800万 800万像素监控摄像机0

华南理工大学招生工作办公室-怀来天气

2021年5月19日发(作者:上海工具柜)


安防监控“摄像机”主要技术参数及性能 - [1]
摄像机的发展速度很快,从摄像管到CCD元件,以其构成的CCD摄像机具有体积小、重量轻、
不受磁场影响、具有抗震动和撞击等特点,同时清晰度、照度、可靠性等指标大大提高而被
广泛应用。

CCD是Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写,它是一种半导体成像器
件,因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。


被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上,CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷,
各个像素积累的电荷在视频时序的控制下,逐点外移,经滤波、放大处理后,形成视频信号
输出。

视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图
像。


一、CCD摄像机的分类
㈠按照成像色彩划分
CCD摄像机按成像色彩划分为彩色摄像机和黑白摄像机两种。

除色度处理方面不同外,
其它原理基本一致。

主要有光学系统、光电转换系统、信号处理系统组成。

其中光电转换系
统是摄像机的核心。


自然图像通过光学镜头成像于摄像机的光靶面上,彩色摄像机的光学系统中使用相干分
色棱镜或特殊条状滤色镜将光信号分成红、绿、蓝三色光信号,光电转换系统通过摄像管或
CCD元件利用电视扫描方法把光图像信号转换成随时间变化的视频电信号,再经放大、处理、
编码而成为全电视信号。


㈡按照分辨率划分
按照分辨率划分为25万像素左右,对应彩色330线黑白400线的低档型;25万至38
万像素之间,对应彩色420线黑白500线的中档型;38万像素以上,对应彩色大于或等于4
60线黑白570线以上的高档型。


㈢按照摄像机灵敏度划分
按照灵敏度可分为最低照度1至3lux的普通型;0.1lux左右的月光型;0.01lux以下的
星光型以及原则上可以为0Lux,采用红外光源成像的红外照明型。


㈣按照CCD靶面尺寸划分
摄像机摄像器件(CCD)的尺寸分为1英寸、12英寸、13英寸、14英寸等。

其中以1
3英寸和12英寸最为常见。


CCD尺寸 水平(mm) 垂直(mm) 对角线(mm)

1


1英寸 12.7 9.6 16
23英寸 8.8 6.6 11
12英寸 6.4 4.8 8
13英寸 4.8 3.6 6
14英寸 3.6 2.4 4
15英寸的CCD摄像机正待开发之中,将来也会在市场上占有一定比例。

一般来说,大
的CCD芯 片,其相应的象素面积也较大,接收所摄光的面积增大,必然使象素输出电荷增
多,灵敏度上升,在弱光条件下具有较好的拍摄能力,容易使摄像机整体质量提高, 图像
细部明显细腻自然。

而光学系统聚焦影像时的焦平面越小,则成像过程中丢失的细节就越多,
得到的影像放大后细部过渡就可能有突变的现象,显得不自然。

另 外小尺寸CCD拥有更多
的象素和更高的分辨率也会导致单个像素的感光面积缩小,有曝光不足的可能。

单个像素的
面积越小,其感光性能越低,信噪比越低,动态范围越窄。

每个象素上的信息趋于与在它附
近的象素的信息混合(在电子学上这个概念叫做色度亮度干扰)。


二、CCD传感器的技术发展趋势
CCD是摄像机的核心器件,因此其性能高低将直接影响摄像机的品质,并且CCD的发展
是摄像机更新换代的基础。


CCD传感器有两种,第一种是特殊CCD传感器,如红外CCD芯片(红外焦平面阵列器件)、
高灵敏度背照式和电子轰击式CCD、EBCCD等,另外还有大靶面如2048×2048、4096×4096
可见光CCD传感器、宽光谱范围(紫外光→可见光→近红外光→3-5μm中红外光→8-14um
远红外光)焦平面阵列传感器等。

目前已有商业化产品,并广泛应用于各个领域。

第二种是
通用型或消费型CCD传感器,在许多方面都有较大地进展,总的方向是提高CCD摄像机的综
合性能。


㈠CCD传感器的像面尺寸向集成化、轻量化方向的发展。


由于制造CCD传感器的硅片和加工成本都很高,所以很希望一片6.5英寸的硅片上光刻
出更多的CCD传感器芯片;由于光刻机的进步,所以在仍保持具有很高灵敏度的特性下,CC
D传感器的尺寸向12英寸、13英寸、14英寸、15英寸的方向发展。

在1993年,12
英寸的CCD传感器占总产量的5%;14英寸的CCD传感器占总产量的10%;13英寸的CCD传
感器占总产量的85%。

在1997年,在总产量比1993年增加200%以上的情况下,12英寸的
CCD传感器仍有很大发展,已占总产量的15%(12英寸由于靶面较大仍有许多场合需要,尤
其在科研领域中);14英寸的CCD传感占总产量的60%。

也就是说,12英寸较大靶面尺寸C

2


CD传感器仍有很大增长。

14英寸的CCD传感器的产量比13英寸的CCD传感器来说,占总
产量的比例在减少。


㈡CCD传感器向高素数、多制式发展
各种CCD传感器的像面尺寸在减少,但其像素数在增加,已由早期的512(H)×596(V)
向795(H)×596(V)发展,甚至出现超过百万像素的CCD传感器。

为提高水平方向和垂直方
向的分辨能力,已从通常的隔行扫描向逐行扫描格式发展。


㈢降低CCD传感器的工作电压、减少功耗
在初期研制的CCD摄像机有+24V、+22V、+17V和+5V等,目前通用的为+12V。

为配合P
C摄像机和网络图像传输的应用,逐步以+12V和+5V两种工作电压为主。


⑷提高CCD摄像机的制造效率
为了降低CCD摄像机的制造成本,实现高速自动化生产,制造厂家追求紧密性结构,致
力于CCD摄像机的小型化,即由Dip On Board(DOB)过锡板工艺改进为Chip On Board(COB)
板上连接IC芯片的贴片方式。

到目前为止,已实现多层板的Multi Chip Module(MCM)多芯
片集成模组化制造技术。


㈤CCD摄像机的数字化
在制造CCD摄像机时,从以往的Analog模拟系统逐步实现DSP数字化处理,可以借助
电子计算机和专门软件系统实现对CCD摄像机,特别是对彩色CCD摄像机的各种参数的量化
调整,可以确保CCD摄像机性能指标的优化一致性以及在特殊使用条件下的参数量化修改。


三、CCD摄像机的技术性能、特点及进展
㈠Hyper-D高动态范围CCD摄像机
CCD摄像机是一种用来模拟人眼的光电探测器。

但是人眼在观察目标时,可以看清目标
的最低照度为1Lux,当目标照度达到3×105Lux时,即为人眼动态范围,这种摄像机被称
为Hyper-D CCD摄像机。


㈡从模拟Analog CCD摄像机向DSP数字处理CCD摄像机方向的发展
采用DSP技术,可以使CCD摄像机在数字检测和数字运算技术上能够有效实现智能化逆
光背景补偿;能够自动跟踪白平衡,即可以在任何条件下检测和跟踪“白色”,并以数字运
算处理功能来再现原始的景物色彩。


㈢电脑摄像机(PC camera)和网络摄像机(Network Camera)

3

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发布时间:2021-05-19 08:40:47
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6条评论

  1. 尤其在科研领域中);14英寸的CCD传感占总产量的60%

  2. 从以往的Analog模拟系统逐步实现DSP数字化处理

  3. 得到的影像放大后细部过渡就可能有突变的现象

  4. 多制式发展 各种CCD传感器的像面尺寸在减少