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摄像机原理分类参数技术培训技术培训CCDCCD摄像机的原理、参数、分类摄像机的原理、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。摄像机的原理摄像机的原理CCD摄像机的基本原理图摄像机的基本原理图摄像机的原理摄像机的原理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：摄像机的原理摄像机的原理 CCDCCD:就像是人的眼睛就像是人的眼睛,把光影像转成电子讯号把光影像转成电子讯号,靠的就是上靠的就是上头的感光点头的感光点,每一点就像一颗太阳能电池每一点就像一颗太阳能电池,被光照到后会产生被光照到后会产生电能电能,依照光的强度不同依照光的强度不同,会产生不同大小的电能会产生不同大小的电能.CCD 摄像机机芯摄像机机芯CCD 摄像机机芯摄像机机芯（含板机镜头）（含板机镜头）摄像机的原理摄像机的原理CCD厂家厂家SONYSHARPPanasonicLG 摄像机的原理摄像机的原理 先从先从CCDCCD看起看起:,:,如果是枪机如果是枪机,打开防尘盖打开防尘盖,看看CCDCCD表面表面 上下两排接点上下两排接点,中间缺了个大门牙中间缺了个大门牙,这就是这就是SONY CCDSONY CCD的特征的特征辨别辨别CCDCCD芯片芯片辨别辨别CCDCCD芯片芯片上下两排接点上下两排接点,没缺门牙没缺门牙,就是就是SHARP CCDSHARP CCD的特征的特征辨别辨别CCDCCD芯片芯片一样没缺门牙一样没缺门牙,但线条较粗但线条较粗,这是松下这是松下CCDCCD的特的特征征摄像机的原理摄像机的原理 V-Driver:CCD V-Driver:CCD里头每一点被光照到产生电能里头每一点被光照到产生电能,那如何取出来那如何取出来 就是靠这颗就是靠这颗V-DRIVER,V-DRIVER,它会产生不同的脉波它会产生不同的脉波,把把CCDCCD每点的讯号每点的讯号“挤挤”出来出来.摄像机的原理摄像机的原理 CDS/AGCCDS/AGC:CCD:CCD挤出来的讯号挤出来的讯号,在这颗晶片内做在这颗晶片内做“修整修整”,送进送进到以上阶段到以上阶段,记住记住!全都是模拟讯号。全都是模拟讯号。摄像机的原理摄像机的原理 T.GT.G:Timing Gen:Timing Gen:这是在控制整个处理过程的快慢用的这是在控制整个处理过程的快慢用的,现在一般看不到了现在一般看不到了,都包在都包在DSPDSP内了内了.摄像机的原理摄像机的原理 D.S.P:D.S.P D.S.P:D.S.P 是是 Digital Signal Processor Digital Signal Processor 的缩写的缩写,也就是数字讯号处理器也就是数字讯号处理器,可是不是说可是不是说CDS/AGCCDS/AGC出来是模拟讯号吗出来是模拟讯号吗 因此因此DSPDSP里头包了一颗里头包了一颗Decoder(A/D Converter,Decoder(A/D Converter,模拟数位转换器模拟数位转换器),),先把模拟先把模拟转成数字转成数字,再做一大堆的运算再做一大堆的运算(颜色颜色,亮度亮度,白平衡白平衡.),.),然后再把数字转模拟然后再把数字转模拟(Encoder,(Encoder,也是包在也是包在DSPDSP里头里头),),就是视频输出了就是视频输出了.挺复杂的挺复杂的,我们所谓的方案就是以用那颗我们所谓的方案就是以用那颗DSPDSP来说的来说的)除了除了SONY，SHARP，Panasonic 等厂家外，等厂家外，还有韩国还有韩国NEXTCHIP，台湾A-NOVA提供DSP。D.S.P：Digital Signal Processor 数位讯号处理器数位讯号处理器 摄像机的原理摄像机的原理摄像机的参数含义摄像机的参数含义1 1、CCDCCD2 2、CCDCCD尺寸尺寸3 3、CCDCCD像素像素4 4、CCDCCD水平分辨率水平分辨率5 5、照度（勒克司、照度（勒克司-Lux-Lux）6 6、信噪比（、信噪比（dBdB）7 7、白平衡（、白平衡（AWBAWB）8 8、背光补偿（、背光补偿（BLCBLC）9 9、自动增益、自动增益(AGC(AGC）1010、电子快门（、电子快门（SHUTTERSHUTTER）1111、同步方式、同步方式1212、自动光圈驱动方式（、自动光圈驱动方式（VIDEO/DCVIDEO/DC）1313、曝光模式（、曝光模式（EE/AIEE/AI）CCDCCD CCD CCD是是charge coupled device(charge coupled device(电荷耦合器件电荷耦合器件)的缩写，的缩写，它是一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。到摄像机的性能。CCD的成像尺寸常用的有的成像尺寸常用的有1/2“、1/3”、1/4“等；等；一般来说，一般来说，CCD尺寸越大，成像效果越好；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；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，在相同的光学镜头下，CCD成像尺寸越大，视场角越大。成像尺寸越大，视场角越大。CCDCCD尺寸尺寸CCDCCD尺寸尺寸CCD像素 CCD CCD像素是像素是CCDCCD的主要性能指标，它决定了显示的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，分辨率越高，图像细节的表现越图像的清晰程度，分辨率越高，图像细节的表现越好。好。CCDCCD是由面阵感光元素组成，每一个元素称为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。现在市场上大多以像素，像素越多，图像越清晰。现在市场上大多以2525万和万和3838万像素为划界，万像素为划界，3838万像素以上者为高清晰万像素以上者为高清晰度摄像机。度摄像机。CCDCCD水平分辨率水平分辨率 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TV LINES）来表示的，彩色摄像头的分辨率在330600线之间。540线线480线线照度（勒克斯照度（勒克斯-Lux-Lux）勒克斯（勒克斯（lux,lux,法定符号法定符号lxlx）照度单位，为距离一个光强为）照度单位，为距离一个光强为lcdlcd的光源，在的光源，在1 1米处接受的照明强度，习称：烛光米处接受的照明强度，习称：烛光.米。亦即距米。亦即距离该光源离该光源1 1米处，米处，1 1平方米面积接受平方米面积接受1lm1lm光通量时的照度。光通量时的照度。低照度摄像机低照度摄像机普通照度摄像机普通照度摄像机 参考环境照度参考环境照度夏日阳光下夏日阳光下100000Lux100000Lux阴天室外阴天室外10000Lux10000Lux电视台演播室电视台演播室1000Lux1000Lux距距60W60W台灯台灯60cm60cm桌面桌面300Lux300Lux室内日光灯室内日光灯100Lux100Lux黄昏室内黄昏室内10Lux10Lux20cm20cm处烛光处烛光10-15Lux10-15Lux夜间路灯夜间路灯0.1Lux0.1Lux信噪比（信噪比（dBdB）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。典型值为之比。典型值为48db48db，若为，若为50db50db，则图像有少量噪声，但图像质量良，则图像有少量噪声，但图像质量良好；若为好；若为60db60db，则图像质量优良，不出现噪声。，则图像质量优良，不出现噪声。大于大于50dB50dB，没有噪点，没有噪点大于大于48dB48dB，较大噪点，较大噪点白平衡白平衡A A（AWBAWB）白平衡只用于彩色摄象机，通过它可以解决色彩还原和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。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。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（背光补偿（BLCBLC）背光补偿能提供在非常强的背景光线前面目标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。右或者荧幕的任一位置。自动增益（自动增益（AGCAGC）所有摄象机都有一个将来自所有摄象机都有一个将来自CCDCCD的信号放大到可以使用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。器将过载，使视频信号畸变。电子快门电子快门 在在CCDCCD摄象机内，是用光学电控影像表面的电摄象机内，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荷积累时间来操纵快门。电子快门控制摄象机CCDCCD的累积时间的累积时间同步方式同步方式内同步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。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。外同步输入端来实现同步。电源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。来完成垂直推动同步，即摄象机和电源零线同步。自动光圈驱动方式自动光圈驱动方式开关拨至开关拨至VIDEOVIDEO：配接视频驱动自动光圈镜头：配接视频驱动自动光圈镜头开关拨至开关拨至DCDC：配接：配接DCDC（直流）驱动自动光圈镜头（直流）驱动自动光圈镜头视频驱动视频驱动直流驱动直流驱动曝光模式（曝光模式（EE/AIEE/AI）开关拨至开关拨至EEEE：自动电子曝光（默认模式）：自动电子曝光（默认模式）开关拨至开关拨至AIAI：自动光圈镜头曝光：自动光圈镜头曝光摄像机的分类摄像机的分类按色彩划分按色彩划分（适用于景物细部辨别，（适用于景物细部辨别，信息量一般认为是黑白信息量一般认为是黑白摄像机的摄像机的10倍）倍）（是用于光线不足地区（是用于光线不足地区及夜间无法安装照明设及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景备的地区，在仅监视景物的位置或移动时）物的位置或移动时）彩色摄像机彩色摄像机黑白摄像机黑白摄像机按灵敏度划分按灵敏度划分1、普通型（正常工作所需照度为、普通型（正常工作所需照度为13Lux）2、月光型（正常工作所需照度为、月光型（正常工作所需照度为0.1 Lux左右）左右）3、星光型（正常工作所需照度为、星光型（正常工作所需照度为0.01 Lux以下）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）、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依摄像机分辨率划分(1)(1)影像像素在影像像素在2525万像素（万像素（pixelpixel）左右、彩色分辨率为）左右、彩色分辨率为330330线、黑白分辨率线、黑白分辨率420420线左右的低档型。线左右的低档型。(2)(2)影像像素在影像像素在2525万万3838万之间、彩色分辨率为万之间、彩色分辨率为420420线、黑白线、黑白分辨率在分辨率在500500线上下的中档型线上下的中档型(3)(3)影像在影像在3838万点以上、彩色分辨率大于或等于万点以上、彩色分辨率大于或等于480480线、黑线、黑白分辨率，白分辨率，570570线以上的高分辨率。线以上的高分辨率。按摄像元件的按摄像元件的CCDCCD靶面的大小划分靶面的大小划分(1)lin(1)lin靶面尺寸为宽靶面尺寸为宽12.7mmX12.7mmX高高9.6mm,9.6mm,对角线对角线16mm16mm(2)2/3in(2)2/3in靶面尺寸为宽靶面尺寸为宽8.8mmX8.8mmX高高6.6mm,6.6mm,对角线对角线11mm11mm(3)1/2in(3)1/2in靶面尺寸为宽靶面尺寸为宽6.4mmX6.4mmX高高4.8mm,4.8mm,对角线对角线8mm8mm(4)1/3in(4)1/3in靶面尺寸为宽靶面尺寸为宽4.8mmX4.8mmX高高3.6mm,3.6mm,对角线对角线6mm6mm(5)1/4in(5)1/4in靶面尺寸为宽靶面尺寸为宽3.2mmX3.2mmX高高2.4mm,2.4mm,对角线对角线4mm4mm(6)1/5in(6)1/5in正在开发之中，尚未推出正式产品正在开发之中，尚未推出正式产品按外形划分按外形划分1 1、枪式摄像机、枪式摄像机2 2、半球型摄像机、半球型摄像机3 3、一体化变焦摄像机、一体化变焦摄像机4 4、飞碟型摄像机、飞碟型摄像机5 5、针孔摄像机、针孔摄像机6 6、嵌入式半球型摄像机、嵌入式半球型摄像机7 7、球型摄像机、球型摄像机8 8、烟感型摄像机、烟感型摄像机8 8、全球型摄像机（全功能摄像机）、全球型摄像机（全功能摄像机）A A、含镜头、护罩、支架、含镜头、护罩、支架B B、吊装或璧装或柱装、吊装或璧装或柱装按功能划分按功能划分1 1、强光抑制摄像机、强光抑制摄像机2 2、道路监控摄像机、道路监控摄像机3 3、超宽动态摄像机、超宽动态摄像机4 4、高清晰日夜型摄像机、高清晰日夜型摄像机5 5、超低照度高清晰摄像机、超低照度高清晰摄像机6 6、彩色摄像机、彩色摄像机7 7、黑白摄像机、黑白摄像机8 8、红外防水摄像机、红外防水摄像机9 9、恒速球型摄像机、恒速球型摄像机1010、中速球型摄像机、中速球型摄像机1111、高速球型摄像机、高速球型摄像机1212、一体化变焦摄像机、一体化变焦摄像机1313、IPIP摄像机摄像机摄像机的选择方法摄像机的选择方法1 1、确定监控的范围、确定监控的范围:根据环境要求来确定根据环境要求来确定工厂方案设计摄像机的选择方法摄像机的选择方法 3.6mm3.6mm8 mm8 mm2 2、确定摄像机的照度和是否带红外：根据要监控的环、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境光线来确定 工厂方案设计摄像机的选择方法摄像机的选择方法 3 3、红外灯数越多，功率越大，射程越远、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摄像机的选择方法 红外可视距离红外可视距离:40:40米米 红外可视距离红外可视距离:20:20米米 4 4、红外射程跟环境相关、红外射程跟环境相关:例例:同一款同一款3030米摄像机米摄像机:在室内红外可视距离可达在室内红外可视距离可达2525米米 在室外可视距离可能只达在室外可视距离可能只达1515米米工厂方案设计摄像机的选择方法摄像机的选择方法 5 5、确定画面要求：用监示器和显示器、确定画面要求：用监示器和显示器线数越高越好线数越高越好 用电视机用电视机420420线以下即可线以下即可工厂方案设计摄像机的选择方法摄像机的选择方法 监示器和显示器监示器和显示器电视机电视机6 6、根据安装方式选择、根据安装方式选择工厂方案设计摄像机的选择方法摄像机的选择方法 墙面墙面天花板天花板CCDCCD摄像机的应用领域摄像机的应用领域文博文博文物馆、博物馆文物馆、博物馆 金融金融银行、邮政储蓄、证券所银行、邮政储蓄、证券所 酒店酒店宾馆、饭店、写字楼宾馆、饭店、写字楼 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