摄像头成像质量评价及方案
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CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金 属氧化物半导体元件）优点是集成度高、功耗低(不到CCD 的1/3)、成本低。但是噪音比较大、灵敏度较低、对光源 要求高。在相同像素下CCD的成像往往通透性、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，曝光也都 不太好。
白平衡（AWB):彩色摄像机要还原被摄物体的颜色，必须 保持白平衡正常。
分辨率：指屏幕ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ平和垂直方向所显示的点数。分辨率越 高，图像就越清晰。
工作距离：一般指镜头前端到被测物体的距离，小于最小 工作距离系统一般不能清晰成像；
景深：以镜头最佳聚焦时的工作距离为中心，前后存在一 个范围，在此范围内镜头都可以清晰成像。
影响景深的因素
视场角与景深是一对矛盾；
(1)、镜头光圈：光圈越大即光圈值(F)越小，景深越小；光圈越小即光圈值(F)越大，景深越大； (2)、镜头焦距：镜头焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大； (3)、拍摄距离：距离越远，景深越大；距离越近，
景深越小。
影响分辨率的因素
镜头的结构、材质、加工精度等 镜头的光圈越大，分辨率越高 光波长度越短分辨率越高 同档次的固定焦距镜头比变焦镜头分辨率高 短焦镜头一般边缘分辨率比中心低，长焦镜头一般中心比
需要校正畸变。 对比度：指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑
之间不同亮度层级的测量，差异范围越大代表对比越大， 好的对比率120:1就可容易地显示生动、丰富的色彩，当 对比率高达300:1时，便可支持各阶的颜色。
清晰度：用线表示，分为水平线和垂直线，在实际的工程 应用中我们常常以水平线作为摄像机清晰度的评估指标， 线数越多，则清晰度越高。
摄像头的构成主要包括镜头、感光芯片、主控芯片和电源。
不可小觑的镜头
图像质量的参数 分辨率 对比度 景深 失真 投影误差
影响图像质量的因素 镜头、传感器、显示设备 镜头、光源、传感器 镜头 镜头 镜头
镜头的主要参数
焦距（f）
焦距是镜头和感光元件之间的距离，通过改变镜头的焦距， 可以改变镜头的放大倍数，改变拍摄图像的大小。当物体 与镜头的距离很远的时候，我们可用下面公式表达：镜头 的放大倍数≈焦距/物距。
相对孔径：是指镜头的入射光孔直径（D）与焦距(f)之比， 即D/f;
我们常看到6mm/F1.4这样的参数，镜头的焦距为6mm，光 通量为1.4，可计算出通光孔径为4.29mm。在焦距f相同的 情况下，F后的值越小，光圈越大，到达CCD芯片的光通量 就越大，镜头越好。
常用技术指标的解释
失真：又称“畸变”,指信号在传输过程中与原有信号或 标准相比所发生的偏差。 失真只影响成像的几何形状，而不影响成像的清晰度。 人眼感觉不到小于2%的畸变，在进行精度较高的测量时，
背光补偿：当摄像机处于逆光环境中拍摄时，画面会出现 黑色的图像，就需要进行背光补偿。当引入背光补偿功能 时，摄像机如果检测到拍摄图像一个区域中的视频电平比 较低，通过AGC电路改善和提升该区域的视频电平，提高 输出视频信号的幅值，使图像整体清晰明亮。
信噪比：指信号电平与杂波电平的比，常常用分贝（dB） 表示。信噪比越高表明它产生的杂波越少，图像信号质量 越高。信噪比不得低于48dB。
自动增益控制（AGC）：为了使摄像机能在不同的照度条 件下输出标准视频信号，在视频处理电路中引入了自动增 益控制（AutoGainControl），通过检测视频信号的平均 电平值而实现增益反馈控制。具有AGC功能的摄像机，在 低照度时的灵敏度会有所提高，但同时也放大了干扰信号， 使图像看上去有杂波。
主要内容
摄像头的参数指标 摄像头的工作原理及构成 测试方法及设备工具 理论分析、计算
摄像头基本参数
：清晰度、焦距、焦段、感光面积、有效距离
那么，问题来了~摄像头该怎么选，或者说如何测其是否符合我们的需求？
摄像头工作原理
工作原理：景物通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到图 像传感器表面上，然后转为电信号，经过A/D(模数转换) 转换后变为数字图像信号，再送到数字信号处理芯片(DSP) 中加工处理，再通过USB接口传输到电脑中处理，通过显 示器就可以看到图像了。
边缘分辨率低。
选配镜头原则
注意六个基本要素： A) 被摄物体的大小 B) 被摄物体的细节尺寸 C) 物距 D) 焦距 E) CCD摄像机靶面的尺寸 F) 镜头及摄像系统的分辨率
感光芯片(SENSOR)
CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合元件）优点是灵 敏度高，噪音小，信噪比大。但是生产工艺复杂、成本高、 功耗高。目前CCD元件的尺寸多为1/3英寸或者1/4英寸， 在相同的分辨率下，宜选择元件尺寸较大的为好。
感光面积：是指相机的感光元件的面积。面积越大越成像 质量越好。
主控芯片（DSP）
数字信号处理DSP（digital signalprocessor）是一种独 特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其 工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对 数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把 数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
测试标准
《IEC1146-1-1994标准》及《GB12338-90标准》。 《IEC1146-1-1994标准》测量装置包括： (1)测试卡：可选EIAJ-A NO.3清晰度卡，或EIAJ-A NO.4或NO.5多功能卡。 (2)光源：3100K。 (3)示波器：分选行示波器、矢置示波器TEK1741，及视频综合测试仪TEK VM-700A。 (4)黑白监视器：水平清晰度为1000线、有缩屏功能的监视器。 《GB12338-90标准》测量基本装置包括： (1)测试卡：分透射式电视综合测试图(GB6996.1)、透射式电视线性测试 图A型(GB6996.2)、透射式电视综合测试图B型(GB6996.3)、透射式电视 灰度测试图A型(GB6996.12)。 (2)光源：A型光源、色温2856K。 (3)电视测试信号发生器：TEK-111A。 (4)示波器：TEK-1741A。 (5)监视器：松下B/W≥800线。
f=vD/V
f=hD/H
视场角
以光学仪器的镜头为顶点，以被测目标的物象可通过镜头 的最大范围的两条边缘构成的夹角，称为视场角。
焦距f越大，视场角越小，在感光元件上形成的画面范围 越小；
光圈：光圈安装在镜头的后部，光圈开得越大，通过镜头 的光量就越大，图像的清晰度越高；光圈开得越小，通过 镜头的光量就越小，图像的清晰度越低。通常用F（光通 量）来表示。F=焦距（f）/通光孔径。
白平衡（AWB):彩色摄像机要还原被摄物体的颜色，必须 保持白平衡正常。
分辨率：指屏幕ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ平和垂直方向所显示的点数。分辨率越 高，图像就越清晰。
工作距离：一般指镜头前端到被测物体的距离，小于最小 工作距离系统一般不能清晰成像；
景深：以镜头最佳聚焦时的工作距离为中心，前后存在一 个范围，在此范围内镜头都可以清晰成像。
影响景深的因素
视场角与景深是一对矛盾；
(1)、镜头光圈：光圈越大即光圈值(F)越小，景深越小；光圈越小即光圈值(F)越大，景深越大； (2)、镜头焦距：镜头焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大； (3)、拍摄距离：距离越远，景深越大；距离越近，
景深越小。
影响分辨率的因素
镜头的结构、材质、加工精度等 镜头的光圈越大，分辨率越高 光波长度越短分辨率越高 同档次的固定焦距镜头比变焦镜头分辨率高 短焦镜头一般边缘分辨率比中心低，长焦镜头一般中心比
需要校正畸变。 对比度：指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑
之间不同亮度层级的测量，差异范围越大代表对比越大， 好的对比率120:1就可容易地显示生动、丰富的色彩，当 对比率高达300:1时，便可支持各阶的颜色。
清晰度：用线表示，分为水平线和垂直线，在实际的工程 应用中我们常常以水平线作为摄像机清晰度的评估指标， 线数越多，则清晰度越高。
摄像头的构成主要包括镜头、感光芯片、主控芯片和电源。
不可小觑的镜头
图像质量的参数 分辨率 对比度 景深 失真 投影误差
影响图像质量的因素 镜头、传感器、显示设备 镜头、光源、传感器 镜头 镜头 镜头
镜头的主要参数
焦距（f）
焦距是镜头和感光元件之间的距离，通过改变镜头的焦距， 可以改变镜头的放大倍数，改变拍摄图像的大小。当物体 与镜头的距离很远的时候，我们可用下面公式表达：镜头 的放大倍数≈焦距/物距。
相对孔径：是指镜头的入射光孔直径（D）与焦距(f)之比， 即D/f;
我们常看到6mm/F1.4这样的参数，镜头的焦距为6mm，光 通量为1.4，可计算出通光孔径为4.29mm。在焦距f相同的 情况下，F后的值越小，光圈越大，到达CCD芯片的光通量 就越大，镜头越好。
常用技术指标的解释
失真：又称“畸变”,指信号在传输过程中与原有信号或 标准相比所发生的偏差。 失真只影响成像的几何形状，而不影响成像的清晰度。 人眼感觉不到小于2%的畸变，在进行精度较高的测量时，
背光补偿：当摄像机处于逆光环境中拍摄时，画面会出现 黑色的图像，就需要进行背光补偿。当引入背光补偿功能 时，摄像机如果检测到拍摄图像一个区域中的视频电平比 较低，通过AGC电路改善和提升该区域的视频电平，提高 输出视频信号的幅值，使图像整体清晰明亮。
信噪比：指信号电平与杂波电平的比，常常用分贝（dB） 表示。信噪比越高表明它产生的杂波越少，图像信号质量 越高。信噪比不得低于48dB。
自动增益控制（AGC）：为了使摄像机能在不同的照度条 件下输出标准视频信号，在视频处理电路中引入了自动增 益控制（AutoGainControl），通过检测视频信号的平均 电平值而实现增益反馈控制。具有AGC功能的摄像机，在 低照度时的灵敏度会有所提高，但同时也放大了干扰信号， 使图像看上去有杂波。
主要内容
摄像头的参数指标 摄像头的工作原理及构成 测试方法及设备工具 理论分析、计算
摄像头基本参数
：清晰度、焦距、焦段、感光面积、有效距离
那么，问题来了~摄像头该怎么选，或者说如何测其是否符合我们的需求？
摄像头工作原理
工作原理：景物通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到图 像传感器表面上，然后转为电信号，经过A/D(模数转换) 转换后变为数字图像信号，再送到数字信号处理芯片(DSP) 中加工处理，再通过USB接口传输到电脑中处理，通过显 示器就可以看到图像了。
边缘分辨率低。
选配镜头原则
注意六个基本要素： A) 被摄物体的大小 B) 被摄物体的细节尺寸 C) 物距 D) 焦距 E) CCD摄像机靶面的尺寸 F) 镜头及摄像系统的分辨率
感光芯片(SENSOR)
CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合元件）优点是灵 敏度高，噪音小，信噪比大。但是生产工艺复杂、成本高、 功耗高。目前CCD元件的尺寸多为1/3英寸或者1/4英寸， 在相同的分辨率下，宜选择元件尺寸较大的为好。
感光面积：是指相机的感光元件的面积。面积越大越成像 质量越好。
主控芯片（DSP）
数字信号处理DSP（digital signalprocessor）是一种独 特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其 工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对 数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把 数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
测试标准
《IEC1146-1-1994标准》及《GB12338-90标准》。 《IEC1146-1-1994标准》测量装置包括： (1)测试卡：可选EIAJ-A NO.3清晰度卡，或EIAJ-A NO.4或NO.5多功能卡。 (2)光源：3100K。 (3)示波器：分选行示波器、矢置示波器TEK1741，及视频综合测试仪TEK VM-700A。 (4)黑白监视器：水平清晰度为1000线、有缩屏功能的监视器。 《GB12338-90标准》测量基本装置包括： (1)测试卡：分透射式电视综合测试图(GB6996.1)、透射式电视线性测试 图A型(GB6996.2)、透射式电视综合测试图B型(GB6996.3)、透射式电视 灰度测试图A型(GB6996.12)。 (2)光源：A型光源、色温2856K。 (3)电视测试信号发生器：TEK-111A。 (4)示波器：TEK-1741A。 (5)监视器：松下B/W≥800线。
f=vD/V
f=hD/H
视场角
以光学仪器的镜头为顶点，以被测目标的物象可通过镜头 的最大范围的两条边缘构成的夹角，称为视场角。
焦距f越大，视场角越小，在感光元件上形成的画面范围 越小；
光圈：光圈安装在镜头的后部，光圈开得越大，通过镜头 的光量就越大，图像的清晰度越高；光圈开得越小，通过 镜头的光量就越小，图像的清晰度越低。通常用F（光通 量）来表示。F=焦距（f）/通光孔径。