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CCD攝像機基礎知識
發布日期:2014-9-9   點擊次數:829
1. 什么是CCD攝像機?

CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫,它是一種半導體成像器件,因而具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優點。

安全防范系統中,圖像的生成當前主要是來自CCD攝像機,CCD是電荷耦合器件(charge coupled deice)的簡稱,它能夠將光線變為電荷并將電荷存儲及轉移,也可將存儲之電荷取出使電壓發生變化,因此是理想的攝像機元件,以其構成的CCD攝像機具 有體積小、重量輕、部受磁場影響、具有抗震東和撞擊之特性而被廣泛應用。

CCD攝像機大致可分為下列幾大類:

依成像色彩劃分

(1)彩色攝像機:適用于景物細部辨別,如辨別衣著或景物的顏色。因有顏色而使信息量增大,信息量一般認為是黑白攝像機的10倍。

(2)黑白攝像機:是用于光線不足地區及夜間無法安裝照明設備的地區,在僅監視景物的位置或移動時,可選用分辨率通常高于彩色攝像機的黑白攝像機。

依攝像機分辨率劃分

(1)影像像素在25萬像素(pixel)左右、彩色分辨率為330線、黑白分辨率420線左右的低檔型。

(2)影像像素在25萬~38萬之間、彩色分辨率為420線、黑白分辨率在500線上下的中檔型

(3)影像在38萬點以上、彩色分辨率大于或等于480線、黑白分辨率,570線以上的高分辨率。

依攝像機靈敏度劃分

(1)普通型:正常工作所需照度為1~3Lux

(2)月光型:正常工作所需照度為0.1 Lux左右

(3)星光型:正常工作所需照度為0.01 Lux以下

(4)紅外照明型:原則上可以為零照度,采用紅外光源成像。

按攝像元件的CCD靶面的大小劃分

(1)l inch  靶面尺寸為寬12.7mmX高9.6mm,對角線16mm

(2)2/3inch靶面尺寸為寬8.8mmX高6.6mm,對角線11mm

(3)1/2inch靶面尺寸為寬6.4mmX高4.8mm,對角線8mm

(4)1/3inch靶面尺寸為寬4.8mmX高3.6mm,對角線6mm

(5)1/4inch靶面尺寸為寬3.2mmX高2.4mm,對角線4mm

(6)1/5inch正在開發之中,尚未推出正式產品

此外CCD攝像機有PAL制和NTSC制之分,還可以按圖像信號處理方式劃分或按攝像機結構區分。

2. CCD攝像機的工作方式

被攝物體的圖像經過鏡頭聚焦至CCD芯片上,CCD根據光的強弱積累相應比例的電荷,各個像素積累的電荷在視頻時序的控制下,逐點外移,經濾波、放大處理后,形成視頻信號輸出。視頻信號連接到監視器或電視機的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。

3. 分辨率的選擇

評估攝像機分辨率的指標是水平分辨率,其單位為線對,即成像后可以分辨的黑白線對的數目。常用的黑白攝像機的分辨率一般為380-600,彩色為 380-480,其數值越大成像越清晰。一般的監視場合,用400線左右的黑白攝像機就可以滿足要求。而對于醫療、圖像處理等特殊場合,用600線的攝像 機能得到更清晰的圖像。

4. 成像靈敏度

通常用最低環境照度要求來表明攝像機靈敏度,黑白攝像機的靈敏度大約是 0.02-0.5Lux(勒克斯),彩色攝像機多在1Lux以上。0.1Lux的攝像機用于普通的監視場合;在夜間使用或環境光線較弱時,推薦使用 0.02Lux的攝像機。與近紅外燈配合使用時,也必須使用低照度的攝像機。另外攝像的靈敏度還與鏡頭有關,0.97Lux/F0.75相當于 2.5Lux/F1.2相當于3.4Lux/F1.

4。 參考環境照度:

夏日陽光下 100000Lux 陰天室外 10000Lux

電視臺演播室 1000Lux 距60W臺燈60cm桌面 300Lux

室內日光燈 100Lux 黃昏室內 10Lux

20cm處燭光 10-15Lux 夜間路燈 0.1Lux

5. 電子快門

電子快門的時間在1/50-1/100000秒之間,攝像機的電子快門一般設置為自動電子快門方式,可根據環境的亮暗自動調節快門時間,得到清晰的圖像。有些攝像機允許用戶自行手動調節快門時間,以適應某些特殊應用場合。

6. 外同步與外觸發

外同步是指不同的視頻設備之間用同一同步信號來保證視頻信號的同步,它可保證不同的設備輸出的視 頻信號具有相同的幀、行的起止時間。為了實現外同步,需要給攝像機輸入一個復合同步信號(C-sync)或復合視頻信號。外同步并不能保證用戶從指定時刻 得到完整的連續的一幀圖像,要實現這種功能,必須使用一些特殊的具有外觸發功能的攝像機。

7. 光譜響應特性

CCD器件由硅材料制成,對近紅外比較敏感,光譜響應可延伸至1.0um左右。其響應峰值為綠光(550nm),分布曲線如右圖所示。夜間隱蔽監視時,可 以用近紅外燈照明,人眼看不清環境情況,在監視器上卻可以清晰成像。由于CCD傳感器表面有一層吸收紫外的透明電極,所以CCD對紫外不敏感。彩色攝像機 的成像單元上有紅、綠、蘭三色濾光條,所以彩色攝像機對紅外、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,成像尺寸越小的攝像機的體積可以做得更小些。在相同的光學鏡頭下,成像尺寸越大,視場角越大。 芯片規格 成像面大小(寬X高) 對角線 1/2 6.4x4.8mm 8mm 1/3 4.8x3.6mm 6mm
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