【文章內(nèi)容簡介】 輸出。視頻信號連接到監(jiān)視器或電視機的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。 CCD 攝像機的技術(shù)性能、特點及進展 一、 HyperD 高動態(tài)范圍 CCD 攝像機 CCD 攝像機是一種用來模擬人眼的光電探測器。但是人眼在觀察目標時，可以看清目標的最低照度為 1Lux，當目標照度達到 3 105Lux 時，即為人眼動態(tài)范圍，這種攝像機被稱為 HyperD CCD 攝像機。 二、從模擬 Analog CCD 攝像機向 DSP 數(shù)字處理 CCD 攝像機方向的發(fā)展 采用 DSP 技術(shù)，可以使 CCD 攝像機在數(shù)字檢測和數(shù)字運算技術(shù)上能夠有效實現(xiàn)智能化逆光背景補償；能夠自動跟蹤白平衡，即可以在任何條件下檢測和跟蹤“白色”，并以數(shù)字運算處理功能來再現(xiàn)原始的景物色彩。 三、電腦攝像機（ PC camera）和網(wǎng)絡(luò)攝像機（ Network Camera） 由于計算機的進步和發(fā)展，可通過計算機主板上的 USB 接口通用串行總線和IEEE1394 高速串行綜合數(shù)據(jù)傳輸接口以及 PCMCIA 來輸入。 USB 接口的傳輸速率是 12Mbps， IEEE1394 接口的傳輸速率是 100400Mbps。隨著國際信息高速公 路的實施，對于 CCD 攝像機作為系統(tǒng)的前端圖像傳感器正向著適合網(wǎng)絡(luò)用戶的方向發(fā)展。CCD 攝像機不僅需具有高分辨率的圖像質(zhì)量，而且還需具有小巧、使用簡便、通用性強的特點。當前人們關(guān)注的 Consumer CCD 攝像機在不久的將來會普及到千家萬戶。 四、逐行掃描（ Progressive Scan）方式 CCD 攝像機 Progressive Scan CCD 攝像機即逐行掃描 CCD，是相對通用的隔行掃描 CCD 攝像機而言的。 CCD 攝像機的垂直分辨率一般僅能達到 350TV線，這是由于使用 2 場，每場以 311 條 線掃描，以 2∶ 1 隔行掃描，對運動的目標會由于奇場和偶場合為一幀，使用兩個瞬間狀態(tài)的信息被平滑了，分辨率會不降。而用 PC 逐行掃描方式攝像機拍攝的運動目標是在同一瞬間將兩場圖像同時采集成為一幀圖像，達到提高垂直分辨率的作用。 綜上所述，到 21 世紀，世界將進入信息時代，數(shù)字化、計算機化、通訊、電視融為一體的網(wǎng)絡(luò)化即將成為現(xiàn)實，讓人們?nèi)ッ鎸?、去學習、去研究。從整個系統(tǒng)來講， CCD 攝像機是核心的元件之一，但由于我國 CCD 攝像機制造技術(shù)和CCD 傳感器生產(chǎn)線正處于發(fā)展和不斷完善的階段，因此，目前我國 CCD 產(chǎn)業(yè)亟待發(fā)展，才 能適應市場的需求。隨著我國經(jīng)濟的高速增長，信息產(chǎn)業(yè)化進程的加快， CCD攝像機的市場會越來越大，應用的領(lǐng)域?qū)⑸钊氲矫恳粋€相關(guān)的專業(yè)領(lǐng)域，將給人們帶來新的概念。 五、 感光 CCD 與 COMS 比較 1． CCD 是 Charge Coupled Device 的縮寫，意思是電荷耦合器，是一種可以記錄光線變化的半導體組件。很多感光單位組成，通常以百萬位像素為單位。當 CCD表面受到光線照射，每個感光單位會把電荷反映在組件上，所有單位信號加在一起，就構(gòu)成了圖像。 CMOS 是 Complementary MetaiOxide Semiconductor 的縮寫，意思是互補性氧化金屬半導體。 CMOS 的制造和計算機芯片沒什么差別，主要是利用硅等 原料做成的半導體。 COMS 上有 N 帶負電，和 P 帶正電級的半導體。兩個互補效應所成生電流解讀成圖片顯示在芯片上所得圖像。 2． CCD 優(yōu)勢在于成像質(zhì)量好，對光線適應性強，但制造工藝復雜，只有極少數(shù)廠家可以制造生產(chǎn)，所以價格高，特別是大型 CCD。還有就是 CCD 發(fā)展到 600 萬像素，已經(jīng)算是把像素提高到了一個極限。 CCD 技術(shù)已經(jīng)十分成熟，制作工藝復雜，成本高，主要應用在專業(yè)級領(lǐng)域。 CMOS 生產(chǎn)規(guī)模大，生 產(chǎn)速度快，成本低。但缺點是比較容易出現(xiàn)雜點，主要是因為早期 COMS 在處理快速化影像時，電流變化頻繁所產(chǎn)生的。優(yōu)點是， COMS先天可塑性強，可生產(chǎn)大型 COMS，但成本上升不多。和 CCD 比市場存活潛力大，現(xiàn)在大型的 CMOS 在影像質(zhì)量上也得到了很好控制。還有就是耗電只有 CCD 的 1/4它主要應用在家庭 DIY 如：手機、數(shù)碼相機等場合。 3．從技術(shù)的角度比較， CCD 與 CMOS 有如下四個方面的不同： 信息讀取方式 CCD 電荷耦合器存儲的電荷信息，需在同步信號控制下一位一位地實施轉(zhuǎn)移后讀取，電荷信息轉(zhuǎn)移和讀取輸出需要有 時鐘控制電路和三組不同的電源相配合，整個電路較為復雜。 CMOS 光電傳感器經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后直接產(chǎn)生電流（或電壓）信號，信號讀取十分簡單。 速度 CCD 電荷耦合器需在同步時鐘的控制下，以行為單位一位一位地輸出信息，速度較慢；而 CMOS 光電傳感器采集光信號的同時就可以取出電信號，還能同時處理各單元的圖像信息，速度比 CCD 電荷耦合器快很多。 電源及耗電量 CD 電荷耦合器大多需要三組電源供電，耗電量較大； CMOS光電傳感器只需使用一個電源，耗電量非常小，僅為 CCD 電荷耦合器的 1/8 到 1/10，CMOS 光電傳感 器在節(jié)能方面具有很大優(yōu)勢。 成像質(zhì)量 CCD 電荷耦合器制作技術(shù)起步早，技術(shù)成熟，采用 PN 結(jié)或二氧化硅（ SiO2）隔離層隔離噪聲，成像質(zhì)量相對 CMOS 光電傳感器有一定優(yōu)勢。由于 CMOS 光電傳感器集成度高，各光電傳感元件、電路之間距離很近，相互之間的光、電、磁干擾較嚴重，噪聲對圖像質(zhì)量影響很大，使 CMOS 光電傳感器很長一段時間無法進入實用。近年，隨著 CMOS 電路消噪技術(shù)的不斷發(fā)展，為生產(chǎn)高密度優(yōu) 質(zhì)的 CMOS 圖像傳感器提供了良好的條件。 所以 CCD 相對 CMOS 的優(yōu)勢是不可忽視，但是 CMOS 的發(fā)展?jié)摿κ?CCD 所無法效仿的，更是望塵莫及的。 本次系統(tǒng)設(shè)計我們選用的攝像機均采用日本 SONY 公司 480 線 (或 480 線以上 )的 CCD 方案 ,圖象還原真實、清晰、性能穩(wěn)定。 鏡 頭 鏡頭是攝像機的眼睛，作用是把被觀察目標的光像呈現(xiàn)在攝像機的靶面上，也稱光學成像。將各種不同形狀、不同介質(zhì)（塑料、玻璃或晶體）的光學零件（反射鏡、透射鏡、棱鏡）按一定方式組合起來，使得光線經(jīng)過這些光學零件的透射或反射以后，按照人們的需要改變光線的傳輸方向而被接收器件接收，即完成了物體的光學成像過程。 光學鏡頭應滿足成像清晰、透光率強、像面照度分布均 勻、圖像畸變小、光圈可調(diào)等要求。 鏡 頭是影響圖像品質(zhì)的關(guān)鍵 ， 如果鏡頭品質(zhì)不佳，自然難拍攝出清晰的畫面，傳統(tǒng)的攝像機鏡頭所采用的鏡片，可以通稱為球面鏡頭，這是以鏡頭內(nèi)鏡片的表面曲線為球面形狀來命名的。顧名思義，非球面鏡頭就是采用了不同于球面曲線的技術(shù)，也就是鏡片研磨的形狀為拋物線、二次曲線、三次曲線或高次曲線，這將依據(jù)設(shè)計功能上的不同而會有不同形狀的曲線，因此統(tǒng)稱為非球面鏡頭。 傳統(tǒng)球面鏡頭為了校正相差、色差、球差、彗差、畸變、相散等問題，必須采用多片鏡片來校正，這使得鏡頭的體積變的較大，由于每個鏡片多少會有 精度上的誤差，因此要達到理想值并不容易，非球面鏡頭由于在設(shè)計時便已經(jīng)考量到校正的因素，因此可以減少鏡片的數(shù)量，使得鏡頭的精度更佳、清晰度更好、色彩還原更為準確，鏡頭內(nèi)的光線反射得以降低，鏡頭體積也可以縮小。 以往非球面鏡頭多應用在儀器、機械加工設(shè)備上，但隨著加工技術(shù)的提升，使得品質(zhì)、效能提升，因此應用越來越廣。目前非球面鏡頭除了具備高清晰度，錄制的圖像能夠當作法律證據(jù)外，新推出的非球面鏡頭還具備變倍高、物距短、光圈大的特性，變倍高可以簡化鏡頭的種類，物距短可以應用在近距離攝像的場合，光圈大則可以適應光線較暗 的場所，使得應用領(lǐng)域日漸寬廣。而在 CCTV 應用領(lǐng)域中也 推出了非球面鏡頭，可以使用于一些如銀行這類對于攝像品質(zhì)要求較高的場所。 常用的鏡頭種類包括：手動 /自動光圈定焦鏡頭和自動光圈變焦鏡頭兩種。定焦鏡頭分為標準鏡頭和廣角鏡頭兩種。定焦鏡頭的適用范圍如下： 手動光圈鏡頭 所需監(jiān)視的環(huán)境照度變化不大，如室內(nèi)。 自動光圈鏡頭 所需監(jiān)視的環(huán)境照度變化大，如室外。 廣角鏡頭 監(jiān)視的角度較寬，距離較近。 標準鏡頭 監(jiān)視的角度和距離適中。 在本次方案中，我們的紅外半球型攝像機和紅外槍式攝像機選用紅外對應鏡頭 ，有效解決攝像機感應紅外光源時出現(xiàn)在焦點偏移現(xiàn)象，使圖象日夜均達到最清晰效果。 防護罩 防護罩為了保證攝像機、鏡頭工作的可靠性，延長其使用壽命，必須給攝像機裝配具有多種特殊性保護措施的外罩，稱為防護罩。除此之外，防護罩還可以盡量防止對攝像機和鏡頭的人為破壞。 防護罩分為室內(nèi)型和室外型兩種。室內(nèi)的防護罩主要是防塵，有的也有作隱蔽作用，使監(jiān)視場合和對象不易察覺受監(jiān)視；室外防護罩的功能主要有防曬、防雨、防塵和防凍等作用。 室外護罩一般使用鋁材、帶涂層的鋼材、不銹鋼或可以使用在室外環(huán)境的塑料制造。制造材料必須能夠耐 受紫外線的照射，否則回很快出現(xiàn)裂紋、褪色、強度降低等老化現(xiàn)象。在需要護罩耐用、具有高安全度、可抵抗人為破壞的環(huán)境中應該使用不銹鋼護罩；經(jīng)過適當處理的鋁護罩也是一種性能優(yōu)良的護罩，處理方法有三種：聚氨酯烤漆、陽極氧化、陽極氧化加涂漆。在有腐蝕性氣體的環(huán)境中不應該選擇鋁制或鋼制互助；在鹽霧環(huán)境中應使用不銹鋼或特殊塑料制成的護罩。另外為增加防護罩的安全性能，防止人為破壞，很多防護罩上還裝有防拆開關(guān)，一旦防護罩被打開將發(fā)出報警信號。 云臺 云臺是安裝、固定攝像機的支撐設(shè)備，它分為水平和全方位云臺兩種。水平云 臺適用于 監(jiān)視范圍不大的情況，在水平云臺上安裝好攝像機后可調(diào)整攝像機俯仰的角度，達到最好的監(jiān)視角度后可遙控水平旋轉(zhuǎn)。