攝像機知識培訓-營銷

1、攝像機知識培訓前言v本文針對安防營銷和支持相關人員的。v攝像機的發(fā)展v攝像機功能介紹v鏡頭相關v標準v方案ccd的發(fā)展vccdcharge coupled device 70年代受磁泡存儲器的啟發(fā)、作為mos技術的延伸而產(chǎn)生v96年以前，模擬階段v現(xiàn)階段，模擬加數(shù)字階段，如火如荼使用中下一階段，數(shù)字階段v未來：一定時間內半壁江山ccd特性v了解攝像機特性的意義：在閉路電視監(jiān)控工程設計與施工中，根據(jù)監(jiān)視現(xiàn)場的實際情況來正確正確選配攝像機是非常重要的一環(huán)，只有充分了解ccd圖象傳感器的特性，才能針對監(jiān)控現(xiàn)場的具體情況及用戶實際需求正確配置性價比合適的攝像機。光譜特性vccd圖像傳感器具有很寬的感光

2、光譜范圍，通?？裳娱L至紅外區(qū)域，利用此特性，可以在夜間無可見光照明的情況下，用輔助紅外光源照明，使攝像機清晰成像。但這種傳感器在強光照射下易出現(xiàn)光暈及拖影。vcmos就可以避免。分辨率v是衡量攝像機優(yōu)劣的重要參數(shù)，指當攝像機攝取等間距排列的黑白相間條紋時，在監(jiān)視器上能夠看到的最多線數(shù)，當超過這一線數(shù)時，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能分辨黑白相間的條紋。測試攝像機分辨率時必須使用兩倍于分辨率的黑白還原設備。v常見分辨率：420tvl，480tvl，540tvl，600tvl，650tvlv分辨率的來歷像素數(shù)v是攝像機的最大像素數(shù)，有給出水平和垂直，如：500h494v，有給乘積的，如300k

3、像素。對于一定尺寸的ccd芯片，像素數(shù)越多則意味著每個像素單元的面積越小，因而由該芯片構成的攝像機的分辨率也越高v分辨率和像素數(shù)沒有直接的換算關系，均為攝像機質量參數(shù)，前者突出ccd信息采集的密集程度，后者突出dsp處理能力暗電流v所有圖象傳感器都受暗電流的影響，起因于熱激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對。光信號電荷的積累時間越長，影響越大。暗電流限制了ccd的靈敏度和動態(tài)范圍，與溫度的關系極為密切，每降低10，暗電流約減少50。v0 時效果最佳靈敏度v一般用最低照度來表示，所謂靈敏度高是要求在很低的照度下也能輸出較為清晰的圖象。照度是反映光照強度的單位，物理意義是照射到單位面積上的光通量。單位是每平方米的

4、流明數(shù)，也叫勒克斯luxv1lm/m2 =1luxv數(shù)值越小，表示需要的光線越少，攝像機也越靈敏。動態(tài)范圍v是要求具有把最小光量到最大光量產(chǎn)生的信號電荷成比例的收集到勢阱內的能力，取決于勢阱能收集的最大電荷量與由噪聲確定的最小電荷量之差信噪比（s/n）vsignal-to-noise ratio信號雜訊比，信噪比是信號電壓對于噪聲電壓的比值，通常用符號s/n來表示。由于在一般情況下，信號電壓遠高于噪聲電壓，比值非常大，信噪比的單位用db來表示。一般攝像機給出的信噪比值均是在agc（自動增益控制）關閉時的值，因為當agc接通時，會對小信號進行提升，使得噪聲電平也相應提高。信噪比的典型值為4555

5、db，若為50db，則圖像有少量噪聲，但圖像質量良好；若為60db，則圖像質量優(yōu)良，不出現(xiàn)噪聲。v攝像機的發(fā)展v攝像機功能介紹v鏡頭相關v標準v方案ccd攝像機工作原理v被攝物體反射光線，傳播到鏡頭，經(jīng)鏡頭聚焦到ccd芯片上，ccd根據(jù)光的強弱積聚相應的電荷，經(jīng)周期性放電，產(chǎn)生表示一幅幅畫面的電信號，經(jīng)過濾波、放大處理，通過攝像頭的輸出端子輸出一個標準的復合視頻信號。電子快門ves(electronic shutter)電子快門是相對于機械快門而言的，控制ccd攝像機傳感器的曝光時間。攝像機的快門時間一般為1/50s-1/100000s，是連續(xù)變化的，攝像機后板有開關，off時則把快門固定在1

6、/50s。v工程上的簡單測試方法：攝像機對著50lux以下的場景（比如桌子底下），這時撥動開關，攝像機應該沒有亮度變化電子快門-續(xù)vlow-speed shutter：為了在低照度環(huán)境也能成清晰的圖像，采用多場積累電子快門的方式，叫慢快門low-speed shutter或幀累積dss。使ccd的電荷暫存，對場景進行多場曝光后再電荷轉移，輸出信號幅度得以提高，相當于提高了攝像機靈敏度。慢快門僅適用于非運動場景。為了防止快速運動物體的拖影現(xiàn)象，攝像機就應工作在很低的快門時間，但曝光時間短，輸出信號低，圖像變暗，則應增加鏡頭光通量。背光補償vblc（back-light compensation)

7、背光補償功能應用場景：有一個很亮的背景區(qū)域，而要觀察的主體處于亮場的包圍中，畫面一片昏暗，無層次。而攝像機檢測到的信號平均電平并不低，agc和es都無法改進畫面主體明暗度。是對某區(qū)域進行檢測，通過求該區(qū)域的平均信號電平來確定agc和es的工作點。由于子區(qū)域的平均電平低，會調整agc和es使圖像幅度提高，主體畫面明朗。此時背景畫面會更加明亮，但與主體畫面的主觀亮度差會大大降低，可視性得到改善。寬動態(tài)功能vwdr(wide dynamic range)寬動態(tài)功能：把畫面平均分成若干個方形區(qū)域，并對每一個區(qū)域的平均亮度進行檢測，如果這些區(qū)域的平均亮度差別過大，則數(shù)字動態(tài)電路工作，有效縮小這些區(qū)域的亮

8、度差，使過暗的景物能夠清晰重現(xiàn)而又不致于使亮區(qū)域出現(xiàn)過載。v簡單理解即加強型blc白平衡vawb（auto white balance)自動白平衡就是使rgb三基色電壓幅度相等。白平衡的調整是在一定范圍內（2200k-9600k）進行，當光源色溫變化很大時，無法滿足，會出現(xiàn)些許偏色。如黃昏的夕陽，白織燈。vatw（auto tracing white balance)自動跟蹤白平衡技術能夠明顯改善彩色圖像的重現(xiàn)效果。原理就是把畫面分成相等的小方區(qū)域，并檢測這些區(qū)域是否有白色，即使畫面上有很小的一塊白色，攝像機就能夠自動跟蹤并以它為基準對系統(tǒng)的白平衡進行調整。它也有范圍（3200k-9000k）

9、。該模式不適用于環(huán)境光線復雜的場所，如disco廳防色滾動vacr(anti-color rolling)防色滾動即是在人造光源的環(huán)境中，由于照明設備的工作頻率，與攝像機的輸出的頻率不合拍而產(chǎn)生固定的差拍，表現(xiàn)的監(jiān)視畫面上會出現(xiàn)明暗變化的顏色整體漂移，這樣使監(jiān)視的人員容易引起視覺疲勞。原理就是把畫面分成相等的小方區(qū)域，畫面中如果有很小的一塊白色，即以它為基準，并實時檢測這些區(qū)域是否為白色，如果出現(xiàn)著色現(xiàn)象，則攝像機會調整輸出頻率，以達到與發(fā)光設備一致。自動增益控制vagc(auto gain control)自動增益控制就是為了在不同的景物照度下保證輸出1vp-p標準視頻信號。在低照度時的靈敏

10、度有所提高，但由于增益有所增大，噪聲也會隨著放大，所以這時畫面上噪點也會比較明顯。因此現(xiàn)在的攝像機靈敏度不會超過42db。超過則畫面被噪點覆蓋，失去監(jiān)控的意義了負片vnegative 負片該功能是攝像機的一個附屬功能，不能用于監(jiān)控，是用于教學的，由于光學影印資料是負片，如相片底片，x光片，這樣再經(jīng)過攝像機還原則得到正常的圖片。鏡像vmirror 鏡像就是將監(jiān)控到圖像畫面進行左右倒轉，而非旋轉。鏡像是以中軸線為參考，進行左右對調。旋轉是以畫面中心為原點進行180翻轉。有些攝像機還有上下倒轉。鏡像功能一般用于汽車倒車。線性鎖定vll(line lock)線性鎖定就是給攝像機一個外部的電網(wǎng)頻率，pa

11、l為50hz，ntsc為60hz，使攝像機的工作場頻與電網(wǎng)一致。從而達到視頻輸出與環(huán)境光源的工作頻率同步來消除屏閃和顏色漂移。工作原理就是以環(huán)境電網(wǎng)頻率為基準來調節(jié)攝像機的工作頻率，電網(wǎng)頻率與攝像機內的lc振蕩電路形成負反饋。遮蔽vprivacy 遮蔽就是把畫面分成若干個小區(qū)域，然后在預設的區(qū)域加上一幅不透明的小畫面或打上馬賽克來保護別人的隱私。移動偵測vmd（motion detection）移動偵測工作原理就是把畫面分成若干個小區(qū)域，每個小區(qū)域的前后兩幀圖像舉行亮度信號的對比，如果亮度信號的變化量達到或超過預先設置的靈敏度值，則攝像機輸出arlam信號來控制外圍報警設備。電子放大ve-zo

12、om 電子放大就是依據(jù)放大倍數(shù)在原始像素間作相應的擴充以及在兩像素間填充對應的插補信號，這時攝像機的清晰度會有一定程度的下降。v電子放大后可以在對應的放大區(qū)域內實現(xiàn)電子云臺，即水平和垂直移動取景。v對應有光學放大：光學放大：是依靠光學鏡頭結構來實現(xiàn)變焦，光學變焦倍數(shù)越大，能拍攝的景物就越遠伽瑪校正伽瑪校正v在電視和圖形監(jiān)視器中，顯像管發(fā)生的電子束及其生成的圖像亮度并不是隨顯像管的輸入電壓線性變化，電子流與輸入電壓相比是按照指數(shù)曲線變化的，輸入電壓的指數(shù)要大于電子束的指數(shù)。這說明暗區(qū)的信號要比實際情況更暗，而亮區(qū)要比實際情況更高。所以，要重現(xiàn)攝像機拍攝的畫面，電視和監(jiān)視器必須進行伽瑪補償。這種伽

13、瑪校正也可以由攝像機完成。我們對整個電視系統(tǒng)進行伽瑪補償?shù)哪康?，是使攝像機根據(jù)入射光亮度與顯像管的亮度對稱而產(chǎn)生的輸出信號，所以應對圖像信號引入一個相反的非線性失真，即與電視系統(tǒng)的伽瑪曲線對應的攝像機伽碼曲線，它的值應為1/r，我們稱為攝像機的伽瑪值。電視系統(tǒng)的伽瑪值約為2.2，所以電視系統(tǒng)的攝像機非線性補償伽瑪值為0.45數(shù)字降噪vdnr（digital noise reduction ），數(shù)字降噪功能能夠降低弱信號圖像的噪波干擾。由于圖像噪波的出現(xiàn)是隨機的，因此每一幀圖像出現(xiàn)的噪波是不相同的。數(shù)字降噪通過對比相鄰的幾幀圖像，將不重疊的信息（即噪波）自動濾出，從而顯示出比較純凈細膩的畫面。d

14、nr手法，它從視頻信號中將亮度信號(y)和顏色信號(c)分離(y/c分離)，分別對它們施與數(shù)字處理,將亮度信號中的雜質(飄飛粗澀)及顏色信號中的雜質(多余的顏色信息)去除。數(shù)字降噪-續(xù)v另外，還有從每個影像的框架中的不同查出并除去雜質的3維數(shù)字降噪(3d-dnr)等手法?，F(xiàn)在銷售的產(chǎn)品一般是進行了y/c分離之后，分別對y信號，c信號進行3d-dnr的手法。v采用dnr功能的攝像機特點：v1、大幅提升靈敏度且在低照度時具有卓越 的圖像效果v2、完全沒有陰影效果v3、節(jié)約大量的存儲空間日夜功能vday/night 日夜功能：目前行業(yè)有兩種做法，1、用雙波濾光片替換ir cut濾光片，就是讓850n

15、m附近光線也能夠進入傳感器進行成像，從而提高靈敏度，2、使用機械的方式在光線弱時把ir cut濾光片移除，采用moving filter從而使更多的光線進入攝像機成像，進一步提高靈敏度。附帶的概念就是1、彩色轉黑白，2、感應紅外光紅外一體機vir攝像機：由于監(jiān)控的不間斷性，工程上就要求攝像機能夠在無光線的夜晚也較好還原場景圖像，但目前傳感器的靈敏度還不能滿足這種要求，紅外攝像機就誕生的。由于目前采用的濾光片是雙波長濾光片，因此紅外攝像機的使用應避免在強太陽光下使用。紅外一體攝像機滿足ip66。v傳感器簡單介紹vccd傳感器相關v攝像機功能相關v鏡頭相關v標準v方案v鏡頭是攝像機的第一道關口，他

16、的作用是光信號（可見光與非可見光）成像在攝像機的ccd上鏡頭分類v光圈種類：固定光圈，手動光圈，自動光圈v接口方式：c接口鏡頭，cs接口鏡頭，d接口鏡頭v焦距：固定焦距，手動焦距，電動焦距v驅動方式：dc鏡頭，video鏡頭v全波鏡頭，ir鏡頭，魚眼鏡頭，針孔鏡頭，百萬像素鏡頭等鏡頭主要的參數(shù)v焦距（f值）: 從焦點到透鏡中心的距離, 即焦距長度。 焦距長短與成像大小成正比 ，與視角大小成反比。 焦距長短與景深成反比 ，與透視感的強弱成反比。廣角鏡頭長焦鏡頭28mm36mm4mm6mm8mm12mm16mm25mm在這里引入一個行業(yè)里常用的術語“該鏡頭是多少倍的”，這個倍數(shù)指的是該可變鏡頭最大

17、尺寸和最小尺寸的商。如8.5-51mm的鏡頭，大概就是6倍。不同尺寸的鏡頭，最佳的成像距離。一般為鏡頭尺寸的1.5-2.0倍。鏡頭主要的參數(shù)v光圈：用來調整攝像機的進光量，f表示鏡頭的孔徑，較小的f值表示較大的光圈。v景深：當某一物體聚焦清晰時，從該物體前面的某一段距離到其后面的某一段距離內的所有景物也都當清晰的。焦點相當清晰的這段從前到后的距離就叫做景深 。自動光圈鏡頭v自動光圈鏡頭的工作原理實際上就是根據(jù)視頻信號電平的變化輸出一控制電壓，去驅動鏡頭中控制光圈的微型電動機（齒輪嚙合）做正反向轉動，從而調整光圈的大小，使攝像機輸出的視頻信號保持在選定的標準電平上。有dc和video兩種:vid

18、eo drive auto iris接口使用3個針，即電源、視頻、地dc drive auto iris接口使用4個針，即阻尼正、阻尼負、驅動正、驅動負即地鏡頭光圈光圈的功能有： 1、控制通光量。2、控制景深。3、控制像質。鏡頭鏡面v球面鏡片球面鏡片：由圖示可知鏡面的中心范圍為正常的成像焦距，而鏡面邊緣的光線折射 角度因受制于球面的形狀而脫離正常的焦距軌道。所以此種鏡片可接受的成像光線范圍較小，f值較大，此結果將導致進入鏡片的光線較小。v非球面鏡片非球面鏡片：透過鏡面的中心與邊緣的范圍而進入攝影機的光線皆是一樣的焦距，這將使得鏡片可接受的成像光線范圍較大，f值較小，所以進入攝影機的光線較多。此

19、結果將增加整體的感光度。非球形鏡片的優(yōu)點：非球形鏡片的優(yōu)點：v1、消除球面差，提高成像質量 ；v2、獲得更大通光量；v3、使鏡頭體積小、重量輕，并增強透光率；v4、改善鏡片邊緣部分光的折射率，消除光在鏡頭外緣過多折射引起的桶形失真。v傳感器簡單介紹vccd傳感器相關v攝像機功能相關v鏡頭相關v標準v方案歐洲工業(yè)產(chǎn)品防塵防水等級：ipxx防塵等級防塵等級(第一個第一個x表示表示)， 防水等級防水等級(第二個第二個x表示表示)0：沒有保護 0：沒有保護1：防止大的固體侵入 1：水滴滴入到外殼無影響2：防止中等大小的固體侵入 2：當外殼傾斜到15度時，水滴滴入到外殼無影響3：防止小固體進入侵入 3：水或雨水從60度角落到外殼上無影響4：防止大于1mm的固體進入 4：液體由任何方向潑到外殼沒有傷害影響5：防止有害的粉塵堆積 5：用水沖洗無任何傷害6：完全防止粉塵進入 6：可用于船艙內的環(huán)境 7：可于短時間內耐浸水（1m） 8：于一定壓力下長時間浸水v傳感器簡單介紹vccd相關v攝像機功能相關v鏡頭相關v標準v方案方案ss-11r:330tvlss-1:330tvlss