便携式设计中图像采集与处理系统的挑战与解决方案

"速度"是描述光学系统将光线传递到成像器的能力的一种简单方法。在光线好的环境下对"慢镜头"进行操作。这是因为，光学允许使用小光圈以及慢快门来获取很好的景深。而在差光线下或在好光线但需要快门速度很快（如下面提到的体育运动）的条件下拍照，需要一个"快镜头"。因此，这个挑战是在光照条件、景深、快门速度间提供一个很好的联系，并开发一种快速镜头来适用于低光场景。

软件增强光学为拍照手机提供了一种全自动解决方法，从而可以使消费者可以在更广泛的光照条件下拍摄清晰的图片。这种方法的基本思想是设计带有低F值光学器件的相机模块，典型是F/1.75，并通过一种上述的扩展景深解决方案来将景深恢复成正常情况。低F值光学器件使超高速镜头解决方案适用于静态摄影以及视频采集。信号处理可以补偿对比度的损失并随后降低最终图像中的噪声，而保留了原始图像的边缘、细节以及质地等。这是可能的，因为写入线性缓存器中供算法使用的信息提供了基于像素平均的数据，并提高了图像的信噪比约6个dB。该种方案的有效性可以通过对比图9中由1.75μm成像器得到的两张图来描述。

实现

软件增强光学综合了专业镜头和自定义的算法，从而提供了有着卓越质量的图片，并对用户完全透明。然而，相机模块的设计师们需要事先考虑如何将这些增强技术纳入到手持机中，而不是一个插件的形式。原则上，所有需求只是一个客户制定的光学镜头仓中的镜头，这可以通过现有的架构和镜头材料来制造而成。自定义的镜头可以甚至可以取代现有的镜头。和这个镜头一起的，还有图像处理算法。用于这些方案中的算法可以非常小，通常是10万级逻辑门。这对于嵌入到CMOS成像器而言非常小，但这需要与成像器制作商协调，然后模具必须安置正确的光学器件。

另一种放置算法的方法是软件或固件的形式，可以运行在图像处理器或者手机处理器上。同样，两种方案在技术角度上都很简单，但需要与传统的相机模块供应商进行很好的沟通。不过，这些方案的益处是如此引人注目，带有扩展景深的3百万像素拍照手机已在量产并将在2009年配置到高分辨率相机-连同变焦和超快速镜头解决方案。

虽然这些可以提升高度微型化和低成本相机模块的原始性能的软件增强光学工作，是独立于变焦解决方案，他们都没有提供可以提升用户拍摄体验时的满意度的功能。这个问题并不涉及相机模块设计师们，而是原始设备制造商的任务。一个数码相机最常见的问题是红眼现象，这解释了为什么当前80%以上的数码静态相机都实现了减弱红眼现象的功能。这些功能是否会在拍照手机上提供，以及它们是如何被集成的，我们将在本系列文章的第四部分讨论。