CCD芯片的选择.doc

CCD芯片就像人的视网膜，是摄像头的核心。 目前市场上大部分摄像头采用的是日本SONY、SHARP、松下、LG等公司生产的芯片，现在韩国也有能力生产，但质量就要稍逊一筹。 因为芯片生产时产生不同等级，各厂家获得途径不同等原因，造成CCD采集效果也大不相同。在购买时，可以采取如下方法检测：接通电源，连接视频电缆到监视器，关闭镜头光圈，看图像全黑时是否有亮点，屏幕上雪花大不大，这些是检测CCD芯片最简单直接的方法，而且不需要其它专用仪器。然后可以打开光圈，看一个静物，如果是彩色摄像头，最好摄取一个色彩鲜艳的物体，查看监视器上的图像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。好的CCD可以很好的还原景物的色彩，使物体看起来清晰自然；而残次品的图像就会有偏色现象，即使面对一张白纸，图像也会显示蓝色或红色。个别CCD由于生产车间的灰尘，CCD靶面上会有杂质，在一般情况下，杂质不会影响图像，但在弱光或显微摄像时，细小的灰尘也会造成不良的后果，如果用于此类工作，一定要仔细挑选。 第二章 摄像机的主要技术参数 一、CCD尺寸 即摄象机靶面。目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。在购买摄像头时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。 1英寸靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。 2/3英寸靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。 1/2英寸靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。 1/3英寸靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。 1/4英寸靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。 二、CCD像素 是CCD的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，分辨率越高，图像细节的表现越好。CCD是由面阵感光元素组成，每一个元素称为像素，像素越多，图像越清晰。现在市场上大多以25万和38万像素为划界，38万像素以上者为高清晰度摄象机。 三、 水平分辨率 分辨率是用电视线（简称线TV LINES）来表示的。彩色摄象机的典型分辨率是在320到500电视线之间，主要有330线、380线、420线、460线、500线等不同档次。 分辨率与CCD和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关，通常规律是1MHz的频带宽度相当于清晰度为80线。 频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。 四、 最小照度 照度又称灵敏度。是CCD对环境光线的敏感程度，或者说是CCD正常成像时所需要的最暗光线。照度的单位是勒克斯（LUX），数值越小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。照度是反映光照强度的一种单位，单位是每平方米的流明数，1LUX大约等于1烛光在1米距离的照度 1LUX=1Lm/M*M（Lm是光通量的单位） 黑白摄像机的灵敏度大约是0.02-0.5Lux(勒克斯)，彩色摄像机多在1Lux以上。摄像的灵敏度与镜头F值有关，0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2相当于3.4Lux/F1.0 普通型：正常工作所需照度13LUX 月光型：正常工作所需照度0.1LUX左右 星光型：正常工作所需照度0.01LUX以下 红外型：采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像 参考环境与照度： 参照环境 大概照度 夏日阳光下 100000Lux 室内日光灯 100Lux 阴天室外 10000Lux 黄昏室内 10Lux 电视台演播室 1000Lux 20cm处烛光 10-15Lux 距60W台灯60cm桌面 300Lux 夜间路灯 0.1Lux 照度值不仅与镜头的光圈大小（F值）有关，与测试时的周边环境也有着较大的关系，以光圈大小（F值）而言，光圈愈大则其所代表的F值愈小，所需的照度愈低。 五、扫描制式 根据各国供电所采用的频率不同，有PAL制和NTSC制之分。 50HZ：PAL制，隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR），标准为625行，50场。 60HZ：NTSC制式，525行，60场（黑白为EIA）。 六、 摄象机电源 交流有220V、110V、24V，直流为12V 或9V。 七、信噪比 当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通常比较明快，观察者不易看出画面中的干扰噪点；而取较暗场景时，监视器显示的画面就比较昏暗，观察者很容易看到画面中雪花状的干扰噪点。干扰噪点的强弱与摄像机的信噪比指标有直接关系，即信噪比越高，干扰噪点对画面的影响就越小。 信噪比是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号S/N来表示。由于在一般情况下，信号电压远高于噪声电压，比值非常大，信噪比的单位用DB来表示。一般摄像机给出的信噪比值均是在AGC（自动增益控制）关闭时的值，因为当AGC接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。 信噪比的典型值为4555db，若为50db，则图像有少量噪声，但图像质量良好；若为60db，则图像质量优良，不出现噪声。 八、 视频输出 1Vp-p、75，采用BNC接头。 九、镜头安装方式 有C和CS方式，两者的螺纹均为1英寸32牙，直径为1英寸，差别是镜头距CCD靶面的距离不同。 C式安装座从基准面到焦点的距离为17.562毫米，比CS式距离CCD靶面多一个专用接圈的长度，CS式距焦点距离为12.5毫米。在安装镜头前，先看一看摄像头和镜头是不是同一种接口方式，如果不是，就需要根据具体情况增减接圈。有的摄像头不用接圈，而采用后像调节环（如松下产品），调节时，用螺丝刀拧松调节环上的螺丝，转动调节环，此时CCD靶面会相对安装基座向后（前）运动，也起到接圈的作用。另外（如SONY，JVC）采用的方式类似后像调节环，它的固定螺丝一般在摄像机的侧面。拧松后，调节顶端的一个齿轮，也可以使图象清晰而不用加减接圈。 十、同步方式对单台摄象机而言，主要的同步方式有下列三种： 内同步利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。 外同步利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象机的外同步输入端 来实现同步。 电源同步也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄象机的交流电源来完成垂直推动同步，即摄象机和电源零线同步。 十一、自动增益控制 所有摄象机都有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，将微弱的信号放大到能正常使用，从而使摄像机能在亮度较低的环境下使用。然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。 需利用摄象机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGC，从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作，即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。 而照度较高时能自动降低增益放大倍数，保证图像不发生畸变。 自动增益打开时，售叼电压和噪声电压被同时放大，信噪比将会减小。此时的噪点也会比较明显。 十二、背光补偿 通常，摄象机的自动增益控制是通过对整个视场的平均亮度来调节增益的，但如果视场中包含一个很亮的背景区域，而观察的主体目标处于亮场的包围中，画面会显示一片昏暗，无层次。放大器检测到的信号平均电平很高，增益的倍数也随之减少，无法改进画面主体目标的明暗度。 当背景光补偿为开启时，摄象机仅对整个视场的部份区域进行检测，来得到整个视场的平均信号电平，从而确定AGC电路的工作值。由于子区域的平均电平很低，所以增益也会较高。整个画面都会更加明亮。 十三、电子快门 这是一个类比于照像机的机械快门功能提出的一个术语，相当于控制CCD图像传感受器的感光时间，感光时间越长，电荷积累时间也就越长，输出信号电流的强度也就越大。在照度较高的地方，感光时间要求短些，否则画面会偏白。在照度较低的地方，感光时间要求长些，这样画面会积累较多的电荷，从而使图像变得清晰。 CCD摄像机的电子快门还可以有效的防止高速移动物体的拖影现象。 十四、白平衡 图像的各种色彩是由红、绿、蓝三种颜色组成的，当电路中的红、绿、蓝三种色彩各自的的信号电压相等时，可以在监视器上输出纯白色的被摄景物，此时称之为白平衡。此时，摄像机能够显示最真实的被摄物体。白平衡如果未调节好，显示的画面将出现偏色（红、蓝、绿）的情况。 白平衡设置有两种方式，自动白平衡和手动白平衡 A、 自动白平衡 连续方式此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围为28006000K。这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的，使色彩表现自然，但对于景物中很少甚至没有白色时，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。 按钮方式先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色目标，然后将自动方式开关从手动拨到设置位置，保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止，在白平衡被执行后，将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置，此时白平衡设置将保持在摄象机的存储器中，直至再次执行被改变为止，其范围为230010000K，在此期间，即使摄象机断电也不会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠，适用于大部分应用场合。 B、手动白平衡 开手动白平衡将关闭自动白平衡，此时改变图像的红色或兰色状况有多达107个等级供调节，如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一个等级。除次之外，有的摄象机还有将白平衡固定在3200K（白炽灯水平）和5500K（日光水平）等档次命令。 十五、低速快门（SLOW/SHUTTER） 此类的摄影机获得低照度下图像的方法是通过电荷单帧累积方式增加CCD在单帧图 像的爆光量，从而提高摄像机对单帧图像的灵敏度。这种方式也可以获得较低的照度指针，但是需要降低图像的连贯程度，所以选择这种摄像机时要注意尽可能不要同云台一起使用，否则会造成丢失画面的现象。在获得低照度下图像上还有一些其它的办法，但都不能从根本上解决照度问题。 此类摄像机又称为（画面）累积型摄像机，是利用计算机内存的技术，连续将几个因光线不足而较显模糊的画面累积起来，成为一个影像清晰的画面，运用SLOW SHUTTER技术降低摄像机照度至0.008LUX/F1.2（128），并且画面能够累积的帧数 (128帧)是属于甚至包括进口品牌再内的领先水平。此类型低照度摄像机适用于禁止红、紫外线破坏的博物馆，夜间生物活动观察，夜间军事海岸线监视等，属性较静态场所的监视。专业文档供参考，如有帮助请下载。