CCD摄像机最低照度浅析
CCD摄像机常见性能和主要性能指标
关键字：监控监控摄像机摄像机 CCD摄像机监视器CCD摄像机常见性能和主要性能指标（一）摄像机清晰度清晰度数是衡量摄像机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。
工业监视用摄像机的分辨率通常在380~460线之间，广播级摄像机的分辨率则可达到700线左右。
清晰度是由摄像器件像素多少决定的，显然摄像器件的像素越多，得到的图像越清晰，反之也然。
清晰度越高，说明摄像机档次越高，反之越低。
（二）摄像机最低照度最低照度是最低照度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。
一般彩色摄像机的最低照度为2～3LUX，照度的测定是以在一定的镜头光圈系数为前提，因此，不能只看摄像机说明书中标明的最低照度，应按摄像机在同一光圈系数下其照度值的大小。
最低照度越小，摄像机档次越高。
相对于彩色摄像机而言，黑白摄像机由于没有色度处理而只对光线的强弱（亮度）信号敏感，所以黑白摄像机的照度比彩色摄像机照度要低，一般可做到0.1LUX在F1.4时，至于微光摄像机则更低。
有关光圈系数的知识请参阅镜头一节。
视频信号的标称值为1Vp-p，标准值为0.7Vp-p，最低照度时的视频信号值为1/3到1/2的标准植。
所以摄像机在最低照度时的图像，决不会“如同白昼一样”。
另外，摄像机在最低照度时产生的图像清晰度，是用电视信号测试卡进行测式的，其黑白相间的条纹，要求黑色反射率近于0%，白色反射率大于89.9%。
而我们在现场观察时有时不具备这样的条件，比如：树叶和草地的反射率很低，反差很小，就不易获得清晰图像。
因此实际使用当中不能以摄像机标称的最低照度作为衡量现场环境照度的标准。
（三）摄像机信噪比信噪比也是摄像机的一个重要的性能指标。
当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通常比较明快，观察者不易看出画面中的干扰噪点；而当摄像机摄取较暗的场景时，监视器显示的画面就比较昏暗，观察者此时很容易看到画面中雪花状的干扰噪点。
摄像机最低照度
摄像机最低照度的介绍最低照度是测量摄像机感光度的一种方法，换句话说，摄像机能在多黑的条件下看到可用的影像。
但是因为没有管理的国际标准，因此每个大型CCD制造商都有自己测量CCD感光度的方法。
然而一个标注为（1Lux，F10）的摄像机能和标注为（0.01Lux，F10）的摄像机完全一样！！！奇怪吗？为什么呢？另：最常用的测量最低照度的方法称为目标照度法，目标照度表示有多强光线到达CCD表面放置的位置。
尽管清晰的定义不同，然而有三项主要的参数决定结果。
就是：F停止(用来测试摄像机用的镜头F停止)色温(光源的色温，也就是光谱内容)IRE(视频振幅的IRE等级)反射率(目标的反射率和背景)F停止F停止是测量镜头采集光线能力的方法，一个好的镜头能采集更多的光线并集中放射到CCD传感器上，F1.4的镜头比F2.0的镜头能采集2倍的光线，换句话讲，F1.0的镜头比F10的镜头能多采集100倍的光线，因此在测量中标出F停止是非常重要的，否则结果都是没有意义的。
色温色温是表述光源中光线波长内容的方法，一个3200k的光源多数波长都在600纳米和900纳米之间，而一个9300k的光源多数波长都在300到500纳米之间，因此不同的色温将彻底改变测试结果。
在一个典型的CCD传感器上，一个有600纳米波长的光源将比波长为900纳米波长的光源多产生10倍的电子。
这就是为什么色温特别标注对结果的意义。
IRE等级CCD摄像机的视频输出最大振幅一般设置在100IRE或者700毫伏，一个100IRE的视频表示可以完全驱动一个监视器表现最好亮度和对比度的优质影像，只有50IRE的视频表示只有一半的对比度，30IRE或者210毫伏表示只有原始振幅的30%，通常30IRE是最低的表现可用影像的数值，一个标准的摄像机当自动增益提高到最大增益时噪度等级应该在10IRE，因此能提供3:1或10dB信噪比可以接受的影像。
一个在10IRE下测量的结果可以比在100IRE下测量的结果高出10倍，因此没有标出IRE等级的结果实际上是没有意义的。
CCD摄像机最低照度技术详谈
CCD摄像机最低照度技术详谈
技术定义上讲，最低照度应该是在标准的电视帧比率下，CCD 摄像机输出
电平为某一幅度下所需的屏幕照度，其单位为1ux。
当然这里包括摄像机处于最大增益，光圈最大(所谓光圈最大，即最小的f 数，对于1/2 英寸ccd 摄像机，
典型值为f1.4，而对于2/3 英寸ccd 摄像机，典型值为f1.7);另外，对于屏幕的
反射率也应该是89.9%，色温3，200k，γ为0.45，自动拐点关断等等。
一、最低照度的测试条件
1、最大增益
一般为+18db，但是+24db 和+30db 的摄像机相继出现。
由于摄像机最大增益的不同，其最低照度也会不同，必然产生混乱。
2、输出电平
决定最低照度的一个主要因素是摄像机的输出电平，是标准电平的
100%(0.7v)，还是70%(0.49v)等，怎样才算较为合理。
由罗伯特?以瑟在摄像机低照度性评估一文资料所示(见表1)，可以看出，同一类型、不同厂家，或同一
厂家、不同类型的摄像机，其输出电平的要求也不一样。
从表1 可以看出，对广播级摄像机，其输出电平均要求100%，这是比较统一的;但对于后三档的摄像机，要求各异，并无统一标准，可见所声称的最低
照度不是在统一标准下得出的。
3、γ曲线
上面说过，最低照度的一个测定条件是γ=0.45，但并非全是如此。
另外有几种情况影响γ曲线：
a.黑压缩。
这在摄像机中广泛使用，其主要目的是减小低照度下的噪波，。
CCD摄像机最低照度浅析
CCD摄像机最低照度浅析由于生产厂家致力于ＣＣＤ的制作工艺和技术性能改进，ＣＣＤ摄像机灵敏度不断提高，其最低照度值大幅度下降；例如有的公司宣称其摄像机最低照度已达１lux。
ＣＣＤ摄像机已能在昏暗的光线下正常操作，这种功能对于夜间突发性新闻采集等特殊要求是非常有用的。
但是，购买摄像机的用户仅仅相信产品说明或广告是不够的，因为有关最低照度的国际标准尚未建立。
各厂家所称的最低照度，往往可能因不统一而引起误解。
从技术定义上讲，最低照度应该是在标准的电视帧比率下，摄像机输出电平为某一幅度下所需的屏幕照度，其单位为1ux。
当然这里包括摄像机处于最大增益，光圈最大（所谓光圈最大，即最小的f数，对于１／２英寸CCD摄像机，典型值为f1.4，而对于２／３英寸CCD 摄像机，典型值为f1.7）；另外，对于屏幕的反射率也应该是89.9%，色温３，２００Ｋ，γ为0.45，自动拐点关断等等。
一、最低照度的测试条件１、最大增益一般为＋１８dB，但是＋２４dB和＋３０dB的摄像机相继出现。
由于摄像机最大增益的不同，其最低照度也会不同，必然产生混乱。
２、输出电平决定最低照度的一个主要因素是摄像机的输出电平，是标准电平的１００％（0.7V），还是７０％（0.49V）等，怎样才算较为合理。
由罗伯特?以瑟在“摄像机低照度性评估”一文资料所示（见表１），可以看出，同一类型、不同厂家，或同一厂家、不同类型的摄像机，其输出电平的要求也不一样。
从表１可以看出，对广播级摄像机，其输出电平均要求１００％，这是比较统一的；但对于后三档的摄像机，要求各异，并无统一标准，可见所声称的最低照度不是在统一标准下得出的。
３、γ曲线上面说过，最低照度的一个测定条件是γ=0.45，但并非全是如此。
另外有几种情况影响γ曲线：a.黑压缩。
这在摄像机中广泛使用，其主要目的是减小低照度下的噪波，这显然影响γ曲线。
b. 自动拐点电路。
这也在摄像机中广泛采用，其目的是压缩高照度下的动态范围，使得曲线明显偏离0.45，这也是为什么在测量最低照度时要将该功能关断的原因。
CCD摄像机常见性能和主要性能指标
关键字：监控监控摄像机摄像机 CCD摄像机监视器CCD摄像机常见性能和主要性能指标（一）摄像机清晰度清晰度数是衡量摄像机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。
工业监视用摄像机的分辨率通常在380~460线之间，广播级摄像机的分辨率则可达到700线左右。
清晰度是由摄像器件像素多少决定的，显然摄像器件的像素越多，得到的图像越清晰，反之也然。
清晰度越高，说明摄像机档次越高，反之越低。
（二）摄像机最低照度最低照度是最低照度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。
一般彩色摄像机的最低照度为2～3LUX，照度的测定是以在一定的镜头光圈系数为前提，因此，不能只看摄像机说明书中标明的最低照度，应按摄像机在同一光圈系数下其照度值的大小。
最低照度越小，摄像机档次越高。
相对于彩色摄像机而言，黑白摄像机由于没有色度处理而只对光线的强弱（亮度）信号敏一般可做到所以黑白摄像机的照度比彩色摄像机照度要低，感，0.1LUX在F1.4时，至于微光摄像机则更低。
有关光圈系数的知识请参阅镜头一节。
视频信号的标称值为1Vp-p，标准值为0.7Vp-p，最低照度时的视频信号值为1/3到1/2的标准植。
所以摄像机在最低照度时的图像，决不会“如同白昼一样”。
另外，摄像机在最低照度时产生的图像清晰度，是用电视信号测试卡进行测式的，其黑白相间的条纹，要求黑色反射率近于0%，白色反射率大于89.9%。
而我们在现场观察时有时不具备这样的条件，比如：树叶和草地的反射率很低，反差很小，就不易获得清晰图像。
因此实际使用当中不能以摄像机标称的最低照度作为衡量现场环境照度的标准。
（三）摄像机信噪比信噪比也是摄像机的一个重要的性能指标。
当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通常比较明快，观察者不易看出画面中的干扰噪点；而当摄像机摄取较暗的场景时，监视器显示的画面就比较昏暗，观察者此时很容易看到画面中雪花状的干扰噪点。
低照度摄像机的辨别
低照度摄像机的辨别
【】低照度的判别
目前最低照度测量还无统一国际标准，大型CCD 制造商都有自己测量CCD 感光度的方法来测量最低照度。
最常用的测量最低照度的方法为目标照度法，目标照度表示有多强光线到达CCD 靶面。
最低照度是当被摄物的光亮值低到一定程度而使摄像机输出的视频信号低到某一定值时光线到达CCD 靶面的光亮值。
如环境照度是1Lux，相应落到CCD 靶面上的照度可能只有0.5Lux，所以选型时应该高一个级别低照度。
参照四项主要的参数。
尽管“摄像机输出的视频信号低到某一定值时”清
晰的定义不同，但有四项主要参数决定结果。
即F 值(用来测试摄像机用的镜头F 值);色温(光源的色温，即光谱内容);IRE (视频振幅的IRE 等级);反射率(目标的反射率和背景)。
·F值，测量低照度时，首先要确定适用何种F 值的镜头，F1.0 的镜头比F10 的镜头能采集100 倍的光线，因此在测量中标出F 值非常重要，否则结果没有意义;
·色温，其是表述光源中光线波长内容的方法，不同色温发出不同的光线波长，导致在CCD 靶面上产生数目相差甚远的电子数，影响到视频福值，所以色温特别标注对结果的意义;
·IRE等级，摄影机的视频输出最大振幅设置在100IRE 或700 毫伏，100IRE 的视频表示可完全驱动一个监视器表现最好亮度和对比度的优质影像，只有50IRE 的视频表示只有一半的对比度，30IRE 或210 毫伏表示只有原始振幅的30%，通常30IRE 是最低表现可用影像的数值，标准摄影机当自动增益提。
低照度知识
在光线较差的环境中，低照度摄像机无需辅助光源即能识别目标物体，发挥着重要的作用，受到越来越多用户的青睐。
本文就从其C C D与配套技术、D S P等方面进行描述，为读者介绍当前低照度摄像机的发展与应用情况。
在2003年以前，红外摄像机尚未普及，低照度摄像机一直是各厂家和供应商追捧的热点，即使在红外摄像机大行其道的今天，低照度摄像机以其特有的性能，仍然不能被取代。
所谓低照度摄像机，即在光线很暗的情况下，无需其它辅助光源仍能识别目标物体的摄像机，常见的有枪式摄像机和半球型摄像机。
环境照度（亮度）通常以l u x(勒克斯)为单位来衡量，其值越小，说明环境越暗。
摄像机的照度指标也用l u x为单位来衡量，其值越小，说明其灵敏度越高，越能看清暗处的物体。
因此，照度的高低成为人们选择摄像机的一个重要参数。
现在，很多厂家（商家）将摄像机的照度参数越标越低，从 1.0l u x 到0.1l u x，再到0.001l u x等等，那么，这些摄像机果真有那么高的灵敏度吗？为了真正认识低照度摄像机，下面从两方面进性阐述。
C C D及配套技术一个完整的摄像设备由有两部分组成，即镜头和摄像机，而摄像机又由感光器件（C C D或者C M O S，本文以C C D为例）、复杂的信号处理电路、滤光片等组成。
镜头作为摄像部件的重要组成部分，其作用是为摄像机的C C D聚焦被摄物体的光线，使景物在C C D上成像。
其可摄取光线的多少直接决定了C C D成像的清晰度。
衡量镜头摄取光线的多少，称之为进光量，镜头的进光量用F值（光圈）表示。
F值＝f（焦点距离）/D（镜头的有效口径），它与口径成反比，与焦点距离成正比。
在焦距相同的条件下，镜头口径越大，F值越小，镜头进光量就越大。
常见镜头的F值多为 1.2、1.4，目前也有F1.0的镜头。
因此为了使得摄像机获得理想的低照度效果，需要配置相适合的或配置F值较小的镜头。
C C D感光器件目前摄像机常用的C C D主要有三大供应商，即S O N Y、S H A R P 和LG，在这三种C C D中，S O N Y的C C D感光度相对较好，常用的S O N Y C C D低照度技术为S u p e r H A D C C D；后来S O N Y又研发出超感光度C C D，S O N Y称之为E X V I E W C C D，该C C D的感光度为Su p e r H A D C C D的5倍。
摄像机最低照度技术说明
摄像机最低照度技术说明监控摄像机的一个重要性能是最低被摄物体的照度（灵敏度）。
所谓最低被摄物体照度，就是“为了获得可识别被摄物体最低限界的图像输出水平而所需的必要的被摄物体照度”，用lx（勒克斯）表示。
简单地说，就是摄像机在黑暗的地方能够拍摄出什么程度的亮度，数字越小（照度低）表示摄像机的灵敏度能够拍摄出很暗的地方，表示性能越好。
最低被摄物体照度的测定方法方法一是使用标准灰度卡测试图（v=2.2），使图像正好充满监视器（欠扫描时）的边框。
测定照明条件必须满足：光源色温为3100k+100k；摄像机设定条件：增益（最大）；AGC（ON）；电子快门（OFF）；白平衡：最佳。
第二种方法是，降低照度使灰度梯级中央的白色达到50%（0.35V）图像水平，显示达到规定水平时的照度（图9所示）。
注意确认项目摄像机的最低被摄物体照度的测定是随着被选镜头的亮度（F值）而变化的。
一般选用亮度为F1.2的镜头，在最低被摄物体照度的测定值上会明确标明镜头指标。
测定时，一般情况下标明灰度阶梯至亮度电平为50%（0.35V）时的照度，不过也有些厂家是25%（0.18V）或最低，甚至有些厂家不标出测试时的亮度电平。
如上所述，因测定条件不同，故不能够只比较绝对值，而是需要看所标示的条件。
同时，使用亮度为F1.0镜头时照度为1/1.4；在白色水平25%（0.18V）下测定时，照度变成1/2，区别很大。
或许，还存在有些标明的摄像机灵敏度看似很好，但实际上性能却完全不一样的情况。
提高最低被摄物体照度（灵敏度）的方法提高摄像机的最低被摄物体照度可以考虑下面几点。
增大固体摄像元件1个象素的开口面积。
由于摄像元件的尺寸固定，增大1个象素的开口面积，象素数会减少，分辨率也会减少。
增加AGC 如果提高增益灵敏度，噪音成份同时也会增加，通常增加20dB~26dB 左右的增益，在产品目录中标示为AGC MAX规格。
追加B&W切换功能白天变暗时，将彩色图像自动切换为黑白模式提高灵敏度，近年来，这种方式利用得越来越多。
低照度监控摄像机的几点知识说明
一、什么是低照度监控摄像机低照度监控摄像机，俗称星光级摄像机，顾名思义是指在相当于星星的光照情况下可以实现清晰彩色的辩识影像、更是实时连续的画面的摄像机。
星光级是指彩色照度达到0。
01LUX，黑白照度能达到0。
001LUX那么这里还得让大家了解下超低照度，也就是超低照度星光级（相当于繁星的光照），是指彩色照度达到0。
001LUX，黑白照度能达到0。
0001LUX，它是一种对光线要求更低的机器。
二、低照度监控摄像机的优势1、低照摄像机与普通照度摄像机相比的优势不言而喻在于它的低照。
也就是说，环境光线不好的情况下，它也可以实现清晰的彩色图像；2、低照摄像机与红外摄像机相比，优势在于它的稳定性。
为什么这么说呢？由于红外灯的发热，还有有的厂家为了增加红外灯的亮度，调高了电流，发热就更高了，这样整个电路的元器件很容易老化，元器件老化后，摄像机的问题就随之而来了。
而且电流加大后，对电源的要求就增大了，举个例子：一台25个5MM红外灯的摄像电流一般在400MA以上，那么要求电源的实际电流要达到500MA，客户通常用标1A的电源去用，正规厂家的电源还可以，如果市场上随意买的，加上传输距离过远，或传输线材质量不好的话，就很有可能图像不稳定。
我们可以试想半年到一年以后电源衰减后的会是什么情况。
而低照摄像机的电流通常在70MA左右，对电源要求之低可想而知，而且这么低的电流，发热很小产品稳定、耐久。
三、低照度摄像机的应用环境首先，我们要强调，不是所有的环境都适合用低照度摄像机。
为什么这么说呢，因为低照毕竟不是0照，还是需要有光线的，如果完全没有光线的环境大家还是只能用红外机。
这里给大家个建议：用好点的红外灯，千万别用那些很亮的高电流短命产品（那是饮鸩止渴），红外灯的好坏一定不是取决于它有多亮的。
现在，我们现在来梳理一下，哪些环境我们可以选择低照度摄像机。
其实很简单，只要环境24小时有光，或者完全没有光的时候就不需要监控的环境我们就能选择。
摄像机常见问题集----最低照度,感光度等
2、信号输出到监视器线路是否开路、短路，连结BNC接头是否良好；
3、查看摄像机保险丝是否烧断，电源输出是否为12V、24V；
4、视频信号输出有一保证电阻是否变值或开路。
问：图像扭曲的原因？
4．后焦距的调整
焦距调整的步骤
（1） 将镜头正确安装到摄像机上
（2） 将镜头光圈尽可能开到最大
（3） 同过变焦距调整将镜头退职望远状态，拍摄10m以外的一个物体的特写，在通过调整焦距将特写图调清晰。
（4） 进行遇上一部相反的变焦距调整将镜头拉回置广角状态，此时画面变为包含尚需特写物体的全景图像，但此时不能再作聚焦调整，而是准备下一步的后焦调整。
答： 1、摄像机与镜头区配聚焦不良所致；
2、应先调节镜头聚焦能否改善；
3、检查镜头是C还是CS接口，要是C接口必须加上接圈，若是CS接口，就去掉接圈。
问：图像干扰与使用环境？
答： 整个系统配制关系密切，检查是否因线路，电源部分，系统是否区配听引起，如录像机。断开的有设备直接将信号接入监视器，查看哪里出问题。
4、 光圈的正确调整可避免彩色漂移色斑。
5、 SHARP功能的使用要分监视对像及画面大小而定。
6、 为达到最佳的画面，在光线变化不大的场合可不必使用AGC功能。
7、 BLC设置用于逆光补偿，无逆光场合不要使用，现场调整时要特别注意人物出现的各种可能性，使用模特儿做全面调整。
系统各部分设备选型的要点
（1） 应满足现场环境要求和功能使用要求，同时应符合现行国家标准和行业标准有关技术要求。
（2） 前端设备可为分离组合型摄像机，也可为一体化摄像机。
（3） 传输设备可以为普通的电缆，也可以为光润调制解调设备与光纤配合，也可以为微波开路传输设备。
摄像机低照度指标的详细解读与应用实例
摄像机低照度指标的详细解读与应用实例系统集成商在选购摄像机时，经常会面临多种选择，不同厂家对摄像机指标参数的不同表达方式常常令人迷惑，而限于实际情况，往往无法逐个测试摄像机的低照度效果。
如何看懂摄像机的低照度参数指标，从而衡量出不同摄像机低照度性能的优劣，成为系统集成商关心的一个问题。
那么，在摄像机的宣传指标参数是真实可信的前提下，是否能够通过对摄像机低照度参数指标的分析解读，找到一条有效衡量摄像机低照度性能的途径呢?一个误区2款不同的摄像机，在同样状态下(彩色或者黑白)，A摄像机的低照度指标是0.1LUX，B摄像机的低照度指标是0.05LUX，是否能认定B摄像机的低照度效果好于A摄像机呢?如果不加判断，仅凭两个数值的对比，我们很容易得出这个不准确的结论，那么实际情况是怎样的呢?如果不加任何限制条件，说某摄像机的低照度指标是0.1Lux时，仅仅表示环境照度在0.1Lux的情况下，此摄像机是可以工作的。
但此种光照条件下，摄像机的输出视频是否具有可看性和实际意义却不得而知。
例如某个摄像机的低照度指标是0Lux，这是否表示此摄像机真的能在没有可见光的环境下能成像呢，答案显然是否定的，如排除红外光成像，此时摄像机拍摄的图像是漆黑一片，没有实际意义。
三个参数摄像机的低照度指标不应该只是一个简单的XX Lux值，在任何一份准确专业的摄像机参数资料上，摄像机低照度指标应该至少表示为如下格式：彩色模式：XX Lux @F X(X IRE ,AGC XX)黑白模式：XX Lux @F X(X IRE ,AGC XX)也就是说，摄像机的低照度性能至少和3个参数是相关的，亦即配用镜头的F值，IRE值以及摄像机的AG C参数。
在这些参数完整的前提下，前面的照度值才具有意义且可对比的。
同时必须指出，如果摄像机是彩转黑的，必须列出彩色和黑白状态下各自的低照度指标。
那么低照度标准表达式中各个量是什么意义以及它们之间有什么关系呢?F值F是镜头的光圈系数，与进光量呈反比关系。
低照度知识 什么是低照度摄像机
照度与摄像机的低照度我们在讨论摄像机的参数时，一个必须提到的参数就是“低照度”，这个参数的单位为liu（流明）。
那么什么是低照度呢？回答这个问题前先看一下什么是照度。
照度是用来表示亮度的一个单位。
照度越大，亮度越高。
照度的单位是liu(流明）下面是日常生活环境的照度黑夜：0.001—0.02；月夜：0.02—0.3；阴天室内：5—50；阴天室外：50—500；晴天室内：100—1000；夏季中午太阳光下的照度：约为10的9次方；在生活中，很多活动都要求足够的照度。
例如，我们在阅读书刊时所需的照度：50—60；也就是说必须达到这个照度值才能正常看书。
同样在摄像机进行拍摄也有一个环境必须达到的照度，这就是摄像机的“低照度”参数。
只有环境的照度高于这个值，摄像机才能拍摄。
例如：sony的Z5C，低照度就是1liu（1流明），也就是说拍摄主体的环境亮度必须达到1liu.低照度摄像机分析何谓低照度摄像机呢？顾名思义，低照度摄像机是指在较低光照度的条件下仍然可以摄取清晰图像的摄像机，目前CCTV产业的技术规格方面对此并无统一标准，因此也无法定义最低照度在何值以下可称其为低照度摄像机。
最低照度是人们评价摄像机对亮度灵敏程度的一个指标，该数字越低，说明摄像机灵敏度越高，性能越好。
但这并不是绝对的，因为诸如光圈、镜头质量、图像传感器(CCD或CM OS)的质量和大小、增益大小、曝光时间等都会影响到摄像机的画质。
CCD+DSP在众多因素中，最能够影响低照度摄像机处理能力的两个主要因素分别为：CCD和DSP，其中前者决定低照度的成像效果，而后者决定画面质量是否清晰、稳定。
CCD的尺寸大小对成像效果是有一定影响力的，可以说CCD的尺寸大小就是感光器件的面积大小，CCD像素数目越多、单一像素尺寸就越大，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低，收集到的图像就会越清晰。
比如1/3寸的就比1/4寸的通光量要高50%左右，而1/ 2寸的通光量则能达到更好的效果(成像面积较大，光通量较大，光照度要求低)。
高清监控摄像机的低照度性能
高清监控摄像机的低照度性能高清监控摄像机的低照度性能是指在光线较弱或者完全没有光线的环境下，监控摄像机能够提供清晰度较高的视频图像。
这项性能在保护公共安全、预防犯罪以及监控场所等方面起到了重要的作用。
本文将从摄像机传感器、镜头、图像处理技术等方面来探讨高清监控摄像机的低照度性能。
一、摄像机传感器高清监控摄像机的低照度性能与其所使用的传感器密切相关。
目前市场上常见的传感器类型有CCD（耦合电荷器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）两种。
在低照度环境下，CMOS传感器相对于CCD传感器表现出了更好的性能。
CMOS传感器能够采集到更多的光线，并通过像素增强和降噪技术提高图像的清晰度和亮度。
二、镜头镜头是决定监控摄像机低照度性能的另一个重要因素。
优质的镜头能够提供较高的光透射率和分辨率，使得摄像机能够在光线较弱的环境中获取更多的细节信息。
此外，一些专为低照度环境设计的镜头还具备较高的光谱灵敏度和红外透过能力，进一步改善摄像机的低照度性能。
三、图像处理技术图像处理技术是提高高清监控摄像机低照度性能的关键。
降噪、增强、增益控制等处理算法能够有效地提升图像的亮度和清晰度。
此外，一些先进的图像处理技术如背光补偿、宽动态范围等也能够应用在高清监控摄像机中，使其在复杂的光线环境下保持良好的图像质量。
四、红外辅助照明红外辅助照明是提高高清监控摄像机低照度性能的常用手段之一。
通过红外LED灯或者红外滤光片等装置，监控摄像机能够在夜间或者光线较弱的环境中进行有效的监控。
红外辅助照明的使用不仅可以提高图像的亮度，还可以避免使用传统照明设备造成的过度曝光现象。
五、可调节参数高清监控摄像机的低照度性能还可以通过调节参数来实现。
例如，可以通过调整快门速度、增益和曝光时间等参数，使得监控摄像机能够在不同的环境中达到更好的效果。
此外，部分高端的监控摄像机还具备自动调节参数的能力，能够根据环境的光线变化自动选择最佳的参数设置。
总结：高清监控摄像机的低照度性能对于实现高质量的监控视频至关重要。
【监控】如何判断监控摄像机的清晰度与最低照度
【监控】如何判断监控摄像机的清晰度与最低照度如何认识一款安防产品?相信在大多数的情况下用户是通过其参数指标来了解的。
用户很少能有机会，或者说能投入时间和人力成本对待选产品一一拷机测试。
所以，认识一款产品，还是要从规格参数入手。
仍以摄像机为例，考察的参数主要包括：CCD尺寸、水平分辨率、最低照度值、信噪比、快门速度等基本参数、自动白平衡、自动增益供电方式、安装方式、通讯接口等硬件配套条件。
如果是一体化摄像机还需考察镜头性能等指标。
这些参数指标列表足以使用户眼花缭乱，如何去伪存真，就须先明确产品选型需求，对应需求考察重点指标。
为了更好读懂规格参数，我们需要了解对产品性能影响较大的参数指标下的玄机。
以监控用摄像机为例，我们简要分析清晰度、最低照度这两个关注度较高的重点指标。
清晰度指标。
这是看摄像机的产品彩页时第一眼会关注的参数。
从某种意义上讲，摄像机的清晰度指标决定了其档次。
现在市面上绝大部分模拟产品具备了500线以上的清晰度水平，部分960H方案的产品则已经达到了700线的水平。
数字摄像机则多以像素等级表现其能达到的清晰度水平，如130万像素、200万像素，大致可分别对应700TVL和1000TVL。
但个别商家也会存在虚标或以偏概全的情况。
如有的模拟摄像机会标水平分辨率540TVL，稍加注意会发现后面还有行小字中心清晰度。
这是啥意思?受限于摄像机自带镜头、CCD+DSP方案等因素，有的摄像机只能在靠近最低照度指标。
这是模拟摄像机的一个重要参数，但该参数可以说是摄像机指标中最具玄机的(没有之一)。
摄像机的最低照度也称摄像机的灵敏度。
影响摄像机最低照度值的因素有很多，主。
CCD摄像机常见性能和主要性能指标
CCD摄像机常见性能和主要性能指标摄像机最低照度最低照度是最低照度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。
一般彩色摄像机的最低照度为2～3LUX，照度的测定是以在一定的镜头光圈系数为前提，因此，不能只看摄像机说明书中标明的最低照度，应按摄像机在同一光圈系数下其照度值的大小。
最低照度越小，摄像机档次越高。
相对于彩色摄像机而言，黑白摄像机由于没有色度处理而只对光线的强弱（亮度）信号敏感，所以黑白摄像机的照度比彩色摄像机照度要低，一般可做到0.1LUX在F1.4时，至于微光摄像机则更低。
有关光圈系数的知识请参阅镜头一节。
视频信号的标称值为1Vp-p，标准值为0.7Vp-p，最低照度时的视频信号值为1/3到1/2的标准植。
所以摄像机在最低照度时的图像，决不会“如同白昼一样”。
另外，摄像机在最低照度时产生的图像清晰度，是用电视信号测试卡进行测式的，其黑白相间的条纹，要求黑色反射率近于0%，白色反射率大于89.9%。
而我们在现场观察时有时不具备这样的条件，比如：树叶和草地的反射率很低，反差很小，就不易获得清晰图像。
因此实际使用当中不能以摄像机标称的最低照度作为衡量现场环境照度的标准。
摄像机信噪比信噪比也是摄像机的一个重要的性能指标。
当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通常比较明快，观察者不易看出画面中的干扰噪点；而当摄像机摄取较暗的场景时，监视器显示的画面就比较昏暗，观察者此时很容易看到画面中雪花状的干扰噪点。
干扰噪点的强弱（也即干扰噪点对画面的影响程度）与摄像机信噪比指标的好坏有直接关系，即摄像机的信噪比越高，干扰噪点对画面的影响就越小。
所谓“信噪比”指的是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号S/N来表示。
由于在一般情况下，信号电压远高于噪声电压，比值非常大，因此，实际计算摄像机信噪比的大小通常都是对均方信号电压与均方噪声电压的比值取以10为底的对数再乘以系数20，单位用dB表示。
摄像头低照度技术
摄像头低照度技术随着时代的发展和科技的不断进步，摄像头也得到了极大的改进。
其中之一，就是摄像头低照度技术。
随着社会的发展，夜间经常出现偷盗事件和其他违法犯罪活动。
使用摄像头进行监控，可以对这种情况进行及时防范。
但是，传统摄像头在光线不够强的环境下，很难拍摄清晰的图像。
低照度技术的出现，可以有效地解决这一问题。
低照度技术有哪些类型？首先，我们来看看低照度技术的类型。
目前，主要有两种类型：数字低照度技术和CMOS低照度技术。
数字低照度技术是指通过软件对图像进行处理，使图像看起来更亮一些。
它通过去噪、卷积等图像处理方式，有效地提高了图像亮度和清晰度。
而CMOS低照度技术则是在传感器方面的不断改进和优化，使得摄像头的灵敏度更高，从而能够拍摄出更加清晰的图像。
两种类型各有所长，用户可以根据自己的需求选择合适的。
低照度技术的实现原理接着，我们来了解一下低照度技术的实现原理。
在传统摄像头中，图像传感器对光线的敏感度很低，光线不足时会出现暗场噪声等问题，导致图像质量下降。
而低照度技术则通过提高摄像头的灵敏度，使其在光线不足的情况下依然可以拍摄出较为清晰的图像。
具体来说：1.增加传感器面积目前的摄像头中，传感器面积相对较小，只有几平方毫米。
因此，很难收集到足够的光线。
通过增大传感器面积，就能够减少噪点，提高图像的亮度。
2.增强传感器的感光能力低照度摄像头通过改进传感器的电路结构和物理结构，增加传感器的感光元件数量，提高感光能力。
这种方式可以增加拍摄图像的亮度和色彩的还原度，使得拍摄的图像更加清晰。
3.增强光学系统透光率光学系统的透光率决定了摄像头的灵敏度。
低照度摄像头会优化透镜和其他光学元件，以提高透光率，使得更多的光线进入传感器，从而提高摄像头的灵敏度和拍摄效果。
4.引入图像增强技术针对光线不足的情况，低照度摄像头会引入一些图像增强技术。
这些技术可以对图像进行增强和改进，使得暗场噪声被有效地降低，图像的亮度和清晰度得到提高。
低照度CCD图像采集及噪声预处理解读
低照度CCD图像采集及噪声预处理解读低照度CCD图像采集及噪声预处理摘要:介绍电荷耦合器件CCD，及其在低照度条件下的噪声影响机制，并从图像预处理的角度分析噪声消除的可能性，最后通过现场可编程器件FPGA从硬件上实现低照度条件下CCD图像采集的实时噪声消除预处理。
关键词：低照度图像实时噪声处理电荷耦合器件（CCD）可编程器件（FPGA）八十年代后期，CCD器件进入实用阶段，得到广泛的应用。
但直接用在低照度下的监测和识别时，信噪比急剧下降。
在军事和天文观测中可采用专用的像增强器，但在普通的应用中，为降低成本一般通过计算机进行图像处理提高信噪比。
本文提供一种折衷的方案，通过分析CCD的特点，采用硬件的方法实现图像增强，为计算机后端减少了大量复杂的运算，为整个系统的实时性创造了条件。
１ CCD 的原理CCD 的图像捕捉过程分为三个子过程，即：光电转换和储存，电荷转移，电荷读出。
CCD器件是有许多光敏像元组成的，每个像元可看成是一个两极加有反向偏压的光敏二极管。
当一个光子入射到光敏二极管的耗尽层时，如果其能量ｈｖ大于半导体的禁带Eg，半导体的价电子将越迁到导带形成光生电子－空穴对。
由于空间电荷区对光生电子是一个低势能的势阱，光生电子将被收集在势阱中，这样就完成了一次光电转换和储存。
六十年代末，贝尔实验室的研究人员发现，电荷通过半导体势阱会发生转移现象。
这样，如果把一系列的光敏二极管排列起来，通过电荷在势阱中的转移，就有可能在一定的时序驱动下读出储存在每个光敏二极管势阱的光电信息。
图1是典型的三相CCD的电荷转移过程。
虽然用同一组CCD光敏二极管就可以完成摄像器件的光电转换和转移，但是，由于复杂的控制光点极不利于提高CCD器件的量子效率。
同时在CCD电荷转移时各个光敏单元还正在进行光电转换，这将使输出信号产生拖影。
所以，实际的CCD器件的光敏单元和转移单元是分开的，通过一定的时序控制可以实现光敏单元向转移单元的整体转移，然后再由转移单元串行地往外部输出。
CCD、DSP低照度摄像机的两大技术主力
CCD、DSP低照度摄像机的两大技术主力【】低照度摄像机在黑暗环境中的使用，有很多因素都会影响到摄像机的感光度，包括光圈、镜头质量、图像传感器(CCD 或CMOS)的质量和大小、增益大小、曝光时间、图像处理方法等等。
而实现低照度处理能力最关键则取决于CCD 和DSP 两大核心部件，前者决定低照度的成像效果，而后者决定画面质量是否高清晰、稳定。
在市场需求的推动下，超感CCD 也受到了业界的广泛关注。
目前CCD资源主要由日本企业垄断，国内摄像机厂家主要采用的是索尼的超感CCD，据专业人士介绍，目前索尼推出的CCD，它的感光能力至少是普通CCD 的10-15 倍，如果再搭配慢快门，则可以拍到非常清晰、实时、连续的画面。
CCD 的尺寸大小对成像效果是有一定影响力的，可以说CCD 的尺寸大小就是感光器件的面积大小，CCD 像素数目越多、单一像素尺寸就越大，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低，收集到的图像就会越清晰。
比如1/3 寸的就比1/4 寸的通光量要高50%左右，而1/2 寸的通光量则能达到更好的效果(成像面积较大，光通量较大，光照度要求低)。
近些年来，CCD 芯片厂家通过不断研究，使得CCD 灵敏度得到了很大的提升，例如，索尼公司现已推出四代CCD，就有HAD、Super HAD、Exwave HAD，现在最新的叫Super Exwave。
现在市场上用得最多的则是Super HAD、Exwave HAD 这两种芯片，其中最有名的是Exwave HAD，很多人把它作为低照度CCD 的通称。
虽然索尼第四代Super Exwave CCD 并未普及，但其强化了对夜间灵敏度的提升，也就是近红外光的灵敏度有超过50%的提升，可以适应更低的照度环境。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CCD摄像机最低照度浅析
发布时间：[2007-12-13]
CCD摄像机最低照度浅析
由于生产厂家致力于ｃｃｄ的制作工艺和技术性能改进，ｃｃｄ摄像机灵敏度不断提高，其最低照度值大幅度下降；例如有的公司宣称其摄像机最低照度已达１ lux。
ｃｃｄ摄像机已能在昏暗的光线下正常操作，这种功能对于夜间突发性新闻采集等特殊要求是非常有用的。
但是，购买摄像机的用户仅仅相信产品说明或广告是不够的，因为有关最低照度的国际标准尚未建立。
各厂家所称的最低照度，往往可能因不统一而引起误解。
从技术定义上讲，最低照度应该是在标准的电视帧比率下，摄像机输出电平为某一幅度下所需的屏幕照度，其单位为1ux。
当然这里包括摄像机处于最大增益，光圈最大（所谓光圈最大，即最小的f数，对于１／２英寸ccd摄像机，典型值为f1.4，而对于２／３英寸ccd摄像机，典型值为f1.7）；另外，对于屏幕的反射率也应该是89.9%，色温３，２００ｋ，γ为0.45，自动拐点关断等等。
一、最低照度的测试条件
１、最大增益
一般为＋１８db，但是＋２４db和＋３０db的摄像机相继出现。
由于摄像机最大增益的不同，其最低照度也会不同，必然产生混乱。
２、输出电平
决定最低照度的一个主要因素是摄像机的输出电平，是标准电平的１００％（0.7v），还是７０％（0.49v）等，怎样才算较为合理。
由罗伯特?以瑟在“摄像机低照度性评估”一文资料所示（见表１），可以看出，同一类型、不同厂家，或同一厂家、不同类型的摄像机，其输出电平的要求也不一样。
从表１可以看出，对广播级摄像机，其输出电平均要求１００％，这是比较统一的；但对于后三档的摄像机，要求各异，并无统一标准，可见所声称的最低照度不是在统一标准下得出的。
３、γ曲线
上面说过，最低照度的一个测定条件是γ=0.45，但并非全是如此。
另外有几种情况影响γ曲线：
a.黑压缩。
这在摄像机中广泛使用，其主要目的是减小低照度下的噪波，这显然影响γ曲线。
b. 自动拐点电路。
这也在摄像机中广泛采用，其目的是压缩高照度下的动态范围，使得曲线明显偏离0.45，这也是为什么在测量最低照度时要将该功能关断的原因。
二、最低照度与ｓ/ｎ
在低照度下多使用高增益，势必使ｓ/ｎ恶化。
从后面的计算可知，若摄像机增益为0db，γ=1时ｓ/ｎ为60db。
如果增益改为＋１８db，则ｓ/ｎ为４２db；当增益＋１８db，γ=0.45时，ｓ/ｎ为36db。
为了在低
照度下不使ｓ/ｎ过度恶化，ｃｃｄ摄像机通常采用以下措施：
表 1
１、芯片ｃｃｄ
a.采用大的ｃｃｄ芯片
一般来说，大的ｃｃｄ芯片，其相应的象素面积也较大，接受所摄光的面积增大，必然使象素输出电荷增多，灵敏度上升，容易使摄像机整体质量提高。
如目前２/３英寸芯片广泛用于广播级，１/２英寸芯片广泛应用于专业级，１/３~１/４英寸广泛用于家用级。
但芯片尺寸大小，必然增加摄像机镜头和分色棱镜的体积和重量，这也是家用机种采用小芯片尺寸的一个原因。
另外须说明的是，即使采用较大的芯片也未必能令ｓ/ｎ有明显的改变。
按理说，２/３英寸ｃｃｄ芯片的象素面积比１/２英寸ｃｃｄ芯片的象素面积大一倍，而１/２英寸ｃｃｄ芯片象素面积比１/３英寸ｃｃｄ芯片象素面积也大一倍，但并非相应s/n高一倍。
因为目前芯片技术不断改进，特别是应消费的需求，１/２、１/３英寸ｃｃｄ芯片结构做得较为复杂，使移位寄存器、传输门、控制线和通道中止等所占面积减小，从面使象素受光面积增大，结果提高了这些小芯片的灵敏度，或者说提高了ｓ/ｎ。
b. 微透镜技术
在每个ｃｃｄ象素芯片上都加有一个新型的半球形微透镜，并结合光跟踪模拟技术，使光电转换效率大大提高。
c. back thinning技术
它可增加量子效率１~2倍，这种技术在专业级ｃｃｄ中使用，可较好地改善低照度性能。
d. 致冷ｃｃｄ
虽然ｃｃｄ暗电流噪波或者说热噪波和固定图案噪波在常温下并不重要，但随着温度升高，其影响不可忽视。
通常温度升高10℃，暗电流增加一倍。
在ｃｃｄ芯片上采用特有的电子冷却器，可使芯片的工作温度降低１５℃左右。
当芯片的温度超过３５℃时，这种电子冷却器开始工作，以使ｓ/ｎ维持不变，这对室外恶劣环境下作业的ｅｎｇ很有效。
１、ｃｃｄ信号读出
采用双象素读出技术，ｄｐｒ（double pixel readout）将两个ｃｃｄ象素的电荷（电平）加在一起，从而输出一个两倍电平的图像信号。
这样，可在不加大噪波电平的同时实现图像信号＋６db的提高。
２、电路处理
a.黑压缩
我们知道，γ系数对于低照度下信号(0.1~0.3v)影响很大，特别是噪波。
采用黑压缩，可以减小γ值，相对来说减小了噪波。
b.黑切割
通过切割低照度下的黑电平，可以明显减小噪波。
c.减小带宽
低照度下一般都伴随着高增益。
为了减小噪波，减小带宽，或者说降低清晰度是常采用的。
常用的方法是采用数字降噪技术；比较视频场，其间差别不大，予以平均可提高ｓ/ｎ；其缺点是产生滞后(lag)。
也可以对一个场内象素间进行比较平均，但这样分辨力降低。
上面已经谈到，最低照度值受多个条件制约，在一般条件下最低照度值可以由摄像机灵敏度推出：如某一摄像机的灵敏度为f8、2,000 lux(0db)，它等效于f1.4、62.5 lux(0db)，或f1.4 、7.8 lux(+18db)。
其原理是每减小一档光圈，2,000 lux就减小一倍；增益每增加＋６db，2,000 lux也减小一倍。
因此在１００％信号输出情况下该摄像机最低照度为7.8 lux，７０％信号幅度输出情况下其最低照度为3.2 lux。
推算过程：f8→f1.4，经过５档光圈（f8、f5.6、f4、f2.8、f1.4），那么2,000 lux也应被２5除，即2,000 lux/25=62.5 lux。
增益0db→18db (6db×3)照度62.5 lux/2 3=7.8 lux。
如果摄像机ｓ/ｎ为６０db（条件：增益0db，γoff），那么在增益＋１８db下，ｓ/ｎ减小＋１８db，为４２db（γoff）。
但最低照度是在γ=0.45情况下测得的，所以这时ｓ/ｎ下降到３６db。
如不采取任何降噪措施，在增益＝＋３０db时，ｓ/ｎ将只有24db，严重影响图像质量，这也是为什么在高增益下必然要采取相应的降噪措施以提高ｓ/ｎ的原因。
考虑到目前在低照度情况下为提高ｓ/ｎ而采取的上述措施，我们列出这种情况下的最低照度以及ｓ/ｎ的估计值：
最低照度＝2,000/2[fs/fmin]×2[g/6]×nbin×nf lux
ｓ/ｎ（最低照度）≦s／ｎ（0db）－ｇ＋１０×log10(nbin×nf) db
其中：fs为标准状态下测量的灵敏度光圈数，fmin为最低照度下的光圈数(即摄像机的最大光圈)，ｇ为最低照度下增益值，nbin表示ｃｃｄ读出时几行并读数，nf为几场积分(降噪)。
假如fs=f8，fmin=f1.4，s/n (0db)=60db，g=24db，nbin=2，nf=1，则：
最低照度＝２ lux
ｓ/ｎ(最低照度)≦３９db
之所以取≦，是因为考虑光子噪波，一般应降低3~5db。
如果在计算最低照度时ｇ取３０db，其他条件如上所述，那么计算结果为１ lux。
如上所述，由于最低照度至今还没有国际标准，所以摄像机生产厂家在摄像机最低照度指标说明中常给出一些附加条件，如sony公司生产的ｄｘｃ－６３７：最低照度为１ lux，附加条件是＋３０db，ｄｐｒｏｎ，f1.7；日立公司生产的z－1800，最低照度为1.5 lux，附加条件是f1.8，增益为＋24db，ultragain（超增益）on。
作为一名电视技术人员，甚至摄像机使用人员，对摄像机最低照度要有一个全面的了解，不要只知其一，不知其二。
在使用过程中，一定要搞清楚所使摄像机最低照度的使用方法，有无为提高低照度s／n而设置的开关。
我们是否可从下面的一段叙述中得到启发呢？
1996年4月＜世界广播电视＞发表了谭乐水的一篇文章“从使用松下ｆ５６５所想到的……”，其中有一段是这样的：“尽管ｆ５６５有许许多多优点是我赞叹不已的，但是当我编片时，还是让我产生两点遗憾：一是打开１８db增益开关，在低照度条件下拍摄时，同其他摄像机相比杂波改善不大；二是色彩不够饱和。
此时正值松下电器公司在云南电视台召开展示会，会上我向松下电器公司的工程师们提出了我们的遗憾。
没想到，当时就得到了圆满的解决。
由于我的错误，使得ｆ５６５最卓越的两个功能被我这个看不懂英文说明书的人给抹杀了。
ｆ５６５有一个图像噪声抑制开关，开关一开，杂波立刻大大降低……。
”。