摄像机基本原理及技术分析ppt课件.ppt

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1、摄像机的基本原理及技术分析1、监控摄像机的定义摄像机是获取图像信号的工具。它是将光线通过阵列式光电转换器件转变成符合一定规范的电信号，输出到显示设备上得到人眼可以观察到图像的设备。在监控领域里监控系统里的摄像机就好比在身体组成里的眼睛一样重要。因为，不管你的系统是如何的全面，你的传输是如何的好，没用它或者它的效果不好都很难表现出整套系统的价值，因此，讨论、研究监控系统首先就应该从摄像机开始讨论。2、摄像机的基本原理2.1ＣＣＤ器件刚才在摄像机的定义里我们所提到的光电转换器件就是ＣＣＤ，说到摄像机我们必须讨论ＣＣＤ，没有ＣＣＤ摄像机也就无从谈起。ＣＣＤ是电耦合器件（C

2、hargeCoupleDevice）的简称，它能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移，也可将储存之电荷取出使电压发生变化，因此是理想获取图像的元件那么ＣＣＤ是如何获取图像的呢？CCDCCD板机系统物体在受到光的照射以后就会形成反射，被摄物体的反射光线携带了它的形状、颜色等信息，传播到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，在外界脉冲的驱动下，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。这个标准的视频信号同家用的录像机、VCD机、家用摄像机的视频输出是一样的，所以也可以被录像或

3、其它显示设备显示。２.2摄像器件的分类摄像器件分为ＣＣＤ和ＣＭＯＳ型，这两者在工艺与性能上是存在较大差异的，价格也不一样，有些过分便宜的摄像机感光元件可能就是ＣＭＯＳ成像器件。CCD与CMOS传感器是当前被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管(photodiode)进行光电转换，将图像转换为数字数据，而其主要差异是数字数据传送的方式不同。如图1所示，CCD传感器中每一行中每一个象素的电荷数据都会依次传送到下一个象素中，由最底端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出；而在CMOS传感器中，每个象素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路

4、的方式将数据输出。摄像机的基本原理及技术分析造成这种差异的原因在于：CCD的特殊工艺可保证数据在传送时不会失真，因此各个象素的数据可汇聚至边缘再进行放大处理；而CMOS工艺的数据在传送距离较长时会产生噪声，因此，必须先放大，再整合各个象素的数据。由于数据传送方式不同，因此CCD与CMOS传感器在效能与应用上也有诸多差异，这些差异包括：1. ）灵敏度差异：由于CMOS传感器的每个象素由四个晶体管与一个感光二极管构成(含放大器与A/D转换电路)，使得每个象素的感光区域远小于象素本身的表面积，因此在象素尺寸相同的情况下，CMOS传感器的灵敏度要低于CCD传感器。2.）成本

5、差异：由于CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，可以轻易地将周边电路集成到传感器芯片中，因此可以节省外围芯片的成本；除此之外，由于CCD采用电荷传递的方式传送数据，只要其中有一个象素不能运行，就会导致一整排的数据不能传送，因此控制CCD传感器的成品率比CMOS传感器困难许多，即使有经验的厂商也很难在产品问世的半年内突破50%的水平，因此，CCD传感器的成本会高于CMOS传感器。3. ）分辨率差异： 如上所述，CMOS传感器的每个象素都比CCD传感器复杂，其象素尺寸很难达到CCD传感器的水平，因此，当我们比较相同尺寸的CCD与CMOS传感器时，CCD传

6、感器的分辨率通常会优于CMOS传感器的水平。4. ）噪声差异：由于CMOS传感器的每个感光二极管需搭配一个放大器，而放大器属于模拟电路，很难让每个放大器所得到的结果保持一致，因此与只有一个放大器放在芯片边缘的CCD传感器相比，CMOS传感器的噪声就会增加很多，影响图像品质.5. ）功耗差异：CMOS传感器的图像采集方式为主动式，感光二极管所产生的电荷会直接由晶体管放大输出，但CCD传感器为被动式采集，需外加电压让每个象素中的电荷移动，而此外加电压通常需要达到12~18V；因此，CCD传感器除了在电源管理电路设计上的难度更高之外(需外加 power IC)，高驱动电压

7、更使其功耗远高于CMOS传感器的水平。２.４图像传感器件的最新进展下面是最新研制的ＣＣＤ成像原理３.摄像机的分类摄像机的分类有很多种方法，比如说按ＣＣＤ的种类来分，但从应用层面上来说我以为以常用的功能及其外形来分比较通俗易懂；３.１　传统枪机枪机是应用历史比较长的一种摄像机，在安装使用时通常要配上镜头护罩等一起使用。枪机按其功能又可分为普通功能摄像机与特殊功能摄像机，普通功能的摄像机主要是应用在无特殊要求的场合，而特殊功能摄像机则主要用在一些特殊场合，比如要在夜晚在小区门口看到开着大灯的汽车的车牌。传统枪形摄像机３.２　红外一体化枪机红外一体化枪机是近几年推出的