目录
一 摄像头模组CCM
二 工作原理
三 3A算法
1 AF 自动对焦
2 AE 自动曝光
3 AWB 自动白平衡
一 摄像头模组CCM
摄像头模组，Camera Compact Module，简写为CCM，是影响捕捉的重要元器件。
总体流程如下:
摄像头硬件结构图如下：
● 镜头Lens对成像有很重要的作用，相当于人眼中的晶状体，利用透镜的折射原理，景物光线透过镜头在聚焦平面上形成清晰的像，然后通过感光材料CMOS或CCD记录影像，并通过电路转换为电信号。Lens一般由几片透镜组成透镜结构，按材质可分为塑胶透镜(plastic)或玻璃透镜(glass)，玻璃镜片比树脂镜片价格贵。塑胶透镜其实是树脂镜片，透光率和感光性等光学指标比不上镀膜镜片。 通常摄像头采用的镜头结构有：1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、2G3P、4G、5G等。透镜越多，成本越高，相对成像效果会更出色。
● 红外滤光片 IR Filter 主要是过滤掉进入镜头的光线中的红外光，这是因为人眼看不到红外光，但是sensor却能感受到红外光，所以需要将光线中的红外光滤掉，以便图像更接近人眼看到的效果。
● 传感器 Sensor 是摄像头的核心，负责将通过Lens的光信号转换为电信号，再经过内部AD转换为数字信号。每个pixel像素点只能感受R、G、B中的一种，因此每个像素点中存放的数据是单色光，所以通常所说的30万像素或者130万像素，表示的就是有30万或130万个感光点，每个感光点只能感应一种光，这些最原始的感光数据称为RAW Data(由于 Sensor 的每个 pixel 只能感光 R 光或 B 光或 G 光，因此每个像素此时存贮的是单色的，称之为 RAW DATA 数据)。
Raw Data数据要经过ISP（Image Sensor Processor ，Sensor模块的组成部分）处理才能还原出三原色，也就是说如果一个像素点感应为R值，那么ISP会根据该感光点周围的G、B的值，通过插值和特效处理等，计算出该R点的G、B值，这样该点的RGB就可以被还原。
目前常用的sensor有两种，一种是CCD（电荷耦合）原件；一种是CMOS（金属氧化物导体）原件。
■ CCD（Charge Coupled Device），电荷耦合器件传感器。使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成电信号。CCD由许多独立的感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光照时，每个感光单位都会将电荷反映在组件上，所有的感光单位产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的图像。
■ CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor），互补性氧化金属半导体。主要是利用硅和锗做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N(-)和P(+)级的半导体，这两个互补效应所产生的电流可以被处理芯片记录并解读成影像。
● 图像处理芯片 DSP 是CCM的重要组成部分，它的作用是将感光芯片获得的数据及时地快速地传递到中央处理器并刷新感光芯片，因此DSP芯片的好坏，直接影响画面品质，如：色彩饱和度、清晰度、流畅度等。如果集成了DSP，则RAW Data会经过AWB（自动白平衡）、color matrix、lens shading（镜头阴影校正）、gamma（曲线调整）、sharpness、AE（自动曝光）和de-noise处理，最终输出YUV或者RGB格式的数据。
DSP结构框架：
>>ISP（Image Signal Processor），镜像信号处理器或者图像信号处理器
>>JPEG encoder，JPEG图像编码器，有软件硬件之分。
ISP，Image Signal Processor，图像信号处理器；DSP，Data Signal Processor，数字信号处理器。
ISP一般用来处理Image Sensor（图像传感器）的输出数据，如进行：AEC（自动曝光控制）、AGC（自动增益控制）、AWB（自动白平衡）、色彩校正、Gamma校正、祛除坏点、Auto Black Level、Auto White Level 等等功能的处理。 而DSP功能就比较多，它可以做些拍照以及回显（JPEG的编解码）、录像以及回放（Video 的编解码）、H.264的编解码、还有很多其他方面的处理，总之是处理数字信号。可以认为ISP是一类特殊的处理图像信号的DSP。
注意：ISP表示的是什么，Image Signal Processor（图像信号处理器）或者Image Sensor Processor（图像传感器处理器）。Image Sensor Processor，相当于Sensor模块中的一部分，由DSP做处理器。Image Signal Processor是一个真正的处理器。
● DVP分为三个部分：输出总线；输入总线；电源总线；
● FPC柔性电路板(柔性PCB) ,简称"软板", 又称"柔性线路板",起到电信号传输作用。
二 工作原理
光线通过镜头Lens进入摄像头内部，然后经过IR Filter过滤红外光，最后到达sensor（传感器），senor分为按照材质可以分为CMOS和CCD两种，可以将光学信号转换为电信号，再通过内部的ADC电路转换为数字信号，然后传输给DSP（如果有的话，如果没有则以DVP的方式传送数据到基带芯片baseband，此时的数据格式Raw Data，后面进行加工）加工处理，转换成RGB、YUV等格式输出。
三 3A算法
1 AF 自动对焦
目的是获得清晰度更高得图像。方法分两类，一类是传统的聚焦方法，一种是基于数字图像处理方式的图像聚焦方法。传统的方式中，自动聚焦通过红外线或者超生波测距的方式来实现。这一类聚焦方式在某些场合受到了限制。因此在日趋集成化、微型化、低成本的应用中，基于数字图像处理的自动聚焦方法更具有优势。根据镜头成像分析，镜头的光学传递函数可以近似为高斯函数，它的作用等效为一个低通滤波器。离焦量越大，光学传递函数的截止频率越低。从频域上看，离焦量增大，对图像高频能量造成损失，使得图像的细节逐渐模糊。从空域上看，离焦量增大，点光源成像的光强分布函数越分散，可分辨的成像间距越大，图像相邻像素互相重叠，图像细节损失严重。因此图像清晰度评价函数是建立在图像边缘高频能量上的。数字处理方法中，自动聚焦的关键在于构造图像的清晰度评价函数。图像清晰度评价函数必须具有良好的单峰性和尖锐性，而且要计算量适度，从而可以快速的实现精准对焦。
2 AE 自动曝光
曝光是用来计算从景物到达相机的光通量大小的物理量。图像传感器只有获得正确的曝光，才能得到高质量的照片。曝光过度，图像看起来太亮；曝光不足，则图像看起来太暗。到达传感器的光通量的大小主要由两方面因素决定：曝光时间的长短以及光圈的大小。
利用光圈进行自动曝光，主要根据所拍摄的场景来控制光圈大小，使得进光量维持在一定范围内。通过光圈进行曝光控制的成本比较高。现在市场所见的中低端摄像头采用的主流技术通过调整曝光时间来实现自动曝光。
目前自动曝光控制算法方法有两种，一种是使用参照亮度值，将图像均匀分成许多的子图像，每一块子图像的亮度被用来设置参照亮度值，这个亮度值可以通过设置快门的速度来获得。另外一种方法是，通过研究不同光照条件下的亮度与曝光值之间的关系来进行曝光控制。这两种方法都是研究了大量的图像例子和许多不同的光照条件。而且均需要在不同的光照条件下所采集的图像数据库。实际中自动曝光研究需要解决好以下几个问题，首先是判定图像是否需要自动曝光，其次是自动曝光时，如何调整光电转换后数字信号来找出自动曝光能力补偿函数，最后就是调整到什么程度最为合适。
3 AWB 自动白平衡
白平衡的基本原理是在任意环境下， 把白色物体还原成白色物体， 也就是通过找到图像中的白块， 然后调整R/G/B 的比例， 如下关系：
R’= R * R_Gain
G’ = G * G_Gain
B’ = B * B_Gain
R’ = G’= B’
AWB 算法通常包括的步骤如下：
(1)色温统计： 根据图像统计出色温；
(2)计算通道增益： 计算出R 和B 通道的增益；
(3)进行偏色的矫正： 根据给出的增益， 算出偏色图像的矫正。
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