CCD视频采集系统设计和实现
基于CCD场输出模式下成像系统设计
技术创新摘要:采用SONY 行间转移型面阵CCD ICX415AL 作为传感器件,设计了一种新型的CCD 成像系统,成像系统采用CCD 信号专用芯片CXA1310AQ 进行信号处理。
使输出信号满足模拟信号PAL/CCIR 标准,可以采用电视机或者配有视频卡的计算机作为显示终端。
在介绍CCD ICX415AL 的结构和特点的基础上,完成了时序电路和驱动电路的设计,CCD 工作模式为场输出模式,可以理解为垂直方向的binning 技术,并采用相关双采样(CDS)技术滤除了视频信号中的相关噪声,提高了系统的信噪比,整个系统采用现场可编辑门阵列作为核心器件,通过自上而下的模块设计。
完成了CCD 驱动时序,数据采集时序控制和视频信号简单处理。
关键词:行间转移CCD;驱动时序;相关双采样;FPGA 中图分类号:TN386.5文献标识码:AAbstract:A new imaging system is design by using an interline transfer CCD ICX415AL as sensor which is produced by SNOY cor -poration .and greatly improve the SNR of system .CCD imaging system uses special signal processing chip-CXA1310AQ making out -put signal to meet the standard of PAL/CCIR .so It can be used with TV and computer which has video card as a display terminalOn the basis of introducing the structure and characteristics of CCD ICX415AL ,The circuits of timing sequence and driver for sen -sor are design ,CCD work in field readout mode which can be realize as binning-technology in vertical direction and the noises of video signal are filtered by Correlated Double Sampling (CDS),the signal -to -noise ratio of system is enhanced .The system is take Field Programmable Gate Array (FPGA)as the key device .the CCD driving clock ,Clock control of data Acquisition and Video signal process are accomplished by the module design method of from top to bottom .Key words:interline transfer CCD;driving clock Correlate Double Sample (CDS );Field Programmable Gate Array (FPGA)1引言CCD(Charge Coupled Devices)技术经过三十年的发展已成为一种成熟的光电成像技术，由于CCD 具有信号输出噪声低，动态范围大，量子效率高以及电荷转移效率高等优点，采用硅衬底的ICCD ，光谱响应范围为0.3um~1.1um ，超过可见光范围可以延伸到紫外，x 射线。
多路视频采集卡的设计与实现
多路视频采集卡的设计与实现摘要：视频是人类信息的一个主要渠道。
想要获取影像信息，必须完成图像信息收集。
作为视频采集设备的基础，影像信息采集卡的设置非常关键。
而本章针对多路视频采集卡进行了分析，该视频采集卡以 FPGA为逻辑控制中心，采用SAA7111将 4路视频信号分别转换为数字图像数据，经 FIFO缓存后，由 PCI总线接口芯片 PCI9052将数据送入计算机，最后通过应用程序将图像显示出来。
实验分析表明该视频采集卡能实现 4路实时传输显示，能够真实的将采集卡采集到的影像信息通过驱动传递到应用监控软件，以便进行显示和存储，希望能为相关人员提供参考。
关键词：多路视频采集卡；设计；实现数字视频监控管理系统因其直观、便捷、内容丰富的优点日益引起人们的关注，已成为保安防范体系的主要部分。
视频采集子系统主要进行视频图像的采集与压缩工作，是数字化视频监测中最核心的组成部分，直接影响到了整个监测系统性能与品质的高低[1]。
针对新一代的视频监测系统对于视频图象的高品质与实时性的需求。
1相关概念概述1.1视频信号概述视频信号是一个比较复杂的信息，它不但包括了画面本身的数据内容，而且包含着某些供采集用的处理数据，将这些内容混杂在一起，并按照特定的顺序和规则加以传递。
标准的电视信号是黑白CCD摄像头，通过连接设备将光学数据转换成幅值恒定的电信号，再配合机会支持组合产生的最终电视信号，而信号是黑白全视频（也称为混合电视信号）主要由图像数据、消隐数字、同步数字、开槽脉冲和图像脉冲等几部分构成。
彩色图像的每一位像素值中不但包括了亮度数据，而且也包括了色彩数据RGB建模作为经典的色彩空间建模，广泛应用在计算机、显卡和监视器件上，它利用了红绿蓝黄三种色彩的通道，形成了一个色彩空间结构。
但由于RGB模式信息内容在数据传输中占有的巨大带宽，亮度数据容易引起色彩干涉，而且与黑白计算机并不兼容，所以在PAL制影像数据中采用了YUV建模。
摄像头采集信息的算法
摄像头采集信息的算法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：摄像头在现代社会中扮演着重要角色，不仅在监控系统、安防领域有着广泛的应用，还在智能手机、笔记本电脑、平板电脑等设备中被广泛使用。
摄像头采集信息的算法是指利用摄像头获取的视频信息进行处理和分析的算法，其涉及到图像处理、计算机视觉和人工智能等多个领域，是当前研究热点之一。
摄像头采集信息的算法可以用于多种应用场景，例如人脸识别、车辆识别、动作检测、人体姿态识别等。
在这些应用中，摄像头首先将所拍摄的图像或视频传输至计算机系统中，而后算法会对图像进行分析和处理，从中提取出有意义的信息，并作出相应的判断和行为反应。
对于摄像头采集信息的算法来说，图像处理是其中一个重要的环节。
图像处理技术包括图像的采集、预处理、特征提取和特征匹配等步骤。
在图像采集阶段，摄像头会不断地捕获图像或视频，将其传输至计算机系统中。
在预处理阶段，图像可能需要进行去噪、平滑处理等，以便提高后续处理的效果。
特征提取是指从图像中提取出具有代表性的信息，例如像素级的颜色、纹理、形状等信息。
特征匹配则是将提取出的特征与预先训练好的模型进行匹配，从而实现对图像中物体或场景的识别和分类。
除了图像处理，计算机视觉也是摄像头采集信息的算法中不可或缺的一部分。
计算机视觉是一门研究如何让计算机“看懂”图像或视频的学科，其包括目标检测、目标跟踪、图像识别、物体检测等多个领域。
通过计算机视觉的技术，摄像头可以实现人脸识别、动作检测、人体姿态识别等功能。
在人工智能领域，深度学习和神经网络技术也被广泛应用于摄像头采集信息的算法中。
深度学习是一种基于人工神经网络的机器学习方法，通过大量的训练数据和复杂的网络结构，可以实现更加精准的图像识别和分类。
神经网络模仿了人脑的神经元网络结构，在处理图像时可以提取出更多的高级特征，提高图像处理的准确性和效率。
在工业领域，摄像头采集信息的算法也被广泛应用于生产自动化和机器视觉系统中。
面阵CCD实验指导手册
⑥ 所有与 CCD 相关的实验设备都应在实验前进行检查，确定均连接好后方可 开机上电，未连接好的情况下不能开机实验；
⑦ 当发生意外事故或者实验过程中出现异常现象时，应当立即切断实验设备 的电源，并如实向指导教师汇报情况。故障排除之后方可继续实验。
2008 年 4 月
0
目
录
实验规则及注意事项 ............................................................................................................................1 实验一 面阵CCD原理及驱动实验 ......................................................................................................1 实验二 面阵CCD的数据采集与计算机接口.......................................................................................4 实验三 面阵CCD尺寸测量实验 ..........................................................................................................8 实验四 面阵CCD用于颜色识别 ........................................................................................................12 实验五 图像信息的点运算实验 ......................................................................................................15 实验六 图像的几何变换实验 ..........................................................................................................19 实验七 图像的增强与清晰处理实验...............................................................................................24 实验八 图像的边缘检测与轮廓信息处理实验...............................................................................31 实验九 典型图像分析方法实验 ......................................................................................................36 实验十 面阵CCD图像采集程序设计.................................................................................................41 实验十一 面阵CCD实物扫描及实物投影系统.................................................................................42
基于FPGA的实时视频图像采集与显示系统的设计与实现
基于FPGA的实时视频图像采集与显示系统的设计与实现作者：贡镇来源：《现代电子技术》2013年第13期摘要：主要针对目前视频图像处理发展的现状，结合FPGA技术，设计了一个基于FPGA的实时视频图像采集与显示系统。
系统采用FPGA作为主控芯片，搭载专用的编码解码芯片进行图像的采集与显示，主要包括解码芯片的初始化、编码芯片的初始化、FPGA图像采集、PLL设置等几个功能模块。
采用FPGA的标准设计流程及一些常用技巧来对整个系统进行编程。
重点在于利用FPFA开发平台对普通相机输出的图像进行采集与显示，最终能在连接的RCA端口显示屏显示。
关键词： FPGA；视频图像采集；编码芯片；解码芯片中图分类号： TN911⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）13⁃0046⁃03Design and Implementation of real⁃time video image captureand display system based on FPGAGONG Zhen（Anhui University of Science and Technology， Huainan 232000， China）Abstract： Based on the current development status of the video image processing and FPGA technology， a FPGA⁃based real⁃time video image capture and display system is designed in this paper. Equipped with dedicated coding and decoding ship for image capture and display， the system adopts FPGA as the main control chip， which are composed of decoding chip initialization module， the encoding chip initialization module， FPGA image acquisition module and PLL setting module. FPGA⁃standard design flow and some commonly used techniques are taken to program the entire system. The focus is to realize the ordinary camera output image acquisition and display via the FPFA development platform， and ultimately connect the RCA port display screen.Keywords： FPGA； video image capture； coding chip； decoding chip0 引言随着时代的发展，人们在图像处理领域取得了相当多的成果，研究出了很多算法，例如中值滤波、高通滤波等。
CCD摄像机原理
CCD摄像机原理电视监控系统(CCTV)的前端设备通常由摄像机、手动或电动镜头、云台、防护罩、监听器、报警探测器和多功能解码器等部件组成，它们各司其职，并通过有线、无线或光纤传输媒介与中心控制系统的各种设备建立相应的联系（传输视/音频信号及控制、报警信号）。
在实际的电视监控系统中，这些前端设备不一定同时使用，但实现监控现场图像采集的摄像机和镜头是必不可少的。
1 CCD摄像机概述摄像机是获取监视现场图像的前端设备，它以面阵CCD图像传感器为核心部件，外加同步信号产生电路、视频信号处理电路及电源等。
近年来，新型的低成本MOS图像传感器有了较快速的发展，基于MOS图像传感器的摄像机已开始被应用于对图像质量要求不高的可视电话或会议电视系统中。
由于MOS 图像传感器的分辨率和低照度等到主要指标暂时还比不上CCD图像传感器，因此，在电视监控系统中使用摄像机仍为CCD摄像机。
摄像机具有黑白和彩色之分，由于黑白摄像机具有高分辨率、低照度等优点，特别是它可以在红外光照下成像，因此在电视监控系统中，黑白CCD摄像机仍具有较高的市场占有率。
在实际应用中，应根据监控现场的实际环境及用户要求而定。
1.1 CCD摄像机的主要参数在电视监控系统中选择摄像机，一般要看几个主要的参数，即分辨率、最低照度和信噪比等，另外还要考虑摄像机的附带功能及价格等因素。
以下对摄像机的几个主要参数作一介绍。
A、CCD感光尺寸及像素数CCD上感光组件的表面具有储存电荷的能力，并以矩阵的方式排列。
当其表面感受到光线时，会将电荷反应在组件上，整个CCD上的所有感光组件所产生的信号，就构成了一个完整的画面。
如果分解CCD图像传感器，你会发现C CD图像传感器的结构为三层，第一层是“微型镜头”，第二层是“分色滤色片”以及第三层“感光层”。
第一层“微型镜头”我们知道，数码相机成像的关键是在于其感光层，为了扩展CCD的采光率，必须扩展单一像素的受光面积。
但是提高采光率的办法也容易使画质下降。
CCD图像采集 程序---详细注释,适合新手
近几天看到论坛里有很多网友遇到CCD图像采集的麻烦，我在最开始的时候也为这个烦恼过，由于本人比较菜，在度过大概半个月的绝望日夜后，在刚准备放弃时突然发现我已经采集到正确的图像了。
特再次分享，希望能解决大家当前遇到的麻烦。
在采集图像之前，我们首先要知道摄像头输出信号的特性。
目前的模拟摄像头一般都是P AL制式的，输出的信号由复合同步信号，复合消隐信号和视频信号。
其中的视频信号才是真正的图像信号，对于黑白摄像头，图像越黑，电压越低，图像越白，电压越高。
而复合同步信号是控制电视机的电子枪对电子的偏转的，复合消隐信号是在图像换行和换场时电子枪回扫时不发射电子。
由于人眼看到的图像大于等于24Hz时人才不会觉得图像闪烁，所以P AL制式输出的图像是25Hz，即每秒钟有25幅画面，说的专业点就是每秒25帧，其中每一帧有625行。
但由于在早期电子技术还不发达时，电源不稳定，容易对电视信号进行干扰，而交流电源是50Hz所以，为了和电网兼容，同时由于25Hz时图像不稳定，所以后来工程师们把一副图像分成两场显示，对于一幅画面，一共有625行，但是电子枪先扫描奇数场1，3，5.....，然后再扫描2,4,6.....，所以这样的话，一副图像就变成了隔行扫描，每秒钟就有50场了。
其中具体的细节请参考这个网站电视原理与系统/zsb/zjx/zjx09/zjx090000.htm只用看前面的黑白全电视信号和P AL制式就可以了（当然如果感兴趣可以全部看完）。
通过上面的内容如果你对P AL制式信号了然于心，那么就可以开始图像的采集了，P AL输出的信号有复合同步信号，复合消隐信号和视频信号。
那么我们首先就是要从这三种信号中分理出复合同步信号，复合消隐信号和视频信号，以便我们对AD采样到的值进行存储，从而形成一幅画面。
具体如何分离，我们使用的是LM1881视频同步分离器件，具体的硬件连接请参看论坛内相关文章（论坛里有介绍LM1881的文章，自己搜吧，我不重复了）。
工业CCD相机原理知识和参数设定
工业CCD相机的功能及参数设置工业CCD相机的功能及参数设置1、同步方式的选择对单台工业CCD相机而言，主要的同步方式有：内同步、外同步、电源同步及等。
其具体功能如下：内同步：利用相机内置的同步信号发生电路产生的同步信号来完成同步信号控制；外同步：通过外置同步信号发生器将特定的同步信号送入相机的外同步输入端，完成满足对相机的特殊控制需要；电源同步(线性锁定，line lock)：用相机的AC电源完成垂直同步。
对于由多个CCD相机构成的图像采集系统，希望所有的视频输入信号是垂直同步的，以避免变换相机输出时出现的图像失真。
此时，可利用同一个外同步信号发生器产生的同步信号驱动多台相机，以实现多相机的同步图像采集。
2.自动增益控制CCD相机通常具有一个对CCD的信号进行放大的视频放大器，其放大倍数称为增益。
若放大器的增益保持不变，则在高亮度环境下将使视频信号饱合。
利用相机的自动增益控制(AGC)电路可以随着环境内外照度的变化自动的调整放大器的增益，从而可以使相机能够在较大的光照范围内工作。
3.背光补偿通常，CCD相机的AGC工作点是以通过对整个视场的信号的平均值来确定的。
当视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景目标时，所确定的AGC工作点并不完全适合于前景目标。
当启动背景光补偿时，CCD相机仅对前景目标所在的子区域求平均来确定其AGC工作点，从而提高了成像质量。
4.电子快门CCD相机一般都具备电子快门特性，电子快门不需任何机械部件。
CCD相机采用电子快门控制CCD 的累积时间。
当开启电子快门时，CCD相机输出的仅是电子快门开启时的光电荷信号，其余光电荷信号则被泄放。
目前，CCD相机的最短电子快门时间一般为1/10000秒；当电子快门关闭时，对NTSC制式相机，其CCD累积时间为1/60秒；对于PAL制式相机，则为1/50秒。
较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个“停顿动作”效应，从而大大地增加了相机的动态分辨率。
05-CCD图像传感器基本工作原理
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
电荷的收集
光子入射到CCD中产生电子空穴对， 电子向器件中 电势最高的地区聚集，并在那里形成电荷包。每个电荷包 对应一个像元。
入射的光子
电荷收集 的效率与 电势的分 布、复合 寿命和扩 散长度有 关。
电荷包
像元边界
n-型硅 p-型硅
电极结构 SiO2 绝缘层
像元边界
表面势表征了耗尽区的深度，与栅极电压和氧化层厚 度有关
势阱：由表面势产生的阱
不同氧化层厚度
状空间。有的定义为：存 储电荷的电势分布状态。
电极上的电压越大，势阱 越深，可存储的电荷量越 多，也就代表了CCD器件 具有电荷存储功能。
不存在反型层电荷时
理论分析参见半导体物理
栅极电压不变时，表面势与反型层电荷密度的关系：
处于低电位，形成了势
电势
垒，并确定了这个像元
的边界。像元水平方向
势能
上的边界由沟阻确定。
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
电荷的收集 MOS 电容器
CCD曝光时，产生 光生电荷，光生电荷在 势阱里收集。随着电荷 的增加，电势将逐渐变 低，势阱被逐渐填满， 不再能收集电荷，达到 饱和。
势阱能容纳的最多
扩散产生了内部电场，在n-型层内电势达到最大。
电势
n p
这种‘埋沟’结构的优点 是能使光生电荷离开 CCD 表面，因为在CCD 表面缺欠多，光生电荷会 被俘获。这种结构还可以 降低热噪声（暗电流）。
电子势能最小的地方位 于n-型区内并与硅 - 二 氧化硅 (Si - SiO 2) 的 交界面有一定距离
1、三相电极结构(三相 CCD)
采用对称电极结构，三相 CCD是最简单的电极结构。 因为在某一确定的时刻，对存贮有电荷的电极而言， 两个相邻电极，需要一个被“打”开，另一个保持“关” 闭，以阻止电荷倒流。
视频监控系统介绍
一、视频安防监控系统基本组成 二、前端采集设备介绍 三、信号传输介绍 四、终端设备介绍 五、存储设备介绍 六、数字视频介绍 七、视频安防监控系统设计目标 八、视频监控系统的控制与设计
视频监控系统控制方式
视频监控系统的控制方式： 控制部分是整个系统的“心脏”和“大脑”，是实现 整个系统功能的指挥中心。控制部分主要是总控制台 部分（有些系统还设有副控制台）。
视频监控系统的组成
视频安防监控系统一般由前端摄像、传输、控制、显 示和记录 五个主要部分组成。
摄像机
前端 设备
传输部分
控制主机
显示与记录
后端设备
视频监控系统
SYV75-5
摄像机
光纤
光端机
SYV75-5
光端机
SYV75-5
数字距阵
电视墙
RVVP4*1.5
键盘
硬盘录像机
一、视频监控系统基本组成 二、前端采集 三、信号传输 四、控制设备 五、存储设备 六、显示设备 七、视频安防监控系统设计原则
受气候变化影响
双绞线系统 同轴电缆系统
布线简单 无需 布线困难，容易
专业人员
老化
可分支用电话 接线端子
一条可传输4 路视频
低
不能有接点，一 点一线 只能传输一路
较高
低
较高
1.2km
消除电源、磁 场、脉冲、电 场
很小
0.3km 较差
图像质量受较大 影响
光纤系统 布线困难， 需专业人士 不能有接点， 一点一纤 能传输多路
数字视频
网络数字视频介绍
随着用户对图像质量和操控的要求越来越高，传统模 拟视频系统的局限性暴露出来，计算机芯片和软件技术的 发展使高质量的数字视频和视频集中管理得到发展。
CCD测量课程设计
CCD测量课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握CCD（电荷耦合器件）的基本原理、性能参数和测量方法，能够运用CCD进行图像采集和处理。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解CCD的基本结构和工作原理；（2）掌握CCD的性能参数，如分辨率和灵敏度等；（3）熟悉CCD的测量方法和应用领域。
2.技能目标：（1）能够使用CCD进行图像采集；（2）能够对CCD采集的图像进行处理和分析；（3）能够运用CCD解决实际问题。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的创新意识和实践能力；（2）增强学生对光电技术的兴趣和热情；（3）培养学生团队合作和沟通交流的能力。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几个方面：D的基本原理：介绍CCD的结构、工作原理和特点；D的性能参数：讲解分辨率和灵敏度等性能参数的定义和计算方法；D的测量方法：介绍CCD的测量原理和实验操作方法；D的应用领域：阐述CCD在光电技术中的应用和实例。
三、教学方法为了达到课程目标，采用以下教学方法：1.讲授法：讲解CCD的基本原理、性能参数和测量方法；2.讨论法：学生讨论CCD的应用领域和实际问题解决方案；3.案例分析法：分析典型的CCD应用案例，引导学生运用CCD解决实际问题；4.实验法：安排实验室实践，让学生亲自动手操作CCD进行图像采集和处理。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，准备以下教学资源：1.教材：选用《光电技术》等相关教材，为学生提供理论基础；2.参考书：提供《CCD原理与应用》等参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作PPT、视频等多媒体资料，直观展示CCD的工作原理和应用实例；4.实验设备：准备CCD器件、图像采集卡等实验设备，让学生进行实践操作。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试等，以全面反映学生的学习成果。
具体评估方式如下：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和理解程度；2.作业：布置相关的CCD测量练习题，评估学生的掌握情况；3.考试：安排一次期中考试，测试学生对CCD基本原理、性能参数和测量方法的掌握程度。
基于衍射法测量细丝直径的CCD系统设计算
基于衍射法测量细丝直径的CCD系统设计摘要近些年来，伴随着半导体技术与光电子学科技的迅速发展，在各个领域中广泛应用着大量光电器件。
其中，电荷耦合器件（CCD）由于具有光电转换、像元尺寸小、几何精度高、性能稳定等优点，被大量用于非接触式直径测量领域。
相对于接触式的直径测量方式，非接触直径测量具有测试速度快，精度高，对环境要求低等特点，因此使用范围较广。
本文对基于线阵CCD的非接触直径测量系统进行了较为全面的研究，并结合本课题的特点（测量细丝直径），提出了适合本课题的具体设计方案，在课题研究过程中，本文主要完成了以下几个工作：介绍了非接触直径测量的国内外发展现状及发展趋势。
通过对线阵CCD特性及工作原理的分析，设计了一种基于线阵CCD非接触直径测量系统。
[1]关键字：线阵CCD 直径测量衍射法目录1绪论 (1)1.1前言 (1)1.2基于CCD测径仪的国内外发展现状 (2)2 测量原理和方案论证 (3)2.1驻波测量导电金属细丝直径[4] (3)2.2衍射法测量细丝直径[5] (4)2.3双光束干涉法测量细丝直径[ 6] (4)小结 (6)3 计算机程序设计 (6)3.1系统的软件设计 (6)3.2软件流程框图 (7)3.2数据转换模块的设计 (8)3.3显示及报警模块的设计 (8)3.6系统程序 (10)4 精度分析 (11)4.1差分放大电路 (11)4.2光学系统对测量精度的影响分析 (11)4.2.1衍射 (11)4.2.2环境光扰动 (12)4.3信号处理电路对测量精度的影响分析 (12)4.4零点漂移对测量精度的影响 (12)4.5被测工件的均匀性对测量精度的影响 (12)4.5.1误差分析 (12)4.5.2标定误差 (12)5 总结 (13)参考文献 (14)1 绪论1.1前言光电自动检测技术在工业自动化生产中有着极其广泛和重要的用途。
然而，目前产品零件尺寸的检测大多数是人工测量的接触式和静止测量，所以检测速度低，生产效率低，劳动强度大，远远跟不上目前自动化生产的需要。
CCD工作原理
图像板工作流程，CCD工作原理：摄像机是一种把景物光像转变为电信号的装置。
其结构大致可分为三部分：光学系统（主要指镜头）、光电转换系统（主要指摄像管或固体摄像器件）以及电路系统（主要指视频处理电路）。
CCD是电耦合器件（Charge Couple Device）的简称，它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。
镜头部分：是摄像机最主要的组成部分，并被喻为人的眼睛。
人眼之所以能看到宇宙万物，是由于凭眼球水晶体能在视网膜上结成影像的缘故；摄像机所以能摄影成像，也主要是靠镜头将被摄体结成影像投在摄像管或固体摄像器件的成像面上。
因此说，镜头就是摄像机的眼睛。
电视画面的清晰程度和影像层次是否丰富等表现能力，受光学镜头的内在质量所制约。
当今市场上常见的各种摄像机的镜头都是加膜镜头。
加膜就是在镜头表面涂上一层带色彩的薄膜，用以消减镜片与镜片之间所产生的色散现象，还能减少逆光拍摄时所产生的眩光，保护光线顺利通过镜头，提高镜头透光的能力，使所摄的画面更清晰。
光电转换部分：芯片：ICX405AK、ICX409是一个隔行扫描CCD（间行/列扫描型数码相机）使用电晶体的图像传感器，适合PAL 色彩视频摄像机，带有一个6mm对角线（类型1/3）系统芯片ICX405AK引脚说明：光学系统的主要部件是光学镜头，它由透镜系统组合而成。
这个透镜系统包含着许多片凸凹不同的透镜，其中凸透镜的中比边缘厚，因而经透镜边缘部分的光线比中央部分的光线会发生更多的折射。
当被摄对象经过光学系统透镜的折射，在光电转换系统的摄像管或固体摄像器件的成像面上形成“焦点”。
光电转换系统中的光敏原件会把“焦点”外的光学图像转变成携带电荷的电信号。
这些电信号的作用是微弱的，必须经过电路系统进一步放大，形成符合特定技术要求的信号，并从摄像机中输出。
视频图像采集系统主要采用图像传感器CCD来实现，图像传感器就是把光信号转换成电信号的装置，即把入射到传感器光敏面上按空间分布的光强信息，转换为按时序串行输出的电信号——视频信号，该视频信号能再现入射的光学图像。
CCD彩色摄象机的主要技术指标
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。
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、420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1 MHz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，日本为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。
7.信噪比。
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。
CameraLink数字视频光纤传输系统的FPGA实现
收稿日期：2012-08-19作者简介：李志强（1980-），男，硕士，助理研究员，主要从事电子学硬件和软件设计方面的研究，E-mail:mybugatti@ 。
长春理工大学学报（自然科学版）Journal of Changchun University of Science and Technology （Natural Science Edition ）第35卷第4期2012年12月Vol.35No.4Dec.2012Camera Link 数字视频光纤传输系统的FPGA 实现李志强，张建华（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所；中国科学院航空光学成像与测量重点实验室，长春130033）摘要：为解决实时转动的光电平台中高速Camera Link 数字视频信号的传输问题，在光电平台设计中采用了光纤滑环替代传统的导电滑环作为传输介质，为此提出了一种基于FPGA 的Camera Link 接口转光纤信号传输的设计方案。
利用FP-GA 强大的并行处理能力，采用乒乓缓存技术将Camera Link 视频信号编解码并传输，解决了Camera Link 数字视频信号数据量大导电滑环难以实时传输的问题。
试验结果表明，在传输速率120Mb/s 的条件下系统可长时间稳定工作，最高传输速率可达到1.25Gb/s 。
关键词：Camera Link ；光纤传输；FPGA ；乒乓缓存；FIFO 中图分类号：TP394.1；TH691.9文献标识码：A 文章编号：1672-9870（2012）04-0109-04Realization of Camera Link Digital Video FiberTransmission System Based on FPGALI Zhiqiang ，ZHANG Jianhua（Key Laboratory of Airborne Optical Imaging and Measurement ，Changchun Institute of Optics ，Fine Mechanics and Physics ，Chinese Academy of Sciences ，Changchun 130033）Abstract：In order to transmit the high-speed Camera Link digital video signal in the continuous rotate Opto-electronic platform ，we used a fiber-optical rotating connecter instead of the traditional electrical rotating connecter as the transmis-sion medium ，and designed a Camera Link to fiber transmission system based on FPGA.By its strong ability of parallel processing ，it can decode and encode Camera Link digital video by ping-pang operation ，then transmit them.The data of camera link digital video signal is large and the slip ring is difficult to real-time transmisson.But now ，these problems are all resolved by this system in some degree.The result of the examination has proved that the system can work steadily in a long time on the transmit speed of 120Mb/s ，and its top transmit speed can reach 1.25Gb/s.Key words：Camera Link interface ；fiber transmission ；FPGA ；ping-pang cache ；FIFO随着基于数字成像技术的遥感相机和光电设备在视场和分辨率指标要求上的不断提高，所采用的数字CCD 图像数据量急剧增加，同时要将图像传送到上位机实时显示，对传输通道带宽的要求大幅度提高，传统的电传输方式已经很难满足传输速度和传输距离的要求，因此光纤传输技术越来越多地被应于数字图像的传输。
视频监控系统设计规范
视频监控系统设计规范一、设计原则目前工程中基本都设计图像监控系统，比较能直观的反映现场设备运营状况，同步兼顾重要场合的安全防备，根据现场顾客需求及使用状况，结合以往工程施工经验，视频监控系统设计的原则以保证图像的清晰性、流畅性、功能实用性为主，同步兼顾价格因素。
二、系统总体功能设计1、室内环境涉及：中控室、泵房、配电室2、室外环境重要涉及：水厂、泵站、水源地的厂区监控。
河道、闸门、水库的环境监控。
三、现场使用条件需求分析1、中控室：光照强度较高，监控面积小（约20-50平方米），规定安装布线规范美观，24小时不间断监控。
2、配电室：光照强度较低，监控面积小（约20-30平方米），既要监控整体又要看到局部，24小时不间断监控。
3、泵房：光线较暗，监控面积小（约50-80平方米），既要监控整体又要看到局部，24小时不间断监控。
4、水厂、泵站的厂区：因室外环境，光照较强，监控距离100-150米，24小时不间断监控，对重点部位有特殊监控规定（人员入侵时报警提示，同步进行图像跟踪）。
5、水源地环境监控：因室外环境，光照较强，监控距离50-100米，24小时不间断监控，有特殊监控规定（人员入侵时报警提示，同步进行图像跟踪），同步需音频采集及高音喊话功能。
6、河道、闸门环境监控：因室外环境，光照较强，监控距离200-300米，24小时不间断监控，既要监控整体又要看到局部，夜视功能规定较高，清晰度规定较高，规定透雾功能。
7、水库环境监控：因室外环境，光照较强，监控距离300-1000米，24小时不间断监控，既要监控整体又要看到局部，夜视功能规定较高，清晰度规定较高，同步需音频采集及高音喊话功能，规定透雾功能。
四、重要设备阐明4.1重要指标如下：4.1.1机芯：常用CCD和CMOS两种类型的感光芯片。
CMOS产品低能耗、高像素、低成本、噪点控制好、宽动态性能优越。
CCD产品高能耗、低像素、高成本、噪点控制一般、宽动态性能差。
CCD摄像头电路设计课件
信号放大与增益控制
对原始信号进行适当的放大和增益控 制，提高信号质量。
噪声抑制与滤波
采用适当的噪声抑制和滤波技术，减 小信号中的噪声干扰。
色彩校正与图像增强
根据实际应用需求，进行色彩校正和 图像增强处理。
接口电路设计
接口电路概述
数据传输接口
实现CCD摄像头与外部设备之间的数据传 输和通信。
选择合适的数据传输接口，如USB、HDMI 等，以满足数据传输需求。
接口电路设计实例
总结词：高速传
详细描述：接口电路负责将CCD摄像头输出的信号传输到计算机或其他处理设备中。设计时需要考虑 到接口的传输速率、数据格式和传输协议等因素，以确保信号传输的稳定性和可靠性。
04 电路设计中的注意事项
电磁兼容性
电磁兼容性（EMC）是指电子设备在电磁环境中正常 工作的能力。在CCD摄像头电路设计中，应考虑EMC
CCD摄像头电路设计 的实践应用前景
在安防监控、医疗影像、智能交 通、无人驾驶等领域，CCD摄像 头电路设计将发挥越来越重要的 作用。随着技术的进步和应用需 求的增长，CCD摄像头电路设计 的实践应用前景十分广阔。
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CCD摄像头电路设计的核心技术
包括传感器设计、信号处理电路、数字图像处理算法等。这些技术是实现高性能CCD摄像 头的基础，也是未来发展的重要方向。
CCD摄像头电路设计的挑战与解决方案
面临的主要挑战包括噪声抑制、动态范围提升、分辨率增强等。针对这些挑战，研究者们 提出了各种解决方案，如采用更先进的传感器技术、优化信号处理算法等。
电源电路设计
电源电路概述
为CCD摄像头提供稳定的电源 ，确保其正常工作。