在閉路監控系統中,攝像機又稱攝像頭,嚴格的來說,攝像機是攝像頭和鏡頭的總稱.
攝像機的核心是CCD,目前國內沒有CCD和生產能力,主要集中在日本和韓國.由于CCD在生產過程中分不同等級和和生產商獲得的途徑不同,造成CCD的采集效果也不同.一個簡單的檢測方法,就是將攝像機通電,不接鏡頭,用手遮住鏡頭接口,看圖像有沒有亮點,雪花大不大,然后接上鏡頭,將攝像機對準一個色彩鮮明的物體,查看監視器的顏色是否有偏色,圖像有無扭曲現象,色彩和灰度是否平滑.
由于攝像機的核心部件是CCD,所以其主要參數大多與CCD有關,下面就列出攝像機的主要參數:
1)CCD尺寸,亦即攝像機靶面。原多為1/2英寸,現在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的主要性能指標,它決定了顯示圖像的清晰程度,分辨率越高,圖像細節的表現越好。CCD是由面陣感光元素組成,每一個元素稱為像素,像素越多,圖像越清晰?,F在市場上大多以25萬和38萬像素為劃界,38萬像素以上者為高清晰度攝像機。
(3)水平分辨率。彩色攝像機的典型分辨率是在320到500電視線之間,主要有330線、380線、420線、460線、500線等不同檔次。 分辨率是用電視線(簡稱線TV LINES)來表示的,彩色攝像頭的分辨率在330到500線之間。分辨率與CCD和鏡頭有關,還與攝像頭電路通道的頻帶寬度直接相關,通常規律是1MHz的頻帶寬度相當于清晰度為80線。 頻帶越寬,圖像越清晰,線數值相對越大。
(4)最小照度,也稱為靈敏度。是CCD對環境光線的敏感程度,或者說是CCD正常成像時所需要的最暗光線。照度的單位是勒克斯(LUX),數值越小,表示需要的光線越少,攝像頭也越靈敏。月光級和星光級等高增感度攝像機可工作在很暗條件,2~3lux屬一般照度.
(5)掃描制式。有PAL制和NTSC制之分。
(6)攝像機電源。交流有220V、110V、24V,直流為12V 或9V。
(7)信噪比。典型值為46db,若為50db,則圖像有少量噪聲,但圖像質量良好;若為60db,則圖像質量優良,不出現噪聲。
(8)視頻輸出。多為1Vp-p、75Ω,均采用BNC接頭。
(9)鏡頭安裝方式。有C和CS方式,二者間不同之處在于感光距離不同。
1.問:什么是最低照度?什么是感光度?0.0001Lux代表什么?
答:最低照度是測量攝像機感光度的一種方法,換句話說,攝像機能在多黑的條件下看到可用的影像。但是因為沒有管理的國際標準,因此每個大型CCD制造商都有自己測量CCD感光度的方法。然而一個標注為(1Lux,F10)的攝像機能和標注為(0.01Lux,F10)的攝像機完全一樣?。?!奇怪嗎?為什么呢?
2.問:F2.0、f3.4毫米代表什么意思?我如何通過這些數字來選擇鏡頭?
答:F表示鏡頭的孔徑,F停止2:1和f3.4毫米表示鏡頭的焦距是3.4毫米。
鏡頭F2.0和f3.4~4采用非常經濟的形式,應此價格較低,廣泛應用于單板攝像機,F2.0的鏡頭的孔 徑能收集人眼一半的光線,f3.4毫米的鏡頭在1/4英寸CCD上有60度的視角,在1/3英寸CCD上有90度視角,非常接近于人眼的視角。人眼的兩只眼睛能包含更大的視角,就像是上帝巧妙的設計,從人到人一般有150到180的角度,但是請記住,F停止和f焦距只是一個鏡頭的基本參數,并不代表質量。一個具有同樣F停止和焦距的優質鏡頭能比具有同樣參數的劣質鏡頭貴100倍,請參閱下一個問答詳細了解。
3.問:漏光排斥比的物理含義是什么?
答:漏光是由CCD傳感器設計的缺陷造成的,每個攝像機有一個CCD傳感器,由于CCD傳感器的缺陷,進入CCD傳感器的強光 將會穿透抵抗層產生過度的影像,這些不需要的影像稱做拖光,CCD攝像機抵抗強光的能力稱為漏光排斥比。
4.問:什么事CMOS攝像機?和CCD攝像機有何不同?
答:CMOS傳感器是一種通常比CCD傳感器低10倍感光度的傳感器。
因為人眼能看到1Lux照度(滿月的夜晚)以下的目標,CCD傳感器通常能看到比人眼略好在0.1~3Lux,是CMOS傳感器感光度的3到10倍。
5.什么是峰值感應模式?
答:峰值感應模式是用通過影像亮點代替整個影像的平均值來決定曝光指數,使用規則系統的用戶能應對最苛刻的要求,如在黑夜抓取一個白點的影像,而且還要看到這個小亮白點的細節和色彩。
這對于在夜晚使用攝像機抓取車牌號碼同時還要看到交通燈的顏色非常有用。
6.什么是星光攝像機?
星光CCD攝影機,光子在CCD傳感器上比普通CCD攝像機最大曝光時間(1/60 或 1/50 秒)長2到128倍(1~2秒)的聚集。因此,攝像機產生可用影像的最低照度就降低了2到128倍。使用帶有幀累積技術的星光攝像機,用戶可以在星光照度情況(0.0035Lux)下看到彩色影像,而在多云的星光照度情況(0.0002Lux)下看到黑白影像,城市中散布的背景光(比如光污染)足夠產生良好的彩色曝光。
7. 問:什么是超高感度攝像機?它的優點和缺陷在哪里?
答:"EX-View"是索尼公司研發用來提高其CCD感光度的一個感光度提高技術,一是兩個可見光的因素,二是四倍近紅外波的波長。
EX-View是索尼專有技術,每個CCD基礎光電二極管的P/N接口特殊組裝來獲得更好的光子到電子的轉換效率。另外,每個光電二極管(描繪影像上的一個像素)有一個覆蓋在上面的微型鏡頭能夠較好的記錄和聚焦光線到有效的半導體接口。它的結果對比于索尼提供的CCD可視范圍提高了可見光的2倍和近紅外光(800~900納米)的4倍感光度。EX-View的Lux效率比優質的"Super HAD"可見光和近紅外光波場高出了2倍。EX-View技術的缺陷在于,因為CCD芯片制造過程的難度本質和芯片靈敏的本質,索尼公司只有有限的傳感器部分供貨。按照索尼的講法,相比于Super HAD傳感器,EX-View芯片的光電二極管還有一些潛在的不完美的地方。這些很少的有缺陷的CCD元素可能會有故障,因此會導致"死亡像素",會在影像留下一些無法去除的得白點或黑點。CCD芯片已知不管是在儲存或使用中死點都會不斷增長。
舉個例子,一個從索尼工廠出來的EX-View CCD只有3個死點,但是在運輸的過程中可能增加到5個,到了攝像機廠商的倉庫時可能增長到7個并會繼續增長,比如,當安裝在CCD攝像機上時增長到12個。到攝像機到達用戶時數量可能增長到15到30個。這個過程會一直持續到有缺陷的光電二極管都穩定下來。索尼認為死點數量增長的原因是由于宇宙射線破壞了一些CCD矩陣的缺陷接口。
由于制造過程的感光本質,EX-View CCD芯片的產量是比較低的,可以使用的單位也是有限的產量。制造過程的高成本組合使得EX-View CCD芯片更適合應用于特殊領域(如科研、工業),這里使用高亮感光度的芯片是非常重要的,但是在普通的監控攝像機應用上使用卻是不劃算的。
8. 問:什么是超高解析CCD攝像機?
答: 目前市場上的索尼CCD攝像機幾乎都使用了超高解析技術。超高解析能比傳統舊型號的CCD提高2倍的感光度和6dB的漏光排斥比。
松下認為他們的最新37個系列和索尼超高解析一樣的好,而39個系列和索尼EX-View在可見光范圍有同樣的效果。
索尼Ex-view CCD相比于超高解析在近紅外光區域(800~900納米)有4倍的感光度,然而這個優點只有需要在夜視時能取得很好的效果。如果不能正確地使用,這個優點幾乎沒有用處,因為紅外線會導致色彩失真,由于紅外線聚焦較深的物理特性導致影像模糊,特別在使用某些鏡頭的時候會導致全息影像。
攝像機拍攝的視角與鏡頭的毫米數、CCD的尺寸大小密不可分,下表為鏡頭毫米數與搭配的CCD拍攝視角的對應關系,可供大家參考:
鏡頭焦距 搭配1/3" CCD 搭配1/4" CCD 二者差的異性
2.8 mm 89.9° 75.6° 14.3°
3.6 mm 75.7 ° 62.2° 13.5°
4 mm 69.9 ° 57.0° 12.9°
6 mm 50.0 ° 39.8° 10.2°
8 mm 38.5 ° 30.4° 8.1°
12 mm 26.2 ° 20.5° 5.7°
16 mm 19.8 ° 15.4° 4.4°
25 mm 10.6 ° 8.3° 2.3°
60 mm 5.3 ° 4.1° 1.2°
________________________________________
1/3" CCD 搭配鏡頭拍攝范圍的尺寸如下表所示:
鏡頭焦距
(毫米數) 距離5米
(寬×高) 距離10米
(寬×高) 距離15米
(寬×高) 距離20米
(寬×高) 距離30米
(寬×高)
2.8mm 13×9.8米 26×19.5米 39×29.3米 52×39米 78×58.5米
3.6mm 8.5×6.4米 17×12.8米 25.5×19米 34×25.5米 51×38.3米
4mm 8×6米 16×12米 24×18米 32×24米 48×36米
6mm 5.5×4.1米 11×8.3米 16.5×12.4米 22×16.5米 33×24.8米
8mm 3.5×2.6米 7×5.3米 10.5×7.9米 14×10.5米 21×15.8米
12mm 2×1.5米 4×3米 6××4.5米 8×6米 12×9米
16mm 1.5×1.1米 3×2.3米 4.5×3.4米 6×4.5米 9×6.8米
25mm 1.3×1米 2.5×1.9米 3.8×2.9米 5×3.8米 7.5×5.6米
60mm 0.5×0.4米 1×0.75米 1.5×1.1米 2×1.5米 3×2.3米
備注:同樣毫米數的鏡頭搭配1/4"的CCD芯片拍攝的范圍和角度稍微窄一點,但是拍攝畫面中的物體看起來要大一點.表中的數據為水平方向的視場角度,如果攝像機裝在高處往低處監看時,視場角和拍攝范圍要稍微大一些,但拍攝畫面中的物體要稍微小一點.
鏡頭的焦距與角度
焦距 規格 角度
2.1 mm小鏡頭 1/3 150°
2.5mm小鏡頭 1/3 130°
2.8mm小鏡頭 1/3 115°
2.8mm固定光圈 1/3 115°
2.8mm 1/3 96°
4mm 1/3 78°
6mm 1/3 53°
8mm 1/3 40°
12 mm 1/3 23°
16 m 1/3 17°
3.5-8mm 1/3 96°- 45°
6-15mm 1/3 54°- 23°
6-36mm電動變倍鏡頭 1/3 51°- 9°
8.5-51mm電動變倍鏡頭 1/3 57°- 10°
6-60mm電動變倍鏡頭 1/3 52°- 6°
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