摄像头奇偶场知识

监控摄像机的知识要点一、摄像机传感器类型CCD代表着图像质量好（高解析度、低噪点）、灵敏度高等优点。

但是，以固体成像器件CMOS为核心的摄像机与以CCD成像器件为核心的摄像机相比，直接转换成对应的数字信号速度快因而帧速高、寿命长（可随机存取与无损读取）、动态范围宽、结构简单、体积小等优点，因而应用比CCD更广泛。

二、传感器靶面尺寸摄相机中1英寸==16mm表明斜对角线，根据像素比求出边长。

假设靶面是1/1.8英寸，靶面尺寸为宽7.2mm*高5.4mm，对角线1/1.8*16=9mm。

传感器靶面尺寸较常用的是1/1.8、1/2.8英寸。

三、摄像机镜头焦距根据实际的使用情况，选择合适焦距的摄像机。

镜头尺寸需≥传感器靶面尺寸。

焦距（f）是镜头和感光元之间的距离，通过改变镜头的焦距，可以改变镜头的放大倍数，改变拍摄图像的大小。

当物体与镜头的距离很远的时候，我们可用下面公式表达：镜头的放大倍数≈焦距/物距。

增加镜头的焦距，放大倍数增大了，可以将远景拉近，画面的范围小了，远景的细节看得更清楚了;如果减少镜头的焦距，放大倍数减少了，画面的范围扩大了，能看到更大的场景。

摄像头的常用焦距主要有四种，分别为2.8mm\4mm\6mm\8mm等，广角镜头：视角90度以上，观察范围较大近处图像有变形；标准镜头：视角30度左右，使用范围较广；长焦镜头：视角20度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米。

四、摄像机清晰度（分辨率）安防监控摄像头分辨率是构成图像的总像素数，由图像宽度和高度来衡量。

1080P全高清(FHD)的设备像素约为207.36万，“P”是英文“progressive”的缩写，翻译成中文是“逐行”。

5MP代表像素约为500万，4K超高清(SHD)分辨率代表影像的水平清晰度接近4000像素点。

8K是4K分辨率的四倍。

码流就是指视频数据在单位时间内的数量大小，也叫码率（比特率Bit Rate），是单位时间内视频(或音频)的数据量，单位是bps (bit per second，位每秒) ，一般使用kbps (千位每秒) 或Mbps (百万位每秒)。

AF摄像头工作模式原理AF(Auto Focus)自动对焦：自动对焦有两种方式，根据控制原理分为主动式和被动式两种。

主动式自动对焦通过相机发射红外线，根据反射回来的射线信号确定被摄体的距离，再自动调节镜头，实现自动对焦。

被动式对焦有一点仿生学的味道，是分析物体的成像判断是否已经聚焦，比较精确，但技术复杂，成本高，而且在低照度条件下难以准确聚焦，多用于高档专业相机。

一些高智能相机还可以锁定运动的被摄体甚至眼控对焦。

有的手机平台上引出的GPIO口控制或者是Sensor中集成的AF算法，不需要单独使用MCU，有的手机平台是靠MCU集成AF算法,比如MTK的6228。

Sensor 的AF算法是在ISP（DSP）的fireware里面的，就是MCU.对于Sensor带有AF功能的一般通过I2C下命令就行了。

手机平台如果是采用IO口控制的话，软件必须有AF的算法，根据图像的清晰度通过IO口控制马达的驱动IC使VCM或者Step（步进电机）动作。

实际上和音圈的原理是一样的,首先对马达供给有低到高的直流电VCM的转子由低到高走完全程,在走的过程中使用IC读取SENSOR固定位置上的亮度数值并记录实时电流数值,到达顶端后在供给马达在sensor亮度值最高时的电压,用VC开发会比较快。

镜头直接就可以拧进VCM马达的镜头槽中的，在你给VCM 进行控制时可以有两种控制方式一种时PWm控制方式，还有的是IIC的控制方式，在控制信号输入到驱动芯片时，驱动信号便发出电流来驱动VCm马达，使VCm马达机构上下移动，所以就实现了自动对焦的目的。

基于DSP的自动对焦系统，自动对焦技术是计算机视觉和各类成像系统的关键技术之一,在国外AF技术已经非常普遍，照相机、摄像机、显微镜、内窥镜等成像系统中有着广泛的用途。

在我们国家这个方面应用比较少。

传统的自动对焦技术较多采用测距法,即通过测出物距,由镜头方程求出系统的像距或焦距,来调整系统使之处于准确对焦的状态。

CCD(电荷耦合器)摄像头基本知识现在科学级得摄像头比前几年更尖端,应用领域也更广了。

在生物科学领域,从显微镜、分光光度计到胶文件、化学放光探测系统,都用到了CCD得摄像头。

但就是很多研究工作者对CCD得指标仍云里雾里。

下面对CCD得一些常见指标进行表述。

常见得CCD一般指:CCD摄像头与插在电脑得采集卡区别数字摄像头与模拟摄像头所有CCD芯片都属于模拟得设备。

当图像进入计算机就是数字得。

如果信号在摄像头、采集卡两部分完成数字化得,这个CCD被认为就是模拟CCD。

数字摄像头事实上就是由内置于摄像头得数字化设备完成数字化过程,这样可以减少图像噪音。

与模拟摄像头相比,数字摄像头提高了摄像头得信噪比、增加摄像头得动态范围、最大化图像灰度范围。

科学级得绝大多数得CCD芯片都就是由Kodak、Sony、SIT制造。

评价CCD得基本指标信噪比SNR真实体现摄像头得检测能力。

所有得CCD摄像头得厂家为提高摄像头得性能,都尽力使信号(可达到满井电子得数目)最大同时尽可能减少噪音。

SNR=满井电子/噪音电子=动态范围=最大灰阶=2bit数在相同满井电子得CCD,降低CCD噪音,就能提高CCD得监测能力,热或者暗电流对于CCD都就是噪音,噪音在Cool CCD基本都可以被深度致冷得Peltier 消除。

在曝光超过5-10秒,CCD芯片就会发热,没有致冷设备得芯片,“热”或者白得像素点就会遮盖图像。

-20度得摄像头可以拍摄不超过5分钟得图像,-40度得摄像头拍摄时间可以超过1小时。

像素面积这个指标就是在芯片得一个重要指标。

像素面积越大、对光越灵敏。

因为像素点面积有更多电子,能产生更多信号。

在1/2”、2/3”、1”得芯片上,像素点越大,像素越少。

会影响空间分辨率。

大像素点增加灵敏度、小得像素点增加分辨率。

要提高影像质量就必须增加CCD得像素,因此在CCD尺寸一定得情况下,增加像素就意味着要缩小了像素中得光电二极管。

我们知道单位像素得面积越小,其感光性能越低,信噪比越低,动态范围越窄,因此这种方法不能无限制地增大分辨率,所以,如果不增加CCD面积而一味地提高分辨率,只会引起图像质量得恶化。

摄像头工作原理详解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（Complementary 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。

摄影基础知识教您了解相机的镜头1、关于镜头术语镜头是指光学设备内使用的透明物质（通常是玻璃），它可改变光线的汇聚。

在摄影中，这些部件称为镜头元件。

镜头可以指单镜头元件或者这些元件组。

在镜头内部还可找到可变光圈（i r i sdiaphragm），它可控制进入相机的光线量。

光圈如前所述，光圈是可变光圈所打开的大小。

打开更大的光圈时，会让更多的光线进入相机内。

镜头光圈是以f级（f-stops）或者是f数（fnumbers）来衡量的，这是镜头焦距的分数。

大光圈具有小的f数，而小光圈则具有大的f数。

2、理解镜头术语：一个例子Olympus C-5050镜头Olympus超亮变焦镜头：Olympus使用术语超亮（Super Bright）来形容最大光圈很高的镜头。

AF变焦：相机的变焦镜头能够实现自动对焦。

7.1-21.3毫米：这些数字代表了镜头的焦距范围。

这个数字范围等同于胶片相机上的35〜105毫米的焦距范围。

注意，最大焦距21.3毫米是最小焦距7.1毫米的三倍。

所以描述此类相机焦距范围的另一个方法是说该相机具有3×光学变焦。

1:1.8-2.6：这些数字指示光圈大小的范围。

对于流行的数码相机而言，光圈大小为f/1.8就被认为是很大的光圈了。

对于多数摄影者而言，f/2.8或更小的光圈就足够了。

变焦效果变焦效果如果变焦的同时使用很慢的快门速度，就可以创建变焦效果，如下图所示。

首先设置较慢的快门速度。

快门打开时放大拍摄目标，同时保持相机稳定。

使用自动相机时，利用“夜景场景”模式也可实现相同的效果，因为这种模式使用了较慢的快门速度。

视角镜头可以记录的场景大小称为视角（Angle of view）。

视角的大小取决于镜头的焦距。

顾名思义，广角镜头具有很宽的视角，意味着使用它可记录相机前很大的场景。

另一方面，长焦镜头的视角很窄，用于放大远距离处的拍摄对象。

通常，焦距在14毫米和50毫米之间（胶片相机上的等同值）的镜头可视为广角镜头。

摄像头行场基本知识摄像头行场知识行场频知识行(水平)同步:控制电子束从右边返回起点(屏幕的左端),也叫行逆程,同步信号之间是效的视频信号.场(垂直)同步:控制电子束从底部返回到顶部,也叫场逆程.象素时钟=一行的有效象素*每幅画面的有效行数*场频＝分辨率*场频过程：显像管电子枪发射的电子束在行偏转磁场的作用下从荧屏左上角开始，向右作水平扫描（称为行扫描正程），扫完一行后迅速又回扫到左边（称为行扫描逆程）。

由于场偏转磁场的作用，在离第一行稍低处开始第二行扫描，如此逐次扫描直至屏幕的右下角，便完成了整个屏幕一帧（即一幅画面）的显示，之后，电子束重又回扫到左上角开始新一帧的扫描。

完成一行水平扫描的时间，确切地说应是第一行开始至第二行开始的间隔时间（行扫描正程时间＋行扫描逆程时间）称行周期，其倒数即为行频FH同样，完成整个屏幕扫描的时间（场扫描正程时间＋场扫描逆程时间）称场周期，其倒数即为场频FV。

早期的显示器是采用隔行扫描方式，即先扫描奇数行1、3、5……直至终了(奇场)，再扫偶数行2、4、6……(偶场)，奇场与偶场合在一起才组成完整的一帧图像，帧频（刷新率）是场频的一半。

现在绝大多数的电视机仍采用这种扫描方式，它的优点是节省频带，缺点是刷新率低，图像有闪烁感，近距观看尤其明显，易使眼睛疲劳，因此计算机显示器现在已经不采用这种扫描方式，代之以逐行顺序扫描。

一场结束，也就是一帧图像再现，场频与帧频已经统一行频、场频与显示分辨率的关系行频及场频与显示分辨率有关，在给定场频的条件下，显示分辨率越高，要求的行频也越高，它们之间的关系为FH=FV×NL÷0.93NL：电子束水平扫描线数。

NL÷0.93的原因是因为电子束扫到屏幕的最后一行后并不能立即回到原点，需要将电路中存储的能量泄放掉，这段时间称回扫期或者叫恢复期，大约占整个场扫周期的(4～8)％，计算中取7％是合适的。

这一公式表明行频分别与场频、分辨率成正比，场频越高或者水平线数越多，要求的行频也越高。

◆◆◆◆◆有关摄像头组的材料◆◆◆◆◆图像采集与路径识别要实现一个完整的基于摄像头的智能小车，第一步要做的就是将摄像头输出的模拟信号通过DSP的A／D转换采集到DSP中，然后对采集到的原始图像数据进行处理，以获取赛道中央的黑线在图像坐标系中的位置。

接着，就要利用处理得到的图象信息对智能小车进行控制。

所以，可以说对于基于摄像头的智能小车，图像采集是至关重要的。

只有做好了图像采集，才谈得上“智能”，否则小车只能是个“瞎子”摄像头。

要做图像采集，那么首先要选择好摄像头。

摄像头分黑白和彩色两种，由于赛道是“白底黑线”，所以为达到寻线目的，只需提取画面的灰度信息，而不必提取其色彩信息，所以我们选择采用黑白摄像头。

较使用同等分辨率的彩色摄像头而言，这样可减少单片机采样的负担。

此外，摄像头根据成像原理，分为CCD和CMOS两种，CCD成像效果好，CMOS 更省电，可以根据自己队的侧重点进行选择。

摄像头的工作原理是：按一定的分辨率以隔行扫描的方式采集图像上的点，当扫描到某点时，就通过图像传感芯片将该点处图像的灰度转换成与灰度一一对应的电压值，然后将此电压值通过视频信号端输出。

摄像头连续地扫描图像上的一行，则输出就是一段连续的电压信号，该电压信号的高低起伏反映了该行图像的灰度变化。

当扫描完一行，视频信号端就输出一个低于最低视频信号电压的电平（如0.3V），并保持一段时间。

这样相当于，紧接着每行图像信号之后会有一个电压“凹槽”，此“凹槽”叫做行同步脉冲，它是扫描换行的标志。

然后，跳过一行后（因为摄像头是隔行扫描的），开始扫描新的一行，如此下去，直到扫描完该场的视频信号，接着又会出现一段场消隐区。

该区中有若干个复合消隐脉冲，其中有个远宽于（即持续时间长于）其它的消隐脉冲，称为场同步脉冲，它是扫描换场的标志摄像头每秒扫描25 幅图像，每幅又分奇、偶两场，先奇场后偶场，故每秒扫描50 场图像。

奇场时只扫描图像中的奇数行，偶场时则只扫描偶数行。

PCLKHREFHSYNC 像素值ov7725数字摄像头编程基本知识笔记这里以ov7725为例，对数字摄像头的时序进行分析。

其他数字摄像头的时序也大同小异。

像素输出顺序数字摄像头输出图像时，一般都是从左到右，有上到下逐个输出（部分芯片可配置输出顺序）：有些摄像头有奇偶场，是采用隔行扫描方法，把一帧图象分为奇数场和偶数场两场。

（ov7725没有奇偶场之分）行中断时序0 第一个输出像素最后一个输出像素 最后一个像素 消隐区，如果不按照时序来采集，就有可能采集到消隐区，值为0，即黑色。

行与行之间，场与场之间都一行图像数据 第一个 像素 PCLK 上升沿时，MCU 采集图像；下降沿时，摄像头输出图像。

HREF 和HSYNC 都用于行中断信号，但时序有点区别。

HREF 上升沿就马上输出图像数据，而HSYNC 会等待一段时间再输出图像数据，如果行中断里需要处理事情再开始采集，则显然用HREF 的上升沿是很容易来不两个都是行中断信号，共用同一个管脚，由寄存器配置选择哪个信号输出。

场中断时序采集图像思路①使用for 循环延时采集1. 需要采集图像时，开场中断2. 场中断来了就开启行中断，关闭场中断3. 行中断里用for 循环延时采集像素，可以在行中断里添加标志位，部分行不采集，即可跨行采集。

4. 行中断次数等于图像行数时即可关闭行中断，标志图像采集完毕。

②使用场中断和行中断，DMA 传输1. 需要采集图像时，开场中断2. 场中断来了，开行中断和初始化DMA 传输3. 行中断来了就设置DMA 地址，启动DMA 传输。

如果先过滤部分行不采集，则设置一个静态变量，每次行中断来了都自加1，根据值来选择采集或不采集某些行。

4. 每个PCLK 上升沿来了都触发DMA 传输，把摄像头输出的值读取到内存数组里。

当触发n 次（n=图像列数目）后就停止DMA 传输。

5. 行中断次数等于一幅图像的行数，或者等待下一个场中断来临 就结束图像采集，关闭行中断和场中断。

摄像头传感器概述：摄像头主要构件有镜头、图象传感器、预中放、 AGC、A/D、同步信号发生器、 CCD驱动器、图象信号形成电路、 D/A 转换电路和电源的电路构成。

其中，图象传感器作为摄像头的核心部件，又分为 CCD 传感器和 CMOS 传感器。

在当今各个科学领域，摄像头传感器得到越来越广泛的应用，其重要性不言而喻。

一、发展历史CCD 发展历史：1969 年，由美国的贝尔研究室所开辟出来的。

同年，日本的SONY 公司也开始研究CCD。

1973 年 1 月，SONY 中研所发表第一个以96 个图素并以线性感知的二次元影像传感器〝8H*8V (64 图素) FT 方式三相CCD〞。

1974 年 6 月，彩色影像用的 FT 方式 32H*64V CCD 研究成功了。

1976 年 8 月，完成实验室第一支摄影机的开辟。

1980 年， SONY 发表全世界第一个商品化的 CCD 摄影机 (编号 XC-1) 。

1981 年，发表了 28 万个图素的 CCD (电子式稳定摄影机 MABIKA)。

1983 年， 19 万个图素的 IT 方式 CCD 量产成功。

1984 年，发表了低污点高分辨率的CCD。

1987 年， 1/2 inch 25 万图素的 CCD，在市面上销售。

同年，发表 2/3 inch 38 万图素的CCD，且在市面上销售。

1990 年 7 月，诞生了全世界第一台 V8。

CMOS 发展历史：1989 年， CMOS 图象传感开始研制出来。

1990 年， CMOS 专用的 DSP 研发成功2002 年， CMOS 的 C3D二、摄像头工作原理摄像头主要有镜头、 CCD 图象传感器、预中放、 AGC、A/D、同步信号发生器、 CCD 驱动器、图象信号形成电路、D/A 转换电路和电源的电路构成。

摄像头的主要图象传感部件是 CCD (Charge Coupled Device)，即电荷耦合器件，它具有灵敏度高、畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点， CCD 是电耦合器件(ChargeCouple Device)的简称，它能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移，也可将储存之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄像元件，是代替摄像管传感器的新型器件。