摄像机的基本知识

电视监控系统CCD摄像机基础知识

随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的日益提高，安全防范技术在智能建筑中的地位与作用也与日俱增。闭路电视监控系统作为一种安保技术，在城市交通、高速公路、星级宾馆、智能大厦、银行、政府机关等场所越来越发挥着它的重要作用，包括现在的智能小区亦将CCTV系统作为安保及物业管理的一个重要手段。

闭路电视监控系统一般由摄像部分、传输部分、控制部分以及显示和记录部分组成，其中摄像部分是整个闭路电视监控系统的最前端，其图像信息质量直接决定了整个系统的图像质量，这就对摄像机提出了严格的要求。下面简单介绍一下摄像机的基本知识。

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、TV制式

目前，世界上主要使用的电视广播制式有PAL、NTSC、SECAM三种，如我国大部分地区使用PAL制式，日本、韩国等东南地区及美国等欧美国家使用NTSC制式，俄罗斯则使用SECAM制式。

4、水平清晰度和垂直清晰度

垂直清晰度即是图像可以分解出多少水平线条数，最大垂直清晰度由垂直扫描总行数所决定。水平清晰度定义为图像上可以分清的垂直线条数。水平清晰度与图像传感器的像素数和视频系统的频带宽度有直接关系。水平清晰度和垂直清晰度采用统一的度量标准，所以当屏幕上的水平线条间隔和垂直线条间隔相同时，图像的垂直清晰度和水平清晰度数量应该是一样。水平清晰度和垂直清晰度数值越大，清晰度越高。

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320-480，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。

5、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。另外摄像的灵敏度还与镜头有关，0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2

参考环境照度：

夏日阳光下：100000Lux 阴天室外：10000Lux

室内日光灯：100Lux 黄昏室内：10Lux

20cm处烛光：10-15Lux 夜间路灯：0.1Lux

6、信噪比

信噪比是摄像机的主要性能指标之一，通常是指放大器的输出信号电压与同时输出的噪声电压之比，即为放大器的信号噪声比，简称为信噪比。通常用英文字符S/N来表示，S表示摄像机在假设原噪声时的图像信号值，N表示摄像机本身产生的噪声值(比如热噪声)，二者之比即为信噪比，用分贝(dB)表示。信噪比越高越好，信噪比越大，则表示混在信号里的杂波越少，视频质量就越高。反之，就越差。典型值为46dB。

7、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。有些摄像机允许用户自行手动调节快门时间，以适应某些特殊应用场合。

8、同步

不同的摄像机不同的同步方式，其中有内同步、外同步和电源同步几种。

现代的CCD摄像机，大多采用相位可调线路锁定的同步方式，即以交流电源频率(50Hz)作为用于垂直同步的参考值而代替了摄像机的内同步发生器。在切换摄像机输出

时，图像元滚动，不会造成画面失真。此外还有一个外部调整的相位控制(±90%)，所以可获得非常精确的同步。采用内同步方式使得图象更加的流畅和清晰。

外同步是指不同的视频设备之间用同一同步信号来保证视频信号的同步，它可保证不同的设备输出的视频信号具有相同的帧、行的起止时间。为了实现外同步，需要给摄像机输入一个复合同步信号(C-sync)或复合视频信号。外同步并不能保证用户从指定时刻得到完整的连续的一帧图像，要实现这种功能，必须使用一些特殊的具有外触发功能的摄像机。

9、白平衡模式：自动、电动

什么是“白平衡”？这必须先说明什么是白色，物体反射出的光彩颜色视光源的色彩而定。人的大脑可以侦测并且更正像这样的色彩改变，因此不论在阳光、阴霾的天气、室内灼光或荧光下，人们所看到的白色物体依旧。然而，就数位相机而言，这些由不同光源产生的“白色”在颜色上来说还是不尽相同的，有的含浅蓝色，有的含黄色或红色。为了贴近人的视觉，数位相机就必须模仿人类大脑并根据光线来调整色彩，以便在最后相片中能够呈现出肉眼所看到的白色。这称之为“白平衡”。大多数的数位相机都提供了“自动白平衡”的功能，但在不同的光源下，这个系统还是不能完全符合人对视觉的要求。因此较精密的数位相机就提供了使用者选择光源的范围如：日光（sunlight-色温6000K），阴天（cloudy-色温3500-3000K），荧光—一般用于室内日光环境（fluorescent-色温5500K-4000K），灼光—室内强光（incandescent-3500K-3000K）和闪光灯（Speedlight）等不同的选择。

10、CCD靶面的尺寸

现在常见的靶面尺寸有：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。

靶面尺寸的大小，往往是决定使用镜头焦距的决定因素，CCD的成像尺寸常用的有1/2"、1/3"等，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，成像尺寸越大，视场角越大。

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