摄像机原理、分类、参数.ppt

技术培训 CCD摄像机的原理 参数 分类 摄像机是获取监视现场图像的前端设备 它以面阵CCD图像传感器为核心部件 外加同步信号产生电路 视频信号处理电路及电源等 摄像机的原理 CCD摄像机的基本原理图 摄像机的原理 摄像机的原理 摄像机主要由镜头 影像传感器 主要是CCD器件 DSP等组成 被摄物体经过镜头聚焦至CCD上 CCD由多个X Y纵横排列的像素点组成 每个像素都由一个光电二极管及相关电路组成 光电二极管将光线转变成电荷 收集到的电荷总量与光线强度成比例 所积累的电荷在相关电路的控制下 逐点移出 经滤波 放大 再经过DSP处理后形成视频信号输出 摄像机的原理 从第一代摄像机发展到现在 摄像机取得了巨大的发展 从黑白到彩色 从普通枪机到一体机 宽动态 低照度 分辨率 信噪比等技术指标迅速提升 然而其基本原理基本没有改变 如下框图所示 摄像机的原理 CCD 就像是人的眼睛 把光影像转成电子讯号 靠的就是上头的感光点 每一点就像一颗太阳能电池 被光照到后会产生电能 依照光的强度不同 会产生不同大小的电能 CCD摄像机机芯 CCD摄像机机芯 含板机镜头 摄像机的原理 CCD厂家 SONYSHARPPanasonicLG 摄像机的原理 先从CCD看起 如果是枪机 打开防尘盖 看CCD表面上下两排接点 中间缺了个大门牙 这就是SONYCCD的特征 辨别CCD芯片 辨别CCD芯片 上下两排接点 没缺门牙 就是SHARPCCD的特征 辨别CCD芯片 一样没缺门牙 但线条较粗 这是松下CCD的特征 摄像机的原理 V Driver CCD里头每一点被光照到产生电能 那如何取出来 就是靠这颗V DRIVER 它会产生不同的脉波 把CCD每点的讯号 挤 出来 摄像机的原理 CDS AGC CCD挤出来的讯号 在这颗晶片内做 修整 送进D S P到以上阶段 记住 全都是模拟讯号 摄像机的原理 T G TimingGen 这是在控制整个处理过程的快慢用的 现在一般看不到了 都包在DSP内了 摄像机的原理 D S P D S P是DigitalSignalProcessor的缩写 也就是数字讯号处理器 可是不是说CDS AGC出来是模拟讯号吗 因此DSP里头包了一颗Decoder A DConverter 模拟数位转换器 先把模拟转成数字 再做一大堆的运算 颜色 亮度 白平衡 然后再把数字转模拟 Encoder 也是包在DSP里头 就是视频输出了 挺复杂的 我们所谓的方案就是以用那颗DSP来说的 除了SONY SHARP Panasonic等厂家外 还有韩国NEXTCHIP 台湾A NOVA提供DSP D S P DigitalSignalProcessor数位讯号处理器 摄像机的原理 摄像机的参数含义 1 CCD2 CCD尺寸3 CCD像素4 CCD水平分辨率5 照度 勒克司 Lux 6 信噪比 dB 7 白平衡 AWB 8 背光补偿 BLC 9 自动增益 AGC 10 电子快门 SHUTTER 11 同步方式12 自动光圈驱动方式 VIDEO DC 13 曝光模式 EE AI CCD CCD是chargecoupleddevice 电荷耦合器件 的缩写 它是一种特殊半导体器件 上面有很多一样的感光元件 每个感光元件叫一个像素 在摄像机里是一个极其重要的部件 它起到将光线转换成电信号的作用 类似于人的眼睛 因此其性能的好坏将直接影响到摄像机的性能 CCD的成像尺寸常用的有1 2 1 3 1 4 等 一般来说 CCD尺寸越大 成像效果越好 成像尺寸越小的摄像机的体积可以做得更小些 在相同的光学镜头下 CCD成像尺寸越大 视场角越大 CCD尺寸 CCD尺寸 CCD像素 CCD像素是CCD的主要性能指标 它决定了显示图像的清晰程度 分辨率越高 图像细节的表现越好 CCD是由面阵感光元素组成 每一个元素称为像素 像素越多 图像越清晰 现在市场上大多以25万和38万像素为划界 38万像素以上者为高清晰度摄像机 CCD水平分辨率 彩色摄象机的典型分辨率是在320到600电视线之间 主要有330线 380线 420线 480线 540线等不同档次 分辨率是用电视线 简称线TVLINES 来表示的 彩色摄像头的分辨率在330 600线之间 540线 480线 照度 勒克斯 Lux 勒克斯 lux 法定符号lx 照度单位 为距离一个光强为lcd的光源 在1米处接受的照明强度 习称 烛光 米 亦即距离该光源1米处 1平方米面积接受1lm光通量时的照度 低照度摄像机 普通照度摄像机 参考环境照度 信噪比 dB 图象的信噪比应该等于信号与噪声的功率谱之比 但通常功率谱难以计算 有一种方法可以近似估计图象信噪比 即信号与噪声的方差之比 典型值为48db 若为50db 则图像有少量噪声 但图像质量良好 若为60db 则图像质量优良 不出现噪声 大于50dB 没有噪点 大于48dB 较大噪点 白平衡A AWB 白平衡只用于彩色摄象机 通过它可以解决色彩还原和色调处理的一系列问题 它是实现摄像机图像能精确反映被摄物的色彩状况 有手动白平衡和自动白平衡两种方式 上图中中间的图像彩色还原是正常的 而右侧的图像明显偏蓝 左侧图像则偏红 因此左侧及右侧的图像都为白平衡不正常的图像 背光补偿 BLC 背光补偿能提供在非常强的背景光线前面目标的理想的曝光 无论主要的目标移到中间 上下左右或者荧幕的任一位置 自动增益 AGC 所有摄象机都有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器 其放大量即增益 等效于有较高的灵敏度 可使其在微光下灵敏 然而在亮光照的环境中放大器将过载 使视频信号畸变 电子快门 在CCD摄象机内 是用光学电控影像表面的电荷积累时间来操纵快门 电子快门控制摄象机CCD的累积时间 同步方式 内同步 利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作 外同步 利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象机的外同步输入端来实现同步 电源同步 也称之为线性锁定或行锁定 是利用摄象机的交流电源来完成垂直推动同步 即摄象机和电源零线同步 自动光圈驱动方式 开关拨至VIDEO 配接视频驱动自动光圈镜头开关拨至DC 配接DC 直流 驱动自动光圈镜头 视频驱动 直流驱动 曝光模式 EE AI 开关拨至EE 自动电子曝光 默认模式 开关拨至AI 自动光圈镜头曝光 摄像机的分类 按色彩划分 适用于景物细部辨别 信息量一般认为是黑白摄像机的10倍 是用于光线不足地区及夜间无法安装照明设备的地区 在仅监视景物的位置或移动时 彩色摄像机 黑白摄像机 按灵敏度划分 1 普通型 正常工作所需照度为1 3Lux 2 月光型 正常工作所需照度为0 1Lux左右 3 星光型 正常工作所需照度为0 01Lux以下 4 红外照明型 原则上可以为零照度 采用红外光源成像 依摄像机分辨率划分 1 影像像素在25万像素 pixel 左右 彩色分辨率为330线 黑白分辨率420线左右的低档型 2 影像像素在25万 38万之间 彩色分辨率为420线 黑白分辨率在500线上下的中档型 3 影像在38万点以上 彩色分辨率大于或等于480线 黑白分辨率 570线以上的高分辨率 按摄像元件的CCD靶面的大小划分 1 lin靶面尺寸为宽12 7mmX高9 6mm 对角线16mm 2 2 3in靶面尺寸为宽8 8mmX高6 6mm 对角线11mm 3 1 2in靶面尺寸为宽6 4mmX高4 8mm 对角线8mm 4 1 3in靶面尺寸为宽4 8mmX高3 6mm 对角线6mm 5 1 4in靶面尺寸为宽3 2mmX高2 4mm 对角线4mm 6 1 5in正在开发之中 尚未推出正式产品 按外形划分 1 枪式摄像机2 半球型摄像机3 一体化变焦摄像机4 飞碟型摄像机 5 针孔摄像机6 嵌入式半球型摄像机7 球型摄像机8 烟感型摄像机 8 全球型摄像机 全功能摄像机 A 含镜头 护罩 支架B 吊装或璧装或柱装 按功能划分 1 强光抑制摄像机2 道路监控摄像机3 超宽动态摄像机4 高清晰日夜型摄像机5 超低照度高清晰摄像机6 彩色摄像机7 黑白摄像机 8 红外防水摄像机9 恒速球型摄像机10 中速球型摄像机11 高速球型摄像机12 一体化变焦摄像机13 IP摄像机 摄像机的选择方法 1 确定监控的范围 根据环境要求来确定 工厂方案设计 摄像机的选择方法 3 6mm 8mm 2 确定摄像机的照度和是否带红外 根据要监控的环境光线来确定 工厂方案设计 摄像机的选择方法 3 红外灯数越多 功率越大 射程越远 工厂方案设计 摄像机的选择方法 红外可视距离 40米 红外可视距离 20米 4 红外射程跟环境相关 例 同一款30米摄像机 在室内红外可视距离可达25米在室外可视距离可能只达15米 工厂方案设计 摄像机的选择方法 5 确定画面要求 用监示器和显示器 线数越高越好用电视机 420线以下即可 工厂方案设计 摄像机的选择方法 监示器和显示器 电视机 6 根