攝像頭成像質(zhì)量評價及方案

1、攝像頭成像質(zhì)量評價及方案攝像頭成像質(zhì)量評價及方案主要內(nèi)容主要內(nèi)容攝像頭的參數(shù)指標攝像頭的工作原理及構(gòu)成測試方法及設(shè)備工具理論分析、計算攝像頭基本參數(shù)攝像頭基本參數(shù)：清晰度、焦距、焦段、感光面積、有效距離那么，問題來了攝像頭該怎么選，或者說如何測其是否符合我們的需求？攝像頭工作原理攝像頭工作原理工作原理：景物通過鏡頭(LENS)生成的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器表面上，然后轉(zhuǎn)為電信號，經(jīng)過A/D(模數(shù)轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號，再送到數(shù)字信號處理芯片(DSP)中加工處理，再通過USB接口傳輸?shù)诫娔X中處理，通過顯示器就可以看到圖像了。 攝像頭的構(gòu)成主要包括鏡頭、感光芯片、主控芯片和電源。不可小覷的鏡

2、頭不可小覷的鏡頭圖像質(zhì)量的參數(shù)圖像質(zhì)量的參數(shù)影響圖像質(zhì)量的因素影響圖像質(zhì)量的因素分辨率鏡頭、傳感器、顯示設(shè)備對比度鏡頭、光源、傳感器景深鏡頭失真鏡頭投影誤差鏡頭鏡頭的主要參數(shù)鏡頭的主要參數(shù)焦距（f）焦距是鏡頭和感光元件之間的距離，通過改變鏡頭的焦距，可以改變鏡頭的放大倍數(shù)，改變拍攝圖像的大小。當物體與鏡頭的距離很遠的時候，我們可用下面公式表達：鏡頭的放大倍數(shù)焦距/物距。 f=vD/V f=hD/H視場角以光學(xué)儀器的鏡頭為頂點，以被測目標的物象可通過鏡頭的最大范圍的兩條邊緣構(gòu)成的夾角，稱為視場角。焦距f越大，視場角越小，在感光元件上形成的畫面范圍越小；光圈：光圈安裝在鏡頭的后部，光圈開得越大，通

3、過鏡頭的光量就越大，圖像的清晰度越高；光圈開得越小，通過鏡頭的光量就越小，圖像的清晰度越低。通常用F（光通量）來表示。F=焦距（f）/通光孔徑。相對孔徑：是指鏡頭的入射光孔直徑（D）與焦距(f)之比，即D/f;我們?？吹?mm/F1.4這樣的參數(shù)，鏡頭的焦距為6mm，光通量為1.4，可計算出通光孔徑為4.29mm。在焦距f相同的情況下，F(xiàn)后的值越小，光圈越大，到達CCD芯片的光通量就越大，鏡頭越好。常用技術(shù)指標的解釋常用技術(shù)指標的解釋失真：又稱“畸變”,指信號在傳輸過程中與原有信號或標準相比所發(fā)生的偏差。 失真只影響成像的幾何形狀，而不影響成像的清晰度。 人眼感覺不到小于2%的畸變，在進行精度

4、較高的測量時，需要校正畸變。對比度：指的是一幅圖像中明暗區(qū)域最亮的白和最暗的黑之間不同亮度層級的測量，差異范圍越大代表對比越大，好的對比率120:1就可容易地顯示生動、豐富的色彩，當對比率高達300:1時，便可支持各階的顏色。清晰度：用線表示，分為水平線和垂直線，在實際的工程應(yīng)用中我們常常以水平線作為攝像機清晰度的評估指標，線數(shù)越多，則清晰度越高。自動增益控制（AGC）：為了使攝像機能在不同的照度條件下輸出標準視頻信號，在視頻處理電路中引入了自動增益控制（AutoGainControl），通過檢測視頻信號的平均電平值而實現(xiàn)增益反饋控制。具有AGC功能的攝像機，在低照度時的靈敏度會有所提高，但同

5、時也放大了干擾信號，使圖像看上去有雜波。 背光補償：當攝像機處于逆光環(huán)境中拍攝時，畫面會出現(xiàn)黑色的圖像，就需要進行背光補償。當引入背光補償功能時，攝像機如果檢測到拍攝圖像一個區(qū)域中的視頻電平比較低，通過AGC電路改善和提升該區(qū)域的視頻電平，提高輸出視頻信號的幅值，使圖像整體清晰明亮。信噪比：指信號電平與雜波電平的比，常常用分貝（dB）表示。信噪比越高表明它產(chǎn)生的雜波越少，圖像信號質(zhì)量越高。信噪比不得低于48dB。白平衡（AWB):彩色攝像機要還原被攝物體的顏色，必須保持白平衡正常。分辨率：指屏幕水平和垂直方向所顯示的點數(shù)。分辨率越高，圖像就越清晰。工作距離：一般指鏡頭前端到被測物體的距離，小于

6、最小工作距離系統(tǒng)一般不能清晰成像；景深：以鏡頭最佳聚焦時的工作距離為中心，前后存在一個范圍，在此范圍內(nèi)鏡頭都可以清晰成像。影響景深的因素影響景深的因素視場角與景深是一對矛盾；(1)、鏡頭光圈：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)、鏡頭焦距：鏡頭焦距越長，景深越小；焦距越短，景深越大；(3)、拍攝距離：距離越遠，景深越大；距離越近，景深越小。影響分辨率的因素影響分辨率的因素鏡頭的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、加工精度等鏡頭的光圈越大，分辨率越高光波長度越短分辨率越高同檔次的固定焦距鏡頭比變焦鏡頭分辨率高短焦鏡頭一般邊緣分辨率比中心低，長焦鏡頭一般中心比邊緣分辨率低。選

7、配鏡頭原則選配鏡頭原則注意六個基本要素： A) 被攝物體的大小 B) 被攝物體的細節(jié)尺寸 C) 物距 D) 焦距 E) CCD攝像機靶面的尺寸 F) 鏡頭及攝像系統(tǒng)的分辨率 感光芯片感光芯片(SENSOR) (SENSOR) CCD（Charge Coupled Device，電荷耦合元件）優(yōu)點是靈敏度高，噪音小，信噪比大。但是生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高、功耗高。目前CCD元件的尺寸多為1/3英寸或者1/4英寸，在相同的分辨率下，宜選擇元件尺寸較大的為好。 CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導(dǎo)體元件）優(yōu)點是集成度高、功耗低(不到CC

8、D的1/3)、成本低。但是噪音比較大、靈敏度較低、對光源要求高。在相同像素下CCD的成像往往通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保證基本準確。而CMOS的產(chǎn)品往往通透性一般，對實物的色彩還原能力偏弱，曝光也都不太好。感光面積：是指相機的感光元件的面積。面積越大越成像質(zhì)量越好。主控芯片（主控芯片（DSPDSP）數(shù)字信號處理DSP（digital signalprocessor）是一種獨特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號。再對數(shù)字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字數(shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。測試標準測試標準IE

9、C1146-1-1994標準及GB12338-90標準。IEC1146-1-1994標準測量裝置包括：(1)測試卡：可選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：分選行示波器、矢置示波器TEK1741，及視頻綜合測試儀TEK VM-700A。(4)黑白監(jiān)視器：水平清晰度為1000線、有縮屏功能的監(jiān)視器。 GB12338-90標準測量基本裝置包括：(1)測試卡：分透射式電視綜合測試圖(GB6996.1)、透射式電視線性測試圖A型(GB6996.2)、透射式電視綜合測試圖B型(GB6996.3)、透射式電視灰度測試圖A型(GB

10、6996.12)。(2)光源：A型光源、色溫2856K。(3)電視測試信號發(fā)生器：TEK-111A。(4)示波器：TEK-1741A。(5)監(jiān)視器：松下B/W800線。 測試方法測試方法測試監(jiān)控攝像機主要測清晰度、色彩還原性、照度、逆光補償，其次是測其監(jiān)控攝像機失真、耗電量、最低工作電壓。1.清晰度的測量：多個監(jiān)控攝像機進行測試時，應(yīng)使用相同鏡頭，以測試卡中心圓出現(xiàn)在監(jiān)視器屏幕的左右邊為準，清晰準確的數(shù)出已給的刻度線共10組垂直線和10組水平線。分別代表著垂直清晰度和水平清晰度，并相應(yīng)的一組已給出了線數(shù)。如垂直350線水平800線，此時最好用黑白監(jiān)視器。測試時可在遠景物聚焦，也可邊測邊聚焦。最

11、好能兩者兼用，可看出此攝像機的差異(對遠近會聚)。 2.監(jiān)控攝像機彩色還原性的測試：測試此參數(shù)應(yīng)選好的彩色監(jiān)視器。首先遠距離觀察人物、服飾，看有無顏色失真，拿色彩鮮明的物體對比，看監(jiān)控攝像機反應(yīng)靈敏度，拿彩色畫冊放在監(jiān)控攝像機前，看畫面勾勒得清晰程度，過淡或過濃，再次應(yīng)對運動的彩色物體進行攝像，看有無彩色拖尾、延滯、模糊等。測試條件如此攝像最大照度在50V時應(yīng)在50+10V照度情況下測量，即每監(jiān)控攝像機最大照度基礎(chǔ)上加十伏，且光圈應(yīng)保持最接近狀態(tài)。3.照度：將監(jiān)控攝像機置于暗室，暗室前后為有源220V白熾燈，處設(shè)調(diào)壓器，以調(diào)壓器調(diào)節(jié)電壓高代來調(diào)節(jié)暗室內(nèi)燈的明暗，電壓可以從0V調(diào)到250V。室內(nèi)

12、光照也可從最暗調(diào)至最明，測試時把攝像機光圈均開至最大時記錄下一個最低照度值(把有源燈用調(diào)壓器調(diào)暗至看不清暗室內(nèi)置畫面)再把光圈打至最小再記錄下一個最低照度值，也可前后燈分別調(diào)壓明滅。 4.監(jiān)控攝像機逆光補償：測試此參數(shù)有兩種方法：一種是在暗室內(nèi)，把攝像機前側(cè)調(diào)壓燈打開，調(diào)至最亮時，然后在燈的下方放置一圖畫或文字，把監(jiān)控攝像機迎光攝像，看圖像和文字能否看清，畫面刺不刺眼，并調(diào)節(jié)AL、AX拔檔開關(guān)，看有無變化，哪種效果最好。另一種是在陽光充足的情況下把攝像機向窗外照，此時看圖像和文字能否看清楚。5.監(jiān)控攝像機失真：看監(jiān)控攝像機失真把測試卡置于攝像機前端使整個球體出現(xiàn)在屏幕上，看圓球形有無橢圓，把攝像機前移，看圓中心有無放大，再遠距離測試邊、角、框有無弧形失真等。 6.監(jiān)控攝像機耗電量：最低工作電壓，使用萬用表測量電流，使用小穩(wěn)壓器調(diào)節(jié)電壓