Magnolia使用手册

北京凌云光视数字图像技术有限公司:010-88400505FAX:[phone]Email:[e-mail]北京市海淀区蓝靛厂南路25号牛顿办公区南座6层（100097）MagnoliaCamera用户手册一．产品介绍HD-SDI相机是凌云公司为上海世博会项目定制的一款HD-SDI标准高清接口的相机，定名为“Magnolia”—木兰。外观图如下：相机性能参数：技术参数说明芯片类型逐行扫描1/1.8英寸彩色CCD芯片快门类型Globalshutter芯片像元尺寸4.4×4.4umA/D转换器14bit数据接口HighDefinitionSerialDataInterface（HD-SDI）传输速率1.485Gbit/s视频输出连接器BNC型连接器，800mVp-p，75-ohm，conformingtoSMPTE292Mserialinterfacestandard视频信号1080P25帧数据输出格式YUV4：2：2北京凌云光视数字图像技术有限公司:010-88400505FAX:[phone]Email:[e-mail]北京市海淀区蓝靛厂南路25号牛顿办公区南座6层（100097）GPIO连接器HiroseHR258-pinfemaleGPIOconnector快门（曝光）自动/手动/one-push,控制范围（0.02ms–30ms）且控制范围可调白平衡自动/手动/one-push增益自动/手动/one-push，控制范围（0db–24db）且控制范围可调图像预处理Gamma校正，边缘锐化，饱和度，色调存储器2个存储通道可以存储用户配置的参数摄像机尺寸44mm×29mm×58mm（W×D×H）重量150g镜头接口方式Cmount电压需求8-30V最大功率（最大）最大4W，电压为12V工作温度-10℃-55℃储藏温度-30℃-+60℃通风需求自然空气对流保质期3年工作湿度范围20%-90%抗震10G（20-200Hz）抗冲击70G相机性能特点：Magnolia（木兰）相机，是一款为ITS及高端监控量身定制的高清相机。它除了具有标准监控相机的3A功能（AutoShutter,AutoGain,AutoIRIS）以外，同时还具有AutoGamma这一独特的功能，配合上相机本身的高灵敏度，高信噪比，高动态范围等一些列的特点，为我们夜间的图像效果及图像亮度提供了良好的保障。Shutter的概念：相机的ShutterTime我们叫做“快门时间”或“曝光时间”，他表示了从CCD传感器开始接收光信号到停止接收光信号这一段时间的长度。单位一般为秒、毫秒或微秒。如果我们将CCD传感器的电荷积累比做向一个空桶中倒水，那么“快门”就可以比做这个桶的盖子，当盖子打开时，水可以进入桶中，就像CCD可以接收光信号，当盖子关闭时，水不能进入桶中，此时就像CCD停止接收光信号，那么从我们把桶盖打开到盖上的这段时间就可以理解为我们所说的“快门时间”。桶中的水位，可以理解为图像的亮度，快门时间越长，向桶中倒入的水就越多，也就表示了图像就越亮。反之，快门时间越短，水位越低，图像也就越暗。自动Shutter：相机的ShutterTime（曝光时间）随着图像亮度而自动调整，使所拍摄到的图像始终处于一个较平均的亮度水平上，当图像亮度高于这个水平时，ShutterTime自动减小以削减图像亮度，反之则自北京凌云光视数字图像技术有限公司:010-88400505FAX:[phone]Email:[e-mail]北京市海淀区蓝靛厂南路25号牛顿办公区南座6层（100097）动增大以增加图像亮度。ShutterTime的长短或者说是大小，除了影响图像亮度以外，还会影响到拍摄运动物体的模糊度，也就是我们常说的“运动模糊”。在同样的运动速度下，ShutterTime越长拍摄到的图像的拖尾现象越严重，也就是越模糊；ShutterTime越短则越清晰。在同样的ShutterTime下，物体运动速度越快则图像的拖尾现象越严重，越慢则越清晰。所以，在拍摄红灯时停车线附近的静止车辆时，其清晰度并不受ShutterTime的影响，而只与镜头的焦距是否准确有关。总结：如果在使用相机的过程中需要手动设定ShutterTime时，那么则需要根据具体情况在图像亮度与运动模糊度之间进行取舍与平衡。Gain的概念：由一个小的信号Level（电平）经过放大电路成为大的信号Level，也就是说由小变大之间的差异就叫增益，原则上我们采用倍数来计算，不过因为常常会在好几万倍的情形下，所以我们采用了dB这种标示单位。当输入信号电压为0.1V时，而输出电压为1V这种我们称之10倍放大，也就是具有20dB的放大能力，如果以0.1V的输入而能有10V的输出时，此放大器为100倍放大，也就是40dB放大能力。那么在我们图像领域，增益的效果就是使图像变亮，只是方式与Shutter不同，增益更像是向半瓶酒里面掺水，看起来多了不少，但里面好多是“假货”，这里我们又可以引入一个新的概念--“信噪比”，酒里面掺水，使瓶子里面的东西多了，但是使酒的纯度降低了，也就是使图像的亮度提高了，但是信噪比降低了。自动Gain：相机的Gain（增益）随着图像的亮度而自动调整，使所拍摄到的图像始终处于一个较平均的亮度水平上，当图像亮度高于这个水平时，Gain自动减小以削减图像亮度，反之则自动增大以增加图像亮度。Gain的大小除了会影响到图像亮度以外，还会影响到所拍摄到的图像的噪声的大小，也就是我们常说的信噪比（有用的图像信号与无用的图像噪声的比值）。Gain越大，所拍摄到的图像亮度越高，同时图像的噪声也就越大，信噪比越低，图像显得越“脏”。Gain越小，所拍摄到的图像亮度越低，同时图像的噪声也就越小，信噪比越高，图像显得越“干净”。总结：如果在使用相机的过程中需要手动设定Gain时，那么则需要根据具体情况在图像亮度与信噪比之间进行取舍与平衡。IRIS的概念：IRIS也就是我们常说的“光圈”，它是镜头内部的一个机械装置，用来控制光通量的大小。同样使用上面的例子做解释，光圈就好比一个水龙头的阀门，当我们把它开大时，流出的水就多而急，更容易将桶装满，反之，当我们将它开小时，流出的水就少而缓，便不太容易将桶装满。自动IRIS：相机会控制镜头的IRIS（光圈）随着图像亮度而自动调整，使所拍摄到的图像始终处于一个较平均的亮度水平上，当图像亮度高于这个水平时，相机会使镜头的光圈自动缩小以削减图像亮度，北京凌云光视数字图像技术有限公司:010-88400505FAX:[phone]Email:[e-mail]北京市海淀区蓝靛厂南路25号牛顿办公区南座6层（100097）反之则自动扩大以增加图像亮度。镜头IRIS（光圈）的大小除了会影响到图像亮度以外，还会影响到镜头的景深（在某个焦距下镜头可以清晰成像的深度范围），举例来说：如果我们将镜头的焦距对在了路口停车线的平面上，那么在停车线的前后一段范围内是否仍然可以清晰成像，则取决于此镜头的景深，景深除了受到镜头自身设计因素的影响外，还会受到光圈大小的影响。IRIS（光圈）越大，所拍摄到得图像的亮度越高，同时镜头的景深相对越小，也就是在同样焦距下，能够清晰成像的范围相对越小。IRIS（光圈）越小，所拍摄到得图像的亮度越低，同时镜头的景深相对越大，也就是在同样焦距下，能够清晰成像的范围相对越大。所以，自动光圈功能实际上是要相机与镜头配合实现的，相机给出控制信号，由镜头根据信号去修改自己光圈的大小，两者缺一不可。总结：如果在相机与镜头的使用过程中需要手动调节光圈的大小（自动光圈镜头是很难甚至无法将光圈控制在某一中间位置的，所以一般在需要调整光圈大小时，最好使用手动光圈镜头），那么则需要在图像亮度与镜头景深之间做取舍与平衡。自动Gamma：首先，Gamma的作用是使所拍摄到的图像的本底亮度增强，越是暗的东西，受Gamma的影响越明显，越是亮的东西，受Gamma影响的幅度越小。基于这种特点，Gamma对夜间亮度效果的提高有着明显的作用，但是对于白天的图像效果的影响却是弊大于利的，在白天的时候原本颜色偏暗的物体，例如地面，会受到Gamma的影响变的“发灰”，从而使图像有种“雾蒙蒙”的感觉，为了解决Gamma在白天与夜间的矛盾问题，PGR向相机中添加了自动Gamma功能。自动Gamma是Magnolia相机的一个独特的功能，它使Gamma与Gain联动，当场景的亮度较强时（白天），此时Gamma关闭。当场景的亮度较弱时（傍晚），此时Gamma略高。当场景亮度较暗时（夜晚），此时Gamma较高。总结：此项功能即保证了白天图像的“清澈”，又同时使夜晚的图像亮度更高二．GPIO的定义与使用Magnolia相机具有1个8-PinGPIO控制接口，其功能包含了相机供电，自动光圈控制，相机参数控制，闪光灯控制以及外触发信号的接入等。相机端接头规格型号为：HiroseHR25-7TR-8SA。接头外观及引脚定义如下：北京凌云光视数字图像技术有限公司:010-88400505FAX:[phone]Email:[e-mail]北京市海淀区蓝靛厂南路25号牛顿办公区南座6层（100097）PinGPIO功能1TBD（待定）Reserved2IO1串口，RS485-TX3IO2串口，RS485-RX4IO3自动光圈信号输出，Auto-IRIScontrol5GND自动光圈地及电源地，GroundforAuto-IRISandVext6TBD（待定）Reserved7Vext+12v电源供电接入，Externalpowerinput8TBD（待定）Reserved三．相机的控制方式与方法相机的控制方式：Magnolia相机控制使用的是目前最常用的RS485串口通讯的方式，通过专用的相机控制软件由计算机或终端设备以RS485方式与相机进行通讯，发送指令及查看相机的工作状态。相机的控制方法：1．运行专用的相机控制软件，在弹出的相机类型列表中选择“PointGrey”。2．点击“确定”，进入相机控制主界面，如下图所示：1）首先选择我们相机所连接的COM口标号（红圈1处），选定后点击“连接”。2）在命令框中输入我们需要的指令（红圈2处）。3）点击“发送”按钮（红圈4处）4）在“信息反馈”窗口查看指令结果，以确定是否发送成功。5）如果需要查询相关指令，可以点击右下的“帮助”按钮（红圈4处）。北京凌云光视数字图像技术有限公司:010-88400505FAX:[phone]Email:[e-mail]北京市海淀区蓝靛厂南路25号牛顿办公区南座6层（100097）常用参数的修改方法Magnolia相机几乎所有的参数均是由相机内部逻辑自动控制的，所以当我们要手动修改某项参数时，首先要取消这种自动状态，否则我们的操作将不被接受。注：指令不分大小写以修改Shutter为例，步骤如下：1．若相机处于自动工作模式：1）setasc02）setshutterxx2．将相机恢复为自动工作模式：1）setasc1指令列表：功能指令自动/手动Shutter切换Setasc0Setasc1Getasc自动/手动Gain切换Setagc0Setagc1Getagc自动/手动Sharpness切换Setasnc0Setasnc1Getasnc自动/手动FrameRate切换Setafrc0Setafrc1GetafrcShutter设置Setshutterxxxx(ms)GetshutterGain设置Setgainxx