af摄像头工作模式原理
11页1、AFAF 摄像头工作模式原理摄像头工作模式原理 AF(Auto Focus)自动对焦:自动对焦有两种方式,根据控制原理分为主 动式和被动式两种。主动式自动对焦通过相机发射红外线,根据反射回来的射 线信号确定被摄体的距离,再自动调节镜头,实现自动对焦。被动式对焦有一 点仿生学的味道,是分析物体的成像判断是否已经聚焦,比较精确,但技术复 杂,成本高,而且在低照度条件下难以准确聚焦,多用于高档专业相机。一些 高智能相机还可以锁定运动的被摄体甚至眼控对焦。 有的手机平台上引出的 GPIO 口控制或者是 Sensor 中集成的 AF算法, 不需要单 独使用 MCU, 有的手机平台是靠 MCU 集成 AF 算法,比如 MTK 的 6228。Sensor 的 AF 算法是在 ISP(DSP)的 fireware 里面的,就是 MCU. 对于 Sensor 带有 AF 功能的一般通过 I2C 下命令就行了。手机平台如果 是采用 IO 口控制的话,软件必须有 AF 的算法,根据图像的清晰度通过 IO 口控 制马达的驱动 IC 使 VCM 或者 Step(步进电机)动作。 实际上和音圈的原理是一样的,首先
2、对马达供给有低到高的直流电 VCM的 转子由低到高走完全程,在走的过程中使用 IC 读取 SENSOR 固定位置上的亮度数 值并记录实时电流数值,到达顶端后在供给马达在 sensor亮度值最高时的电压, 用 VC 开发会比较快。镜头直接就可以拧进 VCM 马达的镜头槽中的,在你给 VCM 进行控制时可以有两种控制方式一种时 PWm 控制方式,还有的是 IIC 的控制方 式,在控制信号输入到驱动芯片时,驱动信号便发出电流来驱动 VCm 马达,使 VCm 马达机构上下移动,所以就实现了自动对焦的目的。 基于 DSP 的自动对焦系统,自动对焦技术是计算机视觉和各类成像系统 的关键技术之一,在国外 AF 技术已经非常普遍,照相机、摄像机、显微镜、内 窥镜等成像系统中有着广泛的用途。在我们国家这个方面应用比较少。传统的 自动对焦技术较多采用测距法,即通过测出物距,由镜头方程求出系统的像距或 焦距,来调整系统使之处于准确对焦的状态。随着现代计算技术的发展和数字图 像处理理论的日益成熟,自动对焦技术进入一个新的数字时代,越来越多的自动 对焦方法基于图像处理理论对图像有关信息进行分析计算,然后根据控制
3、策略 驱动电机,调节系统使之准确对焦。 本文利用数字式 CMOS 图像传感器作为感像器件,运用 DSP 芯片采集图像信息并计 算系统的对焦评价函数,根据优化的爬山搜索算法控制驱动步进电机,调节系统光学 镜头组的位置,使系统成像清晰,从而实现自动对焦。这是一种数字式的自动对焦方 法,其准确性和实时性使其在视频展示台和显微镜等设备中的应用具有广泛的前景。 1 系统的硬件构成 一个典型的自动对焦系统应具备以下几个单元:成像光学镜头组、成像器件、自动 对焦单元、镜头驱动单元。在本系统中,成像光学镜头组包括光学滤波器、变焦透镜 组和对焦透镜组;成像器件是 CMOS 数字式图像传感器,输出图像信息的数字量;自动 对焦单元由 DSP 芯片作为核心器件,图像信息的采集、计算、控制策略的选择和控制 信号的产生都在这个单元中进行;镜头驱动单元包括步进电机及其驱动电路,该单元 接受自动对焦单元的控制,驱动成像光学镜头组中的变焦透镜组和对焦透镜组进行位 置调节,最终使图像传感器输出准确对焦的图像。系统的硬件结构如图1所示。 图1 自动变焦系统结构图 1.1 数字式 CMOS 图像传感器 图像传感器是把光信号转
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