一、相机主要部件

Camera主要由两部分组成，镜头(Lens)，感光IC(Sensor IC)。其中大部分的Sensor都是自己集成DSP的。

镜头主要组成是透镜结构，由几片透镜组成，一般分为塑胶透镜(Plastic)和玻璃透镜(Glass)。

一个camera的输出信号，一般有：

data信号，输出YUV，RGB，JPEG格式的数据。
hsync信号，行同步信号，表示一个frame有效。
vsync信号，列同步信号，对于一个frame表示新的一行有效。
PCLK信号，每一个像素的同步时钟。

输出I2C总线，主要用在通信，寄存器配置。

图像传感器将光信号转化为电信号，光线越强，电信号就越大，光线越弱，电信号就越小。

二、色彩滤镜矩阵（Color Filter Array）

使用CFA的主要原因是图像传感器只能感受光强而无法感知光的波长，而光的颜色却是由波长决定的，因此图像传感器是无法记录颜色的。

由传感器记录下每个点的光强度数值，这就得到了RAW数据。
把RAW的灰度值转换成图像，是这样的：

这种黑白图片显然不能让现代人接受，一种解决方法是在相机的内部内置三个图像传感器来分别记录红、绿、蓝三元色，然后将这三种颜色合并得到最终的彩色图像，但是这样做的成本太高。

为了解决这个问题，便在图像传感器的前面放置一个滤光层，滤光层的滤光点与图像传感器的像素一一对应，每个滤光点只能通过红、绿、蓝三种光其中之一，也就是说Sensor将Lens上传导过来的光线转换为电信号，通过CFA滤波后，变为三基色，再通过内部的DA转换为数字信号。对于CFA模式的相机来说，Sensor中的每个pixel只能感光R光/B光/G光，因此每个像素此时存贮的都是单色的。

彩色滤波阵列有多种，现在应用最广泛的是 Bayer 格式滤波阵列，满足 GRBG 规律，绿色像素数是红色或蓝色像素数的两倍，这是因为人眼对可见光光谱敏感度的峰值位于中波段，这正好对应着绿色光谱成分。在该模式下图像数据只用R, G, B三个值中的一个值来表示一个像素点，而缺失另外两个颜色值，这时得到的是一副马赛克图片，为了得到全彩色的图像，需要使用其周围像素点的色彩信息来估计缺失的另外两种颜色，这种处理叫做色彩插值，也叫去马赛克。

去马赛克有不同的实现方法，简单的内插法，比如绿色过滤器的像素精确测量了绿色成分，而该像素红色和蓝色的成分则是从邻区获取。一个绿色像素的红色数值可由相邻两个红色像素内插计算出来；同样的，内插相邻两个蓝色像素也能计算出蓝色数值。（由相邻两个位置的颜色进行三原色的合成。）

其实对于获取图像颜色的方法除了CFA 模式，还有 BGR 模式。BGR 模式是一种可直接进行显示和压缩等处理的图像数据模式，它由 R( 红)、G( 绿) 、B( 蓝) 三原色值来共同确定 1 个像素点，例如富士数码相机采用的 SUPER CCD 图像传感器就采用这种模式，其优点是图像传感器产生的图像数据无需插值就可直接进行显示等后续处理，图像效果最好，但是成本高，常用于专业相机中。

Quad Bayer

quad-bayer排列，是指四个同色像素排在一起（这叫quad），如果我们把每种颜色的四个小像素作为一个整体来看的话，又是经典的bayer(RGGB)排列。

其实技术还是Bayer阵列，实现也如起名是四个像素合成一个的Bayer阵列，这是什么意思，为什么随着技术的发展，像素越来越高了还要Quad bayer？

其实根本原因是为了画质着想，虽然现在像素越来越高，但是手机的图像传感器受到面积限制，一般单个像素size 在1um（正方形边长）附近。面积小导致低光场合进光量小，也就是光电变换激发的电子少，最终我们得到的图像偏暗。也就是说，这样的小尺寸决定了其夜景拍摄表现糟糕。

为了解决单1um尺寸像素夜景能力较差这一现状，quad排列产生了。

在高亮度环境下就使用实际的像素，一旦光线比较暗，如夜景，就会Quad bayer将四像素合一，输出一张像素较低但是信噪比较高的照片。这就是为什么我们最近常看到的4800万解析度的手机，夜景的时候只有1200万的原因。

如果有地方写的不对感谢指出

备忘

白平衡，随着色温的升高，光源的颜色会由暖色向冷色过渡。而人眼及大脑会对色温有一定的生理自适应性，所以受色温影响较小，但是camera没有这种能力，所以需要加入白平衡，来使得人眼看到的和实际的物体，不会因为色温的差别而不同。

  光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射色光相同时，黑体的温度称为该光源的色温。

图像去噪，在图像的采集和传输过程中，图像质量经常受到各种噪声的影响。主要有椒盐噪声和高斯噪声。

自动对焦，比较早之前是通过测距法，主动或被动的红外发射接收等来进行对焦。现在多是通过频谱分析，得到图像的一些特征，来进行调焦。如阈值分析法，频域带通法等。

自动爆光，一般需要研究不同光照条件下，亮度与曝光值之前的关系，来进行曝光控制。需要解决好，何时需要自动曝光，自动曝光补偿函数怎么计算。

8)gamma校正，主要为了整体图像的亮度分布与人眼看到的一致。人眼对亮度的响应并不是一个线性的比例关系，但是对于Sensor来说，这个响应却接近线性。所以为了在各种设备上正确输出付出人眼对亮度响应函数的图像，就需要校正。一般是一个幂指数的倒数。摄像机/摄像头的伽玛特性大小一般是0.4—0.7，显示器的伽玛特性大小一般是1.3—2.5。

颜色空间(Color Space)。从应用角度来看，人们提出的众多彩色模型分为两种，1)面向彩色显示器/打印机等类的设备。RGB/CMY/YUV，2)面向视觉感知，彩色分析处理，如HSI。

图像缩放(Scaling)，主要实现图像重采样和图像分辨率转换。

文中图片均来自网上

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