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1、一、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。二、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
2、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，以下主要是指 USB 接口的数字摄像头。根据摄像头的形态，可以分为桌面底座式、高杆式及液晶挂式
3、三大类型；随着人们对审美要求的提高，发现高杆式及液晶挂式的摄像头看起来让图像更美，所以，目前市场主流是高杆式及液晶挂式。液晶挂式最早是罗技推出，随后微软、沃乐 WELLEC 等品牌相继推出。根据摄像头的功能，还可以分为防偷窥型摄像头、夜视型摄像头。其他防偷窥摄像头最早是由沃乐 wellec 科技推出的，其原理是在摄像头的主体上增加一个电源开关，在不使用的时候把摄像头的电源切断，从而避免在黑客远程启动摄像头，达到反偷窥的目的。其代表性的产品是黑莓与狮子王。夜视型是指摄像头是否具备 LED 灯。该灯可以弥补低照度下光线的不足。根据摄像头是否需要安装驱动，可以分为有驱型与无驱型摄像头，有驱型指的是不
4、论在什么系统下，都需要安装对应的驱动程序；无驱型，是指在Windows xp sp2 以上，无需安装驱动程序，插入电脑即可使用；无驱型由于使用的便捷，已经成为主流。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。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、主控芯片（详情请参阅下面介绍）2、感光芯片（详情请参阅下面介绍）3、镜头（
5、详情请参阅下面介绍） 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。五、摄像头的一些技术指标1、图像解析度 /分辨率(Resolution)SXGA(1280x1024)又称 130 万像素XGA(1024x768)又称 80 万像素SVGA(800x600)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 (imageForma
6、t/Colorspace)RGB24，420 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 256*256*256 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：(join
7、tphotographicexpertgroup)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。现在市场上的摄像头均已达到 24 位，有的甚至是 32 位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、
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 480Mbit/s IEEE1394(火线) 接口(亦称 ilink):其传输速率可达 100M400Mbit/s【摄像头的进一步分析】从摄像头的组成来看决定一个摄像头的品质从硬件上来说主要是：镜头、主控芯片与感光芯片。1、镜头(LENS)五层“全玻”，也算目前顶级的摄像头镜头了。镜
9、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、感光芯片 (SENSOR) 是组成数码摄像头的重要组成部分，根据元件不同分为CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合元件）应用在摄影摄像方面的高端技术元件。CMOS（Co
10、mplementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件）应用于较低影像品质的产品中。目前 CCD 元件的尺寸多为 1/3 英寸或者 1/4 英寸，在相同的分辨率下，宜选择元件尺寸较大的为好。 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(不到 CCD 的 1/3)、成本低。但是噪音比较大、灵敏度较低、对光源要求高。在相同像素下 CCD 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
11、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(这点 CCD 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，基本是CCD 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
12、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，完全可以达到与 CCD 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，摄像头采用 CCD 图像传感器的厂商为数不多，主要原因是采用 CCD 图像传感器成本高的影响。3、主控芯片 (DSP)usb1.1 的摄像头中，中星微 (VIMICRO)301Plus 主控芯片，是目前摄像头中最好的核心 IC 之一。 在 DSP 的选择上，是根据摄像头成本、市场接受程度来进行确定。现在DSP 厂商在设计、生产 DSP 的技术已经逐渐成熟，在各项技术指标上相差不是很大，只是有些 DSP 在细微的环节及驱动程序要进行进一步改进。由于操作系
13、统的不断升级，自从 Windows xp sp2 集成 UVC 模块以后，免驱摄像头因为无需安装驱动而逐步代替了有驱摄像头。在无驱摄像头中，主流的主控芯片有松瀚的 288、嘉映的 318、安国的 3820、慧荣的 371、中星微的334 等。4、图像解析度 /分辨率(Resolution)即传感器像素，也就是我们常说的多少像素的摄像头，是衡量摄像头的一个重要指标之一，一些产品都会在包装盒标着 30 万像素或 35 万像素。在实际应用中，摄像头的像素越高，拍摄出来的图像品质就越好，但另一方面也并不是像素越高越好，对于同一画面，像素越高的产品它的解析图像的能力也越强，但相对它记录的数据量也会大得多
14、，所以对存储设备的要求也就高得多，因而在选择时宜采用当前的主流产品。由于受到摄像头价格、电脑硬件、成像效果等因素的影响，现在市面上的摄像头基本在 30 万像素这个档次上进行销售。还有就是由于 CMOS 成像效果在高像素上并不理想，因此统治高像素摄像头的市场仍然是 CCD 摄像头。值得注意的一点：有些分辨率的标识是指这些产品利用软件所能达到的插值分辨率，虽然说也能适当提高所得图像的精度，但和硬件分辨率相比还是有着一定的差距的。5、视频捕获速度 视频捕获能力是用户最为关心的功能之一，很多厂家都声称最大 30 帧/秒的视频捕获能力，但实际使用时并不能尽如人意。目前摄像头的视频捕获都是通过软件来实现的
15、，因而对电脑的要求非常高，即 CPU 的处理能力要足够的快，其次对画面要求的不同，捕获能力也不尽相同。现在摄像头捕获画面的最大分辨率为 640480，在这种分辨下没有任何数字摄像头能达到 30 帧/秒的捕获效果，因而画面会产生跳动现象。比较现实的是在 320240 分辨率下依靠硬件与软件的结合有可能达到标准速率的捕获指标，所以对于完全的视频捕获速度，只是一种理论指标。用户应根据自己的切实需要，选择合适的产品以达到预期的效果。6.内置麦克风现在有种摄像头是内置麦克风的，这在视频交谈时可以与音频同步，当然，这也仅限于不要求音质。摄像头 - 选购技术指南首先，摄像头的核心就是镜头，现在市面上的分别有
16、两种感光元器件的镜头，一种是 CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合器），一般是用于摄影摄像方面的高端技术元件，应用技术成熟，成像效果较好，但是价格相对而言较贵。另外一种是比较新型的感光器件 CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体），它相对于 CCD 来说价格低，功耗小。较早期的 CMOS 对光源的要求比较高，现在在采用 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，可以接近CCD 摄像头的效果。现在的高端摄像头，比如 Logitech,Creative 的产品基本都采用的是 CCD 感光元器件,主流产品则基本是 CCD 和 CMOS 平分秋色,总的来说还是 CCD 的效果好一点，目前 CCD 元件的尺寸多为 1/3 英寸或者 1/4 英寸，在相同的分辨率下，宜选择元件尺寸较大的为好。用户可以根据自己的喜
