一个典型的视觉系统——摄像头

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发布时间：2019-06-13

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摄像头

摄像，拍照，视频

接口类型。　　　串口，并口，USB，IEEE1394 图像传感器。　　CCD,CMOS 镜头。　　　塑胶，玻璃类型。　　　数字，模拟

分辨率

分辨率是用于度量位图图像内数据量多少的一个参数，通常表示成dpi(dot per inch,每英寸点)。简单地说，摄像头的分辨率是指摄像头解析图象的能力，也即摄像头的影像传感器的像素数。最高分辨率就是指摄像头能最高分辨图像的能力的大小，即摄像头的最高像素数。现在市面上较多的30万像素CMOS的最高分辨率一般为640×480，50万像素CMOS的最高分辨率一般为800×600。分辨率的两个数字表示的是图片在长和宽上占的点数的单位，一张数码图片的长宽比通常是4：3。

结构组件

镜头（LENS）。塑胶透镜（Plastic）、玻璃透镜（Glass）。

图像传感器。CCD ：电荷耦合器件。CMOS：互补金属氧化物半导体

DSP（数字信号处理）。

电源。摄像头内部需要两种工作电压：3.3V和2.5V，最新工艺芯片有用到1.8V。

远程控制

普通版

网络人远程监控摄像机普通版是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机，只要将网络人摄像机插在网线上（无需电脑），它即可将影像透过网络传至地球另一端。可以遥控摄像机左右320度,上下60度旋转，进行监视,并将监视画面录制下来，发到邮箱或者FTP服务器上。

加强版

轻松实现高清晰图像的低网络带宽传输，图像较普通版的摄像机更清晰、并且实现夜视、音频传输等新功能、动态报警、可设置报警时间区域、异常自动恢复、网络中断后自动连接等新功能。

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。

技术指标

1、图像解析度/分辨率(Resolution)

●SXGA(1280x1024)又称130万像素

●XGA(1024x768)又称80万像素

●SVGA(800x600)又称50万像素

●VGA(640x480)又称30万像素(35万是指648X488)

●CIF(352x288)又称10万像素

●SIF/QVGA(320x240)

●QCIF(176x144)

●QSIF/QQVGA(160x120)

2、图像格式(imageFormat/Colorspace)

RGB24，420是最常用的两种图像格式。

●RGB24：表示R、G、B三种颜色各8bit，最多可表现256级浓淡，从而可以再现256*256*256种颜色。

●I420：YUV格式之一。

●其它格式有:RGB565，RGB444，YUV4:2:2等。

3、自动白平衡调整(AWB)

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

JPEG：静态图像压缩方式。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。大部分数码相机都使用JPEG格式。

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(bit)表示。彩色深度越高，获得的影像色彩就越艳丽动人。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扰。表现为图像中有固定的彩色杂点。

7、视角

与人的眼睛成像是相同原理，简单说就是成像范围。跟使用的镜头有关

8、输出/输入接口

串行接口(RS232/422):传输速率慢，为115kbit/s

并行接口(PP)：速率可以达到1Mbit/s

红外接口(IrDA)：速率也是115kbit/s，一般笔记本电脑有此接口。

通用串行总线USB：即插即用的接口标准，支持热插拔。USB1.1速率可达12Mbit/s,USB2.0可达480Mbit/s

IEEE1394(火线)接口(亦称ilink):其传输速率可达100M~400Mbit/s。

选购指南

从摄像头的组成来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。

镜头

五层“全玻”，也算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(plastic)或玻璃透镜(glass)。通常摄像头用的镜头构造有：1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、4G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，成像效果就相对塑胶镜头会好。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、1G1P、1G2P等)。

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），一般是用于摄影摄像方面的高端技术元件，应用技术成熟，成像效果较好，但是价格相对而言较贵。

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。它相对于CCD来说价格低，功耗小。

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。较早期的CMOS对光源的要求比较高，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，可以接近CCD摄像头的效果。

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。

高端摄像头，比如Logitech,Creative的产品基本都采用的是CCD感光元器件，主流产品则基本是CCD和CMOS平分秋色，总的来说还是CCD的效果好一点，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。用户可以根据自己的喜好来选购。

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，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。市场销售的数码摄像头中，基本是CCD和CMOS平分秋色。受市场情况及市场发展等情况的限制，摄像头采用CCD图像传感器的厂商为数不多，主要原因是采用CCD图像传感器成本高的影响。