数码成像原理

1.数码相机成像器件 

简单讲一讲数码相机的成像原理,其实数码相机的成像原理与胶卷的成像原理差不多。不同的是,数码相机的底片是一个板－－CCD板,CCD板接受镜头传递过来的影像经过模拟数字转化器转化成数字信号后存储在卡当中，大家知道底片越大，成像质量越好。所以原理上讲：CCD板的大小对成像质量极为重要。数码相机的成像器件主要有两种：CCD和CMOS。

    (1)CCD——英文Charge Couple Device的缩写，中文名称“电荷耦合器件”。

        CCD的特点：技术成熟，成像质量好；耗电量大，工艺复杂，成本高，像素提升难度大。

        CMOS——英文Complementary Metal-Oxide Semiconductor的缩写，中文名称为“互补金属氧化物半导体”。

        CMOS的特点：价格低廉，制造工艺简单；耗电量低。然而如果在使用数码相机时动作效果较多，那么CMOS在频繁的启动过程中会因为多变的

电流而产生热量，导致杂波并影响画质。

2.数码相机是怎样成像？

a) 光线透过镜头投射到感光元件表层；

b) 光线被感光元件表层上滤镜分解成不同的色光； 

c) 色光被各滤镜相对应的感光单元感知，并产生不同强度的模拟电流信号，再由感光元件的电路将这些信号收集起来； 

d) 模拟信号通过数模转换器转换成为数字信号，再由 DSP对这些信号进行处理，还原成为数字影象；

e) 数字影象再被传输到存储卡上保存起来。 

详细步骤如下：
1）.当用户对准拍摄目标，并将快门按下一半时，相机内的微处理器开始工作，以确定对焦距离、快门的速度和光圈的大小。当按下快门后，光学镜头可将光线聚焦到影像传感器上，这种CCD/CMOS半导体器件代替了传统相机中胶卷的位置，它可将捕捉到的景物光信号转换为电信号。

2）.此时就得到了对应于拍摄景物的电子图像，由于这时图像文件还是模拟信号，还不能被计算机识别，所以需要通过A/D（模/数转换器）转换成数字信号，然后才能以数据方式进行储存。接下来微处理器对数字信号进行压缩，并转换为特定的图像格式，常用的用于描述二维图像的文件格式包括Tag TIFF（Image File Format）、RAW（Raw data Format）、FPX（Flash Pix）、JFIF（JPEG File Interchange Format）等，最后以数字信号存在的图像文件会以指定的格式存储到内置存储器中，那么一张数码相片就完成拍摄了，此时通过LCD（液晶显示器）可以查看所拍摄到的照片。

前面只是简单介绍了其大致的过程，下面结合下图来详细地介绍相片成像的整个过程。

1）当使用数码相机拍摄景物时，景物反射的光线通过数码相机的镜头透射到CCD上。

2）当CCD曝光后，光电二极管受到光线的激发而释放出电荷，生成感光元件的电信号。

3）CCD控制芯片利用感光元件中的控制信号线路对发光二极管产生的电流进行控制，由电流传输电路输出，CCD会将一次成像产生的电信号收集起来，统一输出到放大器。

4）经过放大和滤波后的电信号被传送到ADC，由ADC将电信号（模拟信号）转换为数字信号，数值的大小和电信号的强度与电压的高低成正比，这些数值其实也就是图像的数据。

5）此时这些图像数据还不能直接生成图像，还要输出到DSP（数字信号处理器）中，在DSP中，将会对这些图像数据进行色彩校正、白平衡处理，并编码为数码相机所支持的图像格式、分辨率，然后才会被存储为图像文件。

6）当完成上述步骤后，图像文件就会被保存到存储器上,我们就可以欣赏了。