Optimierung von SoC-Bildsensoren

Optimierung von SoC-Bildsensoren

• CCM (Color Correction Matrix): Die Farbfilterkennlinien eines CMOSBildsensors – und auch eines CCDSensors – entsprechen in der Regel nicht dem üblichen RGB-Farbraum, da die Sensorfarbfilter zum Teil auch für Nachbarfarben empfindlich sind (Color Crosstalk). Auch der Einsatz eines Infrarotsperrfilters beeinflusst die effektive Farbfilterkennlinien. Diese Abhängigkeiten werden duch die CCM korrigiert.
  
  
• AWB (Auto White Balance): Je nach verwendeter Lichtart – künstliche/ natürliche Beleuchtung, Sonnenaufgang, Dämmerung oder Tageszeit – weisen die RGB-Farbwerte eine Farbstichigkeit auf, die durch den automatischen Weißabgleich korrigiert werden kann. Der Regelbereich der AWB hängt vom verwendeten Objektiv und von den verwendeten Filtern ab.
  
  
• AE (Auto Exposure): Im Einsatz des Sensors können sich die Beleuchtungsverhältnisse im Bild global/lokal mit unterschiedlicher Geschwindigkeit ändern. Die automatische Belichtung hat dafür Sorge zu tragen, dass das Bild möglichst optimal belichtet ist und nicht anfängt, mit der Helligkeit zu oszillieren. Insbesondere bei Umgebungen mit pulsierenden Lichtquellen (z.B. Leuchtstoffröhren) kommen so genannte Antiflicker-Funktionen zum Einsatz.
  
  
• Gamma Correction: Historisch bedingt – durch die nichtlinearen Eigenschaften der Bildschirmphosphore und Übertragungsstrecken –, ist es notwendig auf jeden Farbkanal eine Gammakorrektur anzuwenden. Der entsprechend anzuwendende Gammawert ist applikationsspezifisch.

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In der Zukunft, und auch zum Teil schon heute, werden SoC-Bildsensoren durch immer hochleistungsfähigere Bildverarbeitungs- und Analysefunktionen ergänzt und ermöglichen so auf kleinstem Raum so genannte „smarte“ Kamerafunktionen.

Die komplexen Funktionsblöcke im Überblick:

• AS (Anti Shake): Eine Bildstabilisatorfunktion, die bei Bewegtbildaufnahmen durch dynamische Nachführung des Auslesefensters (Region of Interest, RoI) das Bild stabilisiert.
• MT (Motion Tracking): Durch Vergleich von mehreren Bildern, Texturerkennungen und Texturverfolgungen ist es möglich, nicht nur Differenzen, sondern tatsächlich Bewegungen im Bild zu erkennen, um dann gezielt eine Bildaufnahme auszulösen.
• Dewarp: Der Einsatz normaler Weitwinkelobjektive – in der Regel mit Bildwinkeln > 90° – führt zu einer verzerrten Bildaufnahme, die üblicherweise als Fischaugeneffekt bezeichnet wird. Durch eine entsprechende Bildnachverarbeitung ist es möglich, diesen Effekt zu kompensieren. Kameras mit dieser Funktion sind nahezu verzeichnungsfrei.
• JPEG-Encoder: Einige CMOS-Bildsensoren mit einer Auflösung > 1 Megapixel verfügen über integrierte JPEGEncoder, die in der Lage sind, mit voller Bildrate, z.B. 2 MPixel und 15 Hz, zu arbeiten. Je nach Parametrierung lassen sich unterschiedliche Kompressionsraten erzeugen, so dass die zur Verfügung stehenden Übertragungsbandbreiten optimal ausgenutzt werden können.
• FBAS-Encoder: Im Bereich von automotiven Anwendungen und Überwachungstechniken verfügen einige CMOS-Bildsensoren über integrierte analoge FBAS-Encoder. Mit diesen Sensoren ist der Anwender in der Lage, so genannte „Einchip-Kameras“ zu realisieren.

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