摄像头成像原理　　

拿人的眼睛来打个比方当光线照射景物，景物上的光线反射通过人的晶状体聚焦，在视网膜上就可以形成图像，然后视网膜的神经感知到图像将信息传到大脑，我们就能看见东西了。
摄像头成像的原理和这个过程非常相似，光线照射景物，景物上的光线反射通过镜头聚焦并传给图像传感芯片，图像传感芯片根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过放大电路的放大以及模数转换最终形成图像数字信号。

摄像头核心构件

1.镜头
　　镜头是由透镜组成，摄像头的镜头一般是由玻璃镜片或者塑料镜片组成的。玻璃镜头能获得比塑料镜头更清晰的影像。这是因为光线穿过普通玻璃镜片通常只有5%～9%的光损失，而塑料镜片的光损失高达11%～20%。有些镜头还采用了多层光学镀膜技术，有效减少了光的折射并过滤杂波，提高了通光率，从而获得更清晰影像。
另外，镜头还有一个重要的参数那就是光圈，通过调整光圈可以控制通过镜头到达传感器的光线的多少，除了控制通光量，光圈还具有控制景深的功能，即光圈越大，则景深越小
2.图像传感器
　　感光器又称“影像传感器”，是一种半导体芯片，其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管受到光照射时，就会产生电荷。其作用类似于传统胶片相机中的底片，负责把光线信号转化为数字信号，然后交由影像处理器进行处理。如同我们把镜头比作眼睛中的晶状体一样，那么感光器就可以看作是眼睛的视网膜。凡是通过镜头进入相机的光线，最后都要投射到感光器上，这样才能最终形成图像。目前市场上主流摄像头使用的感光元件主要是CCD和CMOS两种：
　　CCD（charge couple device）:电荷耦合器件
　　CMOS（complementary metal oxide semiconductor）：互补金属氧化物半导体\
　　CCD的优点是灵敏度高，噪音小，信噪比大。但是生产工艺复杂、成本高、功耗高。
　　CMOS的优点是集成度高、功耗低(不到CCD的1/3)、成本低。但是噪音比较大、灵敏度较低、对光源要求高。
　　在相同像素下CCD的成像往往通透性、明锐度都很好，色彩还原、曝光可以保证基本准确。而CMOS的产品往往通透性一般，对实物的色彩还原能力偏弱，曝光也都不太好。
目前，市场销售的数码摄像头中，基本是采用的CMOS的摄像头。在采用CMOS为感光元器件的产品中，通过采用影像光源自动增益补强技术，自动亮度、白平衡控制技术，色饱和度、对比度、边缘增强以及伽马矫正等先进的影像控制技术，完全可以达到与CCD摄像头相媲美的效果。
镜头的主要参数
　　焦距（f）：焦距是镜头和感光元件之间的距离，通过改变镜头的焦距，可以改变镜头的放大倍数，改变拍摄图像的大小。当物体与镜头的距离很远的时候，我们可用下面公式表达：镜头的放大倍数≈焦距/物距。
　　增加镜头的焦距，放大倍数增大了，可以将远景拉近，画面的范围小了，远景的细节看得更清楚了；如果减少镜头的焦距，放大倍数减少了，画面的范围扩大了，能看到更大的场景。
视场角：在工程实际中，我们常用水平视场角来反映画面的拍摄范围。焦距f越大，视场角越小，在感光元件上形成的画面范围越小；反之，焦距f越小，视场角越大，在感光元件上形成的画面范围越大。
　　光圈：光圈安装在镜头的后部，光圈开得越大，通过镜头的光量就越大，图像的清晰度越高；光圈开得越小，通过镜头的光量就越小，图像的清晰度越低。通常用F（光通量）来表示。F=焦距（f）/通光孔径。
　　在摄像机的技术指标中，我们可以常常看到6mm/F1.4这样的参数，它表示镜头的焦距为6mm，光通量为1.4，这时我们可以很容易地计算出通光孔径为4.29mm。在焦距f相同的情况下，F值越小，光圈越大，到达感光芯片的光通量就越大，镜头越好。

常用技术指标解释

1.分辨率
　　图像分辨率简单说就是指屏幕水平和方向垂直方向所显示的点数。比如1024×728，其中“1024”表示屏幕上水平方向显示的点数，“768”表示垂直方向显示的点数。分辨率越高，图像就越清晰。分辨率越高图像的显示越清晰。
2.清晰度
　　摄像机的清晰度用线表示，分为水平线和垂直线，在实际的工程应用中我们常常以水平线作为摄像机清晰度的评估指标，线数越多，则清晰度越高。常用的黑白摄像机的清晰度一般为450-600，而彩色摄像机的清晰度一般为330-480，其数值越大成像越清晰。一般的监视场合，用450线左右的摄像机就可以满足要求，对于医疗、图像处理等特殊场合，用600线的摄像机能得到更清晰的图像。
3.自动增益控制（AGC）
　　所有摄像机都有一个将来自感光芯片的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，等效于有较高的灵敏度，可使其在微光下灵敏，然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。为此，需利用摄像机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGC，从而使摄像机能够在较大的光照范围内工作，此即动态范围，即在低照度时自动增加摄像机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。
4.背光补偿（BLC）
　　背景光补偿方式就是重新指定画面上的测光区域，通过重点测光确保正确曝光，从而避免较暗部分出现剪影现象。有效补偿相机在逆光环境下拍摄时画面主题阴晦缺陷，有效的解决了光线过于强烈的问题。
当引入背光补偿功能时，摄像机如果检测到拍摄图像一个区域中的视频电平比较低，通过上面介绍的AGC电路改善和提升该区域的视频电平，提高输出视频信号的幅值，使图像整体清晰明亮。如果你想看的主题因明亮的背景而显得暗淡，可以把BLC设置到ON状态，从而补偿强烈的背光。
5.电子快门（EE/AI）切换
　　EE就是指电子快门方式；AI就是指自动光圈镜头方式。摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式，通过电子快门方式，根据入射光的强弱来调节图像传感器的曝光时间，从而得到清晰的图像，电子快门的时间在1/50-1/100000秒之间。
6.信噪比
　　指信号电平与杂波电平的比，杂波包括电源杂波、随机杂波、单频杂波等。常常用分贝（dB）表示。信噪比越高表明它产生的杂波越少，图像信号质量越高。信噪比不得低于48dB。
7.白平衡（AWB）
　　白平要求在不同色温环境下，照白色的物体，屏幕中的图像应也是白色的。色温表示光谱成份，光的颜色。色温低表示长波光成分多。当色温改变时，光源中三基色(红、绿、蓝)的比例会发生变化，需要调节三基色的比例来达到彩色的平衡，这就是白平衡调节的实际。
衡只用于彩色摄像机，其用途是实现摄像机图像能精确反映景物状况，有手动白平衡和自动白平衡两种方式。
　　自动白平衡连续方式：此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围为2800~6000K。这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的，使色彩表现自然，但对于景物中很少甚至没有白色时，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。
　　自动白平衡按钮方式：先将摄像机对准诸如白墙、白纸等白色目标，然后将自动方式开关从手动拨到设置位置，保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止，在白平衡被执行后，将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置，此时白平衡设置将保持在摄像机的存储器中，直至再次执行被改变为止，其范围为2300~10000K，在此期间，即使摄像机断电也不会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠，适用于大部分应用场合。
　　手动白平衡：开手动白平衡将关闭自动白平衡，此时改变图像的红色或蓝色状况有多达107个等级供调节，如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一个等级。除次之外，有的摄像机还有将白平衡固定在3200K（白炽灯水平）和5500K（日光水平）等档次命令。
8.图像格式(image Format/ Color space)
　　RGB24,I420是目前最常用的两种图像格式。
　　RGB24：表示R、G、B三种颜色各8bit，最多可表现256级浓淡，从而可以再现256*256*256种颜色。
　　I420：YUV格式之一。
　　其它格式有: RGB565，RGB444，YUV4:2:2等。