视频监控技术资料全集Word文件下载.docx
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近年的电视会把上行的色彩讯号跟下一行的平均起来才显示。
这样PAL的垂直色彩解像度会低于NTSC。
但由于人眼对色彩的灵敏不及对光暗，因此这并不是明显问题。
NTSC电视机需要色彩控制（tintcontrol）来手动调节颜色。
这亦是NTSC的最大缺憾之一。
有工程人员谑称NTSC为 NeverTheSameColor,称PAL为 PerfectAtLast。
不同的PAL
PAL、NTSC、SECAM在各地的分布
PAL本身是指色彩系统，经常被配以625线，每秒25格画面，隔行扫瞄的电视广播格式:
如B,G,H,I,N。
亦有PAL是配以其他解像度的格式：
例如巴西使用的M广播格式为525线，29.97格（与NTSC格式一样），用NTSC彩色副载波，但巴西是使用PAL彩色编码的。
现在大部分的PAL电视机都能收看以上所有不同系统格式的PAL。
很多PAL电视机更能同时收看基频的NTSC-M,例如电视游戏机、录影机等等的NTSC讯号。
但是它们却不一定可以接收NTSC广播。
当影像讯号是以基频传送时（例如电视游戏机、录影机等等），便再没有以上所说，各种以"
字母"
区分广播格式的分别了。
这程况下，PAL的意思是指：
625条扫瞄线，每秒25格画面，隔行扫瞄，PAL色彩编码。
对数码影像如DVD或数码广播，色彩编码亦没有分别，这情况下PAL是指：
625条扫瞄线，每秒25格画面，隔行扫瞄；
即是跟SECAM一模一样。
英国、香港、澳门使用的是PAL-I。
中国大陆使用的是PAL-D、新加坡使用的是PALB/G或D/K。
PAL放送的电影
电影一般是以每秒24格拍摄。
电影在PAL制式电视播影时会以每秒25格播放，播放的速度因而比电影院内或NTSC电视广播加快了4%。
这种差别不太明显，但电影内的音乐会因而变得高了一个半音。
如果电视台在广播时没有加以调较补偿，小心聆听便会发现。
图像传感器产品发展现状简介
图像传感器属于光电产业里的光电元件类，随着数码技术、半导体制造技术以及网络的迅速发展，目前市场和业界都面临着跨越各平台的视讯、影音、通讯大整合时代的到来，勾划着未来人类的日常生活的美景。
以其在日常生活中的应用，无疑要属数码相机产品，其发展速度可以用日新月异来形容。
短短的几年，数码相机就由几十万像素，发展到４００、５００万像素甚至更高。
不仅在发达的欧美国家，数码相机已经占有很大的市场，就是在发展中的中国，数码相机的市场也在以惊人的速度在增长，因此，其关键零部件——图像传感器产品就成为当前以及未来业界关注的对象，吸引着众多厂商投入。
以产品类别区分，图像传感器产品主要分为ＣＣＤ、ＣＭＯＳ以及ＣＩＳ传感器三种。
本文将主要简介ＣＣＤ以及ＣＭＯＳ传感器的技术和产业发展现状。
一、ＣＣＤ图像传感器
ＣＣＤ（ChargedCoupledDevice）于１９６９年在贝尔试验室研制成功，之后由日商等公司开始量产，其发展历程已经将近３０多年，从初期的１０多万像素已经发展至目前主流应用的５００万像素。
ＣＣＤ又可分为线型（Linear）与面型（Area）两种，其中线型应用于影像扫瞄器及传真机上，而面型主要应用于数码相机（DSC）、摄录影机、监视摄影机等多项影像输入产品上。
一般认为，ＣＣＤ传感器有以下优点：
1. 高解析度（HighResolution）：
像点的大小为μm级，可感测及识别精细物体，提高影像品质。
从早期1寸、1/2寸、2/3寸、1/4寸到最近推出的1/9寸，像素数目从初期的10多万增加到现在的400～500万像素；
2. 低杂讯（LowNoise）高敏感度：
ＣＣＤ具有很低的读出杂讯和暗电流杂讯，因此提高了信噪比（SNR），同时又具高敏感度，很低光度的入射光也能侦测到，其讯号不会被掩盖，使ＣＣＤ的应用较不受天候拘束；
3. 动态范围广（HighDynamicRange）：
同时侦测及分办强光和弱光，提高系统环境的使用范围，不因亮度差异大而造成信号反差现象。
4. 良好的线性特性曲线（Linearity）：
入射光源强度和输出讯号大小成良好的正比关系，物体资讯不致损失，降低信号补偿处理成本；
高光子转换效率（HighQuantumEfficiency）：
很微弱的入射光照射都能被记录下来，若配合影像增强管及投光器，即使在暗夜远处的景物仍然还可以侦测得到；
5. 大面积感光（LargeFieldofView）：
利用半导体技术已可制造大面积的ＣＣＤD晶片，目前与传统底片尺寸相当的35mm的ＣＣＤ已经开始应用在数码相机中，成为取代专业有利光学相机的关键元件；
光谱响应广（BroadSpectralResponse）：
能检测很宽波长范围的光，增加系统使用弹性，扩大系统应用领域；
6. 低影像失真（LowImageDistortion）：
使用CCD感测器，其影像处理不会有失真的情形，使原物体资讯忠实地反应出来；
7. 体积小、重量轻：
CCD具备体积小且重量轻的特性，因此，可容易地装置在人造卫星及各式导航系统上；
8. 低秏电力，不受强电磁场影响；
9. 电荷传输效率佳：
该效率系数影响信噪比、解像率，若电荷传输效率不佳，影像将变较模糊；
10. 可大批量生产，品质稳定，坚固，不易老化，使用方便及保养容易。
根据In-Stat在２００１时对全球图像传感器的研究报告中指出，ＣＣＤ产业前七大厂商皆为日系厂商，占了全球９８.５％的市场份额，在技术发展方面，目前较有特色的主要厂商应为索尼、飞利普和柯达公司。
飞利普公司在ＣＣＤ产品方面的优势为，具有业界最大尺寸的ＣＣＤ传感器，在数码相机的应用中，其３５mm尺寸的ＣＣＤ已经应用在“Contax”的数码相机中，成为专业数码相机的代言人。
其次该公司还具有独特的“Frame-TransferCCD”（面扫描）技术，该产品在应用中，可实现每秒３０-６０幅的速率。
这是真正视频信号的速度。
柯达的ＣＣＤ采用了广受好评的ＩＴＯ ＣＣＤ（氧化铟锡）技术，而不是传统的聚硅化合物。
其特点是敏锐度更高，透光性比一般ＣＣＤ提高了２０％，对于一般ＣＣＤ感应较弱的蓝光以及抗杂讯干扰方面有突破性的改善，其对蓝光感应能力提高了２.５倍，同时大幅降低了杂讯干扰，使影像更强锐利、色彩更加准确，为专业数码摄影提供了高解析度、锐利度的影像。
传统ＣＣＤ使用的是矩形的感光单元，而富士公司２年前研制的“ＳｕｐｅｒＣＣＤ（超级蜂窝结构）使用的是八边形的感光单元，使用了蜂巢的八边形结构，因此其感光单元面积要高于传统ＣＣＤ。
这样会获得三个好处，一是可以提高ＣＣＤ的感光度、二是提高动态范围、三是提高了信噪比。
这三个优点加上ＳｕｐｅｒＣＣＤ更高的生成像素成为富士公司在数码相机产品上的最大卖点。
二、ＣＭＯＳ图像传感器
ＣＭＯＳ图像传感器于８０年代发明以来，由于当时ＣＭＯＳ工艺制程的技术不高，以致于传感器在应用中的杂讯较大，商品化进程一直较慢。
时至今日，ＣＭＯＳ传感器的应用范围也开始非常的广泛，包括数码相机、PCCamera、影像电话、第三代手机、视讯会议、智能型保全系统、汽车倒车雷达、玩具，以及工业、医疗等用途。
在低档产品方面，其画质质量已接近低档ＣＣＤ的解析度，相关业者希望用ＣＭＯＳ器件取代ＣＣＤ的努力正在逐渐明朗。
ＣＭＯＳ传感器有可细分为：
被动式像素传感器ＣＭＯＳ（PassivePixelSensorCMOS）与主动式像素传感器ＣＭＯＳ（ActivePixelSensorCMOS）。
与ＣＣＤ相比，ＣＭＯＳ具有体积小，耗电量不到ＣＣＤ的1/10，售价也比ＣＣＤ便宜1/3的优点。
与ＣＣＤ产品相比，ＣＭＯＳ是标准工艺制程，可利用现有的半导体设备，不需额外的投资设备，且品质可随著半导体技术的提升而进步。
同时，全球晶圆厂的ＣＭＯＳ生产线较多，日后量产时也有利于成本的降低。
另外，ＣＭＯＳ传感器的最大优势，是它具有高度系统整合的条件。
理论上，所有图像传感器所需的功能，例如垂直位移、水平位移暂存器、时序控制、CDS、ADC…等，都可放在集成在一颗晶片上，甚至于所有的晶片包括后端晶片（Back-endChip）、快闪记忆体（FlashRAM）等也可整合成单晶片（SYSTEM-ON-CHIP），以达到降低整机生产成本的目的。
正因为此，目前投入研发、生产的厂商较多，美国有３０多家，欧洲７家，日本约８家，韩国１家，台湾有８家。
而居全球翘楚地位的厂商是Agilent（HP），其市场占有率５１％、ＳＴ（VLSIVision）占１６％、OmniVision占１３％、现代占８％、Photobit约占５％，这五家合计市占率达９３％。
根据In-Stat统计资料显示，ＣＭＯＳ传感器的全球销售额到２００４年可望突破18亿美元，ＣＭＯＳ将以６２％的年复合成长率快速成长，逐步侵占ＣＣＤ器件的应用领域。
特别是在去年快速发展的手机应用领域中，以ＣＭＯＳ图像传感器为主的摄相模块将占领其80％以上的应用市场。
在业界，与ＣＣＤ传感器不同另一点是ＣＭＯＳ目前占据市场主要地位的是北美厂商，前三大厂商为Agilent、OmniVision和Photobit。
因此图像传感器业界的技术、产业竞争，实质上是日本和北美双雄争霸的局面。
ＣＭＯＳ图像传感器属于新兴产品市场，其市场占有率变化不如成熟产业那般恒常不变，例如在１９９９年时，ＣＭＯＳ市场中，按照出货比例排名依序为Agilent、OmniVision、STM和Hyundai，其市场占有率分别为２４％、２２％、１４％和１４％，其中ＳＴＭ是欧洲厂商，Ｈｙｕｎｄａｉ是韩国厂商；
但只经过一年后的市场竞争，Agilent和OmniVision出货排名顺序仍然分居一、二，且市场占有率分别提升到３７.７％和３０.８％，而STM落居第四，市场占有率大幅滑落至４.８％，至于Ｈｙｕｎｄａｉ更是大幅衰退只剩２.１％的市场占有率，值得一提的是Ｐｈｏｔｏｂｉ在２０００年度的大幅成长，全球市场占有率快速成长至１３.７％，排名全球第三。
这三家厂商出货量就占全球出货量的８２.２％。
从中可以分析，这个产业的厂商集中度相当密集，所以观察上述三家厂商的近期动态和发展，可看出许产业和技术未来发展方向。
Agilent主要的产品为第二代的CIF（352*288）HDCS-1020和第二代的VGA（640*480）HDCS-2020，主要应用在数码相机、行动电话、PDA、PCCamera等新兴的资讯家电产品之中，此外Agilent在2000年另一成功策略是和Logitech与Microsoft这两家公司策略联盟，打入了光学鼠标产品领域，但是这是非常低阶的CMOS产品，而且不是为了捕捉影像，所以在做影像感测器的全球统计时并未将此数量一并加入，但是此举可看出Agilent以ＣＭＯＳ技术为基础进军光学元件的规划意图。
OmniVision它主要的产品包括︰CIF（352x288）、VGA（640x480）、SVGA（800x600）和SXGA（1280x1024）。
目前Omnivision开发的130万像素等级的ＣＭＯＳ图像传感器正在被业界大量应用在数码相机中。
业界一般认为，百万像素为使用ＣＭＯＳ和ＣＣＤ的分水岭，ＣＭＯＳ成功跨进这一市场，足以说明ＣＭＯＳ技术发展对市场的渗透度，未来可能将取代ＣＣＤ成为中低档影像产品的不留应用。
Omnivision在2001年5月开发的CIF（352x288）等级的ＣＭＯＳ传感器，其特色为低秏电，目标市场定位在移动电话上，其产品发展策略和各大研究调查机构不谋而合，目前在移动电话市场上，ＣＭＯＳ模组的摄相模块已经成为移动通讯应用的最大量产品。
Photobit在2000年获得较大成功。
2001年Photobit率先研发出PB-0330产品型号的ＣＭＯＳ图像传感器，此产品特色具备单一晶片逻辑转数位的变频器，它是第二代1/4寸的VGA（640x480），同时也推出PB-0111产品型号的ＣＭＯＳ影像感测器，是第二代1/5寸的CIF（352x288）。
Photobit推出这两种产品主要针对数码相机和PCCamera这些近年来蓬勃发展的数位化产品，和OmniVisionCIF（352x288）定位在行动电话市场上有所区隔，其推出CIF（352x288）和VGA（640x480）这两种不同解析程度的影像感测器，行销范围意图含盖低阶和中高阶市场。
去年业界发展了ＣＭＯＳ图像传感器新技术--Ｃ３Ｄ。
Ｃ３Ｄ技术的最大特点就是像素反应的均一性。
Ｃ３Ｄ技术重新定义了成像器的性能（即把系统的整体性能包括在内）并提高了ＣＭＯＳ图像传感器在均一性和暗电流方面的标准性能。
今年初，美国Foveon公司公开展示了其最新发展的FoveonX3技术，立即引起业界的高度关注。
FoveonX3是全球第一款可以在一个像素上捕捉全部色彩的图像传感器阵列。
传统的光电耦合器件只能感应光线强度，不能感应色彩信息，需要通过滤色镜来感应色彩信息，我们称之为Bayer滤镜。
而FoveonX3在一个像素上通过不同的深度来感应色彩，最表面一层感应蓝色、第二层可以感应绿色，第三层感应红色。
它是根据硅对不同波长光线的吸收效应来达到一个像素感应全部色彩信息，目前已经有了使用这种技术的ＣＭＯＳ图像传感器，其应用产品是“SigmaSD9”数码相机。
这项革新技术可以提供更加锐利的图像，更好的色彩，比起以前的图像传感器，X3是第一款通过内置硅光电传感器来检测色彩的。
FoveonX3的技术对于传统半导体感光技术来说有很大的突破，也有颠覆传统技术的效果，相信FoveonX3会有很好的前景。
在高分辨率像素产品方面，日前台湾锐视科技已领先业界批量推出了210万像素的ＣＭＯＳ图像传感器，而且已有美商与台湾的光学镜头厂合作，将在第三季推出此款ＣＭＯＳ传感器结合镜头的模组，ＣＭＯＳ应用已经开始在２００万像素数码相机产品中应用。
三、结论
从产品的技术发展趋势看，无论是ＣＣＤ还是ＣＭＯＳ，其体积小型化及高像素化仍是业界积极研发的目标。
因为像素大则图像产品的分辨率越高，清晰度越好，体积越小，其应用面更广泛。
从上述二种图像传感器解析度来看，未来将有几年时间，以１３０万像素至２００万像素为界，之上的应用领域中，将仍以ＣＣＤ主流，之下的产品中，将开始以ＣＭＯＳ传感器为主流。
业界分析今年底至明年初，将有３００万像素的ＣＭＯＳ上市，预测ＣＭＯＳ市场应用超越ＣＣＤ的时机一般在２００４年-２００５年。
一体化摄像机现在专指可自动聚焦、镜头内建的摄像机，其技术从家用摄像机技术发展而来，与传统摄像机相比，一体化摄像机体积小巧、美观，安装、使用方便，监控范围广、性价比高，在成功应用于教育行业视频展示台之后，正对安防产业监控系统形成新一轮的冲击。
一体化摄像机的定义
对于一体化摄像机，一直以来有几种不同的理解，有指半球型一体机、快速球型一体机、结合云台的一体化摄像机和镜头内建的一体机。
严格来说，快速球型摄像机、半球型摄像机与一般的一体机不是一个概念，但所用摄像机技术是一样的，因而一般也会将其归为一体化范畴。
现在通常所说的一体化摄像机应专指镜头内建、可自动聚焦的一体化摄像机，也是本专题所要详细呈述的一类产品
一体化摄像机的特色
与传统摄像机相比，一体机体积小巧、美观，在安装方面具有优势，比较方便，其电源、视频、控制信号均有直接插口，不似传统摄像机有麻烦的连线。
一体机成像系统（镜头）、CCD、DSP技术专利均被国际知名大厂所掌握，相对传统摄像机来说，一体机质量可以得到较好的控制。
同时，一体化摄像机监控范围广、性价比高。
传统摄像机定位系统不够灵活，多需要手动对焦，而一体化摄像机最大的优点就是具有自动聚焦功能。
可以做到良好的防水功能也是一体化摄像机的特色之一，一体化摄像机室外型都具有防水功能，而传统摄像机需和云台、防护罩配合使用才可以达到防水的功能。
现在更有专门为水下作业开发出的潜水型一体化摄像机。
对于摄像机的使用寿命，部分厂商认为，一体化摄像机镜头密闭好，受外界环境影响比传统摄像机要小，使用寿命更长；
另外部分厂商认为，传统摄像机镜头外接，摄像机本身不具备机械装置，镜头坏后可以重新更换，不会影响到摄像机本身的摄像性能，而一体化摄像机镜头内建，在镜头伸缩过程中对机身有磨损，因而相比来说，一体机寿命要比传统摄像机短；
但共同的观点是，一体化摄像机的使用寿命与厂家技术相关，无论一体机还是传统枪机，使用寿命都受到摄像机本身元器件构造、制作工艺（如防水、防尘、防潮等性能）、安装环境（如电压、温度、湿度等）的影响。
通常来说，好的产品使用寿命是5-10年，实际上在5-10年以后肯定会有新的替代产品出现，因而只要不是技术太低劣的产品，使用寿命一般不会是很大的问题。
一体化摄像机多用于政府项目、高档次高层大楼，以及商场、学校、酒店、宾馆大堂等，另外还有专门适合医院手术室等对环境要求较高场所的防尘型以及低温、电机无火花的防爆型产品。
其他专业用一体化摄像机，如军用、航空、极地、海底、生化环境用等，因为用途不同，相应具有不同的特殊功能，如防高压、防腐蚀、防震动等。
一体化摄像机类型繁多
一体化摄像机种类繁多，不一而足，目前的市场主体可分为彩色高解型和日夜转换型，以16、18、20、22倍变倍最多，其他6倍、10倍应用较少。
总体来说，一体机的趋势是照度越来越低，倍数越来越高。
如Samsung最新推出的SCC-C4203P型一体化摄像机，具有日夜彩色自动转黑白功能，内置22倍光学变焦及10倍电子变焦镜头，彩色最低照度0.02LUX，黑白最低照度0.002LUX，Samsung该款机型可说代表了技术上的新潮流。
新进入中国市场的韩国ELIM一体机主打机型是——22倍和27倍光学变焦一体机，其中27倍机型具有日夜彩色黑白自动转换功能，且能在水下20m处正常作业；
22倍一体机具有内置解码器，可帮用户省去后端应用的一些产品。
Honeywell的一体机经过几代改良，在价格与变化不大的基础上，产品性能有了更大提高，如从最初16倍光学×
2/×
4到现在25倍光学×
8的镜头，可加装红外灯，可实现日夜彩色自动转黑白功能等，现阶段Honeywell传统摄像机和一体化摄像机销售量几乎各占50%。
一体化摄像机的技术进展
关键技术比较集中
安防用一体化摄像机技术是从家用摄像机技术发展出来，摒弃了家用摄像机的便携装置、显示界面和存储设备等附加功能，只保留其适合CCTV监控的摄像功能。
一般的民用一体机电机寿命短，摄像时间过长时会自行停止，而安防用一体机一般要求24小时不停拍摄，对电机、摄像时间要求均比较高，单从摄像部分来看，当然其价格也比普通民用一体机要高，如果只讲求成本低廉，会影响到安防系统的有效监控，如几年前武汉商场曾因为成本问题而选择民用一体机安装到安防系统上，结果问题层出不穷。
一体化摄像机的关键技术是镜头、CCD和DSP处理模块。
镜头主要被日本厂商所掌握，如Canon、Camputar、Avenir等，在一体机领域提供OEM最多的是Canon镜头。
从CCD（为摄像机优劣的关键元素）看，供应商以Sony为主，Sony产CCD又以民用为主流，SonyCCD分为SuperHAD和Exview两种类型，其中Exview是最新技术，普遍采用1/4寸尺寸，性噪比高于SuperHAD；
Panasonic和Samsung各自用自己的CCD生产一体机；
其他柯达、富士主要开发专业用的CCD。
在DSP处理芯片上，不同厂家各有特色，如Sony的DSP芯片在色彩还原度方面比较优秀，而Canon、Nikon的DSP在捕光模式和对焦上比较好。
目前中国产一体机都是用进口机芯，因此在图像和画质上与国外产品基本没什么差别，因而考量国内产品的技术要点就集中在产品的耐用性方面，因为国内产品在一体机的电机和传动装置上是自己研发，电机和传动装置的耐热性直接影响到一体机的稳定性和耐用性。
用于一体机的电机有同步电机和直流电机，同步电机温升快，使用寿命相对要短，但直流电机成本太高，因而市场仍以同步电机为主。
网络与自动跟踪功能是发展方向
一体化摄像机技术发展方向可从几个方面看：
成像技术——镜头倍数更高，拍摄距离更广、更远；
像素数更高——提高图像清晰度；
实用性——开发商的思路、对市场的理解，决定其产品是否具有实用价值。
2002年新加入一体化摄像机的技术有日夜自动转换功能、图像遮盖效果、图像翻滚、图像报警（针对特定检测区域的报警）等。
与普通摄像机一样，一体化摄像机在数字化及网络功能上也有新的进展，主要是数字化处理技术，在一体机内部嵌入IP处理模块，具备网络功能；
另外就是目标锁定、自动跟踪功能。
理论上来说自动跟踪功能可以很好地实现，可是实际应用中在多目标跟踪时一体机只能自动选择最大的目标进行锁定。
网络功能与自动跟踪功能也是未来摄像机（包括一体化摄像机和普通摄像机）发展的方向。
一体化摄像机的优劣比较
对于一体化摄像机性能优劣的比较，受访厂商普遍认为应注重品牌与实际使用效果。
Honeywell中国分公司CCTV部负责人陈虎表示，衡量一体机的性能，要看其光学倍数、强光抑制功能、自动白平衡功能、信噪比等，但更重要的是要看其实际的效果，因为很多OEM品牌在性能参数上面看与国际品牌没有很大的区别，但真正应用时的效果差距却很大，此时只看参数不一定真实反应产品性能。
比较一体机优劣，从光学角度看，要注意其成像范围、光线反应（色彩、清晰度）、镜片组设计。
一体机的核心技术当集中在镜头的自动聚焦功能上，好的产品，可以一次性准确聚焦，而品质不好的产品，在聚焦时会来回往复，需要3、4次才能定焦，或者在聚焦范围内某些特定的距离上不能完全聚焦。
C&
B总经理崔祥雯则表示，比较一体机性能优劣，档次相当的厂商在产品指标、参数上可能相差不大，现在也都开发出日夜转换、低照度产品，变焦倍数也达到25、27倍，因而看产品好坏，还是要注重品牌，一般来说，品牌好的产品，其质量较有保证。
价格逐年下降
一体化摄像机包含更高的技术在内，通常人们认为一体化摄像机价格高，但C&
B公司总经理崔祥雯表示，近年来很多企业尤其是韩国企业进入中国市场，令一体化摄像机价格下滑，与普通摄像机相差无几，用户对一体化摄像机已经乐于接受。
代理日本Panasonic的南京冠之林电子有限公司总经理李绍荣表示，Panasonic一
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