摄象机的主要技术指标.docx

1、摄象机的主要技术指标镜头是电视监控系统中必不可少的部件，镜头与CCD摄像机配合，可以将远距离目标成像在摄像机的CCD靶面上。 镜头的种类繁多，从焦距上分类，可分为短焦距、中焦距、和焦距和变焦距镜头；从视场的大小分类，可分为广角、标准、远摄镜头；从结构上分类，还可分为固定光圈定焦镜头、手动光圈定焦镜头、自动光圈定焦镜头、手动变焦镜头、自动光圈电动变焦镜头、电动三可变镜头（指光圈、焦距、聚焦这三者均可变）等类型。由于镜头选择得合适与否，直接关系到摄像质量的优劣，因此，在实际应用中必须合理选择镜头。 1、 镜头的参数 镜头的光学特性包括成像尺寸、焦距、相对孔径和视场角等几个参数，一般在镜头所附的说明

2、书中都有注明，以下分别介绍。 A、成像尺寸 镜头一般可分为25. 4mm（lin）、16. 9mm（2/3in）、12. 7mm（1/2in）、8.47mm（1/3in）和6.35mm（1/4in）等几种规格，它们分别对应着不同的成像尺寸，选用镜头时，应使镜头的成像尺寸与摄像机的靶面尺寸大小相吻合。表2-1列出了几种常见CCD芯片的靶面尺寸，表中单位为mm。 标称芯片尺寸。 CCD感光靶面尺寸 25. 4 16. 9 12. 7 8. 47 6. 35 对角线 16 11 8 6 4.5 垂直 9.6 6.6 4.8 3.6 2.7 水平 12.7 8.8 6.4 4.8 3.6 表2-1 几

3、种常见CCD芯片的靶面尺寸 由表2-1可知，12. 7mm（1/2in）的镜头应配12. 7mm（1/2in）靶面的摄像机，当镜头的成像尺寸比摄像机靶面的尺寸大时，不会影响成像，但实际成像的视场角要比该镜头的标称视场角小（参见图2-2），而当镜头的成像尺寸比摄像机靶面的尺寸小时，就会影响成像，表现为成像的画面四周被镜筒遮挡，在画面的4个角上出现黑角。 B、焦距 在实际应用中，经常会有用户提出该摄像机能看清多么远的物体或该摄像机能看清多么宽的场景等问题，这实际上由所选用的镜头的焦距来决定，因为焦距决定了摄取图像的大小，用不同焦距的镜头对同一位置的某物体摄像时，配长焦距镜头的摄像机所摄取的景物尺寸

4、就大，反之，配短焦距镜头的摄像机所摄取的景物尺寸就小。当然，被摄物体成像的清晰度还与所选用的CCD摄像机的分辨率及监视器的分辨率有关。 理论上，任何一种镜头均可拍摄很远的物体，并在CCD靶面上成一很小的像，但受CCD单元（像素）物理尺寸的限制，当成像小到小于CCD传感器的一个像素大小时，便不再能形成被摄物体的像，即使成像有几个像素大小，该像也难以辨识为何物。 当已知被摄物体的大小及该物体到镜头距离，则可根据下两式估算所选取配镜头的焦距： f=hD/H f=vD/V 式中，D为镜头中心到被摄物体的距离；H和V分别为被摄物体的水平尺寸和垂直尺寸；v为靶面成像的高度；h为靶面成像的水平宽度。 成像场

5、景的大小与成像物体的显示尺寸是互相矛盾的，举个例子来说，用同一支摄像机对同一个停车场进行监视，选用短焦距镜头可以对整个停车场的全景进行监视并看到出入口外的车辆进出，但却不能看清该辆车的牌照号码（该车在监视器屏幕上仅占据了很小的面积）；而选用长焦距镜头虽可以看清该辆车的牌照号码（该车占据了屏幕上的大部分面积），却又不能监视到整个停车场的全貌。因此当需要既监视全景以要看清局部时，一般应考虑配用电动两可变或电动三可变镜头。当然，在选定了镜头的前提下，选用高分辨率的摄像机及监视器则可以在被监视物体成像尺寸较小时也能看清局部细节。 C、相对孔径 为了控制通过镜头的光通量大小，在镜头的后部均设置了光阑（俗

6、称光圈）。假定光阑的有效孔径为d，由于光线折射的关系，镜头实际的有效孔径为D，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于被摄像的照度，像的照度E与镜头的相对孔径平方成正比，一般习惯上用相对孔径的倒数来表示镜头光阑的大小，即 F=f/D 式中，F一般称为光栏F数，标注在镜头光栏调整圈上，其标值为1. 4、2、2. 8、4、5. 6、8、11、16、22等序列值，每两个相邻数值中，后一个数值是前一个数值的倍。由于像面照度与光栏的平方成正比，所以光栏每变化一档，像面亮度就变化一倍。F值越小，光栏越大，到达摄像机靶面的光通量就越大。 D、视场角 镜头有一个确定的视野，镜头对这

7、个视野的高度和宽度的张角称为视场角。视场角与镜头的焦距f及摄像机靶面尺寸（水平尺寸h及垂直尺寸v）的大小有关，镜头的水平视场角ah及垂直视场角av可分别由下式来计算，即 ah=2arctg（h/2f） av=2arctg（v/2f） 由以上两式可知，镜头的焦距f越短，其视场角越大，或者，摄像机靶面尺寸h或v越大，其视场角也越大。如果所选择的镜头的视场角太小，可能会因出现监视死角而漏监；而若所选择的镜头的视场角太大，又可能造成被监视的主体画面尺寸太小，难以辨认，且画面边缘出现畸变。因此，只有根据具体的应用环境选择视场角合适的镜头，才能保证既不出现监视死角，又能使被监视的主体画面尽可能大而清晰。

8、表2-2列出了几种常用镜头的水平视场角，表中的参数是以日本精工系列镜头为参考给出的。 焦距/mm 镜头尺寸/in 2.8 、3.5、 4.0、 4.8、 6.0 、8.0、 12.0、16.0、 25. 0 1/3 86. 3 67. 4 62. 0 52. 2 42. 3 32. 6 22. 1 17. 1 10. 6 1/2 94. 6 69. 4 57. 1 42. 6 29.7 22. 6 14. 2 2/3 59. 2 30. 8 19. 4 1 27. 8CCD彩色摄象机的主要技术指标(上)2006-10-29 20:16CCD彩色摄象机的主要技术指标 1. CCD尺寸，亦即摄象机

9、靶面。原多为1/2英寸，现在1/3英寸的已普及化，1/4英寸和1/5英寸也已商品化。CCD彩色摄象机的主要技术指标 1. CCD尺寸，亦即摄象机靶面。原多为1/2英寸，现在1/3英寸的已普及化，1/4英寸和1/5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

10、不同档次。分辨率是用电视线（简称线TVLINES）来表示的，彩色摄像头的分辨率在330500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，13lux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，

11、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）。6.摄象机电源。交流有220V、110V、24V，直流为12V或9V。7.信噪比。典型值为46db，若为50db，则图像有少量噪声，但图像质量良好；若为60db，则图像质量优良，不出现噪声。8.视频输出。多为1Vp-p、75，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。10.CCD彩色摄象机的可调整功能

12、（）同步方式的选择A、对单台摄象机而言，主要的同步方式有下列三种：内同步利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。外同步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。电源同步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。B、对于多摄象机系统，希望所有的视频输入信号是垂直同步的，这样在变换摄象机输出时，不会造成画面失真，但是由于多摄象机系统中的各台摄象机供电可能取自三相电源中的不同相位，甚至整个系统与交流电源不同步，此时可采取的措施有：均采用同一个外同步信号发生器产生的同步信号送入各台摄象机的外同步输入端来调节同

13、步。调节各台摄象机的相位调节电位器，因摄象机在出厂时，其垂直同步是与交流电的上升沿正过零点同相的，故使用相位延迟电路可使每台摄象机有不同的相移，从而获得合适的垂直同步，相位调整范围0360度。（）自动增益控制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，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。

14、（）背景光补偿通常，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。（）电子快门在CCD摄象机内，是用光学电控影像表面的电荷积累时间来操纵快门。电子快门控制摄象机CCD的累积时间，当电子快门关闭时，对NTSC摄象机，其CCD累积时间为1/60秒；对于PAL摄象机，则为1/50秒。当摄象机的电子快门

15、打开时，对于NTSC摄象机，其电子快门以261步覆盖从1/60秒到1/10000秒的范围；对于PAL型摄象机，其电子快门则以311步覆盖从1/50秒到1/10000秒的范围。当电子快门速度增加时，在每个视频场允许的时间内，聚焦在CCD上的光减少，结果将降低摄象机的灵敏度，然而，较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个停顿动作效应，这将大大地增加摄象机的动态分辨率。（）白平衡白平衡只用于彩色摄象机，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。A、自动白平衡连续方式此时白平衡设置将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

16、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，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。按钮方式先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色目标，然后将自动方式开关从手动拨到设置位置，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。B、手动白平衡开手动白平衡将关闭自动白平衡，此时改变图像的红色或兰色状况有多达107个等级

17、供调节，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。（）色彩调整对于大多数应用而言，是不需要对摄象机作色彩调整的，如需调整则需细心调整以免影响其他色彩，可调色彩方式有：红色黄色色彩增加，此时将红色向洋红色移动一步。红色黄色色彩减少，此时将红色向黄色移动一步。兰色黄色色彩增加，此时将兰色向青兰色移动一步。兰色黄色色彩减少，此时将兰色向洋红色移动一步。、数字化式的调整控制方法新型摄象机对前述各项可选参数的调整采用数字式调整控制，此时不必手动调节电位计而是采用辅助控制码，而且这些调整参数被储存

18、在数字记忆单元中，增加了稳定性和可靠性。DSP摄象机DSP这个名词在CCTV工业中越来越被广泛使用。DSP在模拟制式的基础上引入部分数字化处理技术，称为数字信号处理（DSP，DIGITALSIGNALPROCESSO（DigitalSignalProcessing）是数字信号处理的缩写。DSP芯片提高了摄像机的视频处理及操作性能。DSP技术不仅使摄像机在性能上获得优势，同时也使生产商节省了零件及装配时间，从而降低了成本。DSP摄像机可分为两类： 1、智能型DSP摄像机此类摄像机提高图像效果的同时具有智能特色。典型的智能摄像机具有以下几种特点。a.可编程的背景光补偿b.视频动态检测c.通过串行数

19、据接口可进行遥控d.内置字符发生器e.屏幕菜单2、普通型DSP摄像机这类低水平的DSP摄像机不具备与DSP技术相关的任何智能特色，仅仅是出于降低成本的考虑。该种摄象机具有以下优点：、由于采用了数字检测和数字运算技术而具有智能化背景光补偿功能。常规摄象机要求被摄景物置于画面中央并要占据较大的面积方能有较好的背景光补偿，否则过亮的背景光可能会降低图像中心的透明度。而DSP摄象机是将一个画面划分成48个小处理区域来有效地检测目标，这样即使是很小的、很薄的或不在画面中心区域的景物均能清楚地呈现。、由于DSP技术而能自动跟踪白平衡，即可以在任何条件检测和跟踪白色，并以数字运算处理功能来再现原始的色彩。传

20、统的摄象机因系对画面上的全部色彩作平均处理，这样如果彩色物体在画面上占据很大面积，那么彩色重现将不平衡，也就是不能重现原始色彩。DSP摄象机是将一个画面分成48个小处理区域，这样就能够有效地检测白色，即使画面上只有很小的一块白色，该摄象机也能跟踪它从而再现出原始的色彩。在拍摄网格状物体时，可将由摄象机彩色噪声引起的图像混叠减至最少。低照度摄像机的正确认识 谓照度？照度（LUX）数值达到多少为低照度？多少数值能适应摄取影像的周围环境？照度为一亮度单位，顾名思义，是指摄像机在摄取影像时，对周围环境照明亮度的需求，1LUX大约等于1烛光在1米距离的照度，我们在摄像机参数规格中常见的最低照度（MINI

21、MUM.ILLUMINATION），表示该摄像机只需在所标示的LUX数值下，即能获取清晰的影像画面，此数值越小越好，说明CCD的灵敏度越高。同样条件下，黑白摄像机所需的照度远比尚须处理色彩浓度的彩色摄像机要低10倍。一般情况：夏日阳光下为100，000LUX；阴天室外为10000LUX；室内日光灯为100LUX；距60W台灯60CM桌面为300LUX；电视台演播室为1000LUX；黄昏室内为10LUX；夜间路灯为0.1LUX；烛光（20CM远处）1015LUX。目前市场上标榜的低照度摄像机无论是厂商或是进口商，对低照度的定义众说纷纭，莫衷一是，彩色摄像机从0.0004LUX1LUX，黑白摄像机

22、从0.00030.1LUX均有，（若搭配红外线，则均可达0LUX），这就是国内市场在CCTV产业的技术规格方面并无统一标准，而产生各说各话的情况。超动态（superdynamic）实际也就是动态展宽。松下公司在cp450/cp650/bp550等第三代摄象机中均采用啦该技术，可以有效扩展ccd感光成像时的动态范围，比一般摄象机提高40倍，从某种意义上说，超动态技术就是背光补偿的升级。超动态技术的核心是采用了新型的双速ccd图象传感器，能在同一时间对场景进行长短不同时间的曝光，即以标准快门速度读出并传输标准信号，而以较快的快门速度读出和传输高亮度信号。而后长短时间曝光信号在专用的图象处理集成电路

23、（mn67352）中进行信号分离及时间周期变换并适当合成，再经适当的加码校正、数摸转换，从而输出扩展了40倍的动态范围图象。随后的460进一步改进了超动态技术，此为超动态二代（superdynamic2）技术，也就是我们俗称的超动态，他的动态范围比一般高出80倍第二代超动态仍利用了双速ccd图象传感器并采用了数字信号处理技术，长时间曝光（1/50s）可使画面上处于背光的主体图象清晰可见，短时间曝光（1/2000-1/4000s）则可使画面上强光部分层次分明而不置曝光过度，然后通过增强的数字处理技术将两副画面中的图象质量较好的部分加以合成，即可以得到全面清晰的画面。二代超动态还采用了独立的agc

24、电路和数字拐点电路（kneecircuit）。二代超动态采用两组agc电路，可以独立的对长时间曝光信号及短时间曝光信号分别处理并使其最佳化，避免s/n比降低问题。由于两组agc电路具有不同的起控点，因此在摄象机输出特性曲线上出现了两个拐点。二代超动态还增加了可辨识的灰度级层次，即：对黑色参考电平使用阶层式校正电路，并允许最低电平增益值可机动调整，利用正确的黑色参考电平可使图象更加稳定，也就是说，图象最黑的部分会呈现应有的黑色。二代超动态还采用了先进的数字降噪（dnr）电路、增益调整电路和数字2r滤波器，可将ccd的感光度提升12db（其中7db由dnr电路提供），使最低照度改善到08lux。相

25、对于一般摄象机的3-100lux和一代超动态3-3000lux的照度范围，二代达到了0.8-10000luxCCD摄象机的选择参考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，但质量就要稍差一点点。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

26、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。 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

27、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。、镜头的分类按外形功能分按尺寸大小分按光圈分

28、按变焦类型分按焦距长矩分球面镜头125mm自动光圈电动变焦长焦距镜头非球面镜头1/23mm手动光圈手动变焦标准镜头针孔镜头1/38.5mm固定光圈固定焦距广角镜头鱼眼镜头2/317mm（）以镜头安装分类:所有的摄象机镜头均是螺纹口的，摄象机的镜头安装有两种工业标准，即安装座和安装座。两者螺纹部分相同，但两者从镜头到感光表面的距离不同。安装座：从镜头安装基准面到焦点的距离是17.526mm。安装座：特种安装，此时应将摄象机前部的垫圈取下再安装镜头。其镜头安装基准面到焦点的距离是12.5mm。如果要将一个安装座镜头安装到一个安装座摄象机上时，则需要使用镜头转换器。（）以摄象机镜头规格分类:摄象机镜

29、头规格应视摄象机的尺寸而定，两者应相对应。即摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。如果镜头尺寸与摄象机靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。（）以镜头光圈分类:镜头有手动光圈（manualiris）和自动光圈（autoiris）之分，配合摄象机使用，手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合，自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整，故适用亮度变化的场合。自动光圈镜头有两类：一类是将一个视频信号及电源从摄象机输送到透镜来控制镜头上的光圈，称为视频输入型，另一类则利用摄象机上的直流电

30、压来直接控制光圈，称为输入型。自动光圈镜头上的（自动镜头控制）调整用于设定测光系统，可以整个画面的平均亮度，也可以画面中最亮部分（峰值）来设定基准信号强度，供给自动光圈调整使用。一般而言，已在出厂时经过设定，可不作调整，但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高的目标时，明亮目标物之影像可能会造成白电平削波现象，而使得全部屏幕变成白色，此时可以调节来变换画面。另外，自动光圈镜头装有光圈环，转动光圈环时，通过镜头的光通量会发生变化，光通量即光圈，一般用表示，其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比，即：f（焦距）（镜头实际有效口径），值越小，则光圈越大。采用自动光圈镜头，对于下列应用情况是理想的选择，它们是：在诸如太阳光直射等非常亮的情况下，用自动光圈镜头可有较宽的动态范围。要求在整个视野有良好的聚焦时，用自动光圈镜头有比固定光圈镜头更大的景深。要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时，应使用自动光圈镜头。（）以镜头的视场大小分类:标准镜头：视角度左右，在英寸摄象机中，标准镜头焦距定为mm，在英寸摄象机中，标准镜头焦距定为mm。广角镜头：视角度以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广的视景。远摄镜头：视角度以内，焦距可达几米甚至几十米，此镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影响放大，但使观察范围变小