CCD摄像机原理
2010-6-23 13:11:26
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一、CCD摄像机的初步认识
1. 什么是CCD摄像机？
CCD是Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。
2. CCD摄像机的工作方式被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD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，点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。
3. 分辨率的选择评估摄像机分辨率的指标是水平分辨率，其单位为线对，即成像后可以分辨的黑白线对的数目。
常用的黑白摄像机的分辨率一般为380-600，彩色为330-480，其数值越大成像越清晰。一般的监视场合，用400线左右的黑白摄像机就可以满足要求。而对于医疗、图像处理等特殊场合，用600线的摄像机能得到更清晰的图像。
4. 成像灵敏度通常用最低环境照度要求来表明摄像机灵敏度，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。0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合；在夜间使用或环境光线较弱时，推荐使用0.02Lux的摄像机。与近红外灯配合使用时，也必须使用低照度的摄像机。另外摄像机的灵敏度还与镜头有关，0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2相当于3.4Lux/F1.参考环境照度：夏日阳光下100000Lux ，阴天室外10000Lux ，电视台演播室1000Lux ，距60W台灯60cm桌面300Lux ，室内日光灯100Lux，黄昏室内10Lux ，20cm处烛光10-15Lux ，夜间路灯 0.1Lux。
5. 电子快门电子快门的时间在1/50-1/100000秒之间，摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式，可根据环境的亮暗自动调节快门时间，得到清晰的图像。有些摄像机允许用户自行手动调节快门时间，以适应某些特殊应用场合。
6. 外同步与外触发外同步是指不同的视频设备之间用同一同步信号
来保证视频信号的同步，它可保证不同的设备输出的视频信号具有相同的帧、行的起止时间。为了实现外同步，需要给摄像机输入一个复合同步信号(C-sync)或复合视频信号。外同步并不能保证用户从指定时刻得到完整的连续的一帧图像，要实现这种功能，必须使用一些特殊的具有外触发功能的摄像机。
7. 光谱响应特性CCD器件由硅材料制成，对近红外比较敏感，光谱响应可延伸至1.0um左右。其响应峰值为绿光(550nm)。夜间隐蔽监视时，可以用近红外灯照明，人眼看不清环境情况，在监视器上却可以清晰成像。由于CCD传感器表面有一层吸收紫外的透明电极，所以CCD 对紫外不敏感。彩色摄像机的成像单元上有红、绿、蓝三色滤光条，所以彩色摄像机对红外、紫外均不敏感。
8. CCD芯片的尺寸CCD的成像尺寸常用的有1/2"、1/3"等，成像尺寸越小的摄像机的体积可以做得更小些。在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。芯片规格成像面大小(宽X高) 对角线1/2 6.4x4.8mm 8mm 1/3 4.8x3.6mm 6mm
二、CCD摄像机的分类
安全防范系统中，图像的生成当前主要是来自CCD摄像机,CCD是电荷耦合器件（charge coupled deice）的简称，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储的电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄像机元件，以其构成的CCD摄像机具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击之特性而被广泛应用。
CCD摄像机大致可分为下列几大类：
1、依成像色彩划分
(1)彩色摄像机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。因有颜色而使信息量增大，信息量一般认为是黑白摄像机的10倍。
(2)黑白摄像机：是用于光线不足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用分辨率通
常高于彩色摄像机的黑白摄像机。
依摄像机分辨率划分
(1)影像像素在25万像素（pixel）左右、彩色分辨率为330线、黑白分辨率在420线左右的低档型。
(2)影像像素在25万~38万之间、彩色分辨率为420线、黑白分辨率在500线左右的中档型
(3)影像在38万点以上、彩色分辨率大于或等于480线、黑白分辨率在570线以上的高分辨率。
2、依摄像机灵敏度划分
(1)普通型：正常工作所需照度为1~3Lux
(2)月光型：正常工作所需照度为0.1 Lux左右
(3)星光型：正常工作所需照度为0.01 Lux以下
(4)红外照明型：原则上可以为零照度，采用红外光源成像。
3、按摄像元件的CCD靶面的大小划分
(1)l inch 靶面尺寸为宽12.7mmX高9.6mm,对角线16mm
(2)2/3inch靶面尺寸为宽8.8mmX高6.6mm,对角线11mm
(3)1/2inch靶面尺寸为宽6.4mmX高4.8mm,对角线8mm
(4)1/3inch靶面尺寸为宽4.8mmX高3.6mm,对角线6mm
(5)1/4inch靶面尺寸为宽3.2mmX高2.4mm,对角线4mm
此外CCD摄像机有PAL制和NTSC制之分，还可以按图像信号处理方式划分或按摄像机结构区分。
三、CCD的安装和调整
镜头的安装方式：有C式和CS式两种，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。别小看这一个接圈，如果没有它，镜头与摄像头就不能正常聚焦，图象变得模糊不清。所以在安装镜头前，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。
1、 AGC ON/OFF（自动增益控制）：摄像头内有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大即增益，等效于有较高的灵敏度，然而在亮光照的环境下放大器将过载，使视频信号畸变。当开关在ON时，在低亮度条件下完全打开镜头光圈，自动增加增益以获得清晰的图象。开关在OFF时，在低亮度下可获得自然而低噪声的图像。
2、 ATW ON/OFF（自动白平衡）：开关拨到ON时，通过镜头来检测光源的特性/色温，从而自动连续设定白电平，即使特性/色温改变也能控制红色和蓝色信号的增益。
3、 ALC/ELC（自动亮度控制/电子亮度控制）：当选择ELC时，电子快门根据射入的光线亮度而连续自动改变CCD图像传感器的曝光时间（一般从1/50到1/10000秒连续调节）。选择这种方式时，可以用固定或手动光圈镜头替代ALC自动光圈镜头。?
需要注意的是：在室外或明亮的环境下，由于ELC控制范围有限，还是应该选择ALC式镜头；在某些独特的照明条件下，可能出现下列情况：
① 在聚光灯或窗户等高亮度物体上有强烈的拖尾或模糊现象。
② 图象显著地闪烁和色彩重现性不稳定。
③ 白平衡有周期性变化，如果发生这些现象，应使用ALC镜头。以
固定光圈镜头采用ELC方式时，图象的景深可能小于使用ALC式镜头所获得的景深。因此，摄像头在完全打开固定光圈镜头而采用ELC方式时。景深会比使用ALC式镜头时小，而且图象上远处的物体可能不在焦点上。当镜头是自动光圈镜头时，需要将开关拨到ALC方式。
4、BLC ON/OFF（背光补偿开关）：当强大而无用的背景照明影响到中部重要物体的清晰度时，应该把开关拨到ON位置。
注意：① 当与云台配用或照明迅速改变时，建议把该开关放在OFF 位置，因为在ON位置时，镜头光圈速度变慢；
② 如果所需物体不在图像中间时，背光补偿可能不会充分发挥作用。
5、LL/INT（同步选择开关）：此开关用以选择摄像头同步方式，INT 为内同步2，1隔行同步；LL为电源同步。有些摄像头还有一个LL PHASE 电源同步相位控制器。当摄像头使用于电源同步状态时，此装置可调整视频输出信号的相位，调整范围大概是一帧。（调整需要专业人员进行）
6、VIDEO/DC（镜头控制信号选择开关）：ALC自动光圈镜头的控制信号有两种，当需要将直流控制信号的自动光圈镜头安装在摄像头上时，应该选择DC位置，需要安装视频控制信号的自动光圈镜头时，应该选择VIDEO位置。当选择ALC自动光圈视频驱动镜头时，还会有一个视频电平控制（VIDEO LEVEL L/H）可能需要调整，该控制器调节输出给自动光圈镜头的控制电平，用以控制镜头光圈的开大和缩小（凹进光亮）。在摄像头的配件中，有一个黑色的小插头，插头有四个针，连接摄像头上的黑色插座。如果用DC驱动的自动光圈镜头，镜头上已经做好了插头，只要插在插座上，把选择开关拨到DC即可；如果用视频驱动的自动光圈镜头，工作人员在焊接插头时，要根据说明书上的标注用烙铁进行焊接，不能出现焊接错误的情况。
7、SOFT/SHARP（细节电平选择开关）：该开关用以调节输出图像是清（SHARP）还是平滑（SOFT），通常出厂设定在SHARP位置。
8、FLICKERLESS（无闪动方式）：在电源频率为50Hz的地区，CCD积累时间为1/50秒，如果使用NISC制式摄像机，其垂直同步频率为60Hz，这样将造成视觉影像不同步，在监视器上出现闪动；反之，在电源为60Hz 的地区用PAL制式摄像机也会有此现象。为克服此现象，在电子快门设置了无闪动方式档，对NISC制式摄像机提供1/100秒，对PAL制式摄像机提供
1/120秒的固定快门速度，可以防止监视器上图像出现闪烁。
9、手动电子快门：有些用户使用CCD摄取运动速度比较快的物体，如果以1/50秒速度拍摄，会产生拖尾现象，严重影响图像质量。有些摄像头给出了手动电子快门，使CCD的电荷耦合速度固定在某一值，例如1/500、1/1000、1/2000秒等等，此时CCD的电荷耦合速度提高，这样采集下来的图像相对来说会减少拖尾现象，而且对于观测高速运动或电火花一类物体，必须使用此设置。所以，某些专用摄像头给出了手动电子快门，提供给特殊用途的用户。
四、摄像机镜头的分类和技术特性
(1)以镜头安装方式分类
与普通照相机所用卡口镜头不同，所有摄像机的镜头均是螺纹口的，CCD 摄像机的镜头安装有两种工业标准，即C安装座和Cs安装座。两者之螺纹部分相同，都是1英寸32牙螺纹座，直径均为25.4mm。不同之处在于C安装座从镜头安装基准面到焦点的距离是17.526mm;Cs安装从镜头安装基准面到焦点的距离则为12.5mm。如果要将一个C安装座镜头装到一个CS安装座摄像机上时，则需要使用镜头转换器，即C/CS调节圈。
(2)以镜头视场大小分类
标准镜头：视角300左右，当镜头焦距近似等于摄像靶面对角线长度时，则定为该机的标准镜头。在2/3英寸CCD摄像机中，标准镜头焦距定为16mm，在1/2英寸CCD摄像机中，标准镜头焦距定为12mm，在1/3英寸CCD摄像机中，标准镜头焦距定为8mm。
广角镜头：视角550以上，焦距可小到几毫米，能提供较宽广的视景。远摄镜头：视角200以内，焦距可达几十厘米、几十分米，这种镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影像放大，但观察范围将缩小。
变焦镜头：又称伸缩镜头，有手动变焦和电动变焦两类，可对所监视场景的视场角及目标物进行变焦距摄取图像，适合长距离变化观察和摄取目标。
变焦镜头的特点是：在成像清晰的情况下，通过镜头焦距的变化来改变图像大小与视场大小。
针孔镜头：镜头端头直径仅几毫米,可隐蔽安装。针孔镜头或棱镜镜头适用于有遮盖物或有特殊要求的环境中，此时标准
镜头或容易受损、或容易被发现，采用针孔镜头或棱镜镜头可满足类似特殊要求，比如在工业窑炉及精神病院等场所。
(3)以镜头光圈分类
镜头有手动光圈和自动光圈之分，手动光圈镜头适合于亮度变化较小场所，自动光圈镜头因光照度发生大幅度变化时，其光圈亦作自动调整，可提供必要的动态范围，使摄像机产生优质的视频信号，故适合于亮度变化较大场所。自动光圈有两类：一类是通过视频信号控制镜头光圈,
称为视频驱动型，另一类是利用机上直流电压直接控制光圈，称为DC驱动型。
(4)从镜头焦距上分类
短焦距镜头：因入射角较宽，故可提供一个较宽阔的视景。
中焦距镜头：即标准镜头，焦距的长度视CCD靶面的尺寸而定。
长焦距镜头：因入射角较窄，故仅能提供一个狭窄的视景，适用于远距离监视。
(5)焦距和视场角
焦距是从透镜中心到一个平面的距离，在此平面可产生一个目标物之清晰影像，通常用焦距值f表示。镜头焦距f、镜头到目标物的距离d、视野H×V之间的关系。
由此可知，镜头的焦距与视场角的大小成反比，即焦距越长，视场角越小；焦距越短，视场角越大。
(6)相对孔径和光圈
镜头的相对孔径是镜头的入射膛D与焦距f之比，它是决定镜头通光能力的重要指标。式F=f/D表示，即光圈数。F值越小，头上均标有其最大的F值，如6mm/F1，距f为6mm，最大孔径为4.29mm。对孔径的平方成正比，在镜头的标环上常标有1.4、2、2.8、4、5.16、22等档。
五、CCD摄像机与镜头的选配原则
一、CCD摄像机的选用原则
CCD摄像机与镜头的选用原则是根据使用场合、监视对象、目标距离、安装环境及监视目的来选择所需的摄像机。
一般来讲，在保证摄像系统可靠性及基本质量的前提下尽可能采用中低档次的摄像机和镜头，这一方面可以节省投资，另一方面,通常档次越高的设备由于其造价高产量必然较少，故相对来说可靠性指标比之中低档次产品要低，而维护使用的费用及技术水平却要求较高。作为电视监控系统不能像电视台那样配备水平较高的专业技术人员，因操作的限制，高档次设备得不到高质量画面的例子屡见不鲜的。彩色摄像机能辨别出景物或衣着的颜色，适合观察和辨认目标细节，但造价较高,清晰度较低，若进行宏观监视，目标场景色彩又较为丰富，此时最好采用彩色摄像机。从技术发展来看，彩色摄像机应用比重越来越大。
黑白摄像机清晰度较高，灵敏度也高于彩色摄像机，但没有色彩体现，所以在照度不高，目标没有明显的色彩标志和差异，同时又希望较清晰地反映出目标下，应选用黑白摄像机。
球形摄像机（Dome Camera），是科学技术发展渗透到安全防范领域的代表之一，它是集CCD摄像机、变焦镜头、全方位云台及解码驱动器于一体的新型摄像系统，其在性能方面已实现了云台的高速及无级变速运动、镜头变焦及光圈的精确预置、程序式的多预置设定，甚至运动过程中的焦功能，从而使摄像系统具备自动巡视和部分自动跟踪功能，从单纯的功能型向智能型转变。球形摄像机近年来被广泛地应用在宾馆、医院、娱乐场所、营业场所及室外等领域，尤其是人群行为与场景需要特别关注之处。
带视频移动检测报警功能的摄像机应用在银行、博物馆、军事重地等领域,具有更有效、更完美的优势。
二、CCD摄像机与镜头的配合原则
在选择CCD摄像机与镜头的配合时，首先要明确机械接口是否一致，尽量选用同一种工业标准的接口，以免给安装带来麻烦，其次要求镜头成像规格与摄像机CCD靶面规格一致，即镜头标明的为1/3英寸，则选用摄像机的规格也应为1/3英寸。否则不能相互配合。例如：使用1/3英寸摄像机，还勉强可以装备1/2英寸镜头，此时摄像系统显现的视场角要比镜头标明的视角小很多；但反过来把1/2英寸镜头用于2/3英寸摄像机时，则图像就不能充满屏幕，图像边缘不是发黑就是发虚。
当确定了摄像点位置后，就可根据监视目标选择合适的镜头了。选择的依据是监视的视野和亮度变化的范围，同时兼顾所选摄像机CCD靶面尺寸。视野决定使用定焦镜头还是变焦镜头，变焦选择倍数范围。亮度变化范围决定是否使用自动光圈镜头。
无论选用定焦镜头还是变焦镜头都要确定焦距，为了获得最佳的监视效
果，一般都应根据工程条件进行计算，根据计算结果选用标准焦距的镜头，当标准焦距镜头的焦距与计算结果相差较大时，应调查摄像机的安装位置，再核算直至满意为止。摄像机与被监视目标有公式。f=v×d/V[式中 f 为计算焦距；V 为视场高；v 为像场高(即CCD靶面高)；d 为物距。
例如：某CCD摄像机采用1/3英寸靶面，用以监视商场收银台，有效范围为2m×2m，摄像机安装于距收银台7m处，该摄像
机需配多大焦距镜头?
利用式(1)有：v=3.6mm V=2m d=7m 因此：f=3.6×7/2=12.6mm
故可采用标称焦距为12mm的定焦镜头。变焦镜头焦距的计算与定焦镜头一样，只要最大和最小焦距能满足视野要求即可。
一般来说,监视固定目标应该选用定焦镜头。对于具有一定空间范围，兼有宏观和微观监视要求,需要经常反复监视、没有同时监视要求的场合，宜采用变焦镜头并配合云台，否则尽量采用定焦镜头。在需要秘密监视或特殊应用场合，针孔(棱形)镜头可轻而易举地达到监控目的。
焦距调整的步骤
1将镜头正确安装到摄像机上；
2 将镜头光圈开到最大，并把对焦环旋至无限远处
3拍摄一个10m以外的物体；
4 将摄像机前端用于固定后焦调节环的内六角螺钉旋松，并旋转后焦调节环（对没有后焦调节环的摄像机则直接旋转镜头而带动其内置的后焦环，直至画面最清晰为止；
5 重新旋紧内六角或一字螺钉。
第三节摄像机的红外光原理
本节阐明了在夜视环境下利用红外线光源进行监控设计CCTV系统的程序。
在设计CCTV系统配置红外线光源的过程中，存在的最主要问题是红外线是无法用勒克斯（LUX）来测量。那么如何才能识别摄像机的敏感度？如何才能知道在不同的距离能够观察到什么？另一些需要回答的问题是不同的摄像机对红外线的敏感度，怎样分析光谱图以及镜头的效果。
要理解这些问题的答案，首先要对物理领域的三个主要方面有一个基本的了解。一：光的波长；二：照明度的逆向平方定律；三：通过透镜的光的传播。
红外光源可以在现场环境过于黑暗的情况下为摄像机提供光线以生成影像，这当然是一个折衷的办法，因为要获得最好的影像效果需要提供充足的白光，但并不总是有这种条件。在很多情况下，使用高能量的泛光会引起许多麻烦，并且当有交通工具对着光线开时会导致危险。使用平顶摄像机时就很难覆盖大面积的范围，在这种情况下光源只需要照着摄像机对准的地方，红外光就能够提供所需影像。
一、光的波长
电磁光辐射：
日光是能量的电磁辐射形态。虽然不同形态的电磁光辐射与物质相互作用时的方式各不相同，但它们的传播特性都是相同的。电磁光是以毫微米为计量单位，即波长。1米等于1，000，000，000毫微米（nm）。频率是由光速除以波长，即波长为830 nm的光的频率是3.6×1014Hz。日光是光谱中可以被肉眼看到的那一部分。图1所示为整个光谱中很窄的一段。图1：
Diagram 1
电磁波：
光线的传播可以以波的运动形式进行简单描述，它有以下特性：
电磁波的传播无须任何介质，所以它可以在真空中传播；
不同的电磁光有不同的波长或频率；
通过可视光线从无线电波到伽玛射线；
所有的电磁波以同样的速度传播；
真空中300,000,000米/秒，光速；
波以直线传播，但受以下几个方面的因素影响：
反射。物体表面发生的方向的反转，如镜子。
折射。产生在不同表面边缘的角度的变化，如插在水中的棍子明显地弯曲。
衍射。透过物体的缝隙或边缘而产生的一种偏差。
可视光：
可视光就是肉眼可以看见的光的波长，约在380 nm—760 nm之间。当肉眼同时观察到这些波长的光时，无法区分出单一种波长的光，导致的结果就是我们看见了白光。因此，白光并非是单个波长的光，而是这些波长的光的总和。这种效果可以通过将白光透过棱镜的办法从反面来证实。如上所述，不同波长的光有不同的折射角度，因此，当光束通过棱镜时就因每一个波长的光折射的不同而分散进它所组成的光谱。结果就是如果用白屏幕在棱镜另一边来显示透过棱镜的光，
那么在白屏幕上就会显示出所有单个颜色来。这种效果如图2所示。光谱显示出来，彩虹的七色显示出来。实际上它是有一个连续的色调范围的，但肉眼只能见到主要的颜色。真正的彩虹就是以同样的方式通过大气层中的小雾滴将光进行反射和折射而产生的。
图2：
Diagram 2
红外线的波长应超过715 nm。人的肉眼可以看见的光的波长的范围与CCTV所用的两种主要红外线的比较在图3中已说明。
图3：
Diagram 3
光能量的计量：
正如所述，光是电磁光的一种形式，它的功率用瓦特来计量，它的强度用瓦特每平方米（W/M??）来计量。这种计量方法适用于所有的波长。可视光谱常以流明（光通量单位）计量功率，以勒克斯计量强度。流明是与可感觉到的能量或亮度相关，正因为此原因，流明与瓦特之间的联系是基于波长。流明值实际上在红外线波长下减为零。这就是为什么无法用勒克斯值来表述红外线辐射。
光辐射计量单位是瓦特，计量它需要辐射计，但它非常昂贵，只有实验室才有，一般的公司是没有的。
摄像机对红外线的敏感度：
CCD摄像机的传感器是由成千上万个细小的感光二极管组成，一个分辨率为570线的摄像机由超过400，000个这样的二极
管组成。传感器的主要材料有两种，锗和硅。这些材料遇到图4中所示的光的波长时会有不同的感应。
图4：
Diagram 4
因此，对于CCTV系统来说，芯片所用的材料对每种可视红外线的感应有着重要的意义。可携式摄像机巨大的市场推动了用于CCTV摄像机上的传感器的发展，而可携式摄像机仅仅是用于可视光谱。因此任何可视光谱以外的感应都是无用的并且降低了传感器的敏感性。传感器生产商斥巨资发展传感器，以精确遵从人眼的光谱范围，即光色素曲线。这种传感器不能定义为红外线摄像机。这一点对CCTV系统的设计者来说至关重要，因为每月都有新的摄像机推向市场，有必要经常检测它们与红外线光源的适配性。有的生产商在这方面帮助不大却常常过于乐观。要注意“与红外线光源的适配性”，并要求提供光谱感应图。
附带说一句，所有的摄像机传感器都是单色的，有颜色是因为在镜头前插加了红、黄、绿色的滤镜。这就是为什么彩色摄像机比单色摄像机的稳定性差。同样由于加了滤镜的缘故，彩色对红外线不太敏感。因此，所有关于摄像机对红外线光源的敏感性和适配性都被限制在单色摄像机上。除了双模式摄像机才能在这两方面潜在地提供最优性能。这点证实了彩色摄像机比单色摄像机的敏感性差，而且业界最终承认了这一事实。
摄像机光谱感应：
摄像机对光线的光谱有不同的感应。它通常用图表的方式来说明相对的光谱敏感度。图5表明了每一部分光谱的相对的感应度，范围通常在0 —1.0之间。下图所示的是两台摄像机的光谱敏感度曲线。从中可以清楚看到摄像机A非常有效地覆盖了可视光谱部分，摄像机B对红外线光非常敏感。由于能够覆盖的波长的范围很大，可以说摄像机B符合所有的要求。
但不仅如此，更深入的一点是在白天使用红外感应摄像机可以产生不同
范围的灰色调，因为它能够观察到肉眼见不到的更清晰的红外影像。同时由于红外光替代了可视光，红外线感应摄像机可使自动虹膜关闭。我们可以观察到如果场景中有一片树叶，叶绿素的反射波长大约是715nm，那么这时得到的影像是亮白色的而不是灰色的。在实践中，感应扩展红外线光的传感器要比光色素传感器更加灵敏。
图表5：
Diagram 5
一盏大功率的红外线灯一般用的是钨丝灯泡，这种灯泡（现在有些长寿灯泡用的是石英丝）光源前面有一个滤光器用来防止光谱的波长升到所需的红外线部分。有各种滤光器允许不同的波长通过，最常见的可以通过的光线波长在715nm以上。这个波长刚好在可视光的极限，显示出的是一团昏暗的红光。在780nm波长，光线就变弱了，到了830nm波长，肉眼就不可见了。
如果要达到最好的性能，就必须使摄像机与光源相匹配。图6、7说明了图表的最重要部分在于摄像机的感应与红外线滤光器感应的交迭。摄像机感应器有效地将落在它上面的所有波长的光线整合在感应曲线里。因此对摄像机对于红外线辐射的敏感性应以“交迭曲线下的区域”来进行测量，而不仅仅是715或830nm。这就是为什么最基本的一点是要清楚摄像机和红外线滤光器感应曲线的形态。所以敏感度是由摄像机曲线所覆盖的区域和光源曲线决定的，而不是由曲线的高度
和振幅来决定。
在上图给出的摄像机曲线上，图6、7又叠加了典型的红外线性能曲线。它说明即使摄像机的感应度在900nm以上，在这个曲线下的区域它的敏感性也会削弱。
图8所示为仅在白天使用的红外线感应摄像机这个曲线下的区域。（图略）
正常的测量不到的辐射=2x曲线下的区域，因此其他所有对应于感应器的值都应该是敏感度的两倍。
图表6、7、8
Diagram 6
Diagram 7
Diagram 8
光线与照明度：
只有自然光才能提供绝对平稳的照明度，尽管有时它要受云彩和阴影的干扰。所有的人造光都会因离光源距离的增加而应的光线要减弱。这是因为照明度的逆向平方定律，当距离加倍时，照明度就会降到其值的1/4。
二、照明度的逆向平方定律
当发光通量从光源传播到远处，亮度（勒克斯）就随之减弱。它们之间
的关系可用逆向平方定律来阐明，见图表9：
Diagram 9 Inverse Square Law Of Illumination
亮度与在一定距离下的效应之间的关系用公式表示：E=I/D2
这个因数在考虑适合摄像机的光线时非常重要。例如一个光源在20米的距离可发出的亮度为30LUX，在40米距离可发出的亮度为7.5LUX，但在60米的距离可发出的亮度只有3.3LUX。其他随之而来的效应是光级的宽范围会导致自动虹膜镜头出现问题，如果放置不准确，前面的光线就会使虹膜关闭并失去远处的影像。逆向即如果虹膜放置于远距离光源，在这种情况下就会在前面位置产生大量闪光。
图10
Diagram 10
图表10阐明了超过100米的实际光级，从100米到10米的比例是100：1。此说明只适用于白光，因为红外线光无法用勒克斯来计量。本定律的效应以同样的方式影响着红外线光。当在一个平顶变焦装置上使用红外线光源时，这种影响是灾难性的。如果要对远处的物体进行变焦处理，那么对应这个距离所用的能量就要够。问题是当聚焦于近处的物体上时，
得到的像片常常会曝光过度。
照明度的余弦定律：
影响一个区域内光线水平的另一个因素是光线以一种角度落在物体的表面。当红外线灯安装在高于地面的位置时，这种情况在CCTV系统中经常发生。不需要讲太多的理论，图表12.7阐述的很清楚。
图表11：照明度的余弦定律
Diagram11 Cosine Law Of Illumination
图表11说明了光线以一个角度落在物体表面的效应。表面的有效区域随着入射线的余弦值而成比例的递减。避开复杂的数学问题，这就是说从一个散射目标而来的光线应与目标的这个角度的余弦值和特定的反射比成比例。但这只适用于反射镜。如果遇到一个很强的反射表面（反射镜），就不会有能量顺着入射线的路径反射回摄像机。这就是为什么从某个角度观察镜子时看到的是黑的。
图表12：灯和光束的角度调节
Diagram 12 Adjustment For Angle Of Beam And Lamp
此图中的最亮点在光束的中心。在最远端的光线是最弱的。从图表12可知，距离越远，光线亮度就越弱。在灯光范围外，余弦定律公式可以被修正到接近光线水平。有必要将光束的角度和灯光所照的角度综合起来考虑。最远点的总角度等于垂直的灯光角度加上光束角度的一半。
E= I COSθ（θ为灯的角度）+1/2光束角度
D2
例如，一盏300瓦的灯在10米距离下的亮度为20勒克斯，光束的角度为600，安装的角度为300。那么最远点的光线亮度大约为10勒克斯。
均衡光线的分布：
德温特灯泡借用雷达天线的设计原理，使得无论目标物体的范围和高度如何都能够获得均衡的光线。
从前文中可知，-照到100米处的目标所需的能量是照在10米处的目标的能量的100倍。抵消掉逆向平方定律的效应是必要的。
德温特系的设计特点是为短、长范围的目标提供合适的光照。假设用一盏60MW/M2的灯照在100米和10米的目标上，图表
13对此作出了说明，
图表13：
此设计理念是单盏灯提供5勒克斯的当量均衡地分布在10米到100米之间的范围内；如果用两盏灯，那么当量光分布为10勒克斯。逆向平方定律适用于获得其它距离下的亮度值。因此距离为200米时单盏灯的当量为1.25勒克斯，即距离加倍，
光亮为四分之一。
当灯泡传送的光束能量是1000毫瓦时，它能在100米范围内提供10毫瓦/每平方米的能量；当灯泡传送的光束能量是10毫瓦时，它能在10米的范围内提供10毫瓦/每平方米的能量。垂直光束的结构使得10米处物体得到与100米处的物体同样的
光照强度。
三、通过透镜的光的传播。
摄像机的摄像敏感度：
为作研究，对5台普通摄像机的传感器所需的能量进行比较以求得一个可靠的性能标准。实验中采用一种可以发出合适光能量的以微瓦/平方米为计算单位的光源；选用两种单频光源，波长分别为595nm、880nm。模拟可视光谱中间的波长，这种波长同时又靠近红外线波长。同样对传感器的两个输出值进行了测试。一个提供噪音为12分贝的信号，另一个则提供0.7伏全录像信号。结果见表1。
其中的四台摄像机敏感度的性能相似，水平都在0.1勒克斯左右；剩下的一台摄像机的敏感度为0.05勒克斯。注意波长为880nm时摄像机敏感性的巨大差异！尽管它们在各方面都是合格的，如合用的图象，可接受
的图象，50IRE等。换句话说它们既相同又不同！
在可视光谱的中间、波长为595nm时，在12分贝的标准下所需要的能量几乎没有差异；但对全录像差异就很大，最大值与最小值的比例为4.7:1。波长为880nm的光源在12分贝标准的变异比为5.7:1，但对全录像这个差异比就扩大到10:1。
对这种结构作更进一步的分析已超出了本资料的范围，但还是有必要将它们列出以阐明不同的传感器在不同的波长下所需的不同的光能量。
镜头：
从景物中返回的光线首先要通过的就是镜头。如果镜头出现了问题，那么随之相应得到的影像就很差。除了为一个特别要求的场景选择焦距外，从现场将影像传送到监视器的过程中对这种一流的元件基本不考虑焦距的问题。选择透镜时有几个因素会对红外线下的系统产生影响。
光谱感应
如上所论，摄像机对光线的波长有各种感应，镜头也存在这个问题。正如CCTV摄像机传感器受可携式摄像机市场的引导，与可携式摄像机镜头一样，CCTV镜头也同样受摄像市场的引导。它们全都基于在可视光下生成图像的需要。即使在黑暗的环境下闪光通常也会模拟可视光。因此镜头对光谱的感应是偏向光谱中的可视部分。
图14是一例镜头光谱感应图。在这个例子中在715nm下镜头对光的感应只是550nm下的60%，不同构造的镜头之间会有很大的区别并对系统的红外性能产生重要的影响。所以，你应与镜头制造商联系得到镜头光谱感应图。对不能提供此图的生产商应保持警惕。
图表14：
Diagram 14
光圈：
镜头的f值是焦距与有效物体镜头直径的比率。它只是一个机械比值，并不能由此推算出镜头的效率。但它可以影响传送到传感器的光线能量，并对最终形成的影像起决定性作用。传统的摄像机生产商以光圈数值
f1.4来表述镜头敏感度。如果所有的生产商都这样处理就没有什么问题，但实际并非这样。有的认为反射比为75%，有些认为反射比为89%，诸如此类。有些用AGC表示敏感度，而不是AGC增益本身是什么。摄像机SPECMANSHIP是一个广泛的学科，本资料中不能对此作详细的论述，但足以说明镜头的f数值是相当重要的。简单地说，F数值越小，传送到传感器的光线就越多，因此，F1.2的数值比 F1.8的数值要好。通过不同光圈的光线的百分比见表2，它给出了落在镜头上的光线被传感器接收到的百分比。
黑体字的F STOPS是整STOPS，在这个范围的每一个数值都将通过的光线减半或加倍。其中有两个中介STOPS，它们是CCTV
镜头中最常见的。
表2：
F值 F1.0 F1.2 F1.4 F1.8 F2.0 F2.8 F4.0 F5.6
% 20% 15% 10% 7.5% 5% 2.5% 1.25% 0.625%
在f1.4的光圈下，只有10%的光被送到传感器。有些厂家认定摄像机的敏感度在于面板或传感器。在这些情况下，用这些比率将所需的光转换到镜头上，例如：1勒克斯的面板敏感度需要10LUX、光圈为f1.4的镜头或者20LUX、光圈为f2.0的头。
也许忽略f1.2的镜头与 f1.4的镜头之间的差异并不重要，特别是后者较前者价格上便宜很多。重要的是f1.4镜头将同样的能量传送到传感器只需要50%以上的光线。比较分销商产品目录中抽取的两个12mm自动虹膜镜头样品，一个是f1.4 ，另一个是f1.2，f1.4镜头的价格是75.00美元，f1.2镜头的价格是152.00美元！在这种具有竞争性的价格下，一位缺乏经验的估价者会选用哪种镜头？在一个由十台摄像机组成的系统中，这种差价上的选择意味着可节省下750美元或者甚至是
1000美元。
传感器尺寸的效果：
前面早已阐述过，光是一种用每平方米瓦特来计量的能量。因此如果知道传感器的尺寸就可以很容易计算出用瓦特表示的合成矢量。常用的传感器标称面积见表3。
表3：传感器的面积
传感器尺寸 2/3〃1/2〃1/3〃
标称面积mm2 68 36 17
传感器中每个单一的像素所产生的能量直接与它的面积成比例对应。如果三台摄像机的分辨率都是500线，那么每个传感器上像素的数量一定是相同的。结果就是每个尺寸小的传感器上的像素也同样小。因此对于相同光圈的设定值其所产生的能量要少，即等量的光能量。
如果以例说明，一个1000W/M2的光源通过一个f1.8光圈的镜头被传送到传感器，通过f1.8光圈的镜头传送的光量为7.5%=75MW/M2，由此可以计算出每个传感器的输出功率，能量乘以传感器面积。结果见表4。因此，1/2〃和2/3〃的传感器就不能为全影像信号提供足够的能量，需要为这些传感器配上光圈较大的镜头以保证输送足够的能量来维持输出功率。在表5中进行了总结。
表5：
传感器尺寸 2/3〃1/2〃1/3〃
传感面积 68 mm2 36 mm2 17 mm2
光圈 F1.8 F1.2 F0.85
传送光线% 7.5% 15% 30%
功率输出 5.1MW 5.1MW 5.1MW
这就是为什么许多1/3〃摄像机要指定用f1.0的光圈，有时是f0.9的光圈。不过只有少量的镜头是1/3〃的。如果要使用长焦镜头，通常光圈就较小（相当多数），传送很少量的光能。与此相反的论调是，如果传感器的尺寸与像素的尺寸相同，那么所需要的光也相同。像素的总数越少，最终的分辨率就越低。
传感器与镜头的规格：
大量的镜头适用于2/3〃和1〃的摄像机。有大量规格的镜头配合少量规格的摄像机是一种优势，但其中有一个缺点，一个2/3〃的镜头将场景等面积聚焦在一个1/2〃的传感器，但只有相对于传感器面积的那部分光能才能被转换成功率。
见图15。
图15：
Diagram 15, 2/3" lens with a 1/2" sensor.
1/2〃的传感器面积只是2/3〃的传感器面积的53%，因此只有这个比例的光能才能被转换成输出功率继而转换为录像信号。这使得F1.4镜头相当于 F2.0镜头。1/3〃的传感器面积只是2/3〃的传感器面积的25%，相当于F2.8镜头！所以这是另
一个需要改进的因素。
传输比率：
正如所述，f-数值只是一个比例，虽然可以用它测量通过镜头传送的光量，但不能用它来测量镜头的功率。镜头的功率是用传输比率即一个T 数值来测量。前面已经讲述过，镜头是由几个不同的玻璃元件排列在一起，将观察到影像正确地发射到摄像机的传感器上。每次当光线通过一个标准的玻璃元件被传输到空气表面时都会有损耗。镜头设计者和生产商利用一系列的技术来降低这个因素的影响。损耗掉的光线的量与玻璃的材质、厚度、玻璃曲线及每个镜头的涂层有关，光线可能在通过镜头时因吸收和反射被消耗，也会因内部的反射被消耗。
传输比率是由透明度比率计算得来，它的作用是依据镜头的材质将光圈调到一个有效值。例如，一个透明度比为0.85的高质量f1.4镜头有效光圈值是f1.58，透明度比为0.6质量较低的镜头的有效光圈是f1.8，这表明大量的传感器可用的光线已被消耗。
影响镜头的其它因素：
在设计镜头的过程中还有几方面能够影响监视器最终画面效果的因素。闪光，由内部反射导致的光线损耗引起的。
散光，由于镜头的曲率在垂直和水平面的不同而引起的。
球体变形，由于凸镜的表面并非完全是球状，光线并不能全部聚焦在同一点上。
桶状失真，来自镜头外部的光线不能象来自内部的光线那样聚焦在同一点上，通常在大角度镜头中被放大。
色彩失真，不同频率的光以不同的角度折射，产生模糊的影像。
高质量的镜头会将这些影响降到最低；但低质量的镜头会强化这些影响。高质量镜头和便宜镜头之间成本的差异不大，
但对性能的影响却很大。
红外聚焦：
与在自然光下的物体焦距相比较，红外光下物体的焦距存在不同。这是由于不同的折射角度造成的，事实上镜头主要针对光谱中的可视光部分进行补偿。因此夜晚时在红外线下，红外摄像机的调焦必须设定好焦点并将焦点调后一点。红外线下进行调焦的要求很严格，因为随着景深的弱化光圈被打在最大。这个问题在白天以较小的光圈就可以解决。还有一个因素就是灯的角度必须精确地调到与摄像机的角度一致，几个度数的差异会导致浪费大量可利用的光线。有些镜头在同一焦点下既可聚焦可视光又可聚焦红外光，然而购买它得花费相当于成本四倍的价钱。
反射比：
摄像机只能接收到从物体反射回来的光能量，这个因素也必须考虑在内。下面列出反射比的一些典型数值：
马特白色测试卡89%
雪景85%
玻璃窗和墙70%
混凝土上的白色马特涂料60%
无涂料的混凝土，停车场40%
红砖35%
田园、树木、草地20%（60%—70% I/R）
空旷的沥青地5%
怎样知道摄像机是540线还是480线??
最简单的是看主芯片，如果是3141或者3142R 那么就肯定是420线，不可能做到480线.
国内说的sony彩色480线的机器dsp芯片（那块最大的）老的是2163，新的是3172，最新的是4103.关键还是ccd，小部分
的厂家会故意开个圆孔让你看到ccd的型号。假高线dsp是一样的，不过ccd就不是409级别了。还是405.还有很多的假的
是混合型搭配：ccd是sony的，dsp是其他的或者ccd不是sony的，dsp 是sony的，更有甚者ccd和dsp都不是sony的.
有经验的用户其实都不用拆的，看图像就知道了。
补：国内1/3inch 420线sony配置：3142（3141）＋405，1/4 sony的是3142（3141）＋227
国内1/3inch 480线sony配置：4103（2163）＋409，1/4 sony的是4103（2162）＋229
国内1/3 inch 520线sony配置：3172＋409
1/3sony低照度的ccd是255（普线）和259（高线），最新的是633（普线）和639（高线），与dsp的搭配是一样。
什么叫BNC头?
BNC接头，是一种用于同轴电缆的连接器，全称是Bayonet Nut Connector （刺刀螺母连接器，这个名称形象地描述了这种接头外形），又称为British Naval Connector（英国海军连接器，可能是英国海军最早使用这种接头）或Bayonet Neill Conselman（Neill Conselman刺刀，这种接头是一个名叫Neill Conselman的人发明的）。
BNC接头可没有被淘汰，因为同轴电缆是一种屏蔽电缆，有传送距离长、信号稳定的优点。目前它还被大量用于通信系统中，如网络设备中的E1接口就是用两根BNC接头的同轴电缆来连接的，在高档的监视器、音响设备中也经常用来传送音频、视频信号。
被淘汰只不过是10Base-2以太网，这种网络使用50欧的RG-58A/U同轴电缆的，速率为10Mb的，总线型网络，维护不便。所以现在组建这种网络的BNC接口网卡也被淘汰了。
高速球有什么功能?
高速球有几个最基本的功能，第一是运行速度快、第二是运行平稳、第三是定位精确。
1、高速功能：要求预置位速度强调快，基本达到250度/秒以上；第二手控速度强调平稳，控制灵敏灵活，不能过快，
不能生硬，支持变速。
2、预置位功能：必须带有64个以上的预置位，同时要求预置位必须准确，断电后也能记忆该预置位。
3、巡航扫描：必须可以设置高速球能在各个预置位之间巡航扫描功能。
4、轨迹记忆功能：要求高速球能记忆多条任意的轨迹路线，同时能将轨迹路线通过设置进行调用。
5、菜单显示功能：能够显示一个完善的操作菜单，通过菜单进行对运行速度、预置位停留时间、运行模式等的修改，
通过菜单能进行摄像机参数的修改，以及编程，自动跟踪、隐私遮蔽等功能。
6、自带报警输入输出：在高速球上加一个报警输入输出模块。
7、网络高速球，光纤高速球：在高速球里再集成网络视频服务器模块或者光端机模块。
为什么实际使用距离达不到标称距离?
很多用户在使用红外灯后，反映：红外灯使用距离，达不到产品标称的距离，如：100米的灯，只能照射到70、80米远。
其实这是一种正常现象。红外灯产品标称距离，根据行业习惯，是在0照度、黑白摄象机环境下测试的值，如果使用彩色摄象机、彩色转黑白摄象机的情况下，照射距离自然会有折扣。一般情况下，彩色摄象机是不感应红外光的。同时，不
同厂家生产的彩色转黑白摄象机，对红外光的感应效果也是不同的，因此，在实际使用过程中，应根据现场情况、甲方
要求来配备摄象机和红外灯。
什么是无红爆红外灯？
红外灯产品分为有红爆和无红爆两类。
有红爆产品使用波长为850nm的红外led发射管，使用中，近距离观察，红外灯会发出暗红色的光。
而无红爆产品使用波长为940nm的红外led发射管，使用中，红外灯表面没有任何光亮，因此更隐蔽。
什么是红外光?
光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米（1nm=10-9m）到1毫米（mm）左右。人眼可见的只是其中一部分，我们称其
为可见光，可见光的波长范围为380nm～780nm，可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光，波长比紫光
短的称为紫外光，波长比红外光长的称为红外光。
什么是主动红外技术?
在夜视系统中经常采用主动红外摄像技术，即采用红外辐射“照明”，产生人眼看不见而普通摄像机能捕捉到的红外光
，辐射“照明”景物和环境，应用普通低照度黑白摄像机、彩色夜间转黑白摄像机或红外低照度彩色摄像机，感受周围
环境反射回来的红外光实现夜视。
采用红外作为辅助光源的优点:
1.节约能源：使用12V-36V直流电，功率低，节约电；
2.符合环保要求，减少光污染；
3.隐蔽性强：按照监控方案要求，具有极强的隐蔽性。
CCD（指控加倍装置）：CCD即电荷耦合器件，它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保
存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。
CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起
，就构成了一幅完整的画面。
感光度：感光度即摄像机在特定光照强度下的取景能力。通常用勒克斯（照明单位）表示。从广义上讲，CCD摄像机的感
光度可以作为其在低光照条件下工作的参考标准。
像素：CCD是由点阵感光元素组成，每一个元素称为像素，像素越多，显示图像越清晰，分辨率越高。
日夜转换：使用日夜转换功能时光线条件将不再被考虑在内。在低照度条件下，彩色图像将会自动转成黑白图像。
ICR（红外滤光）：当摄像机拍摄彩色图像时红外滤光功能打开，在夜晚照度较低需要增加感光时，红外滤光功能关闭，
此时图像转为黑白模式。
CCTV系统的组成:
CCTV系统主要由前端，后端和传输三大部分构成。
前端设备:前端设备主要负责信号的采集，主要设备有摄像机、镜头、防护罩、球形一体化机、解码器、支架等。
后端设备:后端设备的作用是对前端已采集到的信号进行处理。它主要包括视频信号的切换、显示和记录等主要功能。设
备主要包括：控制键盘、电视墙、矩阵控制主机、控制台、多画面处理器和录像机等。所有控制设备及显示记录等后端设备均放在中心控制室内。控制设备为矩阵控制主机。显示设备是专业监视器或收监两用机。记录设备是长时间时滞录像机。另外在必要的场所如领导办公室和保卫办公室设付控键盘和监视器，各处监看权限可由主机设定，如主控和办公室副控可监看任何监控点，有些付控点仅能监视公共区域和大厦出入口。
传输系统:CCTV视频信号一般以基带频率的形式传输，最常用的传输介质是同轴电缆。即使其它设备的性能都非常好，如
果没有良好的传输系统，最终看到的效果将仍然无法令人满意。
镜头的分类?
根据民用建筑的应用场合镜头的种类大致可分为：
(1)广角镜头：视角在90度以上，一般用于电梯轿箱内、大厅等小视距大视角场所；
(2)标准镜头：视角在30度左右，一般用于走道及小区周界等场所；
(3)长焦镜头：视角在20度以内，焦距的范围从几十毫米到上百毫米，用于远距离监视
(4)变焦镜头：镜头的焦距范围可变，可从广角变到长焦，用于景深大，视角范围广的区域； (5)针孔镜头：用于隐蔽监
控。
镜头焦距的确定?
在选择镜头时，有以下五个因素确定镜头标准：
(1) 监控现场的大小；
(2) 被摄物体的大小；
(3) 物距；
(4) 焦距；
(5) CCD靶面尺寸。
AGC（自动增益控制）：自动增益控制电路，可以使摄像机在较大的光照度范围内工作，在低照度时自动增加摄像机的灵敏度，增强图像信号输出，从而获得清晰的图像。
自动白平衡：自动白平衡技术对于调节室内外色温度非常有用。传统摄像机拍摄到的颜色一般是蓝色或红色，一般情况下室内色温度在红色2500K到4000K之间变化。
室外色温度变化范围则为蓝色7000K到10000K。用自动白平衡技术可以拍出真实的照片，而不会发红发蓝。有了这种强大的自动白平衡技术，用户可以根据情况选择
合适的白平衡。
1. 相机基础知识 按感光器件类型可分为2大类,CCD器件和CMOS器件 CCD CMOS 设计单一感光器,集中统一放大每个感光器连接放大器 灵敏度同样面积下,感光开口小灵敏度底 成本线路品质影响程度高,成本高CMOS整合集成,成本低 解析度连接复杂度低,解析度高新技术解析度高 噪点比单一放大,噪声低放大器多,特性不一致,噪点高功耗比需外加电压,功耗高直接放大,功耗低 按用处分类可分为视觉相机和安防监控相机两大类 机器视觉安防监控 触发采集模 式 含有触发采集接口无触发采集接口分辨率从高到低都有, 很丰富一般较低 程序接口有完善的程序开发库, 尤其对图像捕捉功能支持很 齐全 一般只有连续视频捕捉功能 价格贵很便宜 数据传输接口各种类型都有: USB, 千兆以太网, Cameralink, 1394 目前以模拟接口为主, 数字接口 较少 按感光单元排列方法分为线阵扫描相机和面阵扫描相机 线阵相机面阵相机 结构特点结构简单, 在同等分辨率下的成本较低结构复杂,在同等条件下成本高
应用场合匀速运动的物体,如工业流水线可以使静止的, 也可以是运动的 分辨率512, 2K, 4K/行640x480, 800x600, 1024x768, ...2048x1536或者更高 光源光源只需要一窄条,这个画面比较均匀, 能在低照度下工作 整个面的光源较难做到均匀,照度要求高 彩色相机 形式 三线CCD,或者棱镜分光彩色滤光膜, bayer算法按彩色形成方式:
2: 镜头基础知识 镜头外形 机器视觉常用定焦镜头，并且都是手动调整光圈，一般不允许自动调整光圈，镜头上有调焦和调光圈两个环，为了防止误碰动 ，工业镜头的两个环都有锁定螺丝。 注意调焦环不是用来调整焦距，而是调整像距，保证清晰图像落在焦平面上 常用镜头参数：焦距 焦距是镜头最常用的参数，我们包装检测系列产品中使用的镜头有 3.5mm,4mm,6mm,8mm,12mm等多种规格(1/3”CCD的标准镜头为8mm)。 除杂系列产品一般都使用28mm的广角镜头(线扫描相机的标准镜头大概是40mm左右)。 焦距越小的镜头越不好做，价格越高，边缘变形等问题越大，所以尽量选用标准镜头，性价比最高
是什么它什么材料做成主要作用是什么它有哪几种规格 CCD是电荷藕合器件。它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，然后通过模数转换器芯片将电信号转换成数字信号，传到显示设备上进行显示所采集的图像。有1MM，2/3MM，1/2MM.，1/3MM，1/4MM规格。 2. CCD摄像机与以往的摄像管摄像机比较时，具有下列优点： (1) 体积小，重量轻。 (2) 低残像。 (3) 磁场不会影响到画面。 (4) 抗震动、抗撞击。 (5) 寿命长。 3.普通的枪式红外摄像机主要由哪些部分组成 CCD、镜头，红外灯板，外壳，连接线等 4. CCD靶面有哪规格具体规格尺寸是多少 1）。1英寸、2/3英寸、1/2寸、1/3英寸、1/4英寸 2）。1英寸——靶面尺寸为宽*高，对角线16mm。 2/3英寸——靶面尺寸为宽*高，对角线11mm。 1/2英寸——靶面尺寸为宽*高，对角线8mm。 1/3英寸——靶面尺寸为宽*高，对角线6mm。 1/4英寸——靶面尺寸为宽*高，对角线4mm。 扫描的制式一般有哪两种中国采用哪种制式 1）。PAL制。NTSC制。2）。中国采用隔行扫描（PAL）制式，标准为625行，50场。
6. 按照度划分，CCD可分为哪几种最低照度分别是多少 普通型 正常工作所需照度1~3LUX 月光型 正常工作所需照度左右 星光型 正常工作所需照度以下 红外型 采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像 7. CCD的工作原理是什么 被摄物体反射光线传播到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过滤波、放大处理，通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号。 8. CCD摄影机与摄像管摄影机比较时，具有下列优点： (1) 体积小，重量轻。 (2) 低残像。 (3) 磁场不会影响到画面。 (4) 抗震动、抗撞击。 (5) 寿命长。 9.什么是照度它的用什么单位表示 照度是衡量摄像机在什么光照强度的情况下，可以输出正常图像信号的一个指标。一般是给出“正常照度”和“最低照度”两个指标。照度一般用“勒克斯”（Lux）表示。
CCD（电荷耦合器）摄像头基本知识 现在科学级的摄像头比前几年更尖端，应用领域也更广了。在生物科学领域，从显微镜、分光光度计到胶文件、化学放光探测系统，都用到了CCD的摄像头。但是很多研究工作者对CCD的指标仍云里雾里。下面对CCD的一些常见指标进行表述。 常见的CCD一般指：CCD摄像头和插在电脑的采集卡 区别数字摄像头与模拟摄像头 所有CCD芯片都属于模拟的设备。当图像进入计算机是数字的。如果信号在摄像头、采集卡两部分完成数字化的，这个CCD被认为是模拟CCD。数字摄像头事实上是由内置于摄像头的数字化设备完成数字化过程，这样可以减少图像噪音。与模拟摄像头相比，数字摄像头提高了摄像头的信噪比、增加摄像头的动态范围、最大化图像灰度范围。科学级的绝大多数的CCD芯片都是由Koda k、Sony、SIT制造。 评价CCD的基本指标 信噪比SNR真实体现摄像头的检测能力。所有的CCD摄像头的厂家为提高摄像头的性能，都尽力使信号（可达到满井电子的数目）最大同时尽可能减少噪音。 SNR=满井电子/噪音电子=动态范围=最大灰阶=2bit数 在相同满井电子的CCD，降低CCD噪音，就能提高CCD的监测能力，热或者暗电流对于CCD都是噪音，噪音在Cool CCD基本都可以被深度致冷的Peltier消除。在曝光超过5- 10秒，CCD芯片就会发热，没有致冷设备的芯片，“热”或者白的像素点就会遮盖图像。-20度的摄像头可以拍摄不超过5分钟的图像，- 40度的摄像头拍摄时间可以超过1小时。 像素面积
这个指标是在芯片的一个重要指标。像素面积越大、对光越灵敏。因为像素点面积有更多电子，能产生更多信号。在1/2”、2/3”、1”的芯片上，像素点越大，像素越少。会影响空间分辨率。大像素点增加灵敏度、小的像素点增加分辨率。 要提高影像质量就必须增加CCD的像素，因此在CCD尺寸一定的情况下，增加像素就意味着要缩小了像素中的光电二极管。我们知道单位像素的面积越小，其感光性能越低，信噪比越低，动态范围越窄，因此这种方法不能无限制地增大分辨率，所以，如果不增加CCD面积而一味地提高分辨率，只会引起图像质量的恶化。但如果在增加CCD像素的同时想维持现有的图像质量，就必须在至少维持单位像素面积不减小的基础上增大CCD 的总面积。而目前更大尺寸CCD加工制造比较困难，成品率也比较低，因此成本也一直降不下来，这一矛盾对于CCD而言是难以克服的相同数目的像素，排列越密集，像素之间就越容易出现电流干扰，容易出现“噪点”等干扰成像质量的现象出现。所以尺寸越大越好，当然成本也会随之提高——并且不是成比例提高，而是以几何级数向上提 16 Bit摄像头 典型的真16bit的摄像头（能检测65536级灰度）都有很大的像素点（16- 30um）。然而这些摄像头非常贵，同时图像数据很大，传输速度很慢。在基因组和蛋白组研究中，16bit的摄像头在捕获DNA和蛋白图像上不太实用，一般用于深度太空的专业天文学研究。真实的16bit的CCD,24um*24um的像素点,1”大小只能有50万像素点。 扫描速度 8bit- CCD可以达到30帧，基本可以认为是同步的。不论模拟或数字的CCD，超过15帧可以接受。
产品条目 放置产品型号表 监控知识 1、安防行业包括哪几个系统？应用的领域有哪些？ 安防行业主要包括：闭路电视监控、消防、报警、巡更、门禁等。 主要应用于大厦、银行、交通、小区、工厂、学校等。 2、从事安防系统的建设与设备生产需要哪些资质？ 生产资质、安防设计、施工资质 3、摄像机的主要竞争品牌有哪些？ 主要有：艾立克、三星、松下、索尼、明景、景阳、PELCO 4、矩阵的竞争品牌有哪些 主要有：PELCO、英飞拓、AD/AB、红苹果、智敏 5、硬盘录像机简称什么？ DVR 全称：Digital Video Recoder 6、视频服务器简称什么？ DVS 全称：Digital Video Server 7、网络摄像机简称什么？ IPC 全称：IP Camera 8、DVS与IPC的竞争对手有哪些？ 海康、大华、朗驰、安讯士(axis)、黄河、恒亿等 9、DVR的竞争对手有哪些？ 海康、大华、红苹果、汉邦、大立 10、监视器的竞争对手有哪些？ 迈威（myway）、TCL、创维、石头 11、模拟监控系统主要由哪四个部分组成？ 摄像部分、传输部分、存储部分、控制部分 12、摄像部分有哪些设备组成？ 摄像机、镜头、护罩、支架、云台等 13、摄像部分有哪些辅助设备？ 雨刮、雨刷、加热、风扇、遮阳罩 14、如果摄像机安装在完全没有光线的环境，又不希望安装可见光源，有什么办法解 决？ 采用红外摄像机，红外光线属于不可见光，红外摄像机所发射出来的红外光照射到监控目标之后可以反射回给摄像机，同时，红外摄像机的CCD可以感应反射回来的红外线，从而形成黑白图像。红外摄像机可以工作在无任何可见光的场所。 15、枪机需要监控不同方向需要什么辅助设备？ 安装云台与解码器即可控制枪机转动实现不同方向的监控
电视监控系统CCD摄像机基础知识 随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的日益提高，安全防范技术在智能建筑中的地位与作用也与日俱增。闭路电视监控系统作为一种安保技术，在城市交通、高速公路、星级宾馆、智能大厦、银行、政府机关等场所越来越发挥着它的重要作用，包括现在的智能小区亦将CCTV系统作为安保及物业管理的一个重要手段。 闭路电视监控系统一般由摄像部分、传输部分、控制部分以及显示和记录部分组成，其中摄像部分是整个闭路电视监控系统的最前端，其图像信息质量直接决定了整个系统的图像质量，这就对摄像机提出了严格的要求。下面简单介绍一下摄像机的基本知识。 1、什么是CCD摄像机？ CCD是Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。 2、CCD摄像机的工作方式 被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD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，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。 3、TV制式 目前，世界上主要使用的电视广播制式有PAL、NTSC、SECAM三种，如我国大部分地区使用PAL制式，日本、韩国等东南地区及美国等欧美国家使用NTSC制式，俄罗斯则使用SECAM制式。 4、水平清晰度和垂直清晰度 垂直清晰度即是图像可以分解出多少水平线条数，最大垂直清晰度由垂直扫描总行数所决定。水平清晰度定义为图像上可以分清的垂直线条数。水平清晰度与图像传感器的像素数和视频系统的频带宽度有直接关系。水平清晰度和垂直清晰度采用统一的度量标准，所以当屏幕上的水平线条间隔和垂直线条间隔相同时，图像的垂直清晰度和水平清晰度数量应该是一样。水平清晰度和垂直清晰度数值越大，清晰度越高。
摄像机基础理论考试题 姓名： 工号： 第一部分 客观题 一、 单项选择题（共 10 题，每题 3 分，共计 30 分） 1 、 安防监控系统的发展初期前端设备主要是（） A. 高清相机 B. 模拟相机 C. 网络相 机 D. 球形相机 2 、 现阶段网络高清监控系统中不是必须的设备是（） A. DVR/NVR B. 网络交换机 C. 视频编码器 D. 电源适配器 3 、 监控相机的镜头参数指标不含（） A. 光圈 B. 焦距 C. 景深 D. 靶面尺寸 4 、 某摄像机 CCD 靶面为 1/3 英寸，不可以选择使用 ( ) 英寸的镜头。 A .2/3 ” B. 1/2 ” C.1/ 4 ” D. 1 ” 5 、 光圈变大对成像产生的影响，正确的是（） A ． 景深变大 B. 图像变暗 C. 视野变大 D. 景深变小 6 、 以下哪种芯片会产生 Smear 现象 （） A .CMOS B. ISP C .DSP D. CCD 7 、 1/4 英寸靶面尺寸的图像传感器感光面对角线长度 （） 。 A.3.42 毫米 B.4 毫米 C.5 毫米 D.6.35 毫米 8 、 一副 4K 分辨率的图片分辨率是多大（） A.1920*1080 B.720*576 C . 3840*2160 D.1280*720 9 、 摄像机内部的 ISP 模块无法完成一下哪个工作 ( )。 A . 自动光圈 B. 自动曝光 C. 自动白平衡 D. 3D 降噪 10、 下列选项中，对图像景深无任何影响的是 （） 。 A. 镜头口径 B. 光 圈 C . 拍摄距离 D. 焦距 二、 多项选择题（共 5 题，每题 4 分，共计 20 分） 11、 监控相机的图像传输接口有（） 。 A. RJ45 B. RJ23 C. 模拟 BNC D. SDI 12、 相机内的中央处理器中集成的功能模块有（） 。
CCD(电荷耦合器)摄像头基本知识 现在科学级得摄像头比前几年更尖端,应用领域也更广了。在生物科学领域,从显微镜、分光光度计到胶文件、化学放光探测系统,都用到了CCD得摄像头。但就是很多研究工作者对CCD得指标仍云里雾里。下面对CCD得一些常见指标进行表述。 常见得CCD一般指:CCD摄像头与插在电脑得采集卡 区别数字摄像头与模拟摄像头 所有CCD芯片都属于模拟得设备。当图像进入计算机就是数字得。如果信号在摄像头、采集卡两部分完成数字化得,这个CCD被认为就是模拟CCD。数字摄像头事实上就是由内置于摄像头得数字化设备完成数字化过程,这样可以减少图像噪音。与模拟摄像头相比,数字摄像头提高了摄像头得信噪比、增加摄像头得动态范围、最大化图像灰度范围。科学级得绝大多数得CCD芯片都就是由Kodak、Sony、SIT制造。 评价CCD得基本指标 信噪比SNR真实体现摄像头得检测能力。所有得CCD摄像头得厂家为提高摄像头得性能,都尽力使信号(可达到满井电子得数目)最大同时尽可能减少噪音。 SNR=满井电子/噪音电子=动态范围=最大灰阶=2bit数 在相同满井电子得CCD,降低CCD噪音,就能提高CCD得监测能力,热或者暗电流对于CCD都就是噪音,噪音在Cool CCD基本都可以被深度致冷得Peltier 消除。在曝光超过5-10秒,CCD芯片就会发热,没有致冷设备得芯片,“热”或者白得像素点就会遮盖图像。-20度得摄像头可以拍摄不超过5分钟得图像,-40度得摄像头拍摄时间可以超过1小时。 像素面积 这个指标就是在芯片得一个重要指标。像素面积越大、对光越灵敏。因为像素点面积有更多电子,能产生更多信号。在1/2”、2/3”、1”得芯片上,像素点越大,像素越少。会影响空间分辨率。大像素点增加灵敏度、小得像素点增加分辨率。
c c d摄像机基础知识
ccd摄像机基础知识 前言什么是ccd？ 在闭路监控系统中，摄像机又称摄像头或ccd（charge coupled device）即电荷耦合元器件。严格来说，摄像机是摄像头和镜头的总称，而实际上，摄像头与镜头大部分是分开购买的，用户根据目标物体的大小和摄像头与物体的距离，通过计算得到镜头的焦距，所以每个 用户需要的镜头都是依据实际情况而定的，不 要以为摄像机（头）上已经有镜头。 摄像头的主要传感部件是ccd，它具有灵敏度高、畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点，ccd能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移，也可将储存之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄象元件。是代替摄 像管传感器的新型器件。 摄物体的图像经过镜头聚焦至ccd芯片上，ccd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，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。这个标准的视频信号同家用的录像机、vcd机、家用摄像机的视频输出是一样的，所以也可以录像或接到电视机上观看。 第一章摄像机发展史 第一节ccd发展简史 ccd产品问世已有30多年，从当时的20万像素发展到目前的500—800万像素，无论其市场规模还是其应用面，都得到了巨大的发展，可以说是在平稳中 逐步提高，特别是近几年来，在消费领域中的应用发展速度更快。 由于ccd的技术生产工艺复杂，目前业界只有索尼、飞利浦、柯达、松下、富士和夏普６家厂商可以批量生产，而其中最主要的供商应是索尼，飞利浦和柯达，其中，在各厂商市占率方面，索尼以50％的市占率，成为市场领导厂商。索尼从70年代研发ccd以来，即将其广泛运用在摄录放影机及广播电视等专业用摄影机等器材上，目前索尼的研发水平仍是领先于其它公司之上 目前的ccd组件，每一个像素的面积和开发初期比较起来，己缩小到1/10以下。今后在应用产品趋向小型化，高像素的要求下，单位面积将会更加的缩小。在小型化的同时，利用各种新开发的技术，使其感光度不会因为单位面积缩小而受到影响，也同时要求其性能维持或向上提升。 以下是索尼公司按年代划分而发展的ccd传感器简介： 1、had感测器
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3.2m m*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
网络摄像机基础知识介绍 网络摄像机是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机，它可以将影像通过网络传至地球另一端，且远端的浏览者不需用任何专业软件，只要标准的网络浏览器即可监视其影像。网络摄像机内置一个嵌入式芯片，采用嵌入式实时操作系统。视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩，通过网络传送到Web服务器。网络上用户可以直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行操作。 网络摄像机的分类 防爆低速 球机(按云台速度可分为) 匀速 半球高速 按外观样式分枪机 红外防水机低速聚焦网络摄像机一体机(按聚焦速度可分为)高速聚焦 有线IP网络摄像机超高速聚焦按网络类型分3G网络 无线IP网络摄像机 WIFI网络 球机半球机枪机一体机红外防水机 一体机是一款电动三可变摄像机，通常是装入球机外壳中，作为球机的机芯来使用。网络摄像机的组成 网络摄像机一般由镜头、图像传感器、声音传感器、A/D转换器、处理器、图像、声音编码器，外部报警、网络接口等部分组成。 1、镜头 名词解释：镜头有两种解释，一是指由多片透镜组成，用来生成影像的光学部件。二是指开机到关机所拍摄下来的一段连续的画面，或两个剪接点之间的片段。通常我们所提到的镜头是第一中解释，即光学镜头，简称镜头。 固定光圈 按光圈分手动光圈二可变(可调焦距、聚焦、自动光圈)镜头自动光圈手动变焦三可变(可调焦距、调聚焦、调光圈) 变焦镜头二可变(可调焦距、聚焦、自动光圈)按焦距分电动变焦 定焦镜头三可变(可调焦距、调聚焦、调光圈)
1.1焦距 名词解释：指从透镜的光心到光聚集之焦点的距离。亦是照相机中，从镜片中心到底片或CCD等成像平面的距离。 光心：可以把凸透镜的中心近 似看作是光心。 摄像机的镜头是一组透镜，当 平行于主光轴的光线穿过透镜时， 会会聚到一点上，这个点叫做焦点， 焦点到透镜中心的距离，就称为焦 距。焦距固定的镜头，即定焦镜头； 焦距可以调节变化的镜头，就是变 焦镜头。相机它成的最清晰的像一 般不会正好落在焦点上，而是略大 于焦距。物距越大，像距就越小。 自动光圈手动调焦手动光圈手动变焦针孔(定焦) 定焦镜头固定光圈定焦 自动光圈定焦手动光圈定焦手动二/三可变电动二/三可变 1.2光圈 名词解释：光圈是一个用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面的光量的装置，它通常是在镜头内。 表达光圈大小我们是用f值，光圈F值 =镜头的焦距/镜头光圈的直径 完整的光圈值如下，且上一级的进光 量刚是下一级的一倍。 f1.0，f1.4，f2.0，f2.8，f4.0，f5.6， f8.0，f11，f16，f22，f32，f44，f64 F后面的数值越小，光圈越大。光圈的作用在于决定镜头的进光量，光圈越大，进光量越多；反之，则越小。简单的说就是，在快门不变的情况下，光圈越大，进光量越多，画面比较亮；光圈越小，画面比较暗。
1、 CCD摄像机分类： ①按照成像色彩划分 彩色摄像机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。因有颜色而使信息量增大，信息量一般认为是黑白摄像机的10倍。 黑白摄像机：是用于光线不足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用分辨率通常高于彩色摄像机的黑白摄像机。 ②按照分辨率划分 25万像素左右，对应彩色420线以下的低档型 25万至38万像素之间，对应彩色420线/480线中档型 38万像素以上，对应彩色大于480线以上的高档型 ③按照灵敏度划分 (1)普通型：正常工作所需照度为1~3Lux (2)月光型：正常工作所需照度为0.1 Lux左右 (3)星光型：正常工作所需照度为0.01 Lux以下 (4)红外照明型：原则上可以为零照度，采用红外光源成像。 ④按摄像元件的CCD靶面的大小划分 (1)l inch 靶面尺寸为宽12.7mmX高9.6mm,对角线16mm (2)2/3inch靶面尺寸为宽8.8mmX高6.6mm,对角线11mm (3)1/2inch靶面尺寸为宽6.4mmX高4.8mm,对角线8mm (4)1/3inch靶面尺寸为宽4.8mmX高3.6mm,对角线6mm (5)1/4inch靶面尺寸为宽3.2mmX高2.4mm,对角线4mm 二、CCD摄像机的成像原理。 CCD是Charge Coupled Device（电荷耦合器件）的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。 CCD是摄像机的核心器件，因此其性能高低将直接影响摄像机的品质，并且CCD的发展是摄像机更新换代的基础。 CCD摄像机的工作原理: 被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD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，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。这个标准的视频信号同家用的录像机、VCD机、家用摄像机的视频输出是一样的，所以也可以录像或接到电视机上观看。 简单工作原理如下图：
（发展战略）CCD摄像机分类及其发展方向
CCD摄像机分类及其发展趋势 文：深圳市瑞盾电子有限X公司追梦 1、摄像机的发展速度很快，从摄像管到CCD元件，以其构成的CCD摄像机具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击等特点，同时清晰度、照度、可靠性等指标大大提高而被广泛应用。CCD是ChargeCoupledDevice（电荷耦合器件）的缩写，它是壹种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD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，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便能够见到和原始图像相同的视频图像。壹、CCD摄像机的分类 壹按照成像色彩划分 CCD摄像机按成像色彩划分为彩色摄像机和黑白摄像机俩种。除色度处理方面不同外，其它原理基本壹致。主要有光学系统、光电转换系统、信号处理系统组成。其中光电转换系统是摄像机的核心。 自然图像通过光学镜头成像于摄像机的光靶面上，彩色摄像机的光学系统中使用相干分色棱镜或特殊条状滤色镜将光信号分成红、绿、蓝三色光信号，光电转换系统通过摄像管或CCD 元件利用电视扫描方法把光图像信号转换成随时间变化的视频电信号，再经放大、处理、编码而成为全电视信号。 二按照分辨率划分 按照分辨率划分为25万像素左右，对应彩色330线/黑白400线的低档型；25万至38万像素之间，对应彩色420线/黑白500线的中档型；38万像素之上，对应彩色大于或等于460线黑白570线之上的高档型。 三按照摄像机灵敏度划分
https://www.doczj.com/doc/3c12127648.html,D是什么?它什么材料做成?主要作用是什么?它有哪几种规格？ CCD是电荷藕合器件。它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，然后通过模数转换器芯片将电信号转换成数字信号，传到显示设备上进行显示所采集的图像。有1MM，2/3MM，1/2MM.，1/3MM，1/4MM规格。 2. CCD摄像机与以往的摄像管摄像机比较时，具有下列优点： (1) 体积小，重量轻。 (2) 低残像。 (3) 磁场不会影响到画面。 (4) 抗震动、抗撞击。 (5) 寿命长。 3.普通的枪式红外摄像机主要由哪些部分组成？ CCD、镜头，红外灯板，外壳，连接线等 4. CCD靶面有哪规格？具体规格尺寸是多少？ 1）。1英寸、2/3英寸、1/2寸、1/3英寸、1/4英寸 2）。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。 https://www.doczj.com/doc/3c12127648.html,D扫描的制式一般有哪两种？中国采用哪种制式？ 1）。PAL制。NTSC制。2）。中国采用隔行扫描（PAL）制式，标准为625行，50场。 6. 按照度划分，CCD可分为哪几种？最低照度分别是多少？ 普通型 正常工作所需照度1~3LUX 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 7. CCD的工作原理是什么？ 被摄物体反射光线传播到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过滤波、放大处理，通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号。 8. CCD摄影机与摄像管摄影机比较时，具有下列优点： (1) 体积小，重量轻。 (2) 低残像。 (3) 磁场不会影响到画面。 (4) 抗震动、抗撞击。 (5) 寿命长。 9.什么是照度？它的用什么单位表示？ 照度是衡量摄像机在什么光照强度的情况下，可以输出正常图像信号的一个指标。一般是给出“正常照度”和“最低照度”两个指标。照度一般用“勒克斯”（Lux）表示。 10.景深的概念是什么？景深对摄象机的图像有何影响？ 当某一物体聚焦清晰时，从该物体前面的某一段距离到其后面的某一段距离内的所有景物也都当清晰的。焦点相当清晰的这段从前到后的距离就叫做景深。景深分为前景深和后景深，后景深大于前景深。景深越深，那么离焦点远的景物也能够清晰，而景深浅，离焦点远的景物就模糊。 11.焦距的概念是什么？它与成像有何关联？ 焦距就是从焦点到透镜中心的距离。对于镜头来说，焦距有着非常重要的意义，焦距长短与成像大小成正比，焦距越长成像越大，焦距越短成像越小。镜头焦距长短与视角大小成反比，焦距越
CCD彩色摄象机的主要技术指标 https://www.doczj.com/doc/3c12127648.html,D尺寸，亦即摄象机靶面。原多为英寸，现在英寸的已普及化，英寸和英寸也已商品化。 2. 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。 3.水平分辨率。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。分辨率是用电视线（简称线TV LINES）来表示的，彩色摄像头的分辨率在330~500线之间。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。 4.最小照度，也称为灵敏度。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。月光级和星光级等高增感度摄象机可工作在很暗条件， 1~3lux属一般照度 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（黑白）
5.扫描制式。有PAL制和NTSC制之分。中国采用隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR），标准为625行，50场，只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。另外，日本为NTSC制式，525行，60场（黑白为EIA）。 8.视频输出。多为1Vp-p、75Ω，均采用BNC接头。 9.镜头安装方式。有C和CS方式，二者间不同之处在于感光距离不同。 镜头的选择和主要参数： 摄像机镜头是视频监视系统的最关键设备，它的质量（指标）优劣直接影响摄像机的整机指标，因此，摄像机镜头的选择是否恰当既关系到系统质量，又关系到工程造价。 镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，人眼看不到任何物体；如果没有镜头，那么摄像头所输出的图像就是白茫茫的一片，没有清晰的图像输出，这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的。当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时，也就是人们常说的近视眼，眼前的景物就变得模糊不清；摄像头与镜头的配合也有类似现象，当图像变得不清楚时，可以调整摄像头的后焦点，改变CCD芯片与镜头基准面的距离（相当于调整人眼晶状体的位置），可以将模糊的图像变得清晰。由此可见，镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。工程设计人员和施工人员都要经常与镜头打交道： 设计人员要根据物距、成像大小计算镜头焦距，施工人员经常进行现场调试，其中一部分就是把镜头调整到最佳状态。 1、镜头的分类 按外形功能分按尺寸大小分按光圈分按变焦类型分按焦距长矩分球面镜头1” 25mm自动光圈电动变焦长焦距镜头 非球面镜头” 3mm手动光圈手动变焦标准镜头 针孔镜头” 8.5mm固定光圈固定焦距xx
摄像机镜头基础知识 1.镜头的种类（根据应用场合分类） 广角镜头：视角90 度以上，观察范围较大近处图像有变形。松下公司有WV-LA2R8C3、WV-LA210。标准镜头：视角30 度左右，使用范围较广。松下公司有WV-LA9C3B。 长焦镜头：视角20 度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米。松下公司有WV-LA18A、WV-LZ62/8 等。变焦镜头：镜头焦距连续可变，焦距可以从广角变到长焦，焦距越长则成像越大。松下公司型号有 WV-LZ61/10、WV-LZ61/15 等。 针孔镜头：用于隐蔽观察，经常被安装在如天花板或墙壁等地方。 2．被摄物体的大小、距离与焦距的关系 假设被摄物体的宽度和高度分别为W.H,被摄物体与镜头间的距离为L，镜头的焦距为F。 3．相对孔径 为了控制通过镜头的光通量的大小，在镜头的后部均设置了光圈。假定光圈的有效孔径为d，由于光线折射的关系，镜光实际有效的有效孔径为D，比d 大，D 与焦距f 之比定义为相对孔径A，即A=D/f，镜头的相对孔径决定被摄像的照度，像的照度与镜头的相对孔径的倒数来表示镜头光圈的大小。F 值越小，光圈越大，到达CCD 芯片的光通量就越大。所以在焦距f 相同的情况下，F 值越小，表示镜头越好。 4．镜头的焦距 1）定焦距：焦距固定不变，可分为有光圈和无光圈两种。 有光圈：镜头光圈的大小可以调节。根据环境江照的变化，应相应调节光圈的大小。光圈的大小可以通过手动或自动调节，人为手工调节光圈的，称为手动光圈。镜头自带微型电机自动调整光圈的，称为自动光圈。 无光圈：即定光圈，其通光量是固定不变的。主要用于光源恒定或摄像机自带电子快门的情况。 2）变焦距：焦距可以根据需要进行调整，使被摄物体的图像放大或缩小。 常用的变焦镜头为六倍、十售变焦。 三可变和二可变镜头 三可变镜头：可调焦距、调聚焦、调光圈。 二可变镜头：可调焦调、调聚焦、自动光圈。 5．选配镜头原则 为了获得预期的摄像效果，在选配镜头时，应着重注意六个基本要素： A）被摄物体的大小 B）被摄物体的细节尺寸 C）物距 D）焦距 E）CCD 摄像机靶面的尺寸 F）镜头及摄像系统的分辨率 操作步骤： * 移开镜头防尖装置，连接上镜头。 * 如果使用CS 镜头，请降下C 圈（5mm），然后锁住CS 镜头装置。 * C 型镜头可直接安装使用。 * 连接视频输出（BNC）至监视器或其它设备。 * 插上DC12V 电源/AC220V * 检查LED 是否亮。 * 当图像一旦模糊时，请调整镜头焦距。