USB摄像头工作原理讲解ppt课件

. USB相机工作原理，目录，1，介绍2，分类3，工作原理4，结构与组件5，技术指标6，发展趋势，1，介绍，1.0常规介绍2.0技术介绍，1，介绍，1.0常规介绍相机(CAMERA )又称计算机相机，计算机视觉等近年来，随着互联网技术的发展，网络速度的提高，加上光刻技术的成熟，大量用于照相机的产品制造，使得普通人都降到了可以消费的水平。 另外，近两年来照相机在MOBILEPHONE上的广泛应用促进了感光成像技术的进一步提高，如：30万像素、130万像素、200万像素、300万像素等。 一、一、 简介2.0技术简介2.0技术简介GeneralDescription概述thecommaremodullesissorsonboardmoduledesigndformobileapplications io NND prietarysensortchnologyutilizesadvancedorithmsstocancenterlfixetternoise (fpn )， eliminate smearing danddrdstricalyreduceblooming.alrequiredcommerfunctionsareprogramblethroughtheserialcameracontrolbus (sccb ) interface.thediveccanbeprovidimedetoprovitionvariousfullyprocessedandencodedfoormats.application PC camera /双模式andcellularph Machinevision，Securitycamera，biomes，DigitalStillCameras，二， 分类1.0DIGITALCAMERA数字2.0DIGITALSTILLCAMERA模拟、2、分类和1.0DIGITALCAMERA数码相机将成像单元与视频捕获单元直接集成，并通过串行、并行或USB接口现在，相机市场的相机在以数码为基础的数码相机中，以新的数据传输接口的USB数码相机为主流，在手机和个人电脑中主要通过IO(BTB/USB/MINI/USB)与主机系统连接，经过SYSTEM的编辑后进行数码现在相机市场上主流的相机是数码相机。二、分类、二. 2.0SIMULANTCAMERA模拟摄像机将视频收集装置所生成的模拟视频信号转换成数字信号，并保存至SYSTEMMEMORY。 用模拟相机捕捉到的影像信号用特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式，压缩后转换成主机系统来运用，通过主机系统的编辑以DISPLAY显示并输出。三、工作原理、1.0generaldescriptor原理2.0SYSTEMSHOW相机主要由透镜、图像传感器(主要是CCD/CMOS设备)、DSP等构成，被摄体通过透镜对焦于CCD，CCD由多个X-Y纵横排列的像素点构成各像素由一个光电二极管和相关电路构成，光电二极管将光线变换为电荷的收集的电荷的总量与光的强度成比例，储存的电荷在相关电路的控制下逐点移动，被滤波、放大，进行DSP处理，成为视频信号输出。 另外，三、工作原理、1.0工作原理照相机的工作原理通过大致：个场景，将由镜头生成的光学像投影到图像传感器表面，变换成电信号，变换成A/D (模拟/数字)变换成数字图像信号，传送到数字处理芯片(DSP )进行加工处理，I/O交叉点(inter-inter ) 工作原理框图，场景(SCE )，图像传感器(SENSOR )，数字信号处理芯片(DSP )，计算机(PC )，图像(PIC )，和，主机的内部操作原理、四、组件和结构、3017镜头)、四、组件和结构、1.0镜头(镜头)这种常见照相机的镜头结构有塑料和玻璃镜头，它们包括若干镜头。通常，用于照相机的镜头结构包括1P、2P和1G1P 透镜越多成本越高的玻璃透镜比塑料透镜高，但玻璃透镜的成像效果比塑料透镜高。目前，市场上相对于MOBILEPHONE所配置的照相机以1G3P(1 (由1片玻璃透镜和3片塑料透镜构成)为中心，以降低成本为目的。 四、组件和结构CMOS传感器、四、组件和结构、7670传感器、四、组件和结构、2.0传感器是半导体芯片，其表面包含数十万至数百万的光电二极管。 当光照射到光电二极管上时，会产生电荷。 目前的传感器类型包括CCD (电荷耦合器件)、电荷耦合器件CMOS (互补金属氧化物半导体)、互补金属氧化物、四， 组件、结构CCD单元和结构CCD结构一般分为3层：第一层“lens”相机的成像点为SENSOR，为了扩大CCD的采光率必须扩大单一像素的受光面积，在提高采光率的同时画质降低。 LENS相当于在传感器之前提高眼镜传感器的采光率，不是由传感器的开口面积而是由LENS的表面积决定的。 在第二层“分色滤光器”的当前分色滤光器中，A.RGB原色分色法是三原色分色法，大部分人眼能够识别的颜色由R.G.B构成，RGB用这三个通道的颜色调整。 B.CMYK补色分色法组合了青色(c )、品红色(m )、黄色(y )、黑色(k ) 4个通道的颜色，但没有调整比RGB的颜色更多的颜色。 第3层“感光层”ccd的第3层是处理芯片(SENSOR )，SENSOR主要将通过滤光层的光源变换为电子信号，将信号传输给影像DSP，复原影像。四、组件与结构、CCD与CMOS差异a .总体比较CCD的优点是灵敏度高、噪声小、s/n比大。 但生产工艺复杂，成本高，功耗高。 CMOS的优点是集成密度高(AADC与信号处理器的集成允许大大减小体积)、低功耗和低成本。 但噪音大，灵敏度低，对光源的要求高。 b .成像效果在同一像素下CCD成像透明、锐度好，色彩再现、曝光基本正确。 CMOS产品透明度一般，对实物颜色恢复力弱，曝光不太好。 在采用CMOS作为受光元件的产品中，通过采用影像光源自动增益增强技术、自动明亮度白平衡控制技术、色度对比度边缘强调伽马校正等先进的影像控制技术，可以达到与CCD相机相匹敌的效果。四、组件和结构、c .功耗比CCD的功耗高，为了使电荷传输顺畅、降低噪声，高压差需要改善传输效果，而且CCD无法与ADC进行信号处理，需要34组电源。 CMOS的功耗比较低，不到CCD的1/3，CMOS图像传感器将每像素的电荷转换为电压，读取前将其放大，可以用3.3V的电源驱动，只需要一组电源。四、组件和结构以及GC0307传感器为例。 四、组件和结构2 .外围电路说明GC0307芯片只需通过单电源供电，DVDD28=2.8V，其馀电源VDD18、AVDD25和数字参考电源VREF引脚在模块内部通过电容接地。 不需要拉出模块连接器。 如图所示，对电源施加C1、C2、C3、C4的平滑电容器，电容值全部为0.1uF。 请尽量将电容器设置在靠近Pin脚的位置。 RESETpin没有被拉出，在芯片内部进行控制。 由于SBCL/SBDApin内部有上拉电阻，所以也可以不在系统板上附加上拉电阻。四、组件和结构，引脚说明：引脚编号名称引脚类型功能/说明A1AVDD25电源模拟电路电压，内部发生，0.1F或1uF电容接地A2VREF电源数字参考电源， 通过0.1F的电容接地A3SBDA输入输出串行通信口数据线A4SBCL，串行通信口时钟线A5D7输出YUV/RGB输出位7B1GND电源模拟/数字B2PWDN输入0 :正常模式； 1 :省电模式B3HSYNC输出HREF输出B4D6输出YUV/RGB输出位6B5D5输出YUV/RGB输出位5C1VSYNC输出VSYNC输出C2D0输出YUV/RGB输出位0C3D3输出YUV/RGB输出位3C4D4输出YUV/RGB输出位C5PCLK输出Pixel时钟输出D1DVDD28电源主电源2.8V、0.1F或1uF的电容接地D2D1输出YUV/RGB输出位1D3D2输出YUV/RGB输出位2D4DVDD18电源数字电路电源、1.8V、 内部发生0.1F或1uF电容接地D5IN_CLK时，系统时钟输入*D7:08位YUV或RGB数据(D7MSB，D0LSB)*Reset内部被提升，PIN引脚未被引出到外部、4、组件和结构、使用特别是采用CMOS芯片的产品，应注重技术： a .在逆光环境下不使用(与本CCD相同)，特别是不要直接接触太阳。 否则，照相机就会发生“放大镜烤蚂蚁”的惨案。 b .环境光不要太弱。 否则会直接影响成像质量。 为了克服这种困难，有增强周围亮度的方法和选择要求最小照度的产品的方法这两种方法，目前有些照相机已经达到5lux。 应该注意的是合理使用镜头变焦，不要轻视镜头变焦，相机也有正确调整拍摄芯片的功能。 根据市场状况和市场发展等情况，相机采用CCD图像传感器的厂商较少，采用CCD图像传感器的成本较高是主要原因。 MOBILEPHONE和电脑使用的CAMREA以CMOS为中心，不仅价格，体积也是影响MOBILEPHONE使用的CCD相机的另一个原因。 拆下传感器的软钎焊和装卸：一般软钎焊后的传感器时，使用高温管道加热至350度均匀软钎料熔化。请记住风筒不要固定在某处吹！四、组件和结构、作为A/D转换器的ADC (模拟-数字转换器) ADC (模拟-数字转换器) ADC的两个重要指标是转换速度和量化精度，并且在CAMERASYSTEM中高分辨率图像的像素量很大，因此对速度转换器的要求很高同时，对应于量化精度的ADC转换器将每个像素的亮度和色彩值量化为摄影机颜色深度的几个级别。 因为CMOS已经配备有数字传输接口，所以A/D是不必要的，四、组件和结构、数字信号处理芯片(DSP):数字信号处理芯片DSP (数字信号处理)功能：主要是一系列复杂的数学算法运算DSP结构框架： a .图像处理器(ISP ) (镜像信号处理器) b.JPEG编码器(JPEG图像解码器) c.USB设备控制器(USB设备控制器)，5，技术指标，1.0 破损图像的压缩方式。 压缩率越大，画质也越差。 如果影像精度不高的储存区域有限，您可以选择此格式。 目前，大多数数码相机都使用JPEG格式。 2.0图像噪声是指图像中噪声的干扰。 表现为在图像中固定了颜色噪波。 3.0视角与人眼的成像是不相容的原理，简单来说就是成像范围。 4.0白平衡处理技术(AWB )的定义：在不同的色温环境下照射白色物体，屏幕图像也必须是白色的。 色温表示光谱成分、光的颜色。 色温低表明长波的成分较多。 色温变化时，光源的三原色(红、绿、蓝)的比率发生变化，为了平衡颜色，需要调整三原色的比率。 这就是白平衡调整的实际情况。在读取图像传感器的图像数据之后，系统对其进行针对透镜的边缘畸变的运算校正，进而经过不良的摄像处理被送到系统进行白平衡处理(在不同环境的光下，人眼能够将“白”色的物体看作白色，是人眼校正了吗然而，传感器没有该功能，因此对于从传感器输出的信号需要一定的校正量。 5、技术指标、5.0电源照相机内部需要3.3V和2.5V两种工作电压，良好的照相机内部电源也是保证照相机稳定工作的主要原因之一。 6.0色深(色彩的位数)是反映色彩的识别能力和图像的色彩表现能力，以几位数的二进制数记录三原色。 实际上，A/D转换器的量化精度指的是将信号划分成何种程度的电平，并且由一般的颜色位的数量(bit )来表示。 颜色的深度越高，得到的图像的颜色越鲜艳动人。 非专业传感器通常为24位，专业型传感器至少为36位。 24位SENSOR是受光单元能够记录的光的亮度值最大为28=256级、每原色以一个8位的二进制数记录，最大记录颜色为256256256的约16，77万种。 36位的SENSOR，受光单元可记录的光的亮度值最大为212=4096级，每原色以12位的二进制数记录，最大记录颜色为406464964096亿种。五、技术指标、7.0输出/输入接口(IO )串行接口(RS232/422):传输速度较慢