CMOS摄像头调试

CMOS摄像头调试

目前，包括移动设备在内的很多多媒体设备上都使用了摄像头，

而且还在以很快的速度更新换代。目前使用的摄像头分为两种：CCD(Charge Couple Device电荷偶合器件)和

CMOS(Complementary Metal Oxide

Semiconductor互补金属氧化物半导体)。这两种各有优劣：目前CCD主要使用高质量的DC、DV和高档手机上，其图像质量较好，但是整个驱动

模组相对比较复杂，而且目前只有曰本一些企业掌握其生产技术，对于选用的厂商来说成本会比较高昂，而且一些设备对与图像质量没有很苛刻的要求，对体积要求

会高一些;而CMOS正好满足这样的要求，CMOS模组则比较简单，目前很多厂商已经把驱动和信号处理的ISP(Imag 保证这些条件的正确性下，还要符合它的硬件电路要求，首要的是确定它的电源、时钟、RESET等信号是否符合芯片要求，其次要看所有的引脚是否连接

正确，这样保证外围的电路没有错误情况下才可能正确显示图像。各个厂商生产的产品各不相同，一些厂商的sensor 模组在默认状态下就可以输出图像，而有

些厂商的sensor模组必须要设置一些寄存器以后才可以得

到图像。区别是否可以直接输出图像，可以通过检测sensor 的输出脚，如果三个同步信号都有，数据线上也有数据，那一般就会有默认图像输出，另外也可以跟厂商联系获得有关信息。如果没有默认输出就需要设置寄存器

了，一般都是通过两线串行方式(IIC总线使用频率很高)设置寄存器。寄存器设置是整个调试过

程中最复杂的过程，当然要设置寄存器要先保证主芯片跟sensor模组之间通信是正确无误的，然后才是具体设置值的问题。保证通信无误，简单的方法就是读写一致(排除部分动态变化的寄存器)，就是说保证能够

每次写进去的数据都能正确读出来。寄存器设置方面，一般都会有很多寄存器，其中一些是关键的：例如软件RESET、工作状态、输出大小、输出格式、输出信

号有效性、像素频率等，另外一些对细调图像质量很有用处的寄存器暂时可以不管，还有部分寄存器比如自动暴光、自动白平衡这些建议都选择auto，这些功能

对图像质量影响很大，一般模组集成了ISP的都会有这个功能。当然不管是默认图像还是设置以后输出的，都需要细调，这时如果有可能，可以联系sensor

模组厂商，请他们给出推荐配置或者做一些技术支持，因为一般sensor内部都有一些寄存器是不对外公布的，只有厂商的FAE才这些寄存器的定义;自己调

节图像时，可以从对比度、亮度、饱和度、锐化程度、Gamma 校正、消除flicker等方面进行调节。如果sensor没有集成ISP的话，如前面提到

的它的输出是BAYER

PATTERN，这种格式就是直接将感应到的数据传输过来，需要处理器端进行数据转换，同时还需要做白平衡、暴光控制，另外还要进行上面提到的对比度、亮

度、饱和度等等的改进，这些改进要想得到比较好的图像质量，算法会比较复杂，不仅需要处理器有较强的处理能力，也对调试者有一定的要求，但是这样的sensor一般会比较便宜，所以根据自己的情况做选择比较好;不过目前有厂商设计做图像处理的芯片，其实这就是将ISP拿出来单独作为一颗芯片了，它的调试就跟sensor模组差不多了，只是大一些而已。

调试过

程中，我们还要注意一些问题，例如YUV格式输出时中YUV 的顺序、BAYER

PATTERN中第一行数据的格式、sensor模组输出图像的大小、显示图像的大小等。一般YUV顺序不对图像是可以看到的，只是色彩和亮度转换

了;BAYER

PATTERN第一行数据格式错了，也就是RGB三种颜色乱

了，都是可以看到图像的;图像输出大小则比较重要，因为如果设置输入的图像大小大于实际输出的

大小，处理器可能会因为数据不够一场而无法显示，如果小于实际大小则只能输出图像的一部分，但是还是可以显示的，当然这也可以在显示面积不够时做成局部放

大的效果。

图像出来以后，就需要检验一些模组的质量，个人觉得可以从下面几个方面观察：帧率、有无坏点、噪声、暗光下的图像、白平衡、色彩还原能力、暴

光、边缘等。现在一般的sensor厂商的30万像素的产品都可以VGA(640*480)30帧，2M像素做到

SVGA(800*600)30帧的帧率，一般应用已经足够，拖影现

象也控制得比较好;坏点是比较严重的问题，一般是sensor

硬件上有问题，而且它自

身的修复算法没有能够修复的，这样对图像会有很大的影响，一般打开sensor工作5分钟就还没有的话，基本上就可以

放心了，要指出的是有的时候在一些物

体的边缘会出现“坏点”这是sensor算法的问题，一般移动一下物体或者模组就没有了;噪声问题是CMOS

Sensor无法躲避的问题，由于感光部分结构跟CCD的差异，注定了同样大小的感光面积下CMOS

Sensor图像噪声要比CCD严重，但是各个厂商技术的差异

还是会噪声控制上也会有所不同，这时只要给个深色的背景就会看到了，同样CMOS

Sensor在低光条件下噪声问题也比较突出，当然可以使用一些技术加以改进;白平衡是最基础的问题，但是白平衡算法好坏也会影响sensor的表现，一

些sensor遇到大片某个单色的画面时可以明显看到背景图像颜色改变，这就是算法不好的原因;色彩还原可以照在标准色板上，看与原来的区别就可以看出

sensor色彩还原能力了，也有一些sensor会某些颜色过了;若没有色板也可以用色彩明亮丰富的纸来测试，关键是看sensor能否真实表现这些色

彩;暴光控制现在一般都的模组都集成了，对着暗处和强光看它是否能够调节到比较理想的状态，一般不会有问题，但是也有例外，笔者曾经碰到一颗sensor

在强光照射下启动时没有办法正确暴光，画面很暗;边缘好坏是一个sensor细节表现能力证明，一些

sensor在边缘部分会有锯齿或者就是很模糊不清，这都是细节表现的问题;如果整个画面比较灰，那就是sensor对比度出了问题。

调试

sensor是一件非常有趣的事情，很多时候它跟一般的IC没有太大区别，其实上我们也是把它当成一般IC来调试的，