安防系统规范与技术视频监控系统基本知识

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1、1第二章视频监控系统基本知识第一节视频监控系统的概念与组成第二节图像产生基础知识第三节摄像机基础知识第四节监视器基础知识第五节数字视频压缩基础知识第三节摄像机基础知识摄像机主要传感部件是CCD和CMOS图像传感器。它们的作用是对监视区域进行摄像并将其转换成电信号。CCD和CMOS图像传感器的工作原理是：被摄物体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到CCD和CMOS图像传感器芯片上，图像传感器根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过滤波、放大处理，通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号一、摄像机图像传感器（一）CCD图像传感器C

2、CD电荷耦合器件（ChargeCoupleDevice）是一种金属氧化物半导体（MOS）集成电路器件。它以电荷作为信号，基本功能是进行电荷的存储和电荷的转移。CCD图像传感器：由CCD电荷耦合器件制成，是固态图像传感器的一种，是在MOS集成电路基础上发展起来的，能进行图像信息光电转换、存储、延时和按顺序传送。一、摄像机图像传感器（一）CCD图像传感器1．电荷耦合器件CCD电荷耦合器件是按一定规律排列的MOS电容器组成的阵列。在P型或N型硅衬底上生长一层很薄（约1200A）的二氧化硅，再在二氧化硅薄层上依次沉积金属或掺杂多晶硅形成电极，称为栅极。该栅极和P型或N型

3、硅衬底就形成了规则的MOS电容器阵列。一、摄像机图像传感器（一）CCD图像传感器1．电荷耦合器件每一个MOS电容器实际上就是一个光敏元件。光照射到MOS电容器的P型硅衬底上时，会产生电子空穴对（光生电荷），电子被栅极吸引存储在陷阱中。入射光强，则光生电荷多，入射光弱，则光生电荷少。无光照的MOS电容器则无光生电荷。若停止光照，由于陷阱的作用，电荷在一定时间内也不会消失，可实现对光照的记忆。一、摄像机图像传感器（一）CCD图像传感器1．电荷耦合器件MOS电容器可以被设计成线阵或面阵。一维的线阵接收一条光线的照射。二维的面阵接收一个平面的光线的照射。CCD摄像机、

4、照相机使用的是二维的面阵。CCD电荷耦合器件的集成度很高，在一块硅片上制造了紧密排列的许多MOS电容器光敏元件。线阵的光敏元件数目从256个到4096个或更多。在CCD芯片上同时集成有扫描电路，能在外加时钟脉冲的控制下，产生三相时序脉冲信号，由左到右，由上到下将存储在整个面阵的光敏元件下面的电荷逐位、逐行地以串行模拟信号输出一、摄像机图像传感器（一）CCD图像传感器3．CCD图像传感器应用CCD电荷耦合器件单位面积光敏元件位数很多、一个光敏元件形成一个像素，成像分辨率高、信噪比大、动态范围大，可以在微光下工作。彩色图像传感器采用三个光敏二极管组成一个像素的方法。被

5、测景物图像的每一个光点由彩色矩阵滤光片分解为红、绿、蓝三个光点，分别照射到每一个像素的三个光敏二极管上，各自产生的光生电荷分别代表该像素红、绿、蓝三个光点的亮度。经输出和传输后，可在显示器上重新组合，显示出每一个像素的原始彩色。一、摄像机图像传感器（二）CMOS图像传感器1．CMOS光电转换器件CMOS图像传感器是按一定规律排列的互补型金属—氧化物—半导体场效应管组成的阵列。CMOS型放大器，如图以E型NMOS场效应管V1作为共源放大管，以E型PMOS场效应管V2、V3构成的镜像电流源作为有源负载CMOS型放大器是由NMOS场效应管和PMOS场效应管组合而成的互补

6、放大电路，CMOS就叫互补型金属氧化物半导体。一、摄像机图像传感器（二）CMOS图像传感器1．CMOS光电转换器件CMOS型光电变换器件原理。与CMOS型放大器源极相连的P型半导体衬底充当光电变换器的感光部分。放大器的栅源电压uGS=0时，CMOS型放大器处于关闭状态，即iD=0。P型衬底受光信号照射产生并积蓄光生电荷，CMOS型光电变换器件同样有存储电荷的功能。当积蓄过程结束，栅源之间加上开启电压时，源极通过漏极负载电阻对外接电容充电形成电流即为光信号转换为电信号一、摄像机图像传感器（二）CMOS图像传感器2．CMOS图像产生原理利用CMOS型光电变换器件可以做

7、成CMOS图像传感器。CMOS线型图像传感器由光敏二极管和CMOS型放大器阵列以及扫描电路集成在一块芯片上制成。一个光敏二极管和一个CMOS型放大器组成一个像素。光敏二极管阵列在受到光照时，便产生相应于入射光量的电荷。扫描电路以时时间间隔轮流给CMOS型放大器阵列的各个栅极加上电压，CMOS放大器轮流进入放大状态将光敏二极管阵列的光生电荷放大输出。CMOS面型图像传感器则是由光敏二极管和CMOS放大器组成二维像素矩阵，分设水平垂直选址扫描电路水平与垂直选址扫描电路发出的扫描脉冲电压，由左到右，由上到下，分别使各个像素的CMOS型放大器处于放大状态。二维像素矩阵面上

8、各个像素的