摄像头镜头参数概念-sensor简介分析知识讲解
摄像头镜头参数概念-sensor简介分析知识讲解
一.Lens基本参数
CRA（主光线入射角）
指从镜头射出的主光线射入sensor的角度。
在光学系统中， Sensor上光能的接受效率不仅与CRA有关，还与Sensor的 Micro Lens开口布局有关。
因此在做Lens设计的时候CRA要尽量符合Sensor厂家提供的CRA参考值，这样才能 和他们的Sensor布局相配合，提高光能接收效率。通常镜头的CRA小于芯片的 CRA,且允许有2°-3°的偏差。因为因为镜头CRA太过小于芯片的CRA,就会出现像 面四角偏暗（受光不足）的情况，此时的光线到达不了pixel的边缘；镜头的CRA 大于芯片的CRA时，光线会折射到临近的pixel上，导致pixel间出现串扰，出现 图像的偏色，且在图像四周表现更明显。
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二.Sensor
灵敏度（摄像头的光电转换能力） 拍摄运动物体或者弱光情况下，灵敏度越高越好，但灵敏度过高时，图像噪 音信号较多, 清晰度可能会下降，影响画质。
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二.Sensor
白平衡（传感器对在光线不断变化环境下的色彩准确重现的能力表示） 人眼所见到的白色或其他颜色同物体本身的固有色、光源的色温、物体的反 射或透射特性、人眼的视觉感应等诸多因素有关
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一.Lens基本参数
景深：指在被摄物体聚焦清楚后，在物体前后一定距离内， 其影像仍然清晰的范围
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一.Lens基本参数
MTF(光学传递函数)：常常用于光学系统 描述镜头的分辨能力，数值上为像的对比度与物的对比度的
比值 SFR(空间频率响应)：常常用于成像系统 1mm的宽度中所能分辨的线对数
每一个空间频率下对应一个MTF值，MTF介于0-1之间
人类的眼睛之所以把一些物体看成白色的是因为人的大脑可以侦测并且更正像这样的 色彩改变，因此不论在阳光、阴霾的天气、室内或荧光下，人们所看到的白色物体颜 色依旧。
第6课：手机照相模组之Sensor介绍
被處理晶片記錄和解讀成像。 優缺點：成本低，耗電量小，便於製造，可與影響處理電路同處於一个晶片上，但
Normal Image
Noise Image
3 Sensor 特性-SNR
Ⅱ.SNR Methodology
The SNR is defined mathematically as
* Where pixel is the mean value over all pixels and all frames and σi,j is the standard deviation of the value of the pixel at coordinated (i,j) over all frames
Ⅱ. Flicker產生的原因
產生Flicker的根本原因是不同pixel接受到的光能量不同，也就是影像的亮度的不同所 導致。電源的頻率有兩種標準：50Hz（大陸）和60Hz（臺灣、日本）的正弦波形，對應的 能量一個頻率為100Hz和120Hz的波形（如下圖所示） ， 由於能量在時間方向上的波形， 照在 Sensor 上就使每一個 pixel 產生在時間方向上的相應波形，由於 CMOS Sensor 的 曝光方式是一行一行的方式進行的，也就是同一行上的每個pixel 的曝光開始點和曝光的時 間都是一樣的，所以同一行的所有點所接受到的能量是一樣的。而在不同行之間雖然曝光 時間都是一樣的，但是曝光的開始點是不同的，所以不同行之間所接受到的能量是不一定 相同的，由此導致影像出現 Flicker。
监控摄像头参数详解
监控摄像头参数详解一、不可小瞧的镜头镜头是摄像机的眼睛，为了适应不同的监控环境和要求，需要配置不同规格的镜头。
比如在室内的重点监视，要进行清晰且大视场角度的图像捕捉，得配置广角镜头；在室外的停车场，既要看到停车场全貌，又要能看到汽车的细部，这时候需要广角和变焦镜头，在边境线、海防线的监控，需要超远图像拍摄。
1、镜头的主要参数焦距（f）：焦距是镜头和感光元件之间的距离，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。
视场角：在工程实际中，我们常用水平视场角来反映画面的拍摄范围。
焦距f越大，视场角越小，在感光元件上形成的画面范围越小；反之，焦距f越小，视场角越大，在感光元件上形成的画面范围越大。
光圈：光圈安装在镜头的后部，光圈开得越大，通过镜头的光量就越大，图像的清晰度越高；光圈开得越小，通过镜头的光量就越小，图像的清晰度越低。
通常用F（光通量）来表示。
F=焦距（f）/通光孔径。
在摄像机的技术指标中，我们可以常常看到6mm/F1.4这样的参数，它表示镜头的焦距为6mm，光通量为1.4，这时我们可以很容易地计算出通光孔径为4.29mm。
在焦距f相同的情况下，F值越小，光圈越大，到达CCD芯片的光通量就越大，镜头越好。
2、镜头的分类按视角的大小分类按光圈分类二、提高图像清晰的根本在于提高摄像机的感光能力1、感光元件的作用目前，主流监控摄像机的感光元件采用CCD元件，实际上就是光电转换元件。
和以前的CMOS感光元件相比，CCD的感光度是CMOS的3到10倍，因此CCD芯片可以接受到更多的光信号，转换为电信号后，经视频处理电路滤波、放大形成视频信号输出。
接受到的光信号越强，视频信号的幅值就越大。
科普：镜头的参数指标概述
科普：镜头的参数指标概述蓝海光学招募：1名镜头装配主管，1名镜头销售光学人生，你的精彩人生！镜头的参数指标光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，其功能就是光学成像。
在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将成像目标聚焦在图像传感器的光敏面上。
镜头的质量直接影响到机器视觉系统的整体性能；合理选择并安装光学镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。
1.镜头的相关参数(1)焦距焦距是光学镜头的重要参数，通常用f来表示。
焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。
由于焦距和视场角是一一对应的，一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观测细节重要，还是有一个大的观测范围重要，如果要看细节，就选择长焦距镜头；如果看近距离大场面，就选择小焦距的广角镜头。
(2)光阑系数即光通量，用F表示，以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量。
每个镜头上都标有最大F值，例如6mm/F1.4代表最大孔径为4.29毫米。
光通量与F值的平方成反比关系，F值越小，光通量越大。
镜头上光圈指数序列的标值为1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22等，其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的2倍。
也就是说镜头的通光孔径分别是1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值的根号2倍，因此光圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越大。
(3)景深摄影时向某景物调焦，在该景物的前后形成一个清晰区，这个清晰区称为全景深，简称景深。
决定景深的三个基本因素：光圈: 光圈大小与景深成反比，光圈越大，景深越小。
焦距: 焦距长短与景深成反比，焦距越大，景深越小。
物距: 物距大小与景深成正比，物距越大，景深越大。
Cmos sensor工作原理知识
2-2-2 感光阵列光学尺寸
感光阵列光学尺寸指感光区的对角线长度 一般有: 1/2 ” 1/3 ” 1/4 ” 1/5 ” 1/7 ” 1/11” 等.
3-1-1 CMOS sensor 架构
3-1-2
3-1-3
3-1-4CMOS Sensor成像过程
4-1 Image Processing（图像处理）
• • • • • • CIF : 352 * 288 (10万) VGA : 640 * 480 (30万) SVGA : 800 * 600 (48万) SXGA : 1280 * 1024 (1.3 Mega) UXGA : 1600 * 1200 ( 2 Mega) QXGA : 2048 * 1536 ( 3 Mega)
CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor
互补金属氧化物半导体 1. CMOS Sensor 成像原理 2. CMOS Sensor 分辨率及尺寸 3. CMOS sensor 架构及工作原理 4. Image Processing 处理数据
2-1. CMOS Sensor 成像原理
3-1 Lens 的光学定 义
F/N：镜头的光圈
F：镜头的有效焦距
D：镜头的透光孔直径
3-2 EFL/BFL/TTL
EFL有效焦距：定义为Lens为等效单片透镜的中心点到sensor表面的距离 BFL 镜头的光学后焦距：定义为镜头的最后一透镜的凸起部分到sensor表面的距离 TTL（Total Track Length）：定义为镜头表面到sensor表面的距离 Note：有的镜头厂有OTTL和MTTL之分 OTTL：Lens中第一片透镜中心到sensor表面的距离 MTTL：定义为镜头表面到sensor表面的距离
摄像头-Camerasensor基本知识
摄像头-Camerasensor基本知识⼀、Camera ⼯作原理介绍1． 结构 ．⼀般来说，camera 主要是由 lens 和 sensor IC 两部分组成，其中有的 sensor IC 集成 了 DSP，有的没有集成，但也需要外部 DSP 处理。
细分的来讲，camera 设备由下边⼏部 分构成： b$ w6 [# i& q% p* E1） lens（镜头） ⼀般 camera 的镜头结构是有⼏⽚透镜组成，分有塑胶透镜（Plastic)和玻璃透 镜(Glass) ，通常镜头结构有：1P,2P,1G1P,1G3P,2G2P,4G 等。
2） sensor（图像传感器） Senor 是⼀种半导体芯⽚，有两种类型：CCD 和 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 转换为数字信号。
由于 Sensor 的每个 pixel 只能感光 R 光或者 B 光或者 G 光， 因此每个像素此时存贮的是单⾊的， 我们称之为 RAW DATA 数据。
要想将每个像素的 RAW DATA 数据还原成三基⾊，就需要 ISP 来处理。
3）ISP（图像信号处理） 主要完成数字图像的处理⼯作，把 sensor 采集到的原始数据转换为显⽰⽀持 的格式。
2 {4 w# {. R- z% Y4）CAMIF（camera 控制器） 芯⽚上的 camera 接⼝电路，对设备进⾏控制，接收 sensor 采集的数据交给 CPU，并送⼊ LCD 进⾏显⽰。
2． ⼯作原理 ． & W* e" B3 D6 O) |4 k外部光线穿过 lens 后， 经过 color filter 滤波后照射到 Sensor ⾯上， 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 转换为数字信号。
如果 Sensor 没有集 成 DSP，则通过 DVP 的⽅式传输到 baseband，此时的数据格式是 RAW DATA。
Cmos sensor工作原理知识
Prt Two
Cmos sensor基本 概念
定义和作用
Cmos sensor是一种半导体图像传感器用于捕捉图像信息 Cmos sensor的工作原理是利用光电效应将光信号转换为电信号 Cmos sensor广泛应用于数码相机、手机摄像头、安防监控等领域 Cmos sensor具有高灵敏度、低功耗、低成本等优点
温度和光照条件的影响
温度影响：温度 过高或过低都会 影响传感器的性 能可能导致图像 模糊或失真
光照条件影响： 光照过强或过弱 都会影响传感器 的性能可能导致 图像曝光过度或 曝光不足
温度和光照条件 的综合影响：温 度和光照条件共 同作用可能会导 致传感器的性能 不稳定影响图像 质量
解决方案：通过 调整传感器的工 作环境如安装散 热装置、调整光 照强度等可以改 善传感器的性能 提高图像质量。
信号转换：将预处理后的信号转换为数字 信号
信号传输：将数字信号传输到后端处理设 备
信号处理：在后端处理设备上进行图像处 理如色彩校正、锐化等
信号输出：将处理后的信号输出到显示设 备或存储设备
噪声来源和抑制方法
噪声来源：热噪声、散粒噪声、光子噪声等 抑制方法：采用低噪声放大器、增加信号带宽、采用数字信号处理技术等 信号处理：对信号进行滤波、放大、数字化等处理 读出方法：采用CMOS图像传感器、DC等设备进行信号读出
动态范围：Cmos传感器的动态范围是指其能够捕捉到的最亮和最暗之间的范围通常用dB来表 示。
影响因素：分辨率和动态范围都会受到传感器尺寸、像素大小、感光元件类型等因素的影响。
应用：分辨率和动态范围是Cmos传感器性能的两个重要指标对于图像处理、视频监控等领域 的应用具有重要意义。
速度和功耗
sensor规格书参数的使用
sensor规格书参数的使用(1)分辨率：常见分辨率的感性表述即30万、100万、200万，正确表述应该为0.3M、1M、2M，其中M代表百万，是像素单位。
Sensor分辨率即指在单位面积上，像素的个数，数值越大，则代表像素点越多，捕获的图像细节越多，或者说图像更清晰。
像素阵列如下如所示，其中每一个像素块中均包含有RGB三原色。
(2)有效像素阵列：有效像素阵列是指在sensor的水平H（Horizontal）和垂直V （Virtical）方向上，分别含有的有效像素点的个数，很多时候，并不是所有感应器上的像素都能被运用。
通常其余部分被用来表示黑色，H与V 的乘积一般等于或大于分辨率数值。
(3)像素尺寸：像素尺寸即每个像素点的大小，单位为um（微米）。
(4)灵敏度：灵敏度表示当sensor被光均匀的照射时，当照度是1LUX（勒克斯：照度单位）时，在1s内，光电转换器所能达到的电压幅值的最大值。
单位一般是LUX/s（5)动态范围：(6)信噪比：信噪比即信号和噪声的比例，反映了sensor压制噪声的能力，单位一般是dB，数值越大，说明sensor抑制噪声的能力越强。
（7)镜头光学尺寸：镜头光学尺寸是指sensor感光面积的大小，一般常见有1/3‘’、1/4‘’、1/2.7‘’等等，其单位为英寸，表述的为sensor感光面对角线的长度。
（8)最大输出帧率：（9)数据输出格式：数据输出格式，表示sensor输出的图像数据的格式，一般常见有MONO、YUV、RAW、RGB等。
(10)数据输出接口：数据输出接口表示sensor可以与外界进行通信的接口，常见有DVP、MIPI、SPI等。
(11)工作温度范围：表示sensor能够正常工作的环境温度范围。
(12)封装：指sensor的封装形式，一般常见有CLCC、WLP、PLCC、SM等等。
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一.Lens基本参数
CRA（主光线入射角）
指从镜头射出的主光线射入sensor的角度。
在光学系统中， Sensor上光能的接受效率不仅与CRA有关，还与Sensor的 Micro Lens开口布局有关。
因此在做Lens设计的时候CRA要尽量符合Sensor厂家提供的CRA参考值，这样才能 和他们的Sensor布局相配合，提高光能接收效率。通常镜头的CRA小于芯片的 CRA,且允许有2°-3°的偏差。因为因为镜头CRA太过小于芯片的CRA,就会出现像 面四角偏暗（受光不足）的情况，此时的光线到达不了pixel的边缘；镜头的CRA 大于芯片的CRA时，光线会折射到临近的pixel上，导致pixel间出现串扰，出现 图像的偏色，且在图像四周表现更明显。
人类的眼睛之所以把一些物体看成白色的是因为人的大脑可以侦测并且更正像这样的 色彩改变，因此不论在阳光、阴霾的天气、室内或荧光下，人们所看到的白色物体颜 色依旧。
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其他
色温
光的颜色通常用“色温”来表示：红色的光（暖色调）具有较低的温度，蓝色的光（冷色调）具有较高的 温度。
注意，色温越高，颜色越偏冷；色温越低，颜色越偏暖。尽管这似乎和直觉相悖（温度高了反而会冷）， 这和我们通常对颜色的冷暖感觉是一致的。
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一.Lens基本参数
景深：指在被摄物体聚焦清楚后，在物体前后一定距离内， 其影像仍然清晰的范围
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一.Lens基本参数
MTF(光学传递函数)：常常用于光学系统 描述镜头的分辨能力，数值上为像的对比度与物的对比度的
比值 SFR(空间频率响应)：常常用于成像系统 1mm的宽度中所能分辨的线对数
每一个空间频率下对应一个MTF值，MTF介于0-1之间
色温是人类对颜色的感知，是一种心理作用，跟气温是完全不同的概念。
色温不同，仅仅是光线中所含 光谱成分不同
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Lens＆sensor
ALens 结构
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一.Lens基本参数
光圈数F
光通量与光圈数的平方成反比，F越大，光通量越小
例:F/2.0 (指光学系统直径=焦距f/2.0)
当类似2.0这个数值越大，焦距一定时，光学系统直径越小，通过该系统的光 就越少。
半导体材料上，工作原理没有本质的区别
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二.Sensor
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二.Sensor
像素：图像由一个个点组成，这个点叫做像素 像素尺寸（pixel size）：每个像素的长和宽
分辨率（ Resolution ）：描述光学系统分清物体细节的能力。如，
640*480
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二.Sensor
动态范围（DR）:图像的最亮和最暗部分之间的相对比值
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一.Lens基本参数
MTF与SFR
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一.Lens基本参数
畸变(Distortion) 物体通过光学系统后实际像高与理想像高的差值
若物点离开光轴越远，放 大率越大，就产生正畸变， 如果物点离开光轴越远， 放大率越小则产生负畸变
畸变只影响图形的变形，并不影响画面清晰度，但却影响像的真实度
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一.Lens基本参数
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二.Sensor
信噪比（SNR）:反映摄像机成像的抗干扰能力；反应在画质上就是画面是否 干净无噪点。 上电过程中机体升温效应，CCD或COMS上的残留能量以致于机身零部件本身 等，甚至来自外界的电磁波干扰都有可能引起画面噪声增大 （规格书上SNR的数据仅供参考：与测试环境，方法，解析软件，人为等均有 一定关系）
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二.Sensor
灵敏度（摄像头的光电转换能力） 拍摄运动物体或者弱光情况下，灵敏度越高越好，但灵敏度过高时，图像噪 音信号较多, 清晰度可能会下降，影响画质。
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二.Sensor
白平衡（传感器对在光线不断变化环境下的色彩准确重现的能力表示） 人眼所见到的白色或其他颜色同物体本身的固有色、光源的色温、物体的反 射或透射特性、人眼的视觉感应等诸多因素有关
RI(相对照度，亮度均匀性) 描述光学系统成像相面的均匀性
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一.Lens基本参数
规格书举例
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二.Sensor
图像传感器(将不同强度的光线转换为不同幅度的图像信号)
• 图像传感器上的一个光敏单元叫做一个像点；像点越多，图像分辨率越高。 • 最常用的图像传感器为：CCD和CMOS。 注： • CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制方面都优于CMOS; • CMOS传感器具有低成本、低功耗以及高整合度的特点； • CCD是集成在半导体单晶材料上，而CMOS是集成在被称做金属氧化物的