02-安防工程-视频监控-摄像机参数

摄像机分类摄像机视频服务器第二章前端设备摄像机参数提示：双击视频全屏缩放，按Esc键退出全屏摄像机摄像机摄像机尾部CCD传感器+镜头CCD传感器+同步信号产生电路+视频信号处理电路第二章前端设备第一节摄像机参数摄像机原理摄像机的内部构成以面阵CCD或CMOS图像传感器（imagesensor）为核心部件，外加同步信号产生电路，视频信号处理电路与电源等构成。CCD与CMOS介绍•CMOS表示“互补金属氧化物半导体”•CCD表示“电荷耦合器件”摄像头的主要传感部件是CCD第二章前端设备第一节摄像机参数CCD的工作原理被摄物体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号经过滤波、放大处理，通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号。CCD的作用即是将光信号变为电信号。CCD传感器芯片主要生产厂家以价位来比较,从贵到便宜,分别是Sony,Panasonic,Sharp,A1(L.G)这几种,Sony通常会标SonySuper-HADCCD这是Sony的注册商标；低照度会标SonyEx-ViewCCD在CCD的制造过程中有一个制程叫作HAD,所以不管那家的CCD都可称为HADCCD；索尼改进了这个制程,使CCD品质更好,称为Super-HAD并把这名称注册,因此只有索尼有所谓的Super-HADCCD。在一般型号上常看到1/3SONYSuper-HADCCD就是这样来的,不可能标1/3SharpSuper-HADCCD。Ex-view是索尼CCD注册的专有名词,强调照度比Super-HAD更低,当然价格也贵多了,其它特性及接脚都跟原来Super-HAD差不多。采用非SONYCCD,就只标1/3ColorCCD。市场上大部分摄像头采用的是日本SONY、SHARP、松下；韩国三星、LG等公司生产的芯片。第二章前端设备第一节摄像机参数CMOS传感器在传统观念中，CCD代表着高解析度、低噪点等优点，而CMOS由于噪点问题，主要应用于电脑摄像头、手机摄像头等对画质要求不高的电子产品。随着技术的发展现在CMOS摄像机绝非只局限于简单的应用，甚至发展于高清系列。CMOS传感器缺点传统的CMOS传感器是一种通常比CCD传感器低10倍感光度的传感器。人眼能看到1Lux照度（满月的夜晚）以下的目标，CCD传感器通常能看到比人眼略好在0.1~3Lux，是CMOS传感器感光度的3到10倍。CMOS传感器的感光度一般在6到15Lux的范围内，CMOS传感器有固定比CCD传感器高10倍的噪音，固定的图案噪音始终停留在屏幕上好像是一个图案，因为CMOS传感器在10Lux以下基本没用，因此大量应用的所有摄像机都是用了CCD传感器。第二章前端设备第一节摄像机参数CMOS传感器优点CMOS传感器可以做得非常大并有和CCD传感器同样的感光度，CMOS传感器非常快速，比CCD传感器要快10到100倍，因此非常适用于高帧摄像机。CMOS传感器不需要复杂的处理过程，直接将图像半导体产生的电子转变成电压信号，因此就非常快。这个优点使得CMOS传感器对于高帧摄像机非常有用，高帧速度能达到400到2000帧/秒。这个优点对于监看高速移动的物体非常有用，然而由于没有高速的数字讯号处理器，所以市场上只有很少的高速摄像机并且一般价格都非常高。敏通生产的75帧CCD摄像机已经比PALTV标准的25帧/秒快了3倍，并且达到了CCD设备的物理极限。CMOS传感器可以将所有逻辑和控制环都放在同一个硅芯片块上，可以使摄像机变得简单并易于携带，因此CMOS摄像机可以做得非常小。CMOS摄像机耗能低于CCD摄像机，一般CCD摄像机消耗12伏特/150到300毫安，比CMOS的5到12伏特和35到70毫安高出了2到4倍。第二章前端设备第一节摄像机参数CMOS传感器优点随着CMOS在制造工艺和影像处理技术上的不断突破，业内对CMOS的前景预测也越来越乐观。高清数字影像的普及更是CMOS技术发展的一个难得机遇。而且，与CCD相比，CMOS的制造原理更加简单，体积更小，功耗可以大大的降低，种种迹像表明：图像传感器的领域正面临着一个重大转折，尽管从目前的状况看，CMOS与CCD图像传感器的应用市场仍然有一个分界，但这个界限似乎越来越模糊。有专家预言，随着300万像素的CMOS图像传感器的上市，图像传感器即将进入CMOS时代。CCD与CMOS的区别感光度CMOS传感器的感光度一般在6到15Lux的范围内，CCD传感器通常能看到比人眼略好在0.1~3Lux，是CMOS传感器感光度的3到10倍。清晰度CMOS传感器有固定比CCD传感器高10倍的噪音，CMOS传感器在10Lux以下基本没用。大量应用的所有摄像机采用了CCD传感器，CMOS传感器一般用于非常低端的家庭电脑USB摄像头与手机摄像头方面。第二章前端设备第一节摄像机参数摄像机性能参数CCD尺寸CCD芯片已经开发出多种尺寸：•1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm×高9.6mm，对角线16mm。•2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm×高6.6mm，对角线11mm。•1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm×高4.8mm，对角线8mm。•1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm×高3.6mm，对角线6mm。•1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm×高2.4mm，对角线4mm。CCD尺寸指的是CCD图像传感器感光面的对角线尺寸。原多为1/2英寸，现在1/3英寸的已普及化，1/4英寸和1/5英寸也已商品化。CCD摄像机尺寸主要依赖于4个主要的部件：CCD传感器的尺寸，数字讯号处理器，CDS和垂直驱动。CCD传感器作为主要的部分，已经大幅缩小了，从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尺寸越小感光性能就越差，1/6英寸CCD就已经比1/4英寸差了很多，1/4英寸又比1/3英寸感光性差。因此1/4英寸CCD多年来一直是主流。当今多数公司只能缩减CCD摄像机板机尺寸到44X44毫米。第二章前端设备第一节摄像机参数摄像机性能参数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。有些给出了水平及垂直方向的像素数，如500H*582V有些则给出了前两者的乘积值，如30万像素。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象机。对于一定尺寸的CCD芯片，像素数越多则意味着每一像素单元的面积越小，因而由该芯片构成的摄像机的分辨率也就越高。例如，在电视监控摄像机中使用的CCD传感器的像素有的已达到48万像素。第二章前端设备第一节摄像机参数摄像机性能参数分辨率分辨率是衡量成像器件与成像系统优劣的一个重要参数。它指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器（应比摄像机的分辨率高）上能够看到的最多线数。当超过这一线数时，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相间的线条。彩色摄象机的分辨率是在380到600电视线之间，主要有420线、480线、520、560线等不同档次。工业监视用摄像机的分辨率通常在380~480线之间，一般480线或以上的摄像机称为高清晰摄像机。彩色摄像机水平清晰度一般要选择大于350TVL的，因为人眼对彩色难于分辨更细，这样选择也能满足GB/T16676－1996中对彩色监视系统270TVL的要求，从技术角度25万像素的摄像机,其水平分辨率极限大概是320线，44万像素水平分辨率大概在480线。目前市售彩色摄像机水平清晰度一般都号称在420线或以上。第二章前端设备第一节摄像机参数摄像机性能参数灵敏度（最低照度）最低照度指的是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。测定此参数时，还应特别注明镜头的最大相对孔径。例如，使用F1.2的镜头，当被景物的光亮度值低到0.04lx时，摄像机输出的视频信号幅值为最大幅值的50%，即达到350mV（标准视频信号最大幅起来700mV），则称此摄像机的最低照度为0.04lx/F1.2。被摄景物的光亮度值再低，摄像要输出的视频信号的幅值就达不到350mV了，反映在监视器的屏幕上，将是一屏很难分辨出层次的、灰暗的图像。即在镜头光圈大小一定的情况下，获取规定信号电平所需要的最低靶面照度；最低照度是测量摄像机感光度的一种方法，摄像机能在多黑的条件下看到可用的影像。第二章前端设备第一节摄像机参数摄像机性能参数照度照度即被照体单位面积所受的光通量，其单位为勒克斯（Lux），光通量的单位为流明。数值越小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。因为没有统一的国际标准，因此每个大型CCD制造商都有自己测量CCD感光度的方法。一个标注为（1Lux，F10）的摄像机能和标注为（0.01Lux，F10）的摄像机完全一样！一些场景的照度参照：1LUX大约等于1烛光在1米距离的照度，一般情况：•夏日阳光下为100，000LUX•阴天室外为10000LUX•室内日光灯为100LUX•距60W台灯60CM桌面为300LUX•黄昏室内为10LUX•夜间路灯为0.1LUX•烛光（20CM远处）10～15LUX人眼能看到1Lux照度（满月的夜晚）以下的目标同样条件下，黑白摄像机所需的照度远比尚须处理色彩浓度的彩色摄像机要低10倍。第二章前端设备第一节摄像机参数摄像机性能参数信噪比任何电路只要通电后都会产生噪讯,包括元件及线路本身所产生的,噪讯越小,画面看起来会越干净,我们用视频讯号跟噪讯的比值来表示，即信号电压与噪声电压的比值。一般摄像机给出的信噪比值均是在AGC（自动增益控制）关闭时的值，因为当AGC接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。CCD摄像机信噪比的典型值在45～55dB之间，一般的电视监控系统中要选50dB左右的，这样不仅能满足行业中规定系统信噪比不小于38dB的要求，更重要的是当环境照度不足时，信噪比越高的摄像机图像就越清晰。典型值为46db，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。以上CCD像素、分辨率、灵敏度、信噪比等参数是衡量一个摄像机性能优劣的几个主要参数。第二章前端设备第一节摄像机参数视频输出多为1Vp-p；也就是1伏特(峰值对峰值)、75Ω，均采用BNC接头。镜头安装方式有C和CS方式（2种不同规格的接口）（镜头部分会有详细介绍）摄象机电源交流（AC）有220V、24V，直流（DC）为DC12V或9V；一般为直流12V。工作温度－10～＋50℃是绝大多数摄像机生产厂家的温度指标。第二章前端设备第一节摄像机参数扫描制式目前世界上现行的彩色电视（模拟电视）制式有三种：NTSC制、PAL制和SECAM制。这里不包括高清晰度彩色电视HDTV(High-Definitiontelevision)。NTSCNTSC(NationalTelevisionSystemsCommittee)彩色电视制式是1952年美国国家电视标准委员会定义的彩色电视广播标准，称为正交平衡调幅制。美国、加拿大等大部分西半球国家，以及日本、韩国、菲律宾等国和中国的台湾采用这种制式。第二章前端设备第一节摄像机参数NTSC彩色电视制的主要特性是：•525行/帧,30帧/秒（29.97fps,33.37ms/frame）；•高宽比：电视画面的长宽比（电视为4:3；电影为3:2；高清晰度电视为16:9）•隔行扫描，一帧分成2场（field），262.5线/场；•在每场的开始部分保留20扫描线作为控制信息，因此只有485条线的可视数据。Laserdisc约~420线，S-VHS约~320线•每行63.5微秒，水平回扫时间10微秒(包含5微秒的水平同步脉冲)，所以显示时间是53.5微秒。•一帧图像的总行数为525行，分两场扫描。行扫描频率为15750Hz，周期为63.5μs；场扫描频率是60Hz，周期为16.67ms；帧频是30Hz，周期33.33ms。每一场的扫描行数