CCD芯片的選擇_百度文庫(kù)

1、CCD 芯片就像人的視網(wǎng)膜，是攝像頭的核心。目前市場(chǎng)上大部分?jǐn)z像頭采用的是日本SONY 、SHARP 、松下、LG 等公司生產(chǎn)的芯片，現(xiàn)在韓國(guó)也有能力生產(chǎn)，但質(zhì)量就要稍遜一籌。因?yàn)樾酒a(chǎn)時(shí)產(chǎn)生不同等級(jí)，各廠家獲得途徑不同等原因，造成CCD 采集效果也大不相同。在購(gòu)買(mǎi)時(shí)，可以采取如下方法檢測(cè)：接通電源，連接視頻電纜到監(jiān)視器，關(guān)閉鏡頭光圈，看圖像全黑時(shí)是否有亮點(diǎn)，屏幕上雪花大不大，這些是檢測(cè)CCD 芯片最簡(jiǎn)單直接的方法，而且不需要其它專(zhuān)用儀器。然后可以打開(kāi)光圈，看一個(gè)靜物，如果是彩色攝像頭，最好攝取一個(gè)色彩鮮艷的物體，查看監(jiān)視器上的圖像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。好的CCD 可以很好的還

2、原景物的色彩，使物體看起來(lái)清晰自然；而殘次品的圖像就會(huì)有偏色現(xiàn)象，即使面對(duì)一張白紙，圖像也會(huì)顯示藍(lán)色或紅色。個(gè)別CCD 由于生產(chǎn)車(chē)間的灰塵，CCD 靶面上會(huì)有雜質(zhì)，在一般情況下，雜質(zhì)不會(huì)影響圖像，但在弱光或顯微攝像時(shí)，細(xì)小的灰塵也會(huì)造成不良的后果，如果用于此類(lèi)工作，一定要仔細(xì)挑選。第二章 攝像機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)一、CCD 尺寸即攝象機(jī)靶面。目前采用的芯片大多數(shù)為1/3”和1/4”。在購(gòu)買(mǎi)攝像頭時(shí)，特別是對(duì)攝像角度有比較嚴(yán)格要求的時(shí)候，CCD 靶面的大小，CCD 與鏡頭的配合情況將直接影響視場(chǎng)角的大小和圖像的清晰度。在相同的光學(xué)鏡頭下，成像尺寸越大，視場(chǎng)角越大。 1英寸靶面尺寸為寬12.7mm*高

3、二、CCD 像素是CCD 的主要性能指標(biāo)，它決定了顯示圖像的清晰程度，分辨率越高，圖像細(xì)節(jié)的表現(xiàn)越好。CCD 是由面陣感光元素組成，每一個(gè)元素稱(chēng)為像素，像素越多，圖像越清晰。現(xiàn)在市場(chǎng)上大多以25萬(wàn)和38萬(wàn)像素為劃界，38萬(wàn)像素以上者為高清晰度攝象機(jī)。三、 水平分辨率分辨率是用電視線（簡(jiǎn)稱(chēng)線TV LINES）來(lái)表示的。彩色攝象機(jī)的典型分辨率是在320到500電視線之間，主要有330線、380線、420線、460線、500線等不同檔次。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。四、

4、最小照度照度又稱(chēng)靈敏度。是CCD 對(duì)環(huán)境光線的敏感程度，或者說(shuō)是CCD 正常成像時(shí)所需要的最暗光線。照度的單位是勒克斯（L UX ），數(shù)值越小，表示需要的光線越少，攝像頭也越靈敏。照度是反映光照強(qiáng)度的一種單位，單位是每平方米的流明數(shù)，1LUX 大約等于1燭光在1米距離的照度1LUX=1Lm/M*M（Lm 是光通量的單位）參照環(huán)境大概照度夏日陽(yáng)光下100000Lux室內(nèi)日光燈100Lux陰天室外10000Lux黃昏室內(nèi)10Lux電視臺(tái)演播室1000Lux20cm 處燭光10-15Lux距60W 臺(tái)燈60cm 桌面300Lux夜間路燈0.1Lux照度值不僅與鏡頭的光圈大?。‵ 值）有關(guān)，與測(cè)試時(shí)的

5、周邊環(huán)境也有著較大的關(guān)系，以光圈大?。‵ 值）而言，光圈愈大則其所代表的F 值愈小，所需的照度愈低。五、掃描制式根據(jù)各國(guó)供電所采用的頻率不同，有PAL 制和NTSC 制之分。50HZ ：PAL 制，隔行掃描（PAL ）制式（黑白為CCIR ），標(biāo)準(zhǔn)為625行，50場(chǎng)。60HZ ：NTSC 制式，525行，60場(chǎng)（黑白為EIA ）。六、 攝象機(jī)電源交流有220V 、110V 、24V ，直流為12V 或9V 。七、信噪比當(dāng)攝像機(jī)攝取較亮場(chǎng)景時(shí)，監(jiān)視器顯示的畫(huà)面通常比較明快，觀察者不易看出畫(huà)面中的干擾噪點(diǎn)；而取較暗場(chǎng)景時(shí)，監(jiān)視器顯示的畫(huà)面就比較昏暗，觀察者很容易看到畫(huà)面中雪花狀的干擾噪點(diǎn)。干擾噪點(diǎn)

6、的強(qiáng)弱與攝像機(jī)的信噪比指標(biāo)有直接關(guān)系，即信噪比越高，干擾噪點(diǎn)對(duì)畫(huà)面的影響就越小。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，信噪比的單位用DB 來(lái)表示。一般攝像機(jī)給出的信噪比值均是在AGC （自動(dòng)增益控制）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。信噪比的典型值為4555db，若為50db ，則圖像有少量噪聲，但圖像質(zhì)量良好；若為60db ，則圖像質(zhì)量?jī)?yōu)良，不出現(xiàn)噪聲。八、 視頻輸出1Vp-p 、75，采用BNC 接頭。九、鏡頭安裝方式有C 和CS 方式，兩者的螺紋均為1英寸32牙，直徑為

7、1英寸，差別是鏡頭距CCD 靶面的距離不同。C 式安裝座從基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離為17.562毫米，比CS 式距離CCD 靶面多一個(gè)專(zhuān)用接圈的長(zhǎng)度，CS 式距焦點(diǎn)距離為12.5毫米。在安裝鏡頭前，先看一看攝像頭和鏡頭是不是同一種接口方式，如果不是，就需要根據(jù)具體情況增減接圈。有的攝像頭不用接圈，而采用后像調(diào)節(jié)環(huán)（如松下產(chǎn)品），調(diào)節(jié)時(shí)，用螺絲刀擰松調(diào)節(jié)環(huán)上的螺絲，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)，此時(shí)CCD 靶面會(huì)相對(duì)安裝基座向后（前）運(yùn)動(dòng)，也起到接圈的作用。另外（如SONY ，JVC ）采用的方式類(lèi)似后像調(diào)節(jié)環(huán)，它的固定螺絲一般在攝像機(jī)的側(cè)面。擰松后，調(diào)節(jié)頂端的一個(gè)齒輪，也可以使圖象清晰而不用加減接圈。十、同步方式對(duì)單

8、臺(tái)攝象機(jī)而言，主要的同步方式有下列三種： 內(nèi)同步利用攝象機(jī)內(nèi)部的晶體振蕩電路產(chǎn)生同步信號(hào)來(lái)完成操作。 外同步利用一個(gè)外同步信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的同步信號(hào)送到攝象機(jī)的外同步輸入端 來(lái)實(shí)現(xiàn)同步。 電源同步也稱(chēng)之為線性鎖定或行鎖定，是利用攝象機(jī)的交流電源來(lái)完成垂直推動(dòng)同步，即攝象機(jī)和電源零線同步。十一、自動(dòng)增益控制所有攝象機(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，將微弱的信號(hào)放大到能正常使用，從而使攝像機(jī)能在亮度較低的環(huán)境下使用。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。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

9、象機(jī)能夠在較大的光照范圍內(nèi)工作，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。 而照度較高時(shí)能自動(dòng)降低增益放大倍數(shù)，保證圖像不發(fā)生畸變。自動(dòng)增益打開(kāi)時(shí)，售叼電壓和噪聲電壓被同時(shí)放大，信噪比將會(huì)減小。此時(shí)的噪點(diǎn)也會(huì)比較明顯。十二、背光補(bǔ)償通常，攝象機(jī)的自動(dòng)增益控制是通過(guò)對(duì)整個(gè)視場(chǎng)的平均亮度來(lái)調(diào)節(jié)增益的，但如果視場(chǎng)中包含一個(gè)很亮的背景區(qū)域，而觀察的主體目標(biāo)處于亮場(chǎng)的包圍中，畫(huà)面會(huì)顯示一片昏暗，無(wú)層次。放大器檢測(cè)到的信號(hào)平均電平很高，增益的倍數(shù)也隨之減少，無(wú)法改進(jìn)畫(huà)面主體目標(biāo)的明暗度。 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)的部份區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)得到整個(gè)視場(chǎng)的平均信號(hào)

10、電平，從而確定AGC 電路的工作值。由于子區(qū)域的平均電平很低，所以增益也會(huì)較高。整個(gè)畫(huà)面都會(huì)更加明亮。十三、電子快門(mén) 這是一個(gè)類(lèi)比于照像機(jī)的機(jī)械快門(mén)功能提出的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，相當(dāng)于控制CCD 圖像傳感受器的感光時(shí)間，感光時(shí)間越長(zhǎng)，電荷積累時(shí)間也就越長(zhǎng)，輸出信號(hào)電流的強(qiáng)度也就越大。在照度較高的地方，感光時(shí)間要求短些，否則畫(huà)面會(huì)偏白。在照度較低的地方，感光時(shí)間要求長(zhǎng)些，這樣畫(huà)面會(huì)積累較多的電荷，從而使圖像變得清晰。CCD 攝像機(jī)的電子快門(mén)還可以有效的防止高速移動(dòng)物體的拖影現(xiàn)象。十四、白平衡 圖像的各種色彩是由紅、綠、藍(lán)三種顏色組成的，當(dāng)電路中的紅、綠、藍(lán)三種色彩各自的的信號(hào)電壓相等時(shí)，可以在監(jiān)視器上輸出

11、純白色的被攝景物，此時(shí)稱(chēng)之為白平衡。此時(shí)，攝像機(jī)能夠顯示最真實(shí)的被攝物體。白平衡如果未調(diào)節(jié)好，顯示的畫(huà)面將出現(xiàn)偏色（紅、藍(lán)、綠）的情況。白平衡設(shè)置有兩種方式，自動(dòng)白平衡和手動(dòng)白平衡A 、 自動(dòng)白平衡 連續(xù)方式此時(shí)白平衡設(shè)置將隨著景物色彩溫度的改變而連續(xù)地調(diào)整，范圍為28006000K。這種方式對(duì)于景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場(chǎng)合是最適宜的，使色彩表現(xiàn)自然，但對(duì)于景物中很少甚至沒(méi)有白色時(shí)，連續(xù)的白平衡不能產(chǎn)生最佳的彩色效果。 按鈕方式先將攝象機(jī)對(duì)準(zhǔn)諸如白墻、白紙等白色目標(biāo)，然后將自動(dòng)方式開(kāi)關(guān)從手動(dòng)撥到設(shè)置位置，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

12、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?30010000K，在此期間，即使攝象機(jī)斷電也不會(huì)丟失該設(shè)置。以按鈕方式設(shè)置白平衡最為精確和可靠，適用于大部分應(yīng)用場(chǎng)合。 B、手動(dòng)白平衡 開(kāi)手動(dòng)白平衡將關(guān)閉自動(dòng)白平衡，此時(shí)改變圖像的紅色或蘭色狀況有多達(dá)107個(gè)等級(jí)供調(diào)節(jié)，如增加或減少紅色各一個(gè)等級(jí)、增加或減少蘭色各一個(gè)等級(jí)。除次之外，有的攝象機(jī)還有將白平衡固定在3200K （白熾燈水平）和5500K （日光水平）等檔次命令。十五、低速快門(mén)（SLOW/SHUTTER） 此類(lèi)的攝影機(jī)獲得低照度下圖像的方法是通過(guò)電荷單幀累積方式增加CCD 在單幀圖 像的爆光量，從而提高攝像機(jī)對(duì)單幀圖像的靈敏度。這種方式也可以獲得較低的照度指針，但是需要降低圖像的連貫程度，所以選擇這種攝像機(jī)時(shí)要注意盡可能不要同云臺(tái)一起使用，否則會(huì)造成丟失畫(huà)面的現(xiàn)象。在獲得低照度下圖像上還有一些其它的辦法，但都不能從根本上解決照度問(wèn)題。 此類(lèi)攝像機(jī)又稱(chēng)為（畫(huà)面）累