从零开始走进CCD摄像头世界
CCD知识
什么是CCD？CCD即“电子耦合组件(英文为Charged Coupled Device)”，是感应光线的电路装置。
它是一种特殊半导体器件，上面有很多一样的感光元件，每个感光元件叫一个像素，铺满在光学镜头后方，当光线与图像从镜头透过，投射到CCD表面时，CCD就会产生电流，将感应到的内容转换成数码资料储存起来。
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。
下面对CCD的一些常见指标进行表述。
1、什么是数字摄像头所有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。
2、评价CCD的基本指标 像素值、信躁比、冷却温度等a、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，图像到处可见雪花。
-20度的摄像头可以拍摄高达5分钟的图像，-40度的摄像头拍摄时间可以超过1小时。
CCD结构设计、数字化的方法等都会影响噪音的产生。
通过改善结构、优化方法，同样能减少噪音的产生。
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）。
CCD发展史
CCD发展史CCD是于1969年由美国贝尔实验室（Bell Labs）的维拉·博伊尔(Willard S. Boyle)和乔治·史密斯（George E. Smith）所发明的。
当时贝尔实验室正在发展影像电话和半导体气泡式内存。
将这两种新技术结合起来后，波义耳和史密斯得出一种装置，他们命名为“电荷‘气泡’元件”（Charge "Bubble" Devices）。
这种装置的特性就是它能沿着一片半导体的表面传递电荷，便尝试用来做为记忆装置，当时只能从暂存器用“注入”电荷的方式输入记忆。
但随即发现光电效应能使此种元件表面产生电荷，而组成数位影像。
到了70年代，贝尔实验室的研究员已能用简单的线性装置捕捉影像，CCD就此诞生。
有几家公司接续此一发明，着手进行进一步的研究，包括快捷半导体（Fairchild Semiconductor）、美国无线电公司（RCA）和德州仪器（Texas Instruments）。
其中快捷半导体的产品率先上市，于1974年发表500单元的线性装置和100x100像素的平面装置。
CCD发明者——维拉·博伊尔和乔治·史密斯发明者荣誉2006年元月，波义耳和史密斯获颁电机电子工程师学会（IEEE）颁发的Charles Stark Draper奖章，以表彰他们对CCD发展的贡献。
北京时间2009年10月6日，2009年诺贝尔物理学奖揭晓，瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布将该奖项授予一名中国香港科学家高锟(Charl es K. Kao)和两名科学家维拉·博伊尔(Willard S. Boyle)和乔治·史密斯（George E. Smith）。
科学家Charles K. Kao 因为“在光学通信领域中光的传输的开创性成就” 而获奖，科学家因博伊尔和乔治-E-史密斯因“发明了成像半导体电路——电荷藕合器件图像传感器CCD”获此殊荣。
数字摄像头基础知识
数字摄像头基础知识CCDCCD(Charge Coupled Device），即“电荷耦合器件"，以百万像素为单位。
数码相机规格中的多少百万像素，指的就是CCD的分辨率。
CCD是一种感光半导体芯片，用于捕捉图形，广泛运用于扫描仪、复印机以及无胶片相机等设备。
与胶卷的原理相似，光线穿过一个镜头，将图形信息投射到CCD上。
但与胶卷不同的是，CCD既没有能力记录图形数据,也没有能力永久保存下来，甚至不具备“曝光"能力。
所有图形数据都会不停留地送入一个“模-数”转换器，一个信号处理器以及一个存储设备(比如内存芯片或内存卡）。
CCD有各式各样的尺寸和形状,最大的有2×2平方英寸。
CMOSCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)，即“互补金属氧化物半导体”。
它是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导所需的大量资料。
CMOS传感器便于大规模生产,且速度快，成本较低，是数码相机关键器件的发展方向之一.白平衡（White Balance）在不同光源下，因色温不同，拍摄出来的相片会偏色。
如色温低时光线中的红,黄色光含量较多,所拍的照片色调会偏红,黄色调,色文高时光线中的蓝、绿色较多，照片会偏蓝、绿色调.此时便需要利用白平衡功能来作修正，其原理是控制光线中红,绿及蓝三元色的明亮度，使影像中最大光位达到纯白，便能令其它色彩准确。
插值（Interpolation)在不生成像素的情况下增加图像像素大小的一种方法，在周围像素色彩的基础上用数学公式计算丢失像素的色彩。
有些相机使用插值，人为地增加图像的分辨系。
Bit（位）这是计算机图像中的术语,用来描述生成的图像所能包含的颜色数。
“深度是8位"意味着图像只含有256种颜色。
现在的数码相机，每一种颜色的颜色深度都是8位.由于每一个像素的颜色都是是由红色、绿色和蓝色三种颜色混合而成的，所以图像包含的颜色可达256×256×256共计1.67亿种，也就是所谓的24位色.TWAIN这是数字照相技术中非常常见的一个词。
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得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得摄像头。
但就是很多研究工作者对CCD得指标仍云里雾里。
下面对CCD得一些常见指标进行表述。
常见得CCD一般指:CCD摄像头与插在电脑得采集卡区别数字摄像头与模拟摄像头所有CCD芯片都属于模拟得设备。
当图像进入计算机就是数字得。
如果信号在摄像头、采集卡两部分完成数字化得,这个CCD被认为就是模拟CCD。
数字摄像头事实上就是由内置于摄像头得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得信噪比、增加摄像头得动态范围、最大化图像灰度范围。
科学级得绝大多数得CCD芯片都就是由Kodak、Sony、SIT制造。
评价CCD得基本指标信噪比SNR真实体现摄像头得检测能力。
所有得CCD摄像头得厂家为提高摄像头得性能,都尽力使信号(可达到满井电子得数目)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数在相同满井电子得CCD,降低CCD噪音,就能提高CCD得监测能力,热或者暗电流对于CCD都就是噪音,噪音在Cool CCD基本都可以被深度致冷得Peltier 消除。
在曝光超过5-10秒,CCD芯片就会发热,没有致冷设备得芯片,“热”或者白得像素点就会遮盖图像。
-20度得摄像头可以拍摄不超过5分钟得图像,-40度得摄像头拍摄时间可以超过1小时。
像素面积这个指标就是在芯片得一个重要指标。
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”得芯片上,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、小得像素点增加分辨率。
要提高影像质量就必须增加CCD得像素,因此在CCD尺寸一定得情况下,增加像素就意味着要缩小了像素中得光电二极管。
我们知道单位像素得面积越小,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,只会引起图像质量得恶化。
ccd摄像头曝光方法分类
ccd摄像头曝光方法分类（原创实用版3篇）目录（篇1）1.介绍 ccd 摄像头2.详述 ccd 摄像头曝光方法的分类3.总结正文（篇1）一、介绍 ccd 摄像头ccd（Charge-Coupled Device，电荷耦合元件）摄像头是一种光电转换设备，它能将光学信号转换为电信号。
ccd 摄像头具有高信噪比、宽动态范围、高灵敏度等优点，广泛应用于图像采集、图像处理、机器视觉等领域。
二、详述 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.瞬时曝光法瞬时曝光法是指 ccd 摄像头在某个特定时间点对图像进行曝光。
这种方法的优点是能够精确控制曝光时间，使得图像的亮度和对比度达到最佳状态。
然而，瞬时曝光法对 ccd 摄像头的响应速度要求较高，否则容易出现拖影现象。
2.累计曝光法累计曝光法是指 ccd 摄像头在一定时间内对图像进行多次曝光，然后将多次曝光的信号进行累加。
这种方法可以提高图像的信噪比，减少噪声对图像质量的影响。
但是，累计曝光法可能导致图像的动态范围减小。
3.卷帘式曝光法卷帘式曝光法是指 ccd 摄像头的曝光过程分为两个阶段：首先，对图像的某一行进行曝光；然后，曝光完成后，将已曝光的行移动到下一行，进行下一次曝光。
这种方法能够实现高速曝光，提高图像的帧率。
然而，卷帘式曝光法可能会导致图像的拖影和失真。
4.随机曝光法随机曝光法是指 ccd 摄像头在曝光过程中，每次曝光的时间和强度都是随机的。
这种方法可以提高图像的动态范围，使得图像在不同亮度下都有良好的表现。
但是，随机曝光法可能导致图像的信噪比较低。
三、总结ccd 摄像头曝光方法的分类有多种，各种方法都有其优缺点。
在实际应用中，需要根据具体需求和场景选择合适的曝光方法。
目录（篇2）1.曝光方法的定义与重要性D 摄像头的工作原理D 摄像头曝光方法的分类4.各种曝光方法的特点与应用5.曝光方法对图像质量的影响6.曝光方法的选择与优化正文（篇2）一、曝光方法的定义与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，以获取合适亮度和清晰度的图像的方法。
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。
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。
CCDCMOS原理介绍讲义PPT学习教案
会计学
1
CCD图像传感器简介 ＣＣＤ（Charge Coupled Device ，感
光耦合组件简称）
是摄像系统中可记录光线变化 的半导体，通常以百万像素 〈megapixel〉 为单位
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CCD发展史
1969年，由美国的贝尔研究室所开发出来的。同年，日本的SONY公司 也开始研究CCD。
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CCD类型
因应不同种类的工作需求，业界发展出四种不 同类型的 CCD ： Linear 线性、 Interline扫瞄、 全景 Full-Frame Frame-Transfer 全传
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Linear 纯线性
线型CCD是以一维感光点构成，透过步进马达扫瞄 图像，由于照片是一行行组成，所以速度较使用 2维 CCD的数字相机来得慢。这型CCD 大多用于平台式 扫描仪之上。
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CCD的ADC 转换电压至数字讯号示意图
AD C 转 换电 压至数 字讯号 示意图 ： 此 ADC 为 8位处 理器可 以将电 压讯号 分成 25 6（0～ 255） 个 位阶 判读 AD C 位 数的 多寡将 决定画 质的精 细程度 ，目前 SONY 量产 1 4位之 ADC， 多数的 数字相 机都可 达到 12 位以上
CCD工作方式
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CCD电子产生过程
当光线照射CCD产生电子和电洞（如2.），并在上层的导电闸施 以正电+V后，电子会集中在SiO2和Si之间。施电压后储存电子会 进行排列，（如3.）
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CCD的工作原理
CCD的结构就象一排排输送带上并排 放满了 小桶， 光线就 象雨滴 撒入各 个小桶 ，每个 小桶就 是一个 像素。 按下快 门拍照 的过程 ，就是 按一定 的顺序 测量一 下某一 短暂的 时间间 隔中， 小桶中 落进了 多少“ 光滴” ，并记 在文件 中。一 般的CC D每原 色的光 度用8位 来记录 ，即其 小桶上 的刻 度有8格 ，也有 的是10 位甚至 12位， 10位或 12位的 CCD在 记录色 彩时可 以更精 确，尤 其是在 光线比 较暗时 。早期 的CCD 是隔行 扫描的 ，同一 时刻， 每两行 小桶， 只有一 行被测 量，这 样可以 提高快 门速度 ，但图 像精度 大为降 低。 随着技术的进步，人们已能让CCD记 录在几 十分之 一秒， 甚至几 千分之 一秒的 时间里 ，落进 各个“ 小桶” 的“光 滴”的 量，所 以，新 的CCD 一般都 是逐行 扫描的 。
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。
初学者园地之摄象机(一)
初学者园地之摄象机（一）第二章前端部分的主要设备第一节、摄像机摄像机的发展速度很快，从摄像管到CCD元件，以其构成的CCD摄像机具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击等特点，同时清晰度、照度、可靠性等指标大大提高而被广泛应用。
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。
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。
一、CCD摄像机的分类㈠按照成像色彩划分CCD摄像机按成像色彩划分为彩色摄像机和黑白摄像机两种。
除色度处理方面不同外，其它原理基本一致。
主要有光学系统、光电转换系统、信号处理系统组成。
其中光电转换系统是摄像机的核心。
自然图像通过光学镜头成像于摄像机的光靶面上，彩色摄像机的光学系统中使用相干分色棱镜或特殊条状滤色镜将光信号分成红、绿、蓝三色光信号，光电转换系统通过摄像管或CCD元件利用电视扫描方法把光图像信号转换成随时间变化的视频电信号，再经放大、处理、编码而成为全电视信号。
㈡按照分辨率划分按照分辨率划分为25万像素左右，对应彩色330线/黑白400线的低档型；25万至38万像素之间，对应彩色420线/黑白500线的中档型；38万像素以上，对应彩色大于或等于460线黑白570线以上的高档型。
㈢按照摄像机灵敏度划分按照灵敏度可分为最低照度1至3lux的普通型；0.1lux左右的月光型；0.01lux以下的星光型以及原则上可以为0Lux，采用红外光源成像的红外照明型。
㈣按照CCD靶面尺寸划分摄像机摄像器件（CCD）的尺寸分为1英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸等。
其中以1/3英寸和1/2英寸最为常见。
CCD发展史
CCD发展史CCD是于1969年由美国贝尔实验室（Bell Labs）的维拉·博伊尔(Willard S. Boyle)和乔治·史密斯（George E. Smith）所发明的。
当时贝尔实验室正在发展影像电话和半导体气泡式内存。
将这两种新技术结合起来后，波义耳和史密斯得出一种装置，他们命名为“电荷‘气泡’元件”（Charge "Bubble" Devices）。
这种装置的特性就是它能沿着一片半导体的表面传递电荷，便尝试用来做为记忆装置，当时只能从暂存器用“注入”电荷的方式输入记忆。
但随即发现光电效应能使此种元件表面产生电荷，而组成数位影像。
到了70年代，贝尔实验室的研究员已能用简单的线性装置捕捉影像，CCD就此诞生。
有几家公司接续此一发明，着手进行进一步的研究，包括快捷半导体（Fairchild Semiconductor）、美国无线电公司（RCA）和德州仪器（Texas Instruments）。
其中快捷半导体的产品率先上市，于1974年发表500单元的线性装置和100x100像素的平面装置。
CCD发明者——维拉·博伊尔和乔治·史密斯发明者荣誉2006年元月，波义耳和史密斯获颁电机电子工程师学会（IEEE）颁发的Charles Stark Draper奖章，以表彰他们对CCD发展的贡献。
北京时间2009年10月6日，2009年诺贝尔物理学奖揭晓，瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布将该奖项授予一名中国香港科学家高锟(Charl es K. Kao)和两名科学家维拉·博伊尔(Willard S. Boyle)和乔治·史密斯（George E. Smith）。
科学家Charles K. Kao 因为“在光学通信领域中光的传输的开创性成就” 而获奖，科学家因博伊尔和乔治-E-史密斯因“发明了成像半导体电路——电荷藕合器件图像传感器CCD”获此殊荣。
第一篇 CCD的奥秘
第一篇CCD的奥秘(转载)索尼F828的800万像素2/3英寸CCD与R1的千万像素APS-C尺寸CMOS 目前流行在数码影像业中的影像传感器主要分三种：几乎被索尼和松下垄断的CCD，富士独家技术Super CCD，还有就是前不久才运用到DC产品中的CMOS。
从上世纪七十年代世界上一台数码相机诞生以来，CCD从最初发展到500万像素耗费了近三十年时间；而从500万跳跃到800万像素只用了1年多时间，打破了原本每1年提升100万像素的惯例，之后又因画质原因开倒车推出了700万像素，接着消费者等待了约两年时间，期间出现的900万像素Super CCD让我们对千万像素到来的期待愈发强烈，不久前索尼终于引领我们跨过了这不可逾越的鸿沟，但主角却变成了CMOS。
往事历历在目，回顾影像传感器的发展仿佛就是数码影像业发展的血泪史！Part 1：CCD物理结构与工作原理一、尺寸折算与物理结构我们常在DC的基本参数中看到该型号使用了多少英寸多少像素的CCD，比如1/2.7英寸300万像素、1/1.8英寸500万像素，这其中“1/X英寸”到底是怎么计算出来的呢？这时有人就参照电视机显象管的尺寸标识，将这个参数理解成CCD对角线的长度，这是一种不太严谨的说法。
需要注意的是“1/X英寸”并不是CCD的尺寸单位，而是CCD的长宽比例。
这沿袭了上个世纪五十年代初电视显象管规格的4:3标准，故我们不能说是CCD 对角线长度的原因就在于此。
由于CCD是在晶圆体上通过特殊工艺蚀刻出来的，遵循统一的4:3的长宽比例这一行业标准，能更有效的控制生产成本。
但是当我们按这个标准折算CCD尺寸的时候就会发现，算出的面积往往比真实面积大出许多，这是因为“1/X英寸”表示的是包括电路部分在内的整块CCD的对角线长度，并非CCD中感光核心部分的对角线长。
事实上我们现在所接触到的CCD尺寸的说法是参考传统摄像机内的真空摄像管的对角线长短来衡量的，它严格遵守了Optical Format规范，中文译名为光学格式，其数值称为OF值，单位为英寸。
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。
CCD摄像机的分类
[CCD摄像机的分类]安全防范系统中,图像的生成当前主要是来自CCD摄像机,CCD是电荷耦合器件(charge coupled deice)的简称,它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移,也可将存储之电荷取出使电压发生变化,因此是理想的摄像机元件,以其构成的CCD摄像机具有体积小、重量轻、部受磁场影响、具有抗震东和撞击之特性而被广泛应用。
CCD摄像机大致可分为下列几大类:依成像色彩划分(1)彩色摄像机:适用于景物细部辨别,如辨别衣着或景物的颜色。
因有颜色而使信息量增大,信息量一般认为是黑白摄像机的10倍。
(2)黑白摄像机:是用于光线不足地区及夜间无法安装照明设备的地区,在仅监视景物的位置或移动时,可选用分辨率通常高于彩色摄像机的黑白摄像机。
依摄像机分辨率划分(1)影像像素在25万像素(pixel)左右、彩色分辨率为330线、黑白分辨率400线左右的低档型。
(2)影像像素在25万~38万之间、彩色分辨率为420线、黑白分辨率在500线上下的中档型(3)影像在38万点以上、彩色分辨率大于或等于480线、黑白分辨率,600线以上的高分辨率。
依摄像机灵敏度划分(1)普通型:正常工作所需照度为1~31x(2)月光型:正常工作所需照度为0.1x左右(3)星光型:正常工作所需照度为0.01x以下(4)红外照明型:原则上可以为零照度,采用红外光源成像。
按摄像元件的CCD靶面的大小划分(1)lin靶面尺寸为宽12.7mmX高9.6mm,对角线16mm(2)2/3in靶面尺寸为宽8.8mmX高6.6mm,对角线11mm(3)1/2in靶面尺寸为宽6.4mmX高4.8mm,对角线8mm(4)1/3in靶面尺寸为宽4.8mmX高3.6mm,对角线6mm(5)1/4in靶面尺寸为宽3.2mmX高2.4mm,对角线4mm(6)1/5in正在开发之中,尚未推出正式产品此外CCD摄像机有PAL制和NTSC制之分,还可以按图像信号处理方式划分或按摄像机结构区分。
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从零开始走进CCD摄像头世界编者姓名Crazy Bingo个人博客/crazybingo个人微博/thereturnofbingo联系邮箱thereturnofbingo@彬哥域名/文档名称《从零开始走进CCD摄像头世界》拟定日期2013.01.08档案概要从零开始走进CCD摄像头世界！修订记录1Verison1.02012-01-0115:00 Copyright(C)2012-20xx Crazy Bingo Corporation版权归Bingo所有，抄袭请注明出处！目录1.写在前面的话 (1)D+镜头+EasyCAP视频采集系统搭建 (3)2.1.视频采集软件&设备安装 (3)B驱动的安装 (4)2.1.2.视频软件安装 (6)2.1.3.软件相关配置 (8)D摄像头组装 (11)D摄像头模块 (11)2.2.2.镜头组装 (15)2.3.视频采集系统的搭建 (17)2.4.镜头的功能以及影响 (19)1.写在前面的话摸到第一个CMOS摄像头模块是官哥的MT9M111130W摄像头，但是当时不知天高地厚，以惨痛的失败而告终，欲哭无泪……后来搞了Omnivision的OV7670，也马马虎虎开发了一套所谓的开发板，采用纯Verilog HDL完成了整个系统，解决看即可问题。
由于后文会对照着CMOS 来讲CCD，因此不得不给自己先打下广告。
因为不同的应用场合，CMOS摄像头还是有一片天的，我本人就比较喜欢CMOS摄像头，只是因为不想做小白，叛逆一下！当年一狠心还写了《视频图像开发之OV7670》，从底层透析了OV7670摄像头的开发，有需要的朋友可以去/p/crazybingo/downloads/list下载（包含了更多Bingo原创或者收集的资料，又要别客气！）此套件俗称VIP_Board，目前已经量产，不间断供货，期待更多的人加入我们，丰富我们的世界，我们的未来，请看：/item.htm?spm=a1z10.1.4-1653257818.5.iFmzSk&id=182783 47621具体实现了以下功能，期待更多的人加入我们！1Verilog HDL实现了OV7670的I2C初始化2FPGA视频图像实时采集3YCbCbr4:2:4转RGB888视频格式转换464MBit SDRAM数据缓存的纯Verilog HDL实现5640*480@60Hz VGA的实时显示（视频1024*768@65M上限，图片：1280*1024@105M上限）6叠加了VGA字幕显示7OSD、半透明等特效8当然，板载接口，你还可以进行串口，LED，按键等基本外设至今为止，好多梦想没有实现，11年开始处女摄像头MT9M111还没完全弄好，打算200W的OV2463，500W的OV5642，甚至在打算设计基于FPGA的无敌视频开发平台，梦想太远大，现实太残酷，一发而不可收拾。
无论到达各种境地，都是因为自己。
—张亚峰猪的懒不是因为主人，而是因为自己，研究表明，眼珠并不懒。
—CrazyBingo而今天，东凑西凑，终于配齐，第一次如愿以偿的摸到了CCD面阵摄像头（线阵摄像头刚到实验室就没过了，没感觉，只对图形有冲动）。
折腾了1个小时，终于用EasyCAP视频采集卡搭建好了视频监控系统，在电脑上看到了监控的视频。
从零开始，我还是个CCD小白，虽然长得很黑。
不管结局会怎样，既然选择了远方，便不顾风雨兼程，一路走下去。
神马CCD线阵，CCD面阵，CMOS摄像头；神马FPGA驱动，DSP驱动；神马USB传输，以太网传输；什么H.264压缩，xxx压缩；什么图像处理，我选择，我喜欢；我的未来，我做主，我特么一定可以搞定。
此刻开始，继续断断续续给大家出教程（其实只是记录我个人的小白升级之路）！NND的熊！一篇一篇发布，让你们垂涎欲滴，等写完再出合集，敬请期待，希望更多的朋友加入我们的队伍，当视频图像世界更精彩！D+镜头+EasyCAP视频采集系统搭建2.1.视频采集软件&设备安装摄像头使用之前，我们都希望能够得到摄像头采集的真实图像。
本视频采集卡是运用在摄像头调节焦距、前瞻和角度和摄像头安装的视频监控工具，具体参数如下：1四路视频采集（一般智能车测试摄像头时其实仅需用到一路），USB2.0接口，支持热插拔。
2支持内置USB2.0接口的笔记本电脑。
3高分辨率，NTSC、720X480、PAL、720X480或全屏清晰高像素显示。
4附带安装光盘，软件操作界面英文，可录监控/DVD/电视等AV输入影像，可捕捉高品质动态及静态画面。
5兼容WINDOWS2000,XP，Vista，Win7我当时是在这里买的，东西今天测试很不错，关键是老板人很不错啊有木有？还送我线，跟我扯了好多淡。
跟我同一年毕业的小伙子现在已经有公司了，而我却，各种伤感想流泪~~~~(>_<)~~~~/trade/detail/tradeSnap.htm?spm=a1z09.2.9.26.tGHsp D&tradeID=279892249352316宝贝如下：图2-1EasyCAP艳照背面有光盘，取出直接插！！！东西都在里面图2-2光盘内容USB驱动的安装2.1.1.B图2-3打开Autorn选择驱动安装，一路Next图2-4废话当然安装，一路Next图2-5完成任务，EasyCAP即插即用不然插插看：插EasyCAP，等待驱动安装OK2.1.2.视频软件安装驱动是为了EasyCAP的识别，软件是为了视频的采集，如下：图2-6废话，当然软件安装，一路Next图2-7那是我，一路Next图2-8目录，自己看着办，一路Next图2-9完成任务，退出2.1.3.软件相关配置打开看看，NND支持4通道：图2-10软件Logo图2-11打开界面图2-12这厮发出汽车警报声，赶紧关了图2-13设置视频的保存目录图2-14设置视频格式（CCD默认）图2-15抓拍属性设计图2-16用来搜索哪个通道有摄像头，目前我只有1个CCD摄像头组装D2.2.CCD摄像头模块D2.2.1.在淘宝买了一个SONY的Effio-E4140+811700线CCD板机，但是不包括镜头和镜头座，这才是最坑爹的！不过东西还算是功能正常，给点面子，留个地址，如下：/item.htm?id=166********1)白色三针的口是电源正负+Audio的，要求是12V，但是9V也可以。
2)右边白色6针的口是OSD菜单接口，我先不管了。
具体的相关性能参数如下：1CCD类型:1/3Sony960H CCD Sensor2尺寸大小:38mm*38mm3总像素:PAL:1020H×596V(61万像)NTSC:1020H×508V(52万像4有效像素:PAL:976H×582V(57万像)NTSC:976H×494V(48万像) 5信号制式:PAL/NTSC6分辨率（水平中心）：700TVL7数字降噪:2D数字降噪（2DNR）支持0~15的16等级可调节8OSD菜单：支持9最低照度:0.01LUX/F1.210信噪比:≥48dB11视频输出幅度:1.0Vp-p/75Ω12自动增益控制:0.25/0.50/0.75/1.00四个等级可调节，可最高达到55dB 13白平衡方式:开启/关闭可选择14逆光补偿方式:高亮度逆光补偿（HLC）/逆光补偿15曝光模式:电子曝光16电子快门:1/50(1/60)-1/100000秒17伽马校正:0.45/1.018同步方式:内同步19音频:可选配20工作电压:DC12V±5%21工作温度:-20℃--60℃22湿度:0%～96%相关功能特点如下所示：据说如下是官方数据：2.2.2.镜头组装对镜头我是真的不是很清楚，有空我一定要好好了解，什么光学滤镜，透镜，还有偏振，只是知道概念。
我不是摄影控，买不起单反，农民伯伯不知道这些高级货。
只能一点点解析了。
一开始买好Sony的CCD模块的时候，以为这样就够了，结果最后听他们说，必须要一个镜头才能显示，百思不得其解！更郁闷的是，我买CCD模块的那一家不提供镜头，郁闷的快撞墙了，可怕的世界。
最后在网上EasyCAP的时候，恰好店老板跟我有共同语言，告诉了我好多“秘密”，于是镜头&网址，如下：/trade/detail/tradeSnap.htm?spm=a1z09.2.9.8.8opfHk &tradeID=279927488562316/item.htm?id=16181254660图2-17镜头底座（左） 2.8mm镜头（右）据说镜头座是通用的。
我不知道，以后再说。
镜头的参数如下所示：1规格：1/32接口：12*0.53焦距：2.8mm4光圈：F2.05视角：115°6尺寸：14*16这个其实CMOS摄像头也是一样的，如下MT9M111的NB镜头：最后，拧了半天螺丝，终于给折腾好了，看起来就是帅了几百倍，请看：图2-19我这辈子组装的第一个摄像头2.3.视频采集系统的搭建图2-20视频3线延长线如上如所示，CCD板背部有3线视频接口，用这种线（买EacyCAP老板送我的），直接分出2通路：1)黑色是电源输入，官方说12V，但是9V也可以，搞清楚再告诉你们，我9V测试的，活着的！2)视频输出信号，这个东东非常的重要，用来输出给EasyCAP的！图2-21这就是CCD摄像头的EasyCAP视频采集系统图2-221th通道视频输入显示界面好激动，一下子就好了。
好爽气，好帅气，如果有4个CCD，就可以显示4既然选择了远方，便不顾风雨兼程，一路走下去……路视频了。
想玩的可以试试看抓拍和视频的保存，虽然质量较低，但至少达到这个效果了！虽然没任何技术含量，但是至少我已经开启了不归路，我不后悔！记得老罗说过：“不行就再试试，不行，就再试试，试着试着，就行了！”2.4.镜头的功能以及影响19。