焦距與視場(chǎng)角

一體化攝像機(jī)技術(shù)指標(biāo)介紹

一體化攝像機(jī)指攝像機(jī)和鏡頭整合為一個(gè)機(jī)體，可以方便地對(duì)鏡頭（倍數(shù)，聚焦，光圈）進(jìn)行控制。一體化攝像機(jī)的主要指標(biāo)如下：

1.分辨率

攝像機(jī)的分辨率由CCD的象素?cái)?shù)量決定，目前彩色一體化攝像機(jī)分為高線(xiàn)（480電視線(xiàn)）和低線(xiàn)（420電視線(xiàn)）兩種，因?yàn)殓R頭口徑的配合，都使用1/4″CCD，高線(xiàn)通常使用SONY公司的ICX229AK，低線(xiàn)通常使用SONY公司的ICX227AK，高線(xiàn)低照度通常使用SONY公司的EXVIEWCCDICX279AK。

2.

光學(xué)變倍

光學(xué)變倍倍數(shù)是衡量一體化攝像機(jī)空間成像范圍的重要指標(biāo)，目前一般有16倍、22倍、27倍等，加上電子放大，可對(duì)300米的目標(biāo)清楚監(jiān)控。

3.

最低照度

通常，彩色CCD一體化攝像機(jī)最低照度由CCD的靈敏度決定，目前，1/4″彩色CCD采用SONY公司的ICX279AKEXVIEWCCD，才有很低的照度。采用幀累積技術(shù)，會(huì)有更低的照度，但應(yīng)用此技術(shù)后幀率太慢，達(dá)到1幀/秒左右，圖像跳躍且移動(dòng)的目標(biāo)會(huì)嚴(yán)重拖尾。

4.

其它共有性能

1)電子放大：一般為10倍。

2)通訊端口：RS232C/RS422

3)自動(dòng)聚焦：可與手動(dòng)聚焦轉(zhuǎn)換

4)白平衡：常有自動(dòng)白平衡，手動(dòng)白平衡及工廠設(shè)定的多個(gè)特定色溫（從2900K到9600K）模式。

5)S端子輸出

6)自動(dòng)光圈閉路監(jiān)控?cái)z像機(jī)參數(shù)詳解

攝像機(jī)參數(shù)詳解在閉路監(jiān)控系統(tǒng)中,攝像機(jī)又稱(chēng)攝像頭,嚴(yán)格的來(lái)說(shuō),攝像機(jī)是攝像頭和鏡頭的總稱(chēng).

攝像機(jī)的核心是CCD,目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有CCD和生產(chǎn)能力,主要集中在日本和韓國(guó).由于CCD在生產(chǎn)過(guò)程中分不同等級(jí)和和生產(chǎn)商獲得的途徑不同,造成CCD的采集效果也不同.一個(gè)簡(jiǎn)單的檢測(cè)方法,就是將攝像機(jī)通電,不接鏡頭,用手遮住鏡頭接口,看圖像有沒(méi)有亮點(diǎn),雪花大不大,然后接上鏡頭,將攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)一個(gè)色彩鮮明的物體,查看監(jiān)視器的顏色是否有偏色,圖像有無(wú)扭曲現(xiàn)象,色彩和灰度是否平滑.

由于攝像機(jī)的核心部件是CCD,所以其主要參數(shù)大多與CCD有關(guān),下面就列出攝像機(jī)的主要參數(shù):

（１）CCD尺寸，亦即攝像機(jī)靶面。原多為1/2英寸，現(xiàn)在1/3英寸的已普及化，1/4英寸和1/5英寸也已商品化。（２）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?，F(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像機(jī)。（３）水平分辨率。彩色攝像機(jī)的典型分辨率是在320到500電視線(xiàn)之間，主要有330線(xiàn)、380線(xiàn)、420線(xiàn)、460線(xiàn)、500線(xiàn)等不同檔次。

分辨率是用電視線(xiàn)（簡(jiǎn)稱(chēng)線(xiàn)TVLINES）來(lái)表示的，彩色攝像頭的分辨率在33到500線(xiàn)之間。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)于清晰任?0線(xiàn)。頻帶越寬，圖像越清晰，線(xiàn)數(shù)值相對(duì)越大。

（４）最小照度，也稱(chēng)為靈敏度。是CCD對(duì)環(huán)境光線(xiàn)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(xiàn)。照度的單位是勒克斯（LUX），數(shù)值越小，表示需要的光線(xiàn)越少，攝像頭也越靈敏。月光級(jí)和星光級(jí)等高增感度攝像機(jī)可工作在很暗條件，2~3lux屬一般照度.

（５）掃描制式。有PAL制和NTSC制之分。

（６）攝像機(jī)電源。交流有220V、110V、24V，直流為12V或9V。

（７）信噪比。典型值為46db，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。

（８）視頻輸出。多為1Vp-p、75Ω，均采用BNC接頭。

（９）鏡頭安裝方式。有C和CS方式，二者間不同之處在于感光距離不同。1.問(wèn)：什么是最低照度？什么是感光度？0.0001Lux代表什么？

答：最低照度是測(cè)量攝像機(jī)感光度的一種方法，換句話(huà)說(shuō)，攝像機(jī)能在多黑的條件下看到可用的影像。但是因?yàn)闆](méi)有管理的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，因此每個(gè)大型CCD制造商都有自己測(cè)量CCD感光度的方法。然而一個(gè)標(biāo)注為（1Lux，F(xiàn)10）的攝像機(jī)能和標(biāo)注為（0.01Lux，F(xiàn)10）的攝像機(jī)完全一樣?。?！奇怪嗎？為什么呢？

2.問(wèn)：F2.0、f3.4毫米代表什么意思？我如何通過(guò)這些數(shù)字來(lái)選擇鏡頭？

答：F表示鏡頭的孔徑，F(xiàn)停止2:1和f3.4毫米表示鏡頭的焦距是3.4毫米。

鏡頭F2.0和f3.4~4采用非常經(jīng)濟(jì)的形式，應(yīng)此價(jià)格較低，廣泛應(yīng)用于單板攝像機(jī)，F(xiàn)2.0的鏡頭的孔

徑能收集人眼一半的光線(xiàn)，f3.4毫米的鏡頭在1/4英寸CCD上有60度的視角，在1/3英寸CCD上有90度視角，非常接近于人眼的視角。人眼的兩只眼睛能包含更大的視角，就像是上帝巧妙的設(shè)計(jì)，從人到人一般有150到180的角度，但是請(qǐng)記住，F(xiàn)停止和f焦距只是一個(gè)鏡頭的基本參數(shù)，并不代表質(zhì)量。一個(gè)具有同樣F停止和焦距的優(yōu)質(zhì)鏡頭能比具有同樣參數(shù)的劣質(zhì)鏡頭貴100倍，請(qǐng)參閱下一個(gè)問(wèn)答詳細(xì)了解。

3.問(wèn)：漏光排斥比的物理含義是什么？

答：漏光是由CCD傳感器設(shè)計(jì)的缺陷造成的，每個(gè)攝像機(jī)有一個(gè)CCD傳感器，由于CCD傳感器的缺陷，進(jìn)入CCD傳感器的強(qiáng)光將會(huì)穿透抵抗層產(chǎn)生過(guò)度的影像，這些不需要的影像稱(chēng)做拖光，CCD攝像機(jī)抵抗強(qiáng)光的能力稱(chēng)為漏光排斥比。

4.問(wèn)：什么事CMOS攝像機(jī)？和CCD攝像機(jī)有何不同？

答：CMOS傳感器是一種通常比CCD傳感器低10倍感光度的傳感器。

因?yàn)槿搜勰芸吹?Lux照度（滿(mǎn)月的夜晚）以下的目標(biāo)，CCD傳感器通常能看到比人眼略好在0.1~3Lux，是CMOS傳感器感光度的3到10倍。

5.什么是峰值感應(yīng)模式？

答：峰值感應(yīng)模式是用通過(guò)影像亮點(diǎn)代替整個(gè)影像的平均值來(lái)決定曝光指數(shù)，使用規(guī)則系統(tǒng)的用戶(hù)能應(yīng)對(duì)最苛刻的要求，如在黑夜抓取一個(gè)白點(diǎn)的影像，而且還要看到這個(gè)小亮白點(diǎn)的細(xì)節(jié)和色彩。

這對(duì)于在夜晚使用攝像機(jī)抓取車(chē)牌號(hào)碼同時(shí)還要看到交通燈的顏色非常有用。

6.什么是星光攝像機(jī)？

星光CCD攝影機(jī)，光子在CCD傳感器上比普通CCD攝像機(jī)最大曝光時(shí)間（1/60或1/50秒）長(zhǎng)2到128倍（1~2秒）的聚集。因此，攝像機(jī)產(chǎn)生可用影像的最低照度就降低了2到128倍。使用帶有幀累積技術(shù)的星光攝像機(jī)，用戶(hù)可以在星光照度情況（0.0035Lux）下看到彩色影像，而在多云的星光照度情況（0.0002Lux）下看到黑白影像，城市中散布的背景光（比如光污染）足夠產(chǎn)生良好的彩色曝光。

7.問(wèn)：什么是超高感度攝像機(jī)？它的優(yōu)點(diǎn)和缺陷在哪里？

答："EX-View"是索尼公司研發(fā)用來(lái)提高其CCD感光度的一個(gè)感光度提高技術(shù)，一是兩個(gè)可見(jiàn)光的因素，二是四倍近紅外波的波長(zhǎng)。

EX-View是索尼專(zhuān)有技術(shù)，每個(gè)CCD基礎(chǔ)光電二極管的P/N接口特殊組裝來(lái)獲得更好的光子到電子的轉(zhuǎn)換效率。另外，每個(gè)光電二極管（描繪影像上的一個(gè)像素）有一個(gè)覆蓋在上面的微型鏡頭能夠較好的記錄和聚焦光線(xiàn)到有效的半導(dǎo)體接口。它的結(jié)果對(duì)比于索尼提供的CCD可視范圍提高了可見(jiàn)光的2倍和近紅外光（800~900納米）的4倍感光度。EX-View的Lux效率比優(yōu)質(zhì)的"SuperHAD"可見(jiàn)光和近紅外光波場(chǎng)高出了2倍。

EX-View技術(shù)的缺陷在于，因?yàn)镃CD芯片制造過(guò)程的難度本質(zhì)和芯片靈敏的本質(zhì)，索尼公司只有有限的傳感器部分供貨。

按照索尼的講法，相比于SuperHAD傳感器，EX-View芯片的光電二極管還有一些潛在的不完美的地方。這些很少的有缺陷的CCD元素可能會(huì)有故障，因此會(huì)導(dǎo)致"死亡像素"，會(huì)在影像留下一些無(wú)法去除的得白點(diǎn)或黑點(diǎn)。CCD芯片已知不管是在儲(chǔ)存或使用中死點(diǎn)都會(huì)不斷增長(zhǎng)。

舉個(gè)例子，一個(gè)從索尼工廠出來(lái)的EX-ViewCCD只有3個(gè)死點(diǎn)，但是在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中可能增加到5個(gè)，到了攝像機(jī)廠商的倉(cāng)庫(kù)時(shí)可能增長(zhǎng)到7個(gè)并會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)，比如，當(dāng)安裝在CCD攝像機(jī)上時(shí)增長(zhǎng)到12個(gè)。到攝像機(jī)到達(dá)用戶(hù)時(shí)數(shù)量可能增長(zhǎng)到15到30個(gè)。這個(gè)過(guò)程會(huì)一直持續(xù)到有缺陷的光電二極管都穩(wěn)定下來(lái)。索尼認(rèn)為死點(diǎn)數(shù)量增長(zhǎng)的原因是由于宇宙射線(xiàn)破壞了一些CCD矩陣的缺陷接口。

由于制造過(guò)程的感光本質(zhì)，EX-ViewCCD芯片的產(chǎn)量是比較低的，可以使用的單位也是有限的產(chǎn)量。制造過(guò)程的高成本組合使得EX-ViewCCD芯片更適合應(yīng)用于特殊領(lǐng)域（如科研、工業(yè)），這里使用高亮感光度的芯片是非常重要的，但是在普通的監(jiān)控?cái)z像機(jī)應(yīng)用上使用卻是不劃算的。

8.問(wèn)：什么是超高解析CCD攝像機(jī)？

答：目前市場(chǎng)上的索尼CCD攝像機(jī)幾乎都使用了超高解析技術(shù)。超高解析能比傳統(tǒng)舊型號(hào)的CCD提高2倍的感光度和6dB的漏光排斥比。

松下認(rèn)為他們的最新37個(gè)系列和索尼超高解析一樣的好，而39個(gè)系列和索尼EX-View在可見(jiàn)光范圍有同樣的效果。

索尼Ex-viewCCD相比于超高解析在近紅外光區(qū)域（800~900納米）有4倍的感光度，然而這個(gè)優(yōu)點(diǎn)只有需要在夜視時(shí)能取得很好的效果。如果不能正確地使用，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)幾乎沒(méi)有用處，因?yàn)榧t外線(xiàn)會(huì)導(dǎo)致色彩失真，由于紅外線(xiàn)聚焦較深的物理特性導(dǎo)致影像模糊，特別在使用某些鏡頭的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致全息影像。

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9.問(wèn)：什么是超寬動(dòng)態(tài)？

超寬動(dòng)態(tài)是在非常強(qiáng)烈的對(duì)比下讓攝像機(jī)看到影像的特色。

寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)比傳統(tǒng)只具有3:1動(dòng)態(tài)范圍的攝像機(jī)超出了幾十倍。自然光線(xiàn)排列成從120,000Lux到星光夜里的0.00035Lux。當(dāng)攝像機(jī)從室內(nèi)看窗戶(hù)外面，室內(nèi)照度為100Lux，而外面風(fēng)景的照度可能是10,000Lux，對(duì)比就是10,000/100=100:1。這個(gè)對(duì)比人眼能很容易地看到，因?yàn)槿搜勰芴幚?000:1的對(duì)比度，然而傳統(tǒng)的閉路監(jiān)控?cái)z像機(jī)處理它會(huì)有很大的問(wèn)題，傳統(tǒng)攝像機(jī)只有3:1的對(duì)比性能，它只能選擇使用1/60秒的電子快門(mén)來(lái)取得室內(nèi)目標(biāo)的正確曝光，但是室外的影像會(huì)被清除掉（全白）；或者換種方法攝像機(jī)選擇1/6000秒取得室外影像完美的曝光，但是室內(nèi)的影像會(huì)被清除（全黑）。這是一個(gè)自從攝像機(jī)被發(fā)明以來(lái)就一直長(zhǎng)期存在的缺陷。

10.問(wèn)：什么是星光模式？

星光模式能讓CCD攝像機(jī)在非常弱的光線(xiàn)情況下，比如0.0002Lux照度等級(jí)，看到清晰的彩色影像。

所有的CCD攝像機(jī)都是設(shè)計(jì)工作在1/50,1/60~1/2000秒的快門(mén)速度，因此最低照度等級(jí)或者稱(chēng)為感光度在使用F1.2和5600k條件下限制在3到6Lux。星光模式CCD攝像機(jī)專(zhuān)有數(shù)字訊號(hào)處理器能使得CCD的快門(mén)速度低到1~10秒，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間快門(mén)打開(kāi)的物理原理，CCD可以收集到更多的光子，因此比傳統(tǒng)攝像機(jī)提高100到600倍的感光度。

11.問(wèn)：什么是背光補(bǔ)償？

背光補(bǔ)償能提供在非常強(qiáng)的背景光線(xiàn)前面目標(biāo)的理想的曝光，無(wú)論主要的目標(biāo)移到中間、上下左右或者熒幕的任一位置。

一個(gè)不具有超強(qiáng)動(dòng)態(tài)特色的普通攝像機(jī)只有如1/60秒的快門(mén)速度和F2.0的光圈的選擇，然而一個(gè)主要目標(biāo)后面的非常亮的背景或一個(gè)點(diǎn)光源是不可避免的，攝像機(jī)將取得所有近來(lái)光線(xiàn)的平均值并決定曝光的等級(jí)，這并不是一個(gè)好的方法，因?yàn)楫?dāng)快門(mén)速度增加的時(shí)候，光圈會(huì)被關(guān)閉導(dǎo)致主要目標(biāo)變得太黑而不被看見(jiàn)。為了克服這個(gè)問(wèn)題，一種稱(chēng)為背光補(bǔ)償?shù)姆椒ㄍㄟ^(guò)加權(quán)的區(qū)域理論被廣泛使用在多數(shù)攝像機(jī)上。影像首先被分割成7塊或6個(gè)區(qū)域（兩個(gè)區(qū)域是重復(fù)的），每個(gè)區(qū)域都可以獨(dú)立加權(quán)計(jì)算曝光等級(jí)，例如中間部分就可以加到其余區(qū)塊的9倍，因此一個(gè)在畫(huà)面中間位置的目標(biāo)可以被看得非常清晰，因?yàn)槠毓庵饕菂⒄罩虚g區(qū)域的光線(xiàn)等級(jí)進(jìn)行計(jì)算。然而有一個(gè)非常大的缺陷，如果主要目標(biāo)從中閑移動(dòng)到畫(huà)面的上下左右位置，目標(biāo)會(huì)變得非常黑，因?yàn)楝F(xiàn)在它不被區(qū)別開(kāi)來(lái)已經(jīng)不被加權(quán)。

12.問(wèn)：什么是無(wú)色滾動(dòng)？

答：數(shù)字訊號(hào)處理器視頻攝像機(jī)使用在熒光燈下時(shí)，只能產(chǎn)生嚴(yán)重色滾動(dòng)的影像。影像會(huì)從白色轉(zhuǎn)變成藍(lán)色、粉紅色再回到白色，如此循環(huán)。這是因?yàn)榻涣麟娫催\(yùn)行在50/60赫茲所引起的問(wèn)題。白熱燈泡能提供穩(wěn)定的光線(xiàn)，而日光燈的光線(xiàn)由于交流電的強(qiáng)度和色彩以8.3ms的速度在變換而波動(dòng)。傳統(tǒng)攝像機(jī)計(jì)算出白平衡需要100~150ms（0.1~0.15），比交流電慢了8.5ms，因此永遠(yuǎn)不能趕上。對(duì)當(dāng)前影像通過(guò)8次循環(huán)周期才能清楚地產(chǎn)生色滾動(dòng)。

13.問(wèn)：什么是垂直同步、彩色視頻復(fù)合信號(hào)同步、外同步、直流線(xiàn)鎖定和完全同步？

答：這是攝像機(jī)之間不同的同步方法。

全體鎖定是兩部用于精密的應(yīng)用如廣播攝影棚攝像機(jī)之間完全同步最好的方法。它將同步：水平，垂直，偶數(shù)/奇數(shù)區(qū)域，色彩觸發(fā)頻率和階段。

垂直同步是最簡(jiǎn)單的方法來(lái)同步兩部攝像機(jī)，通過(guò)垂直驅(qū)動(dòng)頻率來(lái)保證視頻能夠采用老式的切換期或者四分割機(jī)器，在同一個(gè)監(jiān)視器上顯示幾個(gè)影像源。垂直驅(qū)動(dòng)信號(hào)通常由重復(fù)頻率20/16.7毫秒（50/60赫茲）和脈沖1~3毫秒寬度的脈沖組成。

彩色視頻復(fù)合信號(hào)代表視頻和彩色觸發(fā)信號(hào)，意味著攝像機(jī)能和外部的復(fù)合彩色視頻信號(hào)同步。然而盡管稱(chēng)作彩色視頻復(fù)合信號(hào)同步，實(shí)際上只進(jìn)行水平同步和垂直同步，而沒(méi)有色彩觸發(fā)同步。

外同步非常類(lèi)似于彩色視頻復(fù)合信號(hào)同步。一個(gè)攝像機(jī)能夠同步于另一個(gè)攝像機(jī)的視頻信號(hào)，一個(gè)外同步攝像機(jī)能使用輸入的彩色視頻復(fù)合信號(hào)，提取水平和垂直同步信號(hào)來(lái)做同步。

直流線(xiàn)鎖定是一種古