在所有这些camera 产品中,CMOS sensor 是当之无愧的核心元件,它位于镜头和图像信号处理器(ISP)之间,把光信号转换成ISP能够处理的数字信号(电信号)。CMOS sensor 与镜头、ISP一起构成了camera 的灵魂,决定了camera 的核心价值。


e1ada9735e4e042a009284102abe894b.png




当人们选购camera产品时,可能第一关注的就是分辨率指标,这个指标也是很多普通消费者唯一能够理解的技术指标。比如某手机支持1200万像素摄像头,它背后的意义是该手机可能使用SONY IMX378 sensor,该sensor在抓拍静态照片时输出分辨率为4056x3040的完整尺寸图像,而拍照之前的预览视频则一般默认是1920x1080的FHD高清图像。

有些眼尖的读者已经注意到这个问题了,为什么抓拍和预览时图像分辨率会不同?原因并不复杂,第一是省电,处理1200万像素的预览视频消耗的能量基本上是200万像素的6倍,手机的电量会迅速耗光;第二是成本,能够处理1200万像素预览视频的ISP复杂度更高,芯片面积更大,价格也更贵。第三是没有必要,因为手机屏幕的主流才刚刚达到200万像素,更高的分辨率没有实际意义。基于以上原因,手机在抓拍和预览时需要进行模式切换,而每次切换模式需要为sensor和ISP重新配置大量的寄存器参数,一般会有2万个左右,所以在切换瞬间预览视频会短暂黑屏,而实际抓拍到的图像与预览图像会存在一个明显的时间延迟。这个延迟会给用户造成不少困扰,比如会使家长们在抓拍小孩的表情时遇到一定的技术困难,会错过很多生活中的精彩瞬间。

在印刷行业中,描述一幅图像的质量通常会使用“像素密度”的概念,一种常用的定义是PPI(pixel per inch)或DPI(dot per inch),即每英寸长度上(1in=25.4mm)打印多少个像素点。Photoshop软件中默认的标准像素密度是72dpi,高质量标准是300dpi。

下面的例子说明了不同像素密度对应的图像质量效果。


a13cf49d059aa0e7bf68c2450fd99ded.png


一张A4 纸的尺寸是210mm×297mm,即8.27inx11.69in。当以72dpi质量打印图像时,图像的分辨率至少需要是595×842, 当以300dpi质量打印时,图像的分辨率至少需要是2480×3508。

在我国一般采用国际单位体系,因此像素密度通常用PPM(pixels per meter)单位。在安防行业中,人们一般将图像质量从高到低分为5个等级,每个等级可以满足一定的应用需求,即

  • Identification:图像质量优秀,图像中提供了充足的细节,可以完全确定目标的身份,并排除其它可能性


e44879ee34a0a43dcf6926948b673120.png


  • Recognition: 图像质量良好,图像提供的细节足以断定图像中的目标是否与真实人物(或参考照片)属于同一人物


ba1dfa46f6dc60f0475f5e31ba8721a3.png


  • Classification:图像质量一般,图像提供的细节仅能帮助分辨体貌特征,如男女、高矮、颜色等,但不能断定全部细节


e29e3ef541e48805295e87237aadc96c.png


  • Detection:图像质量差,仅能勉强分辨图像中是否存在关注的目标


dd6aad692508775b4d1de1e3f83a42a7.png


  • Useless:图像质量太差,不能说明任何问题

下图说明的是人脸识别场景涉及的图像质量等级


c152e07bd19538caab80995d11481609.png


下图说明的是车牌识别场景涉及的图像质量等级


f6f954ce43a593922b63d4b34fc306e1.png