數(shù)碼相機原理和基礎知識

1、數(shù)碼相機教學目的：掌握數(shù)碼相機的工作原理、結構及各部件作用 教學難點：工作原理、結構組成 教學工具：數(shù)碼相機一架 教學過程： 引言：數(shù)碼相機也稱數(shù)字相機，風靡了整個世界。數(shù)碼相機是數(shù)字時代的一個重要標志，它集光學技術、傳感技術、微電子技術以及計算機技術和機械技術的優(yōu)勢于一體，采用光電轉換器，將光信息轉換成電信息，再加以特定處理并進行存儲，是一個典型的光機電一體化產(chǎn)品，大有取代傳統(tǒng)相機的趨勢。一、 數(shù)碼相機的組成 、鏡頭數(shù)碼相機鏡頭作用與普通相機鏡頭作用相同。取景。 分類：變焦鏡頭、定焦鏡頭。 、圖象傳感器 （）、作用：將光信號轉變?yōu)殡娦盘枴D象傳感器是數(shù)碼相機的核心部件，其質(zhì)量決定了數(shù)碼相機的

2、成像質(zhì)量。圖象傳感器的體積通常很小，但卻包含了幾十萬個乃至上錢萬個具有感光特性的二極管光電二極管。每個光電二極管即為一個像素。當有光線照射時，光電二極管就會產(chǎn)生電荷累積，光線越多，電荷累積的就越多，然后這些累積的電荷就會被轉換成相應的像素數(shù)據(jù)。（）、種類電荷耦合器件（）：電路復雜，讀取信息需在同步信號控制下一位一位地實地轉移后讀取，信息讀取復雜，速度慢；要三組電源供電，耗電量大，但技術成熟，成像質(zhì)量好。互補金屬氧化物半導體（）：電路簡單，信息直接讀取，速度較快，只需使用一個電源，耗電兩小，為的1/8到1/10；但個光電傳感元件、電路之間距離近，相的光、電、磁干擾較嚴重，對圖象質(zhì)量影響很大。、轉

3、換器（模擬數(shù)字轉換器） 作用：將模擬信號轉換成數(shù)字信號的部件。 指標：轉換速度、量化精度量化精度對應于轉換器將每一個像素的亮度或色彩值量化為若干個等級，這個等級就是數(shù)碼相機的色彩深度。對于具有數(shù)字化接口的圖象傳感器（如），則不需轉換器。 、（微處理器）作用：通過對圖象傳感器的感光強弱程度進行分析，調(diào)節(jié)光圈和快門。 一般數(shù)碼相機采用的微處理器模塊的結構如圖2所示, 包括圖象傳感器數(shù)據(jù)處理DSP 、控制器，顯示控制器、編碼器、等接口、運算處理單音頻接口（非通用模塊）和圖象傳感器時鐘生成器等功能模塊。、存儲設備作用：用于保存數(shù)字圖象數(shù)據(jù)。種類：內(nèi)置存儲器：為芯片，用于臨時存儲圖象。移動存儲器：卡、卡

4、、軟盤、記憶棒等。 、（液晶顯示屏）作用：電子取景器、圖片顯示和功能菜單顯示。 分類：DSTN LCD(雙掃扭曲向列液晶顯示器TFT LCD(薄膜晶體管液晶顯示器 ，數(shù)碼相機多采用 、輸入輸出接口 作用：數(shù)據(jù)交互。常用接口：圖象數(shù)據(jù)存儲擴展設備接口、計算機通信接口、連接電視機的視頻接口。 二、數(shù)碼相機工作原理數(shù)碼相機中的鏡頭將光線會聚到感光器件上，代替的傳統(tǒng)相機中膠卷的位置，它的功能是將光信號轉變?yōu)殡娦盘枴＿@樣我們就得到了對應于拍攝景物的電子圖象，但它還不能馬上被送去計算機處理，還需要進行模數(shù)處理；接下來對數(shù)字信號進行壓縮并轉化為特定的圖象格式，例如格式。最后圖象文件被存儲在內(nèi)置存儲器中。這時

5、，數(shù)碼相機的主要工作已經(jīng)完成，剩下要做的是通過查看拍攝到的照片三、相機的光電成像原理、核心：光電轉換器（圖象傳感器） 、種類： 、 分線型的面型兩大類線型芯片的最大特點是分辨率高，可拍攝萬以上像素水平影象的數(shù)碼相機 都采用線型。 的基本組成單元：金屬氧化物半導體電容（） 功能：光電轉換 電荷貯存 電荷轉移、數(shù)碼相機的數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理以微處理器為中心。根據(jù)數(shù)碼相機采用的圖象傳感器的不同，數(shù)據(jù)流的處理有些差異。在采用的數(shù)碼相機中，數(shù)據(jù)以模擬數(shù)據(jù)輸出，需要經(jīng)過模數(shù)轉換和光學黑電平鉗位等處理過程；在采用的數(shù)碼相機系統(tǒng)中，由于器件采用數(shù)字接口，模擬接口的電路省略，直接進行數(shù)據(jù)讀取。圖象傳感器的數(shù)據(jù)被讀出

6、后，系統(tǒng)將其進行針對鏡頭的邊緣畸變的運算修正，然后經(jīng)過壞像素處理后，被系統(tǒng)送去進行白平衡處理。由于圖象傳感器在制造和使用老化過程中回出現(xiàn)一些個別的像素點性能偏離或不能正常感光的現(xiàn)象，這些像素點被稱為壞像素。微處理器通常會做相應的計算進行修正，但這一修正過程是有限的。伽馬校正和色彩合成處理是使數(shù)碼相機獲得良好的彩色圖象的必要的圖象處理過程。在沒有進行色彩合成以前，數(shù)碼相機獲得的圖象數(shù)據(jù)有紅色、綠色和藍色三通道的圖象數(shù)據(jù)構成，經(jīng)過色彩合成處理后，將獲得彩色的混合圖象。為了能夠進行針對鏡頭的自動對焦控制，在色彩合成處理后，需要針對圖象進行邊緣檢測（銳度檢測）和偽色彩檢測（偽色彩抑制）。之后，用于瀏覽的圖象數(shù)據(jù)流被送至控制器，需要存儲的圖象數(shù)據(jù)被進行壓縮后