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关于拍照手机的图像处理解决方案你不得不知道的事情

发布时间:2020-07-21 17:51:18 阅读: 来源:复合硅酸盐厂家

图像传感器通常用于以下两种形式之一:原始数据传感器或SoC(片上系统)传感器。二者比较而言,都有各自的优点和不足。

本文引用地址:原始图像传感器要求一个外围设备的图像处理引擎来处理图像处理管道的要素,这些无法由传感器提供的要素包括去马赛克、色彩空间的转换、伽玛转换、白平衡调整和输出格式化等。当使用外围图像处理器会明显增加整个相机系统的尺寸指标时,这种配置通常会提供最高质量的图像。然而,很多当前可用的蜂窝基带芯片已经集成了片上图像处理器来为拍照手机设计师提供基于原始图像传感器的处理方案,从而不需要其他的外设芯片。

该SoC传感器集成了很多上述提到的图像处理要素。集成这些图像管道要素于一个单芯片,为设计师提供了一个易用、低成本、小型化的成像解决方案;从而有益于工程师生产小型化、当前消费者热衷的圆滑外型因素的拍照手机。然而,由于这种图像处理能力有限,集成式SoC传感器提供的图片稍逊色于使用那些外设图像处理器的原始传感器拍摄出的图片。这可能在将来会有所改变,随着用于制造图像传感器的半导体处理技术趋于小型化,处理工艺更高效,如90纳米和65纳米。通过这些更精细的工艺,片上集成了图像处理要素的SoC图像传感器将通过其更强大的图像处理能力,提供更高的应用性能。实际上,很多在其数码相机中深受消费者追捧的功能,如图像稳定、JPEG压缩及主体识别等,都将集成到SoC图像传感器中,从而在现在或不久的将来辅助拍照手机的设计师进行设计。

图像传感器之外

图像传感器是相机模块系统的一个重要功能部分,此外相机模块系统还包含了镜头、红外过滤器以及镜头筒。因此,整个成像质量不仅仅取决于传感器。拍照手机的设计师们需要熟悉相机系统其他部件的各种性能指标,其中包括:

锐度:锐度定义为不同色调或颜色区域间的分界线。测量锐度的一个方法为使用图片中物体的边缘距离。相机模块通过在空间域或空频响应的频域进行调制传递函数(MTF)来测量锐度。大部分传感器会使用滤波器来提高感知到的锐度,然而这往往会给成像带来更多的噪声。 分辨率:分辨率是相机模块系统区分空间细节的能力。除了图像传感器像素间距决定了空间采样率外,模块的镜头系统也对分辨率起到关键的作用。一个具有更高MTF系数的镜头经常会提供更好的分辨率,不过镜头必须与传感器的空间采样率(称之为奈奎斯特)相配合,从而避免信号的混叠(通过过采样使得噪声叠加到信号上)。 Z高度:指得是相机模块的厚度。拍照手机的设计变得越来越薄,因此Z高度也成为了相机模块选择的重要指标。Z高度依赖于相机的光学格式(像素密度)和传感器的主要射线角度(CRA)。使用较大的CRA可以减小模块的整体高度,当然也会由此带来像素间的干扰以及信号的衰落,这种副作用在行业内称之为“镜头遮光”。 定焦:大多数手机相机模型具有一个固定的焦点,焦距范围为40-60厘米。然而,一些高端模型使用了微型自动对焦模块,从而可以在10厘米到几米的范围内准确定焦。不过,不同于数码相机,手机中的自动对焦模块必须通过严格的耐久性测试,或者进行“跌落试验”。为了满足跌落试验的需要以及低成本的要求,传感器厂商已经开发出一种不带有任何运动部件的“自动对焦模块”。在这些自动对焦模块应用最多的技术是所谓的扩展景深(EDoF)。该技术使用数字图像处理技术在不同的焦点平面来重建图像,从而实现看起来如同使用运动部件的自动对焦模块所形成的定焦效果。在图像传感器行业中,越来越多的图像传感器厂商开始投身于设计、工程及制造资源从而在硅生产线上生产相机模块,以简化相机模块的供应链。凭借对半导体工艺的熟悉,这些图像传感器厂商可以生产出模块厂商所不能的相机模块。例如,2007年10月,东芝在其模块制造技术创新的基础上,推出的芯片级相机模块,其尺寸仅占同类竞争模块的6?%5。通过自有的模块生产工艺,东芝也简化了供应链,并缩短了交货时间,从而为拍照手机的设计商及制造商提供了便利。

Lyra Research公司指出,到2008年底或2009年初,“拍照手机出货量的累积数字将超过传统相机和数码相机在整个拍摄历史中的累积出货量之和-拍照手机将成为市场维持近10年。”6随着新技术的不断出现,即使当前的拍照手机也会让位于那些使用其相机子系统不仅仅提供拍摄简单的图片或者视频功能的“智能”手机。很多功能,包括图像识别-手机可以自动识别所拍摄人物或场景,将图片组合成一组,辅助GPS功能-通过带有鲜明地标的图片为使用者提供方位等,都将为拍照手机带来新的应用,这些是我们今天所不能想像的。拍照手机的新式应用的潜能仅受限于设计师们的想象力。

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