2022年CCD摄像机技术介绍[] .pdf

《2022年CCD摄像机技术介绍[] .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年CCD摄像机技术介绍[] .pdf（8页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、CCD 摄像机技术介绍什么是 CCD CCD 的特性CCD 的分类CCD 摄像机的大致分类单片 CCD 摄像机的基本组成及工作原理CCD 摄像机的应用领域单片 CCD 摄像机的主要性能指标CCD 摄像机 .使用中的注意事项CCD 摄像机的常见故障及处理办法测试 CCD 摄像机所需的仪器设备工程上对图像质量的评定方法喜恩碧公司CCD 摄像机的概况喜恩碧公司CCD 摄像机产品质量的保障1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - -

2、- 一、 什么是 CCD CCD 称为电荷耦合器件 （Charge Coupled Device） ，它是上世纪70 年代初受磁泡存储器的启发，作为MOS 技术的延伸而产生的半导体器件，它是一种图像传感器。CCD 由光电效应产生的电荷转移驱动方式分为二相、三相及四相， 目前我们所用的CCD 均为四相驱动转移方式。二、 CCD 的特性CCD 图像传感器的特性一般包括光谱特性、分辨率、暗电流、灵敏度和动态范围等。1.光谱特性CCD 图像传感器具有很宽的感光光谱范围，其感光光谱可延伸至红外区域，利用此特性，可以在夜间无可见光照明的情况下，用辅助红外光源照明，也能使CCD 图像传感器清晰地成像。1.1

3、CCD 的光谱响应范围CCD 器件的光谱响应范围宽于人眼的视觉范围，一般在0.21.1 m 的波长范围内。特种材料的红外CCD 的波长响应可扩展到几微米，即CCD 的光谱响应范围从远紫外，近紫外，可见光到近红外区，甚至到中红外区。1.2 人眼的视觉范围光波的波长范围从几纳米到1 mm，即 10-9 10-3m，而人眼的感光范围只在0.380.78 m 的范围。2.分辨率分辨率是 CCD 的最重要的特性， 一般用器件的MTF（Modulation Transfer Function ）即调制转移函数来表示。需要说明的是，CCD 芯片的分辨率与后面提到的CCD 摄像机的分辨率的定义是不同的。3.暗

4、电流暗电流产生的主要原因在于CCD 器件本身的缺陷， 而且这种器件本身还使得暗电流的产生也不均匀。暗电流限制了器件的灵敏度、信噪比和动态范围。暗电流的大小与温度的关系极为密切，温度每降低100C，暗电流约减少一半。4.灵敏度和动态范围CCD 的灵敏度一般用最低照度表示，所谓灵敏度高就是要求在很低的照度下也能输出较为清晰（轮廓）的图像。动态范围是势阱中可存储的最大电荷量和噪声决定的最小电荷量之比。CCD 势阱中可容纳的最大信号电荷量取决于CCD 电极面积及器件结构，时钟驱动方式及驱动脉冲电压的幅度等因素。5.弥散现象（ Blooming ）由于 CCD 势阱对光信号电荷的收容能力有一定的限度，所

5、以，当高照度光局部地照射CCD 单元时，电荷量将从势阱溢出，并流入邻近势阱，光产生的图像就会失真，这就是弥散现象。6.噪声CCD 的噪声源主要有以下几种：电荷注入器件产生的噪声; 电荷转移时 ,电荷量波动产生的噪声; 电荷读出时的噪声。2 三、CCD 的分类线阵（工业检测用）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 1.集成方式面阵（动态图像显示）NTSC（彩色），EIA （黑白或单色）2.制式PAL（彩色），CCIR （

6、黑白或单色）彩色3.色别黑白 （单色）高解 （约 47 万像素， 480-550TVL 中心水平分辨率）4. 分 辨 率普解（约31 万像素， 380-420TVL 中心水平普通电视机的分辩率）低解（没有生产）5. 灵 敏 度超低照度（ 0.01Lux ）低照度（ 0.1Lux ）普通照度（ 1Lux）微光 CCD 6特殊用途红外 CCD X 光 CCD 四、 CCD 摄像机的大致分类黑白三片式（广播级摄像机）两片式（工业、科研摄像机）彩色单片式（监控及家用摄像机）五、 单片 CCD 摄像机的基本组成及工作原理1. 基本组成 (如下框图所示 ) 3 2. 工作原理2.1 一体化 CCD 摄像机

7、工作原理框图光学镜头视频放大主处理电路供电电路控制电路功 能 设 置开关CCD 视频插座电源插座解码器DVR 功能按键拨码开关电控镜头CCD 传感预放器DSP 图像处理器视频放大前端视频信号输出名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 图 2 一体化 CCD 摄像机原理框图2.2 彩色 CCD 摄像机的原理框图图 3 单片彩色 CCD 摄像机的原理框图六、CCD 摄像机的应用领域CCD 摄像机是闭路电视监控系统的前端，而闭

8、路电视监控系统是电视技术在安全防范领域的新应用，目前已广泛应用于以下领域：金融银行、邮政储蓄、证券所。文博文物馆、博物馆酒店宾馆、饭店、写字楼交通管理高速公路、国道、省道收费站、城市交通枢纽。商业商场、超市、珠宝行、批发市场医院手术室、病房、门诊大厅军事边海防、森林防火。其它工厂、学校、住宅小区、。测量仪器设备尺寸测量仪、瞬时位置测量仪天文观测系统、光电显微分析仪、工业内窥镜、水下测量4 七、CCD 摄像机的主要性能指标对于摄像机而言，它的主要性能指标有：分辨率、灵敏度、信噪比，彩色还原特性及自动功能等。CCD 驱动微处理器视频信号输出电源光学镜头CCD AGC 和校正DSP 图像处理器CCD

9、 驱动视频放大变焦聚焦光圈驱动字幕叠加电源名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 1.分辨率一指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器（应比摄像机的分辨率高）上能够看到的最多线数，当超过这一线数时，屏幕上就不能再分辨出黑白相间的条纹。普解的分辨率一般为 380-420TV 线（水平中心） ，高解的分辨率一般为480-550TV 线（水平中心） 。2.灵敏度它是反映摄像机光电转换性能高低的一个指标。目前，监控

10、系统所用CCD 摄像机的灵敏度用最低照度来衡量，照度越低，表明灵敏度越高，光电转换性能越好。目前一般彩色CCD 摄像机的最低照度可以达到0.1-1Lux ，低照度的可以达到0.001Lux 。3.信噪比是指信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号S/N 来表示，单位为dB（分贝）。一般摄像机给出的信噪比值均是AGC（自动增益控制）关闭时的值，CCD 摄像机信噪比的典型值一般为 4555dB，工程应用中要求40dB。当在低照系统使用时，其信噪比不得低于25dB。4.色彩还原度色彩还原度是指经过CCD 摄像机摄取并通过处理后的目标色彩与物体真实色彩的接近程度。色彩分为色调和饱和度，色调决定色彩的性质

11、，饱和度决定色彩的浓淡。我们图象对色彩评判标准是100-0-75-0 彩条，需要说明的是色彩的还原度与景物的光照条件及光源的色温有着非常密切的关系。当前的单片彩色CCD 式，器件从理论上讲，它是不能完全真实地重现原物体的色彩。摄像机所用核心器件及生产工艺水平对实际使用效果影响较大。5.白平衡白平衡 （White Balance ）是彩色摄像机的重要参数，它直接影响重现图像的彩色效果，当摄像机的白平衡不当时，重现图像就会出现偏色现象，特别是会使原本不带色彩的景物（如白色的墙壁）也着上了颜色。通常把摄像机拍摄白色景物时输出的红、绿、蓝三基色信号电压VR=VG=VB的现象称为白平衡。八、CCD 摄像

12、机在使用中的注意事项1.在使用前要详细阅读产品说明书。2.注意电源的电压、电流和极性要求。3.使用环境的温度、湿度应满足要求。温度： -10+50湿度： 10%90% 4. 注意做好系统的防雷措施。5. 被监视目标的最低环境照度应高于摄像机最低照度的10 倍。6. 当监视目标照度有大幅变化时，均应采用光圈可调镜头。7. 摄像机镜头应避免强光（阳光、激光束）直射，保证摄像头的靶面不受损伤。5 8. 在需防高温、防低温、防雨、防尘要求时，需加防护套，在高低温差大，需要防雨防尘的露天环境中工作时， 防护套应该避免日光直射，刮去玻璃窗上的水珠，防止玻璃窗上结露 （防雨型除外） 。名师资料总结 - -

13、-精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 9.因为电视再现图像其对比度所能显示的范围仅为（3040） ： 1，当摄像机的视野内明、暗差别较大时，就会出现应该看见的暗部看不见，此时应调整摄像机的位置，摄像方向及照明条件也应进行合理地选择（宽动态机型除外）。九、CCD 摄像机的常见故障及处理办法a)加电后无视频信号输出处理办法：首先检查外加电源极性是否正确，电压是否满足要求，对于DC12V 和 AC24V ，应在 5%范围内，对于AC220V ，应

14、在 185V265V 范围内。其次检查视频电缆接触是否良好。b)彩色失真可能是白平衡设置不当，也可能是环境光照条件变化太大，此时应检查白平衡设置状态，并想办法改善环境的光照条件。c)图像出现扭曲或几何失真这种现象可能是摄像机，监视器的几何校正电路有问题，也有可能是光学镜头的问题，也有可能是连接的视频电缆或设备与摄像机的输出阻抗不匹配。供电电压过低或视频电缆接触不良也会出现此故障。当出现以上现象时，请先检查所用光学镜头，其次再检查所用电缆或其它连接设备的特征阻抗是否是75、电缆的连接、电源供电是否正常。d)画面竖直方向出现几道黑条这种情况一般是直流供电电压的纹波太大，应加强滤波并采用性能好的直流

15、稳压电源。e)画面竖直方向出现多道竖条这可能是外接视频线或设备的特征阻抗与摄像机不匹配而引起的反射造成的，应注意所选用的视频线和其它连接处理设备的特征阻抗是否为75。f)画面噪点大这可能有以下几方面的原因：i.环境光照度不够；ii.镜头光圈未调准确；iii.视频输出幅度不够；iv.连接线缆是否接触不良或有短路现象；v.监视器本身信噪比不良。6 十、 测试 CCD 摄像机所需的仪器设备名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - -

16、 1、 监视器2、 矢量示波器3、 波形监视器（选行示波器）4、 视频信噪比测量仪5、 标准色条卡，各种测试卡6、 标准灯箱十一、工程上对图像质量的评定方法主观评定法：对图像质量的客观评定需要使用以上提到的专用仪器。客观评定法：对图像质量的主观评定可按5 级损伤制评定，图像质量不应低于4 分表一、五级损伤制评分分级图像质量损伤的主观评价评分分级图像上觉察不到损伤或干扰存在5 图像上有可觉察的损伤或干扰，但并不令人生厌4 图像上有明显的损伤或干扰、令人生厌3 图像上损伤或干扰较严重，令人相当生厌2 图像上损伤或干扰极严重，不能观看1 十二、 CNB 公司 CCD 摄像机的概况喜恩碧电子 （深圳）

17、 有限公司是CCD 监控摄像机的专业制造商，它生产有多个系列产品，品种繁多，规格型号齐全。我公司主要以SONY 、HITACHI芯片组为核心，与我们优势的软件设计能力相结合，自主研发有一体化摄像机、枪式摄像机、半球摄像机及防雨摄像机，各类摄像机均有低照度和感红外机型，其中以采用 Sony 机芯的机器为多数。以前我们以Sony 公司的 DSP 芯片 CXD3117 为基础开发了一系列优秀产品，凭借优越的性价比和优质的服务，多年来在一体化摄像机的市场占有率上保持首位，最近我们又以Sony 新一代DSP 芯片CXD3172R 为基础开发成功了多种高清晰产品，同时我们又用HITACHI的 DSP 机芯

18、开发成功一系列低照7 度枪式机和半球机产品，并已批量投入生产。CNB 公司的各类彩色摄像机均严格按照国家及有关国际标准生产和检验。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 目前我们研制的30 倍一体化摄像机、高速球摄像机也已投入批量生产，接下来我们正进行网络摄像机及其它多个种类新产品的研制，以丰富我们的产品线，保持我们产品的技术领先优势。十三、 CNB 摄像机产品质量的保障我公司已全面通过ISO9001 国际质量标准体系认

19、证。公司对关系产品的每一个细节都非常重视，从研发、定型、采购、贴片、组装、调试、老化、检测、出厂等全系列生产流程,均严格按照ISO9001 标准执行。1. 元器件的质量1.1 核心主要处理IC 均采用 Sony（索尼）、Hitachi （日立）公司的芯片组。1.2 表贴电阻， 电容、 电感、 二极管、 三极管、 IC 等均采用ROHM 、TDK 、太阳诱电、 东芝、 三菱、NEC 、 、maxim 等国际大公司的产品。1.3 光学镜头选用日本Canon（佳能）等品牌镜头。2. 元器件的选购所有元件必须采购通过ISO9000 认证的厂家产品，另外我们还定期不定期地对这些厂家进行抽查。3. 产品的

20、老化和检验所有的成品均需在高温箱中进行24h 以上的老化，温度为600C ，在常温下进行48h 以上的老化，剔除和降低产品的早期失效率。产品在高温老化前进行全检，在高温老化后也是进行全检，然后再入成品库，另外产品在出库发往用户之时再按AQL 标准所规定的抽样比例进行抽检。产品的测试是在光照条件相对稳定的环境中进行的，确保光源的色温、照度符合技术标准，使产品的一致性达到要求。测试用的监视器均为专业级的监视器，避免了监视器的等级不够而造成的对产品性能的误判。彩色摄像机最重要的是彩色还原性；照明条件直接影响图像的效果；图像质量不仅跟摄像机有关，而且跟监视器、硬盘录像机等外围设备也有非常密切的关系。喜恩碧电子（深圳）有限公司8名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -