標籤:電腦配件

攝像頭(CAMERA)又稱為電腦相機,電腦眼等,是一種視頻輸入設備,被廣泛的運用於視頻會議,遠程醫療及實時監控等方面。普通的人也可以彼此通過攝像頭在網路進行有影像、有聲音的交談和溝通。另外,人們還可以將其用於當前各種流行的數碼影像,影音處理。

1分類

攝像頭可分為數字攝像頭和模擬攝像頭兩大類。數字攝像頭可以將視頻採集設備產生的模擬視頻信號轉換成數字信號,進而將其儲存在計算機里。模擬攝像頭捕捉到的視頻信號必須經過特定的視頻捕捉卡將模擬信號轉換成數字模式,並加以壓縮后才可以轉換到計算機上運用。數字攝像頭可以直接捕捉影像,然後通過串、並口或者USB介面傳到計算機里。電腦市場上的攝像頭基本以數字攝像頭為主,而數字攝像頭中又以使用新型數據傳輸介面的USB數字攝像頭為主,市場上可見的大部分都是這種產品。除此之外還有一種與視頻採集卡配合使用的產品,但還不是主流。由於個人電腦的迅速普及,模擬攝像頭的整體成本較高,而且不能滿足BSV液晶拼接屏介面等原因,USB介面的傳輸速度遠遠高於串口、並口的速度,因此市場USB介面的數字攝像頭。
最新款攝像頭

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2結構組件

我們從攝像頭的日常工作原理就可以列出攝像頭的主要結構和組件:
1、 鏡頭(LENS)
透鏡結構,由幾片透鏡組成,有塑膠透鏡(Plastic)或玻璃透鏡(Glass)。
2、 圖像感測器
可以分為兩類:
CCD(charge couple device) :電荷耦合器件
CMOS(complementary metal oxide semiconductor):互補金屬氧化物半導體
3、DSP廠商介紹
DSP生產廠商較多,市面上較為流行的有: VIMICRO(中星微)301P/L、SONIX(松瀚)102/120/128、ST(羅技LOGITECH的DSP提供商)、SUNPLUS(SUN+重點發展單晶元的CIF和VGA,但圖像質量一般)、PIXART(原相)PAC207單晶元CIF、SQ(倚強)SQ930C等。
4、電源
攝像頭內部需要兩種工作電壓:3.3V和2.5V,最新工藝晶元有用到1.8V。

3解析度

解析度是用於度量點陣圖圖像內數據量多少的一個參數,通常表示成dpi(dot per inch,每英寸點)。簡單地說,攝像頭的解析度是指攝像頭解析圖象的能力,也即攝像頭的影像感測器的像素數。最高解析度就是指攝像頭能最高分辨圖像的能力的大小,即攝像頭的最高像素數。現在市面上較多的30萬像素CMOS的最高解析度一般為640×480,50萬像素CMOS的最高解析度一般為800×600。解析度的兩個數字錶示的是圖片在長和寬上占的點數的單位,一張數碼圖片的長寬比通常是4:3。
在實際應用中,攝像頭的像素越高,拍攝出來的圖像品質就越好,但另一方面也並不是像素越高越好,對於同一畫面,像素越高的產品它的解析圖像的能力也越強,但相對它記錄的數據量也會大得多,所以對存儲設備的要求也就高得多。如果將攝像頭用於網路聊天或者視頻會議,那麼解析度越高則需要的網路帶寬就越大。因此消費者在這方面應該注意,應根據自己的需要選擇一款像素適合自己的產品。
值得注意的一點:有些解析度的標識是指這些產品利用軟體所能達到的插值解析度,雖然說也能適當提高所得圖像的精度,但和硬體解析度相比還是有著一定的差距的。

4遠程控制

加強版
(2)網路人遠程監控攝像機加強版 相較於普通版網路人遠程監控攝像機加強版性能更加強悍,能輕鬆實現高清晰圖像的低網路帶寬傳輸,圖像較普通版的攝像機更清晰、並且實現夜視、音頻傳輸等新功能、動態報警、可設置報警時間區域、異常自動恢復、網路中斷後自動連接等新功能。
(3)戶外版:網路人遠程監控攝像機戶外版相比於前兩者其性能優越的地方在於強悍的戶外視頻監控功能,與加強版不同的是,它使用的是專業的CCD感光晶元(420線),半球防護罩,防水並且耐高溫,抑制強光、紅外夜視;可以適應較惡劣的室外環境,支持無線路由等,普遍應用於荒野地帶,禁忌涉足區域,危險地帶,諸如建築工地、小區別墅、工廠、施工重地等。用其來實時監視懷孕婦女生活動向為其人身安全保駕護航最是適合不過了。

5工作原理

攝像頭的工作原理大致為:景物通過鏡頭(LENS)生成的光學圖像投射到圖像感測器表面上,然後轉為電信號,經過A/D(模數轉換)轉換后變為數字圖像信號,再送到數字信號處理晶元(DSP)中加工處理,再通過USB介面傳輸到電腦中處理,通過顯示器就可以看到圖像了。

6技術指標

1、圖像解析度/解析度(Resolution) ●SXGA(1280x1024)又稱130萬像素
●XGA(1024x768)又稱80萬像素
●SVGA(800x600)又稱50萬像素
最新款奧尼攝像頭

  最新款奧尼攝像頭

●VGA(640x480)又稱30萬像素(35萬是指648X488)
●CIF(352x288)又稱10萬像素
●SIF/QVGA(320x240)
●QCIF(176x144)
●QSIF/QQVGA(160x120)
2、圖像格式(imageFormat/Colorspace)
RGB24,420是最常用的兩種圖像格式。
●RGB24:表示R、G、B三種顏色各8bit,最多可表現256級濃淡,從而可以再現256*256*256種顏色。
●I420:YUV格式之一。
●其它格式有:RGB565,RGB444,YUV4:2:2等。
3、自動白平衡調整(AWB)
定義:要求在不同色溫環境下,照白色的物體,屏幕中的圖像應也是白色的。色溫表示光譜成份,光的顏色。色溫低表示長波光成分多。當色溫改變時,光源中三基色(紅、綠、藍)的比例會發生變化,需要調節三基色的比例來達到彩色的平衡,這就是白平衡調節的實際。
4、圖像壓縮方式
JPEG:(jointphotographicexpertgroup)靜態圖像壓縮方式。一種有損圖像的壓縮方式。壓縮比越大,圖像質量也就越差。當圖像精度要求不高存儲空間有限時,可以選擇這種格式。大部分數碼相機都使用JPEG格式。
5、彩色深度(色彩位數)
反映對色彩的識別能力和成像的色彩表現能力,實際就是A/D轉換器的量化精度,是指將信號分成多少個等級。常用色彩位數(bit)表示。彩色深度越高,獲得的影像色彩就越艷麗動人。市場上的攝像頭均已達到24位,有的甚至是32位。
6、圖像噪音
指的是圖像中的雜點干擾。表現為圖像中有固定的彩色雜點。
7、視角
與人的眼睛成像是相同原理,簡單說就是成像範圍。
8、輸出/輸入介面
串列介面(RS232/422):傳輸速率慢,為115kbit/s
并行介面(PP):速率可以達到1Mbit/s
紅外介面(IrDA):速率也是115kbit/s,一般筆記本電腦有此介面
通用串列匯流排USB:即插即用的介面標準,支持熱插拔。USB1.1速率可達12Mbit/s,USB2.0可達480Mbit/s
IEEE1394(火線)介面(亦稱ilink):其傳輸速率可達100M~400Mbit/s

多姿多彩攝像頭

多姿多彩攝像頭

迷你攝像頭

迷你攝像頭

7選購指南

從攝像頭的組成來看決定一個攝像頭的品質從硬體上來說主要是:鏡頭、主控晶元與感光晶元。
感光晶元
(SENSOR) 是組成數碼攝像頭的重要組成部分,根據元件不同分為
CCD(Charge Coupled Device,電荷耦合元件)應用在攝影攝像方面的高端技術元件。
CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,金屬氧化物半導體元件)應用於較低影像品質的產品中。
CCD的優點是靈敏度高,噪音小,信噪比大。但是生產工藝複雜、成本高、功耗高。
CMOS的優點是集成度高、功耗低(不到CCD的1/3)、成本低。但是噪音比較大、靈敏度較低、對光源要求高。在相同像素下CCD的成像往往通透性、明銳度都很好,色彩還原、曝光可以保證基本準確。而CMOS的產品往往通透性一般,對實物的色彩還原能力偏弱,曝光也都不太好。
所以我們在使用攝像頭,尤其是採用CMOS晶元的產品時就更應該注重技巧:
首先不要在逆光環境下使用(這點CCD同),尤其不要直接指向太陽,否則「放大鏡燒螞蟻」的慘劇就會發生在您的攝像頭上。其次環境光線不要太弱,否則直接影響成像質量。克服這種困難有兩種辦法,一是加強周圍亮度,二是選擇要求最小照明度小的產品,有些攝像頭已經可以達到5lux。
最後要注意的是合理使用鏡頭變焦,不要小瞧這點,通過正確的調整,攝像頭也同樣可以擁有拍攝晶元的功能。市場銷售的數碼攝像頭中,基本是CCD和CMOS平分秋色。受市場情況及市場發展等情況的限制,攝像頭採用CCD圖像感測器的廠商為數不多,主要原因是採用CCD圖像感測器成本高的影響。
像素
(Resolution)即感測器像素,也就是我們常說的多少像素的攝像頭,是衡量攝像頭的一個重要指標之一,一些產品都會在包裝盒標著30萬像素或35萬像素。在實際應用中,攝像頭的像素越高,拍攝出來的圖像品質就越好,但另一方面也並不是像素越高越好,對於同一畫面,像素越高的產品它的解析圖像的能力也越強,但相對它記錄的數據量也會大得多,所以對存儲設備的要求也就高得多,因而在選擇時宜採用當前的主流產品。由於受到攝像頭價格、電腦硬體、成像效果等因素的影響,市面上的攝像頭基本在30萬像素這個檔次上進行銷售。還有就是由於CMOS成像效果在高像素上並不理想,因此統治高像素攝像頭的市場仍然是CCD攝像頭。值得注意的一點:有些解析度的標識是指這些產品利用軟體所能達到的插值解析度,雖然說也能適當提高所得圖像的精度,但和硬體解析度相比還是有著一定的差距的。
視覺簡介
機器視覺就是用機器代替人眼來對外部環境進行感知並做出測量和判斷。通過成像器件(即圖像攝取裝置,分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標轉換成圖像信號,傳送給專用的圖像處理系統,根據像素分佈和亮度、顏色等信息,轉變成數字化信號;圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特徵,進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。在一些對系統實時動作要求比較高的系統中,人的反應速度和信息處理能力是無法滿足要求的,而機器視覺易於實現信息集成,和計算機控制系統相結合,可以提高系統的自動化程度。
調試方法
由於嵌入式系統是一個比較廣的概念,所以本文以HCS12作為主控晶元的攝像頭組小車調試為例對調試方法進行介紹。
(一)外部搭設電路連線CRT顯示器
從模擬攝像頭上引出電源、地、信號三根引線,對攝像頭供電,再將視頻信號線接到電視盒視頻輸入介面。電視盒的VGA-OUT接至CRT顯示器,從而實現CRT對經數字化的攝像頭視覺進行顯示。 此種方法為完全硬體層面顯示,提供和人眼視覺完全一樣的顯示效果,對攝像頭安裝和自身物理參數校正具有顯著幫助。
(二)片外擴展LCD液晶
HCS12系列MCU中含有串列外設介面SPI(Serial Peripheral Interface),能實現MCU之間的數據傳輸,且其速度比通過串列非同步通信(SCI)方式快。SPI模塊也支持MCU也外圍設備間的雙向、同步、串列通信,實現MCU的外設擴展。
市場上諾基亞3310液晶價格低廉,成像基於二值點陣,顯示模塊為48*84個點列,對相關信息顯示錶現為對相應點寫入數據使其呈現不同顏色。
1.顯示字元在系統運行時以字元形式提示系統相關運行參數。每個字元佔用點列8*6,需要6位元組數據,完成字元顯示只需在編程對指定位寫入相應數據。由於該液晶模塊本身不帶有字型檔,所以在程序開始時要先定義ASCⅡ表字元的液晶顯示點陣數據,即一個大小為N*6位元組的二維數組。
2.顯示圖片模擬攝像頭採集的視頻信號經過MCU的A/D數字化后,信息存儲在一個40*70的二維數組中,再將數組二值化,便能在48*84解析度的液晶模塊中顯示,使開發者實時對攝像頭機器視覺進行觀測。
此種方法為硬體和軟體相結合的顯示方法,能實時跟蹤顯示攝像頭相關信息,顯示時不會打斷系統運行流程。
(三)自寫串口通訊上位機軟體
利用MCU的SCI模塊發送圖片數據至PC機,上位機利用MSCOMM控制項編程對通訊數據進行讀取。讀取數據后,便能利用windows程序強大的數據處理能力和圖片顯示能力對圖片數據處理,如:根據數據對圖片進行重繪,對數組濾波分析並顯示濾波效果,將接收數組以文件形式導出為計算機模擬提供數據來源。
此種方法為完全軟體顯示法,只而要從MCU收到數據,便能在PC機上實現一系列處理,對檢驗圖形變換效果、濾波分析優劣以及數據模擬思想都有著其它方法無法比擬的優勢。
汽車效果
a. 客貨車倒車后視
b. 客車車內(安全、車門、行李倉)
車載攝像頭

  車載攝像頭

監控
c. 特種車輛圖像安全記錄和監控(銀行運鈔車、城管車輛、工程車輛等)
d. 轎車倒車后視
e. 轎車行車前視
應用時期
a. 前裝:與汽車同步設計,部分車型已推出。在一段時間內,比例不大。
b. 4S安裝:專車專用型攝像頭,與汽車銷售同步。需要根據車型推出不同產品,以達到安裝美觀、應用方便的目的。
c. 後市場改裝:一般採用通用型攝像頭,價格較低。國內後市場渠道銷售和外貿銷售以此類產品和應用為主。
制約原因
據IT行業硬體發展的「摩爾定律」來看,數字攝像頭也同樣遵循其發展規律的,相信在未來幾年內會發展的很快。從市場情況來看,制約攝像頭髮展的因素主要有以下幾個方面的原因:
1、 攝像頭市場起步較晚,消費者認知度、接受度較低,所以普及率較低,市場容量增大速度不夠快,需要加以一定引導來推動市場消費。
2、 攝像頭的實際應用不夠廣泛,有一定的局限性,還是作為一種消費類產品在銷售,消費者只是把它作為視頻聊天、製作簡單的個人影像集、簡單的監視系統等的工具。
3、 電腦硬體的限制,如電腦顯示卡、顯示器的解析度、USB1.1介面速度,就影響高像素攝像的真正普及。
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