http://blog.csdn.net/zhenxiaohui/article/details/5602948
1. 什麼是CCD攝像機?
CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫,它是一種半導體成像器件,因而具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優點。
2. CCD攝像機的工作方式
被攝物體的圖像經過鏡頭聚焦至CCD芯片上,CCD根據光的強弱積累相應比例的電荷,各個像素積累的電荷在視頻時序的控制下,逐點外移,經濾波、放大處理後,形成視頻信號輸出。視頻信號連接到監視器或電視機的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。
3. 分辨率的選擇
評估攝像機分辨率的指標是水平分辨率,其單位為線對,即成像後可以分辨的黑白線對的數目。常用的黑白攝像機的分辨率一般為380-600,彩色為380-480,其數值越大成像越清晰。一般的監視場合,用400線左右的黑白攝像機就可以滿足要求。而對於醫療、圖像處理等特殊場合,用600線的攝像機能得到更清晰的圖像。
4. 成像靈敏度
通常用最低環境照度要求來表明攝像機靈敏度,黑白攝像機的靈敏度大約是0.02-0.5Lux(勒克斯),彩色攝像機多在1Lux以上。0.1Lux的攝像機用於普通的監視場合;在夜間使用或環境光線較弱時,推薦使用0.02Lux的攝像機。與近紅外燈配合使用時,也必須使用低照度的攝像機。另外攝像的靈敏度還與鏡頭有關,0.97Lux/F0.75相當於2.5Lux/F1.2相當於3.4Lux/F1.
參考環境照度:
夏日陽光下 100000Lux 陰天室外 10000Lux
電視台演播室 1000Lux 距60W台燈60cm桌面 300Lux
室內日光燈 100Lux 黃昏室內 10Lux
20cm處燭光 10-15Lux 夜間路燈 0.1Lux
5. 電子快門
電子快門的時間在1/50-1/100000秒之間,攝像機的電子快門一般設置為自動電子快門方式,可根據環境的亮暗自動調節快門時間,得到清晰的圖像。有些攝像機允許用戶自行手動調節快門時間,以適應某些特殊應用場合。
6. 外同步與外觸發
外同步是指不同的視頻設備之間用同一同步信號來保證視頻信號的同步,它可保證不同的設備輸出的視頻信號具有相同的幀、行的起止時間。為了實現外同步,需要給攝像機輸入一個復合同步信號(C-sync)或復合視頻信號。外同步並不能保證用戶從指定時刻得到完整的連續的一幀圖像,要實現這種功能,必須使用一些特殊的具有外觸發功能的攝像機。
7. 光譜響應特性
CCD器件由硅材料制成,對近紅外比較敏感,光譜響應可延伸至1.0um左右。其響應峰值為綠光(550nm),分布曲線如右圖所示。夜間隱蔽監視時,可以用近紅外燈照明,人眼看不清環境情況,在監視器上卻可以清晰成像。由於CCD傳感器表面有一層吸收紫外的透明電極,所以CCD對紫外不敏感。彩色攝像機的成像單元上有紅、綠、蘭三色濾光條,所以彩色攝像機對紅外、紫外均不敏感。
8. CCD芯片的尺寸
CCD的成像尺寸常用的有1/2"、1/3"等,成像尺寸越小的攝像機的體積可以做得更小些。在相同的光學鏡頭下,成像尺寸越大,視場角越大。芯片規格成像面大小(寬X高) 對角線 1/2 6.4x4.8mm 8mm 1/3 4.8x3.6mm 6mm
電視監控、攝像機參數專業術解釋
1、 什麼是背光補償?
背光補償能提供在非常強的背景光線前面目標的理想的曝光,無論主要的目標移到中間、上下左右或者熒幕的任一位置。一個不具有超強動態特色的普通攝像機只有如1/60秒的快門速度和F2.0的光圈的選擇,然而一個主要目標後面的非常亮的背景或一個點光源是不可避免的,攝像機將取得所有近來光線的平均值並決定曝光的等級,這並不是一個好的方法,因為當快門速度增加的時候,光圈會被關閉導致主要目標變得太黑而不被看見。為了克服這個問題,一種稱為背光補償的方法通過加權的區域理論被廣泛使用在多數攝像機上。影像首先被分割成7塊或6個區域(兩個區域是重復的),每個區域都可以獨立加權計算曝光等級,例如中間部分就可以加到其余區塊的9倍,因此一個在畫面中間位置的目標可以被看得非常清晰,因為曝光主要是參照中間區域的光線等級進行計算。然而有一個非常大的缺陷,如果主要目標從中閒移動到畫面的上下左右位置,目標會變得非常黑,因為現在它不被區別開來已經不被加權。
2、 什麼是星光模式?
星光模式能讓CCD攝像機在非常弱的光線情況下,比如0.0002Lux照度等級,看到清晰的彩色影像。
所有的CCD攝像機都是設計工作在1/50,1/60~1/2000秒的快門速度,因此最低照度等級或者稱為感光度在使用 F1.2 和5600k條件下限制在3到6Lux。星光模式CCD攝像機專有數字訊號處理器能使得CCD的快門速度低到 1~10 秒,因為長時間快門打開的物理原理,CCD可以收集到更多的光子,因此比傳統攝像機提高100到600倍的感光度。
3、 CCD攝像機最小能到什麼程度?是11.5X50毫米或者22X23毫米的極限嗎?
CCD攝像機尺寸主要依賴於4個主要的部件,CCD傳感器的尺寸,數字訊號處理器,CDS和垂直驅動。因為這些芯片必須由不同的半導體技術制造,所以不可能合並到一個單IC中,CCD傳感器作為主要的部分,已經大幅縮小了,從2/3英寸到1/2英寸到1/3英寸到1/4英寸和1/6英寸及1/7英寸,然而CCD尺寸越小感旋旋光性能就越差,因此1/6英寸CCD就已經比1/4英寸差了很多,因此1/4英寸CCD多年來一直是主流。一個1/4英寸CCD具有10X10毫米的尺寸成為主要部件,數字訊號處理器如果采用15X15毫米QFPGA封裝將大於CCD,進一步加大攝像機單板的尺寸。當今多數公司只能縮減CCD攝像機板機尺寸到44X44毫米。
4、什麼是CMOS攝像機?和CCD攝像機有何不同?
CMOS傳感器是一種通常比CCD傳感器低10倍感光度的傳感器。
因為人眼能看到1Lux照度(滿月的夜晚)以下的目標,CCD傳感器通常能看到比人眼略好在0.1~3Lux,是CMOS傳感器感光度的3到10倍。
CCD攝像機常見性能和主要性能指標
(一)攝像機清晰度
白平衡(White Balance),只用於彩色攝象機,其用途是實現攝象機圖像能精確反映景物狀況,有手動白平衡和自動白平衡兩種方式。
自動白平衡(AWB,Automatic White Balance)有分為連續白平衡和自動控制白平衡。連續白平衡也稱為自動跟蹤白平衡(Automatic Tracking White balance,ATW),是隨著景物色彩溫度的改變而連續地調整,范圍為2800~6000K。這種方式對於景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場合是最適宜的,使色彩表現自然,但對於景物中很少甚至沒有白色時,如場景大部分是藍天白雲或夕陽等高色溫物體及場景比較昏暗的場合下,連續的白平衡不能產生最佳的彩色效果。自動控制白平衡(Automatic White balance Control,AWC),需要先將攝象機對准諸如白牆、白紙等白色參考目標,然後將通過菜單或開關設置從手動改變為自動方式,保留在該位置幾秒鐘或者至圖像呈現白色為止,在白平衡被執行後,將自動方式開關撥回手動位置以鎖定該白平衡的設置,此時白平衡設置將保持在攝象機的存儲器中,直至再次執行被改變為止,其范圍為2300~10000K,在此期間,即使攝象機斷電也不會丟失該設置。以按鈕方式設置白平衡最為精確和可靠,適用於大部分應用場合。
攝像機
是獲取監視現場圖像的前端設備,它以面陣 CCD 圖像傳感器為核心部件,外加同步信號產生電路、視頻信號處理電路及電源等。
攝像機的掃描制式
監控現場的景物能過鏡頭在攝像機的感光靶面上成像,再經過掃描轉換將該圖像以連續的電信號形式輸出。
CCD 圖像傳感器
稱為電荷耦合器件, CCD 攝像機的核心部件是面陣型 CCD 圖像傳感器,它由集成在同一硅片上的數十萬個等效的微型 MOS 電容器構成。
CCD 尺寸及像素數
CCD 尺寸指的是 CCD 圖像傳感器感光面的對角線的尺寸。
像素數
指的是攝像機 CCD 傳感器的電大像素數,對於一定尺寸的 CCD 芯片,像素數越多則意味著每一像素單元的面積越小,因而由該芯片構成的攝像機的分辨率也就越高。
分辨率
是衡量攝像機優劣的一個重要參數,它指的是當攝像機攝取等間隔排列的黑白相間條紋時,在監視器上能夠看到的最多線數。
最低照度
也是衡量攝像機優劣的一個重要參數,有時省掉「最低」兩個字而直接簡稱照度。它指的是當被攝景物的光亮度低到一定程度而使攝像機輸出的視頻信號電平低到某一規定值時的景物光亮度值。
信噪比
也是攝像機的一個主要參數。其基本定義是信號對於噪聲的比值乘以 20log 。 CCD 攝像機的信噪比的典型值一般為 45---55dB 。
自動光圈接口
目前在市場上見到的標准 CCD 攝像機大都帶有驅動自動光圈鏡頭的接口,有些可同時提供兩種驅動方式(視頻驅動、直流驅動)視頻驅動方式是指攝像機將視頻信號電動機轉動;直流驅動方式則是指攝像機內部增加了鏡頭光圈電動機的驅動電路,可以直接輸出直流控制電壓到鏡頭內的光圈電動機並使其轉動。一般視頻驅動自動光圈接口使用 3 個針,即電源正、視頻、接地;而直流驅動自動光圈接口使用 4 個針,即阻尼正、阻尼負、驅動正、驅動負。
自動增益控制
攝像機輸出的視頻信號必須達到電視傳輸規定的標准電平,即 0.7VPP ,為了能在不同的景物照度條件下都能輸出 0.7VPP 的標准視頻信號,必須使放大器的增益能夠在較大的范圍內進行調節。這種增益調節通常都是通過檢測視頻信號的平均電平而自動完成的,實現此功能的電路稱為自動增益控制電路,簡稱 AGC 電路。
背光補償
也稱作逆光補償或逆光補正,它可以有效補償攝像機在逆光環境下拍攝時畫面主體黑暗的缺陷。
線鎖定同步
是一種利用交流電源來鎖定攝像機場同步脈沖的一種同步方式。當圖像出現因交流電源造成的網波干擾時,將此開關撥到線鎖定同步( L 、 L )的位置,就可以消除交流電源的干擾。
白平衡與黑平衡
白平衡是彩色攝像機的重要參數,它直接影響重現圖像的彩色效果,當攝像機的白平衡設置不當時,重現圖像就會出現偏色現象,特別是會使原本不帶色彩的景物也著上了顏色。黑平衡也是彩色攝像機的一個重要參數,它是指攝像機在拍攝黑色景物或者蓋上鏡頭蓋時,輸出的 3 個基本電平應相等,使在監視器屏幕上重現出純黑色。
水平相位調整
水平相位( HP )也稱作行相位,它與彩色副載波具有嚴格的鎖定關系。
垂直相位調整
也稱作場相位,它與行相位也具有嚴格的鎖定關系,主要是用於保證正確的電視掃描規律。
鏡頭
鏡頭是電視監控中必不可少的部件,鏡頭與 CCD 攝像機配合,可以將遠距離目標成像在攝像機的 CCD 靶面上。鏡頭的種類繁多,從焦距上分類,可以分為短焦距、中焦距、長焦距和變焦距鏡頭;從視場的大小分類,可以分為廣角、標准、遠攝鏡頭;從結構上分類,還可以分為固定光圈定焦鏡頭、手動光圈定焦鏡頭,自動光圈定焦鏡頭,手動變焦鏡頭、自動光圈電動變焦鏡頭、電動三可變鏡頭(光圈、焦距、聚焦這三者均可)等類型。
鏡頭成像尺寸
鏡頭一般可分為 25.4mm(1in) 、 16.9mm(2/3in) 、 12.7mm(1/2in) 、 8.47mm(1/3in) 和 6.35mm ( 1/4in )等幾種規格,它們分別對應著不同的成像尺寸,選用鏡頭時,應使鏡頭的成像尺寸大小相吻合。
鏡頭焦距
在實際應用中,經常會有用戶提出該攝像機能看清多麼遠的物體或該攝像機能看清多少寬的場景等問題,這實際上由所先用的鏡頭的焦距來決定,因為焦距決定了攝像圖像的大小,用不同焦距的鏡頭對同一位置的某一物體攝像時,配長焦距鏡頭的攝像機所攝取的景物尺寸的就大,反之,配短焦距鏡頭的攝像機所攝取的景物尺寸就小。
鏡頭相對孔徑
為了控制通過鏡頭的光通量大小,在鏡頭的後部均設置了光圈。假定光圈的有效孔徑為 d ,由於光線折射和關系,鏡頭實際的有效孔徑為 D , D 與焦距 f 之比定義為相對孔徑 A ,即 A=D/f
鏡頭視場角
鏡頭視場角:鏡頭有一個確定的視野,鏡頭對這個視野和高度和寬度的張角稱為視場角。