摄像机功能应用.docx

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摄像机功能应用

摄像机类功能应用

培训对象：

市场部、品质测试、生产测试、维修

420线框图

3172框图

一、摄像机的分类

CCD芯片

CCD芯片就像人的视网膜，是摄像头的核心。

目前我国尚无能力制造，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，但质量就要稍逊一筹。

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，可以采取如下最简单方法检测：

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。

    1、根据摄像机使用场所不同，摄像机主要有以下几种：

枪型摄像机：

非常常见的摄像机种类，可应用于固定方向监控或配合云台应用于小范围监控。

球型摄像机：

一般安装在天花板，可360°旋转，适合于全方位监控。

烟感摄像机：

外形如烟感，安装在天花板上，可实现比较隐蔽的监控。

针孔型摄像机：

非常小巧的摄像机，有子弹头型、飞碟型、微小型等多种类型，可隐秘安装，用于隐秘监控。

网络摄像机：

支持以太网接口，可在网络上进行监控。

2、依成像色彩划分

彩色摄像机：

适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。

黑白摄像机：

适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用黑白摄像机。

彩色转黑白摄像机：

一般白天用彩色，晚上自动转成黑白。

3、按CCD靶面大小划分

CCD芯片已经开发出多种尺寸，目前采用的芯片大多数为1/3"和1/4"。

在购买摄像机时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。

以下是常见CCD芯片的规格：

1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm×高9.6mm，对角线16mm

2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm×高6.6mm，对角线11mm

1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm×高4.8mm，对角线8mm

1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm×高3.6mm，对角线6mm

感光面积：

4.9mm*3.7mm

1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm×高2.4mm，对角线4mm

感光面积：

3.6mm*2.7mm

4、有效像素

我们现在常用CCD摄像机像素.PAL:

500（水平）*582（垂直）=291000

NTSC:

510（水平）*492（垂直）=250920

PAL:

752（水平）*582（垂直）=437664

NTSC:

768（水平）*4942（垂直）=379392

像素越多，清晰就越好。

5、按扫描制式划分

现在常用有四种制式：

分另是PAL、CCIR、NTSC、EIA。

中国采用隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR），标准为625行，50场。

6、分辨率（清晰度）

表示摄像机分辨图像细节的能力，通常用电视线（TVL）表示，它取决于CCD芯片的像素数、镜头的分解力和摄像系统的带宽。

我们现在常用彩色有：

420线、480线、520线，黑白有，480线、600线等。

7、镜头的分类

如果把摄像机比喻为人的眼睛，镜头就好比是眼球，它直接关系到监看物体的远近、范围和效果。

以下是根据不同的参数和应用对镜头进行的划分：

①、以镜头安装分类

所有的摄像机镜头均是螺纹口的，CC枪机摄像机的镜头安装有两种工业标准，即C安装座和CS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。

C安装座：

从镜头安装基准面到焦点的距离是17.526mm。

CS安装座：

特种C安装，此时应将摄像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C安装座镜头安装到一个CS安装座摄像机上时，则需要使用镜头转换器。

②、以摄像机镜头规格分类

摄像机镜头规格应视摄像机的CCD尺寸而定，两者应相对应。

即：

摄像机的CCD靶面大小为1/2英寸时，镜头应选1/2英寸。

摄像机的CCD靶面大小为1/3英寸时，镜头应选1/3英寸。

摄像机的CCD靶面大小为1/4英寸时，镜头应选1/4英寸。

如果镜头尺寸与摄像机CCD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。

③、以镜头光圈分类

镜头有手动光圈（manualiris）和自动光圈（autoiris）之分，配合摄像机使用，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像机输送到透镜来控制镜头上的光圈，称为视频输入型，另一类则利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，称为DC输入型。

自动光圈镜头上的ALC（自动镜头控制）调整用于设定测光系统，可以是整个画面的平均亮度，也可以是画面中最亮部分（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，ALC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ALC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F表示，其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比，即：

F＝f（焦距）/D（镜头实际有效口径），F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。

④、以镜头的视场大小分类

标准镜头：

视角30度左右，在1/2英寸CCD摄像机中，标准镜头焦距定为12mm，在1/3英寸CCD摄像机中，标准镜头焦距定为8mm。

广角镜头：

视角90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20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像放大，但使观察范围变小。

变倍镜头（zoomlens）：

也称为伸缩镜头，有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类。

可变焦点镜头（vari-focuslens）：

它介于标准镜头与广角镜头之间，焦距连续可变，即可将远距离物体放大，同时又可提供一个宽广视景，使监视范围增加。

变焦镜头可通过设置自动聚焦于最小焦距和最大焦距两个位置，但是从最小焦距到最大焦距之间的聚焦，则需通过手动聚焦实现。

针孔镜头：

镜头直径几毫米，可隐蔽安装。

⑤、从镜头焦距上分

短焦距镜头：

因入射角较宽，可提供一个较宽广的视野。

中焦距镜头：

标准镜头，焦距的长度视ＣＣＤ的尺寸而定。

长焦距镜头：

因入射角较狭窄，故仅能提供狭窄视景，适用于长距离监视。

变焦距镜头：

通常为电动式，可作广角、标准或远望等镜头使用

9、镜头的选择

镜头的选用应考虑一下几点：

①、镜头尺寸应等于或大于摄像机成像面尺寸

例如：

1/3″摄像机可选1/3″～1″整个范围内的镜头，但水平视角的大小都是一样的。

只是使用大于1/3″的镜头能够更多地利用成形，更精确了镜头中心光路，所以可提高图像质量和分辨率。

②、选用合适的镜头焦距

正确选用镜头焦距的理论计算 

　　摄取景物的镜头视场角是极为重要的参数，镜头视场角随镜头焦距及摄像机规格大小而变化（其变化关系如前所述），覆盖景物镜头的焦距可用下述公式计算：

（1）f=u·D/U 

（2）f=h·D/H 

　　f：

镜头焦距、U：

景物实际高度、H：

景物实际宽度、D：

镜头至景物实测距离、u：

图像高度、h：

图像宽度 

　　举例说明：

　　当选用1/2″镜头时，图像尺寸为u=4.8mm，h=6.4mm。

镜头至景物距离D=3500mm，景物的实际高度为U=2500mm（景物的实际宽度可由下式算出H=1.333·U，这种关系由摄像机取景器CCD片决定）。

　　将以上参数代入公式

（1）中，可得f=4.8·3500/2500=6.72mm，故选用6mm定焦镜头即可。

③、考虑环境光线的变化

光线对图像的采集效果起着十分重要的作用。

一般来说，对于光线变化不明显的环境，我们常选用手动光圈镜头，将光圈手调到一个比较理想的数值后就可不动了；如果光线变化较大，如室外24小时监看，应选用自动光圈，能够根据光线的明暗变化自动调节光圈值的大小，保证图像质量。

但需注意的是，如果光线照度不均匀，特别是监视目标与背景光反差较大时，采用自动光圈镜头效果不理想。

④、考虑最佳监看范围

因为镜头焦距和水平视角成反比，因此既想看得远，又想看得宽阔和清晰，这是无法同时实现的。

每个焦距的镜头都只能在一定范围内达到最佳的监看效果，所以如果监看的距离较远且范围较大，最好是增加摄像机的数量，或采用电动变焦镜头配合云台安装。

10、 AGCON/OFF（自动增益控制）：

摄像头内有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大即增益，等效于有较高的灵敏度，然而在亮光照的环境下放大器将过载，使视频信号畸变。

当开关在ON时，在低亮度条件下完全打开镜头光圈，自动增加增益以获得清晰的图像。

开关在OFF时，在低亮度下可获得自然而低噪声的图像。

11、BLCON/OFF（背光补偿开关）：

当强大而无用的背景照明影响到中部重要物体的清晰度时，应该把开关拨到ON位置。

注意：

①当与云台配用或照明迅速改变时，建议把该开关放在OFF位置，因为在ON位置时，镜头光圈速度变慢；②如果所需物体不在图像中间时，背光补偿可能不会充分发挥作用。

12、ALC/ELC（自动亮度控制/电子亮度控制）：

当选择ELC时，电子快门根据射入的光线亮度而连续自动改变CCD图像传感器的曝光时间（一般从1/50到1/10000秒连续调节）。

选择这种方式时，可以用固定或手动光圈镜头替代ALC自动光圈镜头。

需要注意的是：

在室外或明亮的环境下，由于ELC控制范围有限，还是应该选择ALC式镜头；在某些独特的照明条件下，可能出现下列情况：

①  在聚光灯或窗户等高亮度物体上有强烈的拖尾或模糊现象。

②  图像显著地闪烁和色彩重现性不稳定。

③  白平衡有周期性变化，如果发生这些现象，应使用ALC镜头。

   以固定光圈镜头采用ELC方式时，图像的景深可能小于使用ALC式镜头所获得的景深。

因此，摄像头在完全打开固定光圈镜头而采用ELC方式时。

景深会比使用ALC式镜头时小，而且图像上远处的物体可能不在焦点上。

   当镜头是自动光圈镜头时，需要将开关拨到ALC方式。

13、VIDEO/DC（镜头控制信号选择开关）：

ALC自动光圈镜头的控制信号有两种，当需要将直流控制信号的自动光圈镜头安装在摄像头上时，应该选择DC位置，需要安装视频控制信号的自动光圈镜头时，应该选择VIDEO位置。

   当选择ALC自动光圈视频驱动镜头时，还会有一个视频电平控制（VIDEOLEVELL/H）可能需要调整，该控制器调节输出给自动光圈镜头的控制电平，用以控制镜头光圈的开大和缩小（凹进光亮）。

   在摄像头的配件中，有一个黑色的小插头，插头有四个针，联接摄像头上的黑色插座。

如果用DC驱动的自动