摄像机基本参数及技术应用.pptx

1模拟摄象机基本参数概述目录模拟摄象机基本参数概述目录1图像传感器图像传感器CCD2镜头镜头3图像参数图像参数4电视信号电视信号5摄像机主要参数摄像机主要参数6摄像机的功能摄像机的功能7镜头焦距的计算镜头焦距的计算21图像传感器图像传感器CCD被摄物体的图像经过镜头聚焦在图像传感器被摄物体的图像经过镜头聚焦在图像传感器CCDCCD上，上，CCDCCD根据光的强根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。CCDCCD的尺寸用的尺寸用对角线长度表示，通常以像素为单位。对角线长度表示，通常以像素为单位。31图像传感器图像传感器CCD1.1.CCDCCD定义及尺寸定义及尺寸定义及尺寸定义及尺寸64.83.61/3 例例 如如，Sony Sony FCB-FCB-EX45CEX45C使使用用1/4inch 1/4inch Super Super HAD HAD CCDCCD，FCB-FCB-EX48CPEX48CP使使用用1/4inch 1/4inch EXview EXview HAD HAD CCDCCD，SUPER SUPER HAD HAD CCDCCD是是高高感感光光度度CCDCCD，EXVIEW EXVIEW HAD HAD CCDCCD是是超超高高感感光光度度CCDCCD，可可以以有有效效利利用用普普通通CCDCCD未未能能使使用用的的近近红红外外线线光光（800900800900纳纳米米），使使得得可可视视光光范范围围扩扩充充到到红红外外线线，让让感感亮亮度度能能大大幅幅提提高高，它它的的感感光光效效率率比比优优质质的的“super super hadhad高出了高出了2 2倍。倍。41图像传感器图像传感器CCD2.2.有效像素有效像素有效像素有效像素(Effective Pixels)(Effective Pixels)最最高高像像素素的的数数值值是是CCDCCD的的真真实实像像素素，通通常常包包含含了了感感光光器器件件的的非非成成像像部部分分，而而有有效效像像素素是是CCDCCD实实际际能能使使用用的的像像素素值值。如如日日立立VK-S274ER,VK-S274ER,总总像像素素为为4747万万，有有效像素为效像素为4444万，万，CCDCCD有一部分没有参与成像。有一部分没有参与成像。52镜头镜头1.1.镜头尺寸镜头尺寸镜头尺寸镜头尺寸镜头的成像尺寸与摄像机的靶面尺寸大小要一致。镜头的成像尺寸与摄像机的靶面尺寸大小要一致。镜头的成像尺寸与摄像机的靶面尺寸大小要一致。镜头的成像尺寸与摄像机的靶面尺寸大小要一致。62镜头镜头2.2.焦距焦距焦距焦距f f 焦焦距距决决定定了了摄摄取取图图像像的的大大小小，用用不不同同焦焦距距的的镜镜头头对对同同一一位位置置的的某某物物体体摄摄像像时时，配配长长焦焦距距镜镜头头的的摄摄像像机机所所摄摄取取的的景景物物占占屏屏幕幕显显示示的的像像素素较较大大，反反之之，配配短短焦焦距距镜镜头头的的摄摄像像机机所所摄摄取取的的景景物物占占屏屏幕幕显显示示的的像像素素较较小小。SonySony的的 FCB-EX45CPFCB-EX45CP，f=4.1mm(WIDE)f=4.1mm(WIDE)至至 73.8mm(TELE)73.8mm(TELE)；FCB-EX980P FCB-EX980P，f=3.5mm(WIDE)f=3.5mm(WIDE)至至91.0mm(TELE),F1.691.0mm(TELE),F1.6至至F3.8F3.8。72镜头镜头3.3.光圈光圈光圈光圈 F=f/D F=f/D F F代代表表光光圈圈，f f为为焦焦距距，D D为为镜镜头头实实际际的的有有效效孔孔径径，F F标标注注在在镜镜头头光光圈圈调调整整圈圈上上，标标称称值值为为F1F1，F1.4F1.4，F2F2，F2.8F2.8，F4F4，F5.6F5.6，F8F8，F11F11，F16F16，F22F22，F32F32，F44F44，F64F64等等序序列列值值。F F值值越越小小，光光圈圈越越大大，到到达达摄摄像像机机靶靶面面的的光光通通量量就就越越大大。比比如如，SonySony的的FCB-EX45CPFCB-EX45CP光光圈圈值值为为 F1.4F1.4至至F3.0F3.0，FCB-EX980P FCB-EX980P 为为F1.6F1.6至至F3.8F3.8。82镜头镜头4.4.视场角视场角视场角视场角 镜镜头头的的视视野野范范围围，分分为为水水平平和和垂垂直直视视场场角角。焦焦距距影影响响视视场场角角，焦焦距距越越大大视视场场角角越越小小，焦焦距距越越小小，视视场场角角越越大大。例例如如三三洋洋摄摄像像机机VCC-MD800PVCC-MD800P，水水平平视视场场角角57.8(57.8(近近端端)1.7(1.7(远远端端)，垂垂直直视视场场角角43.7(43.7(近近端端)1.3(1.3(远远端端)，近近端端视视场角要远大于远端视场角。场角要远大于远端视场角。5.5.最小工作距离最小工作距离最小工作距离最小工作距离 最最小小工工作作距距离离是是景景物物距距离离镜镜头头至至少少多多远远能能够够聚聚焦焦清清楚楚物物体体，分分为为广广角角端端和和远远端端最最小小工工作作距距离离。例例如如FCB-EX980SPFCB-EX980SP的的最最小小工工作作距距离离为为320mm(320mm(广广角角端端)至至1500mm(1500mm(远端远端)。93图像参数图像参数1.1.亮度亮度亮度亮度 亮度是画面总体的明亮程度，其值越大，画面越明亮度是画面总体的明亮程度，其值越大，画面越明亮。通常使用从亮。通常使用从0%0%（黑色）至（黑色）至100%100%（白色）的百分（白色）的百分比来度量。比来度量。2.2.锐度锐度锐度锐度 锐度又叫锐度又叫“清晰度清晰度”，它是反映图像平面清晰度和，它是反映图像平面清晰度和图像边缘锐利程度的一个指标。图像边缘锐利程度的一个指标。3.3.对比度对比度对比度对比度 画面最亮的部分和最暗部分的比，其值越大，明暗画面最亮的部分和最暗部分的比，其值越大，明暗对比越强（配合亮度调整，确保画面整体层次丰富、对比越强（配合亮度调整，确保画面整体层次丰富、清晰）。清晰）。4.4.色度色度色度色度 颜色的鲜艳程度，其值越大，色彩越鲜艳。颜色的鲜艳程度，其值越大，色彩越鲜艳。103图像参数图像参数5.5.灰度灰度灰度灰度 灰灰度度也也可可认认为为是是亮亮度度，简简单单的的说说就就是是色色彩彩的的深深浅浅程程度度。灰灰度度图图像像而而言言，每每个个像像素素的的亮亮度度用用一一个个数数值值（即即灰灰度度值值）来来表表示示，通通常常数数值值范范围围在在0 0到到255255之之间间，即即可可用用一一个个字字节节来来表表示示，0 0表表示示黑黑、255255表表示示白白，而而其其它它表表示示灰灰度级别。度级别。6.6.色调色调色调色调 是对一幅画面的整体颜色评价。一幅画虽然用了多种颜色，但总体有一种是对一幅画面的整体颜色评价。一幅画虽然用了多种颜色，但总体有一种倾向，是偏兰或偏红，是偏暖或偏冷等等。这种颜色上的倾向就是一副画倾向，是偏兰或偏红，是偏暖或偏冷等等。这种颜色上的倾向就是一副画的色调。如右图为红色调、暖色调。的色调。如右图为红色调、暖色调。7.7.分辨率分辨率分辨率分辨率 图像分辨率是指数字化图像的大小图像分辨率是指数字化图像的大小,以水平和垂直的像素点表示。常见的以水平和垂直的像素点表示。常见的图像分辨率有图像分辨率有640*480,800*600,1024*768640*480,800*600,1024*768。113图像参数图像参数对比度设定：对比度设定：对比度-弱 对比度-标准 对比度-强 锐度设定：锐度设定：锐度-柔和 锐度-标准 锐度-锐化 色度设定：色度设定：色度-淡 色度-标准 色度-柔浓124电视信号电视信号1.1.视频信号分类视频信号分类视频信号分类视频信号分类Y/CY/C信号信号信号信号 Y/CY/C信信号号即即S-VideoS-Video（Separate Separate VideoVideo），就就是是将将色色度度信信号号C C 和和亮亮度度信信号号Y Y进进行行分分离离，再再分分别别以以不不同同的的通通道道进进行行传传输输，极极大大地地提提高高了了图图像像的的清清晰晰度度。传传输输介介质质是是4 4芯传输线。芯传输线。N N制还是制还是P P制制134电视信号电视信号复合视频（复合视频（CVBS）CVBS是一种亮度/色度(Y/C)混合的视频信号，传输介质为单根带屏蔽的同轴电缆，终端电阻为75欧姆，常用的接头为BNC接头，莲花（RCA接头）。144电视信号电视信号2.2.电视制式电视制式电视制式电视制式 目前世界上彩色电视主要有三种制式，即目前世界上彩色电视主要有三种制式，即NTSCNTSC、PALPAL和和SECAMSECAM制式。制式。NTSCNTSC制制制制 NTSCNTSC制制式式,即即正正交交平平衡衡调调幅幅制制式式，美美国国、加加拿拿大大等等大大部部分分西西半半球球国国家家以以及及中中国的台湾、日本、韩国、菲律宾等均采用这种制式。国的台湾、日本、韩国、菲律宾等均采用这种制式。PALPAL制制制制 它它采采用用逐逐行行倒倒相相正正交交平平衡衡调调幅幅的的技技术术方方法法，西西德德、英英国国等等一一些些西西欧欧国国家家，新新加加坡坡、中中国国大大陆陆及及香香港港，澳澳大大利利亚亚、新新西西兰兰等等国国家家采采用用这这种种制制式式。PALPAL制制式式中中根根据据不不同同的的参参数数细细节节，又又可可以以进进一一步步划划分分为为GG、I I、D D等等制制式式，其其中中PALPALD D制制是我国大陆采用的制式。是我国大陆采用的制式。SECAMSECAM制制制制 又又称称塞塞康康制制，顺顺序序传传送送与与存存储储彩彩色色电电视视系系统统，也也称称行行轮轮换换调调频频制制式式，主主要要应应用于俄罗斯用于俄罗斯,前苏联和东欧国家以及部分非洲国家。前苏联和东欧国家以及部分非洲国家。154电视信号电视信号TVTV制式制式 NTSCNTSCM PALM PALD SECAMD SECAM帧频（帧频（HzHz）3030 25 25 25 25行行/帧帧 525525 625 625 625 625亮度带宽（亮度带宽（MHzMHz）6.06.0 4.2 6.0 4.2 6.0彩色幅载波（彩色幅载波（MHzMHz）3.583.58 4.43 4.43 4.25 4.25色度带宽（色度带宽（MHzMHz）1.3(I)1.3(I)，0.6(Q)0.6(Q)1.3(U)1.3(U)，1.3(V)1.3(V)1.0(U)1.0(U)，1.0(V)1.0(V)165摄像机主要参数摄像机主要参数1.分辨率分辨率 分辨率指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器（应比摄像机的分辨率高）上能够看到的最多线数，数值越大图像越清晰。用电视线来表示，例如三洋摄像机VCC-MD800P的分辨率为540TV线。2.信噪比信噪比 信噪比表示了信号与噪声的比值，用S/N来表示，单位用dB表示 如果图像的信噪比大，图像的画面就干净，就看不到什么噪波的干扰（主要画面中有雪花状），人们看起来就很舒服；如图像的信噪比小，则在画面中会满是雪花状，就会影响正常的收看效果。目前摄像机的信噪比在50dB左右，例如Sony 的FCB-EX980SP信噪比为50dB.175摄像机主要参数摄像机主要参数3.3.最低照度最低照度最低照度最低照度 最低照度是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低最低照度是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到标准值为到标准值为0.7Vp-p0.7Vp-p的的1/31/3到到1/21/2时景物光亮度值。最低照度的测定值要在一定光圈时景物光亮度值。最低照度的测定值要在一定光圈系数的前提下，考虑电子快门的速度和其他条件进行测定。例如系数的前提下，考虑电子快门的速度和其他条件进行测定。例如FCB-EX980SPFCB-EX980SP，最低照度在四种情况下进行测定：，最低照度在四种情况下进行测定：2.0Lux(F1.6,1/502.0Lux(F1.6,1/50秒秒)，0.14Lux(F1.6,1/30.14Lux(F1.6,1/3秒秒)，0.7Lux(ICR-ON0.7Lux(ICR-ON，F1.6,1/50F1.6,1/50秒秒)，0.05Lux(ICR-ON0.05Lux(ICR-ON，F1.6,1/3F1.6,1/3秒秒 )。4.4.同步方式同步方式同步方式同步方式 摄像机的同步方式一般有内同步、电源同步和外同步。摄像机的同步方式一般有内同步、电源同步和外同步。内同步（内同步（内同步（内同步（INTINT）是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。是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。电源同步（电源同步（电源同步（电源同步（LLLL，Line LockedLine Locked），），），），也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄象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。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。外同步（外同步（外同步（外同步（EXTEXT）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。同步输入端来实现同步。186摄像机的功能摄像机的功能1.光学变倍光学变倍Optical Zoom 通过镜片的移动来实现景物的放大与缩小。例如FCB-EX980SP光学变倍36倍。196摄像机的功能摄像机的功能2.2.数字变倍数字变倍数字变倍数字变倍 数字变倍是摄像机内部的处理器通过算法放大一部分像素的面积，数字变倍是摄像机内部的处理器通过算法放大一部分像素的面积，而使图像放大。数字变倍会损失图像的信息，图像清晰度下降，如果而使图像放大。数字变倍会损失图像的信息，图像清晰度下降，如果数字变倍过大，会出现马赛克现象。数字变倍过大，会出现马赛克现象。SonySony摄像机的数字变倍为摄像机的数字变倍为1212倍。倍。206摄像机的功能摄像机的功能3.3.电子快门电子快门电子快门电子快门 电电子子快快门门（Electronic Electronic Shutter Shutter）是是控控制制 CCD CCD 图图像像传传感感器器的的感感光光时时间间。电电子子快快门门速速度度越越低低感感光光时时间间越越长长，图图像像的的灵灵敏敏度度高高，但但会会出出现现慢慢动动作作和和拖拖尾尾现现象象；电电子子快快门门速速度度增增加加，降降低低摄摄像像机机的的灵灵敏敏度度，但但会会增增加加拍拍摄摄移移动动物物体体的的动动态态分分辨辨率率。例例如如FCB-EX980SPFCB-EX980SP电电子子快快门门速度为速度为1/3 1/10,0001/3 1/10,000秒，秒，2020档。档。4.4.曝光模式（曝光模式（曝光模式（曝光模式（ExposureExposure）曝曝光光量量影影响响图图像像的的质质量量，曝曝光光量量与与快快门门速速度度（决决定定感感光光时时间间）与与光光圈圈大大小小（决决定定感感光光面面积积）有有关关。曝曝光光模模式式就就是是摄摄像像机机采采用用光光源源的的方方式式，分分为为快快门门优优先先、光光圈圈优优先先、手手动动曝曝光光和和自自动动曝光。例如曝光。例如SonySony摄像机的曝光模式分为自动、手动、优先模式。摄像机的曝光模式分为自动、手动、优先模式。快门优先模式快门优先模式快门优先模式快门优先模式 手动设定快门速度，由摄像机根据设定的快门速度自动选定光圈大小。手动设定快门速度，由摄像机根据设定的快门速度自动选定光圈大小。光圈优先模式光圈优先模式光圈优先模式光圈优先模式 手动设定光圈大小，由摄像机根据设定的光圈大小自动选择快门速度。手动设定光圈大小，由摄像机根据设定的光圈大小自动选择快门速度。手动曝光模式手动曝光模式手动曝光模式手动曝光模式 手动完成快门速度和光圈大小的调节。手动完成快门速度和光圈大小的调节。自动曝光自动曝光自动曝光自动曝光 由摄像机根据环境的照度、景物的亮度自动选择合适的快门速度和光圈大小由摄像机根据环境的照度、景物的亮度自动选择合适的快门速度和光圈大小.216摄像机的功能摄像机的功能5.曝光补偿曝光补偿 曝光补偿也是一种曝光控制方式，如果环境光源偏暗，即可增加曝光值以突显画面的清晰度。左面为曝光补偿为0时拍摄，右面为曝光补偿+1时拍摄的，图像的亮度明显增加。226摄像机的功能摄像机的功能6.6.自动增益（自动增益（自动增益（自动增益（AGCAGC）通过检测视频信号的平均电平，在较大范围内调节内部电路放大器的增益，通过检测视频信号的平均电平，在较大范围内调节内部电路放大器的增益，使摄像机在不同景物照度下都能够输出标准的视频信号。这种电路是自动增使摄像机在不同景物照度下都能够输出标准的视频信号。这种电路是自动增益控制电路，这种调节为自动增益控制。益控制电路，这种调节为自动增益控制。7.7.背光补偿（背光补偿（背光补偿（背光补偿（BLCBLC）背光补偿也称逆光补偿，它可以有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主背光补偿也称逆光补偿，它可以有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。适用于很亮的背景区域和很暗的前景目标，主要有中心测光体黑暗的缺陷。适用于很亮的背景区域和很暗的前景目标，主要有中心测光和多点测光两种方式。如三洋摄像机和多点测光两种方式。如三洋摄像机VCC-MD800PVCC-MD800P有中心测光和多点测光。有中心测光和多点测光。236摄像机的功能摄像机的功能无背光补偿无背光补偿普通背光补偿普通背光补偿理想的背光补偿理想的背光补偿246摄像机的功能摄像机的功能8.超宽动态（超宽动态（WDR）超宽动态是在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的特色。例如，下面的图像，室内照度为100Lux，外面风景的照度是10,000Lux，对比就是10,000/100=100:1。人眼能处理1000:1的对比度，所以人眼很容易看清楚室内和室外的影像。只具有3:1动态范围的摄像机不能同时得到室内和室外清楚的影像，而宽动态摄像机比传统摄像机的对比度超出了几十倍。当打开超宽动态时，摄像机对室内景物和室外景物分别进行完美曝光，然后叠加这两次曝光的影像，得到清晰的图像。日立摄像机具有超宽动态功能。过度暴光室外影像被清除 暴光不足室内影像变黑 宽动态摄像 256摄像机的功能摄像机的功能9.白平衡（白平衡（WB）物体颜色会因投射光线颜色产生改变，在不同光线的场合下拍摄出的照片会有不同的色温。在镜头的下面有白平衡感测器，自动的感知周围环境，从而调整色彩的平衡，对摄像机输出的信号进行一定修正的过程就叫做白平衡（White Balance）的调整。调整的原理是通过调整蓝、绿、红的放大比例，使影像中蓝、绿、红的比例相同。例如，若景物的白色偏蓝，白平衡调整就减弱蓝电路的放大，增加绿和红的比例，使所成影像依然为白。白平衡分为自动白平衡、自动跟踪白平衡、室内模式、室外模式和手动白平衡。自动白平衡（自动白平衡（Auto）摄像机根据镜头和白平衡感测器的光线情况，自动探测出物体的色温值，由白平衡自动控制电路自动将白平衡调到合适的位置，色温范围在30007500K。自动跟踪白平衡（自动跟踪白平衡（ATW）自动跟踪白平衡（Automatic Tracking White balance），是随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围为200010000K。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，但是会出现延迟。266摄像机的功能摄像机的功能室内模式（室内模式（Indoor）以3200K的色温为白色基准进行拍摄，通常用于阴雨天和室内时选择室内模式，白平衡功能则会加强图像的蓝色，以此来校正颜色的偏差。276摄像机的功能摄像机的功能室外模式（室外模式（Outdoor）以5800k的色温为白色基准进行拍摄，适用于阳光明媚的室外拍摄，白平衡功能会加强图像的黄色，以此来校正颜色的偏差。286摄像机的功能摄像机的功能手动白平衡（手动白平衡（Manual）手动白平衡关闭自动白平衡，通过手动调节红色或蓝色调整装置，以改变红色或蓝色状况，如增加或减少红色各一个等级、增加或减少蓝色各一个等级。296摄像机的功能摄像机的功能10.隐私遮蔽隐私遮蔽 隐私遮蔽就是将需要保密的区域（例如银行的密码）用遮蔽区域遮挡起来，在高速球运动的过程中，球机做水平/上下变倍控制时，遮蔽块就能够很好的随着球机的移动而移动，无论摄像机处于何种倾斜角度，遮蔽块都要很好的将目标遮住。306摄像机的功能摄像机的功能11.电子翻转电子翻转 对图像进行电子翻转，使图像符合人眼的平视位置，正确在监视器上显示。例如，在球机应用中，如果一个被跟踪的对象在球机下方移动，为获得正确的显示，可对图像进行翻转。316摄像机的功能摄像机的功能12.12.帧积累帧积累帧积累帧积累 就是把多个帧叠加为一帧，等效于加强图像的亮度，但由于单位时间就是把多个帧叠加为一帧，等效于加强图像的亮度，但由于单位时间内帧数少了，必然产生动画和拖尾现象，适用于静态场景，这种功能内帧数少了，必然产生动画和拖尾现象，适用于静态场景，这种功能也叫做电子慢快门（也叫做电子慢快门（Digitial Slow Shutter,DSSDigitial Slow Shutter,DSS）。）。326摄像机的功能摄像机的功能13.日夜转换日夜转换 日夜转换摄像机是在白天和晚上都能使用的摄像机，也称为彩转黑摄像机，分为自动和手动彩转黑，一般做法是移去红外滤光片。336摄像机的功能摄像机的功能14.动态侦测动态侦测 根据该摄像机的监视现场图像，在重要部位（比如门、窗、保险柜等）设置移动侦测报警区域，有些摄像机与控制系统一起跟踪移动目标，例如三洋摄像机。15.其他图像效果其他图像效果 摄像机支持镜像、冻结、翻转等效果。347镜头焦距的计算镜头焦距的计算 假设被摄物体的高度和宽度分别为V、H，被摄物体与镜头间的距离为D，镜头的焦距为f。靶面成像的高度和宽度分别为v、h，则计算公式如下：f=hD/H 或f=vD/V