Kompletny przewodnik po dostosowywaniu modułu aparatu

We współczesnym świecie aparaty cyfrowe zyskują na popularności dzięki nowym technologiom i najniższej cenie. Jednym z ważnych czynników napędzających rozwój nowych technologii są matryce CMOS. Moduły CMOS są tańsze w produkcji w porównaniu z innymi. Dzięki nowym funkcjom wprowadzonym do nowoczesnych aparatów z matrycami CMOS, robienie krystalicznie czystych zdjęć stało się niezwykle istotne.Wiodący producent modułów kamerWprowadzono wbudowaną kamerę o zwiększonej wydajności i wyższej częstotliwości rejestrowania obrazu. Czujniki CMOS zapewniają odczyt obwodów dzięki funkcji światłoczułej. Architektura pikseli również uległa radykalnej zmianie, co pozwoliło na rejestrowanie obrazów w doskonałej jakości. Uzupełniające się matryce obrazu oparte na technologii metal-tlenek-półprzewodnik przekształcają światło w elektrony, dlatego w nowoczesnych urządzeniach wprowadzono moduł kamery USB ze względu na jego zaawansowane funkcje.

Czym jest moduł kamery?

Moduł kamery lub moduł kamery kompaktowej to wysokiej klasy przetwornik obrazu zintegrowany z jednostką sterującą elektroniką, obiektywem, cyfrowym procesorem sygnałowym (DSP) oraz interfejsem, takim jak USB lub CSI. Moduł kamery jest szeroko stosowany w różnych zastosowaniach, takich jak:

• Inspekcja przemysłowa
• Ruch drogowy i bezpieczeństwo
• Handel detaliczny i finanse
• Dom i rozrywka
• Zdrowie i odżywianie

Rozwój technologii i infrastruktury internetowej znacząco poprawił prędkość sieci, co wiązało się z wprowadzeniem nowych urządzeń do obrazowania fotograficznego. Moduły aparatów fotograficznych są szeroko stosowane w smartfonach, tabletach, komputerach PC, robotach, dronach, urządzeniach medycznych, urządzeniach elektronicznych i wielu innych. Rozkwit technologii obrazowania fotograficznego utorował drogę do wprowadzenia aparatów o rozdzielczości 5, 8, 13, 20, 24 i większej.

Moduł kamery zawiera następujące komponenty, takie jak:

• Czujnik obrazu
• Obiektyw
• Cyfrowe przetwarzanie sygnału
• Filtr podczerwieni
• Elastyczny obwód drukowany lub płytka drukowana
• Złącze

Obiektyw:

Kluczowym elementem każdego aparatu fotograficznego jest obiektyw, który odgrywa istotną rolę w jakości światła padającego na matrycę, decydując tym samym o jakości obrazu wyjściowego. Wybór odpowiedniego obiektywu do danego zastosowania to nauka, a dokładniej – optyka. Z punktu widzenia optyki istnieje szereg parametrów, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze obiektywu, aby spełnić wymagania danego zastosowania. Na wybór obiektywu wpływa wiele czynników, takich jak skład soczewki, konstrukcja (plastikowa czy szklana), efektywna ogniskowa, przysłona, pole widzenia, głębia ostrości, zniekształcenie obrazu w telewizorze, oświetlenie względne, MTF itp.

Czujnik obrazu

Czujnik obrazu to czujnik, który wykrywa i przekazuje informacje wykorzystywane do tworzenia obrazu. Czujnik jest kluczem doModuł kameryAby określić jakość obrazu. Niezależnie od tego, czy chodzi o aparat w smartfonie, czy aparat cyfrowy, sensory odgrywają ważną rolę. Obecnie sensor CMOS jest bardziej popularny i znacznie tańszy w produkcji niż sensor CCD.

Typ czujnika – CCD czy CMOS

Matryca CCD – Zaletą matrycy CCD jest wysoka czułość, niski poziom szumów i duży stosunek sygnału do szumu. Proces produkcji jest jednak skomplikowany, kosztowny i energochłonny. Matryca CMOS – Zaletą matrycy CMOS jest wysoki poziom integracji (integracja AADC z procesorem sygnałowym pozwala na znaczne zmniejszenie rozmiaru), niskie zużycie energii i niski koszt. Charakteryzuje się ona jednak stosunkowo dużym poziomem szumów, niską czułością i wysokimi wymaganiami co do źródła światła.

DSP:

Parametry cyfrowego sygnału obrazu są również optymalizowane za pomocą szeregu złożonych algorytmów matematycznych. Co najważniejsze, sygnały są przesyłane do pamięci masowej lub mogą być przesyłane do komponentów wyświetlacza.

Struktura DSP obejmuje:

• Dostawca usług internetowych
• Koder JPEG
• Kontroler urządzenia USB

Różnica między modułem kamery USB a modułem kamery z czujnikiem/modułem kamery CMOSModuł kamery USB 2.0:

Moduł kamery USB 2.0 integruje bezpośrednio jednostkę kamery i jednostkę przechwytującą wideo, a następnie łączy się z systemem hosta za pośrednictwem interfejsu USB. Obecnie moduły kamery cyfrowej dostępne na rynku CAMERA bazują zasadniczo na nowym interfejsie transmisji danych USB 2.0. Komputery i inne urządzenia mobilne są podłączane bezpośrednio przez interfejs USB, po prostu plug and play. Te zgodne ze standardem UVC moduły kamery USB 2.0 są kompatybilne z oprogramowaniem Windows (DirectShow) i Linux (V4L2) i nie wymagają sterowników.

• Standard USB Video Class (UVC)
• Maksymalna przepustowość transmisji USB 2.0 wynosi 480 Mb/s (czyli 60 MB/s)
• Proste i ekonomiczne
• Podłącz i graj
• Wysoka kompatybilność i stabilność
• Większy zakres dynamiki

Po przetworzeniu przez oprogramowanie w standardowym systemie operacyjnym zgodnym ze standardami UVC, sygnał cyfrowy jest wysyłany do wyświetlacza.

Moduł kamery USB 3.0:

W porównaniu do modułu kamery USB 2.0, kamera USB 3.0 umożliwia transmisję z większą prędkością, a USB 3.0 jest w pełni kompatybilny z interfejsem USB 2.0

• Maksymalna przepustowość transmisji USB 3.0 wynosi do 5,0 Gb/s (640 MB/s)
• Definicja 9 pinów w porównaniu do 4 pinów USB2.0
• W pełni kompatybilny z USB 2.0
• Łączność SuperSpeed

Moduł kamery CMOS (CCM)

CCM lub Coms Camera Module, nazywany również modułem kamery z półprzewodnika z komplementarnym tlenkiem metalu, ma swój rdzeń, który jest przydatny w różnych zastosowaniach, takich jak przenośny sprzęt fotograficzny. W porównaniu z tradycyjnymi systemami kamer, CCM oferuje wiele funkcji, takich jak:

• Miniaturyzacja
• Niskie zużycie energii
• Wysoki obraz
• Niski koszt

Zasada działania modułu kamery USB

Obraz optyczny generowany przez scenę przez soczewkę (LENS) jest rzutowany na powierzchnię czujnika obrazu (SENSOR), a następnie konwertowany na sygnał elektryczny, który z kolei, po konwersji analogowo-cyfrowej (A/D), jest przekształcany na cyfrowy sygnał obrazu. Sygnał jest przesyłany do układu przetwarzania cyfrowego (DSP) w celu przetworzenia, a następnie przesyłany do komputera przez interfejs I/O w celu przetworzenia. Następnie obraz jest wyświetlany na wyświetlaczu (DISPLAY).

Jak testować kamery USB i CCM (moduł kamery CMOS)? Kamera USB: (np. oprogramowanie Amcap)

Krok 1: Podłącz kamerę do kamery USB.

Krok 2: Podłącz kabel USB do komputera lub telefonu komórkowego za pomocą adaptera OTG.

Amcap:

Otwórz AMCap iWybierz moduł kamery:

Wybierz rozdzielczość w Opcjach >> Przechwytywanie wideo

Dostosuj ustawienia kamery, takie jak jasność, kontrast i balans bieli w Opcjach >> Filtr przechwytywania wideo

Amcap umożliwia przechwytywanie obrazu i wideo.

CCM:

CCM jest bardziej skomplikowany, ponieważ interfejs jest MIPI lub DVP, a DSP jest oddzielony od modułu. W środowisku produkcyjnym do testowania powszechnie stosuje się płytkę adaptera Dothinkey i płytkę rozszerzeń:

Płytka adaptera Dothinkey:

Podłącz moduł kamery do płytki rozszerzeń (pic-2).

Otwórz oprogramowanie testowe

Moduł kamery dostosowany do wglądu w proces

Przy setkach tysięcy zastosowań modułów kamer standardowe moduły kamer OEM nie są w stanie spełnić wszystkich konkretnych wymagań, dlatego też proces dostosowywania wiąże się z koniecznością i popularnością modyfikacji sprzętu i oprogramowania sprzętowego, w tym wymiarów modułu, kąta widzenia obiektywu, typu automatycznej/stałej ostrości i filtra obiektywu, co umożliwia innowację.

Inżynieria jednorazowa obejmuje w całości badania, rozwój i projektowanie w celu wytworzenia nowego produktu; obejmuje to również koszty początkowe. Co najważniejsze, NRE to jednorazowy koszt, który może być związany z projektowaniem, produkcją nowego produktu lub sprzętu. Dotyczy to również nowego procesu. Jeśli klient wyrazi zgodę na NRE, dostawca prześle rysunek do potwierdzenia po dokonaniu płatności.

Dostosowany przepływ wymagań

1. Możesz dostarczyć rysunki lub próbki, a także zlecić dokumentację opracowaną przez nasz zespół inżynierów.
2. Komunikacja
3. Skontaktujemy się z Tobą szczegółowo, aby ustalić, jakiego produktu potrzebujesz i postaramy się przedstawić produkt, który będzie dla Ciebie najodpowiedniejszy, biorąc pod uwagę Twoje potrzeby.
4. Rozwój próbek
5. Określ szczegóły projektu i termin jego realizacji. Kontaktuj się w dowolnym momencie, aby zapewnić płynny postęp.
6. Testowanie próbek
7. Przetestuj i przetestuj swoją aplikację, przekaż wyniki testów, nie ma potrzeby modyfikacji, produkcja masowa.

Pytania, które należy zadać przed dostosowaniem modułu kameryJakie są wymagania?

Moduł kamery USBMusi spełniać poniższe wymagania. Są to najważniejsze komponenty, które zapewniają klarowność zdjęć i dobrą zasadę działania. Komponenty są precyzyjnie dopasowane poprzez układy scalone CMOS i CCD. Musi działać zgodnie z wymaganiami użytkownika i stanowić przyjazną dla użytkownika opcję aparatu. Będzie łączyć się z wieloma urządzeniami, co stanowi idealne rozwiązanie dla wymagań aparatu w zakresie połączenia USB.

• Obiektyw
• transduktor
• DSP
• PCB

Jakiej rozdzielczości oczekujesz od kamery USB?

Rozdzielczość to parametr służący do pomiaru ilości danych w obrazie bitmapowym, zwykle wyrażany w dpi (punktach na cal). Mówiąc najprościej, rozdzielczość aparatu odnosi się do zdolności aparatu do analizy obrazu, czyli liczby pikseli matrycy aparatu. Najwyższa rozdzielczość to rozmiar, w jakim aparat jest w stanie rozróżnić obrazy przy najwyższej, największej liczbie pikseli w aparacie. Obecna rozdzielczość CMOS o rozdzielczości 30 W pikseli wynosi 640×480, a rozdzielczość CMOS o rozdzielczości 50 W pikseli wynosi 800×600. Dwie liczby rozdzielczości reprezentują jednostki liczby punktów długości i szerokości obrazu. Proporcje obrazu cyfrowego wynoszą zazwyczaj 4:3.

W zastosowaniach praktycznych, jeśli kamera jest używana do czatów internetowych lub wideokonferencji, im wyższa rozdzielczość, tym większa wymagana przepustowość sieci. Dlatego konsumenci powinni zwrócić uwagę na ten aspekt i wybrać piksel odpowiedni do swoich produktów, zgodnie z własnymi potrzebami.

Jaki jest kąt widzenia (FOV)?

Kąt widzenia (FOV) odnosi się do zakresu, jaki może objąć obiektyw. (Obiekt nie zostanie zakryty przez obiektyw, jeśli przekroczy ten kąt). Obiektyw aparatu może objąć szeroki zakres scen, zazwyczaj wyrażany za pomocą kąta. Ten kąt nazywany jest polem widzenia (FOV) obiektywu. Obszar objęty przez obiekt przez obiektyw w płaszczyźnie ogniskowej, aby utworzyć widoczny obraz, to pole widzenia obiektywu. Pole widzenia (FOV) powinno być określone w zależności od środowiska aplikacji. Im większy kąt widzenia obiektywu, tym szersze pole widzenia i odwrotnie.

Wymiary kamery dla Twojej aplikacji

Głównymi parametrami, które obliczono dla modułu kamery, są wymiary, które różnią się najbardziej w zależności od wymagań

W zależności od rozmiaru i formatu optycznego. Posiada pole widzenia i ogniskową, co umożliwia dostęp do obliczeń wymiarów obiektu. Obejmuje tylną ogniskową i zawiera idealny obiektyw do danego formatu. Rozmiar optyczny obiektywu musi być dopasowany do danego zastosowania i zależy od standardowego. Średnica różni się w zależności od większych matryc i zastosowanych osłon obiektywu. Zależy to również od rodzaju winietowania lub przyciemnienia w rogach obrazu.

Przy setkach tysięcy zastosowań modułów kamer, wymiary modułów stanowią czynnik, który zmienia się najbardziej. Nasi inżynierowie są w stanie opracować dokładne wymiary, które najlepiej sprawdzą się w Państwa projekcie.

Wartość energetyczna produktów

Koszt produktu zależy od specyfikacji. Kamera USB z małym modułem EAU nie jest sugerowana jako kamera personalizowana. Ze względu na stale rosnące zapotrzebowanie i wymagania personalizacji, takie jak obiektyw, rozmiar czy matryca, najlepszym rozwiązaniem będzie spersonalizowany moduł kamery.

Wybór odpowiedniego modułu kamery

Ogólnie rzecz biorąc, większość klientów będzie skupiona naprawy moduł kameryże nigdy nie wiadomo, jakiego rodzaju obiektywu tutaj użyć. Wykorzystano ogromną liczbę teorii, aby uświadomić ludziom, jak wybrać idealny obiektyw i idealny moduł aparatu. Obiektyw, który wybierzesz, będzie całkowicie zależny od procesu, który zamierzasz zastosować. Ze względu na różne rozwiązania czujnika i DSP oraz różne obiektywy, a także efekty obrazowania modułu aparatu są również bardzo różne. Niektóre aparaty mogą być używane w różnych zastosowaniach, ale niektóre mogą być używane tylko w określonych zastosowaniach, aby uzyskać najlepsze rezultaty obrazowania. Niektóre aparaty poziomu gwiazdy mogą rejestrować obrazy w warunkach słabego oświetlenia, ale za stosunkowo wysoką cenę.

Efektywne skutki:

Jeśli zainstalowałeś moduł kamery lub kamerę w biurze lub małej sypialni, to w tym momencie wystarczy ogniskowa 2,8 mm. Jeśli chcesz zainstalować moduł kamery lub kamerę w ogrodzie, oznacza to, że ogniskowa musi wynosić od 4 mm do 6 mm. Ogniskowa jest zwiększona ze względu na większą przestrzeń. Będziesz potrzebować ogniskowej 8 mm lub 12 mm, więc możesz jej użyć w fabryce lub na ulicy, ponieważ przestrzeń będzie bardzo wysoka.

Wybierając moduł kamery dla światła NIR, należy wziąć pod uwagę, że odpowiedź widmowa modułu kamery będzie w dużej mierze zależeć od materiału soczewki lub materiału czujnika. Czujniki będą w całości wykonane z krzemu i będą w stanie wykazać skuteczną odpowiedź na światło NIR w najbardziej niezwykły sposób. W porównaniu ze światłem widzialnym lub 850 nm, czułość dla 940 nm będzie znacznie niższa. Mimo to nadal można uzyskać obraz bardzo efektywnie. Najważniejszą koncepcją w tym procesie jest stworzenie wystarczającej ilości światła dla kamery w celu detekcji. Nigdy nie wiadomo dokładnie, kiedy kamera będzie mogła zostać wyzwolona i uchwycić idealny moment, co będzie bardzo różne. W tym momencie sygnał będzie wysyłany w określonym zakresie i można będzie wybrać odpowiedni moduł kamery.

Wniosek

Z powyższej dyskusji wynika, że ​​moduł kamery USB ma wiele funkcji i jest montowany z modułem automatycznego zoomu. Stała ogniskowa modułu kamery USB obejmuje obiektyw, podstawę z lustrem, światłoczuły układ scalony itd. Użytkownicy muszą znaleźć różnice między modułami kamery USB a MIPI.

A dostosowany moduł kameryJest bardziej odpowiedni do tworzenia nowych aplikacji. Ponieważ dostosowany moduł kamery można zbudować w oparciu o określone wymagania. Z trendów rozwojowych kamer możemy się dowiedzieć: Po pierwsze, wyższa rozdzielczość (13 milionów, 16 milionów), wysokiej jakości przetwornik obrazu (CMOS), wysoka prędkość transmisji (USB 2.0, USB 3.0 i inne szybkie interfejsy) będą trendem przyszłości; Po drugie, personalizacja i specjalizacja (używanie wyłącznie jako profesjonalne urządzenie wejściowe wideo), wielofunkcyjność (z innymi funkcjami, takimi jak dołączony dysk flash, trend w kierunku aparatów cyfrowych, możliwe jest również, że w przyszłości kamera będzie pełnić funkcję skanera) itp. Po trzecie, kluczowe jest doświadczenie użytkownika, większa przyjazność dla użytkownika, łatwiejsza obsługa i bardziej praktyczne funkcje aplikacji to rzeczywiste potrzeby klientów.