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文本内容:
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摄像机的根本组成及工作原理*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.使用中的留意事项CCD摄像机的常见故障及处理方法测试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
一、什么是CCDCCD称为电荷耦合器件ChargeCoupledDevice它是上世纪70年月初受磁泡存储器的启发,作为MOS技术的延长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、区分率、暗电流、灵敏度和动态范围等.光谱特性CCD图像传感器具有很宽的感光光谱范围,其感光光谱可延长至红外区域,利用此特性,可以在夜间无可见光照明的状况下,用关心红外光源照明,也能使CCD图像传感器清楚地成像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伟I,一般在
0.2-
1.1Mm的波长范闱内特种材料的红外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,甚至到中红外区人眼的视觉范围光波的波长范围从几纳米到1mm即10-9而人眼的感光范围只在
0.38-
0.78um的范围.区分率区分率是CCD的最重要的特性,一般用器件的MTFModulationTransferFunction即调制转移函数来表示需要说明的是,CCD芯片的区分率与后面提到的CCD摄像机的区分率的定义是不同的.暗电流暗电流产生的主要缘由在于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亲热,温度每降低lOoC暗电流约削减一半.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楚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打算的最小电荷量之比CCD势阱中可容纳的最大信号电荷量取决于CCD电极面积及器件构造,时钟驱动方式及驱动脉冲电压的幅度等因素.弥散现象Blooming由于CCD势阱对光信号电荷的收容力量有肯定的限度,所以,当高照度光局部地照耀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.噪声CCD的噪声源主要有以下几种
①电荷注入器件产生的噪声;
②电荷转移时,电荷量波动产生的噪声;
③电荷读出时的噪声
三、CCD的分类线阵(工业检测用).集成方式“L面阵(动态图像显示)LNTSC(彩色),EIA(黑白或单色).制式v-PAL(彩色),CCIR(黑白或单色)r彩色.色别‘L黑白(单色)L高解(约47万像素,480-550TVL中心水平区分率).分辨率.普解(约31万像素,380-420TVL中心水平一一般电视机的分辩率)J氐解(没有生产).灵敏度避低照度(WO.OlLux)«低照度(WO.lLux)、一般照度(WlLux)一微光CCD.特别用途・红外CCDX光CCD
四、CCD摄像机的大致分类黑白{三片式(播送级摄像机)两片式(工业、科研摄像机)单片式(监控及家用摄像机)
五、单片CCD摄像机的根本组成及工作原理拨码开关
2.工作原理一体化CCD摄像机工作原理框图彩色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,而闭路电视监控系统是电视技术在安全防范领域的应用目前已广泛应用于以下领域金融一一银行、邮政储蓄、证券所文博一一文物馆、博物馆酒店一一宾馆、饭店、写字楼交通治理一一高速大路、国道、省道收费站、城市交通枢纽商业一一商场、超市、珠宝行、批发市场医院一一手术室、病房、门诊大厅军事一一边海防、森林防火其它一一工厂、学校、住宅小区、测量仪器设备一一尺寸测量仪、瞬时位置测量仪天文观测系统、光电显微、工业内窥镜、水下测量
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区分率、灵敏度、信噪比,彩色复原特性及自动功能等L区分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(应比摄像机的区分率高)上能够看到的最多线数,当超过这一线数时,屏幕上就不能再区分出黑白相间的条纹普解的区分率一般为380-420TV线(水平中心)高解的区分率一般为480-550TV线〔水平中心)2•灵敏度一一它是反映摄像机光电转换性能凹凸的一个指标目前,监控系统所用CCD摄像机的灵敏度用最低照度来衡量,照度越低,说明灵敏度越高,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到达
0.1-lLux依照度的可以到达O.OOlLuxo3•信噪比一一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(自动增益掌握)关闭时的值,CCD摄像机信噪比的典型值•般为45〜55dB工程应用中要求24OdB当在低照系统使用时,其信噪比不得低于25dB.•颜色复原度颜色复原度是指经过CCD摄像机摄取并通过处理后的目标颜色与物体真实颜色的接近程度颜色分为色调和饱和度,色调打算颜色的性质,饱和度打算颜色的浓淡我们图象对颜色评判标准是100-0-75-0彩条,需要说明的是颜色的复原度与景物的光照条件及光源的色温有着格外亲热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颜色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•白平衡白平衡[WhiteBalance)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,重现图像就会消灭偏色现象,特别是会使原本不带颜色的景物[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、篮三基色信号电压VR=VG=VB的现象称为白平衡
八、CCD摄像机在使用中的留意事项.在使用前要具体阅读产品说明书.留意电源的电压、电流和极性要求.使用环境的温度、湿度应满足要求温度-10〜+50C湿度10%〜90%.留意做好系统的防雷措施.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.当监视目标照度有大幅变化时,均应承受光圈可调镜头.摄像机镜头应避开强光(阳光、激光束)直射,保证摄像头的靶面不受损伤.在需防高温、防低温、防雨、防尘要求时,需加防护套,在凹凸温差大,需要防雨防尘的露天环境中工作时,防护套应当避开日光直射,刮去玻璃窗上的水珠,防止玻璃窗上结露(防雨型除外).由于电视再现图像其比照度所能显示的范围仅为(30〜40)1当摄像机的视野内明、暗差异较大时,就会消灭应当观察的暗部看不见,此时应调整摄像机的位置,摄像方向及照明条件也应进展合理地选择(宽动态机型除外〕
九、CCD摄像机的常见故障及处理方法a)加电后无视频信号输出处理方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应在185V〜265V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,并想方法改善环境的光照条件c)图像消灭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消灭此故障当消灭以上现象时,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)画面竖直方向消灭几道黑条这种状况一般是直流供电电压的纹波太大,应加强滤波并承受性能好的直流稳压电源e)画面竖直方向消灭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,应留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75C0画面噪点大这可能有以下几方面的缘由环境光照度不够;镜头光圈未调准确;视频输出幅度不够;连接线缆是否接触不良或有短路现象;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
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
十二、CNB公司CCD摄像机的概况喜恩碧电子(深圳)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力量相结合,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CXD3U7为根底开发了一系列优秀产品,凭借优越的性价比和优质的效劳,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一代DSP芯片CXD3172R为根底开发成功了多种高清楚产品,同时我们又用HITACHI的DSP机芯开发成功一系列低照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依据国家及有关国际标准生产和检验目前我们研制的30倍一体化摄像机、高速球摄像机也已投入批量生产,接下来我们正进展机及其它多个种类产品的研制,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IS09001国际质量标准体系认证公司对关系产品的每一个细节都格外重视,从研发、定型、选购、贴片、组装、调试、老化、检测、出厂等全系列生产流程,均严格依据IS09001标准执行1元器件的质量核心主要处理IC均承受Sony(索尼)、Hitachi(日立)公司的芯片组表贴电阻,电容、电感、二极管、三极管、】C等均承受ROHM、TDK、太阳诱电、东芝、三菱、NEC、maxim等国际大公司的产品L3光学镜头选用日本Canon(佳能)等品牌镜头2・元器件的选购全部元件必需选购通过IS09000认证的厂家产品,另外我们还定期不定期地对这些厂家进展抽查
3.产品的老化和检验全部的成品均需在高温箱中进展24h以上的老化,温度为600c在常温下进展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展全检,在高温老化后也是进展全检,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展抽检产品的测试是在光照条件相对稳定的环境中进展的,确保光源的色温、照度符合技术标准,使产品的全都性到达要求测试用的监视器均为专业级的监视器,避开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〕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峻,令人相当生厌2图像上损伤或干扰极严峻,不能观看1。