Camera 基础知识点

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经典好文推荐,通过阅读本文,您将收获以下知识点:

1.1 Camera 工作原理
1.2 Camera 模组组成
1.3 Camera 常见缩写解释
1.4 Camera 部分名词解释
1.5 参考文献

一、Camera 基础知识

1.1 Camera 工作原理

外部光线穿过镜头Lens 后, 经过 Color Filter 滤波后照射到CMOS Sensor 上, CMOS Sensor 将从 Lens 上传导过来的光线转换为电信号,再通过内部的AD模数转换,转换为数字信号。如果 Sensor 没有集成 DSP(数字信号处理),则通过 DVP(数字视频端口) 的方式传输到 基带Baseband上,此时的数据格式是 RAW DATA。如果集成 了 DSP, RAW DATA 数据经过 AWB、 则 Color Matrix、 Lens Shading、 Gamma、 Sharpness、 AE 和 De-noise 处理,后输出 YUV 或 RGB 格式的数据。
最后会由 CPU 送到 framebuffer 中进行显示,这样我们就看到 camera 拍摄到的影像了
Camera 工作原理举例:

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1.2 Camera 模组组成

Camera 模组主要包含 镜头Lens、传感器Sensor 、软硬结合板FPC、ISP图像处理器,音圈马达VCM等 。
Camera 模组举例:

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1.3 Camera 常见缩写解释
缩写 全文 备注
### Camera Sensor 的工作原理及关键技术点 #### 1. 工作原理概述 Camera sensor 是现代成像系统的核心组件,负责将入射光线转换为电信号。这一过程主要包括光电转换、信号放大以及模数转换三个阶段[^1]。具体而言: - **光电转换**:当光线照射到sensor表面时,其中的光敏元件(如CMOS或CCD像素单元)会吸收光子并将之转化为电子-空穴对。这些电荷的数量与接收到的光强呈线性关系。 - **信号放大**:生成的微弱电流随后经过一系列内部电路进行预处理和放大,以便于后续读取和数字化操作。 - **模数转换**:最后一步是把模拟形式的电压值转变为离散数字编码表示,这样计算机或其他处理器就可以进一步解析图像信息了。 ```python import numpy as np def simulate_photodiode_response(intensity, quantum_efficiency=0.7): """ Simulate the response of a photodiode given light intensity. Parameters: intensity (float): Light intensity hitting the photodiode. quantum_efficiency (float): Quantum efficiency of the photodiode material. Returns: float: Generated charge carriers proportional to incident photons. """ photon_energy = 3.6e-19 # Average energy per photon at visible spectrum (~550nm wavelength) electrons_per_second = intensity * quantum_efficiency / photon_energy return electrons_per_second light_intensity = 1e-6 # Example input power density in watts/meter squared charge_output = simulate_photodiode_response(light_intensity) print(f"Simulated Photodiode Charge Output: {charge_output:.2f} e-/s") ``` #### 2. 关键技术点详解 ##### (1)色彩感应及其校正 由于实际使用的camera sensors并不能完美复制人类视网膜中锥状细胞的功能特性——即它们各自对应的红绿蓝三原色滤波器可能存在一定程度上的频谱重叠现象[^3]。这就意味着即使输入的是纯单色光源也可能被误判为混合颜色组合起来的结果。为此需要采用专门设计好的色彩校正矩阵(CCM),通过对原始RAW数据实施线性变换来消除这种干扰影响,使得最终呈现出来的影像更加接近真实世界物体本来面貌。 ##### (2)组成结构要素说明 一个完整的camera module除了包含最基本的image sensor之外还涉及其他几个重要组成部分共同协作才能实现良好拍摄性能[^2]: - **Lens(镜头)** - 控制进入系统的总通光量大小同时还决定了景深范围等几何属性; - **Image Processing Chip(DSP/FPGA)** - 对初步获取的数据执行复杂的运算任务比如降噪、锐化边缘轮廓线条等等; - **Flexible Printed Circuit(FPC)** - 提供电源连接路径同时也传输各种控制指令给各个子模块; 以上每一个单独部分都对其整体品质有着不可忽视的作用贡献度。 --- ###
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