Explication détaillée du matériel de base de la caméra

• Éliminer autant de reflets que possible
• Qualité et clarté de l'image
• L'angle du rayon principal (CRA) doit correspondre et réduire le vignettage (angle du rayon principal de l'objectif< CRA du capteur, la différence est idéalement inférieure à 2 degrés)
• Rendre l'ouverture aussi grande que possible

1. Distance focale :

   La longueur de la distance focale de l'objectif détermine la taille de l'image capturée, la taille du champ de vision, la taille de la profondeur de champ et la force de la perspective de l'image. Généralement, pour un objectif à lentille unique, il s'agit de la distance entre le centre de l'objectif et le foyer, tandis qu'un objectif de caméra est composé de plusieurs lentilles, ce qui est beaucoup plus complexe. La distance focale ici fait référence à la distance entre le point central de l'objectif et l'image nette formée sur le dispositif photosensible (CCD).

2. Champ de vision :

   Nous utilisons souvent le champ de vision horizontal pour refléter la plage de prise de vue de l'image. Plus la distance focale f est grande, plus le champ de vision est petit, et plus la plage de l'image formée sur l'élément photosensible est petite ; inversement, plus la distance focale f est petite, plus le champ de vision est grand, et plus la plage de l'image formée sur l'élément photosensible est grande.

3. Valeur F (rapport d'ouverture) :

   La valeur F fait référence à la luminosité de l'objectif (c'est-à-dire la quantité de lumière transmise par l'objectif). F = distance focale de l'objectif / diamètre de l'ouverture. Pour la même valeur F, le diamètre d'un objectif à longue distance focale est plus grand que celui d'un objectif à courte distance focale.

4. Ouverture :

   L'ouverture est une ouverture optico-mécanique réglable située à l'intérieur de l'objectif, qui peut être utilisée pour contrôler la quantité de lumière traversant l'objectif. Ouverture variable (diaphragme à iris). Un dispositif mécanique à l'intérieur de l'objectif utilisé pour contrôler la taille de l'ouverture. Ou fait référence à un dispositif utilisé pour ouvrir ou fermer l'ouverture de l'objectif afin d'ajuster le diaphragme de l'objectif.

5. Profondeur de champ :

   Lorsqu'un objet est net, tous les objets situés à une certaine distance devant l'objet jusqu'à une certaine distance derrière lui sont également nets. La distance d'avant en arrière où la mise au point est assez claire est appelée profondeur de champ.

Le nom complet est Voice Coil Montor, un moteur à bobine mobile en électronique, qui est un type de moteur. Parce que le principe est similaire à celui d'un haut-parleur, il est appelé moteur à bobine mobile, qui présente les caractéristiques d'une réponse haute fréquence et d'une haute précision. Son principe principal est de contrôler la position d'étirement de la feuille à ressort en modifiant le courant continu de la bobine dans le moteur au sein d'un champ magnétique permanent, entraînant ainsi un mouvement de haut en bas. Les caméras de téléphones portables utilisent largement le VCM pour réaliser la fonction de mise au point automatique. Le VCM peut ajuster la position de l'objectif pour présenter des images nettes.

La performance du VCM dépend principalement du rapport entre le courant et la distance de déplacement. En partant du courant de démarrage, l'augmentation du courant doit être proportionnelle à la distance de conduite. Moins le courant de montée requis est faible, plus la précision est élevée. Elle dépend également de la consommation d'énergie maximale, de la puissance maximale et de la taille.

La structure peut être grossièrement divisée en trois catégories :

1. structure à lamelles ;
2. structure à billes ;
3. structure à friction.

Fonctionnellement, elle peut être grossièrement divisée en cinq catégories :

1. Moteur en boucle ouverte ;
2. Moteur en boucle fermée ;
3. Moteur à montage central alterné ;
4. Moteur anti-tremblement optique OIS (divisé en type translation, type basculement-décalage, type métal à mémoire, etc.) ;
5. Moteur OIS + boucle fermée à six axes.

Après être entré en mode de mise au point automatique, le pilote se déplace de 0 à la valeur maximale, provoquant le déplacement de l'objectif de sa position d'origine à son déplacement maximal. À ce stade, la surface d'imagerie du capteur capture automatiquement des images et les enregistre dans le DSP. Le DSP utilise ces images pour calculer la valeur MTF (Modulation Transfer Function) de chaque image afin de trouver la valeur maximale dans cette courbe MTF. Grâce à l'algorithme, la taille de courant correspondant à ce point est obtenue, et le pilote est à nouveau instruit de fournir ce courant à la bobine mobile, de sorte que l'objectif soit stabilisé sur cette surface d'imagerie, permettant le zoom automatique.

• Le zoom optique utilise un moteur de zoom (ZOOM)

  En déplaçant l'objectif à l'intérieur de l'objectif, la position du foyer est modifiée, la distance focale de l'objectif est modifiée, et l'angle de vue de l'objectif est modifié, amplifiant et réduisant ainsi l'effet.

• Un moteur de mise au point (AF) est utilisé pour réaliser la mise au point automatique.

  En déplaçant la position de l'ensemble de l'objectif (plutôt que l'objectif à l'intérieur de l'objectif) sur une micro-distance, vous pouvez contrôler la distance focale de l'objectif pour obtenir une image nette. Une méthode couramment utilisée dans les téléphones portables.

La mise au point optique et le zoom optique sont des concepts différents :

Le zoom optique modifie la position du foyer en déplaçant la position relative de l'objectif à l'intérieur de l'objectif, modifie la distance focale de l'objectif et modifie l'angle de vue de l'objectif, agrandissant et réduisant ainsi l'image ; la mise au point optique ajuste en fait la position de l'ensemble de l'objectif (plutôt que la position de l'objectif à l'intérieur de l'objectif) pour contrôler la distance de l'image, rendant ainsi l'image la plus nette.

Il existe diverses longueurs d'onde de lumière dans la nature. La plage de longueurs d'onde de la lumière reconnue par l'œil humain est comprise entre 320 nm et 760 nm. L'œil humain ne peut pas voir la lumière dépassant 320 nm à 760 nm. Le composant d'imagerie de la caméra, CCD ou CMOS, peut voir la plupart des longueurs d'onde de la lumière. En raison de la participation de diverses lumières, il y a un décalage de couleur entre la couleur restaurée par la caméra et ce qui est vu à l'œil nu. Par exemple, les plantes vertes deviennent grises, les images rouges deviennent rouge clair, le noir devient violet, etc. La nuit, en raison de l'effet de filtrage du filtre bimodal, le CCD ne peut pas utiliser pleinement toute la lumière, ne produit pas de bruit de flocons de neige, et ses performances en basse lumière sont insatisfaisantes. Pour résoudre ce problème, utilisez le double filtre IR-CUT.

Les doubles filtres IR-CUT font référence à un ensemble de filtres intégrés dans l'ensemble de l'objectif de la caméra. Lorsque le point de détection infrarouge à l'extérieur de l'objectif détecte des changements d'intensité lumineuse, le filtre automatique IR-CUT intégré peut basculer automatiquement en fonction de l'intensité de la lumière externe pour obtenir le meilleur effet d'image. En d'autres termes, les doubles filtres peuvent basculer automatiquement les filtres de jour comme de nuit, vous pouvez donc obtenir le meilleur effet d'imagerie, qu'il fasse jour ou nuit.

Le commutateur de double filtre IR CUT se compose d'un filtre passe-bas à coupure infrarouge (un filtre à coupure ou d'absorption infrarouge), d'un verre optique à spectre complet (un filtre à transmission à spectre complet), d'un mécanisme d'alimentation (peut être électromagnétique, moteur ou autre source d'alimentation) et d'un boîtier. Il est commuté et positionné via une carte de contrôle de circuit. Lorsqu'il y a suffisamment de lumière pendant la journée, la carte de contrôle de circuit entraîne le commutateur pour basculer et positionner le filtre à coupure infrarouge pour qu'il fonctionne, et le CCD ou CMOS restaure les vraies couleurs ; lorsque la lumière visible est insuffisante la nuit, le filtre à coupure infrarouge s'éloigne automatiquement et le verre optique à spectre complet commence à fonctionner. À ce moment, il peut détecter la lumière infrarouge de la lampe infrarouge, permettant au CCD ou CMOS d'utiliser pleinement toute la lumière, améliorant ainsi considérablement les performances de vision nocturne de la caméra infrarouge, et l'image entière sera claire et naturelle.

• Le degré de coupure infrarouge du filtre, la transmittance de la lumière et l'effet de mise en forme de la lumière, etc.
• Partie d'entraînement de puissance
• Circuit de contrôle

Généralement, un revêtement IR ou du verre bleu est utilisé pour filtrer la lumière infrarouge.

Le capteur d'image est une puce semi-conductrice comportant des millions à des dizaines de millions de photodiodes sur sa surface. Les photodiodes génèrent des charges lorsqu'elles sont exposées à la lumière et convertissent la lumière en signaux électriques. Sa fonction est similaire à celle de l'œil humain, de sorte que les performances du capteur affecteront directement les performances de la caméra.

Original photosensible : CCD, CMOS (PPS et APS)

Différents procédés : FSI à illumination frontale, BSI à illumination arrière, empilé

1. Pixel

   Il existe de nombreuses unités photosensibles sur le capteur, qui peuvent convertir la lumière en charges électriques pour former une image électronique correspondant à la scène. Dans le capteur, chaque unité photosensible correspond à un pixel. Plus il y a de pixels, plus il peut détecter de détails d'objet, donc l'image est plus nette. Plus les pixels sont élevés, plus l'effet d'imagerie est net. Le produit de la résolution de la caméra est la valeur en pixels, par exemple : 1280*960=1228800

2. Taille de la surface cible

   La taille de la partie photosensible du capteur d'image, généralement exprimée en pouces. Comme les téléviseurs, cette donnée fait généralement référence à la longueur diagonale du capteur d'image, par exemple 1/3 pouce. Plus la surface cible est grande, meilleure est la transmission de la lumière, et plus la surface cible est petite, plus il est facile d'obtenir une plus grande profondeur de champ.

3. Sensibilité

   C'est-à-dire que l'intensité de la lumière incidente est détectée via le CCD ou le CMOS et les circuits électroniques associés. Plus la sensibilité est élevée, plus la sensibilité de la surface photosensible à la lumière est forte, et plus la vitesse d'obturation est élevée. Ceci est particulièrement important lors de la prise de vue de véhicules en mouvement et de la surveillance de nuit.

4. Obturateur électronique

   Un terme inventé en référence à la fonction d'obturateur mécanique d'une caméra. Il contrôle le temps de photosensibilité du capteur d'image. Comme la valeur de photosensibilité du capteur d'image est l'accumulation de charges de signal, plus la photosensibilité est longue, plus le temps d'accumulation des charges de signal est long, et plus l'amplitude du courant du signal de sortie est grande. Plus l'obturateur électronique est rapide, plus la sensibilité est faible, ce qui convient à la prise de vue sous forte lumière.

5. Fréquence d'images

   Il fait référence au nombre d'images enregistrées ou lues par unité de temps. La lecture continue d'une série d'images produira un effet d'animation. Selon le système visuel humain, lorsque la vitesse de lecture des images est supérieure à 15 images/seconde (soit 15 images), l'œil humain ne pourra pratiquement pas voir le saut des images ; lorsqu'il atteint 24 images/s - 30 images/s (soit 24 images à 30 images), le phénomène de scintillement sera pratiquement indétectable.

   Les images par seconde (fps), ou fréquence d'images, représentent le nombre de fois qu'un capteur graphique peut se mettre à jour par seconde lors du traitement d'un champ. Une fréquence d'images élevée permet une expérience visuelle plus fluide et plus réaliste.

6. Rapport signal sur bruit

   C'est le rapport de la tension du signal à la tension du bruit, et l'unité du rapport signal sur bruit est exprimée en dB. Généralement, les valeurs de rapport signal sur bruit fournies par les caméras sont les valeurs lorsque l'AGC (contrôle automatique du gain) est désactivé, car lorsque l'AGC est activé, les petits signaux seront augmentés, entraînant une augmentation correspondante du niveau de bruit.

   La valeur typique du rapport signal sur bruit est de 45 à 55 dB. S'il est de 50 dB, l'image présente une petite quantité de bruit, mais la qualité de l'image est bonne ; s'il est de 60 dB, la qualité de l'image est excellente et il n'y a pas de bruit. Plus le rapport signal sur bruit est élevé, mieux le bruit est contrôlé. Ce paramètre est lié au nombre de points de bruit dans l'image. Plus le rapport signal sur bruit est élevé, plus l'image semble nette, et moins il y a de bruit ponctuel dans l'image de vision nocturne.

Processeur de signal numérique DSP (DIGITAL SIGNAL PROCESSING) fonction : principalement par une série d'opérations algorithmiques mathématiques complexes, optimise les paramètres du signal d'image numérique, et transmet le signal traité aux PC et autres appareils via USB et d'autres interfaces

ISP est l'abréviation de Image Signal Processor, qui est également le processeur de signal d'image.

DSP est l'abréviation de Digital Signal Processor, qui est également un processeur de signal numérique.

L'ISP est généralement utilisé pour traiter les données de sortie du capteur d'image, telles que le contrôle automatique de l'exposition (AEC), le contrôle automatique du gain (AGC), la balance des blancs automatique (AWB), la correction des couleurs, le vignettage de l'objectif, la correction Gamma, la suppression des pixels défectueux, le niveau de noir automatique, le niveau de blanc automatique et d'autres fonctions.

Le DSP a plus de fonctions. Il peut effectuer la photographie et l'écho (codec JPEG), l'enregistrement et la lecture vidéo (codec vidéo), le codec H.264, et de nombreux autres aspects du traitement. En bref, il traite les signaux numériques.

UVC, nom complet USB Video Class, est un ensemble de normes personnalisées par USB-IF. Toutes les caméras à interface USB qui suivent cette norme peuvent être utilisées presque directement sous des systèmes tels que Windows et Linux, obtenant des effets similaires sans pilote.

Bien sûr, cela ne signifie pas qu'il n'y a pas besoin de pilote, mais tant qu'une caméra avec une interface USB est conforme à la norme UVC, elle peut être pilotée par un ensemble de pilotes communs sous les systèmes Windows et Linux, sans avoir besoin d'installer d'autres pilotes. Par exemple, il existe un ensemble de pilotes universels pour les appareils UVC dans le noyau Linux : drivers/media/usb/uvc. Tant que cet ensemble de pilotes est activé, presque toutes les caméras UVC peuvent être utilisées directement.

MIPI (Mobile Industry Processor Interface) est l'abréviation de Mobile Industry Processor Interface. MIPI est une norme ouverte pour les processeurs d'applications mobiles initiée par la MIPI Alliance.

L'organisation MIPI s'engage à standardiser les interfaces au sein des appareils de communication mobile pour réduire les problèmes de compatibilité et simplifier la conception. Par exemple, l'interface caméra CSI, l'interface d'affichage DSI, l'interface radiofréquence DigRF, l'interface microphone/haut-parleur SLIMbus, etc.

Interface DVP : transmission parallèle, vitesse lente, faible bande passante de transmission, utilisation nécessite PCLK \sensor clock de sortie, MCLK (XCLK) \entrée d'horloge externe, VSYNC \synchronisation de champ, HSYNC \synchronisation de ligne, D[0:11] \port parallèle de données - peut être de 8/10/12 bits de taille de données.

Interface LVDS : LVDS (Low Voltage Differential Signaling) est une transmission différentielle basse tension

Port réseau : caméra web IPC

Interface SDI : une interface vidéo professionnelle qui utilise des câbles coaxiaux et des signaux numériques. Il existe maintenant des produits avec une bande passante de 18 GHz qui peuvent prendre en charge la transmission vidéo 8K.

Interface RGB : interface vidéo analogique, utilisant un câble coaxial, prenant des signaux analogiques, en dessous du signal de définition standard 720x576.

Interface eDP : une spécification relativement nouvelle, qui sera largement utilisée pour remplacer LVDS dans l'industrie des ordinateurs portables. Elle prend en charge une résolution ultra-haute et prend en charge 1080P ou plus.

• objectif grand angle
• objectif standard
• téléobjectif
• objectif zoom
• objectif sténopé

• caméra couleur
• caméra noir et blanc
• caméra infrarouge

• CCD
• CMOS

• caméra à mise au point fixe
• caméra zoom

• CSP
• COB