再现256256256种颜色。

● I420：YUV格式之一。

● 其它格式有: RGB565，RGB444，YUV4:2:2等。

3、自动白平衡调整（AWB）

定义：要求在不同色温环境下，照白色的物体，屏幕中的图像应也是白色的。

色温表示光谱成份，光的颜色。色温低表示长波光成分多。

当色温改变时，光源中三基色（红、绿、蓝）的比例会发生变化，需要调节三基色的比例来达到彩色的平衡，这就是白平衡调节的实际。

4、图像压缩方式

JPEG：(joint photographic expert group)

静态图像压缩方式。一种有损图像的压缩方式。压缩比越大，图像质量也就越差。当图像精度要求不高存储空间有限时，可以选择这种格式。目前大部分数码相机都使用JPEG格式。

5、彩色深度（色彩位数）

反映对色彩的识别能力和成像的色彩表现能力

实际就是A/D转换器的量化精度，是指将信号分成多少个等级。常用色彩位数（bit）表示。

彩色深度越高，获得的影像色彩就越艳丽动人。

6、图像噪音

指的是图像中的杂点干挠。

表现为图像中有固定的彩色杂点。

7、视角

与人的眼睛成像是相成原理，简单说就是成像范围。

8、输出/输入接口

串行接口（RS232/422）:传输速率慢，为115kbit/s

并行接口（PP）：速率可以达到1Mbit/s

红外接口（IrDA）：速率也是115kbit/s，一般笔记本电脑有此接口

通用串行总线USB：即插即用的接口标准，支持热插拔。USB1.1速率可达12Mbit/s,USB2.0可达480bit/s

IEEE1394(火线)接口(亦称ilink):其传输速率可达100M~400Mbit/s