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监控系统(CCTV)
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[转帖]常用摄象机技术及参数...

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SAGA 发布于: 2007-9-29 15:22 564 次浏览 0 位用户参与讨论
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常用摄象机技术及参数
在闭路监控系统中,摄像机又称摄像头或CCD(Charge Coupled Device)即电荷耦合器件。  
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,因此是目前最理想的摄象元件。(上一代摄象机用的是摄像管传感器)
CCD的工作原理是:被摄物体反射光线,传播到镜头,经镜头聚焦到CCD芯片上,CCD根据光的强弱积聚相应的电荷,经周期性放电,产生表示一幅幅画面的电信号,经过滤波、放大处理,通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号。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。

CCD摄象机的分类:
    1、依成像色彩划分
彩色摄象机:适用于景物细部辨别,如辨别衣着或景物的颜色。
黑白摄象机:适用于光线不充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,可选用黑白摄象机。
2、依分辨率灵敏度等划分
影像像素在38万以下的为一般型,其中尤以25万像素(512*492)、分辨率为400线的产品最普遍。
影像像素在38万以上的为高分辨率型。
3、按CCD靶面大小划分  
CCD芯片已经开发出多种尺寸:
目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。对摄像角度有比较严格要求的时候(比如我们设备的前后信摄象机和司机室摄象机),CCD靶面的大小,CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。
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。
4、按扫描制式划分
PAL制和NTSC制。
目前中国多采用隔行扫描(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)。
5、依供电电源划分
110VAC(NTSC制式多属此类,日本多用),220VAC, 24VAC。12VDC或9VDC(微型摄象机多属此类)。另外也有一些产品是24VAC和12VDC可选的。
6、按同步方式划分
内同步:用摄象机内同步信号发生电路产生的同步信号来完成操作。
外同步:使用一个外同步信号发生器,将同步信号送入摄象机的外同步输入端。
功率同步也称之为线性锁定或行锁定:用摄象机AC电源完成垂直推动同步,即摄象机和电源零线同步。  
外VD同步:将摄象机信号电缆上的VD同步脉冲输入完成外VD同步。
多台摄象机外同步:对多台摄象机固定外同步,使每一台摄象机可以在同样的条件下作业,因各摄象机同步,这样即使其中一台摄象机转换到其他景物,同步摄象机的画面亦不会失真。
7、按照度划分:
普通型 :正常工作所需照度1~3LUX
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
8、按光线抑制划分:
普通型、强光抑制型和强光屏蔽型。
强光屏蔽其实是强光抑制的一种,它们之间的区别现在还没有规定可参考的参数,可以理解为抑制的力量比较大,更多的光被挡到了外面,其实两个是一回事情。没有此功能的摄象机可理解为普通型。
9、按对强弱光线对比的图象显示功能划分:
常规型、宽动态型、超级宽动态型(李经理所说的“超动态”)。
超宽动态是在非常强烈的光线对比下让摄像机看到影像的特色。
宽动态摄像机比传统只具有3:1动态范围的摄像机超出了几十倍。自然光线排列成从120,000Lux到星光夜里的0.00035Lux。当摄像机从室内看窗户外面,室内照度为100Lux,而外面风景的照度可能是10,000Lux,对比就是10,000/100=100:1。这个对比人眼能很容易地看到,因为人眼能处理1000:1的对比度,然而传统的闭路监控摄像机处理它会有很大的问题,传统摄像机只有3:1的对比性能,它只能选择使用1/60秒的电子快门来取得室内目标的正确曝光,但是室外的影像会被清除掉(全白);或者换种方法摄像机选择1/6000秒取得室外影像完美的曝光,但是室内的影像会被清除(全黑)。这是一个自从摄像机被发明以来就一直长期存在的缺陷。

常用彩色摄象机的可调整功能:
(1)      同步方式的选择
多摄象机系统我们用不到,而且通常的监控系统也很少用,所以无须了解。
我们主要针对单台摄象机而言,主要的同步方式有下列三种:
内同步——利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。
外同步——利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象机的外同步输入端来实现同步。
电源同步——也称之为线性锁定或行锁定,是利用摄象机的交流电源来完成垂直推动同步,即摄象机和电源零线同步。
建议:我们一般用内同步。
(2)自动增益控制
所有摄象机都有一个将来自 CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器,其放大量即增益,等效于有较高的灵敏度,可使其在微光下灵敏,然而在亮光照的环境中放大器将过载,使视频信号畸变。为此,需利用摄象机的自动增益控制(AGC)电路去探测视频信号的电平,适时地开关AGC,从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作,此即动态范围,即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度,从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。
建议:根据我们的摄象机工作环境,一般还是打开自动增益的好。
(3)背景光补偿
通常,摄象机的AGC工作点是通过对整个视场的内容作平均来确定的,但如果视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景目标,则此时确定的AGC工作点有可能对于前景目标是不够合适的,背景光补偿有可能改善前景目标显示状况。
当背景光补偿为开启时,摄象机仅对整个视场的一个子区域求平均来确定其AGC工作点,此时如果前景目标位于该子区域内时,则前景目标的可视性就可改善。
建议:根据我们的摄象机工作环境,一般还是打开背光补偿的好。
(4)电子快门
在CCD摄象机内,是用光学电控影像表面的电荷积累时间来操纵快门。电子快门控制摄象机CCD的累积时间,当电子快门关闭时,对NTSC摄象机,其CCD累积时间为1/60秒;对于PAL摄象机,则为1/50秒。当摄象机的电子快门打开时,对于NTSC摄象机,其电子快门以261步覆盖从1/60秒到1/10000秒的范围;对于PAL型摄象机,其电子快门则以311步覆盖从1/50秒到1/10000秒的范围。当电子快门速度增加时,在每个视频场允许的时间内,聚焦在CCD上的光减少,结果将降低摄象机的灵敏度,然而,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,这将大大地增加摄象机的动态分辨率。
建议我们通常用的摄象机设成:“自动电子快门”。
(5)白平衡
白平衡只用于彩色摄象机,其用途是实现摄象机图像能精确反映景物状况,有手动白平衡和自动白平衡两种方式。
A、自动白平衡
连续方式——此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续地调整,范围为2800~6000K。这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的,使色彩表现自然,但对于景物中很少甚至没有白色时,连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。
按钮方式——先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色目标,然后将自动方式开关从手动拨到设置位置,保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止,在白平衡被执行后,将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置,此时白平衡设置将保持在摄象机的存储器中,直至再次执行被改变为止,其范围为2300~10000K,在此期间,即使摄象机断电也不会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠,适用于大部分应用场合。
B、手动白平衡
开手动白平衡将关闭自动白平衡,此时改变图像的红色或兰色状况有多达107个等级供调节,如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一个等级。另外,也有的摄象机将白平衡固定在3200K(白炽灯水平)和5500K(日光水平)等档次命令。
建议:我们一般用自动白平衡方式。
(6)色彩调整
对于大多数应用而言,是不需要对摄象机作色彩调整的,如需调整则需细心调整以免影响其他色彩,可调色彩方式有:
红色—黄色色彩增加,此时将红色向洋红色移动一步。
红色—黄色色彩减少,此时将红色向黄色移动一步。
兰色—黄色色彩增加,此时将兰色向青兰色移动一步。
兰色—黄色色彩减少,此时将兰色向洋红色移动一步。
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