ISP概述、工作原理及架构

雨林霖 2020-08-04 20:10:32 2672

1、概述

ISP全称Image Signal Processing,即图像信号处理。主要用来对前端图像传感器输出信号处理的单元,以匹配不同厂商的图象传感器

ISP 通过一系列数字图像处理算法完成对数字图像的效果处理。主要包括3A、坏点校正、去噪、强光抑制、背光补偿、色彩增强、镜头阴影校正等处理。ISP 包括逻辑部分以及运行在其上的firmware。

ISP 的控制结构如图1-1 所示,lens 将光信号投射到sensor 的感光区域后,sensor 经过光电转换,将Bayer 格式的原始图像送给ISP,ISP 经过算法处理,输出RGB 空间域的图像给后端的视频采集单元。在这个过程中,ISP 通过运行在其上的firmware 对ISP逻辑,lens 和sensor 进行相应控制,进而完成自动光圈、自动曝光、自动白平衡等功能。其中,firmware 的运转靠视频采集单元的中断驱动。PQ Tools 工具通过网口或者串口完成对ISP 的在线图像质量调节。


ISP 由ISP 逻辑及运行在其上的Firmware 组成,逻辑单元除了完成一部分算法处理外,还可以统计出当前图像的实时信息。Firmware 通过获取ISP 逻辑的图像统计信息,重新计算,反馈控制lens、sensor 和ISP 逻辑,以达到自动调节图像质量的目的。

2、架构

ISP 的Firmware 包含三部分,一部分是ISP 控制单元和基础算法库,一部分是AE/AWB/AF 算法库,一部分是sensor 库。Firmware 设计的基本思想是单独提供3A 算法库,由ISP 控制单元调度基础算法库和3A 算法库,同时sensor 库分别向ISP 基础算法库和3A 算法库注册函数回调,以实现差异化的sensor 适配。ISP firmware 架构如图1-2 所示。

不同的sensor 都以回调函数的形式,向ISP 算法库注册控制函数。ISP 控制单元调度基础算法库和3A 算法库时,将通过这些回调函数获取初始化参数,并控制sensor,如调节曝光时间、模拟增益、数字增益,控制lens 步进聚焦或旋转光圈等。

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