《数码照相相关知识.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数码照相相关知识.doc（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、数码照相相关知识一、 照相原理1、 摄像头模组结构2、信号流程光线穿过一个光学系统，照射在一个传感器行列阵上，该传感器阵由几百万个微小图像元素即像素组成。当光照射到该像素阵列上，穿过一个色彩滤波器阵列，确保只有蓝色、红色或绿色光真正到达适当的像素上。在每个像素上生成一个模拟信号，它再经过一个ADC被变换成一个数字信号。该信号随后穿过一个被称为图像管道(即I-Pipe)的部件，该部件由一系列使信号看起来像一幅真实照片的电子滤波器构成。3、色彩滤波器阵列Bayer滤波器光电二极管对亮度很敏感但对色彩不敏感。通过人工调整使其对特定的色彩敏感，以便这些色彩可以最终能够展现在人眼前。一个色彩滤波器阵列可
2、用来确保每个传感器像素接收到的只是一种颜色的光：典型的是红色、蓝色或绿色。人眼对绿色的敏感度是对红色和蓝色的两倍。Bayer色彩滤波器采用一行蓝色和绿色滤波器与一行红色和绿色滤波器相交替，使得绿色像素是蓝色、红色像素的两倍。4、成像系统框图5、感光器件CCD Charge Coupled Device 电荷藕合器件图像传感器它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成，通常以百
3、万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。 CCD结构矩阵式CCD，它的每一个光敏元件代表图象中的一个像素，当快门打开时，整个图象一次同时曝光。通常矩阵式CCD用来处理色彩的方法有两种。一种是将彩色滤镜嵌在CCD矩阵中，相近的像素使用不同颜色的滤镜。典型的有G-R-G-B和C-Y-G-M两种排列方式。这两种排列方式成像的原理都是一样的。在记录照片的过程中，相机内部的微处理器从每个像素获得信号，将相邻的四个点合成为一个像素点。CMOS Complementary Metal-Oxide Semicond
4、uctor 互补性氧化金属半导体主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带电） 和 P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。然而，CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。影像感光元件成像的因素主要有两个方面：一是感光元件的面积；二是感光元件的色彩深度。感光元件面积越大，成像较大，相同条件下，能记录更多的图像细节，各像素间的干扰也小，成像质量越好。色彩深度，也就是色彩位，就是用多少位的二进制数字来记录三种原色。非专业型数码相机的感光元
5、件一般是24位的，高档点的采样时是30位，而记录时仍然是24位，专业型数码相机的成像器件至少是36位的，据说已经有了48位的CCD。对于24位的器件而言，感光单元能记录的光亮度值最多有28=256级，每一种原色用一个8位的二进制数字来表示，最多能记录的色彩是256x256x256约16,77万种。CCD、CMOS比较二、相关术语1、色彩空间色彩空間或色彩模型 (Color Space 或 Color System)是描述使用一组值（通常使用三个、四个值或者颜色成分）表示颜色方法的抽象数学模型。 加法模式 减法模式RGB色彩模式R代表红色，G代表绿色，B代表蓝色。RGB模式是由红、绿、蓝相叠加形
6、成其他颜色，因此该模式也叫加色模式RGB各有256级亮度，用数字表示为从0、1、2.直到255，共256级。24位色的RGB色彩总共能组合出约1678万种色彩，即256 x 256 x 256 = 16777216。通常也被简称为1600万色或千万色。灰度色彩模式所谓灰度色，就是指纯白、纯黑以及两者中的一系列从黑到白的过渡色。灰度的通常表示方法是百分比，范围从0%到100%。百分比越高颜色越偏黑，百分比越低颜色越偏白。CMYK色彩模式青色Cyan、洋红色Magenta、黄色Yellow、黑色blackCMYK模式是一种减色模式，它适合于印刷。当阳光照射到一个物体上时，这个物体将吸收一部分光线，
7、并将剩下的光线进行反射。反射的光就是你所看到的物体的颜色。HSB色彩模式把颜色分为色相（H）、饱和度（S）和明度（B）。饱和度也就是色彩浓度，饱和度高色彩较艳丽。饱和度低色彩就接近灰色。明度也称为亮度，亮度高色彩明亮，亮度低色彩暗淡，亮度最高得到纯白，最低得到纯黑。Lab色彩模式CIE L*a*b* 颜色模型 (Lab) 基于人对颜色的感觉。它是CIE（国际照明委员会）组织确定的一个理论上包括了人眼可以看见的所有色彩的色彩模式，Lab模式弥补了RGB和CMYK两种色彩模式的不足。L表示一个通道的照度a表示从深绿色（低亮度值）到红色（中亮度值）b表示从亮蓝色（低亮度值）再到黄色（高亮度值）sRG
8、B是惠普与微软一起开发的用于显示器、打印机以及因特网的一种标准RGB 色彩空间。Gamma 校准系数为 2.2。YUV是一种颜色编码方式。亮度信号Y和两个色差信号RY（即U）、BY（即V）YUV 的优点之一是，色度频道的采样率可比 Y 频道低，同时不会明显降低视觉质量。Y = 0.299R + 0.587G + 0.114BU = -0.147R - 0.289G + 0.436BV = 0.615R - 0.515G - 0.100BR = Y + 1.14VG = Y - 0.39U - 0.58VB = Y + 2.03U2、色温所谓色温，简而言之，就是定量地以开尔文温度表示色彩。色温越
9、高，蓝色的成份越多，图像就会偏蓝；色温越低，红色的成份就越多，图像就会偏红。色温的定义“假设有一种黑色金属，使之处于零下273度（绝对零度）的环境中，随着温度的升高，该黑色金属就会发出不同波长的光，由该色光所对应金属的温度再加上273就是该种光的色温”。例如，将该金属加热至2500摄氏度，该金属就已发出红光，这种红光的色温就是“2500+273”K，也就是说这种红光的色温就是2773K。北方晴空8000-8500k阴天6500-7500k夏日正午阳光5500k下午日光4000k冷色荧光灯4000-5000k色荧光灯2500-3000k钨丝灯2700k蜡烛光2000k3、白平衡 White Ba
10、lance所谓白平衡，就是摄像机对白色物体的还原。就是无论环境光线如何，让数码相机默认“白色”，就是让他能认出白色，而平衡其他颜色在有色光线下的色调。人的大脑已经对不同光线下的物体的彩色还原有了适应性。白平衡会按目前画像中图像特质，立即调整整个图像红绿蓝三色的强度，以修正外部光线所造成的误差。白平衡校正功能，对不同的色温进行补偿，从而真实地还原拍摄物体的色彩。自动白平衡： 自动白平衡通常为数码相机的默认设置，相机中有一结构复杂的矩形图，它可决定画面中的白平衡基准点，以此来达到白平衡调校。自动白平衡使得摄像机能够在一定色温范围内自动地进行白平衡校正，其能够自动校正的色温范围在2500k-7000
11、k之间。4、Gammagamma本来是显示器的输出图像对输入信号失真的度量参数。Gamma源于CRT（显示器/电视机）的响应曲线，即其亮度与输入电压的非线性关系。output = input gamma系统gamma显示器gammaGamma 校正：通过为 RGB 颜色空间的每个颜色通道设置 Gamma 因子，来动态调整 RGB 显示器上的实际 RGB 效果。5、焦点 - 平行光线通过透镜形成的像点 焦距：从焦点到透镜中心的距离, 在照相机中，从镜片中心到底片或CCD等成像平面的距离。像距：像点到透镜中心的距离物距：目标物体到透镜的距离称。高斯成像公式 1/F=1/U+1/V F焦距、U物距、
12、V像距6、光圈控制景深、鏡頭成像素質、以及和快門協同控制進光量。光圈f值=镜头的焦距/镜头口径的直径。 7、景深景深 摄影时向某景物调焦，在该景物的前后形成一个清晰区，这个清晰区称为全景深，简称景深。景物的清晰度标准： 第一，物体分散圈的直径在四分之一毫米以内。 第二，观看照片的距离为25厘米（明视距离）。弥散圆光圈、物距与焦距对景深的影响 光圈与景深成反比。光圈大、景深小；光圈小，景深大。例如f16 的景深大于f2。 物距与景深成正比。物距远，景深大；物距近，景深小。例如聚焦于10米的景深大于聚焦于1米的景深。 镜头焦距与景深成反比。镜头焦距长，景深小，镜头焦距短，景深大。例如焦距100mm的镜头其景深效果小于焦距28mm的镜头。8、感光度胶卷对光线的化学反映速度（其实是银元素与光线的光化学反应速度）数码相机改变感光度的两种方式，其一是采用把数个像素点当成1个像素点来感光的方式，从而提高感光速度；其二是，提高放大增益来实现提高感光度的目的。 ISO100 ISO8009、插值（interpolation）插值是一种图像处理方法，它可以为数码图像增加或减少象素的数目。最接近原则插值双线性插值双三次插值不规则碎片形插值人眼可見光的波長從 400nm 700nm
