安防攝像機(jī)視頻信號

1、攝像機(jī)視頻信號主要內(nèi)容n攝像機(jī)成像的基本原理n三基色原理n攝像機(jī)全電視信號的組成nPAL制視頻信號的特點攝像機(jī)成像的基本原理n三基色原理是彩色攝像機(jī)與彩色監(jiān)視器的基本原理， 彩色攝像機(jī)將景物的圖像分解成三個基色分量信號， 通過編碼形成一個全電視信號。 與此相反， 彩色監(jiān)視器將這個全電視信號解碼， 還原為三個基色分量信號， 然后將它們混合(相加混色)生成與原景物圖像相似的彩色圖像。 彩色監(jiān)視器原理亮 / 色 分 離R Y同 步 掃 描 電 路全 電 視 信 號Y矩陣RGBFY放 大PAL解 碼 器B Y同 步 分 離行 掃 描場 掃 描會 聚 電 路高 壓彩色監(jiān)視器首先要通過亮、 色分離電路將全

2、電視信號分為亮度信號和色度信號， 色度信號經(jīng)解碼器解調(diào)為兩個色差信號R-Y、 B-Y， 再與亮度信號一起通過矩陣電路， 形成R、 G、 B信號， 去分別調(diào)制三個電子束。三基色原理n三基色原理：任何一種彩色光都可用三種獨立的基色按照一定的比例相混配出，只要它們給人相同的彩色感覺，而不必考慮它們的光譜組成是否相同。q三基色原理中，三種基色光必須完全相互獨立。q混色方法有：直接混色；時間混色；空間混色；生理混色等；n為使等量的三個基色光能混配出標(biāo)準(zhǔn)白光，規(guī)定了紅（Red）、綠（Green）、藍(lán)（Blue）三個基色單元，并分別用1R、1G、1B表示。FE白 1R+1G+1Bn幾乎任何一種彩色均可以用三

3、基色原理混色出來，同時，任意一種彩色也可以用亮度、色度（色調(diào)和色飽和度）表示；n因此，三基色與亮度、色度表示之間存在相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系。n其中亮度的計算如下：Y0.299Re+0.587Ge+0.114Be色調(diào)與色飽和度也可以由RGB推算出。全電視信號n攝象機(jī)把圖象信號轉(zhuǎn)變成的最后輸出信號就是全電視信號。全電視信號主要由三個部分組成：圖象信號（視頻信號）、復(fù)合消隱信號、復(fù)合同步信號。n圖像信號主要由：亮度信號、色度信號組成。同步信號如圖2：同步信號n行同步寬度(us)同步電平上升到峰值的50%為起點，同步電平下降到峰值的50%為 終點，所用時間。如圖2中的T1.n行同步電平(mV)以零電平為基準(zhǔn)，

4、測量同步信號中點的幅度值。 標(biāo)稱值為-300mV。如圖2中的V1n色同步寬度(us)色同步電平上升到峰值的50%為起點，色同步電平下降到峰值的 50%為終點，測量所用時間。標(biāo)稱值為4.70 s 。如圖2中的T3n色同步電平(mV)色同步電平中點的幅度峰、峰值之差。標(biāo)稱值為300mV。如圖2中的V2.亮度信號n亮度指明亮程度；nPAL制的亮度方程為nY=0.222R+0.707G+0.071Bn 但因NTSC制使用較早，所以PAL制中沒有采用它本身的亮度方程， 而是沿用了NTSC制的亮度方程。實踐表明，由此引起的圖像亮度誤差很小，完全能滿足視覺對亮度誤差的要求。 n亮度方程通常近似寫成： nY=

5、0.30R+0.59G+0.11B色度信號 色彩分為亮度、色調(diào)以及色飽和度。 其中色調(diào)與色飽和度合稱色度； 色調(diào)指色彩的種類； 色飽和度指色彩的深淺程度（濃淡）； 任何一種彩色均可以用用亮度、色調(diào)和色飽和度來唯一表示。先介紹一下色彩的概念：色度信號 一般不選基色本身作為色度信號，而從基色信號中減去亮度信號，編碼后的信號稱為色差信號。例如， R-Y, B-Y, G-Y。亮度信號Y已經(jīng)代表了被傳送彩色光的全部亮度，而R、B本身也含有亮度，這顯然是多余的， 且在傳輸過程中易干擾Y信號。色差信號nR-Y=R-(0.3R+0.59G+0.11B)=0.7R-0.59G-0.11BnB-Y=-0.3R-0

6、.59G+0.89B nG-Y=-0.3R+0.41G-0.11B n由于G-Y信號數(shù)值較小，對改善信雜比不利，G-Y又可由R-Y和B-Y通過簡單的電阻矩陣合成，所以通常只傳送Y，RY和B-Y這三種信號，而不傳送G-Y信號。其中，Y僅代表亮度信息，R-Y，B-Y代表色度信息。色度信號的形成n 在將兩個色差信號分別對兩個正交的副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅之前，先對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆葔嚎s，這是不失真?zhèn)鬏斔枰摹嚎s后的色差信號分別用U和V表示，它們與壓縮前的色差信號的關(guān)系是： U = 0.493(B-Y) U = 0.493(B-Y) （2-12-1） V = 0.877(R-Y) V = 0.877(R-

7、Y) （2-22-2） 式中0.493和0.873稱為色差信號的壓縮系數(shù)。壓縮后的色差信號分別對兩個正交副載波sinSCt和cosSCt進(jìn)行平衡調(diào)幅，從而得到兩個平衡調(diào)幅信號FU和FV： FU = UsinSCtFU = UsinSCt （2-32-3） FV = VcosSCtFV = VcosSCt （2-42-4） 色度信號的形成n這兩個平衡調(diào)幅信號FU 、FV（又稱藍(lán)色度分量和紅色度分量）頻率相等，相位相差90，保持著正交關(guān)系，將兩者相加便得到正交平衡調(diào)幅的色度信號F： F = FU + FV = U sinSCt + V cosSCtF = FU + FV = U sinSCt +

8、V cosSCt（2-52-5）nF亦可用矢量表示，稱彩色矢量，如 圖2所示： 由圖2-8可見，色度信號的振幅Fm和相角j n （2-6)、n （ 2-7） 色度信號的形成n由（2-6）和（2-7）兩式可見，色度信號F的振幅Fm取決于U、V值的大?。簧刃盘朏的相角取決于V與U的比值，它決定著彩色的色調(diào)。這說明色度信號F包含著色調(diào)和色飽和度信息，是一個既調(diào)幅又調(diào)相的信號。當(dāng)色度信號的相位發(fā)生變化時，會引起色調(diào)變化；當(dāng)色度信號的振幅發(fā)生變化時，會引起飽和度變化。圖3 壓縮后的色度信號矢量圖色度信號矢量圖的測量n顯示彩色色度信號矢量圖的專門儀器叫做矢量示波器, 將彩條色度信號送至矢量示波器中, 在

9、熒光屏上就能顯示如圖3所示的矢量圖, 彩色的飽和度失真表現(xiàn)為矢量長度的變化, 彩色的色調(diào)失真表現(xiàn)為矢量相位的變化。 當(dāng)矢量偏離原來的位置愈遠(yuǎn), 表示色調(diào)失真愈嚴(yán)重。 為了便于鑒別, 通常在矢量示波器熒光屏上放置一個透明刻度板, 其上標(biāo)明各種彩條色度信號矢量的正確位置和誤差刻度, 所以, 從刻度板就可直接讀出矢量幅度和相位失真的數(shù)值。 n由于用矢量示波器來檢查色度信號失真是非常簡便明確, 因此, 矢量示波器是研究色度信號十分有用的儀器, 在彩色電視臺和電視設(shè)備制造廠中得到廣泛的應(yīng)用PAL制視頻信號n對PAL制視頻信號q采用隔行掃描方式，為逐行倒相正交平衡調(diào)幅制。q隔行掃描的關(guān)鍵是要保證偶數(shù)場正好

10、嵌套在奇數(shù)場中間，否則會降低圖像清晰度，甚至出現(xiàn)并行現(xiàn)象。q每秒25幀圖像，每幅圖像分為奇數(shù)場和偶數(shù)場。每秒50場。q其中視頻有效行為575行。其余50行為場消隱期間的空行（場消隱期間不顯示視頻信號），其中某些行成為插入測試行信號（ITS）。q每幀圖像有625行，每行時間為1/25/62564S。PAL制式視頻信號n行信號q行周期64Sq行消隱12Sq行有效時間52Sq行同步電平 -300mvq峰值電平 1Vp-pq帶寬 6MHzq色度副載波 4.43M Hzn場信號q場周期：20msq場頻fV=50 Hz； q每場信號：312.5Hq場消隱脈沖寬度：25Hq前均衡脈沖寬度：2.5Hq后均衡脈沖寬度：2.5