OV7670攝像頭 入門基礎知識

1、顏色空間指不同波長的電磁波譜與不同物質相互作用所構成的色譜空間。顏色空間也稱色彩模型（又稱彩色空間或彩色系統(tǒng)），它的用途是在某些標準下用通常可接受的方式對彩色加以說明。色彩模型是描述使用一組值（通常使用三個、四個值或者顏色成分）表示顏色方法的抽象數(shù)學模型。本質上，色彩模型是坐標系統(tǒng)和子空間的闡述。通俗地說，自然界的多彩空間是復雜變換的，在不同的應用領域人們在這個復雜的色彩空間中采用的色彩范圍或者說是選取的色彩范圍有所不同或者是表述方法不同。因此就出現(xiàn)了多種多樣的空間色彩描述方法，即不同的顏色空間。顏色空間有許多種，常用有RGB,CMY,YUV,HSV,HSI等。RGB顏色空間根據(jù)三基色原理，用

2、基色光單位來表示光的量，則在RGB顏色空間，任意色光F都可以用R、G、B三色不同分量的相加混合而成：F=rR+gG+bBRGB顏色空間還可以用一個三維的立方體來描述，如下圖。這個標準幾乎包括了人類視力所能感知的所有顏色，是目前運用最廣的顏色系統(tǒng)之一。實際應用中RGB存在系列標準。RAWRGBSensor的感光原理是通過一個一個的感光點對光進行采樣和量化，但，在Sensor中，每一個感光點只能感光RGB中的一種顏色。所以，通常所說的30萬像素或130萬像素等，指的是有30萬或130萬個感光點。每一個感光點只能感光一種顏色。但是，要還原一個真正圖像，需要每一個點都有RGB三種顏色，所以，對于CCI

3、R601或656的格式，在Sensor模組的內部會有一個ISP模塊，會將Sensor采集到的數(shù)據(jù)進行插值和特效處理，例如：如果一個感光點感應的顏色是R,那么，ISP模塊就會根據(jù)這個感光點周圍的G、B感光點的數(shù)值來計算出此點的G、B值，那么，這一點的RGB值就被還原了，然后在編碼成601或656的格式傳送給Host。而RAWRGB格式的Sensor則是將沒個感光點感應到的RGB數(shù)值直接傳送給Host，由Host來進行插值和特效處理。CMY顏色空間彩色印刷或彩色打印的紙張是不能發(fā)射光線的，因而印刷機或彩色打印機就只能使用一些能夠吸收特定的光波而反射其他光波的油墨或顏料。油墨或顏料的3基色是青（Cy

4、an）、品紅（Magenta）和黃（Yellow），簡稱為CMY。青色對應藍綠色，品紅對應紫紅色。理論上說，任何一種由顏料表現(xiàn)的顏色都可以用這三種基色按不同的比例混合而成，這種顏色表示方法稱CMY顏色空間表示法。彩色打印機和彩色印刷系統(tǒng)都采用CMY顏色空間。用CMY模型產(chǎn)生的顏色被稱為相減色，是因為它減少了為視覺系統(tǒng)識別顏色所需要的反射光。在CMY相減混色中，三基色等量相減時得到黑色；等量黃色(Y)和品紅(M)相減而青色(C)為0時，得到紅色(R)；等量青色(C)和品紅(M)相減而黃色(Y)為0時，得到藍色(B)；等量黃色(Y)和青色(C)相減而品紅(M)為0時，得到綠色(G)。這些三基色相減

5、結果如下圖所示。黃綠紅藍CMY空間正好與RGB空間互補，也即用白色減去RGB空間中的某一顏色值就等于同樣顏色在CMY空間中的值。RGB空間與CMY空間的互補關系如下表。表06-：QlRGE空間與CMY空間的互補關系RGE相加混色CMY相減混色.對直顏色000111001110010101011100100011101010110001111000根據(jù)這個原理，很容易把RGB空間轉換成CMY空間。由于彩色墨水和顏料的化學特性，用等量的CMY三基色得到的黑色不是真正的黑色，因此在印刷術中常加一種真正的黑色(blackink)，所以CMY又寫成CMYK。實際應用中，一幅圖像在計算機中用RGB空間顯示

6、；用RGB或SHI空間編輯處理；打印輸出時要轉換成CMY空間；如果要印刷，則要轉換成CMYK四幅印刷分色圖，用于套印彩色印刷品。YUV顏色空間在現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常采用三管彩色攝影機或彩色CCD攝影機進行取像，然后把取得的彩色圖像信號經(jīng)分色、分別放大校正后得到RGB，再經(jīng)過矩陣變換電路得到亮度信號Y和兩個色差信號R-Y(即U)、B-Y(即V),最后發(fā)送端將亮度和色差三個信號分別進行編碼，用同一信道發(fā)送出去。這種色彩的表示方法就是所謂的YUV色彩空間表示。采用YUV色彩空間的重要性是它的亮度信號Y和色度信號U、V是分離的。色差信號，用基色信號減去亮度信號就得到色差信號。例如藍色差信號(B-Y

7、)、紅色差(R-Y)兩個色差信號和一個亮度信號(Y)。嚴格上講，色差信號共有三個，即R-Y，B-Y，G-Y。但只有兩個是獨立的，第三個可用另外兩個求出。由于對任何頻率的顏色，綠色分量對亮度的貢獻最大，因此G-Y的值相應地最小，顯然，在信號傳送過程中，傳送一個小信號對改善信噪比不利，因此工業(yè)上選擇色差值相對較大的B-Y，R-Y兩個色差信號以及亮度信號作為傳送信號。一人眼顏色空間我們見到的顏色，如蘋果紅色，其實都是在一定條件下才出現(xiàn)的色彩。這些條件，主要可歸納為三項，就是光線、物體反射和眼睛。光和色是并存的，沒有光，就沒有顏色，不同顏色的光就是不同波長的光。可以說，色彩就是物體反射光線到我們眼內產(chǎn)

8、生的知覺。人的視網(wǎng)膜上有3種感光細胞，因其呈圓錐狀而被叫做“錐體”（錐形細胞）。這些錐體含有被稱為“視物質”的色素，根據(jù)這些色素對光的吸收量的不同而決定了錐體對光的反應程度。含有大量吸收短波譜光線的視物質的錐體叫s錐體，而較多吸收中波、長波光線的錐體分別被稱為M錐體L錐體。通過這些錐體的作用而使人眼對色彩產(chǎn)生感覺。三種錐體之所以能感受多種光，是由于多種光的波長相對應的錐體的感光度即分光感光度區(qū)域相互重疊。即是說，眼睛只需以不同強度和比例的紅綠藍三色組合起來，便能產(chǎn)生任何色彩的知覺，因而紅綠藍可說是人眼的三基色。利用三基色色光的相加疊合，我們基本上能夠模擬自然界中出現(xiàn)的各種色彩，這就是著名的光學

9、三色原理。以這種方法產(chǎn)生色彩亦叫做加法混色。屏幕顯像和攝影就是這種混色方法的具體應用。人類視覺系統(tǒng)不是簡單的RGB傳感器。人眼對亮度最敏感，相同分辨率的顯示屏，在人眼接受范圍內，亮度越大人眼感覺越清晰。人眼可見光波長。Itf虹外徴可犯光蘭電雄瞰譜可S?光數(shù)字攝像頭成像原理數(shù)字攝像頭使用感光陣列轉換光信號，感光陣列如下圖。感光陣列將攝像頭透鏡中傳過來的光采集，轉換形成數(shù)字信號。感光陣列越密像素越大。常見感光陣列有CCD、COMS。就CCD和CMOS而言：ADC的位置和數(shù)量是最大的不同。CCD曝光結束后，進行電信號轉移，將每一行中每一個象元的電荷信號依行序依次傳入每行的“緩沖器”中，由底端線路依次

10、將每行的電信號引導輸出至CCD旁的放大器進行放大，再串聯(lián)ADC輸出，此為線陣CCD；另外一種是每行均有放大電路，各行同時將捕捉的當前圖像信息進行ADC，既可以同時接受一幅完整的圖像信息，此為面陣CCD。CMOS的設計中每個像素就直接連著ADC，電信號直接放大并轉換成數(shù)字信號。比較：CCD的特色在于充分保持信號在傳輸時不失真，透過每一個像素集合至單一放大器上再做統(tǒng)一處理，可以保持圖像的完整性；CMOS的制程較簡單，沒有專屬通道的設計，因此必須先行放大再整合各個像素的資料。由此可見，CMOS的成像過程更加容易出現(xiàn)壞點，使圖像失真，但隨著他工藝的可兼容性和功耗，使得它更加適合嵌入式的需要，同時，產(chǎn)生

11、的圖像失真可以通過相應的算法進行補償，但這里需要注意的是，CMOS的成像特點決定了它非常容易受到外界環(huán)境光的影響，在使用的過程中，一定要設計出符合要求的光源。OV767O攝像頭模塊帶384KbFIFO數(shù)字攝像頭手動變焦OV7670總共有656*488個像素，其中640*480個有效(即有效像素為30W)。支持RawRGB、RGB(GBR4:2:2，RGB565/RGB555/RGB444),YUV(4:2:2)和丫CbCr(4:2:2)輸出格式。RGB565彩色模式，一個像素占兩個字節(jié)低字節(jié)的前5位用來表示B(BLUE)低字節(jié)的后三位+高字節(jié)的前三位用來表示G(Green)高字節(jié)的后5位用來表示R(RED)HI-B/TEL0-6YTEnedBi