圖像質(zhì)量指標與測試方法課件

監(jiān)控攝像機基礎(chǔ)知識

——IQ篇2018監(jiān)控攝像機基礎(chǔ)知識

——IQ篇20181Outlines一、攝像機成像部分主要器件及其作用二、與圖像相關(guān)的常用術(shù)語三、攝像機的常用指標及測試方法常用指標及其測試方法影響圖像質(zhì)量的因素四、CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識五、FAQOutlines一、攝像機成像部分主要器件及其作用2攝像機成像部分主要器件及其作用鏡頭圖像傳感器（CCD/CMOS）鏡頭座（C/CS）濾光片DSP尾板視頻信號ISP攝像機成像部分主要器件及其作用鏡頭圖像傳感器鏡頭座（C/CS3★鏡頭通過利用不同形狀、不同材質(zhì)的多片透鏡組合，將所需視野中所有物體的發(fā)出的光線匯聚到成像傳感器上的光學(xué)系統(tǒng)；★濾光片濾光片可以將特定波段的光線進行阻隔；目前監(jiān)控常用的濾光片主要為可移動濾光片（IR-cut，ICR），移動濾光片由兩片濾光片組成，一片可通過可見光，阻隔其他波段的光；一片可通過任何波段的光。這種濾光片需要用帶IR糾正的鏡頭來彌補其兩種濾光片折射率不一致造成的失焦問題。攝像機成像部分主要器件及其作用★鏡頭攝像機成像部分主要器件及其作用4★圖像傳感器圖像傳感器的作用是將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。監(jiān)控用的圖像傳感器有CCD和CMOS兩種；CCD優(yōu)點：成像質(zhì)量好，信噪比高缺點：功耗較大，成本較高，制作工藝復(fù)雜CMOS優(yōu)點：功耗較小，相同分辨率下成本比CCD低，工藝簡單缺點：噪點較大，成像質(zhì)量相對較差攝像機成像部分主要器件及其作用★圖像傳感器攝像機成像部分主要器件及其作用5常用CCD/CMOS標稱芯片尺寸感光靶面尺寸1”2/3”1/2”1/3”1/4”對角線16mm11mm8mm6mm4.5mm垂直9.6mm6.6mm4.8mm3.6mm2.7mm水平12.7mm8.8mm6.4mm4.8mm3.6mm有效像素（EffectivePixels

）有效像素數(shù)是指真正參與感光成像的像素值。最高像素的數(shù)值是圖像傳感器的真實像素，這個數(shù)據(jù)通常包含了感光器件的非成像部分。總像素有效像素攝像機成像部分主要器件及其作用常用CCD/CMOS標稱芯片尺寸感光靶面尺寸1”2/3”1/6★ISP（ImageSignalProcessor）圖像處理器的作用是將Sensor輸出的圖像信號進行各種圖像處理，如降噪（NoiseReduction）、銳化（Sharpness）、白平衡（AWB），自動曝光控制（AE），亮度控制，Gamma調(diào)整等等。公司現(xiàn)有產(chǎn)品使用的ISP平臺：海思、Mstar、Sony、EN攝像機成像部分主要器件及其作用★ISP（ImageSignalProcessor）公7`★清晰度清晰度是指攝像機捕捉圖像細節(jié)的能力，通常用電視線（TVL）來衡量★色彩還原性指攝像機對各種顏色的還原能力★亮度靈敏度衡量攝像機在低照度環(huán)境下的圖像表現(xiàn)能力與圖像相關(guān)的常用術(shù)語`★清晰度與圖像相關(guān)的常用術(shù)語8`★色溫光源的色溫是通過對比它的色彩和理論的熱黑體輻射體來確定的；熱黑體輻射體與光源的色彩相匹配時的開爾文溫度就是那個光源的色溫，它直接和普朗克黑體輻射定律相聯(lián)系；色溫對攝像機的AWB功能影響很大。與圖像相關(guān)的常用術(shù)語`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語`★色溫與圖像相關(guān)的常用術(shù)語`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語9常見光源色溫光源色溫范圍鎢絲燈，白熾燈2500-3200K碳棒燈4000-5500K熒光燈，節(jié)能燈4500-6500K氙燈5600K碳精燈5500-6500K日光平均5400K有云天氣下的日光6500-7000K陰天日光12000-18000K`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語常見光源色溫光源色溫范圍鎢絲燈，白熾燈2500-3200K碳10★信噪比（S/Nratio）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(guān)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(yīng)提高；信噪比越大圖像質(zhì)量越優(yōu)`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★信噪比（S/Nratio）信噪比越大圖像質(zhì)量越優(yōu)`與圖像11★GammaGamma校正補償了不同輸出設(shè)備存在的顏色顯示差異，從而使圖像在不同的監(jiān)視器上呈現(xiàn)出相同的效果。Gamma值的修正，可以改變畫面明暗，增加對比。不同Gamma曲線的圖像效果對比`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★Gamma不同Gamma曲線的圖像效果對比`與圖像相關(guān)的12★最低照度攝像機輸出端之視頻信號幅度降至額定電平的一半時物體的最小照度。此外，測試時最低照度的數(shù)值，是受諸多因素影響的，包括：?各廠家的定義值有所不同；?鏡頭光圈對數(shù)值影響很大；?受光源色溫影響；?和被攝物體的反射率有關(guān)；?和AGC的大小、快門狀態(tài)等有關(guān)。一般最低照度的表示方式：0.01lux@F1.2，AGCON`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★最低照度一般最低照度的表示方式：`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語13★AGC（AutoGainControl）Sensor在照度低時輸出的信號很弱，恢復(fù)出來的圖像亮度也很低，為了使最終得到的圖像亮度達到要求，需要對sensor輸出信號進行增強，而照度高時，不需要進行增強，攝像機內(nèi)部會使用AGC模塊，實現(xiàn)這一點。一般情況下，AGC說的是給攝像機設(shè)置的增益最大值，攝像機會根據(jù)照度自行在最大值和最小值之間進行動態(tài)調(diào)整。說明：提高AGC的值并不能提升信噪比；在低光照環(huán)境下提高AGC值可使畫面亮度提高，但是噪點也會相應(yīng)增多。`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★AGC（AutoGainControl）`與圖像相14★色調(diào)和飽和度色調(diào)（Hue）R、G、B三種原色，兩兩以不同比例混合后產(chǎn)生的顏色。飽和度（Saturation）/色彩濃度飽和度是指色彩的鮮艷程度，也稱色彩的純度，濃度。飽和度越高，顏色越鮮艷；飽和度越低，顏色越暗淡；`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★色調(diào)和飽和度飽和度（Saturation）/色彩濃度`與圖15飽和度相同，色調(diào)不同色調(diào)相同，飽和度不同`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語飽和度相同，色調(diào)不同色調(diào)相同，飽和度不同`與圖像相關(guān)的常用術(shù)16★快門速度（ShutterSpeed）、曝光時間曝光時間是指sensor像素點被通電，開始接收外界的光信號到被切斷電源停止工作的時間間隔。曝光時間的長短由快門速度決定，快門速度越高，曝光時間越短,運動物體就會在底片呈現(xiàn)更清晰的影象；反之快門速度越低，曝光時間越長,運動的物體就越模糊；表示方法：曝光時間——25ms、33ms……快門速度——1/25,1/30,1/100,1/1000……`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★快門速度（ShutterSpeed）、曝光時間`與圖像17★AE（AutoExposure）攝像機根據(jù)環(huán)境亮度自動調(diào)整曝光量，包括曝光時間、增益等參數(shù)；★AWB（AutoWhiteBalance）白平衡是攝像機的重要指標之一；白平衡的作用是使攝像機在不同色溫的照明環(huán)境下都能正確還原物體的顏色，使其不偏色。AWB的常用模式：ATW、AWB、Manual`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★AE（AutoExposure）`與圖像相關(guān)的常用術(shù)18例子：白平衡不正確引起的偏色`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語例子：白平衡不正確引起的偏色`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語19`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★降噪（NoiseReduction）降噪是指對攝像機圖像上的噪點進行處理的過程，分為2D降噪和3D降噪兩種；2D降噪對單幅圖像的噪點進行處理，將其減弱，處理后的圖像會相對柔和3D降噪通過對前后兩幀的圖像進行對比篩選處理，從而將噪點位置找出，對其進行增益控制，從而減少噪點。采用3D降噪的攝像機，圖像噪點會明顯減少，圖像會更透徹。`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★降噪（NoiseReduction20`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★銳度（Sharpness）銳度是反映圖像邊緣對比度的一個指標。銳度越高，邊緣越清晰；銳度越低，圖像越柔和；如果將銳度調(diào)得過高，則會在物體邊緣出現(xiàn)黑邊、白邊等現(xiàn)象，圖像看起來失真而且刺眼。所以，為了獲得相對清晰而又真實的圖像，銳度應(yīng)當調(diào)得合適。說明：A.

過分提高銳度并不能提高清晰度；B.提高銳度，會相應(yīng)的增加圖像噪點，銳度越高，噪點越大；`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★銳度（Sharpness）21`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語例子：銳化過高引起的黑邊和白邊`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語例子：銳化過高引起的黑邊和白邊22`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★寬動態(tài)（WidedynamicRange，WDR）寬動態(tài)就是場景中特別亮的部位和特別暗的部位同時都能看得特別清楚。寬動態(tài)范圍是圖像能分辨最亮的亮度信號值與能分辨的最暗的亮光信號值的比值。寬動態(tài)的表現(xiàn)方式以“倍數(shù)”或“dB”來表示普通攝像機寬動態(tài)BLC`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★寬動態(tài)（WidedynamicR23衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法★常用指標及其測試方法清晰度色彩還原性低照性能動態(tài)范圍白平衡信噪比曝光的穩(wěn)定性衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法★常用指標及其測試方法24衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法1、分析圖像指標的常用軟件HYRes——分析攝像機的中心清晰度Imatest——分析色彩還原性、清晰度、動態(tài)范圍等多種圖像指標衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法1、分析圖像指標的常用軟件H25`2、清晰度的測試方法衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法用HYRes分析結(jié)果`2、清晰度的測試方法衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法用HY26`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法3、色彩還原性的測試方法`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法3、色彩還原性的測試方法27`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法4、低照度的圖像質(zhì)量測試方法照度計24色卡`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法4、低照度的圖像質(zhì)量測試方28`5、動態(tài)范圍測試衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法`5、動態(tài)范圍測試衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法29`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法6、白平衡測試2000K6500K4000K10000K9000K2700K`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法6、白平衡測試2000K6307、信噪比測試`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法7、信噪比測試`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法318、曝光穩(wěn)定性測試`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法8、曝光穩(wěn)定性測試`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法32★影響圖像質(zhì)量的因素1、SensorSensor的靈敏度、像素大小對攝像機的低照效果起決定性作用；像素面積越大，低照效果越好；Sensor的工藝水平影響低照環(huán)境下的圖像噪聲狀況；`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法有FPN無FPN★影響圖像質(zhì)量的因素`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法有FP332、ISP各個平臺的ISP算法不同，同樣的圖像做處理，效果區(qū)別也會很大。ISP的功能，如：有無3DNR對低照效果有影響；有無SmartIR對夜視效果有影響等；3、鏡頭鏡頭的清晰度要和sensor的分辨率配合；邊緣清晰度和中心清晰度相差不能過大；鏡頭的通光量（F值）影響攝像機的低照性能鏡頭的色差程度，影響圖像的紫邊/藍邊等好的鏡頭反光狀況會輕微一些，差的鏡頭反光嚴重，圖像發(fā)蒙鏡頭的裝配要求比較高：平整度、對焦點`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法2、ISP`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法344、圖像參數(shù)設(shè)置亮度設(shè)置越高，圖像越亮，圖像越容易發(fā)蒙、過曝；低照時噪點越多；對比度越高，圖像亮度越高，越容易過曝；對比度越低，圖像越暗；色調(diào)，調(diào)整后容易偏色；飽和度越高，色彩越濃，低照時彩色噪聲越多；銳化：值越高，邊緣越銳利，同時圖像噪聲越多降噪：值越高，邊緣越柔和，圖像噪聲越少，與銳化是矛盾的AGC：值設(shè)置越高，低照時圖像亮度越高，噪聲越多`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法4、圖像參數(shù)設(shè)置`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法355、結(jié)構(gòu)、組裝對于紅外產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)對夜視的影響非常大；鏡頭和燈板的高度配合、與球罩、前殼玻璃的距離都有要求，高度配合不好，夜視容易發(fā)蒙；外殼的反光程度也對夜視效果有影響；燈板角度與鏡頭視場角要配合；燈板角度大于鏡頭視場角，夜視距離不夠；燈板角度小于鏡頭視場角，夜視會有手電筒效應(yīng)；`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法5、結(jié)構(gòu)、組裝`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法36`★鏡頭的原理通過利用不同形狀、不同材質(zhì)的多片透鏡組合，將所需視野中所有物體的發(fā)出的光線匯聚到成像傳感器上的光學(xué)系統(tǒng)。CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識鏡頭內(nèi)部光路圖`★鏡頭的原理CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識鏡頭內(nèi)部光路圖37★鏡頭的構(gòu)造鏡片前組后組鎖緊釘Φ14直插接口M12螺紋接口標簽前壓圈主鏡筒自動光圈IR-CUT變焦鏡頭定焦鏡頭`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識★鏡頭的構(gòu)造鏡片前組后組鎖緊釘Φ14直插接口M12螺紋接口標38CS接口CS型安裝座攝像機上使用C型鏡頭的話，需要加一個高度為5mm的轉(zhuǎn)換接圈。清晰度焦距成像靶面支持IR功能鏡頭F值`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識CS接口CS型安裝座攝像機上使用C型鏡頭的話，需要加一個高度39★鏡頭的種類按照光圈調(diào)節(jié)方式分類：手動光圈鏡頭自動光圈鏡頭：直流驅(qū)動自動光圈鏡頭（DCAuto）視頻驅(qū)動自動光圈鏡頭（VideoAutoIris）按照焦距不同分類：

定焦鏡頭：單一焦距段可聚焦變焦鏡頭：在一段焦距范圍內(nèi)都可聚焦成像`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識★鏡頭的種類`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識40★鏡頭的規(guī)格`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識★鏡頭的規(guī)格`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識411、分辨率鏡頭的分辯率是指在成像平面上1毫米間距內(nèi)能分辨開的黑白相間的線條對數(shù)，單位是“線對/毫米”（lp/mm）。象元大小可以大致計算出需要鏡頭的線對數(shù)根據(jù)實際配合的經(jīng)驗，計算結(jié)果的2/3，Sensor可以接受`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識1、分辨率`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識422、焦距——透鏡的光心到光聚集之焦點的距離。鏡頭的焦距決定了該鏡頭拍攝的物體在傳感器上所形成影像的大小。假設(shè)以相同的距離面對同一物體進行拍攝，那么鏡頭的焦距越長，則物體所形成的影像就越大。`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識鏡頭焦距監(jiān)控距離CCD視角(1/3”)2.8mm4.3m86.3°3.5mm5.4m67.4°4mm6m62°4.8mm7.3m52.2°6mm9m42.3°8mm12m32.6°12mm18m22.1°16mm25m17.1°25mm38m10.6°60mm120m3.5°73.8mm150m2.9°2、焦距——透鏡的光心到光聚集之焦點的距離。鏡頭的焦距決定了43`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識同一臺攝像機，不同焦距時成像大小的對比`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識同一臺攝像機，不同焦距時成像大小的對比44`3、光圈（F值）為了控制通過鏡頭的光通量的大小，在鏡頭的后部均設(shè)置了光圈。鏡頭焦距和鏡頭有效孔徑的比值稱為光圈系數(shù)，也稱為F值，光圈系數(shù)決定被攝像的照度(亮度)，F(xiàn)值越小，光圈越大，到達SENSOR的通光量就越大。鏡頭的最大光圈系數(shù)往往標示在鏡頭上，如1:1.2或F1.2。CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識`3、光圈（F值）CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識45`4、視場角（FOV）鏡頭所能覆蓋的范圍，通常以角度來表示，這個角度就叫鏡頭的視角FOV。鏡頭的焦距越長，視場角越小。CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識`4、視場角（FOV）CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識46`視場角和分辨率的關(guān)系當攝像機的分辨率是截取輸出時，視場角會隨之改變CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識`視場角和分辨率的關(guān)系CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識47`視場角和Sensor像素的關(guān)系Sensor像素點大小影響視場角CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識`視場角和Sensor像素的關(guān)系CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識48`同樣是1080P的攝像機，同一個2.8mm鏡頭，CMOS像素點大小決定了視場角CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識Sensor分辨率象元大小水平尺寸水平視角（2.8mm）AR03301920x10802.2um4.224mm83°MN340411920x10802.75um5.280mm100°IMX2221920x10802.8um5.376mm106°OV27151920x10803um5.760mm114°`同樣是1080P的攝像機，同一個2.8mm鏡頭，CMOS像49`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識5、景深景深是指能清晰成像的范圍相同焦距，光圈不同，景深的區(qū)別`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識5、景深相同焦距，光圈不同，景深的區(qū)別50`景深的現(xiàn)象，在焦距長、對焦距離近的時候容易出現(xiàn)對安防鏡頭來說，設(shè)計時考慮的是近似無窮遠的最大景深景深是一個模糊的概念，因為無法界定到底什么是清晰和模糊攝像機像素高、顯示屏面積大、觀察者站得近……都會影響景深對攝像機調(diào)試來說，景深的影響體現(xiàn)在：如果對焦距離太近，遠處成像是模糊的長焦鏡頭需要的調(diào)試距離非常大，對場地空間有要求CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識`景深的現(xiàn)象，在焦距長、對焦距離近的時候容易出現(xiàn)CCTV鏡頭51`6、摩爾紋被拍攝物體的細節(jié)正好和成像系統(tǒng)的極限分辨率相當時圖像上出現(xiàn)的雜訊；CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識`6、摩爾紋CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識52`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識7、畸變畸變是廣角鏡頭很正常的一種光學(xué)現(xiàn)象，8mm以上幾乎就沒有畸變了光學(xué)設(shè)計低畸變需要增加鏡片數(shù)量，增大鏡頭體積，成本較高安防鏡頭的設(shè)計就是為了監(jiān)控較廣的區(qū)域，畸變大，視角也就更大`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識7、畸變53`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識8、鬼影，眩光任何一顆鏡頭，在特定的焦距、角度，都有鬼影現(xiàn)象攝像機的IR-CUT（反射式紅外濾光片），它產(chǎn)生的鬼影是最嚴重的CMOS表面的保護玻璃也會產(chǎn)生嚴重的反射`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識8、鬼影，眩光54`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識9、色散白光是由多種顏色的光復(fù)合而成的；不同波長的光線的焦距是不同的；相同材質(zhì)，對不同波長的光線，折射率是不同的；`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識9、色散55`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識色差（又稱為“色散現(xiàn)象”）是由于鏡頭沒有把不同波長的光線聚焦到同一個焦平面而形成的，俗稱紫邊。`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識色差（又稱為“色散現(xiàn)象”）是由于鏡頭沒56

`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識★鏡頭各參數(shù)間的相互影響關(guān)系

1.焦距大小的影響情況焦距越小，景深越大，視場角越大，畸變越大;2.光圈大小的影響情況

光圈越大，圖像亮度越高，景深越??；

3.像場中央與邊緣一般像場中心較邊緣分辨率高;一般像場中心較邊緣光場照度高;

`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識★鏡頭各參數(shù)間的相互影響關(guān)系57FAQQ1：圖像效果不滿意如何微調(diào)顏色偏淡適當調(diào)高飽和度；圖像偏暗適當調(diào)高亮度；提高對比度可稍微提高圖像亮度和通透性；圖像噪聲大可適當提高降噪/降低銳度；提高增益可提高低照圖像亮度，但同時噪聲會增加FAQQ1：圖像效果不滿意如何微調(diào)58Q2：圖像有紫邊/藍邊屬于鏡頭固有缺陷，更換質(zhì)量更好的鏡頭；FAQQ3：顯示的圖像不停閃爍可能是在市電頻率為50Hz的地方使用NTSC制式的攝像機，或在市電頻率為60Hz的地方使用PAL制攝像機。Q2：圖像有紫邊/藍邊FAQQ3：顯示的圖像不停閃爍59Q4：圖像整體偏色嚴重；AWB出問題如下圖這種情況是ICR不良導(dǎo)致。FAQQ4：圖像整體偏色嚴重；如下圖這種情況是ICR不良導(dǎo)致。FA60Q5：圖像出現(xiàn)光斑反光導(dǎo)致的鬼影/眩光現(xiàn)象FAQQ5：圖像出現(xiàn)光斑FAQ61FAQQ6：夜視亮度非常低紅外燈沒有開啟ICR切換不良FAQQ6：夜視亮度非常低62FAQQ7：夜視圖像非常蒙，白天效果正常鏡頭臟半球產(chǎn)品的話，可能是球罩臟或被刮花；或者是紅外燈罩被撥得太高，在球機結(jié)構(gòu)內(nèi)部反光導(dǎo)致發(fā)蒙遮陽罩或者紅外燈旁邊有物體反光FAQQ7：夜視圖像非常蒙，白天效果正常63

TheEnd

TheEnd64精品文檔歡迎下載讀書破萬卷，下筆如有神--杜甫精品文檔歡迎下載讀書破萬卷，下筆如有神--杜甫65監(jiān)控攝像機基礎(chǔ)知識

——IQ篇2018監(jiān)控攝像機基礎(chǔ)知識

——IQ篇201866Outlines一、攝像機成像部分主要器件及其作用二、與圖像相關(guān)的常用術(shù)語三、攝像機的常用指標及測試方法常用指標及其測試方法影響圖像質(zhì)量的因素四、CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識五、FAQOutlines一、攝像機成像部分主要器件及其作用67攝像機成像部分主要器件及其作用鏡頭圖像傳感器（CCD/CMOS）鏡頭座（C/CS）濾光片DSP尾板視頻信號ISP攝像機成像部分主要器件及其作用鏡頭圖像傳感器鏡頭座（C/CS68★鏡頭通過利用不同形狀、不同材質(zhì)的多片透鏡組合，將所需視野中所有物體的發(fā)出的光線匯聚到成像傳感器上的光學(xué)系統(tǒng)；★濾光片濾光片可以將特定波段的光線進行阻隔；目前監(jiān)控常用的濾光片主要為可移動濾光片（IR-cut，ICR），移動濾光片由兩片濾光片組成，一片可通過可見光，阻隔其他波段的光；一片可通過任何波段的光。這種濾光片需要用帶IR糾正的鏡頭來彌補其兩種濾光片折射率不一致造成的失焦問題。攝像機成像部分主要器件及其作用★鏡頭攝像機成像部分主要器件及其作用69★圖像傳感器圖像傳感器的作用是將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。監(jiān)控用的圖像傳感器有CCD和CMOS兩種；CCD優(yōu)點：成像質(zhì)量好，信噪比高缺點：功耗較大，成本較高，制作工藝復(fù)雜CMOS優(yōu)點：功耗較小，相同分辨率下成本比CCD低，工藝簡單缺點：噪點較大，成像質(zhì)量相對較差攝像機成像部分主要器件及其作用★圖像傳感器攝像機成像部分主要器件及其作用70常用CCD/CMOS標稱芯片尺寸感光靶面尺寸1”2/3”1/2”1/3”1/4”對角線16mm11mm8mm6mm4.5mm垂直9.6mm6.6mm4.8mm3.6mm2.7mm水平12.7mm8.8mm6.4mm4.8mm3.6mm有效像素（EffectivePixels

）有效像素數(shù)是指真正參與感光成像的像素值。最高像素的數(shù)值是圖像傳感器的真實像素，這個數(shù)據(jù)通常包含了感光器件的非成像部分?？傁袼赜行袼財z像機成像部分主要器件及其作用常用CCD/CMOS標稱芯片尺寸感光靶面尺寸1”2/3”1/71★ISP（ImageSignalProcessor）圖像處理器的作用是將Sensor輸出的圖像信號進行各種圖像處理，如降噪（NoiseReduction）、銳化（Sharpness）、白平衡（AWB），自動曝光控制（AE），亮度控制，Gamma調(diào)整等等。公司現(xiàn)有產(chǎn)品使用的ISP平臺：海思、Mstar、Sony、EN攝像機成像部分主要器件及其作用★ISP（ImageSignalProcessor）公72`★清晰度清晰度是指攝像機捕捉圖像細節(jié)的能力，通常用電視線（TVL）來衡量★色彩還原性指攝像機對各種顏色的還原能力★亮度靈敏度衡量攝像機在低照度環(huán)境下的圖像表現(xiàn)能力與圖像相關(guān)的常用術(shù)語`★清晰度與圖像相關(guān)的常用術(shù)語73`★色溫光源的色溫是通過對比它的色彩和理論的熱黑體輻射體來確定的；熱黑體輻射體與光源的色彩相匹配時的開爾文溫度就是那個光源的色溫，它直接和普朗克黑體輻射定律相聯(lián)系；色溫對攝像機的AWB功能影響很大。與圖像相關(guān)的常用術(shù)語`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語`★色溫與圖像相關(guān)的常用術(shù)語`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語74常見光源色溫光源色溫范圍鎢絲燈，白熾燈2500-3200K碳棒燈4000-5500K熒光燈，節(jié)能燈4500-6500K氙燈5600K碳精燈5500-6500K日光平均5400K有云天氣下的日光6500-7000K陰天日光12000-18000K`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語常見光源色溫光源色溫范圍鎢絲燈，白熾燈2500-3200K碳75★信噪比（S/Nratio）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(guān)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(yīng)提高；信噪比越大圖像質(zhì)量越優(yōu)`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★信噪比（S/Nratio）信噪比越大圖像質(zhì)量越優(yōu)`與圖像76★GammaGamma校正補償了不同輸出設(shè)備存在的顏色顯示差異，從而使圖像在不同的監(jiān)視器上呈現(xiàn)出相同的效果。Gamma值的修正，可以改變畫面明暗，增加對比。不同Gamma曲線的圖像效果對比`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★Gamma不同Gamma曲線的圖像效果對比`與圖像相關(guān)的77★最低照度攝像機輸出端之視頻信號幅度降至額定電平的一半時物體的最小照度。此外，測試時最低照度的數(shù)值，是受諸多因素影響的，包括：?各廠家的定義值有所不同；?鏡頭光圈對數(shù)值影響很大；?受光源色溫影響；?和被攝物體的反射率有關(guān)；?和AGC的大小、快門狀態(tài)等有關(guān)。一般最低照度的表示方式：0.01lux@F1.2，AGCON`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★最低照度一般最低照度的表示方式：`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語78★AGC（AutoGainControl）Sensor在照度低時輸出的信號很弱，恢復(fù)出來的圖像亮度也很低，為了使最終得到的圖像亮度達到要求，需要對sensor輸出信號進行增強，而照度高時，不需要進行增強，攝像機內(nèi)部會使用AGC模塊，實現(xiàn)這一點。一般情況下，AGC說的是給攝像機設(shè)置的增益最大值，攝像機會根據(jù)照度自行在最大值和最小值之間進行動態(tài)調(diào)整。說明：提高AGC的值并不能提升信噪比；在低光照環(huán)境下提高AGC值可使畫面亮度提高，但是噪點也會相應(yīng)增多。`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★AGC（AutoGainControl）`與圖像相79★色調(diào)和飽和度色調(diào)（Hue）R、G、B三種原色，兩兩以不同比例混合后產(chǎn)生的顏色。飽和度（Saturation）/色彩濃度飽和度是指色彩的鮮艷程度，也稱色彩的純度，濃度。飽和度越高，顏色越鮮艷；飽和度越低，顏色越暗淡；`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★色調(diào)和飽和度飽和度（Saturation）/色彩濃度`與圖80飽和度相同，色調(diào)不同色調(diào)相同，飽和度不同`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語飽和度相同，色調(diào)不同色調(diào)相同，飽和度不同`與圖像相關(guān)的常用術(shù)81★快門速度（ShutterSpeed）、曝光時間曝光時間是指sensor像素點被通電，開始接收外界的光信號到被切斷電源停止工作的時間間隔。曝光時間的長短由快門速度決定，快門速度越高，曝光時間越短,運動物體就會在底片呈現(xiàn)更清晰的影象；反之快門速度越低，曝光時間越長,運動的物體就越模糊；表示方法：曝光時間——25ms、33ms……快門速度——1/25,1/30,1/100,1/1000……`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★快門速度（ShutterSpeed）、曝光時間`與圖像82★AE（AutoExposure）攝像機根據(jù)環(huán)境亮度自動調(diào)整曝光量，包括曝光時間、增益等參數(shù)；★AWB（AutoWhiteBalance）白平衡是攝像機的重要指標之一；白平衡的作用是使攝像機在不同色溫的照明環(huán)境下都能正確還原物體的顏色，使其不偏色。AWB的常用模式：ATW、AWB、Manual`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★AE（AutoExposure）`與圖像相關(guān)的常用術(shù)83例子：白平衡不正確引起的偏色`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語例子：白平衡不正確引起的偏色`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語84`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★降噪（NoiseReduction）降噪是指對攝像機圖像上的噪點進行處理的過程，分為2D降噪和3D降噪兩種；2D降噪對單幅圖像的噪點進行處理，將其減弱，處理后的圖像會相對柔和3D降噪通過對前后兩幀的圖像進行對比篩選處理，從而將噪點位置找出，對其進行增益控制，從而減少噪點。采用3D降噪的攝像機，圖像噪點會明顯減少，圖像會更透徹。`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★降噪（NoiseReduction85`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★銳度（Sharpness）銳度是反映圖像邊緣對比度的一個指標。銳度越高，邊緣越清晰；銳度越低，圖像越柔和；如果將銳度調(diào)得過高，則會在物體邊緣出現(xiàn)黑邊、白邊等現(xiàn)象，圖像看起來失真而且刺眼。所以，為了獲得相對清晰而又真實的圖像，銳度應(yīng)當調(diào)得合適。說明：A.

過分提高銳度并不能提高清晰度；B.提高銳度，會相應(yīng)的增加圖像噪點，銳度越高，噪點越大；`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★銳度（Sharpness）86`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語例子：銳化過高引起的黑邊和白邊`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語例子：銳化過高引起的黑邊和白邊87`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★寬動態(tài)（WidedynamicRange，WDR）寬動態(tài)就是場景中特別亮的部位和特別暗的部位同時都能看得特別清楚。寬動態(tài)范圍是圖像能分辨最亮的亮度信號值與能分辨的最暗的亮光信號值的比值。寬動態(tài)的表現(xiàn)方式以“倍數(shù)”或“dB”來表示普通攝像機寬動態(tài)BLC`與圖像相關(guān)的常用術(shù)語★寬動態(tài)（WidedynamicR88衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法★常用指標及其測試方法清晰度色彩還原性低照性能動態(tài)范圍白平衡信噪比曝光的穩(wěn)定性衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法★常用指標及其測試方法89衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法1、分析圖像指標的常用軟件HYRes——分析攝像機的中心清晰度Imatest——分析色彩還原性、清晰度、動態(tài)范圍等多種圖像指標衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法1、分析圖像指標的常用軟件H90`2、清晰度的測試方法衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法用HYRes分析結(jié)果`2、清晰度的測試方法衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法用HY91`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法3、色彩還原性的測試方法`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法3、色彩還原性的測試方法92`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法4、低照度的圖像質(zhì)量測試方法照度計24色卡`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法4、低照度的圖像質(zhì)量測試方93`5、動態(tài)范圍測試衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法`5、動態(tài)范圍測試衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法94`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法6、白平衡測試2000K6500K4000K10000K9000K2700K`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法6、白平衡測試2000K6957、信噪比測試`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法7、信噪比測試`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法968、曝光穩(wěn)定性測試`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法8、曝光穩(wěn)定性測試`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法97★影響圖像質(zhì)量的因素1、SensorSensor的靈敏度、像素大小對攝像機的低照效果起決定性作用；像素面積越大，低照效果越好；Sensor的工藝水平影響低照環(huán)境下的圖像噪聲狀況；`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法有FPN無FPN★影響圖像質(zhì)量的因素`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法有FP982、ISP各個平臺的ISP算法不同，同樣的圖像做處理，效果區(qū)別也會很大。ISP的功能，如：有無3DNR對低照效果有影響；有無SmartIR對夜視效果有影響等；3、鏡頭鏡頭的清晰度要和sensor的分辨率配合；邊緣清晰度和中心清晰度相差不能過大；鏡頭的通光量（F值）影響攝像機的低照性能鏡頭的色差程度，影響圖像的紫邊/藍邊等好的鏡頭反光狀況會輕微一些，差的鏡頭反光嚴重，圖像發(fā)蒙鏡頭的裝配要求比較高：平整度、對焦點`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法2、ISP`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法994、圖像參數(shù)設(shè)置亮度設(shè)置越高，圖像越亮，圖像越容易發(fā)蒙、過曝；低照時噪點越多；對比度越高，圖像亮度越高，越容易過曝；對比度越低，圖像越暗；色調(diào)，調(diào)整后容易偏色；飽和度越高，色彩越濃，低照時彩色噪聲越多；銳化：值越高，邊緣越銳利，同時圖像噪聲越多降噪：值越高，邊緣越柔和，圖像噪聲越少，與銳化是矛盾的AGC：值設(shè)置越高，低照時圖像亮度越高，噪聲越多`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法4、圖像參數(shù)設(shè)置`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法1005、結(jié)構(gòu)、組裝對于紅外產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)對夜視的影響非常大；鏡頭和燈板的高度配合、與球罩、前殼玻璃的距離都有要求，高度配合不好，夜視容易發(fā)蒙；外殼的反光程度也對夜視效果有影響；燈板角度與鏡頭視場角要配合；燈板角度大于鏡頭視場角，夜視距離不夠；燈板角度小于鏡頭視場角，夜視會有手電筒效應(yīng)；`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法5、結(jié)構(gòu)、組裝`衡量圖像質(zhì)量的常用指標及測試方法101`★鏡頭的原理通過利用不同形狀、不同材質(zhì)的多片透鏡組合，將所需視野中所有物體的發(fā)出的光線匯聚到成像傳感器上的光學(xué)系統(tǒng)。CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識鏡頭內(nèi)部光路圖`★鏡頭的原理CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識鏡頭內(nèi)部光路圖102★鏡頭的構(gòu)造鏡片前組后組鎖緊釘Φ14直插接口M12螺紋接口標簽前壓圈主鏡筒自動光圈IR-CUT變焦鏡頭定焦鏡頭`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識★鏡頭的構(gòu)造鏡片前組后組鎖緊釘Φ14直插接口M12螺紋接口標103CS接口CS型安裝座攝像機上使用C型鏡頭的話，需要加一個高度為5mm的轉(zhuǎn)換接圈。清晰度焦距成像靶面支持IR功能鏡頭F值`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識CS接口CS型安裝座攝像機上使用C型鏡頭的話，需要加一個高度104★鏡頭的種類按照光圈調(diào)節(jié)方式分類：手動光圈鏡頭自動光圈鏡頭：直流驅(qū)動自動光圈鏡頭（DCAuto）視頻驅(qū)動自動光圈鏡頭（VideoAutoIris）按照焦距不同分類：

定焦鏡頭：單一焦距段可聚焦變焦鏡頭：在一段焦距范圍內(nèi)都可聚焦成像`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識★鏡頭的種類`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識105★鏡頭的規(guī)格`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識★鏡頭的規(guī)格`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識1061、分辨率鏡頭的分辯率是指在成像平面上1毫米間距內(nèi)能分辨開的黑白相間的線條對數(shù)，單位是“線對/毫米”（lp/mm）。象元大小可以大致計算出需要鏡頭的線對數(shù)根據(jù)實際配合的經(jīng)驗，計算結(jié)果的2/3，Sensor可以接受`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識1、分辨率`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識1072、焦距——透鏡的光心到光聚集之焦點的距離。鏡頭的焦距決定了該鏡頭拍攝的物體在傳感器上所形成影像的大小。假設(shè)以相同的距離面對同一物體進行拍攝，那么鏡頭的焦距越長，則物體所形成的影像就越大。`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識鏡頭焦距監(jiān)控距離CCD視角(1/3”)2.8mm4.3m86.3°3.5mm5.4m67.4°4mm6m62°4.8mm7.3m52.2°6mm9m42.3°8mm12m32.6°12mm18m22.1°16mm25m17.1°25mm38m10.6°60mm120m3.5°73.8mm150m2.9°2、焦距——透鏡的光心到光聚集之焦點的距離。鏡頭的焦距決定了108`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識同一臺攝像機，不同焦距時成像大小的對比`CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識同一臺攝像機，不同焦距時成像大小的對比109`3、光圈（F值）為了控制通過鏡頭的光通量的大小，在鏡頭的后部均設(shè)置了光圈。鏡頭焦距和鏡頭有效孔徑的比值稱為光圈系數(shù)，也稱為F值，光圈系數(shù)決定被攝像的照度(亮度)，F(xiàn)值越小，光圈越大，到達SENSOR的通光量就越大。鏡頭的最大光圈系數(shù)往往標示在鏡頭上，如1:1.2或F1.2。CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識`3、光圈（F值）CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識110`4、視場角（FOV）鏡頭所能覆蓋的范圍，通常以角度來表示，這個角度就叫鏡頭的視角FOV。鏡頭的焦距越長，視場角越小。CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識`4、視場角（FOV）CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識111`視場角和分辨率的關(guān)系當攝像機的分辨率是截取輸出時，視場角會隨之改變CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識`視場角和分辨率的關(guān)系CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識112`視場角和Sensor像素的關(guān)系Sensor像素點大小影響視場角CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識`視場角和Sensor像素的關(guān)系CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識113`同樣是1080P的攝像機，同一個2.8mm鏡頭，CMOS像素點大小決定了視場角CCTV鏡頭基礎(chǔ)知識Sensor分辨率象元大小水平尺寸水平視角（2.8mm）AR03301920x1080