CCD攝像機(jī)常見性能和主要性能指標(biāo)
一、清晰度
清晰度數(shù)是衡量攝像機(jī)優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù),它指的是當(dāng)攝像機(jī)攝取等間隔排列的黑白相間條紋時(shí),在監(jiān)視器(應(yīng)比攝像機(jī)的分辨率高)上能夠看到的最多線數(shù)。當(dāng)超過這一線數(shù)時(shí),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(yè)監(jiān)視用攝像機(jī)的分辨率通常在380~460線之間,廣播級(jí)攝像機(jī)的分辨率則可達(dá)到700線左右。清晰度是由攝像器件像素多少?zèng)Q定的,顯然攝像器件的像素越多,得到的圖像越清晰,反之也然。清晰度越高,說明攝像機(jī)檔次越高,反之越低。
二、最低照度
最低照度是最低照度是當(dāng)被攝景物的光亮度低到一定程度而使攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)電平低到某一規(guī)定值時(shí)的景物光亮度值。一般彩色攝像機(jī)的最低照度為2~3lux, 照度的測定是以在一定的鏡頭光圈系數(shù)為前提,因此,不能只看攝像機(jī)說明書中標(biāo)明的最低照度,應(yīng)按攝像機(jī)在同一光圈系數(shù)下其照度值的大小。最低照度越小,攝像機(jī)檔次越高。相對(duì)于彩色攝像機(jī)而言,黑白攝像機(jī)由于沒有色度處理而只對(duì)光線的強(qiáng)弱(亮度)信號(hào)敏感,所以黑白攝像機(jī)的照度比彩色攝像機(jī)照度要低,一般可做到0.1lux在f1.4時(shí),至于微光攝像機(jī)則更低。有關(guān)光圈系數(shù)的知識(shí)請(qǐng)參閱鏡頭一節(jié)。
視頻信號(hào)的標(biāo)稱值為1vp-p,標(biāo)準(zhǔn)值為0.7vp-p,最低照度時(shí)的視頻信號(hào)值為1/3到1/2的標(biāo)準(zhǔn)植。所以攝像機(jī)在最低照度時(shí)的圖像,決不會(huì)“如同白晝一樣”。另外,攝像機(jī)在最低照度時(shí)產(chǎn)生的圖像清晰度,是用電視信號(hào)測試卡進(jìn)行測式的,其黑白相間的條紋,要求黑色反射率近于0%,白色反射率大于89.9%。而我們?cè)诂F(xiàn)場觀察時(shí)有時(shí)不具備這樣的條件,比如:樹葉和草地的反射率很低,反差很小,就不易獲得清晰圖像。因此實(shí)際使用當(dāng)中不能以攝像機(jī)標(biāo)稱的最低照度作為衡量現(xiàn)場環(huán)境照度的標(biāo)準(zhǔn)。
三、信噪比
信噪比也是攝像機(jī)的一個(gè)重要的性能指標(biāo)。當(dāng)攝像機(jī)攝取較亮場景時(shí),監(jiān)視器顯示的畫面通常比較明快,觀察者不易看出畫面中的干擾噪點(diǎn);而當(dāng)攝像機(jī)攝取較暗的場景時(shí),監(jiān)視器顯示的畫面就比較昏暗,觀察者此時(shí)很容易看到畫面中雪花狀的干擾噪點(diǎn)。干擾噪點(diǎn)的強(qiáng)弱(也即干擾噪點(diǎn)對(duì)畫面的影響程度)與攝像機(jī)信噪比指標(biāo)的好壞有直接關(guān)系,即攝像機(jī)的信噪比越高,干擾噪點(diǎn)對(duì)畫面的影響就越小。
所謂“信噪比”指的是信號(hào)電壓對(duì)于噪聲電壓的比值,通常用符號(hào)s/n來表示。由于在一般情況下,信號(hào)電壓遠(yuǎn)高于噪聲電壓,比值非常大,因此,實(shí)際計(jì)算攝像機(jī)信噪比的大小通常都是對(duì)均方信號(hào)電壓與均方噪聲電壓的比值取以10為底的對(duì)數(shù)再乘以系數(shù)20,單位用db表示。
一般攝像機(jī)給出的信噪比值均是在agc(自動(dòng)增益控制)關(guān)閉時(shí)的值,因?yàn)楫?dāng)agc接通時(shí),會(huì)對(duì)小信號(hào)進(jìn)行提升,使得噪聲電平也相應(yīng)提高。ccd攝像機(jī)信噪比的典型值一般為45db~55db。測量信噪比參數(shù)時(shí),應(yīng)使用視頻雜波測量儀直接連接于攝像機(jī)的視頻輸出端子上。
四、自動(dòng)增益控制(agc)
agc——automatic gain control的縮寫。所有攝象機(jī)都有一個(gè)將來自 ccd的信號(hào)放大到可以使用水準(zhǔn)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(huán)境中放大器將過載,使視頻信號(hào)畸變。為此,需利用攝象機(jī)的自動(dòng)增益控制(agc)電路去探測視頻信號(hào)的電平,適時(shí)地開關(guān)agc,從而使攝象機(jī)能夠在較大的光照范圍內(nèi)工作,此即動(dòng)態(tài)范圍,即在低照度時(shí)自動(dòng)增加攝象機(jī)的靈敏度,從而提高圖像信號(hào)的強(qiáng)度來獲得清晰的圖像。具有agc功能的攝像機(jī),在低照度時(shí)的靈敏度會(huì)有所提高,但此時(shí)的噪點(diǎn)也會(huì)比較明顯。這是由于信號(hào)和噪聲被同時(shí)放大的緣故。
五、背景光補(bǔ)償(blc)
blc——backlight compesation的縮寫,也稱作逆光補(bǔ)償或逆光補(bǔ)正,它可以有效補(bǔ)償攝像機(jī)在逆光環(huán)境下拍攝時(shí)畫面主體黑暗的缺陷。
通常,攝象機(jī)的agc工作點(diǎn)是通過對(duì)整個(gè)視場的內(nèi)容作平均來確定的,但如果視場中包含一個(gè)很亮的背景區(qū)域和一個(gè)很暗的前景目標(biāo),則此時(shí)確定的agc工作點(diǎn)有可能對(duì)于前景目標(biāo)是不夠合適的,背景光補(bǔ)償有可能改善前景目標(biāo)顯示狀況。
當(dāng)引入背光補(bǔ)償功能時(shí),攝像機(jī)僅對(duì)整個(gè)視場的一個(gè)子區(qū)域(如從第80行 ~ 200行的中心區(qū)域)進(jìn)行檢測,通過求此區(qū)域的平均信號(hào)電平來確定agc電路的工作點(diǎn)。由于子區(qū)域的平均電平很低,agc放大器會(huì)有較高的增益,使輸出視頻信號(hào)的幅值提高,從而使監(jiān)視器上的主體畫面明朗。此時(shí)的背景畫面會(huì)更加明亮,但其與主體畫面的主觀亮度差會(huì)大大降低,整個(gè)視場的可視性得到改善。
當(dāng)背景光補(bǔ)償為開啟時(shí),攝象機(jī)僅對(duì)整個(gè)視場的一個(gè)子區(qū)域求平均來確定其agc工作點(diǎn),此時(shí)如果前景目標(biāo)位于該子區(qū)域內(nèi)時(shí),則前景目標(biāo)的可視性有望改善。
六、電子快門(es)
電子快門的英文全稱為electronic shutter,是對(duì)比照相機(jī)的機(jī)械快門功能提出一個(gè)術(shù)語,它相當(dāng)于控制ccd圖像傳感器的感光時(shí)間。由于ccd感光的實(shí)質(zhì)是信號(hào)電荷的積累,則感光時(shí)間越長,信號(hào)電荷的積累時(shí)間就越長,輸出信號(hào)電流的幅值也就越大。通過調(diào)整光生信號(hào)電荷的積累時(shí)間(即調(diào)整時(shí)鐘脈沖的寬度),即可實(shí)現(xiàn)控制ccd感光時(shí)間的功能。
七、白平衡(wb)
白平衡(white balance),只用于彩色攝象機(jī),其用途是實(shí)現(xiàn)攝象機(jī)圖像能精確反映景物狀況,有手動(dòng)白平衡和自動(dòng)白平衡兩種方式。
自動(dòng)白平衡(awb,automatic white balance)有分為連續(xù)白平衡和自動(dòng)控制白平衡。連續(xù)白平衡也稱為自動(dòng)跟蹤白平衡(automatic tracking white balance,atw),是隨著景物色彩溫度的改變而連續(xù)地調(diào)整,范圍為2800~6000k。這種方式對(duì)于景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場合是最適宜的,使色彩表現(xiàn)自然,但對(duì)于景物中很少甚至沒有白色時(shí),如場景大部分是藍(lán)天白云或夕陽等高色溫物體及場景比較昏暗的場合下,連續(xù)的白平衡不能產(chǎn)生最佳的彩色效果。自動(dòng)控制白平衡(automatic white balance control,awc),需要先將攝象機(jī)對(duì)準(zhǔn)諸如白墻、白紙等白色參考目標(biāo),然后將通過菜單或開關(guān)設(shè)置從手動(dòng)改變?yōu)樽詣?dòng)方式,保留在該位置幾秒鐘或者至圖像呈現(xiàn)白色為止,在白平衡被執(zhí)行后,將自動(dòng)方式開關(guān)撥回手動(dòng)位置以鎖定該白平衡的設(shè)置,此時(shí)白平衡設(shè)置將保持在攝象機(jī)的存儲(chǔ)器中,直至再次執(zhí)行被改變?yōu)橹?,其范圍?300~10000k,在此期間,即使攝象機(jī)斷電也不會(huì)丟失該設(shè)置。以按鈕方式設(shè)置白平衡最為精確和可靠,適用于大部分應(yīng)用場合。
手動(dòng)白平衡關(guān)閉自動(dòng)白平衡,通過手動(dòng)調(diào)節(jié)紅色或藍(lán)色調(diào)整裝置,以改變紅色或藍(lán)色狀況,一般可調(diào)等級(jí)多達(dá)107個(gè),如增加或減少紅色各一個(gè)等級(jí)、增加或減少蘭色各一個(gè)等級(jí)。除次之外,有的攝象機(jī)還有將白平衡固定在3200k(白熾燈水平)和5500k(日光水平)等檔次命令。
八、同步方式
攝像機(jī)的同步方式一般有內(nèi)同步、電源同步和外同步。內(nèi)同步(int)是利用攝象機(jī)內(nèi)部的晶體振蕩電路產(chǎn)生同步信號(hào)來完成操作。
電源同步(ll,line locked),也稱之為線性鎖定或行鎖定,是利用攝象機(jī)的交流電源來完成垂直推動(dòng)同步,即攝象機(jī)和電源零線同步。
外同步(ext)利用一個(gè)外同步信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的同步信號(hào)送到攝象機(jī)的外同步輸入端來實(shí)現(xiàn)同步。同步信號(hào)可以是彩色復(fù)合視頻或黑色突法信號(hào)(vbs)、黑白復(fù)合視頻或復(fù)合同步信號(hào)(vs),也可以是如矩陣等外部設(shè)備的復(fù)用垂直驅(qū)動(dòng)信號(hào)(vd2)和復(fù)合視頻輸出信號(hào)。
評(píng)論