راهنمای نهایی برای سفارشی‌سازی ماژول دوربین

در دنیای مدرن، دوربین‌های دیجیتال با فناوری جدید و قیمت پایین، بسیار رایج شده‌اند. یکی از محرک‌های مهم در معرفی فناوری جدید، حسگرهای تصویر CMOS است. ماژول دوربین CMOS در مقایسه با سایرین، هزینه تولید کمتری داشته است. با ویژگی‌های جدیدی که در دوربین‌های مدرن با حسگرهای Cmos معرفی شده‌اند، گرفتن تصاویر شفاف و واضح بسیار مهم است.برترین تولیدکننده ماژول دوربینبا یک دوربین تعبیه‌شده با عملکرد افزایش‌یافته و سرعت بالاتر ثبت تصاویر عرضه شده است. حسگرهای CMOS با ویژگی حساس به نور، خواندن مدار را تضمین می‌کنند. معماری پیکسل در دنیای مدرن نیز به‌طور اساسی تغییر کرده و به ثبت تصاویر در محدوده کیفیت عالی کمک کرده است. حسگرهای تصویر اکسید فلز-نیمه‌رسانای مکمل، نور را به الکترون تبدیل می‌کنند، بنابراین در دستگاه‌های مدرن، ماژول دوربین USB به دلیل ویژگی‌های پیشرفته‌اش معرفی شده است.

ماژول دوربین چیست؟

ماژول دوربین یا ماژول دوربین کامپکت، یک حسگر تصویر پیشرفته است که با واحد کنترل الکترونیکی، لنز، پردازنده سیگنال دیجیتال و رابط‌هایی مانند USB یا CSI ادغام شده است. ماژول دوربین به طور گسترده در کاربردهای مختلفی از جمله موارد زیر مورد استفاده قرار گرفته است:

• بازرسی صنعتی
• ترافیک و امنیت
• خرده فروشی و امور مالی
• خانه و سرگرمی
• سلامت و تغذیه

با توسعه فناوری و امکانات اینترنتی، سرعت شبکه به میزان قابل توجهی بهبود یافته و با معرفی دستگاه‌های جدید تصویربرداری عکاسی همراه شده است. ماژول دوربین به طور گسترده در تلفن‌های هوشمند، تبلت، رایانه‌های شخصی، ربات‌ها، پهپادها، دستگاه‌های پزشکی، دستگاه‌های الکترونیکی و بسیاری دیگر مورد استفاده قرار گرفته است. رونق فناوری تصویربرداری عکاسی، راه را برای معرفی دوربین‌های ۵ مگاپیکسلی، ۸ مگاپیکسلی، ۱۳ مگاپیکسلی، ۲۰ مگاپیکسلی، ۲۴ مگاپیکسلی و موارد دیگر هموار کرده است.

ماژول دوربین شامل اجزای زیر است:

• حسگر تصویر
• لنز
• پردازش سیگنال دیجیتال
• فیلتر مادون قرمز
• مدار چاپی انعطاف‌پذیر یا برد مدار چاپی
• کانکتور

لنز:

بخش حیاتی هر دوربین، لنز آن است و نقش مهمی در کیفیت نوری که به حسگر تصویر برخورد می‌کند و در نتیجه کیفیت تصویر خروجی را تعیین می‌کند، ایفا می‌کند. انتخاب لنز مناسب برای کاربرد شما یک علم است و به طور دقیق‌تر، بیشتر به اپتیک مربوط می‌شود. برای انتخاب لنز متناسب با نیازهای کاربرد، پارامترهای مختلفی از منظر اپتیکی وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند، مانند ترکیب لنز، ساختار لنز (پلاستیکی یا شیشه‌ای بودن)، فاصله کانونی موثر، F.No، میدان دید، عمق میدان، اعوجاج تلویزیون، روشنایی نسبی، MTF و غیره.

حسگر تصویر

حسگر تصویر، حسگری است که اطلاعات مورد استفاده برای ساخت تصویر را تشخیص داده و منتقل می‌کند. حسگر، کلید ...ماژول دوربینبرای تعیین کیفیت تصویر. چه دوربین گوشی هوشمند باشد و چه دوربین دیجیتال، سنسورها نقش مهمی ایفا می‌کنند. در حال حاضر، سنسور CMOS محبوب‌تر و هزینه تولید آن بسیار کمتر از سنسور CCD است.

نوع حسگر - CCD در مقابل CMOS

حسگر CCD - مزایای CCD حساسیت بالا، نویز کم و نسبت سیگنال به نویز بالا است. اما فرآیند تولید پیچیده، هزینه بالا و مصرف برق بالایی دارد. حسگر CMOS - مزیت CMOS ادغام بالای آن (ادغام AADC با پردازنده سیگنال، می‌تواند اندازه کوچک آن را تا حد زیادی کاهش دهد)، مصرف برق کم و هزینه کم است. اما نویز نسبتاً زیاد، حساسیت کم و الزامات بالا برای منبع نور دارد.

پردازنده سیگنال دیجیتال (دی اس پی):

پارامترهای سیگنال تصویر دیجیتال نیز با کمک مجموعه‌ای از الگوریتم‌های پیچیده ریاضی بهینه می‌شوند. از همه مهم‌تر، سیگنال‌ها به حافظه منتقل می‌شوند یا می‌توانند به اجزای نمایشگر منتقل شوند.

چارچوب ساختار DSP شامل موارد زیر است

• ارائه دهنده خدمات اینترنتی (ISP)
• رمزگذار JPEG
• کنترل کننده دستگاه USB

تفاوت بین ماژول دوربین USB و ماژول دوربین حسگر/ماژول دوربین CMOS (ماژول دوربین USB 2.0):

ماژول دوربین USB 2.0 واحد دوربین و واحد ضبط ویدیو را مستقیماً ادغام می‌کند و سپس از طریق رابط USB به سیستم میزبان متصل می‌شود. اکنون ماژول دوربین دیجیتال موجود در بازار CAMERA اساساً مبتنی بر رابط جدید انتقال داده USB2.0 است. کامپیوتر و سایر دستگاه‌های تلفن همراه مستقیماً از طریق رابط USB متصل می‌شوند، به سادگی و با اتصال و اجرا. این ماژول‌های دوربین USB2.0 با استاندارد UVC با نرم‌افزارهای ویندوز (DirectShow) و لینوکس (V4L2) سازگار هستند و نیازی به درایور ندارند.

• استاندارد کلاس ویدیوی USB (UVC)
• حداکثر پهنای باند انتقال USB2.0 برابر با 480 مگابیت در ثانیه (یعنی 60 مگابایت در ثانیه) است.
• ساده و مقرون به صرفه
• وصل و اجرا کنید
• سازگاری بالا و پایدار
• محدوده دینامیکی بالاتر

پس از پردازش توسط نرم‌افزار روی سیستم عامل استاندارد سازگار با استانداردهای UVC، سیگنال دیجیتال به نمایشگر ارسال می‌شود.

ماژول دوربین USB 3.0:

در مقایسه با ماژول دوربین USB 2.0، دوربین USB 3.0 قادر به انتقال با سرعت بالاتر است و USB 3.0 کاملاً با رابط USB2.0 سازگار است.

• حداکثر پهنای باند انتقال USB3.0 تا 5.0 گیگابیت بر ثانیه (640 مگابایت بر ثانیه) است.
• تعریف ۹ پین در مقایسه با USB2.0 4 پین
• سازگاری کامل با USB 2.0
• اتصال فوق سریع

ماژول دوربین CMOS (CCM)

ماژول دوربین CCM یا Coms که به آن ماژول دوربین نیمه‌هادی اکسید فلزی مکمل نیز گفته می‌شود، بخش اصلی آن برای کاربردهای مختلفی مانند تجهیزات دوربین قابل حمل مفید است. در مقایسه با سیستم‌های دوربین سنتی، CCM ویژگی‌های زیادی دارد که عبارتند از:

• کوچک‌سازی
• مصرف برق پایین
• تصویر بالا
• هزینه کم

اصول کار ماژول دوربین USB

تصویر نوری تولید شده توسط صحنه از طریق لنز (LENS) بر روی سطح حسگر تصویر (SENSOR) تابانده می‌شود و سپس به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود که پس از تبدیل A/D (آنالوگ/دیجیتال) به یک سیگنال تصویر دیجیتال تبدیل می‌شود. این سیگنال برای پردازش به تراشه پردازش دیجیتال (DSP) ارسال می‌شود و سپس از طریق رابط ورودی/خروجی برای پردازش به رایانه منتقل می‌شود و سپس تصویر از طریق نمایشگر (DISPLAY) قابل مشاهده است.

چگونه دوربین‌های USB و CCM (ماژول دوربین CMOS) را آزمایش کنیم؟ دوربین USB: (به عنوان مثال نرم‌افزار Amcap)

مرحله 1: دوربین را با یک دوربین USB وصل کنید.

مرحله 2: کابل USB را از طریق آداپتور OTG به کامپیوتر یا تلفن همراه وصل کنید.

آمکپ:

AMCap را باز کنید وماژول دوربین خود را انتخاب کنید:

وضوح تصویر را در Option>> Video Capture Pin انتخاب کنید

تنظیمات دوربین مانند روشنایی، کنتراست، تراز سفیدی و... را در گزینه>> فیلتر ضبط ویدیو تنظیم کنید.

Amcap شما را قادر می‌سازد تا تصویر و ویدیو را ضبط کنید.

سی سی ام:

CCM پیچیده‌تر است زیرا رابط MIPI یا DVP است و DSP از ماژول جدا شده است. استفاده از برد آداپتور Dothinkey و برد کمکی برای آزمایش در تولید رایج است:

برد آداپتور Dothinkey:

ماژول دوربین را به برد کمکی وصل کنید (تصویر ۲).

نرم‌افزار تست را باز کنید

بینش فرآیند سفارشی ماژول دوربین

با وجود صدها هزار کاربرد ماژول دوربین، ماژول‌های دوربین استاندارد OEM نمی‌توانند تک تک نیازهای خاص را برآورده کنند، بنابراین فرآیند سفارشی‌سازی با ضرورت و محبوبیت همراه است، اصلاح سخت‌افزار و میان‌افزار، از جمله ابعاد ماژول، زاویه دید لنز، نوع فوکوس خودکار/ثابت و فیلتر لنز، برای توانمندسازی نوآوری.

مهندسی غیرتکراری به طور کامل تحقیق، توسعه و طراحی برای تولید یک محصول جدید را پوشش می‌دهد؛ این شامل هزینه‌های اولیه نیز می‌شود. از همه مهم‌تر، NRE یک هزینه یک‌باره است که می‌تواند با طراحی، ساخت یک طرح جدید یا تجهیزات مرتبط باشد. این شامل هزینه‌های مختلف برای یک فرآیند جدید نیز می‌شود. اگر مشتری با NRE موافق باشد، تأمین‌کننده پس از پرداخت، نقشه را برای تأیید ارسال می‌کند.

جریان الزامات سفارشی

1. شما می‌توانید نقشه‌ها یا نمونه‌ها را ارائه دهید، همچنین درخواست مستنداتی را بدهید که توسط کارکنان مهندسی ما تهیه شده است.
2. ارتباطات
3. ما با شما به طور مفصل ارتباط برقرار خواهیم کرد تا محصول مورد نیاز شما را تعیین کنیم و سعی کنیم مناسب‌ترین محصول را با توجه به نیازهای شما انتخاب کنیم.
4. توسعه نمونه
5. جزئیات نمونه توسعه و زمان تحویل را تعیین کنید. برای اطمینان از پیشرفت روان، در هر زمان ارتباط برقرار کنید.
6. آزمایش نمونه
7. آزمایش و بررسی روی درخواست شما، بازخورد نتایج آزمایش، بدون نیاز به اصلاح، تولید انبوه.

سوالاتی که قبل از سفارشی‌سازی ماژول دوربین باید بپرسید: الزامات چیست؟

ماژول دوربین USBباید الزامات زیر را داشته باشد. اینها مهمترین اجزایی هستند که وضوح عکس و عملکرد خوب را افزایش می‌دهند. این اجزا با اتصال از طریق مدار مجتمع CMOS و CCD به خوبی مشخص شده‌اند. باید مطابق با نیازهای کاربر کار کند و به عنوان یک گزینه دوربین کاربرپسند عمل کند. با بسیاری از موارد متصل می‌شود که یک راه حل عالی برای نیازهای دوربین برای اتصال USB است.

• لنز
• حسگر
• پردازنده سیگنال دیجیتال (دی اس پی)
• برد مدار چاپی

از یک دوربین USB چه رزولوشنی می‌خواهید؟

وضوح (Resolution) پارامتری است که برای اندازه‌گیری میزان داده‌ها در یک تصویر بیت‌مپ استفاده می‌شود و معمولاً به صورت dpi (نقطه در هر اینچ) بیان می‌شود. به عبارت ساده، وضوح دوربین به توانایی دوربین در تجزیه و تحلیل تصویر، یعنی تعداد پیکسل‌های حسگر تصویر دوربین، اشاره دارد. بالاترین وضوح، اندازه توانایی دوربین در تفکیک تصاویر در بالاترین و بالاترین تعداد پیکسل‌ها در دوربین است. وضوح CMOS پیکسلی فعلی 30 واتی 640×480 و وضوح CMOS پیکسلی 50 واتی 800×600 است. دو عدد وضوح، واحدهای تعداد نقاط در طول و عرض یک تصویر را نشان می‌دهند. نسبت ابعاد یک تصویر دیجیتال معمولاً 4:3 است.

در کاربردهای عملی، اگر از دوربین برای چت وب یا کنفرانس ویدیویی استفاده شود، هرچه وضوح تصویر بالاتر باشد، پهنای باند شبکه مورد نیاز بیشتر است. بنابراین، مصرف‌کنندگان باید به این جنبه توجه کنند و پیکسلی مناسب برای محصولات خود را با توجه به نیازهایشان انتخاب کنند.

زاویه دید (FOV)؟

زاویه دید (FOV) به محدوده‌ای اشاره دارد که لنز می‌تواند پوشش دهد. (وقتی جسم از این زاویه تجاوز کند، توسط لنز پوشش داده نمی‌شود.) لنز دوربین می‌تواند محدوده وسیعی از صحنه‌ها را پوشش دهد که معمولاً با زاویه بیان می‌شود. این زاویه، میدان دید لنز نامیده می‌شود. ناحیه‌ای که توسط سوژه از طریق لنز در صفحه کانونی پوشانده می‌شود تا یک تصویر قابل مشاهده تشکیل دهد، میدان دید لنز است. میدان دید باید توسط محیط کاربرد تعیین شود، هرچه زاویه لنز بزرگتر باشد، میدان دید وسیع‌تر است و برعکس.

ابعاد دوربین برای کاربرد شما

پارامترهای اصلی که با ماژول دوربین محاسبه شده‌اند، ابعاد هستند که برای الزامات مختلف بیشترین تغییر را دارند.

بسته به اندازه و فرمت نوری. دارای میدان دید و فاصله کانونی برای دسترسی با محاسبه ابعاد جسم است. شامل فاصله کانونی پشتی است و شامل یک لنز مناسب برای فرمت است. اندازه نوری لنز باید متناسب با کاربرد شما باشد و به یک لنز معمولی بستگی دارد. قطر بسته به حسگرهای بزرگتر و ابزارهای دارای پوشش لنز متفاوت است. این بستگی به نوع سایه روشن یا تاریکی در گوشه تصاویر دارد.

با وجود صدها هزار کاربرد ماژول دوربین، ابعاد ماژول بیشترین تغییر را نشان می‌دهد. مهندسان ما این قدرت را دارند که ابعاد دقیقی را که برای پروژه خاص شما بهترین عملکرد را دارد، توسعه دهند.

ارزش افزوده (EAU) محصولات

هزینه محصول به مشخصات آن بستگی دارد. دوربین USB با EAU کوچک به عنوان یک دوربین سفارشی پیشنهاد نمی‌شود. با تقاضای مداوم و الزامات شخصی‌سازی مانند لنز، اندازه، سنسور، یک ماژول دوربین سفارشی بهترین گزینه شماست.

انتخاب ماژول دوربین مناسب

به طور کلی، بیشتر مشتریان روی موارد زیر متمرکز خواهند شد:ماژول دوربین مناسباینکه هیچ‌کس هرگز نخواهد دانست که در اینجا از چه نوع لنزی باید استفاده شود. در اینجا از تعداد زیادی نظریه استفاده شده است تا افراد را برای انتخاب لنز مناسب و ماژول دوربین مناسب آگاه کند. لنزی که قرار است انتخاب کنید کاملاً به فرآیندی که قرار است از آن استفاده کنید بستگی دارد. با توجه به راه‌حل‌های مختلف سنسور و DSP و لنز، لنزهای مختلف و اثرات تصویربرداری ماژول دوربین نیز بسیار متفاوت هستند. برخی از دوربین‌ها را می‌توان در کاربردهای مختلف استفاده کرد، اما برخی دیگر را فقط می‌توان در برخی کاربردهای خاص برای دستیابی به بهترین نتایج تصویربرداری استفاده کرد. برخی از دوربین‌های سطح ستاره می‌توانند در محیط‌های کم‌نور تصاویر را ثبت کنند، اما با قیمت نسبتاً بالایی.

تأثیرات مؤثر:

اگر ماژول دوربین یا دوربین را در دفتر یا اتاق خواب کوچک خود نصب کرده‌اید، در آن زمان فقط فاصله کانونی ۲.۸ میلی‌متر کافی خواهد بود. اگر می‌خواهید ماژول دوربین یا دوربین را در حیاط خلوت خود نصب کنید، مطمئناً به فاصله کانونی ۴ تا ۶ میلی‌متر نیاز خواهید داشت. با بزرگتر شدن فضا، فاصله کانونی افزایش می‌یابد. به فاصله کانونی ۸ یا ۱۲ میلی‌متر نیاز خواهید داشت، بنابراین می‌توانید از آن در کارخانه یا خیابان خود استفاده کنید زیرا فضا بسیار زیاد خواهد بود.

وقتی می‌خواهید ماژول دوربین را برای نور NIR انتخاب کنید، پاسخ طیفی ماژول دوربین عمدتاً توسط جنس لنز یا جنس حسگر تعیین می‌شود. حسگرها کاملاً مبتنی بر سیلیکون خواهند بود و پاسخ مؤثر به نور NIR را به طرز خارق‌العاده‌ای نشان می‌دهند. در مقایسه با نور مرئی یا ۸۵۰ نانومتر، حساسیت برای ۹۴۰ نانومتر بسیار کمتر خواهد بود. حتی اگر این را دریافت کنید، هنوز هم می‌توانید تصویر را بسیار مؤثر دریافت کنید. مهمترین مفهوم درگیر در این فرآیند، ایجاد نور کافی برای دوربین به منظور تشخیص است. شما هرگز به طور کامل نمی‌دانید که دوربین چه زمانی می‌تواند فعال شود و می‌تواند زمان‌بندی مناسب را ثبت کند، بسیار متفاوت خواهد بود. بنابراین در آن زمان، سیگنال تا حد خاصی ارسال می‌شود و می‌توان ماژول دوربین مناسب را انتخاب کرد.

نتیجه‌گیری

از بحث بالا، ماژول دوربین USB عملکردهای کلی دارد و با یک ماژول زوم خودکار مونتاژ می‌شود. فوکوس ثابت ماژول دوربین USB دارای لنز، پایه آینه، مدار مجتمع حساس به نور و غیره است. کاربران باید تفاوت بین ماژول‌های دوربین USB و MIPI را پیدا کنند.

A ماژول دوربین سفارشیبرای توسعه برنامه‌های جدید مناسب‌تر است. زیرا ماژول دوربین سفارشی می‌تواند بر اساس الزامات مشخص شده ساخته شود. از روند توسعه دوربین می‌توانیم بیاموزیم: اولاً، دوربین با پیکسل بالاتر (13 میلیون، 16 میلیون)، حسگر تصویر با کیفیت بالا (CMOS)، سرعت انتقال بالا (USB2.0، USB3.0 و سایر رابط‌های سریع) روند آینده خواهد بود. ثانیاً، سفارشی‌سازی و تخصصی‌سازی (فقط به عنوان یک دستگاه ورودی ویدیوی حرفه‌ای استفاده می‌شود)، چند منظوره (با عملکردهای دیگر، مانند فلش درایو همراه، روند به سمت دوربین‌های دیجیتال، همچنین قابل تصور است که دوربین می‌تواند در آینده عملکرد اسکنر را نیز داشته باشد) و غیره. ثالثاً، تجربه کاربری بسیار مهم است، کاربرپسندتر، آسان‌تر برای استفاده و عملکردهای کاربردی‌تر نیازهای واقعی مشتریان هستند.