CCD摄像头的基本知识
CCD以及镜头入门知识共33页
镜头基本知识
镜头的选择要点
1、视野范围、光学放大倍数及期望的工作距离：在选择镜头时，我 们会选择比被测物体视野稍大一点的镜头，以有利于运动控ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
2、景深要求：对于对景深有要求的项目，尽可能使用小的光圈；在 选择放大倍率的镜头时，在项目许可下尽可能选用低倍率镜头。如果 项目要求比较苛刻时，倾向选择高景深的尖端镜头。
光路计算
视角和镜头中心点
CCD靶面
镜头中心点
视角
视场 范围
v
u
视角＝2arctag(CCD靶面尺寸/2v ) 由于v≈f，所以视角≈ 2arctag(CCD靶面尺寸/2f ) 镜头中心点的位置大致就在靶面向前f的距离上
光路计算
视角的进一步知识 视角和镜头以及CCD尺寸均相关
1/3”CCD视角
工业数字相机基本知识
彩色形成方式
彩色覆膜+bayer算法
棱镜分光方法
KEYENCE的CCD
CCD: 是Charge Couple Device的缩写， 是由像素构成。像素是指数字图像的最小单位， 是一个可以检测光强度的传感器（光电二极 管）。其工作原理是光到达CCD 某个像素时， 根据光的强度产生相应的电荷，将该电荷的大 小读取为电信号，即可获得各像素上光的强度 （浓度值）。
CCD的芯片的分辨率越高，要求的镜头的分辨率也越高
镜头基本知识
常用镜头参数：变形率
变形率定义: 两张底片比较，一张是该镜头拍的底 片（底片1），另一张是无变形的标 准底片（底片2），两张底片取景相 同，中心点严格一致，先在底片1上 确定一点到底片中心点的距离（距离 1），然后在底片2上找到对应的该 点并量度该点到中心点的距离（距离 2），然后: （距离1-距离2）/距离 2*100% 所有的镜头都存在有变形的现象。可以用一个网格线模板进行测试， 一般情况下越是焦距短的镜头，越是变形率大。 变形率小于2%都是不错的镜头
CCD参数的基础知识
CCD参数的基础知识CCD（Charge-Coupled Device）是一种用于图像传感器的技术，被广泛应用于数码相机、摄像机以及其他光学设备中。
CCD参数是指影响图像质量和性能的一系列参数，了解这些参数对于选择和使用CCD设备至关重要。
本文将介绍CCD参数的基础知识，包括感光元件尺寸、像素数量、动态范围、噪声水平等。
1.感光元件尺寸：感光元件尺寸是指CCD芯片上感光元件的物理尺寸，通常以英寸（inch）为单位。
感光元件尺寸越大，可以捕捉到的光线越多，图像质量也越好。
常见的CCD感光元件尺寸有1/2.3英寸、1/1.8英寸、APS-C（1.5英寸）等。
2.像素数量：像素数量是指CCD芯片上感光元件的数量，也就是图像的分辨率。
像素数量越多，图像细节表现越清晰。
常见的CCD像素数量有100万像素、200万像素、1200万像素等。
3.动态范围：动态范围是指CCD芯片能够捕捉到的亮度范围。
动态范围越大，CCD可以同时捕捉到明亮和暗部的细节，图像的对比度和细节丰富度都会更好。
动态范围通常以dB（分贝）为单位表示。
4.噪声水平：噪声是CCD芯片产生的非图像信号，可以分为暗噪声和亮噪声。
暗噪声是指在低光条件下，CCD芯片自身产生的噪声；亮噪声是指在高光条件下，CCD芯片产生的噪声。
噪声水平越低，图像质量越好。
常见的噪声水平有e-（电子）/pixel、dB（分贝）等。
5.曝光时间：曝光时间是指CCD感光元件接收光线的时间长度。
曝光时间越长，CCD可以接收到更多的光线，图像亮度越高。
曝光时间通常以秒为单位。
6.帧率：帧率是指CCD设备每秒处理的图像帧数。
帧率越高，CCD设备可以更快地捕捉连续的图像，适用于快速移动的物体拍摄。
帧率通常以fps（帧/秒）为单位。
7.信噪比：信噪比是指CCD芯片输出信号与噪声之间的比值。
信噪比越高，CCD 输出的图像信号越清晰，噪声干扰越小。
信噪比通常以dB（分贝）为单位。
8.动态响应：动态响应是指CCD芯片对不同亮度的光线变化的反应能力。
摄像机基础知识
在开阔的被监视环境中，首先应根据被监视环境的开阔程度，用户要求在系统末端监视器上所看到的被监视场景画面的清晰程度，以及被监视场景的中心点到摄像机镜头之间的直线距离为参考依据，在直线距离一定且满足覆盖整个被监视场景画面的前提下，应尽量考虑选用长焦距镜头，这样可以在系统末端监视器上获得一幅具有较清晰细节的被监视场景画面。在这种环境中也可考虑选用变焦(倍)镜头(电动三可变镜头)，这可根据系统的设计要求以及系统的性能价格比决定，在选用时也应考虑两点：(1)在调节至最短焦距时(看全景)应能满足覆盖主要被监视场景画面的要求；(2)在调节至最长焦距时(看细节)应能满足观察被监视场景画面细节的要求。通常情况下，在室内的仓库、车间、厂库区、码头、广场、车站等环境中，可根据实际要求选用10倍、16倍或20倍镜头即可(一般情况下，镜头倍数越大，价格越高，可在综合考虑系统造价允许的前提下，适当选用高倍数变焦镜头)。
对于一般变焦(倍)镜头而言，由于其最小焦距通常为6.0mm左右，故其变焦(倍)镜头的最大视场角为45°左右，如将此种镜头用于这种狭小的被监视环境中，其监视死角必然增大，虽然可通过对前端云台进行操作控制，以减少这种监视死角，但这样必将会增加系统的工程造价(系统需增加前端解码器、云台、防护罩等)，以及系统操控的复杂性，所以在这种环境中，不宜采用变焦(倍)镜头。
监控的基础知识-CCD彩色摄象机的主要技术指标
]监控的基础知识-CCD彩色摄象机的主要技术指标1. CCD尺寸，亦即摄象机靶面。
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。
2. 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象机。
3. 水平分辨率。
彩色摄象机的典型分辨率是在320到500电视线之间，主要有330线、380线、42 0线、460线、500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330~500线之间。
分辨率与CCD和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关，通常规律是1MHz的频带宽度相当于清晰度为80线。
频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。
4. 最小照度，也称为灵敏度。
是CCD对环境光线的敏感程度，或者说是CCD正常成像时所需要的最暗光线。
照度的单位是勒克斯〔LUX〕，数值越小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。
月光级和星光级等高增感度摄象机可工作在很暗条件，1~3lux属一般照度月光型:正常工作所需照度0.1LUX左右星光型: 正常工作所需照度0.01LUX以下红外型采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像〔黑白〕5. 扫描制式。
有PAL制和NTSC制之分。
中国采用隔行扫描〔PAL〕制式〔黑白为CCIR〕，标准为625行，50场，只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。
另外，曰本为NTSC制式，525行，60场〔黑白为EIA〕。
6. 摄象机电源。
交流有220V、110V、24V，直流为12V 或9V。
a7. 信噪比。
典型值为46db，假设为50db，则图像有少量噪声，但图像质量良好；假设为60db，则图像质量优良，不出现噪声。
8. 视频输出。
CCD相机的知识简介
Preamplifier
Active Array
Output Node
1. Interline transfer
Interline Transfer Serial Register
Preamplifier
Active Array
Output Node
1. Interline transfer
Interline Transfer Serial Register
对应的方法： A 增大单位像素尺寸； B 缩短曝光时间；
缺点：对于暗的部分曝光不足 C 间歇开关时钟电压；
缺点：会降低速度 D 溢出沟道和溢出门；
缺点：制作复杂，且还有缺陷
所以，增大像素尺寸是最完善的做法。
3. 电荷转移
当一个CCD芯片感光完毕后。每个像素所转换的电荷包，就 按照一行的方向转移出CCD感光区域。为下一次感光释放空 间。
由上面两图可看出：CMOS和CCD最大的区别是 CMOS的 电荷到电压转换过程是在每个像素上完成的
二、CCD 和 CMOS 的比较
1. 由于上面所说的结构，CCD的电路更改更方便。而由于
CMOS的过分集成，电路更改不方便，但可靠性高。
2. CMOS功耗小。
3. CMOS噪声大。
4.
CCD信噪比的典型值一般为45－55dB。 CMOS传感器
二、CCD 和 CMOS 的比较
因为CMOS传感器在10Lux以下基本没用，因此大量工业 及广播级摄像机都使用CCD传感器，CMOS传感器一般用于低 端产品。在相同像素下CCD的成像通透性、明锐度都很好，色 彩还原、曝光可以保证基本准确。而CMOS的产品往往通透性 一般，对实物的色彩还原能力偏弱，曝光也不太好。
CCD知识
1 cctv的含义是什么？答：cctv 是英文closed circuit television的缩写，意思是闭路电视监控系统，现阶段已改叫做视频监控系统。
2 什么是镜头的焦距？答：从光学原理来讲焦距就是从焦点到透镜中心的距离。
即焦距长度。
如"f=8-24mm，"，就是指镜头的焦距长度为8-24mm。
3 焦距长短与成像大小视角大小有什么关系？答：焦距长短与成像大小成正比，焦距越长成像越大，焦距越短成像越小。
镜头焦距长短与视角大小成反比，焦距越长视角越小，焦距越短视角越大。
4焦距长短与景深透视感又什么关系？答：焦距长短与景深成反比，焦距越长景深越小，焦距越短景深越大。
焦距长短与透视感的强弱成反比，焦距越长透视感越弱，焦距越短透视感越强.5 什么是监控摄像机的后焦调整？答：当安装上标准镜头，要使被摄景物的成像恰好成在ccd图像传感器的靶面上，可以采用固定镜头，而调整ccd的位置的方法这种方法叫监控摄像机的后焦条整.6 什么是镜头f值？答：f 值即指镜头之明亮度。
镜头规格中所显示＜最大口径比1:1.2＞之＜1.2＞即为f 值。
f值越小表示镜头之明亮度越高。
f值每缩小一级距，明亮度即增加两倍。
镜头之射入光量与光束之断面积[镜头的有效口径[d]的平方]成比例，因此影像明亮度为f值平方之反比。
由此推算，f值每缩小一级距，明亮度即增加两倍。
7 什么是镜头的光圈？答：光圈的功能就如同我们人类眼睛的虹蟆，主要用来调整监控摄像机的进光量，f表示镜头的孔径，较小的f值表示较大的光圈.8 什么是景深？答：当某一物体聚焦清晰时，从该物体前面的某一段距离到其后面的某一段距离内的所有景物也都当清晰的。
焦点相当清晰的这段从前到后的距离就叫做景深.9 什么是广角镜头？（wide angle）答：广角镜头因焦距非常短，所以投射到底片上的景物就变小了扩阔镜头拍摄角度，除可拍摄更多景物，更能在狭窄的环境下拍摄出宽阔角度的影像。
ccd摄像头曝光方法分类
ccd摄像头曝光方法分类【原创版】目录1.曝光方法的定义和重要性D 摄像头的基本原理D 摄像头曝光方法的分类4.各种曝光方法的特点和应用5.曝光方法的选择和影响因素6.曝光方法的发展趋势正文一、曝光方法的定义和重要性曝光方法是指在摄影或摄像过程中，相机的快门控制和光圈调节等方式来控制光线照射感光元件的时间和强度，以获得合适亮度和清晰度的图像的方法。
在 CCD 摄像头中，曝光方法对于获取高质量的图像至关重要。
二、CCD 摄像头的基本原理CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合元件）摄像头是一种图像传感器，它可以将光信号转换为电信号，并通过信号处理电路输出。
CCD 摄像头主要由光敏元件、信号读取电路和信号处理电路组成。
三、CCD 摄像头曝光方法的分类CCD 摄像头的曝光方法主要分为以下几种：1.矩阵曝光法：通过控制光圈和快门的组合，使感光元件上的每个像素单元都能得到合适的曝光量。
矩阵曝光法适用于高质量图像的拍摄。
2.滚动快门曝光法：通过控制快门的滚动速度和光圈的大小，使感光元件上的每个像素单元都能得到合适的曝光量。
滚动快门曝光法适用于高速图像的拍摄。
3.实时曝光法：在图像传感器的每个像素单元上都有一个光电二极管，通过控制光电二极管的工作状态，实时测量光线的强度，并根据测量结果调整曝光量。
实时曝光法适用于光线变化较大的场景。
4.曝光补偿法：通过测量图像的亮度，并根据亮度值调整曝光量，以获得合适的图像亮度。
曝光补偿法适用于复杂的光线环境。
四、各种曝光方法的特点和应用1.矩阵曝光法：适用于高质量图像的拍摄，特点是图像清晰度高、色彩还原好。
2.滚动快门曝光法：适用于高速图像的拍摄，特点是拍摄速度快、图像流畅。
3.实时曝光法：适用于光线变化较大的场景，特点是能够实时调整曝光量，适应性强。
4.曝光补偿法：适用于复杂的光线环境，特点是能够获得合适的图像亮度，适用于不同光线条件的拍摄。
五、曝光方法的选择和影响因素曝光方法的选择主要取决于拍摄场景、拍摄设备和拍摄要求等因素。
CCD摄像机
CCD 摄像机CCD 摄像机以CCD 图像传感器(光耦合器)为核心组件，外加同步信号、视频信号处理及电源等外围电路所组成。
摄像机能够按现行电视标准输出视频信号，必须要与电视扫描制式相同 ( 黑白机种 – EIA / CCIR ；彩色机种 – NTSC / PAL )。
摄摄影影机机的的技技术术参参数数1、图像传感器：指摄像机CCD 的传感器CCD 的尺寸泛指传感器的对角尺寸。
一般分为2/3、1/2、1/3、1/4、1/6寸等。
现时常用为本1/2、1/3、1/4寸的CCD 。
其尺寸越大对环境可见光的感应愈好，可于照度低的环境呈现较佳影像品质2、像数﹕指的是摄像机CCD 传感器的最大像素数，有些给出了水平及垂直方向的像数，如500H×582V(约29万有效像数)，有些则给出了总像数，如30万像数。
对于一定尺寸的CCD 芯片，像数越大则每一像素单元的面积越小，因而该芯片构成的摄像机的分辨率就越高。
3、分辨率（TV 线）：分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数，指的是当摄像机撷取等间隔排列的黑白相间的条纹(检测用标准图表)时，在监视器上能够看到的最多线数。
4、低照度（ lux ）：最低照度也是衡量摄像机优劣的一个重要参数，最低照度是指被摄景物于环境的亮度低到一定的程度仍可使摄像机输出可供识别影像的照度值，也就是输出的Video 信号电平低到某一规定值时的景物照度值。
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，当被摄物环境照度值低到0.04 Lux 时，摄像机输出的Video 信号振幅为最大振幅的50%，达到350mv （标准视频信号最大振幅为700mv,同步信号振幅为300 mv ），则称此摄影像机的最低照度为0.04 Lux / F1.2。
被摄景物的环境光亮度值再低，摄像机输出的Video 信号的幅度就达不到350mv 了。
反映在监视器的屏幕上，将是一幅很难分辩出轮廓层次灰暗的图像。
CCD摄像机的功能特征详解
CCD摄像机的功能特征详解CCD（Charge-Coupled Device）摄像机是一种使用CCD作为光电转换元件的摄像机，具有高质量的图像捕捉和视频录制功能。
下面将详细介绍CCD摄像机的功能特征。
1.高分辨率：CCD摄像机可以提供高分辨率的图像和视频，这是由于CCD具有大量的感光单位，可以捕捉到更多的细节。
高分辨率图像对于图像识别、图像分析和图像监控等应用非常重要。
2.高灵敏度：CCD摄像机的CCD感光元件可以接收较少的光信号，并转换为电信号。
因此，它具有较高的灵敏度，可以在较暗的环境下获得清晰的图像。
这使得CCD摄像机非常适用于夜间监控和低光环境下的摄影。
3.低噪声：CCD摄像机在图像获取过程中产生的噪声较少，可以提供清晰、细腻的图像。
这是因为CCD感光元件不受感光材料的颗粒性噪声影响，减少了图像质量的损失。
4.宽动态范围：CCD摄像机具有宽动态范围的特点，可以在亮度差异较大的场景中获取明亮和暗淡的细节，并进行自动曝光调节，避免图像曝光不足或过度曝光。
5. 色彩还原准确：CCD摄像机可以准确还原物体的颜色，使得图像的色彩更加真实自然。
这是由于CCD摄像机具有颜色滤光片（Bayer滤色片）和色彩信号处理电路等组件的存在。
6.快速的图像处理能力：CCD摄像机具有快速的图像采集和处理能力，可以实时地处理图像数据。
这使得CCD摄像机在需要快速反应的场景下非常有用，例如机器视觉、运动分析等应用。
7.大容量存储：CCD摄像机可以将图像和视频数据存储在内置的存储介质（如固态存储卡）或外部存储设备中。
由于CCD摄像机可以产生大量的图像和视频数据，大容量存储对于长时间记录或高分辨率录制至关重要。
8.强大的适应性：CCD摄像机具有广泛的适应性，可以应用于不同的领域和场景，如安防监控、工业检测、医学影像等。
它可以应对各种复杂的光照条件和环境要求，获取高质量的图像和视频。
总结起来，CCD摄像机具有高分辨率、高灵敏度、低噪声、宽动态范围、准确的色彩还原、快速的图像处理能力、大容量存储和强大的适应性等功能特征。
CCD的基础知识
CCD的基础知识CCD，英文全称：Charge-coupled Device，中文全称：电荷耦合元件。
可以称为CCD 图像传感器,也叫图像控制器。
CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。
CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。
一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。
CCD的作用就像胶片一样，但它是把光信号转换成电荷信号。
CCD 上有许多排列整齐的光电二极管，能感应光线，并将光信号转变成电信号，经外部采样放大及模数转换电路转换成数字图像信号。
1.功能特性CCD图像传感器可直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。
其显著特点是：1.体积小重量轻；2.功耗小，工作电压低，抗冲击与震动，性能稳定，寿命长；3.灵敏度高，噪声低，动态范围大；4.响应速度快，有自扫描功能，图像畸变小，无残像；5.应用超大规模集成电路工艺技术生产，像素集成度高，尺寸精确，商品化生产成本低。
因此，许多采用光学方法测量外径的仪器，把CCD器件作为光电接收器。
CCD从功能上可分为线阵CCD和面阵CCD两大类。
线阵CCD通常将CCD内部电极分成数组，每组称为一相，并施加同样的时钟脉冲。
所需相数由CCD芯片内部结构决定，结构相异的CCD可满足不同场合的使用要求。
线阵CCD 有单沟道和双沟道之分，其光敏区是MOS电容或光敏二极管结构，生产工艺相对较简单。
它由光敏区阵列与移位寄存器扫描电路组成，特点是处理信息速度快，外围电路简单，易实现实时控制，但获取信息量小，不能处理复杂的图像（线阵CCD如右图所示）。
面阵CCD 的结构要复杂得多，它由很多光敏区排列成一个方阵，并以一定的形式连接成一个器件，获取信息量大，能处理复杂的图像。
2.性能参数2.1光谱灵敏度CCD的光谱灵敏度取决于量子效率、波长、积分时间等参数。
量子效率表征CCD芯片对不同波长光信号的光电转换本领。
ccd摄像头参数
ccd摄像头参数CCD摄像头是一种使用CCD（Charge-Coupled Device）传感器的摄像头，主要用于捕捉图像和视频。
CCD摄像头的参数影响着图像和视频的质量，下面将详细介绍一些常见的CCD摄像头参数。
1.分辨率：分辨率是CCD摄像头最重要的参数之一，它表示图像或视频的清晰度和细节程度。
分辨率通常以像素为单位表示，例如，1280x720表示水平方向有1280个像素，垂直方向有720个像素。
较高的分辨率意味着更多的像素，能够捕捉更多的细节，但也需要更大的存储空间。
2. 帧率：帧率是指CCD摄像头每秒传输的图像帧数。
常见的帧率包括25fps、30fps和60fps等。
较高的帧率可以提供更流畅的视频，尤其在快速移动的场景中效果更好。
3.曝光时间：曝光时间是指CCD摄像头感光元件暴露于光线下的时间长度，通常以毫秒为单位表示。
较长的曝光时间可以捕捉到更多的光线，适用于低光条件下的拍摄，但也可能导致运动模糊。
4.动态范围：动态范围是指CCD摄像头能够捕捉的亮度范围。
较大的动态范围意味着CCD摄像头能够同时捕捉到非常暗和非常亮的区域，从而提供更真实的图像。
常见的动态范围有60dB、80dB和100dB等。
5.像素大小：像素大小是指CCD摄像头感光元件上每个像素的物理尺寸。
较大的像素大小通常可以捕捉到更多的光线，提供更好的低光性能和更低的噪声水平。
6. 接口类型：CCD摄像头的接口类型决定了它是如何与计算机或其他设备连接的。
常见的接口类型包括USB、Ethernet、HDMI和GigE等。
USB接口是最常见的接口类型，易于使用和安装。
7.自动对焦：自动对焦功能使CCD摄像头能够自动调整焦距，以获得清晰的图像。
它可以根据拍摄对象的距离和位置自动调整焦点，提供更好的拍摄体验。
8.视场角度：视场角度是指CCD摄像头可以捕捉到的水平和垂直角度范围。
较大的视场角度意味着CCD摄像头能够捕捉到更宽广的景象，非常适合于拍摄大范围的场景。
CCD摄像机知识专业解析
CCD摄像机知识解析【安防知识网】提起CCD，想必大家都不陌生，但究其根源，也许有些人并不十分了解。
本文主要为读者介绍CCD摄像机的基础知识，希望大家对CCD有进一步的了解。
什么是CCDCCD是一种固体图像传感器，它是电荷耦合器件(Charge coupled device)的英文简称，是1970年美国贝尔实验室的W·B·博伊尔(W·B·Boyle)和G·E·史密斯(G·E·Smith)等人研制出来的。
CCD是在MOS晶体管的基础上发展起来的，其基本结构是MOS(金属—氧化物—半导体)电容结构(如图1所示)。
它是在半导体P型硅(si) 作衬底的表面上用氧化的方法生成一层厚度约100nm~150nm的Sio2，再在Sio2表面蒸镀一层金属(如铝)，在衬底和金属电极间加上一个偏置电压(称栅电压)，就构成了一个MOS 电容器。
所以，CCD是由一行行紧密排列在硅衬底上的MOS电容器阵列构成的。
目前的CCD器件均采用光敏二极管代替过去的MOS电容器，它是在P 型Si 衬底上扩散一个N+区域以形成P-N结二极管。
将光电二极管反向偏置，就可在光电二极管中产生一个定向电荷区(称之为耗尽区)。
在定向电荷区中，光生电子空穴分离，光生电子被收集在空间电荷区中。
空间电荷区对带负电的电子而言，是一个势能特别低的区域，因此通常又称之为势阱。
投射光产生的光生电荷就储存在这个势阱之中，势阱能够储存的最大电荷量又称之为势阱容量，势阱容量与所加栅压近似成正比。
光敏二极管和MOS电容器相比，光敏二极管具有灵敏度高，光谱响应宽，蓝光响应好，暗电流小等特点。
如果将一系列的MOS电容器或光敏二极管排列起来，并以两相、三相或四相工作方式把相应的电极并联在一起，并在每组电极上加上一定时序的驱动脉冲，这样就具备了CCD图像传感器的基本功能。
CCD摄像机的组成黑白CCD摄像机的组成及原理如图2所示。
CCD摄像头基本知识
CCD（电荷耦合器）摄像头基本知识现在科学级的摄像头比前几年更尖端，应用领域也更广了。
在生物科学领域，从显微镜、分光光度计到胶文件、化学放光探测系统，都用到了CCD的摄像头。
但是很多研究工作者对CCD的指标仍云里雾里。
下面对CCD的一些常见指标进行表述。
常见的CCD一般指：CCD摄像头和插在电脑的采集卡区别数字摄像头与模拟摄像头所有CCD芯片都属于模拟的设备。
当图像进入计算机是数字的。
如果信号在摄像头、采集卡两部分完成数字化的，这个CCD被认为是模拟CCD。
数字摄像头事实上是由内置于摄像头的数字化设备完成数字化过程，这样可以减少图像噪音。
与模拟摄像头相比，数字摄像头提高了摄像头的信噪比、增加摄像头的动态范围、最大化图像灰度范围。
科学级的绝大多数的CCD芯片都是由Kodak、Sony、SIT制造。
评价CCD的基本指标信噪比SNR真实体现摄像头的检测能力。
所有的CCD摄像头的厂家为提高摄像头的性能，都尽力使信号（可达到满井电子的数目）最大同时尽可能减少噪音。
SNR=满井电子/噪音电子=动态范围=最大灰阶=2bit数在相同满井电子的CCD，降低CCD噪音，就能提高CCD的监测能力，热或者暗电流对于CCD都是噪音，噪音在Cool CCD基本都可以被深度致冷的Peltier消除。
在曝光超过5-10秒，CCD芯片就会发热，没有致冷设备的芯片，“热”或者白的像素点就会遮盖图像。
-20度的摄像头可以拍摄不超过5分钟的图像，-40度的摄像头拍摄时间可以超过1小时。
像素面积这个指标是在芯片的一个重要指标。
像素面积越大、对光越灵敏。
因为像素点面积有更多电子，能产生更多信号。
在1/2”、2/3”、1”的芯片上，像素点越大，像素越少。
会影响空间分辨率。
大像素点增加灵敏度、小的像素点增加分辨率。
要提高影像质量就必须增加CCD的像素，因此在CCD尺寸一定的情况下，增加像素就意味着要缩小了像素中的光电二极管。
我们知道单位像素的面积越小，其感光性能越低，信噪比越低，动态范围越窄，因此这种方法不能无限制地增大分辨率，所以，如果不增加CCD面积而一味地提高分辨率，只会引起图像质量的恶化。
ccd摄像机基础知识-相关技术-远飞
ccd摄像机基础知识-相关技术-远飞ccd摄像机基础知识前言什么是ccd？在闭路监控系统中，摄像机又称摄像头或ccd（charge coupled device）即电荷耦合元器件。
严格来说，摄像机是摄像头和镜头的总称，而实际上，摄像头与镜头大部分是分开购买的，用户根据目标物体的大小和摄像头与物体的距离，通过计算得到镜头的焦距，所以每个用户需要的镜头都是依据实际情况而定的，不要以为摄像机（头）上已经有镜头。
摄像头的主要传感部件是ccd，它具有灵敏度高、畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点，ccd能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移，也可将储存之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄象元件。
是代替摄像管传感器的新型器件。
摄物体的图像经过镜头聚焦至ccd芯片上，ccd根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。
视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。
这个标准的视频信号同家用的录像机、vcd机、家用摄像机的视频输出是一样的，所以也可以录像或接到电视机上观看。
第一章摄像机发展史第一节ccd发展简史ccd产品问世已有30多年，从当时的20万像素发展到目前的500—800万像素，无论其市场规模还是其应用面，都得到了巨大的发展，可以说是在平稳中逐步提高，特别是近几年来，在消费领域中的应用发展速度更快。
由于ccd的技术生产工艺复杂，目前业界只有索尼、飞利浦、柯达、松下、富士和夏普６家厂商可以批量生产，而其中最主要的供商应是索尼，飞利浦和柯达，其中，在各厂商市占率方面，索尼以50％的市占率，成为市场领导厂商。
索尼从70年代研发ccd以来，即将其广泛运用在摄录放影机及广播电视等专业用摄影机等器材上，目前索尼的研发水平仍是领先于其它公司之上目前的ccd组件，每一个像素的面积和开发初期比较起来，己缩小到1/10以下。
CCD以及镜头入门知识
电信号经过放大和调 整，最终输出为可视 化的图像数据。
光子与CCD传感器上 的像素发生相互作用， 将光信号转换为电信 号。
光电荷转移原理
当光线照射到CCD传感器上时， 每个像素会吸收光子并产生电 子。
电子被收集并存储在像素的势 阱中，形成电荷包。
电荷包通过一系列的转移和放 大，最终输出为图像数据。
画面模糊
可能是由于镜头对焦不准或手抖 等原因引起的。可以尝试重新对 焦或使用三脚架等稳定拍摄设备
来避免手抖。
画面扭曲
可能是由于镜头畸变引起的。可以 在相机设置中选择适当的畸变校正 模式，或者在后期处理软件中进行 畸变校正。
噪点过多
可能是由于传感器像素尺寸较小或 曝光时间过长等原因引起的。可以 尝试增加传感器尺寸或减少曝光时 间来改善。
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镜头的光圈与景深
光圈越大，进光量越多，景深越浅（ 背景虚化），适合人像和静物拍摄。
光圈越小，进光量越少，景深越深（ 前后景清晰），适合风景和集体照拍 摄。
镜头的光学性能参数
分辨率
表示镜头能够捕捉到的细节数 量。
畸变
表示镜头对直线和平行线的扭 曲程度。
对比度
表示镜头在不同光线条件下捕 捉图像的能力。
信号读取与处理
每个像素的电荷包经过放大器放大， 转换为电压信号。
数字信号经过图像处理引擎的处理， 包括噪声抑制、色彩校正、白平衡等， 最终输出为高质量的图像数据。
电压信号经过模数转换器（ADC）转 换为数字信号。
03
镜头基础知识
镜头的分类
01
02
03
04
定焦镜头
焦距固定，不可调节，成像质 量稳定。
变焦镜头
CCD摄像机
1/2"CCD耙耙 耙
1/3"CCD耙耙 耙
1/4"CCD耙耙 耙
五 按扫描制式划分 PAL制与NTSC制 制与NTSC 中国采用隔行扫描PAL制式(黑白为CCIR),标准为 PAL制式 CCIR), PAL制与NTSC制. 中国采用隔行扫描PAL制式(黑白为CCIR),标准为 625行 50场 只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式.另外, 625行,50场,只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式.另外,美 日本为NTSC制式,525行 60场 黑白为EIA NTSC制式 EIA). 国,日本为NTSC制式,525行,60场(黑白为EIA). 六 按供电电源划分 110VAC/60HZ NTSC制式多属此类 /60HZ( 制式多属此类), 220VAC/50HZ Or/60HZ, 110VAC/60HZ(NTSC制式多属此类), 220VAC/50HZ Or/60HZ, 24VAC/50HZ Or/60HZ.12VDC或9VDC(微型摄像机多属此类) 24VAC/50HZ Or/60HZ.12VDC或9VDC(微型摄像机多属此类)
三,CCD 摄像机常见性能和主要性能指标
3.1 成像元件 这里指的就是CCD,主要区分为彩色 黑白 主要区分为彩色,黑白 及品牌. 这里指的就是 主要区分为彩色 黑白,1/3",1/4", 1/2"及品牌. 及品牌 尺寸: 尺寸 大小的差别主要在于灵敏度,也就是最低照度 也就是最低照度,1/4照度会比 差,原理很简单 照度会比1/3差 原理很简单 原理很简单: 大小的差别主要在于灵敏度 也就是最低照度 照度会比 光点,摆在 上的每一点一定比较小点,他的受光就较少 摆在1/4上的每一点一定比较小点 他的受光就较少,当然 相同数量的感 光点 摆在 上的每一点一定比较小点 他的受光就较少 当然 照度就较差,好处是便宜一些 还有体积较小,板子可以做小一些 好处是便宜一些,还有体积较小 板子可以做小一些. 照度就较差 好处是便宜一些 还有体积较小 板子可以做小一些 品牌: 品牌 以价位来说,从贵到便宜 从贵到便宜,分别是 这几种, 以价位来说 从贵到便宜 分别是 Sony, Panasonic,Sharp,A1(L.G)这几种 这几种 Sony 通常会标"Sony Super-HAD CCD"这是 通常会标" 这是Sony的注册商标 低照度会 的注册商标, 这是 的注册商标 标 "Sony Ex-View CCD" 在一般产品目录上常看到 " 1/3" SONY Super- HAD CCD" , Ex-view 也是索尼 也是索尼CCD注册的专有名词 照度比 注册的专有名词, 注册的专有名词 Super-HAD 更低 当然价格也贵多了. 更低,当然价格也贵多了 当然价格也贵多了.
CCD监控摄像机的初步认识
CCD监控摄像机的初步认识一、CCD摄像机的初步认识1. 什么是CCD摄像机？CCD是Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。
2. CCD摄像机的工作方式被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。
视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。
3. 分辨率的选择评估摄像机分辨率的指标是水平分辨率，其单位为线对，即成像后可以分辨的黑白线对的数目。
常用的黑白摄像机的分辨率一般为380-600，彩色为330-480，其数值越大成像越清晰。
一般的监视场合，用400线左右的黑白摄像机就可以满足要求。
而对于医疗、图像处理等特殊场合，用600线的摄像机能得到更清晰的图像。
4. 成像灵敏度通常用最低环境照度要求来表明摄像机灵敏度，黑白摄像机的灵敏度大约是0.02-0.5Lux(勒克斯)，彩色摄像机多在1Lux以上。
0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合；在夜间使用或环境光线较弱时，推荐使用0.02Lux的摄像机。
与近红外灯配合使用时，也必须使用低照度的摄像机。
另外摄像机的灵敏度还与镜头有关，0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2相当于3.4Lux/F1.参考环境照度：夏日阳光下 100000Lux，阴天室外 10000Lux，电视台演播室 1000Lux，距60W台灯60cm桌面 300Lux ，室内日光灯 100Lux，黄昏室内 10Lux，20cm处烛光10-15Lux ，夜间路灯 0.1Lux。
5. 电子快门电子快门的时间在1/50-1/100000秒之间，摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式，可根据环境的亮暗自动调节快门时间，得到清晰的图像。
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CCD（电荷耦合器）摄像头基本知识现在科学级的摄像头比前几年更尖端，应用领域也更广了。
在生物科学领域，从显微镜、分光光度计到胶文件、化学放光探测系统，都用到了CCD的摄像头。
但是很多研究工作者对CCD的指标仍云里雾里。
下面对CCD的一些常见指标进行表述。
常见的CCD一般指：CCD摄像头和插在电脑的采集卡区别数字摄像头与模拟摄像头所有CCD芯片都属于模拟的设备。
当图像进入计算机是数字的。
如果信号在摄像头、采集卡两部分完成数字化的，这个CCD被认为是模拟CCD。
数字摄像头事实上是由内置于摄像头的数字化设备完成数字化过程，这样可以减少图像噪音。
与模拟摄像头相比，数字摄像头提高了摄像头的信噪比、增加摄像头的动态范围、最大化图像灰度范围。
科学级的绝大多数的CCD芯片都是由Koda k、Sony、SIT制造。
评价CCD的基本指标信噪比SNR真实体现摄像头的检测能力。
所有的CCD摄像头的厂家为提高摄像头的性能，都尽力使信号（可达到满井电子的数目）最大同时尽可能减少噪音。
SNR=满井电子/噪音电子=动态范围=最大灰阶=2bit数在相同满井电子的CCD，降低CCD噪音，就能提高CCD的监测能力，热或者暗电流对于CCD都是噪音，噪音在CoolCCD基本都可以被深度致冷的Peltier消除。
在曝光超过5-10秒，CCD芯片就会发热，没有致冷设备的芯片，“热”或者白的像素点就会遮盖图像。
-20度的摄像头可以拍摄不超过5分钟的图像，-40度的摄像头拍摄时间可以超过1小时。
像素面积这个指标是在芯片的一个重要指标。
像素面积越大、对光越灵敏。
因为像素点面积有更多电子，能产生更多信号。
在1/2”、2/3”、1”的芯片上，像素点越大，像素越少。
会影响空间分辨率。
大像素点增加灵敏度、小的像素点增加分辨率。
要提高影像质量就必须增加CCD的像素，因此在CCD尺寸一定的情况下，增加像素就意味着要缩小了像素中的光电二极管。
我们知道单位像素的面积越小，其感光性能越低，信噪比越低，动态范围越窄，因此这种方法不能无限制地增大分辨率，所以，如果不增加CCD面积而一味地提高分辨率，只会引起图像质量的恶化。
但如果在增加CCD像素的同时想维持现有的图像质量，就必须在至少维持单位像素面积不减小的基础上增大CCD 的总面积。
而目前更大尺寸CCD加工制造比较困难，成品率也比较低，因此成本也一直降不下来，这一矛盾对于CCD而言是难以克服的相同数目的像素，排列越密集，像素之间就越容易出现电流干扰，容易出现“噪点”等干扰成像质量的现象出现。
所以尺寸越大越好，当然成本也会随之提高——并且不是成比例提高，而是以几何级数向上提16 Bit摄像头典型的真16bit的摄像头（能检测65536级灰度）都有很大的像素点（16-30um）。
然而这些摄像头非常贵，同时图像数据很大，传输速度很慢。
在基因组和蛋白组研究中，16bit的摄像头在捕获DNA和蛋白图像上不太实用，一般用于深度太空的专业天文学研究。
真实的16bit的CCD,24um*24um的像素点,1”大小只能有50万像素点。
扫描速度8bit-CCD可以达到30帧，基本可以认为是同步的。
不论模拟或数字的CCD，超过15帧可以接受。
以上为翻译部分，下面的相机的指标。
可以参考。
一：基础知识像素、感光元件、尺寸、有效像素、分辨率通常消费者最为关注的是相机的像素，像素也的确是数码相机最重要的一项硬指标，也就是说，像素高了不一定是好相机，但是像素太低（以目前的市场主流，300万以下就算比较低了）怎么都不能算是好相机。
像素：要说像素首先得讲一下数码相机的感光原理，要拍照片首先要将光信号转换成电信号，这靠的就是感光元件（SENSOR），在数码相机的镜头后面都有一块芯片，上面密密麻麻地挤满了这些感光元件，每个感光元件只能将很小的一点转换成图像，这些小的图像加起来就成了我们可以看见的图像了。
讲到这里大家有点明白了吧，不错，像素其实就是这些感光元件，我们平时说的多少万像素就是这些感光元件的个数了。
所以一般来讲像素越大，成像也就越清晰细腻，当然这其中还要受许多因素限制，下面会慢慢提到的。
接下来要讲的就是为什么高像素不一定是好相机的一个原因：尺寸尺寸：尺寸就是通常所的说的CCD尺寸、CMOS尺寸，常见的有2/3英寸，1/1.8英寸，1/2.7英寸。
这个单位不是太直观，以1/2.7英寸为例，换算成我们熟悉的单位就是5.27×3.96MM。
相同数目的像素，排列越密集，像素之间就越容易出现电流干扰，容易出现“噪点”等干扰成像质量的现象出现。
所以尺寸越大越好，当然成本也会随之提高——并且不是成比例提高，而是以几何级数向上提。
目前使用2/3英寸的已经是相当高级的机器了，像美能达的D7HI、尼康的CP5700、索尼的F717，而少数使用和我们平时使用的135相机的底片一样大小感光芯片的相机，其价格就更高了。
图1：各种尺寸对比图有效像素：多数相机厂商使用总像素去标示一台相机的分辨率，但是，真正应该使用的应该是记录像素（RECORDEDPIXELS），记录像素并不同于有效像素，不过人们已经习惯用有效像素代替记录像素。
我们以索尼的ICX252AQ 334万像素CCD来比较一下各种“像素”：总像素2140×1560（334万）可感光像素2088×1550（324万）活动像素2080×1542（321万）推荐记录像素2048×1536（314万）表1：各种像素总像素中有些是不会感光的即坏的像素，这是目前技术无法解决的；除去坏的像素剩下的就是可感光像素，感光元件的边缘要用作确定“黑”的基准值，这部分像素也是不参与成像的；除去不参与成像的像素，剩下的就是活动像素；然后再在这些像素里抽取部分像素作一个标准的输出（如2048×1536）。
这样减来减去剩下的就是推荐记录像素，也就是我们平时所说的有效像素了。
分辨率：分辨率和有效像素直接相关，例如：200万像素数码相机的最大分辨率为1704×1257；300万像素最大分辨率则是2048×1536；而到达500万像素这个级别的时候，提升并不明显，分辨率是2560×1920。
如果你想数码冲印得到最终照片，那么200-300万像素以最大分辨率拍摄出来的数码照片，要冲印成常见的6寸并拥有与普通胶卷不相上下的画质毫无问题，而用500万以上像素数码相机拍摄，冲印出来后完全可以制作海报与广告了；如果使用家庭中常用的喷墨打印机将照片打印在照片打印纸上，以A4幅面为例，A4幅面的照片打印纸去除页边距后，实际的使用面积最大为19CM×27CM，300万像素标准刚好能够满足在A4照片打印纸上的成像要求；如果你只想将照片存储在电脑中，用显示器看，就算你现在使用的显示器已经超过主流的17英寸产品，分辨率也大于主流的1024×768，普通的20 0万像素以上数码相机所提供的分辨率也能得到清晰的照片显示了。
讲了感光元件，你大概还是觉得很别扭吧，不过讲到CCD你一定舒服多了。
不错，CCD就是目前市场最重要的一种感光元件，不过之所以一定要讲感光元件，而不干脆用CCD来代替它，是因为感光元件还有一支重要的力量——CMOS。
下面就来讲一下它们各自的特点和代表技术。
CCD：电荷耦合器（CHARGE-COUPLEDDEVICE），目前市面上最主要的感光元件，技术相对成熟，成像锐利，色彩鲜艳。
比较有特色的技术有富士研发的超级CCD技术。
超级CCD（SUPERCCD）：由富士开发，超级CCD排列相互交错，拥有独特的八角形感光元件，从而可为各像素提供更大的感光元件。
超级CCD的传感器形状和排列可生成更平衡的数码照片质量，传感度得到了进一步的改善，动态范围也得到了提升。
同时它还可改善信噪比，并提供更高的分辨率、更佳的色调和更真实的色彩。
超级C CD是为控制这些因素的总平衡所设计的，旨在提供更好的图像质量。
使用了超级CCD技术的相机可以得到比同像素其它机型更高的分辨率，不过在实际使用中，超级CCD的效果并并不能将对手抛离。
现在超级CCD已经发展到了第四代，在这里就不一一赘述了。
图2：超级CCD的像素排列 CMOS：互补金属氧化物半导体（COMPLEMENTARY METAL-OXIDE SEMICONDUCTOR），CMOS成像芯片用于数码照相机始于1997年，CMOS感光芯片与数码照相机上广为采用的CCD芯片相比具有成本低、能耗低的优点，但技术尚不十分成熟，用它做感光芯片的数码照相机还比较少。
最著名的是美国FOVEON公司的FOVEONX3技术；此外佳能公司在其高端的数码单反相机中也广泛使用CMOS作为感光元件，不过佳能对此项技术没有做什么的宣传，外间也没有太多的技术资料。
FOVEON X3：FOVEONX3是一种用单像素提供三原色的CMOS图像感光器技术。
与传统的单像素提供单原色的CCD/CMOS感光器技术不同，X3技术的感光器与银盐彩色胶片相似，由三层感光元素垂直叠在一起。
提供更丰富的彩色还原度以及避免采用BAYER PATTERN传统感光器所特有的色彩干扰。
另外，由于每个像素提供完整的三原色信息，把色彩信号组合成图像文件的过程简单很多，降低了对图像处理的计算要求。
采用CMOS半导体工艺的X3图像感光器耗电比传统CCD小。
图3：FOVEON X3的工作原理：不同的色光在硅片的不同深度被吸收二：镜头相关参数任何照相机的镜头都是至关重要的，数码相机也不例外。
说到镜头首先要讲一下现在数码相机厂商的背景，一类是原来就生产照相机的厂商，如尼康、佳能、美能达、宾得、奥林巴斯等等，另一类是在消费电子发展的厂商，如索尼、松下、卡西欧、三星等等。
前一类厂商一般都会使用自己生产的镜头；后一类厂商则会使用其它厂商生产的镜头，如索尼用的是德国的蔡斯镜头，松下用的是德国的莱卡，三星用的是德国的施耐德，卡西欧用的是日本的宾得。
这些都是响当当的名号，如果你不熟悉，那也不要紧，我们在这里给你简要地介绍一下：尼康nikkor *日本佳能canon日本美能达minolta日本宾得pentax日本奥林巴斯olympus日本适马sigma日本卡尔蔡斯carl zeiss德国莱卡leica德国斯耐德schneider德国表2：知名镜头生产商*尼康的机身和镜头使用的是不同的商标，机身用的是尼康NIKON，镜头用的是尼克尔NIKKOR。
这些都是著名的品牌，消费者可以放心选购。
镜头的主要参数有光圈、快门、焦距，变焦、最短对焦距离等。
光圈光圈是表征镜头单位时间通光量的单位。
我们从镜头看进去可以看见一个环形的活动“门”，这就是光圈，通过这道门的打开关闭就可以控制进入镜头的光量。