CCD摄像机基础知识

要点字：监控监控摄像机摄像机 CCD摄像机监察器 CCD摄像机常有性能和主要性能指标（一）摄像机清楚度清楚度数是衡量摄像机好坏的一个重要参数，它指的是当摄像机摄入等间隔摆列的黑白相间条纹时，在监察器（应比摄像机的分辨率高）上可以看到的最多线数。

当超出这一线数时，屏幕上就只好看到灰蒙蒙的一片而不可以再辨出黑白相间的线条。

工业监察用摄像机的分辨率平时在 380~460 线之间，广播级摄像机的分辨率则可达到 700 线左右。

清楚度是由摄像器件像素多少决定的，明显摄像器件的像素越多，获取的图像越清楚，反之也然。

清楚度越高，说明摄像机品位越高，反之越低。

（二）摄像机最低照度最低照度是最低照度是当被摄光景的光明度低到必定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的光景光亮度值。

一般彩色摄像机的最低照度为 2～ 3LUX，照度的测定是以在必定的镜头光圈系数为前提，所以，不可以只看摄像机说明书中注明的最低照度，应按摄像机在同一光圈系数下其照度值的大小。

最低照度越小，摄像机品位越高。

相对于彩色摄像机而言，黑白摄像机因为没有色度办理而只对光辉的强弱（亮度）信号敏感，所以黑白摄像机的照度比彩色摄像机照度要低，一般可做到0.1LUX 在 F1.4 时，至于微光摄像机则更低。

有关光圈系数的知识请参阅镜头一节。

视频信号的标称值为 1Vp-p ，标准值为 0.7Vp-p ，最低照度时的视频信号值为 1/3 到 1/2 的标准植。

所以摄像机在最低照度时的图像，决不会“仿佛白天相同”。

别的，摄像机在最低照度时产生的图像清楚度，是用电视信号测试卡进行测式的，其黑白相间的条纹，要求黑色反射率近于 0%，白色反射率大于 89.9%。

而我们在现场观察时有时不具备这样的条件，比方：树叶和草地的反射率很低，反差很小，就不易获取清楚图像。

所以本质使用中间不可以以摄像机标称的最低照度作为衡量现场环境照度的标准。

（三）摄像机信噪比信噪比也是摄像机的一个重要的性能指标。

Sony 3CCD 摄像基础技术3CCD 芯片成像基本原理1. 通过内置光学棱镜分开折射R、G、B三原色2. 3CCD芯片分别对应处理R、G、B三原色3CCD与单CCD成像的比较图1 单CCD成像原理1. 3CCD成像解决了单CCD成像色差串扰大的问题。

2. 3CCD成像解决了单CCD成像噪波大的问题，信噪比从50dB提高到60dB。

3. 3CCD成像与单CCD成像相比，大幅度提高了清晰度，从480TLV提高到800TLV。

4. 3CCD像数的计算数字信号处理成像应用技术原理1. 电子快门的选择2. 色温3. 白平衡4. 细节电平5. 动态对比度控制6. 伽玛校正7. 拐点校正8. 线性矩阵电子快门的选择1. 使用电子快门功能，可以拍摄到高速运动物体的清晰画面。

但设定的电子快门速度越快，CCD所能接受的光量越少，所需要的光圈越大。

2. 当电子快门关闭时，经过光电转换后的电荷在进入垂直消隐期间之前被存储，当电子快门打开时，在指定的时间内，被存储的电荷会全部被送到纵向OFD（溢流沟道）中丢弃，接下去进行再一次电荷储存。

因此，实际上的受光时间，只有从丢弃时开始到传送到垂直移位寄存器的这段时间。

电子快门设定的时间越短，转移的电荷越少，就可以获得很高的动态清晰度。

色温1. 彩色摄像机的色彩重现很大程度上与光线有关。

人眼能够适应光的变化，一个物体在不同的光线照射下，它的颜色人眼看起来是一样的，而摄像机则不能适应光线的变化，当光线发生变化后，拍摄的物体的颜色会有变化。

2. 发光体的颜色与它的温度有关，几乎所有的物体在相同温度下发出的光具有相同的颜色，具有相同的光谱。

热辐射光源是通过吸收热量、而不需要通过其他方式补充能量的光源。

在室温下，大多数物体辐射的是不可见的红外光；当物体加热到770K，开始辐射暗红色可见光；约在1770K时，开始发白光。

物体的热辐射过程的光谱特性与物体的温度有关，因此，我们用“色温”来定义发光体。

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摄像机的基本组成及工作原理＊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.使用中的注意事项＊CCD摄像机的常见故障及处理办法＊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1一、什么是CCDCCD称为电荷耦合器件（Charge Coupled Device），它是上世纪70年代初受磁泡存储器的启发，作为MOS技术的延伸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、分辨率、暗电流、灵敏度和动态范围等。

1.光谱特性CCD图像传感器具有很宽的感光光谱范围，其感光光谱可延伸至红外区域，利用此特性，可以在夜间无可见光照明的情况下，用辅助红外光源照明，也能使CCD图像传感器清晰地成像。

1.1CCD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围，一般在0.2~1.1µm的波长范围内。

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。

1.2人眼的视觉范围光波的波长范围从几纳米到1 mm，即10-9 ~10-3m，而人眼的感光范围只在0.38~0.78 μm的范围。

2.分辨率分辨率是CCD的最重要的特性，一般用器件的MTF（Modulation Transfer Function）即调制转移函数来表示。

需要说明的是，CCD芯片的分辨率与后面提到的CCD摄像机的分辨率的定义是不同的。

3.暗电流暗电流产生的主要原因在于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。

CCD参数的基础知识CCD（Charge-Coupled Device）是一种用于图像传感器的技术，被广泛应用于数码相机、摄像机以及其他光学设备中。

CCD参数是指影响图像质量和性能的一系列参数，了解这些参数对于选择和使用CCD设备至关重要。

本文将介绍CCD参数的基础知识，包括感光元件尺寸、像素数量、动态范围、噪声水平等。

1.感光元件尺寸：感光元件尺寸是指CCD芯片上感光元件的物理尺寸，通常以英寸（inch）为单位。

感光元件尺寸越大，可以捕捉到的光线越多，图像质量也越好。

常见的CCD感光元件尺寸有1/2.3英寸、1/1.8英寸、APS-C（1.5英寸）等。

2.像素数量：像素数量是指CCD芯片上感光元件的数量，也就是图像的分辨率。

像素数量越多，图像细节表现越清晰。

常见的CCD像素数量有100万像素、200万像素、1200万像素等。

3.动态范围：动态范围是指CCD芯片能够捕捉到的亮度范围。

动态范围越大，CCD可以同时捕捉到明亮和暗部的细节，图像的对比度和细节丰富度都会更好。

动态范围通常以dB（分贝）为单位表示。

4.噪声水平：噪声是CCD芯片产生的非图像信号，可以分为暗噪声和亮噪声。

暗噪声是指在低光条件下，CCD芯片自身产生的噪声；亮噪声是指在高光条件下，CCD芯片产生的噪声。

噪声水平越低，图像质量越好。

常见的噪声水平有e-（电子）/pixel、dB（分贝）等。

5.曝光时间：曝光时间是指CCD感光元件接收光线的时间长度。

曝光时间越长，CCD可以接收到更多的光线，图像亮度越高。

曝光时间通常以秒为单位。

6.帧率：帧率是指CCD设备每秒处理的图像帧数。

帧率越高，CCD设备可以更快地捕捉连续的图像，适用于快速移动的物体拍摄。

帧率通常以fps（帧/秒）为单位。

7.信噪比：信噪比是指CCD芯片输出信号与噪声之间的比值。

信噪比越高，CCD 输出的图像信号越清晰，噪声干扰越小。

信噪比通常以dB（分贝）为单位。

8.动态响应：动态响应是指CCD芯片对不同亮度的光线变化的反应能力。

摄像机基础培训（三）一、CCD彩色摄像机的主要技术指标或测量方法1、CCD彩色摄像机的主要技术指标（１）CCD尺寸，亦即摄像机靶面。

一般来说，尺寸越大，包含的像素越多，清晰度就越高，性能也就越好。

在像素数目相同的条件下，尺寸越大，则显示的图像层次越丰富。

（２）CCD像素，是CCD的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，分辨率越高，图像细节的表现越好。

CCD是由面阵感光元素组成，每一个元素称为像素，像素越多，图像越清晰。

现在市场上大多以25万和38万像素为划界，38万像素以上者为高清晰度摄像机。

（３）水平分辨率。

彩色摄像机的典型分辨率是在320到500电视线之间，主要有330线、380线、420线、460线、500线等不同档次。

分辨率是用电视线（简称线TV LINES）来表示的，彩色摄像头的分辨率在330-500线之间。

分辨率与CCD和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关，通常规律是1MHz的频带宽度相当于清晰度为80线。

频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。

分辨率是水平线的数量乘上。

因此最高垂直分辨率为：NTSC ：525 X =393 条；PAL ：625 X = 470 条。

水平分辨率测量方法：a、检验(解析)图：将摄影机直接拍摄检验图，在监视器上直接读取垂直及水平分辨率。

当多个摄像机进行测试时，应使用相同镜头，（推荐使作定焦、二可变镜头），以测试卡中心圆出现在监视器屏幕的左右边为准，清晰准确的数出已给的刻度线共10组垂直线和10组水平线。

分别代表着垂直清晰度和水平清晰度，并给出相应的线数。

如垂直350线水平800线。

此时最好用高线的黑白监视器。

测试时可在远景物聚焦，也可边测边聚焦。

最好能两者兼用，可看出此摄像机的差异（对远近会聚）。

b、频宽测量：使用示波器测量摄影机读取图像讯号频宽, 测量出频宽再乘80就是摄影机的分辨率，如：测量出频宽为5 MHZ，则用5 X 80 =400 条。

ccd摄像机工作原理
CCD摄像机是一种使用电子器件来捕捉光信号并转换为电子信号的摄像设备。

其工作原理可分为以下几个步骤：
1. 光信号捕捉：CCD摄像机通过透镜将场景中的光线聚焦到图像传感器上。

图像传感器使用一种叫做CCD（Charge-Coupled Device）的电荷耦合器件来捕捉光信号。

2. 光信号转换：当光线通过透镜进入图像传感器后，会击中感光元件上的像素。

每个像素都包含一个光电二极管，当光线照射到光电二极管上时，会产生电荷。

3. 电荷传输：CCD摄像机中的感光元件是由一条长长的电荷传输通道连接在一起的。

这条通道上有许多电荷传输栅，通过改变电压来控制电荷的传输。

4. 电压控制：在感光元件中，电荷会被从像素中传输到电荷传输通道的一端。

电压信号会在电荷传输过程中不断变化，通过控制每个电荷传输栅的电压，可以将电荷有序地传递到下一个像素。

5. 电荷读取：当所有的电荷都传输到电荷传输通道的末端后，CCD摄像机会将电荷传输到AD转换器中进行模数转换。

转换后得到的数字信号就是图像的亮度信息。

总结：CCD摄像机的工作原理是利用CCD传感器中的感光元
件来捕捉光信号，并通过适当的电压控制和电荷传输过程将光信号转换为数字信号，从而生成图像。

CCD基本知识和摄像机方案我国安防行业是随着社会主义市场经济的发展而逐步成长起来的，改革开放以来，在国民经济迅速发展，人民生活水平日益提高的推动下，安防行业呈现了一个蓬勃发展的势头。

总结回顾我国安全技术防范行业（简称安防行业）的发展历程，将其分为三个阶段：1979-1983年为起步阶段；1984-1996年为发展阶段；1997年后为提高阶段，即探索安全技术防范的发展规律和方向的阶段。

近两年来，安防行业又有了进一步的发展。

积极探讨安防行业的发展问题，对于维护社会治安稳定，促进经济的繁荣，保障人民生活的幸福，具有非常重要而深远的意义。

目前安防行业的应用已由重要单位、要害部门的防范发展到商业、学校、社区、家庭等社会面的全面防范。

从事安防工作的人员（包括技术人员，营销人员和与安防有关的人员）不但要了解我国安防行业的发展历程，安防行业的应用范围，还要了解安防行业的发展现状，能够对未来和可持续发展有个预测。

就目前的安防行业来看，燃眉之急还是技术水平普及，在研发人员技术水平提高的同时，不能忽略了对其他人员的技术知识的普及，只有彼此都提高，互相促进，这样才能较好地推动整个安防行业的发展。

本文主要是对一般技术、营销人员，关于摄像机内部结构和功能的知识普及。

一、摄像机方案首先我们来了解摄像机方案，摄像机方案简单说就是指DSP和CCD的搭配（根据DSP的型号和高解或低解的CCD搭配）。

1、摄像机的结构图中的每个部分就是一个零器件，组合起来就是一个整体，一个可用的“机器”，也就是一个“方案”。

下面解析各个部分的功能：CCD：CCD(Charge Coupled Devices)电荷耦合器件。

CCD就相当与人的眼睛，它的主要工作就是把光影像转成电子信号。

CCD上有感光点，每一点就像一颗太阳能电池，被光照到后会产生电能，依照光的照度不同，会产生不同的电能。

V-Driver：CCD里头每一点被光照到产生电能,那如何取出来?就是靠这颗V-DRIVER,它会产生不同的脉波,把CCD每点的讯号“打”出来。

ccd摄像机基础知识前言什么是ccd？在闭路监控系统中，摄像机又称摄像头或ccd（charge coupled device）即电荷耦合元器件。

严格来说，摄像机是摄像头和镜头的总称，而实际上，摄像头与镜头大部分是分开购买的，用户根据目标物体的大小和摄像头与物体的距离，通过计算得到镜头的焦距，所以每个用户需要的镜头都是依据实际情况而定的，不要以为摄像机（头）上已经有镜头。

摄像头的主要传感部件是ccd，它具有灵敏度高、畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点，ccd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，因此是理想的摄象元件。

是代替摄像管传感器的新型器件。

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。

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，所以也可以录像或接到电视机上观看。

第一章摄像机发展史第一节ccd发展简史ccd产品问世已有30多年，从当时的20万像素发展到目前的500—800万像素，无论其市场规模还是其应用面，都得到了巨大的发展，可以说是在平稳中逐步提高，特别是近几年来，在消费领域中的应用发展速度更快。

由于ccd的技术生产工艺复杂，目前业界只有索尼、飞利浦、柯达、松下、富士和夏普６家厂商可以批量生产，而其中最主要的供商应是索尼，飞利浦和柯达，其中，在各厂商市占率方面，索尼以50％的市占率，成为市场领导厂商。

索尼从70年代研发ccd以来，即将其广泛运用在摄录放影机及广播电视等专业用摄影机等器材上，目前索尼的研发水平仍是领先于其它公司之上目前的ccd组件，每一个像素的面积和开发初期比较起来，己缩小到1/10以下。

今后在应用产品趋向小型化，高像素的要求下，单位面积将会更加的缩小。

CCD摄像机原理
CCD是一种半导体器件，它由一系列微小的光敏元件象素组成。

每个
像素都可以测量到从光源反射或传输的光能量，并将其转化为电荷。

每个
像素由感光表面和储存结构组成，感光表面用于接收光线，储存结构用于
储存生成的电荷。

1.光敏转换：当光线进入CCD感光表面时，光子会击中敏感层上的光
电导体，并将光能转化为电子。

2.电荷存储：生成的电子将被存储在CCD储存结构中。

CCD通过应用
适当的电压使电子在储存结构中移动和存储。

通常，每个像素都有一个独
立的储存节点。

3.电荷传输：当需要读取像素的光信息时，电子将从储存节点传输到
输出节点。

这个过程通过调整储存节点和输出节点之间的电压差来实现。

4.信号放大：在输出节点上，传输的电荷将被转换为电压信号，并通
过适当的电路进行放大。

5.数字转换：放大的模拟信号被转换为数字信号，并通过输出接口传
输给其他设备，如显示器或计算机等。

然而，CCD摄像机也存在一些限制。

首先，CCD摄像机的成像区域必
须在曝光期间保持稳定，以避免图像模糊。

其次，CCD摄像机的功耗较高，对电源要求较高。

同时，CCD摄像机的制造成本较高，因为它需要复杂的
制造工艺。

总结起来，CCD摄像机利用电荷耦合器件将光能转换为电荷，并通过
电荷的存储、传输、放大和转换等过程获取图像信息。

虽然CCD摄像机具
有高质量的图像和较低的噪声，但仍有一些限制。

随着技术的发展，CMOS 摄像机逐渐取代了CCD摄像机，但CCD摄像机在一些特定领域仍然具有重要的应用价值。

CCD的基本功能CCD（Charge-Coupled Device）是一种用于光电转换的器件，广泛应用于数字相机、摄像机、光学扫描仪等领域。

它能够将光信号转换成电荷，并将电荷传输至读出电路进行信号放大和处理。

本文将详细介绍CCD的基本功能及其在各个领域中的应用。

1. CCD的工作原理CCD是由一系列光敏元件组成的二维阵列，每个光敏元件对应图像中一个像素点。

其基本工作原理如下：1.光信号的接收：当光照射到CCD表面时，光子会激发CCD中的光敏元件产生电子-空穴对。

2.电荷转移：通过控制时钟信号，CCD将产生的电荷传输至相邻位置，最终集中到输出端。

3.信号放大和读出：输出端通过增益放大器等电路对传输过来的电荷进行放大和处理，最终得到图像信号。

2. CCD的基本功能2.1 光信号转换CCD能够将光信号高效地转换成电荷信号，实现图像信息的捕捉。

其高灵敏度和低噪声特性使得CCD成为优秀的图像传感器之一。

2.2 像素级控制CCD中的每个光敏元件对应一个像素点，通过对每个像素点的电荷进行读取和处理，可以实现对图像的细节捕捉和调整。

2.3 高速连续采集CCD具有较快的连续采集速度，能够在较短时间内捕捉到大量图像信息。

这使得CCD在需要高速连续拍摄的应用场景中得到广泛应用，如运动跟踪、高速摄影等领域。

2.4 高动态范围CCD能够在较宽的光照范围内获取准确的图像信息，具有较高的动态范围。

这使得CCD在需要同时获取亮部和暗部细节的场景中表现出色，如摄影、天文学观测等领域。

3. CCD在不同领域中的应用3.1 数字相机数字相机是最常见的使用CCD技术的设备之一。

CCD作为图像传感器，能够将光信号转化为电信号，并通过后续的图像处理和存储，最终得到高质量的数字图像。

3.2 摄像机CCD在摄像机中的应用广泛，包括安防监控、电视摄像、工业检测等领域。

其高速连续采集和高动态范围的特性使得CCD能够捕捉到清晰、细腻的图像，满足各种实时监控和录制需求。