電話のカメラの構造と動作原理導入

 

携帯電話のカメラ:PCBボード部材、レンズ、フィルターホルダー、DSP(CCD使用)、センサー及び他のコンポーネント。

動作原理:、レンズを通して被写体を撮影センサ上に生成された光学像を投射し、光学像を電気信号に変換され、アナログ-デジタル変換によりデジタル信号に、デジタル信号をDSP処理により、及びに供給されます。電話を処理するためのプロセッサは、最終的に見ることができる携帯電話の画面上の画像に変換します。

 

1 PCBボード

硬質基板に、プリント回路基板に使用されるカメラ、ソフトボード、三種類のフレックスPCB

 

2レンズ

被検レンズを撮影する通常のレンズのいくつかの部分で構成されたセンサデバイス、上に結像されます。ビューの材料点から、カメラレンズおよびプラスチックレンズはガラスレンズに分割することができます。

絞りと焦点距離:さらに2つの重要なレンズパラメータがあります。

1)装置を搭載ダイヤフラムが光の量を制御することに加えて、レンズ制御にレンズを介してセンサに到達する光の量である、ダイヤフラムは、フィールドの深さを制御する機能を有し、開口部が大きいほど、被写界深度が小さいほど、通常、ポートレートの濁ったバックグラウンド効果が小さい場合被写界深度の反射。

 

(小さい方の値、大口径、より多くの光の量、画像明るく、より狭い焦点面、大きな身体ボケ。

光量値が大きいほど、絞り小さい、小さい、スクリーンは、より広い焦点面、シャープ前身頃比較的暗いです。

2)の焦点距離は、中心点間の距離は、センサによって形成される平面に対してレンズから鮮明な画像です。

 

3及びカラーフィルターホルダー

ホルダー上のフィルタが存在するが、固定具の役割は、実際には、レンズを固定します。

カラーフィルタは、2つのモードがあり、一つはRGB原色分離方法であり、他方は、相補CMYK色分離法です。

カラーフィルタの役割は、各ダイオード単色光感を確保するために、フィルタリングします。

なぜ、単色光にフィルタリングする必要がありますか?フォトダイオードの出力することができる異なるレベルが、それだけで光の強度を表すので、(あれば同じ明るさに対応するように、ダイオードは、同じ出力レベルの情報となり、黄色光及び赤色光)の色情報を表すことができません。 

 

4 DSP

既知のデジタル信号処理チップ:その機能は、デジタル画像の数学的アルゴリズムの複雑な最適化処理の一連の動作を介して信号、及び最終的にディスプレイ上で処理された信号に達しました。

DSPフレームワーク:..(1)ISP(画像信号処理)、(2)JPEGエンコーダ(JPEG画像デコーダ)。

DSPチップ制御動作がある:取得したセンサチップのデータが直ちにかつ迅速に、ベースバンド広がり、感光チップをリフレッシュし、制御チップが良いか悪いか、直接流暢さを有する(例えば、彩度、シャープネスなど)の画質を決定します。

(*)ISPのチップは、「頭脳」であります

(ISPチップは、2つの集積チップより統合され、離散的な、別々のISP ISPチップ処理能力の種類が、より高いコストに分割されています。)

ISPチップは、最終的に線形補正、ノイズ除去、修復デッドピクセル、処理、ホワイトバランス補正、露出補正の色補間結果により得られた、等、センサ入力信号演算処理に作用しています。ISPチップが大幅に最終的な画像品質の携帯電話のカメラを決定することができ、それは通常10%-15%までの画質改善の余地があります。

ISP内のソフトウェアアルゴリズムが重要である:ISPチップ電流センサ入力信号が最初に処理され、元の生画像が生成され、その内部に、元の画像「PS」の多くのようなソフトウェアアルゴリズム、画像の最適化色、色相、コントラスト、ノイズなど、私たちはJPG形式の写真を見ている最後の世代。

 

センサー5

カメラのセンサーは、コアコンポーネントは、最も重要な技術です。(どのレンズを介して光を受信するための方法であって、これらの光信号を電気信号に変換するフォトダイオード)拡大感光デバイスの領域、より多くの光子を捕捉する、より良好な感光特性、低いSNR 。二つの主要な、CCDがある(Charge Coupled Device:電荷結合素子)、CMOS(相補型金属酸化膜半導体)。

ビューの外観の点から、CMOSのDSPチップに集積されたCMOSセンサカメラにおいて、それらは全体です。CCDセンサカメラCCDの使用は2つの別個の部分とDSPに分割されています。

イメージセンサは、高感度であり、高性能な方向の高解像度、低消費電力、低電圧動作及び他の開発の開発動向。

 

6フラッシュ

フラッシュ撮影は、画面の明るさを高め、低光の状況でカメラが悪い光を補償するために、シーンの周りに点灯します露光量を増加させる1つの方法です。さらに、複雑な環境の光の中で、迷光は、フラッシュを使用して除去することができるので、よりリアル画像の色再現。

 

7画質

画質の性能を指し、画質画像は、露光、透明度、色、テクスチャ、ノイズ、画像安定化、フラッシュ、フォーカス、アーチファクトとして、種々の態様をテストするためのテスト、などが必要です。

ないよりも、携帯電話のカメラの撮像結果の根本的な原因:感光体の大きさ。

キーファクターピクセル画質はそれが誰であるか、決定されていませんか?答えはセンサーです。

相対的に言って、より大きなセンササイズ、より良好な感光特性、捕獲より多くの光子(パターン信号)、SNR、自然に、より優れた結像結果を下げ、それは携帯電話内のセンサの大きな体積をもたらすであろう重量コストを増加させました。

 

8デュアルカメラ付き携帯電話

実際には、二カメラ光学系の理論的根拠は、もともと縦空間に要求され、横方向の空間の平面内に広がり始めます。だから、イメージングのレベルに達している、全体的に優れたカメラ付き携帯電話の外観には影響しません。

デュアルカメラ機能:

1)ステレオビジョン、背景用デプス情報をぼかしたフィールド画像の深さを生成するために2台のカメラを使用。

2)2枚の異なる画像に関する情報の使用は、より高い解像度、より良い画質を期待する、または光学ズーム、強化夜間撮影を実装するために融合されています。

デュアルカメラ付き携帯電話の作品は以下のとおりであります:

1)+カラーカメラの色(RGB + RGB)の利点は、フィールドの深さ(すなわち、)第1の焦点を取った後、背景ぼけ及びリフォーカスを達成するために計算することができることです。

2)色+白黒カメラ(RGB +モノラル)、それは、低光または夜間電話の画質を向上させることができるという利点。

低照度の写真の品質を向上させる一般的に3つの方法があります:アイリス、ISO感度を上げ、露光時間を延長します。(拡張露光時間は電話通常の固定絞りを調整することができない振戦、問題が発生します)

カラーカメラは、それが光の一部を除外します、唯一のRGB光入力することができ、フィルタを持ち、かつ、光の全てが、光のように黒と白のカメラ画像より明るく、より多くのを取得し、中に来ることができる何の黒と白のカメラのフィルタが存在しません、詳細は良く予約されています。結果SNRは、(雑音比、SNR、有用な情報とノイズ信号)を有意に増強融合しました

3)+広角望遠レンズ(ワイド+テレ)、この組み合わせは、最大の利点は、あなたが、光学ズーム(ほとんどの主要な携帯電話メーカーによって採用され、現在、デュアルカメラの原則)を達成できるということです。

 

9焦点距離と画角

焦点距離:撮影レンズの主な特性の一つ、焦点面(フィルム又はCCDやCMOSイメージセンサ)からレンズの光学中心間の距離の焦点距離、F、単位mmで表されます。

パースペクティブ:パースペクティブは、レンズ画像の範囲を参照して、記録を見ることができます。

画角レンズの焦点距離と画角に反比例し、レンズの焦点距離が長いほど、小さいです。

 

10ズーム

ズームレンズは、光学ズーム(光学ズーム)とデジタルズーム(デジタルズーム)二種類を含む重要な能力です。

増幅された遠くのオブジェクトが持っているが、両方の本体だけでなく、大きくなく、比較的明確であるように、より多くのピクセルを追加し、望遠撮影に寄与するが、唯一の光学ズームは、被写体像の画像をサポートすることができます。通常より大きなズーム倍率望遠撮影に適しています。

1)生成された光学ズームレンズの位置、オブジェクトフォーカス変化が三者を介し。ズーミングを達成するために、レンズの焦点距離光学アセンブリ構造を変更することによって変更されます。水平方向、ビジョンとフォーカスの像面移動が変化するときに、より遠いシーンが明確になります。

2)デジタルズームは、画像内の各ピクセルの面積は、シーンを撮影ズーム、デジタルズームにより増幅を行うには、増幅、利用「補間」の目的を達成するように、増大手段を処理してデジタルカメラ内のプロセッサであるが、明快ある程度のがあるでしょう、それをドロップします。

 

専門機関の11カメラや携帯電話のカメラの品質評価

DXOMARK:https://www.dxomark.com/cn/

DXOMark試験項目:露出、コントラスト、色、オートフォーカス、テクスチャスコア、ノイズ、アーチファクト、フラッシュ、画像安定化(ビデオ)、及び多くの検査項目

1)露光、コントラスト:AEプロジェクトは被写体と背景の明るさに応じてカメラ撮影とを適宜調整方法を測定するように設計。(コントラスト)ダイナミックレンジは、最も暗い部分にハイライトシーンの詳細能力を撮影するカメラです。

2)スコアカラーカメラプロジェクトを正確に照明様々な条件下で色を再現する方法を測定するように設計します。

3)カメラのオートフォーカスの目的は、どのくらいの速と異なる照明条件下で、被験体のための焦点に正確に測定することができます。

4)そのような詳細は、物体表面上で観察することができ、微小な細部を保持する方法テクスチャ測定カメラを目的としています。(そのようなより長いシャッター時間と後処理として)カメラノイズリダクション技術ベンダー、及び農産物モーションブラーの導入以来と副作用の詳細を軟化するので、スコアの質感が特に重要となります。

5)ノイズプロジェクトは、多くの画像ノイズが存在するどのように測定するために設計されました。ノイズが生じ、画像センサとカメラの電子機器であってもよいし、シーン自体の光から来るかもしれません。

6)アーティファクトは、カメラレンズ及び歪み又は他の欠陥の程度に起因する画像のデジタル処理を測定するように設計さ突出しています。

アーティファクトが直線または曲線ルックス通常のカラー領域を含むレンズ歪みによって生成され、一方、カメラのイメージセンサの主なノイズ、。

7)Flashプロジェクトの目的は、測定するために携帯電話の内蔵フラッシュ(もしあれば)、それは効率的かつ正確に対象を照らすことができるかどうか。

 

12オートホワイトバランス

人間の視覚系の特性は、色恒常性を有し、したがって物事の人間の観察は、光源の色の影響を受けなくてもよいです。色の変化が発生することによってそれ自体のセンサ画像が、この色恒常性の機能を有していないので、それは異なる光画像の下に捕捉され、光源が影響されます。例えば、晴天下で撮影画像を青みがかっ可能性があり、ろうそくオブジェクトによって捕捉赤みがかった色を帯びます。従って、撮像の撮像素子にカラー光の影響を排除するために、オートホワイトバランス機能は、人間の視覚システムの色彩恒常は、光源のカラー画像の影響を排除する機能をシミュレートすることです。

 

13彩度

色の色純度の飽和を指し、色の純度が高いほど、それはより多くの独特の性能であり、低純度、性能が暗いです。

 

14 3Aテクノロジー

図3Aは、技術のオートフォーカス(AF)、自動露出(AE)、自動ホワイトバランス(AWB)を指します。

画像コントラストによって取得された画像を移動させるコントラストAFアルゴリズムレンズが最大化されます。

AEアルゴリズムが自動的に使用可能な照明条件から露出値を設定します。

自動ホワイトバランスアルゴリズムは、照明条件に応じて画像の色の忠実度を調整します。

 

15画像のエッジ検出

主に高周波数帯域のエッジ情報、一般に前記エッジ画像鮮鋭化、又は、本質的に、高周波フィルタを検出します。私たちは、それが高周波成分の役割の強化と差動動作要求信号の変化率、である知っています。画像をシャープ空域操作の点で差を計算することです。デジタル画像信号は離散的であるので、微分演算は差分を算出または勾配となります。等の従来の一般的な一次差分、ロバート・オペレータ(微分クロス)、ソーベル演算子、を含むいくつかの画像処理、エッジ検出(勾配)オペレータは、存在し、勾配強度を発見に基づいています。ラプラシアン(二次微分)はゼロクロス検出に基づいています。勾配閾値を計算することによりエッジ画像を与えるように設定されています。

ロバーツ(ロバート)、プレウィット(プレウィット)、ソーベル(ソーベル)、キャニー(キャニー)、等、:そのような古典的な演算子のような一次微分エッジ演算子、

二次微分演算子、LOGエッジ検出オペレータの縁。

 

ソーベル演算子:主に技術的に画像強度関数の勾配の近似値を算出するための離散差分演算子であり、エッジ検出のために使用が、欠点は、厳密に画像と背景領域に関連ソーベル演算子はありませんSobelオペレータは、密接に人間の視覚の生理学的特性をシミュレートされていないので、別途、他の言葉でソーベル演算子は、グレー画像に基づいて処理を行うない、画像の輪郭が時々不十分抽出されます。

キャニーオペレータ:いくつかの前部よりも良好なオペレータ機能、それは実装が面倒であり、キャニーオペレータがフィルタを備えている、強化、最適化オペレータが処理を行う前に、キャニーオペレータに、多段検出しましたガウシアン平滑化フィルタは、ノイズ除去画像を平滑化するために、勾配の大きさと方向算出された第1の順序偏導の有限差分を用いたキャニーセグメンテーションアルゴリズム

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転載: www.cnblogs.com/libai123456/p/12099520.html