摇头机摄像头的结构原理毕业论文

景物通过镜头（ LENS ）生成的光学图像投射到图像传感器（SENSOR）表面，然后转为电信号，经过 A/D （模数转换）转换后变成数字图像信号，再送到数字信号处理芯片（ DSP ）中加工处理，再通过数据总线传输到手机中的System LSI进行处理，最后通过LCD就可以看到图像了。 CCD结构一般分为三层：LENS、分色滤光片、感光层（sensor） 第一层“LENS” CAMERA的成像关键在于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会导致画面质量下降。LENS就是相当于在SENSOR前面增加一副眼镜，SENSOR的采光率不是由SENSOR的开口面积决定而是由LENS的表面积决定。 第二层“分色滤色片” 目前分色滤色片有两种分色方法： A. RGB原色分色法，就是三原色分色法，几乎所有的人类眼镜可以识别的颜色都可以通过R、G、B来组成，RGB就是通过这三个通道的颜色调节而成。 B. CMKY补色分色法，由四个通道的颜色配合而成，分别是青（C）、洋红（M）、黄（Y）、黑（K），但是调节出来的颜色不如RGB的颜色多。 第三层“感光层（SENSOR）” CCD的第三层是SENSOR,SENSOR主要是将穿过滤色层的光源转换成电子信号，并将信号传送到影像处理芯片（DSP）,将影像还原。 光是一种波，可见光只是整个光波中的一段。Lens就是一个能够截止不可见光波，而让可见光通过的带通滤波器。一般CAMERA的镜头结构是由几片透镜组成，分忧塑胶透镜（PLASTIC）和玻璃透镜（GLASS），如1G3P、2G2P、4G等。 3）SENSOR（图像传感器） 图像传感器（SENSOR）是一种半导体芯片，器表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管收到光照射时，就会产生电荷。 目前SENSOR类型有两种： CCD（Charge Couple Device），电荷耦合器件 CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor），互补金属氧化物半导体 CCD/CMOS的差异 >> A. 总体比较 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（将AADC与讯号处理器整合，可以大幅缩小体积）、功耗低、成本低。但是噪音比较大、灵敏度较低、对光源要求高。 B. 成像效果 在相同像素下CCD的成像往往通透性、明锐性都很好，色彩还原、曝光可以保证基本正确。 CMOS的产品往往通透性一般，对事物的色彩还原能力偏弱，曝光也都不太好。 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影像控制技术，完全可以达到与CCD蛇形头相媲美的效果。 C. 功耗比较 CCD功耗比较高，为使电荷传输顺畅，噪声降低，需要高压查干山传输效果；另外由于CCD无法ADC和讯号处理器，导致需要使用3~4租电源。 CMOS功耗比较低，不到CCD的1/3，CMOS影像传感器将每一像素的电荷转换成电压，读取前就将其放大，利用3.3V的电源即可驱动，只需要一组电源。 使用技巧>> 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： A. 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。 B. 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 。 C. 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。 A/D转换器即ADC（Analog DigitalConverter 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，由于CAMERA SYSTEM中高分辨率图像的像素量庞大，因此对速度转换器的要求很高。同事量化精度对应的ADC转换器将每一个像素的亮度和色彩值量化为若干等级，这个登记就是CAMERA的色彩深度。由于CMOS已经具备数字化传输接口，所以不需要A/D 数字信号处理芯片DSP（DIGITAL SIGNAL PROCESSING）功能：主要是通过一系列复杂的数学算法运算，对数字图像信息参数进行优化处理，并把处理后的信号通过USB等接口传到PC等设备。 DSP结构框架： 1）ISP（image signal processor）镜像信号处理器 2）JPEG encoder（JPEG图像解码器） 3）USB device controller（USB设备控制器） 1）图像压缩方式 JPEG：（joint photographic expert group） 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是，可以选择这种格式。目前大部分数码相机都使用JPEG格式。 2）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。 3）视角 与人的眼睛成像是想同的原理，简单说就是成像范围。 4）白平衡处理技术（AWB） 定义：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。（在不同的环境光照下，人类的眼睛可以把一些“白”色的物体都看成白色，是因为人眼进行了修正。但是SENSOR没有这种功能，因此需要对SENSOR输出的信号进行一定的修正，这就是白平衡处理技术）。 色温表示光谱成分，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平衡，这就是白平衡调节。 图像传感器的图像数据被读取后，系统将对其针对江头的边缘畸变的运算修正，然后经过坏像素处理后被系统送进去进行白平衡处理。 5）电源 摄像头内部需要两种工作电压：3.3V和2.5V，因此好的摄像头内部电源也是保证摄像头稳定工作的一个因素。 6）色彩深度 反映对色彩的识别能力和成像的色彩表现能力，就是用多少二进制数字来记录三种原色。实际上就是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，获得的影像色彩就月艳丽动人。 非专业的SENSOR一般是24位，专业型SENSOR至少是36位的。 7）输出/输入接口（IO） 串行接口（RS232/422）：传输速率慢，为115kbit/s； 并行接口（PP）：速度可达到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 8）图像格式（image Format/ Color space） RGB24，I420是目前最常用的两种图像格式。 RGB24：表示R、G、B三种颜色各8bit，最多可表现为256级浓淡，从而可以再现256*256*256中颜色。 I420：YUV格式之一。 其他格式有：RGB565,RGB444,YUV4:2:2等。 9）分辨率（Resolution） 我们厂看到的分辨率都以乘法形式表现的，比如1024*768，其中“1024”表示屏幕上水平方向显示的点数，“768”表示垂直方向的点数。显而易见，所谓分辨率就是画面的解析度，由多少像素构成。数值越大，图像也就越清晰。分辨率不仅与显示尺寸有关，还要受显像管点距、视频带宽等因素影响。 SXGA（1280*1024） 又称130万像素 UXGA （1600*1280）又称200万像素 最大点阵2048*1536    又称300万像素

摄像头工作原理里面专有名词或者其他相关东西，可能会在后期补充。一，成像原理景物=>光学图像=>电学信号=>数字图像信号=>PC显示景物通过镜头产生光学图像；光学图像再同学半导体的图像传感器生成电学信号；电学信号由A/D转换器转化为数字图像信号；数字图像信号经由DSP处理，在USB连接下在PC上显示出来。二，DCP结构框架[ ] ISP(Image Signal Processor)[ ] JEPG encoder[ ] USB device controller三，两种图像传感器1. CCD(Charge Coupled Device) 电荷耦合组件，用于录像或者图像扫描；灵敏度高，噪声小，信噪比大，但成本高，生产工艺复杂，功耗高。2. CMOS(Complementary Metal-Cxide Semiconductor)附加金属氧化物半导体组件，是低端视频设备；集成度高，功耗低(不到CCD的1/3)，成本低，但是噪声大，灵敏度低，对光源要求高。

视频监控摄像头怎样组成和工作原理。

基于DSP的图象处理系统设计摘要:文章提出一种基于丁工公司数字信号处理芯片TMS32OC6211的将模拟视频进行数字化处理的设计方案，其中视频解码模块完成复合视频信号的数字化。该平台使用p日工L工ps公司的专用视频输入处理芯片SAA71llA和「工「O存储器及CpLD实现了高速连续的视频帧数据采集，满足了后继图像处理的需要。关键词:数字信号处理芯片(OSp);视频采集1引言数字信号处理(Digit滋51罗alproeessing)是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。数字信号处理的实现方法有多种，但专用的DSP芯片以其信号处理速度快、可重复性好、成本低、性能优越得到首肯。2系统功能概述本文提出一种基于TI公司数字信号处理芯片TMS320C6211的将模拟视频进行数字化处理的设计方案，其中视频解码模块完成复合视频信号的数字化。该系统具有接口方便、编程方便、精度高、稳定性好、集成方便的优点。本系统采用TI公司C6000系列DSP中的TMS320C6211作为系统的cPu。图像数据通过外部设备采集并输出模拟图像信号。这些信号经视频解码芯片转换为数字信号;再经FIFO输人DSP进行图像的增强、分割、特征提取和数据压缩等;系统的控制逻辑由CpLD(ComplexP。『amm曲Ie肠giCDeviee)控制器实现。系统结构如图l所示。3系统硬件设计3.1视频解码芯片模拟视频信号中不仅包含图像信号，还包含行同步、行消隐、场同步、场消隐等信号。视频解码的目的就是将复合视频、YC分量等模拟视频信号进行AD转换以获取图像的数字信号，同时提取其中的同步和时钟信号。PhihPs公司的视频解码芯片SAA7111A，支持对NTSC和PAL制视频信号的自动转换，自动进行50/6OH:场频的检测，可对NTS(认PAL、sEcAM制式视频信号的亮度和色度进行处理。它拥有4路模拟输人、4路复合视频(cvBs)或2路YC或一路YC和2路CvBs输人。可设置CvBS或YC通道为静态增益控制或自动增益控制(AGC)。拥有2路亮度和色度梳状滤波器，可对亮度、对比度、光圈和饱和度进行控制。可支持以下输出格式:4:2:2(16位)、4:2:2(CCIR6ol8位)、4:1:l(12位)YUV格式或8:8:8(24位)、5:6:5(l6位)RGB格式。这种多格式的数据总线形式为设计者提供了灵活的选择空间。系统中采集的图像信号采用PhihPs公司的SAA71IA完成A用转换，如图2所示。SAA71]A允许四路模拟视频输入，具有两个模拟处理通道，支持四路CVBS模拟信号或二路Y/C模拟信号或二二路CVBS信一号和一路Y汉二信号。SAA7llA对摄像头输人的标准PAL格式的模拟图像信号进行A/D转换，然后输出符合CCIR601格式的4:2:2的16位YUv数据到FIFO。其中亮度信号Y为8位、色度信号C:和Cl)合为8位数据。3.2HFO存储器模块F’IF()采用IDT公司的IDT72VZ15LB芯片，FIFO的深度为512x18bit，支持STANDARD(标准)和Fw衅(FirstwordFall一Through，首字直接通过)两种工作模式。按照CCIR601格式，Yuv图像分辨率为720x576象素，当按行输出时，SAA7一IA输出数据流大小为:720x16=1440卜I因为DSP通过32位的SBSRAM接日与FlI;()通信，故YUV数据写人FIFO时需要在FIFO之间实现乒乓切换。这时一行720x16bit的数据在两片FIFO中存储变为360x32bit，两片FIF()行r以满足上述要求。FIFO的初始化及时序由CP[力实现，FIFO连接见图3。3.3DsP图像处理模块TMS320C6211是Tl公司发布的面l台]视拓!处理领域的新款高速数字处理芯片，适用于移动通信基站、图像监控、雷达系统等对速度要求高和高度智能化的应用领域。存储空间分两部分:运行过程的临时数据存在SDRAM中;系统程序则固化在FLASH存储器中。Flash存储器具有在线重写人功能。这对系统启动程序的修改和升级都带来了很大的方便。TMS320C6211DSP的高速性能主要体现在以下方面:①TMS320C62ll的存储空间最大可扩展到1CB，完全可以满足各种图像处理系统所需的内存空间，而且其最高时钟可达167Mllz，峰值性能可达1333MIPS(百万条指令/秒)。②并行处理结构。TMS32OC62ll芯片内有8个并行处理单元，分为相同的两组，并行结构大大提高芯片的性能。③芯片体系采用veloc，rrI结构。vel。八rJ’l是一种高性能的甚长指令字(VIJW)结构，单指令字字长为32hit，8个指令组成一个指令包，总宇长为256bit。即每秒钟可以执行8条指令。Velo‘、、『rl结构大大提高了DSP芯片的性能④采用流水线操作实现高速度、高效率。TMS32OC62川只有石-流水线充分发挥作用的情况下，才能达到最高的峰值性能。与其他系列DSP相比，优势在于简化了流水线的控制以消除流水线互锁，并增加流水线的深度来消除传统流水线的取指、数据访问和乘法操作上的瓶颈。本系统DSP主要完成从FIFO读出数据的处理以及压缩等。数据处理由自行编写的算法实现，数据压缩算法采用JpEG(JointphotoGraphieEx-pertGroup)标准。当摄像头采集速度为每秒25帧图像时，它留给DSP处理的时间最多为每帧40ms。如果考虑系统有一定的延时以及处理后图像的存储时间，那么DSP处理一幅图像时间不能超过30ms。按照C6211的处理速度，在30ms内可以处理4OM(0.03x1333MIPS)条指令。DSP读出FIFO中的行数据并存人SDRAM，一帧图像有576行，在最后一行时会收到系统的帧中断，这时SDRAM中的图像数据总共有1440x576=sloKB。让C62一l用36M条指令周期的时间处理810KB的数据显然绰绰有余。粗略的计算过程如下:系统采用快速DCT(离散余弦变换)，每sx8矩阵需要11次乘法、29次加法，因此一帧图像的FDCT，共需要(11+29)x720x576xZ/64=518400个指令周期;对于量化模块，每8xs矩阵需要64个量化指令周期，一帧需要64x720x576xZ/64=829440个指令周期;对于编码部分，假设编码后非0元素占25%，对每8xs矩阵进行219一zag扫描、编码估计需要120个指令周期，则共需120x720x576xZ/64=1555200个指令周期。按以上计算，在系统中进行JPEC编码大约需要2903040个指令周期，耗时19.3536ms(TMS320C62lll作在15OMHz时)。可以看出，实际需要的指令远小于36M条，而时间也远小于3Oms，DSP完全可以实时处理从FI-FO传过来的数据。3.4利用DSP芯片进行图像压缩如图4所示，图像数据通过FO接口送人数字信号处理板，由DSP芯片中的DMA控制器负责将数据放人输人缓冲区中，DSP对缓冲的图像数据进行压缩后，通过HPl接口将压缩数据送出。4总结图像采集系统的关键在于如何对大容量的信息进行暂存、压缩和传输等问题进行处理。本系统主要是解决这三个难题。在图像信息暂存方面充分利用DSP存储空间的可扩展性，保证系统可暂存的信息量足够大;信息压缩是DSP最擅长做的事情，可以在很短的时间内完成大量的信息压缩工作。该平台使用专用视频输人处理芯片SAA7lll和FIFO存储器及CPLD实现高速连续的视频帧采集，满足后继图像处理的需要。该平台既可以作为视频图像采集使用，也可以进行视频压缩、匹配等图像处理算法验证工作。参考文献【1ITexasInstruments，TMS32oC6000pe即he司5ReferenceGuide，2002.12.[2】PhiliPsSe二eonduetors，SAA7llADatasheet，1998.5.[3」TexasInstruments，TMS32OC6000CPUandInstrUetionSetRefereneeGuide，2000.10.I41TexasInstruments，TMS32OC6211Digtalsi即习ProeeSSorDataSheet，2003名-【51TexasInstrumentS，TMS320C6000TeehnicalBrie〔1999.2.[6llnte红atedDeviceTeehnolo留，Inc于IFOApPBook.飞9999.【7〕雄伟，DSP芯片的原理与开发应用(第二版)【M」.北京:电子工业出版社，200住【8」李方慧等，TMS32OC600ODSps原理与应用(第二版)四1.北京:电子工业出版社，2003.1.[0]刘松强，数字信号处理系统及其应用[M〕.北京:清华大学出版社，19%.〔10]彭启徐，李玉柏.DSP技术四】.成都:电子科技大学出版社，1997.

在闭路监控系统中,摄像机又称摄像头或CCD(Charge Coupled Device)即电荷耦合器件.严格说来摄像机是摄像头和镜头的总称. 摄像头的主要传感部件是CCD,它具有灵敏度高,畸变小,寿命长,抗振动,抗磁场,体积小,无残影等特点,CCD是电耦合器件,是Charge Coupled Device 的简称,它能将光线变为电荷并可将电荷储存和转移,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. CCD的工作原理是:被摄物体反射光线,传播到镜头,经镜头聚集到CCD芯片上,CCD根据光的强弱积聚相应的电荷,经周期性放电,产生表示一幅幅画面的电信号,经过滤波,放大处理,通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号.这个标准的视频信号同家用的录像机,VCD机,家用摄像机的视频输出是一样的,所以也可以录像或接到电视机上观看.