CMOS图像传感器ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,#,CMOS,图像传感器的结构,CMOS图像传感器的结构,CMOS,图像传感器,CMOS,工艺,CMOS,传感器介绍,CMOS,和,CCD,CMOS,的结构,JPEG,压缩,主要,CMOS,厂商,CMOS,中的图像处理,CMOS图像传感器CMOS工艺,CMOS,工艺,CMOS:,Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体,CMOS工艺CMOS:,CMOS,图像传感器,CMOS,工艺,CMOS,传感器介绍,CMOS,和,CCD,CMOS,的结构,JPEG,压缩,主要,CMOS,厂商,CMOS,中的图像处理,CMOS图像传感器CMOS工艺,CMOS,介绍,CMOS,图像传感器是利用,CMOS,工艺制造的图像传感器，主要利用了半导体的光电效应。和,CCD,的原理相同。,CMOS介绍CMOS图像传感器是利用CMOS工艺制造的图,CMOS,图像传感器,CMOS,工艺,CMOS,传感器介绍,CMOS,和,CCD,CMOS,的结构,JPEG,压缩,主要,CMOS,厂商,CMOS,中的图像处理,CMOS图像传感器CMOS工艺,CMOS,和,CCD,区别：,灵敏度差异,成本差异,分辨率差异,噪声差异,功耗差异,CMOS和CCD区别：,CMOS,和,CCD,CMOS,：,CCD,：,低成本灵敏度,低功耗分辨率,高整合度噪声控制,CMOS和CCDCMOS：CCD：,CMOS,图像传感器,CMOS,工艺,CMOS,传感器介绍,CMOS,和,CCD,CMOS,的结构,JPEG,压缩,主要,CMOS,厂商,CMOS,中的图像处理,CMOS图像传感器CMOS工艺,CMOS,结构,1.,像素矩阵,2.,模拟信号处理单元,3.,数字信号处理单元,4.,内嵌微控制器,5.,寄存器控制接口,6.,数据输出端口,7.JPEG,压缩,(,可选,),CMOS结构1.像素矩阵,CMOS,结构,以,OmniVision,公司的,OV7670,为例：,CMOS结构以OmniVision公司的OV7670为例：,像素矩阵,像素：内嵌放大器,Bayer Filter Pattern,像素矩阵像素：内嵌放大器,模拟信号处理单元,AWC,：自动白平衡控制,AGC,：自动增益控制,ADC,：模拟到数字的转换,模拟信号处理单元AWC：自动白平衡控制,数字信号处理单元,边缘增强,颜色空间转换,(RGB-YUV),减少颜色串扰,色调和饱和度控制,白,/,黑像素校正,抗噪声,镜头阴影校正,伽马校正,数字信号处理单元边缘增强,内嵌微控制器,内嵌的,MCU,根据相应的寄存器值，自动完成上述的模拟和数字转换功能，只需要外部提供时钟和电源即可。,内嵌微控制器内嵌的MCU根据相应的寄存器值，自动完成上述的,寄存器控制接口,OV:SCCB(,串行相机控制总线,),Micron:,两线串行接口,包括时钟线和数据线，类似于,I2C,，有专门的控制协议，完成对,CMOS,中寄存器的读操作和写操作,寄存器控制接口OV:SCCB(串行相机控制总线),数据输出端口,并口方式,包括数据线和数据同步线,(,帧同步，行同步，像素时钟,),串口方式,包括数据读取线,(,时钟和数据,),和数据写入线,(,时钟和数据,),数据输出端口并口方式,CMOS,图像传感器,CMOS,工艺,CMOS,传感器介绍,CMOS,和,CCD,CMOS,的结构,JPEG,压缩,主要,CMOS,厂商,CMOS,中的图像处理,CMOS图像传感器CMOS工艺,JPEG,压缩,JPEG,全名是,Joint Photographic Expert Group,，是由国际标准组织,(ISO),和国际电话电报咨询委员会所,(CCITT),建立的一种数字影像压缩标准。完成于,1992,年，适用于一般连续色调、多级灰阶、彩色或黑白静止图像压缩，且在医学上应用广泛。,JPEG压缩JPEG全名是Joint Photograph,JPEG,压缩,JPEG,定义了两种算法：,1.,基于,DCT,的有失真压缩算法,包括基本系统,(Baseline),和扩展系统,2.,基于,DPCM,的无失真压缩算法,JPEG压缩JPEG定义了两种算法：,JPEG,压缩,JPEG压缩,JPEG,压缩,1.,色彩空间转换,(RGB-YUV),2.,离散余弦变换,(DCT),3.,量化,4.Z,字型编码,5.,差分脉冲编码,(DPCM),6.,游程长度编码,(RLE),7.,熵编码,JPEG压缩1.色彩空间转换(RGB-YUV),JPEG,第一步：色彩空间转换,RGB,是最常见的色彩空间，,R,、,G,、,B,三原色合成其他的颜色,YUV,是一种基本色彩空间，被,PAL,，,NSTC,和,SECAM,用于复合色彩视频标准。,Y,表示亮度,(,灰度值,),，,U,、,V,表示色调，描述图像色彩及饱和度的属性。,YCbCr,其实是,YUV,经过缩放和偏移的改动版，应用于,JPEG,、,MPEG,。,Y,表示亮度，,Cr,、,Cb,表示色彩，和,UV,表示不同。,JPEG第一步：色彩空间转换RGB是最常见的色彩空间，R、G,JPEG,第一步：色彩空间转换,亮度,Y,和色彩,UV,人眼对亮度改变的敏感性远比对色彩变化大很多，因此,Y,分量要比,UV,分量重要得多,YUV,通常的格式：,YUV4:4:4 4:2:2 4:2:0 4:1:1,JPEG第一步：色彩空间转换亮度Y和色彩UV,JPEG,第一步：色彩空间转换,RGB,和,YUV,色彩空间的转换：,JPEG第一步：色彩空间转换RGB和YUV色彩空间的转换：,JPEG,第二步：,DCT,DCT,把图像数据从空间域的波形数据转换成频率域的一组系数，为频域对图像做处理做好准备,变换的基本单位是,8x8,系数组成的方块,DCT,是无损变换，只要变化的计算精度足够高，那么原始像素经过,IDCT,精确恢复,JPEG第二步：DCTDCT把图像数据从空间域的波形数据转换,JPEG,第二步：,DCT,二维,DCT,变换的数学公式：,公式中：,JPEG第二步：DCT二维DCT变换的数学公式：,JPEG,第二步：,DCT,8x8,原始数据：,JPEG第二步：DCT8x8原始数据：,JPEG,第二步：,DCT,DCT,变换后：,JPEG第二步：DCTDCT变换后：,JPEG,第二步：,DCT,二维,DCT,变换的逆变换公式：,公式中：,JPEG第二步：DCT二维DCT变换的逆变换公式：,JPEG,第二步：,DCT,DCT,反变换后：,JPEG第二步：DCTDCT反变换后：,JPEG,第三步：量化,量化是指在不引起明显视觉效果失真的前提下，对图像数据实行部分抛弃,(,主要是,AC,部分,),，实现数据的大幅减少,所以，量化是,图像质量下降,的最重要原因,JPEG第三步：量化量化是指在不引起明显视觉效果失真的前提,JPEG,第三步：量化,JPEG,标准采用线性均匀量化器：,对,64,个,DCT,变换系数，除以对应的量化步长，然后四舍五入取整。公式如下：,其中，,Y(u,v),表示,DCT,变换系数,S(u,v),表示量化步长,JPEG第三步：量化JPEG标准采用线性均匀量化器：,JPEG,第三步：量化,由于人眼对亮度的敏感度比对色差信号更高，所以采用两种量化表。,标准,亮度,量化表 标准,色差,量化表,JPEG第三步：量化由于人眼对亮度的敏感度比对色差信号更高,JPEG,第四步：,Z,字型编码,量化后的系数含有大量的零值系数，位增加连续零值的个数，需按,Z,字型编码,JPEG第四步：Z字型编码量化后的系数含有大量的零值系数,JPEG,第五步：差分脉冲编码,经过,DCT,变换之后，,DC,系数的特点：,1.,数值比较大，,2.,相邻的,8x8,系数值相差不大,所以采用,差分脉冲编码调制,(DPCM),对量化,DC,系数进行编码,JPEG第五步：差分脉冲编码经过DCT变换之后，DC系数的,JPEG,第六步：游程长度编码,经过,Z,字型编码后，,AC,系数的特点,1.,含有很多,0,值系数,2.,很多,0,值都是连续的,采用,游程长度编码,(RLE),对,AC,系数进行编码,方法：使用,1,个字节的高,4,位表示连续,0,的个数，,使用低,4,位表示下一个非,0,系数所需要的位数,JPEG第六步：游程长度编码经过Z字型编码后，AC系数的特,JPEG,第七步：熵编码,对,DC,和,AC,系数分别采用不同的编码后，进一步采用,Huffman,编码减少熵，进一步压缩,优点：对出现频率比较高的符号分配短的码字，对出现频率比较低的符号分配比较长的码字。码表可以事先定义,JPEG第七步：熵编码对DC和AC系数分别采用不同的编码后，,JPEG,第七步：熵编码,Huffman,编码步骤：,1.,统计每个符号出现的频率,2.,按从小到大的规律把上述频率进行排序,3.,对出现频率最小的两个值分别制定为,0,和,1,然后将这两个频率相加，再次排序,4.,得到,Huffman,树，就可以得到,Huffman,表,JPEG第七步：熵编码Huffman编码步骤：,CMOS,图像传感器,CMOS,工艺,CMOS,传感器介绍,CMOS,和,CCD,CMOS,的结构,JPEG,压缩,主要,CMOS,厂商,CMOS,中的图像处理,CMOS图像传感器CMOS工艺,主要,CMOS,厂商,Micron(Aptina Imaging),OmniVision,Agilent,Sony,Photobit,主要CMOS厂商Micron(Aptina Imaging),CMOS,图像传感器,CMOS,工艺,CMOS,传感器介绍,CMOS,和,CCD,CMOS,的结构,JPEG,压缩,主要,CMOS,厂商,CMOS,中的图像处理,CMOS图像传感器CMOS工艺,CMOS,中的图像处理,AWB,：自动白平衡,AE,：自动曝光,AF,：自动对焦,AS,：防颤抖,镜头阴影校正,图像噪点校正,颜色校正,孔径校正,伽马校正,CMOS中的图像处理AWB：自动白平衡,