Implementación de un sistema de medida de la calidad de un estabilizador óptico de imagen (OIS)

Abstract

La estabilización óptica de imagen (del inglés Optical Image Stabilization, OIS), es una tecnología introducida por vez primera por Canon en 1995 como respuesta a un problema común en todos las cámaras fotográficas como es el temblor de manos. Con la progresiva integración de cámaras cada vez más sofisticadas en los teléfonos móviles, se ha hecho fundamental la integración de este tipo de sistemas en los smartphones actuales. Los estabilizadores ópticos de imagen posibilitan un incremento de los tiempos de exposición de las cámaras digitales, especialmente en entornos de baja iluminación, corrigiendo los problemas de difuminado de la imagen.

El objetivo fundamental del presente TFM es el desarrollo de un sistema para la medida de la calidad de un estabilizador óptico de imagen implantado en un módulo de cámara. Para ello es necesario desarrollar el hardware que se comunicará con dicho módulo, así como el software que permitirá el control y análisis de las imágenes recuperadas.

En lo que respecta al hardware, la comunicación entre un PC de control y el módulo de cámara se realizará por medio de un protocolo MIPI empleando un conversor entre MIPI y USB 3.0. Será necesario desarrollar una PCB que actúe como interfaz de las señales MIPI proporcionando alimentación y capacidades de depuración. Este módulo debe estar preparado para su incorporación en un sistema de vibración que simule los efectos de movimiento que pueden darse en una aplicación real (e.g. el movimiento de la mano al sujetar la cámara durante un periodo de tiempo prolongado).

Por otra parte, una vez desarrollado el hardware que permita la comunicación entre el PC y el módulo de cámara, será necesario implementar el software que permita recuperar una imagen del módulo de cámara y llevar a cabo un análisis de la nitidez de la imagen. Este software deberá permitir al usuario configurar parámetros de control del módulo de cámara (activación/desactivación del OIS, tiempo de exposición, ISO, ), así como comparar la nitidez de diferentes imágenes..

La realización del presente trabajo implicará las siguientes tareas a desarrollar:

1) Estado del arte de las tecnologías de estabilización óptica de imagen 2) Concepción del módulo hardware para la comunicación con el módulo de cámara a. Selección de componentes b. Protocolo MIPI y bridge MIPI/USB 3.0 3) Diseño físico del módulo a. Entrada de diseño b. Estudio de las consideraciones mecánicas c. Diseño físico de la PCB d. Fabricación y ensamblado 4) Desarrollo del software de control y análisis a. Estudio de posibles plataformas de desarrollo b. Análisis teórico de la función de transferencia de modulación c. Implementación del software de control en LabView 5) Validación experimental a. Test básico de control del módulo de cámara b. Desarrollo de un banco de imágenes de validación c. Implementación del setup de validación d. Caracterización experimental del hardware y software desarrollados 6) Discusión de los resultados obtenidos a. Análisis de las medidas obtenidas b. Discusión de los resultados y propuesta de mejoras futuras

In the present work the implementation of a system that allows to quantify the improvement in the sharpness of the image due to the Optical Image Stabilizer is approached. The work will have two main parts: hardware and software. The necessary hardware will be implemented to integrate the components that allow establishing a communication with the camera module from the PC. The necessary software will be made to process and analyze the images of the camera module, taken both with the OIS running and turned off. The software will perform measurements of the black / white transition, as well as analysis of the Modulation Transfer Function (MTF), by means of contrast measurements.