CCD摄像机常见性能和主要性能指标.docx

1、CCD摄像机常见性能和主要性能指标关键字：监控 监控摄像机 摄像机CCD摄像机 监视器CCD摄像机常见性能和主要性能指标（一） 摄像机清晰度清晰度数是衡量摄像机优劣的一个重要参数， 它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。当超过这一线数时，屏幕 上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相间的线条。工业监视用摄像机的分辨率通常在 380460线之间，广播级 摄像机的分辨率则可达到 700线左右。清晰度是由摄像器件像素 多少决定的，显然摄像器件的像素越多，得到的图像越清晰，反 之也然。清晰度越高，说明摄像机档次越高，反之越低。（二）

2、摄像机最低照度最低照度是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某一规定值时的景物光亮 度值。一般彩色摄像机的最低照度为 23LUX 照度的测定是 以在一定的镜头光圈系数为前提， 因此，不能只看摄像机说明书中标明的最低照度，应按摄像机在同一光圈系数下其照度值的大 小。最低照度越小，摄像机档次越高。相对于彩色摄像机而言， 黑白摄像机由于没有色度处理而只对光线的强弱 （亮度）信号敏感，所以黑白摄像机的照度比彩色摄像机照度要低， 一般可做到0.1LUX在F1.4时，至于微光摄像机则更低。有关光圈系数的知 识请参阅镜头一节。视频信号的标称值为1Vp-p，标准值为0.7V

3、p-p，最低照度 时的视频信号值为1/3到1/2的标准植。所以摄像机在最低照度 时的图像，决不会“如同白昼一样”。另外，摄像机在最低照度 时产生的图像清晰度，是用电视信号测试卡进行测式的， 其黑白相间的条纹，要求黑色反射率近于 0%白色反射率大于89.9%。 而我们在现场观察时有时不具备这样的条件， 比如：树叶和草地的反射率很低，反差很小，就不易获得清晰图像。因此实际使用 当中不能以摄像机标称的最低照度作为衡量现场环境照度的标 准。（三）摄像机信噪比信噪比也是摄像机的一个重要的性能指标。 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；而当摄像机摄取较暗

4、的场景时， 监视器显示的 画面就比较昏暗，观察者此时很容易看到画面中雪花状的干扰噪 点。干扰噪点的强弱（也即干扰噪点对画面的影响程度）与摄像 机信噪比指标的好坏有直接关系， 即摄像机的信噪比越高，干扰噪点对画面的影响就越小。所谓“信噪比”指的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，因此，实际计算摄像机信噪比的大小通常都是对均方信号电压与均方噪声电压的比值取以 10为底的对数再乘以系数20,单位用dB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

5、平也相应提高。CCD摄像机信噪比的典型值一般为 45dB55dB 测量信噪比参数时，应使用视频杂波测量仪直接连接于摄像机的 视频输出端子上。（四） 摄像机自动增益控制（AGCAGC Automatic Gain Co ntrol 的缩写。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，等效于有较高的灵敏度，可使其在微光下灵敏， 然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。为此， 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，此即动态范围，即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度，从

6、而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。 具有AGC功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高， 但此时的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。（五） 摄像机背景光补偿（BLQBLC BackLight Compesati on 的缩写，也称作逆光补偿或逆光补正，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。通常，摄象机的AGC工作点是通过对整个视场的内容作平均 来确定的，但如果视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的 前景目标，则此时确定的AGC工作点有可能对于前景目标是不够 合适的，背景光补偿有可能改善前景目标显示状况。当引入背光补偿功能时，摄像机仅对整个视场的

7、一个子区域（如从第80行200行的中心区域）进行检测，通过求此区域 的平均信号电平来确定 AGC电路的工作点。由于子区域的平均电 平很低，AGC放大器会有较高的增益，使输出视频信号的幅值提 高，从而使监视器上的主体画面明朗。 此时的背景画面会更加明亮，但其与主体画面的主观亮度差会大大降低， 整个视场的可视性得到改善。当背景光补偿为开启时，摄象机仅对整个视场的一个子区域 求平均来确定其AGC工作点，此时如果前景目标位于该子区域内 时，则前景目标的可视性有望改善。（六） 摄像机电子快门（ES）电子快门的英文全称为 Electronic Shutter，是对比照相机的机械快门功能提出一个术语， 它相

8、当于控制CCDffl像传感器 的感光时间。由于CCD感光的实质是信号电荷的积累， 则感光时间越长，信号电荷的积累时间就越长， 输出信号电流的幅值也就越大。通过调整光生信号电荷的积累时间 （即调整时钟脉冲的宽 度），即可实现控制CCD感光时间的功能。（七） 摄像机白平衡（WB白平衡(White Bala nee )，只用于彩色摄象机，其用途 是实现摄象机图像能精确反映景物状况， 有手动白平衡和自动白 平衡两种方式。自动白平衡(AWB Automatic White Bala nee )有分为 连续白平衡和自动控制白平衡。 连续白平衡也称为自动跟踪白平衡(Automatic Traeking Wh

9、ite balanee ，ATW，是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， 如场景大部分是蓝天白云或夕阳等高色温物体及场景比较昏暗的场合下， 连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。自动控制白平衡(Automatic White balanee Control ，AWC，需要先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色参考目标，然后将通过菜单或开关设 置从手动改变为自动方式，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

10、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。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，一般可调等级多达 107个，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。（八）摄像机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。内同步（INT）是利用摄象机内部的晶体振荡电路产生

11、同步 信号来完成操作。电源同步（LL，Line Locked ），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。外同步（EXT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。 同步信号可以是彩色复合视频或黑色突法信号（VBS、黑白复合视频或复合同步信号（VS），也可以是如矩阵等外部设备的复用垂直驱动信号（VD2 和复合视频输出信号。CCD摄像机的安装与调整关键字：镜头摄像机监控摄像机镜头的安装方式：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

12、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CCD摄像机镜头距焦点距 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

13、图象清晰而不用加减接圈。AGC ON/OFR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。ATWON/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。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

14、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： 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。 图象显著地闪烁和色彩重现性不稳定。 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A

15、LC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。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: 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； 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。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

16、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）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，联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

17、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， 需要用户根据说明书上的标注，用烙铁焊好。由于厂家定义不同，所以焊法也有区别，请 安装时留意。SOFT/SHARP细节电平选择开关）：该开关用以调节输出图 像是清晰（SHARP还是平滑（SOFT，通常出厂设定在 SHARP 位置。FLICKERLES（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 现像。为克服此现像，在电子快门设

18、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，可以防止监器上图像出现闪烁。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，如果尾 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 CCC的电荷偶合速度固定在某一值，例如 1/500、1/1000、1/2000秒等等，此时CD的电荷偶合速度提高， 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。手动电子快 门的调整需

19、要参看随机说明书，在此就不在赘述了。补充说明：有很多用户要求在晚间没有光线的环境下监控， 请注意：由于CCD摄像头同样是靠光线反射来成像， 如果没有光，它的图像只会是一片漆黑再加上很多雪花。 如何得到图像呢？ 一种方法是加可见光照明，如路灯、探照灯；一种是加红外灯（特 别是要求不能安装可见光源的场合），对于彩色 CCD摄像头，对红外灯响应不够，有一些日夜两用彩色摄像头在夜间会自动转换 成黑白模式。所以，你的监控系统要求夜间使用，一定要采用黑 白CCD摄像头。红外灯有室内、室外，短距离和长距离之分，一般常用室内10-20米范围的红外灯，由于墙壁的反射，图像效果还不错；用 在室外长距离的红外灯效果

20、就不会很理想， 而且价格昂贵，不到必要时一般不采用。CCD!像机的分类、监控摄像机分类关键字：安防监控 摄像机 监控摄像机CCD摄像机安全防范系统中，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， 也可将存储之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、部受磁场影响、具有抗震东和撞击 之特性而被广泛应用。CCC摄像机大致可分为下列几大类：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，

21、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 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线上下的中档型(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，570线以上的高分辨率13Lux0.1 Lux左右0.01 Lux 以下依摄像机灵敏度划分(1)普通型：正常工作所需照度为(2)月光型：正常工作

22、所需照度为(3)星光型：正常工作所需照度为(4)红外照明型：原则上可以为零照度，采用红外光源成像按摄像元件的ccD靶面的大小划分(1)1 inch靶面尺寸为宽12.7mmX高 9.6mm,对角线 16mm(2)2/3i nch靶面尺寸为宽8.8mmX高 6.6mm,对角线 11mm(3)1/2i nch靶面尺寸为宽6.4mmX高 4.8mm,对角线 8mm(4)1/3 in ch靶面尺寸为宽4.8mmX高 3.6mm,对角线 6mm(5)1/4i nch靶面尺寸为宽3.2mmX高 2.4mm,对角线 4mm(6)1/5 in ch正在开发之中，尚未推出正式产品此外CCD摄像机有PAL制和NTS

23、C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。电视监控系统的基本功能是：实时图像记录和实时监视现场状 况，作为事后取证。监控设备是实现电视监控系统中功能的载体， 监控系统主体是人。进出建筑物要通过各种出入口。 在一个监控 系统中，出入口监控越来越重要。通过事后取证，调阅出入口录 像信息，迅速锁定突发事件中违法违规人员体貌特征， 已经成为处理突发事件，破获案件的重要手段。出入口监控监控摄像机图 像是否清晰，是否展现更多的层次和细节已经成为事后取证成败 的关键。如何选择出入口监控摄像机以及选择适当的安装位置， 已经成为一个监控系统项目的基础性问题。在监控工程中，监控摄像机 的安装非常

24、关键，在选择和安装 上考虑要周到，否则会造成监控画面不全或者不够清晰的问题。 针对建筑出入口的监控摄像机选择和安装进行了深入的分析和 探讨，为读者提供了一些参考意见，希望能给大家一些帮助。CCD监控摄像机成像是以监控摄像机光电转换系统为核心 的，当监控摄像机把被摄对象的光学图像转变成相应的电信号 后，便形成被记录的信号源。因此在安装监控摄像机时，光这个 元素是我们必须要时时考虑的。 随着建筑出入口的造型越来越多 样，出入口的光源变化越来越复杂， 因此选择有处理复杂光环境 功能的监控摄像机，以及采取合理的安装方式， 是取得建筑物出 入口清晰图像的必要前提。建筑出入口监控摄像机安装方式的选择与镜头

25、调节：室内安装：多数的传统方式是将建筑出入口的 监控摄像机安 装在室内。这种方式的优点是可选择监控方向安装 （同一幢楼建筑内应考虑监控方向的一致性和封闭性， 以保证任何一个进入建筑的人员均可在某一出入口留下面部正面图像） 。同时此种方式安装简便，布线简单，便于维护。需要注意的是在监控摄像机的 选择及安装位置上要考虑室外光源对监控摄像机的影响。 如果监控摄像机视场朝室外安装， 则要选择带自动光圈，背光补偿较强 的监控摄像机。对复杂光照环境的出入口则要选用宽动态摄像、 强光抑制监控摄像机，甚至是增加补充光源。室外安装：在室外安装立杆或依附载体安装监控摄像机，采 用正面摄像或侧面摄像拍摄出入口图像。

26、 此种方式已经逐渐被接受和采用，并取得较好的成像效果。这种方式的优点是，白天室 外自然光环境人脸面部光照充分，面部图像真实，层次分明，能 拍摄更多人体特征细节。 晚上出入口处环境照明单一， 在环境照 明充分的情况下也可得到满意的夜间人像。 该种安装方式，根据夜间的环境照度情况可选用低照度监控摄像机或普通照度监控 摄像机。这种安装方式的缺点是，安装位置受景观限制，布线略麻烦，某些项目需要涉及切割路面，需要考虑室外景观环境。某 些建筑出入口受环境限制无法选用此种方式。在建筑环境容许的情况下，建议优先选择室外安装方式，同 时做好夜间出入口室外的照明。监控摄像机安装角度根据安装位置的不同分为：平角度、

27、俯角度、仰角度。平角度安装：监控摄像机安装高度接近常人面部高度，充分 展现面部特征细节，是建筑出入口监控摄像机安装时的首选角 度，室内安装时，可调整安装距离、位置、高度以实现平角度。 随着三轴、双轴可调半球监控摄像机的出现， 多数监控摄像机可 以采用贴墙安装方式以接近平角度安装的实现。 其缺点是隐蔽性不强，容易破坏现场环境景观，容易受光环境的影响。俯角度安装：这种安装方式监控摄像机常常采用吸顶或吊装 方式。其优点是安装方便，隐蔽，可以避免部分光线直接反射的 影响。采用这种方式应注意监控摄像机与面部的夹角不宜过大， 否则头顶画面较大，面部特征较少。缺点是降低识别率。仰角度安装：较为特殊，多出现在

28、一些下沉广场出入口，地 下室出入口，停车场出入口等。这种方式是因现场需要而选择的 特殊方式。此种方式必须考虑各种光源的影响。避免光线干扰。对监控摄像机的防护也应考虑详细。 监控摄像机选择宜用对光处 理较为成熟的产品。上述安装方式，在实践中最佳的方式为平角度安装， 它可以更多地展现面部细节，建议最大俯视角度不超过 15度。当现场环境限制时，为求得最佳效果可适当选择安装距离以调整物距实现角 度的理想化。监控摄像机安装方向应首先统一该建筑的对外出入口监控摄像机的安装方向， 选择一致对外或对内，以保证始终有一只监控摄像机能拍摄到人物的正 面图像。从人像的识别率来看正面摄像 侧面摄像背面摄像。因 此应尽

29、量选择安装位置使监控摄像机拍到人的正面图像。 通过实践发现监控摄像机与人脸的水平夹角不大于 35度范围均可保证面部特征明显。从景别来看镜头的调节从景别来看，图像可分远景、中景、近景、特写。建筑出入口由 于光线复杂，角度要求高，因此我们建议均采用优质的手动变焦 自动光圈镜头。对监控建筑出入口，监控的主体是进入建筑物的 人员及活动物体，因此多数情况下，出入口处的墙体、其他的建 筑结构、造型均不是应该关心的重点。 我们追求的是最清晰的人 员特征图像。因此在进行镜头焦距调节时应尽可能减少画面中的 无效部分（墙体等），尽可能让人体在画面中比例更大，同时应注意将门框等边际界定物收在画面中以确保出人口全部进

30、入画面，这就是所说的应该选择有效近景监控模式。安装位置对光线的选择室内安装时从光源来看有顺光、逆光、侧光等几种安装位置。顺光是指光线照射方向和监控摄像机的视场方向一致， 人员正面受光均匀，无阴影，色彩还原比较正常。不过如光线过于强烈， 会严重损失主体的表面层次。 逆光与顺光相反，光线的投射方向 和监控摄像机拍摄方向相反， 其主要造型特点是被摄人物主体正 面受不到光线照明，主体正面的照度和背景及远景照度相差较 大，主体正面的细节完全损失，面部发黑，无法进行人像特征的 识别。侧光较为常见，室内安装时多数侧光环境。侧光是光线的照 射方向在人物主体的一侧， 这种光线使主体人物一半明亮， 一半 产生阴影

31、，人物暗部层次会受损失，人物表面明暗对比强烈，色 彩还原尚可。室内安装时应尽量避免选择造成逆光出现的安装位置，如无 法回避可选用 宽动态监控摄像机 增加顺光源。要注意强逆光时人 像主体正面的照度和背景的照度对比远远大于现有任何宽动态 监控摄像机的动态比。多数宽动态监控摄像机技术的实现增强了 面部的细节，但是无法比拟顺光环境下的成像层次和细节。 因此对这三种的选择是非常重要的。建筑出入口监控摄像机选择选择合适成像的安装位置，是建筑出入口监控系统提供优质可识 别的有效画面的前提。但是建筑物的硬件条件往往制约我们对安 装位置的选择，特别是建筑材料的多样化， 造成了安装位置选择 难度的增加。建筑材料产生的光线直接反射、折射、漫射都对出 入口成像造成一定的干扰。因此选择优质的监控摄像机是必要 的。在造价条件许可的情况下，应选择高清晰、宽动态、低照度 的监控摄像机。镜头应选择有一定调焦范围的优质自动光圈镜 头。近年来，带自动光圈的宽动态半球也常见于市场，已成为建 筑出入口的室内安装首选。 随着产品技术的深入发展， 对光环境 处理的研究也是当今监控监控摄像机的研发主要方向， 相信会有更多成熟的产品应用于建筑出入口。IDRS-6000S数字硬盘录像机常见问题及故障排除一、启动软件后图像显示区域为粉红显卡驱动程序过