sensor调试小总结.docx
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sensor调试小总结
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目前，包括移动设备在内的很多多媒体设备上都使用了摄像头，而且还在以很快的速度更新换代.目前使用的摄像头分为两种:
CCD（ChargeCoupleDevice电荷偶合器件）和CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor互补金属氧化物半导体）。
这两种各有优劣:
目前CCD主要使用高质量的DC、DV和高档手机上，其图像质量较好，但是整个驱动模组相对比较复杂，而且目前只有曰本一些企业掌握其生产技术，对于选用的厂商来说成本会比较高昂，而且一些设备对与图像质量没有很苛刻的要求，对体积要求会高一些；而CMOS正好满足这样的要求,CMOS模组则比较简单，目前很多厂商已经把驱动和信号处理的ISP（ImageSignalProcessor）集成在模组内部,这样体积就更小,而且其生产技术要求相对简单、工艺比较成熟、成本较低、外围电路简单、图像质量也可以满足一般的要求，所以在嵌入式市场中占有很大份额，目前一些高端的CMOSSensor的质量已经可以和CCD的质量相媲美。
我这里要介绍的就是CMOS摄像头的一些调试经验。
首先，要认识CMOS摄像头的结构。
我们通常拿到的是集成封装好的模组,一般由三个部分组成:
镜头、感应器和图像信号处理器构成。
一般情况下，集成好的模组我们只看到外面的镜头、接口和封装壳,这种一般是固定焦距的。
有些厂商只提供芯片，需要自己安装镜头，镜头要选择合适大小的镜头，如果没有夜视要求的话，最好选择带有红外滤光的镜头，因为一般的sensor都能感应到红外光线，如果不滤掉，会对图像色彩产生影响，另外要注意在PCB设计时要保证镜头的聚焦中心点要设计在sensor的感光矩阵中心上。
除了这点CMOSSensor硬件上就和普通的IC差不多了,注意不要弄脏或者磨花表面的玻璃。
其次，CMOS模组输出信号可以是模拟信号输出和数字信号输出。
模拟信号一般是电视信号输出,PAL和NTSC都有，直接连到电视看的;数字输出一般会有并行和串行两种形式，由于图像尺寸大小不同，所要传输的数据不同，数据的频率差异也很大，但是串行接口的pixelclock频率都要比并行方式高（同样的数据量下这不难理解），较高的频率对外围电路也有较高的要求;并行方式的频率就会相对低很多，但是它需要更多引脚连线;所以这应该是各有裨益.（笔者测试使用的系统是8bit并行接口）另外输出信号的格式有很多种，视频输出的主要格式有：
RGB、YUV、BAYERPATTERN等.一般CMOSSensor模组会集成ISP在模组内部，其输出格式可以选择，这样可以根据自己使用的芯片的接口做出较适合自己系统的选择。
其中,部分sensor为了降低成本或者技术问题,sensor部分不带ISP或者功能很简单，输出的是BAYERPATTERN，这种格式是sensor的原始图像，因此需要后期做处理，这需要有专门的图像处理器或者连接的通用处理器有较强的运算能力（需要运行图像处理算法）。
不管sensor模组使用何种数据格式，一般都有三个同步信号输出：
帧同步/场同步（Framesynchronizing）、行同步（Horizontalsynchronizing）和像素时钟（pixelclock）。
要保证信号的有效状态与自己系统一致，如都是场同步上升（下降）沿触发、行同步高（低）电平有效等。
通过以上介绍，我们就可以根据自己的使用的系统选择适合的sensor模组。
要选择接口对应（如果并行接口,sensor模组输出数据bit位多于接受端，可以用丢弃低位的数据的方法连接）、数据格式可以接受或处理、pixelclock没有超过可接受的最高频率（有的是可调的，但帧率会受影响）、场同步和行同步可以调节到一致的sensor模组，这样才可以保证可以使用。
保证这些条件的正确性下，还要符合它的硬件电路要求，首要的是确定它的电源、时钟、RESET等信号是否符合芯片要求，其次要看所有的引脚是否连接正确，这样保证外围的电路没有错误情况下才可能正确显示图像。
各个厂商生产的产品各不相同,一些厂商的sensor模组在默认状态下就可以输出图像，而有些厂商的sensor模组必须要设置一些寄存器以后才可以得到图像。
区别是否可以直接输出图像,可以通过检测sensor的输出脚,如果三个同步信号都有,数据线上也有数据，那一般就会有默认图像输出，另外也可以跟厂商联系获得有关信息。
如果没有默认输出就需要设置寄存器了,一般都是通过两线串行方式（IIC总线使用频率很高）设置寄存器.寄存器设置是整个调试过程中最复杂的过程，当然要设置寄存器要先保证主芯片跟sensor模组之间通信是正确无误的，然后才是具体设置值的问题。
保证通信无误，简单的方法就是读写一致（排除部分动态变化的寄存器）,就是说保证能够每次写进去的数据都能正确读出来。
寄存器设置方面，一般都会有很多寄存器，其中一些是关键的:
例如软件RESET、工作状态、输出大小、输出格式、输出信号有效性、像素频率等，另外一些对细调图像质量很有用处的寄存器暂时可以不管，还有部分寄存器比如自动暴光、自动白平衡这些建议都选择auto,这些功能对图像质量影响很大，一般模组集成了ISP的都会有这个功能。
当然不管是默认图像还是设置以后输出的,都需要细调,这时如果有可能,可以联系sensor模组厂商，请他们给出推荐配置或者做一些技术支持，因为一般sensor内部都有一些寄存器是不对外公布的，只有厂商的FAE才这些寄存器的定义；自己调节图像时，可以从对比度、亮度、饱和度、锐化程度、Gamma校正、消除flicker等方面进行调节。
如果sensor没有集成ISP的话，如前面提到的它的输出是BAYERPATTERN,这种格式就是直接将感应到的数据传输过来，需要处理器端进行数据转换，同时还需要做白平衡、暴光控制，另外还要进行上面提到的对比度、亮度、饱和度等等的改进，这些改进要想得到比较好的图像质量，算法会比较复杂,不仅需要处理器有较强的处理能力，也对调试者有一定的要求,但是这样的sensor一般会比较便宜，所以根据自己的情况做选择比较好；不过目前有厂商设计做图像处理的芯片,其实这就是将ISP拿出来单独作为一颗芯片了，它的调试就跟sensor模组差不多了,只是大一些而已.
调试过程中，我们还要注意一些问题，例如YUV格式输出时中YUV的顺序、BAYERPATTERN中第一行数据的格式、sensor模组输出图像的大小、显示图像的大小等。
一般YUV顺序不对图像是可以看到的，只是色彩和亮度转换了；BAYERPATTERN第一行数据格式错了,也就是RGB三种颜色乱了，都是可以看到图像的;图像输出大小则比较重要，因为如果设置输入的图像大小大于实际输出的大小，处理器可能会因为数据不够一场而无法显示，如果小于实际大小则只能输出图像的一部分，但是还是可以显示的,当然这也可以在显示面积不够时做成局部放大的效果。
图像出来以后，就需要检验一些模组的质量，个人觉得可以从下面几个方面观察:
帧率、有无坏点、噪声、暗光下的图像、白平衡、色彩还原能力、暴光、边缘等。
现在一般的sensor厂商的30万像素的产品都可以VGA（640*480）30帧，2M像素做到SVGA（800＊600）30帧的帧率，一般应用已经足够，拖影现象也控制得比较好；坏点是比较严重的问题，一般是sensor硬件上有问题，而且它自身的修复算法没有能够修复的，这样对图像会有很大的影响，一般打开sensor工作5分钟就还没有的话，基本上就可以放心了，要指出的是有的时候在一些物体的边缘会出现“坏点”这是sensor算法的问题，一般移动一下物体或者模组就没有了；噪声问题是CMOSSensor无法躲避的问题,由于感光部分结构跟CCD的差异，注定了同样大小的感光面积下CMOSSensor图像噪声要比CCD严重，但是各个厂商技术的差异还是会噪声控制上也会有所不同,这时只要给个深色的背景就会看到了，同样CMOSSensor在低光条件下噪声问题也比较突出，当然可以使用一些技术加以改进；白平衡是最基础的问题，但是白平衡算法好坏也会影响sensor的表现,一些sensor遇到大片某个单色的画面时可以明显看到背景图像颜色改变，这就是算法不好的原因;色彩还原可以照在标准色板上，看与原来的区别就可以看出sensor色彩还原能力了,也有一些sensor会某些颜色过了；若没有色板也可以用色彩明亮丰富的纸来测试,关键是看sensor能否真实表现这些色彩；暴光控制现在一般都的模组都集成了，对着暗处和强光看它是否能够调节到比较理想的状态，一般不会有问题，但是也有例外，笔者曾经碰到一颗sensor在强光照射下启动时没有办法正确暴光，画面很暗；边缘好坏是一个sensor细节表现能力证明，一些sensor在边缘部分会有锯齿或者就是很模糊不清,这都是细节表现的问题；如果整个画面比较灰,那就是sensor对比度出了问题.
调试sensor是一件非常有趣的事情，很多时候它跟一般的IC没有太大区别，其实上我们也是把它当成一般IC来调试的，但是收获却很多。
当然，调试的时候可能会遇到很多问题，有些可能会比较棘手,问题的解决也需要很多的经验，但是办法总比问题多，问题的解决就是经验累积的过程、成长的过程。
以上是笔者一些调试经验，拿出来与各位分享，由于刚刚接触CMOS不到两年时间，文中难免片面之处。
设置一个SENSOR，首先硬件复位，然后软件复位，软件复位后2～5ms内进行寄存器设置，否则容易出错
设置寄存器应该先设置PLL，CLKRC，输出格式，以及输出格式的顺序，WINDOWING，分辨率，
软件复位后等待太长时间再写寄存器则不能正常显示
要得到需要的帧率，需要给sensor寄存器设置时加入空白象素和空白行。
对于ov7670，0x92/0x93加入空白行个数.
帧率的计算按照以下公式：
fps*（640+144）＊（510+x）＊2=12M（Pclk）
其中x是空行数，｛0x92,0x00},｛0x93,0x00｝时,x为0，fps为15；｛0x92,0x19｝,{0x93,0x01｝时，x为281（0x119）,fps为9.67。
如果SENSOR对着某些地方会偏色,则是设置三原色初始化值不对，重新设置即可
OVT带有MICROLENS的SENSOR，一般要求镜头的CRA与SENSOR的CRA尽量不要超过5度.我们也是用开OVSENSOR好几年后,OVT才给我们提这个。
在这里:
SENSOR上的MICROLENS与镜头构成一个复合镜头，在这个光学系统，试想:
如果两个镜头匹配不好，效果能好吗？
故建议楼主:
取得SENSOR的CRA以及镜头的CRA，看看是否匹配
请问楼主使用的是那个sensor?
我碰过这样的现象！
主要有两点:
1。
修改PCLK的上升沿的斜率。
2。
或者修改I/O的上升沿的斜率。
原因是不同厂家的模组layout的走线的长短，FPC的厚薄，都可能影响到PCLK的获取，
FPC的公差过大，或者头板的制作是否有什么问题，都可能引起这个问题。
如果可以通过硬件的方式改变PCLK上升沿的斜率，也可以解决这个问题
来结案了，通过修改pclk的上升沿和下降沿就解决了，不好意思,本人很弱
目前做的摄像头出现部分偏色问题，红色不正，稍带紫色,咖啡色的衣服变成了紫红色.化纤面料的黑色也变成紫色，但是塑料/金属材质的颜色一切正常
我感觉也是IR的问题
我觉得也应该不是IR问题，镜头上有IR,换过镜头后还是存在同样的问题。
请问AWB参数调整有什么规律吗？
OV7725的AWBCtrl共21个，不知道怎么入手啊。
colormatrix改变一下，整体图像颜色都变化了，还是不能解决问题
colormatrix改变一下，整体图像颜色都变化了？
colormatrix有遵循归一吗？
把G的系数减小，提高R的系数多仔细调调试试.
白天拍摄的图片出现色偏问题，应该是镜头没加滤波片
加上滤波片，把红外光滤除，图像就正常了
我觉得是镜头及镜头座有透光造成的，
可以检查镜头座是否平贴PCB及PCB上是否有过孔透光造成,
特别是右侧比较严重一些.[
白平衡调好后,去测试发现如果光圈加大/曝光时间增加,使光通量增加，远处的天空还有一些较明亮的地方会偏红，而其它部分颜色看着很好.
白平衡已经测试了很长时间，虽然红色分量的增益设的比较大点,但对着色板还不错的，
另外滤色片用的是400~700nm的不知道会不会因为红色过高引起这个现象
有朋友说可能是色温引起的，不知道会不会是这个原因
另外我做yuv转换后对yuv分量都乘了1.2左右的系数,这个会影响么？
看图片的直方图，GBchannel在右端出现山峰形状，出现了饱和现象，问题出在GBchannel输出范围（正常为0-255）不足导致亮部偏色，可能是自行修改了一些图像转换系数导致
不是镜头和IR的问题，也不是AWB的问题，而是你自己改了一些图像转换系数如RGB〉YUV等造成的
白平衡是有作用的，是通道的最大值不足导致的偏色
图像有波纹呢.怎么办呀?
我用的OV的，但有有红红的斑点呢。
晕了.怎么办呀》
你说的波纹是BANDDING吗？
如果是改一下曝光时间,就是0X10寄存器写1/100秒整数倍的值，就可以消除BANDING
如果没有作用，可能是电源干扰，把AVDD，DOVDD直接联到直流电源上共地，看是否有改善
OV2640照出来的图象为什么有杂点和水纹?
高手帮忙指点一下!
谢谢大家的意见!
Datasheet中有这么一句话:
Vdd—a=2。
8V，Vdd—d=1.3V，Vdd—io=1。
8Vfor15fpsinUXGAmode
所以我在设计电路的的时候Vdd—io用的是1.8V，现在改成２．８５V就没有杂点了，我的DVDD用的是１．３V,但是还是有水纹一样的东西，我换了好几个镜头都是这个样子，HREF和VREFH是不是有干扰?
?
VREFH直接是０．１U到地，跟HREF都不在一起,还有你说测PIN脚电流怎么测啊?
用的是MI1320，在室内拍没有问题，在室外,基本上每张都如下图那样，偏色比较严重。
请教这是由于什么原因造成的呢?
是白平衡的原因吗？
但Sensor的白平衡不是自动实现的吗？
怎么去调整呢?
万分感谢！
年底了，找人都比较困难，还是想自己先调一下.
现在改了
R0x222：
AWBRedLimit（RW）
R0x223:
AWBBlueLimit（RW）
R0x228:
AWBAdvancedControl
这3个寄存器，把范围加大之后,效果就改善了不少.
但是不知道改这些寄存器有什么规律或者依据没有?
知道的麻烦给介绍一下,最好能详细点的。
從照片看來不像是白平衡的問題
而且室內正常而戶外偏紅
應該是紅外光過強
原因可能是IRCut搭配不好
另一種可能是漏光
某些材料雖然看起來不透光
可是紅外光仍穿得過
也會有類似現象
很多圖像的問題
最好先從光學上去思考
經常光學上的一些小問題
在電子或軟件上花十倍的功夫都不一定解決得了
最近调一个Camera，但是对于Banding这个问题，一直没有办法解决，主要是对这个部分不了解!
想请大侠帮忙解释一下Banding的形成原因，以及计算方法和如何消除！
Banding由工频干扰引起,交流电光源都有光强的波动，在中国交流电频率是50Hz,光强的波动就是100Hz，周期10ms。
如果camera曝光时间不是10ms的整数倍，那么在不同的感光面接收到的光能量一定不一样，体现在图像上就是有明暗条纹.
消除banding就得想办让曝光时间是10ms的整数倍！
60Hz的交流电需要控制曝光时间为8.33ms的整数倍。
以50Hz为例说明,实现这个有两种办法：
1、设置曝光控制，强制为10ms整数倍变化，但是这样会浪费一部分曝光时间,导致曝光无法用满,在室内自然就会损失性能。
2、修改桢率,使每桢图像分到的时间是10ms的整数倍,则可以用满每桢曝光时间在，室内效果更好。
修改桢率可以插入DummyLine或者DummyPixel.这需要一点点计算，具体计算需要看sensor输出Timing。
例如把桢率设置为7。
14fps，则每桢曝光时间是140ms。
如果是15fps，则每桢曝光时间是66.66ms，如果强制曝光为10ms整数倍，最大即60ms，则有6.66ms无法参与曝光,损失性能
具体调整桢率方法得和sensor的FAE沟通，每个sensor都可能不一样，不能一概而论。
调整桢率还有个原则要注意，预览一般不能低于10fps，再低就很卡,常用14。
3fps和12.5fps；抓拍不能低于5fps,否则用手就很难拍出清晰的照片,常用7.14fps。
桢率是一个权衡折中的选择，高了曝光时间不够，暗光效果太差，低了没法拍照,容易虚。
低照度下曝光图片偏红色是什么原因
一般低照度下本身就是红色分量（红外）比较大,所以图片会偏色，可以用滤色片和白平衡等加以修正
低照度偏红，高片蓝。
建议调GAMMA值,如果不行就调COLOURGAIN
根據Bayerpattern的排列［R/Gr/B/Gb],確實是G的分量比較多。
但是Cell本身對R/G/B的靈敏度並不一致，對R最靈敏，G次之,B最差.
所以最後還需要用ColorGain作調整
谁能解释下binning模式
Binning是将相邻的像元中感应的电荷被加在一起，以一个像素的模式读出。
Binning分为水平方向Binning和垂直方向Binning，水平方向Binning是将相邻的行的电荷加在一起读出，而垂直方向Binning是将相邻的列的电荷加在一起读出，Binning这一技术的优点是能将几个像素联合起来作为一个像素使用，提高灵敏度，输出速度，降低分辨率，当行和列同时采用Binning时，图像的纵横比并不改变，当采用2：
2Binning,图像的解析度将减少75%。
在手机小屏幕上Preview时建议用这种方式而不是通过DSP来做抽点的动作。
可以增大输出驱动，看下,这样图象的采集会稳定点。
出现彩色条纹的原因一般有，
1\\丢失数据,
2\\输出驱动小，
3\\DAC参考电压不合适,
4\\硬件上的问题
OV2640采集到的图像噪点问题
我转换了一下Pclk的极性，这个躁点的问题得到了很好的解决。
我先前也试过改变pclk的极性但是没有成功图像乱七八糟。
但是看了你的回复我有重新试了一下,成功了
颜色浅可以尝试提高一下饱和度，另外，如果会改颜色校正矩阵的话也可以尝试做下改动，主要是调高颜色的增益
画面中间偏红
在明暗交接的日光灯处，图像都有这些现象，只是严不严重的问题了
红成这样啊，是不是镜座漏光了啊。
或者就是镜头镜座与芯片不匹配啊！
要看拍灰度板效果，另外sensor自带有lenscorrection功能，这个应该能调好
图象中，就是圆的边缘有锯齿
调锐度设置寄存器EdgeEnhancement
降低边缘强化,减小对比度.
我们菜鸟本来对Camera是如何工作的整体流程也不是很了解,最想知道的也就是这个。
希望大家都能说一下自己的认识，以帮助我们加深理解！
先引一例我看过的：
手机Camera是怎么驱动的？
以下是引用夏耘在2006—12-1021:
29:
31的发言：
简单跟你说一个流程，不知道能不能解决你的疑惑.
1。
打开CameraPowerLDO，让Camera有能量保证;
2。
打开IIC,使能Camera的powerdown脚，按照要求让Reset脚做一个复位动作；
3。
下载最基本的参数让Sensor工作起来，可能包括软复位；
4。
如果有必要，最好去读一下sensor的版本ID,这样可以让你确认是否连接上你想要的sensor；
5。
下载preview的参数，为预览动作准备；
6。
下载Capture的参数，为拍照动作准备；
7.设置Powerdown脚无效,或者关掉LDO等动作，退出Camera。
找不到CAMERA设备，装置未就绪
以下是引用naiwa44在2007-1—2616：
27：
19的发言:
电源，RESET，I2C有没有信号,RESET的高低电平是否正确，某些sensor高电平复位，powerdown电平是不是正确，读sensorID是否能读出
以上都正常，基本就是初始化代码的问题了
以下是引用zhangjh339在2007-2-818:
42:
34的发言：
如果POWER、RESET信号没问题的话，一般情况下是sensorID错误，可以尝试I2C读取后sensorID打印出来看看，这样可以验证I2C能否正常读取，以及你配置的sensorID是否正确！
如果I2C无法正常读取的话就是硬件问题了，查硬件
说一下我自己的经历，我拿OV7670去换OV7660，结果显示“装置未就绪”，测量电压都正常，后来用Catcner查看，发现读取的Sensor_ID与预设的不符,我以为OV7670的ID号就是0x7670,其实是0x7673。
呵呵，这是一个小问题,不过我现在还未弄清楚Sensor_ID的规则，或者出处。
希望有大侠能够点拨一下。
关于Sensor预览时有条纹:
1.电源不稳定,CMOSsensor对电源的稳定度蛮高的.
2.同步信号受干扰，彩色条纹显然是每行数据中有信号丢失造成.
3。
检查mclk和pclk以及他们的ratio,软件设置是否相符。
以下是引用jamesbond在2007—4—114：
20:
35的发言:
1。
随机条纹干扰,查电源
2.行场同步随机干扰,一般不大会出现，除非HSYNC与VSYNC中间串入电阻或者走线过长
3.50HZ/60HZ刷新非同步条纹,改刷新频率，行不同步/干扰出现摩尔纹（移动斜条纹），场不同步/干扰出现百叶窗效应
以下是引用lmotorcat在2007-4—1221：
47：
40的发言：
楼主，这个问题从软件上很难解决,最好的办法是从滤除电源干扰入手.SENSOR的数字电源没有问题，关键是模拟电源，它给内部的A/D及光电转换电路供电，所以比较敏感.建议：
用PSSR值较高（80db以上）的LDO给其模拟电路供电，同时，在靠近连结器附近用磁珠和去偶电容进一步消除干扰.
看到很多人都碰到过这种问题,也有很多种针对具体不同例子的回答.但我们看了也还是一知半解,有没有人帮忙详细解释一下呢？
呵呵,会不会觉得我太懒了,那么，告诉我一下该怎么去找这些资料参考？
指个方向也行。
以下是引用zhao_fred在2006—12-112：
12：
50的发言：
各位，关于摄像头本人也调了几个，但是所谓的调试,大多是整合别人写好的初始化代码，如果感觉效果不满意,再请技术支持过来调试，所以到头来，还基本是个门外汉，有些问题还是请各位高手指教一下：
1，就拿ov9650来说吧，关于像素的设置17，18，19，1a，03,32，这几个寄存器，由于我们多媒体芯片的限制，最大只能到1280＊960，这时候寄存器里的值，恰好也是1280*960，但是当切换成640*480的时候，寄存器里的值就对不上号了，是不是还有别的寄存器，来共同决定这个像素的设置？
2，关于噪点点调试，好像是根据mclk的值来确定，但具体怎么确定，有什么算法,测量输入的mclk的值，去决定哪些寄存器的值?
关于噪点，除了根据mclk，还有哪些可以改善的？
3还有pclk以及输出贞率的关系是怎样,以及哪些寄存器控制这些值，怎样个算法请各位指教。
本人qq：
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