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4 2 图像的采集（第2页）

数码相机（又名：数字式相机，英文全称：DigitalCamera，DC），是一种利用电子传感器把光学影像转换成电子数据的照相机。与普通照相机在胶卷上靠溴化银的化学变化来记录图像的原理不同，数码照相机采用图像传感器作为感光元件，将被拍摄物体的图像以数字形式记录在存储器中，是一种新型的数字图像记录设备。数码照相机的种类很多，按用途划分为普及型数码照相机、准专业级中档数码照相机、专业级单镜头反光数码照相机等。

2。数码照相机的工作原理与组成

（1）数码照相机的工作原理

数码相机是集光学、机械、电子一体化的产品。它集成了影像信息的转换、存储和传输等部件，具有数字化存取模式、与电脑交互处理和实时拍摄等特点。它的工作原理与传统相机的工作原理完全不同。数码相机主要是利用CCDCMOS传感器的感光功能，将光信号转换成电信号，然后经过图像处理器处理后，再将图像保存到存储卡中。与此同时，图像处理器将图像信号发送给LCD驱动芯片，LCD驱动芯片再将图像信号转换成LCD显示屏的驱动信号后，发送给LCD显示屏，驱动其将图像显示出来。其原理框图如图4-2-4所示。

图4-2-4数码照相机原理框架图

（2）数码照相机的组成

数码照相机主要由镜头、图像传感器、AD转换器、CPU、存储芯片、LCD、输入输出设备等组成，如图4-2-5所示。

图4-2-5数码照相机的组成结构

①镜头：一般来说，数码相机的成像系统包括镜头、光圈、快门和感光成像器件4个部件。数码相机镜头作用与普通相机镜头作用相同，用于取景，可分为变焦镜头、定焦镜头。

②图像传感器：图像传感器的作用主要是将光信号转变为电信号。图像传感器是数码相机的核心部件，其质量决定了数码相机的成像质量。图像传感器的体积通常很小，但却包含了几十万个乃至上千万个具有感光特性的二极管——光电二极管。每个光电二极管即为一个像素。当有光线照射时，光电二极管就会产生电荷累积，光线越多，电荷累积的就越多，然后这些累积的电荷就会被转换成相应的像素数据。图像传感器主要有两类：电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）。电荷耦合器件（CCD）电路复杂，读取信息需在同步信号控制下一位一位地实地转移后读取，信息读取复杂，速度慢；要三组电源供电，耗电量大，但技术成熟，成像质量好。互补金属氧化物半导体（CMOS）电路简单，信息直接读取，速度较快，只需使用一个电源，耗电较小，为CCD的110到18；但单光电传感元件、电路之间距离近，相近的光、电、磁干扰较严重，对图像质量影响很大。

③AD转换器（模拟数字转换器）：模拟数字转换器是将模拟信号转换成数字信号的部件。它的指标是转换速度、量化精度，其对应于AD转换器将每一个像素的亮度或色彩值量化为若干个等级，这个等级就是数码相机的色彩深度。对于具有数字化接口的图像传感器（如CMOS），则不需AD转换器。

④MPU（微处理器）：微处理器是通过对图像传感器的感光强弱程度进行分析，调节光圈和快门。一般数码相机采用的微处理器模块包括图像传感器数据处理DSP、SRAM控制器、显示控制器、JPEG编码器、USB等接口、运算处理单音频接口（非通用模块）和图像传感器时钟生成器等功能模块。

⑤存储设备：存储设备主要用于保存数字图像数据。分为内置存储器和移动存储器。内置存储器为芯片，用于临时存储图像。移动存储器有SD卡、MD卡、软盘、CD、记忆棒等。

⑥LCD（液晶显示屏）：主要用作数码相机的电子取景器、图片显示。主要分为DSTNLCD（双扫扭曲向列液晶显示器）和TFTLCD（薄膜晶体管液晶显示器）。现在的数码相机中主要使用的是TFTLCD。

⑦输入输出接口：输入输出接口主要是实现数据交互。常用接口有图像数据存储扩展设备接口、计算机通信接口、连接电视机的视频接口。

3。数码照相机的使用

普及型小型数码照相机就是人们俗称的“傻瓜照相机”，这类照相机的特点是体积小，自动化程度高，可以用LCD（LiquidCrystalDisplay）显示器取景拍摄，是教学和家用数码照相机的主流。这类照相机的型号繁杂，但是在结构和操作方面又有共同点，其操作方式也大同小异，基本上可以触类旁通。

（1）数码照相机的部件简介

下面以SONYshot数码照相机为例，介绍照相机的各功能部件及使用方法。图4-2-6、4-2-7分别为数码相机正面、背面部件布局。

图4-2-6数码相机正面部件示意图

图4-2-7数码相机反面部件示意图

（2）开机准备

按下电源开关键或向下推开镜头盖，电源指示灯呈工作状态，同时扬声器发出开机提示音，进入准备拍摄状态。

拍摄静止图像或动画前，将模式转盘切换到与所需使用的功能对应的标记处。

（3）对焦和拍摄

将被摄体置于画面中央并按下快门按钮一半，如图4-2-8所示。

图4-2-8对焦步骤

①照相机对被摄体对焦并固定曝光和白平衡。

②如果无法自动对焦，则在图像显示屏中央显示红色框。

③最多在九个点测量焦距。出现绿色框表示位置对焦。

要拍摄出前景中的被摄体与背景对焦的照片，请半按下快门按钮对被摄体进行对焦，然后进行构图，如图4-2-9所示。