3 CCD的主要性能指标

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。

摄像机的性能指标更新日期:2009-10-24 14:58在常用的摄像机中，根据数据接口的不同，可分为常规摄像机和数字式摄像机，前者输出标准的AV和S端子信号，后者以USB和IEEE1394为通信标准。

1. 常规摄像机的主要性能指标（1）CCD尺寸（Image Sensor）由于生产工艺的不同，CCD所采用的原材料可接受的刻蚀精度也不同，厂家常用的CCD尺寸有1/4寸和1/3寸两种规格，近期出现了1/2.7寸和1/1.8寸规格。

（2）CCD有效像素（Effective Pixels）有效像素指CCD感光元件可受光信号、并转换成电信号的最大区域。

PAL制下的CCD一般有效像素为：752（H）×585（V）。

（3）水平扫描线（Horizontal Resolution）由于CCD元件的电信号采样是采用垂直和水平两方向交叉定位的方式来提取单点元素的RGB数值，所以水平和垂直扫描的精度直接影响着图像的精度。

人们常以水平扫描的线数来衡量镜头的精度等级，作为通信用的专业摄像机，该数值一般要求在450以上，目前市面上的产品以480线为主流。

（4）光学变焦倍数（Lens Zoom）目标物体的反射的光信号，需要经过光学镜头组，才能聚焦在CCD上，形成清晰的图像，光学镜头组所采用的玻璃透光性、滤光性是各厂家需要保证的根本要素。

此外，光学镜头组在超声波电机的带动下，能够实现的光学变焦倍数成为了一个面对用户最主要的指标。

常见的倍数有8x、10x和12x，某厂家推出来的产品，该参数可以达到22x。

（5）数字变焦倍数（Digital Zoom）数字变焦是采用软件差值计算的方式，将CCD形成的当前的图像进行局部取样，形成指定像素的信号。

数字变焦倍数的数值依赖于CCD的有效像素和内置DSP芯片的处理能力，各厂家一般都提供10x和12x两档常规指标。

（6）信号制式（Video Signal）信号制式一般有NTSC和PAL两种。

CCD 常用知识总结随着CCD的不断发展，尤其典型的是当微光CCD向低照度方向发展时，噪声已经成为阻碍CCD进一步发展的障碍。

噪声是CCD的一个重要参数，它是决定信噪比S/N （Singal/Noise）的重要因素，而同时信噪比又是各种数据参数中最重要的指标之一。

随着CCD器件向小型化、集成化的不断发展，CCD光敏元数的增加势必减小光敏元的面积，从而降低了CCD的输出饱和信号。

为扩大CCD的动态范围，就必须降低CCD的噪声（动态范围与噪声间的联系）。

CCD工作时，在输入结构、输出结构、信号电荷存储和转移过程中都会产生噪声。

噪声叠加在信号电荷上，形成对信号的干扰，降低了信号电荷包所代表的信息复原后的精度，并且限制了信号电荷包的最小值。

CCD图像传感器的输出信号是空间采样的离散模拟信号，其中夹杂着各种噪声和干扰。

CCD输出信号处理的目的是在不损失图像细节并保证在CCD 动态范围内，图像信号随目标亮度线形变化是尽可能消除这些噪声和干扰。

（选自《CCD降噪技术的研究》燕山大学工学硕士学位论文）CCD的发展现状CCD最初是1969年由美国贝尔实验室的两名科学家W.S.Boyle与G.E.Smith提出，1970年在贝尔实验室制造成功。

它一问世，就显示出灵敏度高、光谱响应范围大、操作容易、维护方便、成本低、易推广等一系列优点，因而受到人们的普遍重视，现已取代摄像管，成为一种最常见的图像传感器。

自CCD问世以来，特别是近几年来，一直为美、日、英、法、德、荷兰等工业发达国家所瞩目，其中美、日两国的研制与生产能力居于世界领先地位。

国外主要的CCD研制与生产单位有日本的电气、东芝、索尼、夏普、日立，美国德州仪器，荷兰飞利浦等。

二十年来，CCD向着高集成度、高灵敏度、高分辨率、宽光谱响应的方向迅速发展，不断完善。

目前国外已研制出了像素数目为9K×9K的CCD芯片，像素尺寸最小已达到2.4μm×2.4μm;像素数目为4K×4K的CCD芯片已达到商业化水平。

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的类型指标和在图像运作的原理CCD 是60年代末期由贝尔试验室发明。

开始作为一种新型的PC存储电路，很快 CCD具有许多其他潜在的应用，包括信号和图像（硅的光敏性）处理。

CCD 是在薄的硅晶片上处理一系列不同的功能，在每一个硅晶片上分布几个相同的IC 等可产生功能的元件，被选择的IC从硅晶片上切下包装在载体里用在系统上。

总结下来，CCD 主要有以下几种类型：一、面阵CCD：允许拍摄者在任何快门速度下一次曝光拍摄移动物体。

二、线阵CCD：用一排像素扫描过图片，做三次曝光——分别对应于红、绿、蓝三色滤镜，正如名称所表示的，线性传感器是捕捉一维图像。

初期应用于广告界拍摄静态图像，线性阵列，处理高分辨率的图像时，受局限于非移动的连续光照的物体。

三、三线传感器CCD：在三线传感器中，三排并行的像素分别覆盖 RGB滤镜，当捕捉彩色图片时，完整的彩色图片由多排的像素来组合成。

三线CCD传感器多用于高端数码相机，以产生高的分辨率和光谱色阶。

字串7四、交织传输CCD：这种传感器利用单独的阵列摄取图像和电量转化，允许在拍摄下一图像时在读取当前图像。

交织传输CCD通常用于低端数码相机、摄像机和拍摄动画的广播拍摄机。

五、全幅面CCD：此种CCD 具有更多电量处理能力，更好动态范围，低噪音和传输光学分辨率，全幅面CCD 允许即时拍摄全彩图片。

全幅面 CCD由并行浮点寄存器、串行浮点寄存器和信号输出放大器组成。

全幅面CCD 曝光是由机械快门或闸门控制去保存图像，并行寄存器用于测光和读取测光值。

图像投摄到作投影幕的并行阵列上。

此元件接收图像信息并把它分成离散的由数目决定量化的元素。

这些信息流就会由并行寄存器流向串行寄存器。

此过程反复执行，直到所有的信息传输完毕。

接着，系统进行精确的图像重组。

数码相机曝光的整个流程：1．机械快门打开，CCD曝光2．在CCD内部光信号转为电信号3．快门关闭，阻塞光线。

4．电量传送到CCD输出口转化为信号。

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芯片就像人的视网膜，是摄像头的核心。

目前市场上大部分摄像头采用的是日本SONY、SHARP、松下、LG等公司生产的芯片，现在韩国也有能力生产，但质量就要稍逊一筹。

因为芯片生产时产生不同等级，各厂家获得途径不同等原因，造成CCD采集效果也大不相同。

在购买时，可以采取如下方法检测：接通电源，连接视频电缆到监视器，关闭镜头光圈，看图像全黑时是否有亮点，屏幕上雪花大不大，这些是检测CCD芯片最简单直接的方法，而且不需要其它专用仪器。

然后可以打开光圈，看一个静物，如果是彩色摄像头，最好摄取一个色彩鲜艳的物体，查看监视器上的图像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。

好的CCD可以很好的还原景物的色彩，使物体看起来清晰自然；而残次品的图像就会有偏色现象，即使面对一张白纸，图像也会显示蓝色或红色。

个别CCD由于生产车间的灰尘，CCD 靶面上会有杂质，在一般情况下，杂质不会影响图像，但在弱光或显微摄像时，细小的灰尘也会造成不良的后果，如果用于此类工作，一定要仔细挑选。

第二章摄像机的主要技术参数一、CCD尺寸即摄象机靶面。

目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。

在购买摄像头时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。

在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。

1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。

2 /3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。

1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。

1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。

1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2m m*高2.4mm，对角线4mm。

二、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。