摄像机的基本组成框图分类

摄像机的基本原理 21．摄像机的基本结构原理<1>普通摄像机组成原理：外壳、镜头、CCD感光元件、基本电路板（含Q9头）、电源模块（一般是220V转12V的变压器）镜头也就是实现光圈开关、变动焦距功能的器件。

CCD感光元件是摄象机中重要的组成部分，它的好坏直接影响到摄象机的质量，感光元件在效果中的体现为视频画面的清晰度，也就是常说的420线、480线、520线等参数。

还有CCD按规格分，常见的有1/3、1/4规格，当然还有1/2、2/3、1的规格，由于在成本上考虑，大部分生产商会考虑便宜的1/4、1/3规格的CCD。

基本电路板就相当于电脑的主板，也称为“系统总线”所有的器件都要通过它来实现自己的功能。

电源模块其实就是个变压器，为电路板和与电路板相连接的器件提供稳定持续的电力供应。

（1）网络摄像机网络摄像机进行访问，观看实时图像，及控制摄像机的镜头和云台。

6.外部报警、控制接口网络摄像机为工程应用提供了实用的外部接口，如控制云台的485接口，用于报警信号输入输出的I/O口。

如红外探头发现有目标出现，发报警信号给网络摄像机，网络摄像机自动调整镜头方向并实时录像；另一方面，当网络摄像机侦测到有移动目标出现时，亦可向外发出报警信号。

2．摄像机的种类摄像机的种类有普通枪机、半球摄像机、红外摄像机、一体摄像机等。

1：普通枪机：这种摄象机是最普遍的监控摄象机，也就是说它是按照监控摄象机的基本组成结构来制作的。

这里要强调的是镜头的区别。

在枪机上可以安装普通、长距离和广角镜头。

按镜头的标准来说以6.0mm镜头为分界线，比其小的一般为广角镜头，角度一般大于30度。

比其大的一般为长距离镜头，距离一般要大于30米。

2：半球摄象机：这种摄象机除了外壳和普通枪机不同以外，其他的标准都差不多。

3：红外摄象机：这种摄象机就是在普通摄象机的基础上配和红外灯来增强夜视效果的摄象机。

这里要强调的是CCD感光元件和镜头。

有的普通摄象机的CCD就有感红外功能，对于这种摄象机来说，直接加装红外灯就可以了。

3.2 摄像机的光学系统摄像机光学系统是摄像机重要的组成部分，它是决定图像质量的关键部件之一，也是摄像师拍摄操作最频繁的部位。

摄像机的光学系统由内、外光学系统两部分组成，外光学系统便是摄像镜头，内光学系统则是在机身内部的分光系统和各种滤色片组成。

图3—7所示为三片摄像机光学系统的基本组成。

图中：1—镜头；2—色温滤色片；3—红外截上滤色片；4—晶体光学低通滤色片；5—分光棱镜；6—红、绿、蓝谱带校正片。

一.透镜成像的误差及其补偿除了平面反射镜之外，任何光学系统成像都是有误差的。

因此，我们要了解透镜成像的误差性质及其补偿方法。

进而了解摄像机光学系统如何解决了透镜质量问题。

1.球差为凸透镜孔径较大时，从轴上物点P发出的单色光束。

通过透镜时，由于凸透镜的边缘部分比中心部分弯曲的厉害些，所以通过边缘部分的光线比近轴光线折射的严重，致使边缘部分的光线含聚于焦点F之前的F的点，因此在焦点处形成了一个中心亮、边缘模糊的小图盘，而不是很清晰的小亮点，这样的像差称为球差。

如图3—8。

图3—82.色差如图3—9，轴上一点P发出的光为复色光，由于玻璃对不同波长的光折射率略有不同，因此不同波长的光不能会聚于一点，如图上蓝光因波长较短成像于Q F点，而红光因波长较长成像于Q C点。

这样形成的像差称为色差，表现为图像边缘有彩色镶边。

图3—93.像的几何失真这种失真影响像与物的几何相似性，一般有桶形失真和枕形失真。

（1）桶形失真这种失真也称正失真，它是由于在物与透镜之间放置了一个光阑而形成的像差。

其特点是整个像面的四个角向中心收拢，显得中间向外凸，如图3-10。

（2）枕形失真这种失真也称负失真，它是固在透镜与像点之间放了一个光阑而形成的像差。

其特点是整个像面的四个角向外拉伸，与桶形失真真正相反，如图3—11所示。

4. 球差和色差的补偿凹透镜也会产生球差和色差，但其性质与凸透镜形成的像差正好相反。

如凹透镜对边缘光线的外折射较大，正好可以补偿凸透镜的球差，如图3—12。

超高速摄像机的超高速图像采集系统主要由相机主机、控制分析软件、图像处理仪组成。

超高速摄像机各部分示意图如下：图像采集系统主机内主要由分光系统和ICCD通道系统组成，示意图如下：在CCD上产生的增强的信号是由一个系列链产生的，通过以下一些部件：超高速摄像机内部示意图：ICCD通道系统内的基本工作原理：通过透镜将拍摄的目标对像光信号传送到增强器的光阴极上，像增强器在高压窄脉冲控制下输出具有较短曝光时间的图像，并由后续CCD接收和记录。

系统曝光时间和摄影频率由像增强器驱动源以及精密同步系统控制。

多通道图像分光耦合系统工作原理：传统的图像分割技术往往使用立方或半透膜分束器将一个图像分割成两个相同的低强度二级图像。

由于一般图像都不是单频的，所以传统技术都不可能预测强度比率。

XXRapidFrame系列相机使用全反射镜观察所有子图像，使得所有的强度分布都能在一个镜像几何函数中反映出来。

这个方法可以很容易地扩展到紫外光谱区域。

在每个光学路径的通道上都装有一个滤波器，它能产生一些特殊的效果，比如对一个实验生成三种颜色的图像。

对于各种通道设置的不同延迟时间，它还可以用来恢复成3-D空间信息。

下图为图像分光耦合系统示意图：Stanford Computer Optics的ICCD摄像机是独立的解决方案，可以通过RS232，Camera Link或USB连接远程操作和调整。

4 Spec E软件可以作为一体化解决方案，以满足超高速ICCD摄像机系统的所有操作要求。

4 Spec E包括四个功能模块：远程摄像控制，实况监视，图像编辑和光谱分析。

因此，软件可以作为全面的高速ICCD相机操作和数据分析工具。

4 Spec E软件的截图软件主要功能有：1.相机控制远程摄像机控制提供了对ICCD摄像机操作参数的远程访问。

它可以直接在计算机上配置超高速ICCD摄像机系统。

ICCD摄像机的所有参数都可远程编程。

这些参数包括例如MCP电压供应，门控时间，视频增益，触发配置和曝光模式。