攝像機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)攝像機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

攝像機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)主要內(nèi)容5/3/20202攝像機(jī)定義、分類(lèi)關(guān)鍵組成部件常見(jiàn)性能指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)攝像機(jī)發(fā)展趨勢(shì)攝像機(jī)定義5/3/20203定義：是一種把景物光像轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置，其結(jié)構(gòu)大致可分為三部分：光學(xué)系統(tǒng)：主要指鏡頭光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)：主要指攝像管或影像傳感器件電路系統(tǒng)：主要指視頻處理電路攝像機(jī)分類(lèi)按攝像機(jī)形狀分：槍機(jī)、球機(jī)、針孔機(jī)按感光芯片分：CCD攝像機(jī)、CMOS攝像機(jī)按輸出圖像信號(hào)格式劃分:模擬攝像機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)5/3/20204攝像機(jī)分類(lèi)5/3/20205按成像色彩劃分：彩色、黑白按分辨率劃分：330、420、480、540按靈敏度劃分：普通、月光、星光、紅外照明按感光元件靶面大小劃分：1、2/3、1/2、1/3、1/4攝像機(jī)關(guān)鍵部件5/3/20206鏡頭濾光片感光元件專(zhuān)用圖像處理單元鏡頭分類(lèi)按焦距分標(biāo)準(zhǔn)：水平視場(chǎng)角為30度廣角：水平視場(chǎng)角為64度長(zhǎng)焦：水平視場(chǎng)角為15度按調(diào)焦方式分手動(dòng)調(diào)焦、自動(dòng)調(diào)焦按光圈分手動(dòng)光圈、自動(dòng)光圈5/3/20207鏡頭安裝方式CS-mount圖像傳感器到鏡頭之間的距離應(yīng)為12.5mmC-mount圖像傳感器到鏡頭之間的距離應(yīng)為17.5mm5/3/20208鏡頭參數(shù)尺寸2/3”、1/2”、1/3”、1/4”5/3/20209鏡頭參數(shù)焦距決定特定距離所能看到的水平區(qū)域大小，焦距越長(zhǎng)，所能看到的區(qū)域越狹窄。當(dāng)使用1/4”CCD傳感器和一個(gè)4mm鏡頭時(shí)，所能看到的一個(gè)3米處物體的寬度H＝D×h/f＝3×3.6/4＝2.。7米米5/3/202010鏡頭參數(shù)5/3/202011光圈手動(dòng)光圈：通常設(shè)置為“平均”值自動(dòng)光圈：直流驅(qū)動(dòng)（DC）、視頻驅(qū)動(dòng)（VIDEO）F值：F＝焦距/光圈直徑，F(xiàn)值越大，進(jìn)光量越少

F1.0＝20％（光通量百分比）F1.4＝10％F2.8＝2.5％濾光片5/3/202012定義光學(xué)低通濾波器（OLPF）功用濾除紅外線：鍍膜、藍(lán)玻璃修整光線：石英感光元件CCD：電荷耦合器件，傳感器中每一行中每一個(gè)象素的電荷數(shù)據(jù)都會(huì)依次傳送到下一個(gè)象素中，由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進(jìn)行放大輸出。CMOS：互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體，傳感器中每個(gè)象素都會(huì)鄰接一個(gè)放大器及A/D轉(zhuǎn)換電路，用類(lèi)似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。5/3/202013感光元件5/3/202014CCD與CMOS比較分辨率靈敏度信噪比集成度功耗成本CCD優(yōu)優(yōu)優(yōu)CMOS優(yōu)優(yōu)優(yōu)感光元件CCD辨識(shí)SONY

CCD、SHARP

CCD、松下CCD5/3/202015圖像處理單元V-DriverCDS/AGCTGDSP5/3/202016圖像處理單元5/3/202017DSPSONY方案：SS-1（2163）、SS-11（3141/2）、SS-HQ1（3172）、SS-11X（4103）SHARP方案：D4（38603）、D5松下：D5（673276）其它廠家：Nextchip、A-NOVA攝像機(jī)常見(jiàn)性能指標(biāo)5/3/202018清晰度最低照度信噪比電子快門(mén)ES自動(dòng)增益控制AGC背光補(bǔ)償BLC白平衡WB清晰度5/3/202019

清晰度，也稱(chēng)水平分辨率，是衡量攝像機(jī)優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù)，它指的是當(dāng)攝像機(jī)攝取等間隔排列的黑白相間條紋時(shí)，在監(jiān)視器上能夠看到的最多線數(shù)。當(dāng)超過(guò)這一線數(shù)時(shí)，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相間的線條。

分辨率是用電視線（TV-Line）來(lái)表示的，彩色攝像頭的分辨率在330~500線之間。分辨率與CCD和鏡頭有關(guān)，還與攝像頭電路通道的頻帶寬度直接相關(guān)，通常規(guī)律是

1MHz的頻帶寬度相當(dāng)于清晰度為80線。頻帶越寬，圖像越清晰，線數(shù)值相對(duì)越大。最低照度5/3/202020

最低照度，也稱(chēng)為靈敏度，是當(dāng)被攝景物的光亮度低到一定程度而使攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)電平低到某一規(guī)定值時(shí)的景物光亮度值，或者說(shuō)是攝像機(jī)正常成像時(shí)所需要的最暗光線。照度的單位是勒克斯（LUX），數(shù)值越小，表示需要的光線越少，攝像頭也越靈敏。相對(duì)于彩色攝像機(jī)而言，黑白攝像機(jī)由于沒(méi)有色度處理而只對(duì)光線的強(qiáng)弱（亮度）信號(hào)敏感，所以黑白攝像機(jī)的照度比彩色攝像機(jī)照度要低。普通照度：1～3Lux 月光型：0.1

Lux星光型：0.01

Lux紅外型：采用紅外燈照明，在沒(méi)有光線情況下也能成像（黑白）信噪比5/3/202021

信噪比，是信號(hào)電壓對(duì)于噪聲電壓的比值，通常用符號(hào)S/N來(lái)表示。由于在一般情況下，信號(hào)電壓遠(yuǎn)高于噪聲電壓，比值非常大，因此，實(shí)際計(jì)算攝像機(jī)信噪比的大小通常都是對(duì)均方信號(hào)電壓與均方噪聲

電壓的比值取以10為底的對(duì)數(shù)再乘以系數(shù)20，單位用dB表示。

一般攝像機(jī)給出的信噪比值均是在AGC關(guān)閉時(shí)的值，因?yàn)楫?dāng)AGC接通時(shí)，會(huì)對(duì)小信號(hào)進(jìn)行提升，使得噪聲電平也相應(yīng)提高。CCD攝像機(jī)信噪比的典型值一般為45dB~55dB。若為50db，則圖像質(zhì)量良好，有少量噪聲；若為60db，則圖像質(zhì)量?jī)?yōu)良，不出現(xiàn)噪聲。測(cè)量信噪比參數(shù)時(shí)，應(yīng)使用視頻雜波測(cè)量?jī)x直接連接于攝像機(jī)的視頻輸出端子上。自動(dòng)增益控制5/3/202022

AGC——Automatic

Gain

Control的縮寫(xiě)。所有攝象機(jī)都有一個(gè)將來(lái)自CCD的信號(hào)放大到可以使用水準(zhǔn)的視頻放大器，其放大量即增益，等效于有較高的靈敏度，可使其在微光下靈敏，然而在亮光照的環(huán)境中放大器將過(guò)載，使視頻信號(hào)畸變。為此，需利用攝象機(jī)的自動(dòng)增益控制（AGC）電路去探測(cè)視頻信號(hào)的電平，適時(shí)地開(kāi)關(guān)AGC，從而使攝象機(jī)能夠在較大的光照范圍內(nèi)工作，此即動(dòng)態(tài)范圍，即在低照度時(shí)自動(dòng)增加攝象機(jī)的靈敏度，從而提高圖像信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)獲得清晰的圖像。具有AGC功能的攝像機(jī)，在低照度時(shí)的靈敏度會(huì)有所提高，但此時(shí)的噪點(diǎn)也會(huì)比較明顯。這是由于信號(hào)和噪聲被同時(shí)放大的緣故。背光補(bǔ)償5/3/202023

BLC——BackLight

Compesation的縮寫(xiě)，也稱(chēng)作逆

光補(bǔ)償或逆光補(bǔ)正，它可以有效補(bǔ)償攝像機(jī)在逆光環(huán)境下拍攝時(shí)畫(huà)面主體黑暗的缺陷。

通常，攝象機(jī)的AGC工作點(diǎn)是通過(guò)對(duì)整個(gè)視場(chǎng)的內(nèi)容作平均來(lái)確定的，但如果視場(chǎng)中包含一個(gè)很亮的背景區(qū)域和一個(gè)很暗的前景目標(biāo)，則此時(shí)確定的AGC工作點(diǎn)有可能對(duì)于前景目標(biāo)是不夠合適的，背景光補(bǔ)償有可能改善前景目標(biāo)顯示狀況。

當(dāng)背景光補(bǔ)償為開(kāi)啟時(shí)，攝象機(jī)僅對(duì)整個(gè)視場(chǎng)的一個(gè)子區(qū)域求平均來(lái)確定其AGC工作點(diǎn)，此時(shí)如果前景目標(biāo)位于該子區(qū)域內(nèi)時(shí)，則前景目標(biāo)的可視性有望改善。電子快門(mén)5/3/202024

電子快門(mén)的英文全稱(chēng)為Electronic

Shutter，是對(duì)比照相機(jī)的機(jī)械快門(mén)功能提出一個(gè)術(shù)語(yǔ)，它相當(dāng)于控制CCD圖像傳感器的感光時(shí)間。由于CCD感光的實(shí)質(zhì)是信號(hào)電荷的積累，則感光時(shí)間越長(zhǎng)，信號(hào)電荷的積累時(shí)間就越長(zhǎng)，輸出信號(hào)電流的幅值也就越大。通過(guò)調(diào)整光生信號(hào)電荷的積累時(shí)間（即調(diào)整時(shí)鐘脈沖的寬度），即可實(shí)現(xiàn)控制CCD感光時(shí)間的功能。

當(dāng)電子快門(mén)速度增加時(shí)，在每個(gè)視頻場(chǎng)允許的時(shí)間內(nèi)，聚焦在CCD上的光減少，結(jié)果將降低攝象機(jī)的靈敏度，然而，較高的快門(mén)速度對(duì)于觀察運(yùn)動(dòng)圖像會(huì)產(chǎn)生一個(gè)

“停頓動(dòng)作”效應(yīng)，這將大大地增加攝象機(jī)的動(dòng)態(tài)分辨率。白平衡5/3/202025

白平衡（WhiteBalance），只用于彩色攝象機(jī)，其用途是實(shí)現(xiàn)攝象機(jī)圖像能精確反映景物狀況，有手動(dòng)白平衡和自動(dòng)白平衡兩種方式。自動(dòng)白平衡（AWB）分為自動(dòng)跟蹤白平衡和自動(dòng)控制白平衡。

自動(dòng)跟蹤白平衡（ATW），是隨著景物色彩溫度的改變而連續(xù)地調(diào)整，范圍為2800~6000K。自動(dòng)控制白平衡（AWC），需要先將攝象機(jī)對(duì)準(zhǔn)諸如白墻、白紙等白色參考目標(biāo)，然后將通過(guò)菜單或開(kāi)關(guān)設(shè)置從手動(dòng)改變?yōu)樽詣?dòng)方

式，保留在該位置幾秒鐘或者至圖像呈現(xiàn)白色為止，在白平衡被執(zhí)

行后，將自動(dòng)方式開(kāi)關(guān)撥回手動(dòng)位置以鎖定該白平衡的設(shè)置，此時(shí)

白平衡設(shè)置將保持在攝象機(jī)的存儲(chǔ)器中，直至再次執(zhí)行被改變?yōu)橹梗浞秶鸀?300~10000K。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)5/3/202026

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是傳統(tǒng)攝像機(jī)與網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)相結(jié)合的新一代產(chǎn)品，除了具備一般傳統(tǒng)攝像機(jī)所有的圖像捕捉功能外，機(jī)內(nèi)還內(nèi)置了數(shù)字化壓縮控制器和基于WEB的操作系統(tǒng)，使得視頻數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮加密后，通過(guò)局域網(wǎng)，internet或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)送至終端用戶(hù)。

遠(yuǎn)端用戶(hù)可在自己的PC上使用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，對(duì)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行訪問(wèn)，實(shí)時(shí)監(jiān)控目標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)的情況，并可對(duì)圖像資料實(shí)時(shí)編輯和存儲(chǔ)