攝像機(jī)方案,阜陽唯爾電腦安防

1、一.攝像機(jī)方案 既然從事安防行業(yè)，首先我們來了解攝像機(jī)方案，攝像機(jī)方案簡(jiǎn)單說就是指DSP和CCD的搭配（根據(jù)DSP的型號(hào)和高解或低解的CCD搭配）。攝像機(jī)方案目前都弄得神神秘秘的，資料也不多見，相信大家一聽說攝像方案就覺得頭大，是高手才能掌握的知識(shí)，市場(chǎng)也魚目混珠?，F(xiàn)在先弄清楚攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)：如下圖： 圖中的每個(gè)部分就是一個(gè)零器件，組合起來就是一個(gè)整體，一個(gè)可用的“機(jī)器”，也就是一個(gè)“方案”。下面解析各個(gè)部分的功能： CCD：CCD就相當(dāng)與人的眼睛，它的主要工作就是把光影像轉(zhuǎn)成電子信號(hào)。CCD上有感光點(diǎn)，每一點(diǎn)就像一顆太陽能電池，被光照到后會(huì)產(chǎn)生電能，依照光的照度不同，會(huì)產(chǎn)生不同的電能。 V-D

2、river：CCD里頭每一點(diǎn)被光照到產(chǎn)生電能,那如何取出來?就是靠這顆V-DRIVER,它會(huì)產(chǎn)生不同的脈波,把CCD每點(diǎn)的訊號(hào)“打”出來。我們通常說是CCD的驅(qū)動(dòng)。CDS/AGC：CCD出來的訊號(hào),在這顆晶片內(nèi)做處理后，送進(jìn)DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）。DSP：DSP是DigitalSignalProcessor的縮寫，也就是數(shù)字信號(hào)處理器，主要針對(duì)算法運(yùn)算而產(chǎn)生的一種MCU，不只是在攝像機(jī)設(shè)計(jì)中用到DSP，現(xiàn)在好多行業(yè)都用到DSP，特別是在算法方面，DSP的應(yīng)用是相當(dāng)廣的，是比較流行的MCU。從DS/AGC出來的模擬信號(hào)傳送到DSP進(jìn)行處理，順便說一下，DSP是數(shù)字信號(hào)處理器，怎么能處理模擬信號(hào)

3、呢？因?yàn)镈SP內(nèi)部有一個(gè)A/DConverter（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）把模擬轉(zhuǎn)換成數(shù)字后再進(jìn)行運(yùn)算，在攝像機(jī)中主要是進(jìn)行顏色，亮度，白平衡等運(yùn)算。運(yùn)算后又把信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出，也就是視頻輸出了。T.G：控制整個(gè)處理過程快慢用的，一般都包含在DSP里的，就不多說了。以上部分再加上鏡頭，就是整個(gè)攝像機(jī)了。了解了攝像機(jī)結(jié)構(gòu)后，現(xiàn)在來講講攝像機(jī)的方案，方案主要是針對(duì)DSP來說的，把DSP和CCD搭配起來就是我們所說的方案了，目前攝像機(jī)市場(chǎng)上應(yīng)用比較多，占主流地位的是SONY和SHARP生產(chǎn)的DSP。SONY主要有以下幾種方案： （1）SS-1；CXD2163BR。 SONY公司推出這顆DSP之前

4、已推出了CXD2163，當(dāng)初把CXD2163這個(gè)方案叫做SS-1，用CXD2163做出來的機(jī)子一直有問題，所以不久就推出CXD2163BR，用來代替CXD2163，方案人們也一直叫做SS-1。 SS-1可接高解CCD（ICX408AK/超低照度ICX258AK（NTSC）和ICX409AK/超低照度ICX259AK（PAL），還可以接低解CCD（ICX404AK（NTSC）和ICX405AK（PAL）（注意：以上CCD尺寸是1/3，還有好多型號(hào)的CCD沒有列出，可參考有關(guān)方面的書籍）這顆DSP能夠做到電源同步（電源同步也稱之為線性鎖定或行鎖定，是利用攝像機(jī)的交流電源來完成垂直推動(dòng)同步

5、，即攝像機(jī)和電源零線同步）。所以現(xiàn)在好多廠家都在用來做高解的機(jī)子。 （2）SS-11；CXD3141或CXD3142。 這顆DSP是1999年推出的，這款DSP只能接低解的CCD，3142比3141多了鏡像功能，如果SS-11也做到電源同步，就會(huì)產(chǎn)生很大的噪訊。所以目前還沒做成電源同步，SONY目前420線的機(jī)子幾乎就是這個(gè)方案。 （3）SS-HQ1；CXD3172AR。   這顆DSP是SONY2004年推出的，就是520線機(jī)子用的DSP，3172目前的技術(shù)還不是特別成熟，存在許多問題，其中發(fā)熱太大，發(fā)熱量比其他DSP大好多，致使一些工程師并不喜歡用。

6、SS-HQ1能接高低解的CCD，而且電源也能做到同步，總體上還是比SS-1好，就是發(fā)熱問題還沒解決。（4）SS-11X；CXD4103R。 這顆DSP是2005年推出的，是SONY目前最新的DSP，它解決了SS-HQ1的發(fā)熱問題，但是電源同步時(shí)噪訊大?？山痈叩徒獾腃CD。  SHARP公司目前有D4（38603A），D5也已經(jīng)出來了（38627）   接SHARP低解CCD，被業(yè)內(nèi)人士作為低檔機(jī)使用，最近又出了D5（38627）。聽說效果可以跟SONY蓖美，除了SONY，SHARP外，還有松下，韓國(guó)的NEXTCHIP，臺(tái)灣的A-NOVAADPX

7、XXX等，其中韓國(guó)NEXTCHIP公司推出的DSP,主要接SHARP低解或SONY低解CCD。二CCD信號(hào)處理和辨別方法。  介紹CCD信號(hào)處理和怎么去辨別CCD之前，我們簡(jiǎn)單介紹CCD，CCD(ChargeCoupledDevices)電荷耦合器件。CCD是20世紀(jì)70年代初發(fā)展起來的新型半導(dǎo)體集成光電器件。由于CCD器件具有諸多優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、光譜響應(yīng)寬、動(dòng)態(tài)范圍大、空間自掃描，抗震動(dòng)、抗磁場(chǎng)、體積小、無殘影等，CCD能夠?qū)⒐饩€變?yōu)殡姾刹⒖蓪㈦姾蓛?chǔ)存及轉(zhuǎn)移，也可將儲(chǔ)存之電荷取出使電壓發(fā)生變化，因此是理想的攝像元件,是代替攝像管傳感器的新型器件。近30年來，CCD從當(dāng)時(shí)的20萬像素

8、發(fā)展到目前的500800萬像素，CCD器件及其應(yīng)用技術(shù)的研究取得了驚人的進(jìn)展,特別是近幾年來，在消費(fèi)領(lǐng)域,圖像傳感和非接觸測(cè)量領(lǐng)域中的應(yīng)用發(fā)展速度更快。 目前，CCD應(yīng)用技術(shù)已成為集光學(xué)、電子學(xué)、精密機(jī)械及微計(jì)算機(jī)為一體的綜合性技術(shù)，在現(xiàn)代光子學(xué)、光電檢測(cè)技術(shù)和現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)中成果累累。隨著CCD技術(shù)的迅猛發(fā)展，針對(duì)CCD信號(hào)的采集及采集之后的信號(hào)如何與計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息通信就成為CCD應(yīng)用的一個(gè)重要問題，而能夠針對(duì)CCD每一個(gè)像素進(jìn)行高速采集并實(shí)時(shí)地傳輸給計(jì)算機(jī)處理，將會(huì)大大的提高采集到的CCD信號(hào)的精度并解決實(shí)時(shí)處理的問題，這在CCD信號(hào)采集和處理領(lǐng)域都將有非常廣闊的前景。 

9、目前我們就用DSP作為MCU對(duì)CCD的信號(hào)進(jìn)行采集和處理。DSP內(nèi)置高速的AD轉(zhuǎn)換器，用于采集CCD的信號(hào)，DSP有先進(jìn)先出的存儲(chǔ)器（FIFO）作為數(shù)據(jù)高速緩沖區(qū)，用于存儲(chǔ)AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，把采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算(這里主要是顏色,亮度,白平衡)，運(yùn)算后把信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬再輸出,其中攝物體的圖像經(jīng)過鏡頭聚焦至CCD芯片上，CCD根據(jù)光的強(qiáng)弱積累相應(yīng)比例的電荷,經(jīng)周期性放電，產(chǎn)生表示一幅幅畫面的電信號(hào),各個(gè)像素積累的電荷在視頻時(shí)序的控制下，逐點(diǎn)外移，經(jīng)濾波、放大處理后，形成視頻信號(hào)輸出。視頻信號(hào)連接到監(jiān)視器或電視機(jī)的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)同家用的錄像機(jī)、VCD

10、機(jī)、家用攝像機(jī)的視頻輸出是一樣的，所以也可以錄像或接到電視機(jī)上觀看。另外CCD部分需要個(gè)驅(qū)動(dòng),為CCD工作提供”能量”,視頻信號(hào)要經(jīng)過放大再輸出,經(jīng)過DSP的軟件和硬件相結(jié)合對(duì)整個(gè)系統(tǒng)控制。 在CCD的廣闊發(fā)展前景下，市場(chǎng)上就難免出現(xiàn)“假貨”，把SHARP的說成是SONY的，或把松下的說成是SONY的，這樣不但價(jià)格上受騙，效果上也就成了SHARP的或松下的了，這里介紹個(gè)簡(jiǎn)單好用的方法去辨別SONY和SHARP的CCD，價(jià)格上當(dāng)然是SONY貴好多，畢竟SONY的CCD是目前攝像效果最好的，我們看CCD的外表就可以辨別出是那家生產(chǎn)的，如圖：  注意看兩個(gè)CCD的表面，上下兩排金

11、屬的接點(diǎn)，其中一個(gè)中間少了兩個(gè)門牙（左邊），另外一個(gè)沒缺（右邊），缺門牙是SONY的特征，沒缺門牙的是SHARP的CCD，松下的也沒有缺門牙，只是金屬線條比SHARP粗，在SONY和SHARP攝像機(jī)的大潮下，認(rèn)準(zhǔn)了CCD的外型就不會(huì)把兩種機(jī)子混淆。有條件拿兩種CCD來對(duì)比一下，加深印象。三紅外線和CCD。  上面已簡(jiǎn)單介紹了CCD的一些知識(shí)，現(xiàn)在來說說CCD和紅外線。CCD為什么能看到紅外線？回答就是CCD本來就可以看到紅外線，它本來就對(duì)紅外光有感應(yīng)，可以拿個(gè)黑白攝像機(jī)，關(guān)掉電燈，拿紅外燈一照，影像就會(huì)出來，那么彩色的CCD能否看到紅外線呢？答案是肯定的，彩色也可以看到紅外線，就是感

12、應(yīng)到了紅外，會(huì)對(duì)DSP處理信號(hào)時(shí)有干擾，導(dǎo)致圖像顯示不正常（偏色），因此要想辦法讓彩色的CCD不接受紅外線，所以就在CCD上加了濾光片，濾光片的穿透一般是380nm645nm，剛好是可見光的范圍，波長(zhǎng)在這個(gè)范圍外的光就不能穿透，只有可見光能進(jìn)來。大于650nm就進(jìn)入紅外光范圍了，小于380nm就是紫外光的范圍了，這樣濾光片就使CCD感覺到紅外光大大減少，這樣一來彩色CCD就感應(yīng)不到紅外光，DSP不會(huì)被干擾，圖像顯示就不會(huì)“偏色”。黑白的為什么就沒加濾光片呢？圖像顯示不會(huì)干擾嗎？原因很簡(jiǎn)單，黑白本來就沒有顏色，沒必要加濾光片，DSP也不會(huì)遭到干擾。日夜型紅外彩色攝像機(jī)就是這個(gè)原理，白天有光線時(shí)就

13、用彩色的，晚上沒有光線時(shí)就把CCD上頭的濾光片“拿掉”，再加上紅外燈?，F(xiàn)在有普通型和感紅外的濾光片，用普通型的濾光片蓋住CCD的情況下在晚上是看不到圖像的，感紅外的濾光片可以感應(yīng)一定范圍的紅外光，在晚上就可以看到圖像，當(dāng)然在晚上效果不比黑白機(jī)的效果好，畢竟濾光片濾去了部分紅外光。目前日夜型的攝像機(jī)用感紅外的濾光片，使白天是彩色的，晚上也能看到圖像。 四溫度對(duì)CCD的影響 攝像機(jī)工作時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生溫度，當(dāng)溫度過高時(shí)，就會(huì)影響到CCD，畫面開始就發(fā)白了，看起來白蒙蒙這是因?yàn)镃CD過熱,暗電流增加,白底上浮的原因。溫度再高，CCD就會(huì)燒壞。應(yīng)該做好溫度控制工作，在有LED燈板時(shí)，最

14、好用恒流設(shè)計(jì)，控制好LED的電流，既能延長(zhǎng)LED的壽命，又能控制好溫度。由于LED是正溫度系數(shù),也就是溫度越高電流越大,電流越大溫度就越高。當(dāng)然功率大的LED能打的距離就遠(yuǎn)，但電流也會(huì)變大，相應(yīng)的溫度會(huì)升高，所以在設(shè)計(jì)完整的機(jī)子時(shí)要充分考慮相互之間的關(guān)系。 五CCD的尺寸 CCD的尺寸也即攝像機(jī)靶面。目前采用的芯片大多數(shù)為1/3”和1/4”。在對(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英寸尺寸為寬12.7mm*高

15、9.6mm，對(duì)角線16mm。     2/3英寸尺寸為寬8.8mm*高6.6mm，對(duì)角線11mm。     1/2英寸尺寸為寬6.4mm*高4.8mm，對(duì)角線8mm。     1/3英寸尺寸為寬4.8mm*高3.6mm，對(duì)角線6mm。     1/4英寸尺寸為寬3.2mm*高2.4mm，對(duì)角線4mm。 六、水平分辨率 分辨率是用電視線（簡(jiǎn)稱TVLines）來表示的。彩色攝像機(jī)的典型分辨率是在320到520電視線之間，主要有330線、38

16、0線、420線、480線、520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。七掃描制式。 根據(jù)各國(guó)供電所采用的頻率不同，有PAL制和NTSC制之分。歐洲和我國(guó)都采用P制，日本等國(guó)采用NTSC制式。 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EIR）。 八信噪比 當(dāng)攝像機(jī)攝取較亮場(chǎng)景時(shí)，監(jiān)視器顯示的畫面通常比較明快，觀察者不易看出畫面中的干擾噪點(diǎn)；而取較暗場(chǎng)景時(shí)，

17、監(jiān)視器顯示的畫面就比較昏暗，觀察者很容易看到畫面中雪花狀的干擾噪點(diǎn)。干擾噪點(diǎn)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來表示。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)噪聲一般都是根據(jù)需求來調(diào)AGC，使得到滿意的結(jié)果，AG

18、C也是有限度的，不是想怎么調(diào)就怎么調(diào)。 九同步方式 對(duì)單臺(tái)攝像機(jī)而言，主要的同步方式有下列三種： 內(nèi)同步利用攝像機(jī)內(nèi)部的晶體振蕩電路產(chǎn)生同步信號(hào)來完成操作。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)送到攝像機(jī)的外同步輸入端來實(shí)現(xiàn)同步。電源同步也稱之為線性鎖定或行鎖定，是利用攝像機(jī)的交流電源來完成垂直推動(dòng)同步，即攝像機(jī)和電源零線同步。 關(guān)于背光補(bǔ)償，電子快門，自動(dòng)增益控制，白平衡等介紹參照攝像機(jī)參數(shù)知識(shí)，這里略去。 十.攝像機(jī)在工程中的應(yīng)用 負(fù)責(zé)采集視頻圖像的攝像機(jī)一直是監(jiān)控中最重要的組成部分,攝像機(jī)目前應(yīng)用比較廣泛,比如交通運(yùn)輸,娛

19、樂場(chǎng)所,網(wǎng)吧,政府部門等。在工程應(yīng)用中選擇怎么樣的攝像機(jī)是很重要的,既有好的效果,又節(jié)省資金。目前攝像機(jī)種類繁多，根據(jù)不同劃分叫法又不一樣，比如按色彩劃分有彩色CCD攝像機(jī)，黑白CCD攝像機(jī)；按功能有日夜兩用型CCD攝像機(jī)；按照度劃分有普通照度攝像機(jī)，超低照度攝像機(jī)；按外觀劃分有半球攝像機(jī)，槍機(jī)攝像機(jī)，一體化攝像機(jī)；監(jiān)控范圍的角度有有固定點(diǎn)攝像機(jī)，勻速球型攝像機(jī)和高速球型攝像機(jī)等。 具體選擇用那種攝像機(jī)，那就要根據(jù)實(shí)際情況和個(gè)人喜歡去選擇用哪種類型的攝像機(jī)，并沒有限定。比如彩色攝像機(jī)適用于景物細(xì)部辨別，如辨別衣著或景物的顏色。黑白攝像機(jī)適用于光線不充足地區(qū)及夜間無法安裝照明設(shè)備的地區(qū)

20、，在僅監(jiān)視景物的位置或移動(dòng)時(shí)，可選用黑白攝像機(jī)。 現(xiàn)在我們按監(jiān)控范圍的角度劃分去選擇攝像機(jī)作為例子。它們各有優(yōu)勢(shì)，固定點(diǎn)攝像機(jī)是指攝像機(jī)安裝方式固定，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，不能控制，優(yōu)勢(shì)就是它可以長(zhǎng)期監(jiān)視一個(gè)地點(diǎn)，適合用于比如高速公路途中監(jiān)控，收費(fèi)站出入口，樓道，公交車上及各種入口等固定的場(chǎng)所。勻速球型攝像機(jī)是指在球型防護(hù)罩里面內(nèi)置云臺(tái)和解碼器，攝像機(jī)可以勻速低速的轉(zhuǎn)動(dòng),可以水平360上下90°轉(zhuǎn)動(dòng)，優(yōu)勢(shì)就是監(jiān)控的范圍較大，適合用于高速公路路口、廣場(chǎng)、收費(fèi)站全場(chǎng)，商場(chǎng)等需大范圍監(jiān)視的場(chǎng)所。高速球型攝像機(jī)也是在球型防護(hù)罩里面內(nèi)置高性能云臺(tái)和解碼器，攝像機(jī)可以高速轉(zhuǎn)動(dòng)，可以達(dá)到0.1

21、76;-360°/秒高速轉(zhuǎn)動(dòng)，可以迅速的移動(dòng)和定位到需要監(jiān)視的場(chǎng)所，這種攝像機(jī)現(xiàn)在被大量用于高速公路、城市路口監(jiān)控、收費(fèi)站廣場(chǎng)等場(chǎng)所。在選擇攝像機(jī)要注意以下幾個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)：  (1)清晰度 清晰度是一個(gè)攝像機(jī)的最重要指標(biāo)，在監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)圖像的清晰度有很高的要求，如在交通監(jiān)控中,對(duì)車輛要能看清車牌號(hào)碼，對(duì)行人要能看清臉部特征，如果這些都看不清楚，那么監(jiān)控將失去意義。線數(shù)的多少?zèng)Q定著清晰度,線數(shù)越高看到的圖像也就越清晰,與CCD芯片及尺寸也是有一定關(guān)系的。高速球型攝像機(jī)一定要達(dá)到480線清晰度才能滿足要求。在普通的商場(chǎng),酒店,學(xué)校等一般用420線的清晰度就能達(dá)到要求。 (2)最低照度 攝像機(jī)的最低照度是指當(dāng)被拍攝物體的光亮度降低到一定程度時(shí)，攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)仍能清晰可見。如果是在戶外,需要24小時(shí)監(jiān)控,在夜晚光線很暗，通常要求攝像機(jī)的最低照度要達(dá)到0.01LUX。比如在交通監(jiān)控中。目前解決攝像機(jī)低照度問題,主要是采用超感度CCD（即EXviewHADCCD）,這種超感度CCD要比普通CCD接收到更多的光線,從而使物體在很暗的光線下仍能清晰成像。 (