摄像头工作原理

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1、摄 像 头 （ 编 辑 本 段 一 、 摄 像 头 简 介摄 像 头 ( 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

2、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 。 编 辑 本 段 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 捉

3、 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 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 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

4、 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 ， 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 口 的 数 字 摄 像 头 。 以 下 主 要 是指 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 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

5、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 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 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

6、， 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 。 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 xp ， 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

7、成 为 主 流 。编 辑 本 段 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 ( 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 ( 加 工 处 理 ， 再 通 过 口 传 输 到 电 脑 中 处 理 ， 通 过 显 示器 就 可 以 看 到 图 像 了 。 编 辑 本 段 四 、 摄 像 头 的 主 要 结 构 和 组 件从 摄 像 头 的 工 作 原

8、 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 （ 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 ： 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 。 编 辑 本 段 五 、 摄 像 头 的 一 些 技 术 指 标1、 图 像 解 析 度 /分 辨 率 (280 称 130 万 像 素024 称 80 万 像

9、素00 称 50 万 像 素40 称 30 万 像 素 (35 万 是 指 64852 称 10 万 像 素207660、 图 像 格 式 ( 420 是 目 前 最 常 用 的 两 种 图 像 格 式 。表 示 R、 G、 B 三 种 颜 色 各 8最 多 可 表 现 256 级 浓 淡 ， 从 而 可 以再 现 256*256*256 种 颜 色 。 式 之 一 。其 它 格 式 有 :2 等 。3、 自 动 白 平 衡 调 整 ( 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

10、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( 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

11、 码 相 机 都 使 用 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 ( 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

12、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 (22):传 输 速 率 慢 ， 为 115 接 口 ( 速 率 可 以 达 到 1 接 口 ( 速 率 也 是 115s， 一 般 笔 记 本 电 脑 有 此 接 口通 用 串 行 总 线 即 插 即 用 的 接 口 标 准 ， 支 持 热 插 拔 。 率 可 达12s, 达 480 线 )接 口 (亦 称 其 传 输 速 率 可 达 100M400s 编 辑 本 段 【 摄 像 头 的 进 一 步 分 析 】从 摄 像 头 的 组 成 来

13、 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 ( 层 “全 玻 ”， 也 算 目 前 顶 级 的 摄 像 头 镜 头 了 。 镜 头 的 组 成 是 透 镜 结 构 ， 由 几 片 透 镜组 成 ， 一 般 有 塑 胶 透 镜 ( 玻 璃 透 镜 ( 通 常 摄 像 头 用 的 镜 头 构 造 有 ：1P、 2P、 1124G 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

14、 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、 11 )。2、 感 光 芯 片 (是 组 成 数 码 摄 像 头 的 重 要 组 成 部 分 ， 根 据 元 件 不 同 分 为电 荷 耦 合 元 件 ） 应 用 在 摄 影 摄 像 方 面 的 高 端 技术 元 件 。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 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 。 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 。 优 点 是 集 成 度 高 、 功 耗 低 (不