[分享]摄像机的技术指标与测试方法...

摄像机是电视监控系统的眼睛，它的选用不仅影响监控系统质量的好坏，也直接影响到系统技术指标能否达到CB50198-94《民用闭路监控电视系统工程技术规范》的要求。以下将就摄像机的技术指标与测试方法，一一进行说明。
    

摄像机的分类
    
目前市面上的摄像机大致可按下列几种方式进行区分：
    

▪按图像色彩分：彩色（Colour）、黑白（B/W）、彩色自动转黑白（根据环境照度的大小自动转换）；
    

▪按传感器分：CCD、CMOS；
    

▪按传感器大小分：1"、2/3"、1/2"、1/3"、1/4"；
    

▪按供电电源分：直流12V、交流24V、直流／交流水帐24V、交流220V；
    

▪按灵敏度（最低照度）分：常规（一般）摄像机为彩色1~3lux(F1.2、F1.4)、
    

黑白0.05~0.1lux(F1.2、F1.4)；较低照度摄像机为彩色0.5~1lux(F1.2)、黑白
    

0.01~0.05lux(F1.2)；低照度摄像机为黑白0.005~0.01lux(F1.2)；星光级摄像机
    

为黑白0.0001~0.005lux(F1.2)；
    

▪按同步方式分：随机同步（内同步）、外同步、电源同步、VD2（脉冲）同步；
    

▪按镜头接口分：C格式、CS格式。
    

摄像机主要技术指标
    
摄像机测量目前所用的技术标准有二：一为国标GB12338-90《黑白通用型应用电视摄像机测量方法》，另一为国际标准IEC1146-1-1994《彩色电视摄像机（PAL/SECAM/NTSC）测量方法》。摄像机主要技术指标包括：
    

极性
    
有正极性和负极性之分。正极性时，亮区的电平高于暗区电平、同步头为负电平；负极性时，亮区的电平低于暗区电平，同步头为正电平。
    

输出幅度
    
指摄像机在75Ω负载下，最高白电平至同步脉冲顶部的信号峰－峰值（标准幅度为1Vp-p，其中视频电平为0.7Vp-p，同步头为0.3Vp-p）。
    

最低照度
    
指摄像机输出端之视频信号幅度降至“某一规定值”时，在持定景物上的照度，而这“某一规定值”各标准和各厂方均不一样，请读者注意。此外，测试时最低照度的数值，是受诸多因素影响的，包括：
    

▪各厂家有用信号（黑电平至白电平）幅度的定义值有所不同，所用相同最低照度的摄像机，因幅度的定义值不同，效果也显着不同。对于选用者这就是要在相同条件下来比对；
    

▪同一个摄像机在不同光圈下，其最低照度不一样。光圈越大，代表口径越大，最低照度会降低（即灵敏度会提高）；
    

▪最低照度还受光源色温影响，如：GB12338-90标准是用28560K，EIA标准是用31000K；
    

▪最低照度还和反射率（目标的反射和背景）有关；
    

▪最低照度还和AGC的大小、快门状态等有关。
    

有效图元（像素）
    
对CCD和CMOS摄像机来说，有效图元和清晰度是有直接关系的，一般而言它们之间是线性关系。以黑白摄像机为例，像素为752×582(CCIR)，水平清晰度达570TVL；像素若为795×596，水平清晰度一般可达580TVL。而摄像机的电路有一定提升和降低作用。
    

分辨力（清晰度）
它是指对一帧等宽黑白相同的线条之图像，分辨其黑白线条最小宽度的能力，常用测试图上鉴别出的每帧高度中的最大线数表示。分辨力有水平分辨力(H)和垂直分辨力(V)之分；同时还有中心分辨力和边缘分辨力之分。
    

亮度鉴别等级
    
又称灰度等级，它是电视图像中从最黑到最白之间所能区别的亮度等级。
    

信杂比
    
它是视频信号中有用信号幅度的峰－峰值与随机杂波有效值之比，用分贝(dB)表示。信杂比又有不加权信杂比和加权信杂比之分，加权信杂比是指在摄像机输出至视频杂波测量仪之间加上6MHz低通滤波器和100KHz高通滤波器。此外，还有亮度信噪比和色度信噪比之分。
    

扫描频率
    
指单位时间内扫描电子束重复的次数，常用赫兹(Hz)表示。
    

同步方式
    
分为外同步、内同步（随机同步）、电源同步、VD2脉冲同步。一般较好的摄像机会同时有外同步、内同步、电源同步，甚至VD2脉冲同步（如松下等产品）。而一般直流供电的摄像机会具备内同步（随机同步），其优点是简单，缺点则是同步不佳，特别是在有视频切换器和视频矩阵的系统中，切换过程中图像会出现跳动和不稳现象。
    

摄像机主要技术指标测量方法
    
摄像机主要技术指标的测量方法，主要有《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，二侧射光（这里是反射卡）。(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（参考图1）。
    

图1 《IEC1146-1-1994标准》测量装置
    

而《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（参考图2）。
    

图2 《GB12338-90标准》测量装置  

极性的测量
    
包括极性输出幅度的测量，两者均可采用示波器测量，测量时应终接75Ω负载。
    

最低照度的测量
    
首先应有可调节光照度的光源。对反射测试卡是入射光源，或对透射测试卡是透射光源进行调节。应该注意，室外的照度可从1×10-4－2.5×104lux，1×10-4是指在无光害的夜晚（星光级），2.5×104lux是指在强烈的太阳光下。照度计可选用日本美能达低照度计。
    

有效图元（像素）的测量
可选用美国TER公司的视频综合测量仪VM-700A，加上CCD摄像机的附件。这样不仅可测到有效图元（像素），还可测到CCD的器件的缺陷数（不良的像素数）。
    

清晰度测量
黑白摄像机可采用国标《GB12338-90标准》的测试设备和方法，用摄像机摄取GB6996.1的测试图，用目测法观察监视上图像中心楔上能分辨的最大线数。彩色摄像机可采用国际标准《IEC1146-1-1994彩色摄像机（PAL/SECAM/NTSC）测量方法》的测试设备和方法。
    

以某个彩色摄像机（水平清晰度标称值为330TVL）为例，经测试实践证明：以目测法＋波形测量法的要求最高，若目测法为330TVL，则通过波形测量法后则为300TVL。这是因为人眼有延迟作用，而产生一定误差；用波形分析器（选行示波器）作选行测量，可从高TVL向低TVL移动，到临界波形稳定示行定下，读出该行的TVL的对应值，较为科学。
    

此外，用黑白监视器和彩色监视器也有差别。若用黑白监视器（≥1000TVL），摄像机水平清晰度测得330TVL；若用彩色监视器（≥500TVL），摄像机水平清晰度，则测得300TVL。
    

亮度鉴别等级测量
又称灰度等级测量方法，指摄像机摄取GB6996.12的灰度测试卡，在监视器上用目视法测量可分辨的最大亮度鉴别等级。需注意：(1)也可用其它灰度卡，一般是十级以上的卡。(2)可调节监视器的亮度和对比度旋钮，以达到最大的分辨率时测量。
    

信杂比测量
    
测量仪器可选美国TEK公司视频综合测试仪VM-700A，或德国R/S公司视频噪声测试仪。
    

▪GB12338-90标准测量法
    
测量方法是以摄像机摄取GB6996.12R的灰度测试图，使摄像机输出端之视频信号幅度为0.7VP-P，盖上镜盖后，在视频杂波测量仪上读取信杂比。需注意测试时要打开摄像机的自动控制（AGC）和校正电路，还要接入6MHZ低通滤波器和100KHZ高通滤波器。
    

▪半视频幅度时测量法
    
将摄像机对准灰度卡，调整光圈的大小使视频输出电平为350mVp-p时，接入视频杂波测量仪。此时要断开摄像机的AGC和校正电路，并接入6MHZ低通滤波器和100KHZ高通滤波器。
    

需注意：在白电平（700mVp-p）、中白电平（350mVp-p），以及黑电平下（0.0mVp-p）的噪声是有差别的。而TEK-VM700A还可以测量视频噪声频谱。
    

扫描频率测量
    
可用视频综合测试仪TEK-VM700A，也可以用数字时间标尺的示波器来测量。一般随机同步（内同步）的摄像机（PAL）帧频和行频与24Hz和15625Hz的误差较大，同一种型号的摄像机相互之间也有偏差。电源同步的摄像机帧频和行频高25Hz和15625Hz很接近。
    

结语
    
此外，现在好的摄像机电源同频能适应三相中任意一相供电，它的电源同步相位可调可大于270°。
    

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