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[外设]监控摄像机参数解析 [复制链接]

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监控摄像机参数解析
在闭路监控系统中,摄像机又称摄像头,严格的来说,摄像机是摄像头和镜头的总称.
     摄像机的核心是CCD,目前国内没有CCD和生产能力,主要集中在日本和韩国.由于CCD在生产过程中分不同等级和和生产商获得的途径不同,造成CCD的采集效果也不同.一个简单的检测方法,就是将摄像机通电,不接镜头,用手遮住镜头接口,看图像有没有亮点,雪花大不大,然后接上镜头,将摄像机对准一个色彩鲜明的物体,查看监视器的颜色是否有偏色,图像有无扭曲现象,色彩和灰度是否平滑.
     由于摄像机的核心部件是CCD,所以其主要参数大多与CCD有关,下面就列出摄像机的主要参数:
(1)CCD尺寸,亦即摄像机靶面。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像机。
(3)水平分辨率。彩色摄像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线等不同档次。   分辨率是用电视线(简称线TV LINES)来表示的,彩色摄像头的分辨率在330到500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像机可工作在很暗条件,2~3lux属一般照度.
(5)扫描制式。有PAL制和NTSC制之分。
(6)摄像机电源。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、75Ω,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。
1.问:什么是最低照度?什么是感光度?0.0001Lux代表什么?
答:最低照度是测量摄像机感光度的一种方法,换句话说,摄像机能在多黑的条件下看到可用的影像。但是因为没有管理的国际标准,因此每个大型CCD制造商都有自己测量CCD感光度的方法。然而一个标注为(1Lux,F10)的摄像机能和标注为(0.01Lux,F10)的摄像机完全一样!!!奇怪吗?为什么呢?
2.问:F2.0、f3.4毫米代表什么意思?我如何通过这些数字来选择镜头?
答:F表示镜头的孔径,F停止2:1和f3.4毫米表示镜头的焦距是3.4毫米。
镜头F2.0和f3.4~4采用非常经济的形式,应此价格较低,广泛应用于单板摄像机,F2.0的镜头的孔  径能收集人眼一半的光线,f3.4毫米的镜头在1/4英寸CCD上有60度的视角,在1/3英寸CCD上有90度视角,非常接近于人眼的视角。人眼的两只眼睛能包含更大的视角,就像是上帝巧妙的设计,从人到人一般有150到180的角度,但是请记住,F停止和f焦距只是一个镜头的基本参数,并不代表质量。一个具有同样F停止和焦距的优质镜头能比具有同样参数的劣质镜头贵100倍,请参阅下一个问答详细了解。
3.问:漏光排斥比的物理含义是什么?
答:漏光是由CCD传感器设计的缺陷造成的,每个摄像机有一个CCD传感器,由于CCD传感器的缺陷,进入CCD传感器的强光 将会穿透抵抗层产生过度的影像,这些不需要的影像称做拖光,CCD摄像机抵抗强光的能力称为漏光排斥比。
4.问:什么事CMOS摄像机?和CCD摄像机有何不同?
答:CMOS传感器是一种通常比CCD传感器低10倍感光度的传感器。
因为人眼能看到1Lux照度(满月的夜晚)以下的目标,CCD传感器通常能看到比人眼略好在0.1~3Lux,是CMOS传感器感光度的3到10倍。
5.什么是峰值感应模式?
答:峰值感应模式是用通过影像亮点代替整个影像的平均值来决定曝光指数,使用规则系统的用户能应对最苛刻的要求,如在黑夜抓取一个白点的影像,而且还要看到这个小亮白点的细节和色彩。
这对于在夜晚使用摄像机抓取车牌号码同时还要看到交通灯的颜色非常有用。
6.什么是星光摄像机?
星光CCD摄影机,光子在CCD传感器上比普通CCD摄像机最大曝光时间(1/60 或 1/50 秒)长2到128倍(1~2秒)的聚集。因此,摄像机产生可用影像的最低照度就降低了2到128倍。使用带有帧累积技术的星光摄像机,用户可以在星光照度情况(0.0035Lux)下看到彩色影像,而在多云的星光照度情况(0.0002Lux)下看到黑白影像,城市中散布的背景光(比如光污染)足够产生良好的彩色曝光。
7. 问:什么是超高感度摄像机?它的优点和缺陷在哪里?
答:"EX-View"是索尼公司研发用来提高其CCD感光度的一个感光度提高技术,一是两个可见光的因素,二是四倍近红外波的波长。
EX-View是索尼专有技术,每个CCD基础光电二极管的P/N接口特殊组装来获得更好的光子到电子的转换效率。另外,每个光电二极管(描绘影像上的一个像素)有一个覆盖在上面的微型镜头能够较好的记录和聚焦光线到有效的半导体接口。它的结果对比于索尼提供的CCD可视范围提高了可见光的2倍和近红外光(800~900纳米)的4倍感光度。EX-View的Lux效率比优质的"Super HAD"可见光和近红外光波场高出了2倍。EX-View技术的缺陷在于,因为CCD芯片制造过程的难度本质和芯片灵敏的本质,索尼公司只有有限的传感器部分供货。按照索尼的讲法,相比于Super HAD传感器,EX-View芯片的光电二极管还有一些潜在的不完美的地方。这些很少的有缺陷的CCD元素可能会有故障,因此会导致"死亡像素",会在影像留下一些无法去除的得白点或黑点。CCD芯片已知不管是在储存或使用中死点都会不断增长。
举个例子,一个从索尼工厂出来的EX-View CCD只有3个死点,但是在运输的过程中可能增加到5个,到了摄像机厂商的仓库时可能增长到7个并会继续增长,比如,当安装在CCD摄像机上时增长到12个。到摄像机到达用户时数量可能增长到15到30个。这个过程会一直持续到有缺陷的光电二极管都稳定下来。索尼认为死点数量增长的原因是由于宇宙射线破坏了一些CCD矩阵的缺陷接口。
由于制造过程的感光本质,EX-View CCD芯片的产量是比较低的,可以使用的单位也是有限的产量。制造过程的高成本组合使得EX-View CCD芯片更适合应用于特殊领域(如科研、工业),这里使用高亮感光度的芯片是非常重要的,但是在普通的监控摄像机应用上使用却是不划算的。
8. 问:什么是超高解析CCD摄像机?
答: 目前市场上的索尼CCD摄像机几乎都使用了超高解析技术。超高解析能比传统旧型号的CCD提高2倍的感光度和6dB的漏光排斥比。
松下认为他们的最新37个系列和索尼超高解析一样的好,而39个系列和索尼EX-View在可见光范围有同样的效果。
索尼Ex-view CCD相比于超高解析在近红外光区域(800~900纳米)有4倍的感光度,然而这个优点只有需要在夜视时能取得很好的效果。如果不能正确地使用,这个优点几乎没有用处,因为红外线会导致色彩失真,由于红外线聚焦较深的物理特性导致影像模糊,特别在使用某些镜头的时候会导致全息影像。
摄像机拍摄的视角与镜头的毫米数、CCD的尺寸大小密不可分,下表为镜头毫米数与搭配的CCD拍摄视角的对应关系,可供大家参考:
镜头焦距 搭配1/3" CCD 搭配1/4" CCD 二者差的异性
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 搭配镜头拍摄范围的尺寸如下表所示:
镜头焦距
(毫米数) 距离5米
(宽×高) 距离10米
(宽×高) 距离15米
(宽×高) 距离20米
(宽×高) 距离30米
(宽×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

备注:同样毫米数的镜头搭配1/4"的CCD芯片拍摄的范围和角度稍微窄一点,但是拍摄画面中的物体看起来要大一点.表中的数据为水平方向的视场角度,如果摄像机装在高处往低处监看时,视场角和拍摄范围要稍微大一些,但拍摄画面中的物体要稍微小一点.
镜头的焦距与角度
焦距 规格 角度
2.1 mm小镜头 1/3 150°
2.5mm小镜头 1/3 130°
2.8mm小镜头 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电动变倍镜头 1/3 51°- 9°
8.5-51mm电动变倍镜头 1/3 57°- 10°
6-60mm电动变倍镜头 1/3 52°- 6°
离线ok2ok

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只看该作者 1楼 发表于: 02-02
谢谢科普,学习了。
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只看该作者 2楼 发表于: 02-02
数据有点久远,更新一下
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只看该作者 3楼 发表于: 02-13
十年前算是好文了
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只看该作者 4楼 发表于: 02-14
谢谢,学习了。
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