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ccd摄像机原理.pdf

发布:2016-03-08约6.19万字共9页下载文档
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工程师技术培训资料 CCD 摄像机原理 电视监控系统(CCTV)的前端设备通常由摄像机、手动或电动镜头、云台、防护罩、监听器、报警探测 器和多功能解码器等部件组成,它们各司其职,并通过有线、无线或光纤传输媒介与中心控制系统的各种 设备建立相应的联系(传输视/音频信号及控制、报警信号)。在实际的电视监控系统中,这些前端设备不 一定同时使用,但实现监控现场图像采集的摄像机和镜头是必不可少的。 1 CCD 摄像机概述 摄像机是获取监视现场图像的前端设备,它以面阵 CCD 图像传感器为核心部件,外加同步信号产 生电路、视频信号处理电路及电源等。近年来,新型的低成本 MOS 图像传感器有了较快速的发展,基于 MOS 图像传感器的摄像机已开始被应用于对图像质量要求不高的可视电话或会议电视系统中。由于MOS 图像传感器的分辨率和低照度等到主要指标暂时还比不上 CCD 图像传感器,因此,在电视监控系统中使 用摄像机仍为 CCD 摄像机。 摄像机具有黑白和彩色之分,由于黑白摄像机具有高分辨率、低照度等优点,特别是它可以在红外光 照下成像,因此在电视监控系统中,黑白 CCD 摄像机仍具有较高的市场占有率。在实际应用中,应根据 监控现场的实际环境及用户要求而定。 1.1 CCD 摄像机的主要参数 在电视监控系统中选择摄像机,一般要看几个主要的参数,即分辨率、最低照度和信噪比等,另外还 要考虑摄像机的附带功能及价格等因素。以下对摄像机的几个主要参数作一介绍。 A 、 CCD 感光尺寸及像素数 CCD 上感光组件的表面具有储存电荷的能力,并以矩阵的方式排列。当其表面感受到光线时,会将电 荷反应在组件上,整个 CCD 上的所有感光组件所产生的信号,就构成了一个完整的画面。 如果分解 CCD 图像传感器,你会发现 CCD 图像传感器的结构为三层,第一层是“微型镜头”,第二 层是“分色滤色片”以及第三层“感光层”。 第一层“微型镜头” 我们知道,数码相机成 像的关键是在于其感光层, 为了扩展 CCD 的采光率, 必须扩展单一像素的受光面 积。但是提高采光率的办法 也容易使画质下降。这一层 “微型镜头”就等于在感光 层前面加上一副眼镜。因此感光面积不再因为传感器的开口 面积而决定,而改由微型镜片的表面积来决定。 第二层是“分色滤色片” CCD 的第二层是“分色滤色片”,目前有两种分色方式,一是 RGB 原色分色法,另一个则是 CMYK 补色分色法这两种方法各有优缺点。首先,我们先了解一下两种分色法的概念,RGB 即三原色分色法,几 乎所有人类眼镜可以识别的颜色,都可以通过红、绿和蓝来组成,而 RGB 三个字母分别就是 Red, Green 和 Blue ,这说明RGB 分色法是通过这三个通道的颜色调节而成。再说 CMYK,这是由四个通道的颜色配 合而成,他们分别是青(C ) 、洋红(M)、黄(Y)、黑(K) 。在印刷业中,CMYK 更为适用,但其调节出来的 颜色不及 RGB 的多。 原色 CCD 的优势在于画质锐利,色彩真实,但缺点则是噪声问题。因此,大家可以注意,一般采用 原色 CCD 的数码相机,在ISO 感光度上多半不会超过 400 。相对的,补色CCD 多了一个 Y 黄色滤色器, 在色彩的分辨上比较仔细,但却牺牲了部分影像的分辨率,而在 ISO 值上,补色 CCD 可以容忍较高的感 光度,一般都可设定在 800 以上。目前用于电视监控摄像机的SONY 和 SHARP CCD 均采用补色 CCD, 分别是青(Cy )、洋红(Mg)、黄(Ye)、绿(G) 。 第三层:感光层 1 工程师技术培训资料 CCD 的第三层是“感光片”,这层主要是负 责将穿过滤色层的光源转换成电子信号,并将信 号传送到影像处理芯片,将影像还原。在硅材料 衬底上按半导体技术制造光电二极管。 CCD 尺寸指的是CCD 图像传感器感光面的 对角线尺寸,早期的 CCD 尺寸比较大,为 lin、 2/3in 和 1/2in 等几种,因而近年来用于电视监控 摄像机的 CCD 尺寸以 1/3in 为主流。 像素数指的是摄像机 CCD 传感器
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