劉冰亮模擬攝像機基礎知識議程攝像機的基本知識鏡頭的基礎知識及如何選用攝像機的應用知識議程攝像機的基本知識鏡頭的基礎知識及如何選用攝像機的應用知識1、CCD攝像機的分類①按照成像色彩劃分

彩色攝像機CCD攝像機黑白攝像機②按照分辨率劃分

CCD攝像機

25萬像素左右，對應彩色330線/黑白400線的低檔型

25萬至38萬像素之間，對應彩色420線/黑白500線的中檔型

38萬像素以上，對應彩色大于或等于460線黑白570線以上的高檔型

③按照靈敏度劃分

CCD攝像機

普通型

月光型

星光型紅外照明型

1/2寸和

1/3寸圖像傳感器

1/3寸

(ICX-658AKA)1/2寸

(ICX-428AKL)圖像尺寸

(對角線)8mm

6mm有效像素

768×494

768×494CCD尺寸

6.4μm（H)×7.4μm（V)

8.4μm（H)×9.8μm（V)感光度

960~1200mV1280~1600mV拖影

-115~-98dB -120~-110dB黑信號電平

2mV2mVf(mm)CCD尺寸1/3”1/2”1/4”6812?寸1/3寸

?寸?寸產生陰影的部分CCD尺寸和焦距

1/3寸2、CCD傳感器的技術發展趨勢TotalAreaLiner'70～'92'93'91'90'89'88'87'86'85'94'95'96'97'98'99'00'010‘02生產數量‘03EnhanceLinerCCDSuperHADCCDExwaveHADCCDStartedtodevelopCCDHADSensorDIL‘042004年SuperExwaveCCD電荷耦合器件（ChargeCoupledDevice）SonyCCD歷史沿革CCD的分類1、通用型或消費型CCD傳感器2、特殊CCD傳感器紅外CCD芯片大靶面CCD傳感器寬光譜范圍CCD傳感器3、CCD攝像機常見性能和主要性能指標①清晰度（分辨率）清晰度數是衡量攝像機優劣的一個重要參數，它指的是當攝像機攝取等間隔排列的黑白相間條紋時，在監視器（應比攝像機的分辨率高）上能夠看到的最多線數。當超過這一線數時，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相間的線條。

工業監視用攝像機的分辨率通常在380~460線之間，廣播級攝像機的分辨率則可達到700線左右。拍攝一張全尺寸照片水平分辨率指有多少垂直的豎線

彩色模式

黑白模式SONY是彩色的

標準測試條件

②最低照度Sony最低照度的標準描述

“最低照度”需要和“狀態”相關聯：0.4Lx（F1.2，AGCON,30IRE）0.8Lx（F1.2，AGCON,50IRE）IRE值是表示在不同幅度的電平輸出，基準為700mv什么是IREIRE美國電視學會關于電視信號電平的標準0V0.7V0IRE0.35V100IRE50IRE電視信號的電平幅度對應的IRE數值常規場合的照度值室內

室外倉庫20—75Lux晴天10000—1000000Lux緊急通道30—75Lux陰天100—10000Lux樓梯走廊75—200Lux黎明黃昏1—10Lux商店75—300Lux滿月之夜0.1—1Lux辦公室及接待室300—500Lux多云之夜0.01—0.1Lux銀行200—1000Lux晴天時星光下0.001—0.01Lux會議廳300—1000Lux

陰天時星光下0.0001—0.001Lux④自動增益控制（AGC）

AGC——AutomaticGainControl的縮寫。所有攝像機都有一個將來自CCD的信號放大到可以使用水準的視頻放大器，其放大量即增益，等效于有較高的靈敏度，可使其在微光下靈敏，然而在亮光照的環境中放大器將過載，使視頻信號畸變。為此，需利用攝像機的自動增益控制（AGC）電路去探測視頻信號的電平，適時地開關AGC，從而使攝像機能夠在較大的光照范圍內工作，此即動態范圍，即在低照度時自動增加攝像機的靈敏度，從而提高圖像信號的強度來獲得清晰的圖像。具有AGC功能的攝像機，在低照度時的靈敏度會有所提高，但此時的噪點也會比較明顯。這是由于信號和噪聲被同時放大的緣故。三類自動增益AGC(ON/OFF)-------------SSC-E系列

OFF0dB ON24dB

AGCTurbo-------------SSC-DC590,DC570系列

24dB

AGC(Normal)-------------SSC-其他些列

18dBAGCS/N⑤背景光補償（BLC）

BLC——BackLightCompesation的縮寫。

BLC，也稱作逆光補償或逆光補正，它可以有效補償攝像機在逆光環境下拍攝時畫面主體黑暗的缺陷。

⑥電子快門（ES）電子快門的英文全稱為ElectronicShutter，是對比照相機的機械快門功能提出一個術語，它相當于控制CCD圖像傳感器的感光時間。

⑦白平衡（WB）

白平衡（WhiteBalance），只用于彩色攝像機，其用途是實現攝像機圖像能精確反映景物狀況，有手動白平衡和自動白平衡兩種方式。

自動白平衡（AWB，AutomaticWhiteBalance）有分為連續白平衡和自動控制白平衡。

手動白平衡關閉自動白平衡，通過手動調節紅色或藍色調整裝置，以改變紅色或藍色狀況，一般可調等級多達107個，如增加或減少紅色各一個等級、增加或減少蘭色各一個等級。

ATW和

ATWPro（自動跟蹤白平衡)ＡＴＷＡＡＴＷPro2500°Ｋ６０００°Ｋ2000°Ｋ10,000°Ｋ３０００K５０００K６７００K３３００～５２００K５２００K～～３３００K攝像機可將白平衡固定在3200K（白熾燈水平）和5500K（日光水平）等檔次命令。熒光熒光汞

高壓鈉鉛直面照度（被寫體照度）30ルクス時に防犯カラーカメラで撮影亮度和色溫HG＋e-紫外線可見光

(白光)燈絲熒光材料熒光燈熒光燈及其尖銳的發散線GBOBGO尖銳的發散線⑧同步方式

攝像機的同步方式一般有內同步、電源同步和外同步。內同步（INT）是利用攝像機內部的晶體振蕩電路產生同步信號來完成操作。電源同步（LL，LineLocked），也稱之為線性鎖定或行鎖定，是利用攝像機的交流電源來完成垂直推動同步，即攝像機和電源零線同步。

外同步（EXT）利用一個外同步信號發生器產生的同步信號送到攝像機的外同步輸入端來實現同步。同步信號可以是彩色復合視頻或黑色突法信號（VBS）、黑白復合視頻或復合同步信號（VS），也可以是如矩陣等外部設備的復用垂直驅動信號（VD2）和復合視頻輸出信號。議程攝像機的基本知識鏡頭的基礎知識及如何選用攝像機的應用知識1、鏡頭的參數鏡頭的光學特性主要包括成像尺寸、焦距（f）、相對孔徑（D/f）和視場角（2W）等幾個參數，以下分別介紹：①成像尺寸

CCD尺寸

水平（mm）

垂直（mm）

對角線（mm）

1英寸

12.7

9.6

16

2/3英寸

8.8

6.6

11

1/2英寸

6.4

4.8

8

1/3英寸

4.8

3.6

6

1/4英寸

3.6

2.4

4

鏡頭一般可分為25.4mm（1in）、16.9mm（2/3in）、12.7mm（1/2in）、8.47mm（1/3in）和6.35mm（1/4in）等幾種規格。

選鏡頭時，應使鏡頭的成像尺寸與攝像機的靶面尺寸大小相吻合，當鏡頭的成像尺寸比攝像機靶面的尺寸大時，不會影響成像，但實際成像的視場角要比該鏡頭的標稱視場角小；當鏡頭的成像尺寸比攝像機靶面的尺寸小時，就會影響成像。（表現為成像畫面四周被鏡筒遮擋）鏡頭成像面CCD靶面12.7mm鏡頭成像面CCD靶面12.7mm8.47mm簡單說，1/2”的鏡頭可以裝在1/3”CCD的攝像機上，反過來就不可以。②焦距

長焦距鏡頭攝取景物尺寸大，短焦距鏡頭攝取景物尺寸小，已知被攝物體的大小及物體到鏡頭的焦距，叫f=hD/H或f=vD/VD為鏡頭中心到被攝物體的距離。H和V分別為被攝物體的水平尺寸和垂直尺寸。hDfCCD傳感器鏡頭v物體HV實際應用中，常有用戶提出攝像機能看清多么遠的物體或多么寬的場景等問題，這要由所選用鏡頭的焦距來決定，還與所用攝像機的分辨率及監視器的分辨率有關

。例：已知被攝物體距鏡頭中心距離3m，高度為1.8m，所用攝像機CCD靶面為1/2in。（靶面垂直尺寸為4.8mm）查得f=vD/V=4.8×3000÷1800＝8.02mm，應配8mm的鏡頭。焦距，叫f=hD/H或f=vD/V③相對孔徑由于像面照度與相對孔徑的平方成正比（與光闌的平方成反比）所以光闌每變化一檔，像面亮度就變化一倍。光闌F值越小則相對孔徑越大，到達攝像機靶面的光通量就越大。常見鏡頭所標的F值均指該鏡頭的最小光闌數。為了控制通過鏡頭的光通量大小，在鏡頭后部均設置了光闌，俗稱光圈。相對孔徑A為有效孔徑D與焦距f之比（A=D/f）鏡頭的相對孔徑決定被攝像的照度，即像的照度E與鏡頭的相對孔徑A的平方或正比。一般習慣用相對孔徑的倒數來表示鏡頭光闌的大小。即：F=f/D④視場角鏡頭有一個確定的視野，鏡頭對這個視野的高度和寬度的張角稱為視場角。

視場角與焦距f及攝像機靶面尺寸，水平尺寸h及垂直尺寸v的大小有關。ah=2arctg（h/2f）

av=2actg（v/2f）鏡頭的焦距f越短，其視場角越大，或攝像機靶面尺寸h或v越大，其視場角也越大。f=3.5視場角＝94.6°f=8視場角＝42.6°焦距鏡頭1/2CCD靶面f=25視場角＝14.2°⑤接口鏡頭的安裝方式有C型安裝和CS型安裝兩種。

兩種接口示圖，上半部為CS型鏡頭，下半部為C型鏡頭，電視監控系統用鏡頭C型安裝鏡頭（1m32牙螺反座）國際公認標準。安裝部位口徑為25.4mm(1in)從鏡頭安裝基準面到焦點距離是17.526mm。鏡頭C型安裝到CS接口的攝像機需增配一個5mm厚的接圈。焦點5mm接圈17.526mm12.5mmCS安裝鏡頭C安裝鏡頭電動三可變鏡頭（光圈Iris、聚焦Focus、變焦Zoom）電動兩可變鏡頭（自動光圈）DC驅動視頻驅動自動光圈鏡頭手動光圈鏡頭DC驅動視頻驅動定焦鏡頭固定光圈鏡頭手動光圈鏡頭自動光圈鏡頭手動變焦鏡頭電動變焦鏡頭DC驅動視頻驅動2、鏡頭的分類DC驅動與視頻驅動的區別：

視頻驅動是指攝像機將視頻信號電平輸出到自動光圈鏡頭的內部。再由其內部的驅動電路輸出控制電壓使鏡頭的光圈調整電動機驅動電路。直流（DC）驅動是指攝像機內部增加了鏡頭光圈電動機的驅動電路。可以直接輸出直流控制電壓到鏡頭內的光圈電動機并使其轉動。

①固定光圈定焦鏡頭固定光圈定焦鏡頭只有一個可手動調整的對焦調整環（環上標有若干距離參考值），左右旋轉該環可成在CCD靶面上的像最為清晰，此時監視器屏幕上得到圖像也最為清晰。無光圈調整環，只能改變環境照度來調整光通量。②手動光圈定焦鏡頭手動光圈定焦鏡頭比固定光圈定焦鏡頭增加了光圈調整環，調整范圍一般可以從F1.2或F1.4到全關閉。能方便適應被攝現場的光照度，這種鏡頭一般應用于光照度比較均勻的場合。③自動光圈定焦鏡頭自動光圈定焦鏡頭相當于在手動光圈定焦鏡頭的光圈調整環上增加一個由齒輪嚙合傳動的微型電動機，并從其驅動電路上引出了4芯的屏蔽線，接到攝像機的自動光圈接口座上。④手動變焦鏡頭手動變焦鏡頭的焦距是可變的，它有一個焦距調整環，可以在一定范圍內調整鏡頭的焦距，其變比一般為2-3倍，焦距一般在3.6-8mm。在實際工程應用中，通過手動調節鏡頭的變焦環，可以方便地選擇被監視現場的視場角。手動變焦鏡頭中也有帶自動光圈的鏡頭，也有直流驅動和視頻驅動兩類。⑤自動光圈電動變焦鏡頭自動光圈電動變焦鏡頭比自動光圈定焦鏡頭增加了兩個微型電動機，其中一個電動機與鏡頭的變焦環嚙合，當其受控而轉動時可改變鏡頭的焦距(Zoom)；另一個電動機與鏡頭的對焦環嚙合，當其受控而轉動時可完成鏡頭的對焦(Focus)。⑥電動三可變鏡頭電動三可變鏡頭與電動兩可變鏡頭結構相差不多，只是將對光圈調整電動機的控制由自動控制方式改為由控制器來手動控制，因此它也包含了三個微型電動機引出一組6芯控制線與鏡頭控制器相連。常見的有6倍、10倍和12倍等幾種規格。變焦鏡頭的“倍率”是變焦鏡頭的最長焦距與最短焦距之比，是一個相對值。3、“看多遠”問題

“看多遠”較為科學得說法是：在屏幕上成的碼大小可對應于實際觀測距離處多高或多寬的景物。

CCD靶面尺寸，物距，被攝物大小―――>鏡頭焦距f

選鏡頭：（1）首先確定鏡頭的類型;手動光圈還是自動光圈（2）決定被觀測物體的優先考慮因素，即是以垂直高度V作為選擇依據，還是以水平寬度H作為選擇依據（3）選擇鏡頭的尺寸（注意與選用CCD或CMOS攝像機的靶面尺寸相符）（4）觀測距離和被監視物體的尺寸可由此確定焦距F

議程攝像機的基本知識鏡頭的基礎知識及如何選用攝像機的應用知識1、安裝鏡頭

攝像機必須配接鏡頭才可使用，一般應根據現場的實際情況來選配合適的鏡頭。如定焦鏡頭或變焦鏡頭、手動光圈鏡頭或自動光圈鏡頭、標準鏡頭或廣角鏡頭或長焦鏡頭等。

還應注意鏡頭與攝像機的接口，是C型接口還是CS型接口。2、連接電源線與信號線攝像機的供電電源一般為直流12V，有些則為交流24V或交流220V。故在實際應用中特別注意電源電壓，而直流供電攝像機還應注意電源極性，以免燒毀攝像機。有些攝像機可以自動識別直流12V或交流24V，因此該攝像機的電源供給可以不考慮電源的大小或直流極性