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1、攝像機(jī)基礎(chǔ)知識(shí),2,模擬攝象機(jī)基本參數(shù)概述目錄,圖像傳感器CCD 鏡頭 圖像參數(shù) 電視信號(hào) 攝像機(jī)主要參數(shù) 攝像機(jī)的功能 鏡頭焦距的計(jì)算,3,圖像傳感器CCD,被攝物體的圖像經(jīng)過鏡頭聚焦在圖像傳感器CCD上，CCD根據(jù)光的強(qiáng)弱積累相應(yīng)比例的電荷，各個(gè)像素積累的電荷在視頻時(shí)序的控制下，逐點(diǎn)外移，經(jīng)濾波、放大處理后，形成視頻信號(hào)輸出。CCD的尺寸用對(duì)角線長度表示，通常以像素為單位。,4,圖像傳感器CCD,CCD定義及尺寸,6,4.8,3.6,1/3,例如，Sony FCB-EX45C使用1/4inch Super HAD CCD，F(xiàn)CB-EX48CP使用1/4inch EXview HAD CCD
2、，SUPER HAD CCD是高感光度CCD，EXVIEW HAD CCD是超高感光度CCD，可以有效利用普通CCD未能使用的近紅外線光（800900納米），使得可視光范圍擴(kuò)充到紅外線，讓感亮度能大幅提高，它的感光效率比優(yōu)質(zhì)的“super had高出了2倍。,5,圖像傳感器CCD,有效像素(Effective Pixels) 最高像素的數(shù)值是CCD的真實(shí)像素，通常包含了感光器件的非成像部分，而有效像素是CCD實(shí)際能使用的像素值。如日立VK-S274ER,總像素為47萬，有效像素為44萬，CCD有一部分沒有參與成像。,6,鏡頭,鏡頭尺寸 鏡頭的成像尺寸與攝像機(jī)的靶面尺寸大小要一致。,7,鏡頭,
3、焦距f 焦距決定了攝取圖像的大小，用不同焦距的鏡頭對(duì)同一位置的某物體攝像時(shí)，配長焦距鏡頭的攝像機(jī)所攝取的景物占屏幕顯示的像素較大，反之，配短焦距鏡頭的攝像機(jī)所攝取的景物占屏幕顯示的像素較小。Sony的FCB-EX45CP， f=4.1mm(WIDE)至73.8mm(TELE)；FCB-EX980P ，f=3.5mm(WIDE)至91.0mm(TELE),F1.6至F3.8。,8,鏡頭,光圈 F=f/D F代表光圈，f為焦距，D為鏡頭實(shí)際的有效孔徑，F(xiàn)標(biāo)注在鏡頭光圈調(diào)整圈上，標(biāo)稱值為F1， F1.4， F2， F2.8， F4， F5.6， F8， F11， F16， F22， F32，
4、 F44， F64等序列值。F值越小，光圈越大，到達(dá)攝像機(jī)靶面的光通量就越大。比如，Sony的FCB-EX45CP光圈值為 F1.4至F3.0，F(xiàn)CB-EX980P 為F1.6至F3.8。,9,鏡頭,視場角 鏡頭的視野范圍，分為水平和垂直視場角。焦距影響視場角，焦距越大視場角越小，焦距越小，視場角越大。例如三洋攝像機(jī)VCC-MD800P，水平視場角57.8(近端) 1.7(遠(yuǎn)端)，垂直視場角43.7(近端) 1.3(遠(yuǎn)端)，近端視場角要遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)端視場角。 最小工作距離 最小工作距離是景物距離鏡頭至少多遠(yuǎn)能夠聚焦清楚物體，分為廣角端和遠(yuǎn)端最小工作距離。例如FCB-EX980SP的最小工作距離
5、為320mm(廣角端)至1500mm(遠(yuǎn)端)。,10,圖像參數(shù),亮度 亮度是畫面總體的明亮程度，其值越大，畫面越明亮。通常使用從0%（黑色）至100%（白色）的百分比來度量。 銳度 銳度又叫“清晰度”，它是反映圖像平面清晰度和圖像邊緣銳利程度的一個(gè)指標(biāo)。 對(duì)比度 畫面最亮的部分和最暗部分的比，其值越大，明暗對(duì)比越強(qiáng)（配合亮度調(diào)整，確保畫面整體層次豐富、清晰）。 色度 顏色的鮮艷程度，其值越大，色彩越鮮艷。,11,圖像參數(shù),灰度 灰度也可認(rèn)為是亮度，簡單的說就是色彩的深淺程度。灰度圖像而言，每個(gè)像素的亮度用一個(gè)數(shù)值（即灰度值）來表示，通常數(shù)值范圍在0到255之間，即可用一個(gè)字節(jié)來表示，
6、0表示黑、255表示白，而其它表示灰度級(jí)別。 色調(diào) 是對(duì)一幅畫面的整體顏色評(píng)價(jià)。一幅畫雖然用了多種顏色，但總體有一種傾向，是偏蘭或偏紅，是偏暖或偏冷等等。這種顏色上的傾向就是一副畫的色調(diào)。如右圖為紅色調(diào)、暖色調(diào)。 分辨率 圖像分辨率是指數(shù)字化圖像的大小,以水平和垂直的像素點(diǎn)表示。常見的圖像分辨率有640*480,800*600,1024*768。,12,圖像參數(shù),對(duì)比度設(shè)定：,對(duì)比度-弱,對(duì)比度-標(biāo)準(zhǔn),對(duì)比度-強(qiáng),銳度設(shè)定：,銳度-柔和,銳度-標(biāo)準(zhǔn),銳度-銳化,色度設(shè)定：,色度-淡,色度-標(biāo)準(zhǔn),色度-柔濃,13,電視信號(hào)
7、,視頻信號(hào)分類 Y/C信號(hào) Y/C信號(hào)即S-Video（Separate Video），就是將色度信號(hào)C 和亮度信號(hào)Y進(jìn)行分離，再分別以不同的通道進(jìn)行傳輸，極大地提高了圖像的清晰度。傳輸介質(zhì)是4芯傳輸線。N制還是P制,14,電視信號(hào),復(fù)合視頻（CVBS） CVBS是一種亮度/色度(Y/C)混合的視頻信號(hào)，傳輸介質(zhì)為單根帶屏蔽的同軸電纜，終端電阻為75歐姆，常用的接頭為BNC接頭，蓮花（RCA接頭）。,15,電視信號(hào),電視制式 目前世界上彩色電視主要有三種制式，即NTSC、PAL和SECAM制式。 NTSC制 NTSC制式, 即正交平衡調(diào)幅制式，美國、加拿大等大部分西半球國家以及中國
8、的臺(tái)灣、日本、韓國、菲律賓等均采用這種制式。 PAL制 它采用逐行倒相正交平衡調(diào)幅的技術(shù)方法，西德、英國等一些西歐國家，新加坡、中國大陸及香港，澳大利亞、新西蘭等國家采用這種制式。PAL制式中根據(jù)不同的參數(shù)細(xì)節(jié)，又可以進(jìn)一步劃分為G、I、D等制式，其中PALD制是我國大陸采用的制式。 SECAM制 又稱塞康制，順序傳送與存儲(chǔ)彩色電視系統(tǒng)，也稱行輪換調(diào)頻制式，主要應(yīng)用于俄羅斯,前蘇聯(lián)和東歐國家以及部分非洲國家。,16,電視信號(hào),TV制式 NTSCM PALD SECAM 幀頻（Hz） 30 25 25 行/幀 525 625
9、 625 亮度帶寬（MHz） 6.0 4.2 6.0 彩色幅載波（MHz） 3.58 4.43 4.25 色度帶寬（MHz） 1.3(I)，0.6(Q) 1.3(U)，1.3(V) 1.0(U)，1.0(V),17,攝像機(jī)主要參數(shù),分辨率 分辨率指的是當(dāng)攝像機(jī)攝取等間隔排列的黑白相間條紋時(shí)，在監(jiān)視器（應(yīng)比攝像機(jī)的分辨率高）上能夠看到的最多線數(shù)，數(shù)值越大圖像越清晰。用電視線來表示，例如三洋攝像機(jī)VCC-MD800P的分辨率為540TV線。 信噪比 信噪比表示了信號(hào)與噪聲的比值，用S/N來表示，單位用dB表示 如果圖像的信噪比大，
10、圖像的畫面就干凈，就看不到什么噪波的干擾（主要畫面中有雪花狀），人們看起來就很舒服；如圖像的信噪比小，則在畫面中會(huì)滿是雪花狀，就會(huì)影響正常的收看效果。目前攝像機(jī)的信噪比在50dB左右，例如Sony 的FCB-EX980SP信噪比為50dB.,18,攝像機(jī)主要參數(shù),最低照度 最低照度是當(dāng)被攝景物的光亮度低到一定程度而使攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)電平低到標(biāo)準(zhǔn)值為0.7Vp-p的1/3到1/2時(shí)景物光亮度值。最低照度的測定值要在一定光圈系數(shù)的前提下，考慮電子快門的速度和其他條件進(jìn)行測定。例如FCB-EX980SP，最低照度在四種情況下進(jìn)行測定：2.0Lux (F1.6,1/50秒)，0.14Lux (F
11、1.6,1/3秒)，0.7Lux (ICR-ON，F(xiàn)1.6,1/50秒)，0.05Lux (ICR-ON，F(xiàn)1.6,1/3秒 )。 同步方式 攝像機(jī)的同步方式一般有內(nèi)同步、電源同步和外同步。 內(nèi)同步（INT）是利用攝象機(jī)內(nèi)部的晶體振蕩電路產(chǎn)生同步信號(hào)來完成操作。 電源同步（LL，Line Locked），也稱之為線性鎖定或行鎖定，是利用攝象機(jī)的交流電源來完成垂直推動(dòng)同步，即攝象機(jī)和電源零線同步。 外同步（EXT）利用一個(gè)外同步信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的同步信號(hào)送到攝象機(jī)的外同步輸入端來實(shí)現(xiàn)同步。,19,攝像機(jī)的功能,光學(xué)變倍Optical Zoom 通過鏡片的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)景物的放大與縮小。例
12、如FCB-EX980SP光學(xué)變倍36倍。,20,攝像機(jī)的功能,數(shù)字變倍 數(shù)字變倍是攝像機(jī)內(nèi)部的處理器通過算法放大一部分像素的面積，而使圖像放大。數(shù)字變倍會(huì)損失圖像的信息，圖像清晰度下降，如果數(shù)字變倍過大，會(huì)出現(xiàn)馬賽克現(xiàn)象。Sony攝像機(jī)的數(shù)字變倍為12倍。,21,攝像機(jī)的功能,電子快門 電子快門（ Electronic Shutter ）是控制 CCD 圖像傳感器的感光時(shí)間。電子快門速度越低感光時(shí)間越長，圖像的靈敏度高，但會(huì)出現(xiàn)慢動(dòng)作和拖尾現(xiàn)象；電子快門速度增加，降低攝像機(jī)的靈敏度，但會(huì)增加拍攝移動(dòng)物體的動(dòng)態(tài)分辨率。例如FCB-EX980SP電子快門速度為1/3 1/10,000秒，20檔
13、。 曝光模式（Exposure） 曝光量影響圖像的質(zhì)量，曝光量與快門速度（決定感光時(shí)間）與光圈大小（決定感光面積）有關(guān)。曝光模式就是攝像機(jī)采用光源的方式，分為快門優(yōu)先、光圈優(yōu)先、手動(dòng)曝光和自動(dòng)曝光。例如Sony攝像機(jī)的曝光模式分為自動(dòng)、手動(dòng)、優(yōu)先模式。 快門優(yōu)先模式 手動(dòng)設(shè)定快門速度，由攝像機(jī)根據(jù)設(shè)定的快門速度自動(dòng)選定光圈大小。 光圈優(yōu)先模式 手動(dòng)設(shè)定光圈大小，由攝像機(jī)根據(jù)設(shè)定的光圈大小自動(dòng)選擇快門速度。 手動(dòng)曝光模式 手動(dòng)完成快門速度和光圈大小的調(diào)節(jié)。 自動(dòng)曝光 由攝像機(jī)根據(jù)環(huán)境的照度、景物的亮度自動(dòng)選擇合適的快門速度和光圈大小.,22,攝像機(jī)的功能,曝光補(bǔ)償 曝光補(bǔ)償也是一種曝
14、光控制方式，如果環(huán)境光源偏暗，即可增加曝光值以突顯畫面的清晰度。左面為曝光補(bǔ)償為0時(shí)拍攝，右面為曝光補(bǔ)償+1時(shí)拍攝的，圖像的亮度明顯增加。,23,攝像機(jī)的功能,自動(dòng)增益（AGC） 通過檢測視頻信號(hào)的平均電平，在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)內(nèi)部電路放大器的增益，使攝像機(jī)在不同景物照度下都能夠輸出標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)。這種電路是自動(dòng)增益控制電路，這種調(diào)節(jié)為自動(dòng)增益控制。 背光補(bǔ)償（BLC） 背光補(bǔ)償也稱逆光補(bǔ)償，它可以有效補(bǔ)償攝像機(jī)在逆光環(huán)境下拍攝時(shí)畫面主體黑暗的缺陷。適用于很亮的背景區(qū)域和很暗的前景目標(biāo)，主要有中心測光和多點(diǎn)測光兩種方式。如三洋攝像機(jī)VCC-MD800P有中心測光和多點(diǎn)測光。,24,攝像機(jī)的功能
15、,無背光補(bǔ)償,普通背光補(bǔ)償,理想的背光補(bǔ)償,25,攝像機(jī)的功能,超寬動(dòng)態(tài)（WDR） 超寬動(dòng)態(tài)是在非常強(qiáng)烈的對(duì)比下讓攝像機(jī)看到影像的特色。例如，下面的圖像，室內(nèi)照度為100Lux，外面風(fēng)景的照度是10,000Lux，對(duì)比就是10,000/100=100:1。人眼能處理1000:1的對(duì)比度，所以人眼很容易看清楚室內(nèi)和室外的影像。只具有3:1動(dòng)態(tài)范圍的攝像機(jī)不能同時(shí)得到室內(nèi)和室外清楚的影像，而寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)比傳統(tǒng)攝像機(jī)的對(duì)比度超出了幾十倍。當(dāng)打開超寬動(dòng)態(tài)時(shí)，攝像機(jī)對(duì)室內(nèi)景物和室外景物分別進(jìn)行完美曝光，然后疊加這兩次曝光的影像，得到清晰的圖像。日立攝像機(jī)具有超寬動(dòng)態(tài)功能。,過度暴光室外影像被清除
16、暴光不足室內(nèi)影像變黑 寬動(dòng)態(tài)攝像,26,攝像機(jī)的功能,白平衡（WB） 物體顏色會(huì)因投射光線顏色產(chǎn)生改變，在不同光線的場合下拍攝出的照片會(huì)有不同的色溫。在鏡頭的下面有白平衡感測器，自動(dòng)的感知周圍環(huán)境，從而調(diào)整色彩的平衡，對(duì)攝像機(jī)輸出的信號(hào)進(jìn)行一定修正的過程就叫做白平衡（White Balance）的調(diào)整。調(diào)整的原理是通過調(diào)整藍(lán)、綠、紅的放大比例，使影像中藍(lán)、綠、紅的比例相同。例如，若景物的白色偏藍(lán)，白平衡調(diào)整就減弱藍(lán)電路的放大，增加綠和紅的比例，使所成影像依然為白。白平衡分為自動(dòng)白平衡、自動(dòng)跟蹤白平衡、室內(nèi)模式、室外模式和手動(dòng)白平衡。 自動(dòng)白平衡（Auto） 攝像機(jī)根據(jù)鏡頭和白平衡
17、感測器的光線情況，自動(dòng)探測出物體的色溫值，由白平衡自動(dòng)控制電路自動(dòng)將白平衡調(diào)到合適的位置，色溫范圍在30007500K。 自動(dòng)跟蹤白平衡（ATW） 自動(dòng)跟蹤白平衡（Automatic Tracking White balance），是隨著景物色彩溫度的改變而連續(xù)地調(diào)整，范圍為200010000K。這種方式對(duì)于景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場合是最適宜的，使色彩表現(xiàn)自然，但是會(huì)出現(xiàn)延遲。,27,攝像機(jī)的功能,室內(nèi)模式（Indoor） 以3200K的色溫為白色基準(zhǔn)進(jìn)行拍攝，通常用于陰雨天和室內(nèi)時(shí)選擇室內(nèi)模式，白平衡功能則會(huì)加強(qiáng)圖像的藍(lán)色，以此來校正顏色的偏差。,28,攝像機(jī)的功能,室外模
18、式（Outdoor） 以5800k的色溫為白色基準(zhǔn)進(jìn)行拍攝，適用于陽光明媚的室外拍攝，白平衡功能會(huì)加強(qiáng)圖像的黃色，以此來校正顏色的偏差。,29,攝像機(jī)的功能,手動(dòng)白平衡（Manual） 手動(dòng)白平衡關(guān)閉自動(dòng)白平衡，通過手動(dòng)調(diào)節(jié)紅色或藍(lán)色調(diào)整裝置，以改變紅色或藍(lán)色狀況，如增加或減少紅色各一個(gè)等級(jí)、增加或減少藍(lán)色各一個(gè)等級(jí)。,30,攝像機(jī)的功能,隱私遮蔽 隱私遮蔽就是將需要保密的區(qū)域（例如銀行的密碼）用遮蔽區(qū)域遮擋起來，在高速球運(yùn)動(dòng)的過程中，球機(jī)做水平/上下變倍控制時(shí)，遮蔽塊就能夠很好的隨著球機(jī)的移動(dòng)而移動(dòng)，無論攝像機(jī)處于何種傾斜角度，遮蔽塊都要很好的將目標(biāo)遮住。,31,攝像機(jī)的功能,電子
19、翻轉(zhuǎn) 對(duì)圖像進(jìn)行電子翻轉(zhuǎn)，使圖像符合人眼的平視位置，正確在監(jiān)視器上顯示。例如，在球機(jī)應(yīng)用中，如果一個(gè)被跟蹤的對(duì)象在球機(jī)下方移動(dòng)，為獲得正確的顯示，可對(duì)圖像進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。,32,攝像機(jī)的功能,幀積累 就是把多個(gè)幀疊加為一幀，等效于加強(qiáng)圖像的亮度，但由于單位時(shí)間內(nèi)幀數(shù)少了，必然產(chǎn)生動(dòng)畫和拖尾現(xiàn)象，適用于靜態(tài)場景，這種功能也叫做電子慢快門（Digitial Slow Shutter,DSS）。,33,攝像機(jī)的功能,日夜轉(zhuǎn)換 日夜轉(zhuǎn)換攝像機(jī)是在白天和晚上都能使用的攝像機(jī)，也稱為彩轉(zhuǎn)黑攝像機(jī)，分為自動(dòng)和手動(dòng)彩轉(zhuǎn)黑，一般做法是移去紅外濾光片。,34,攝像機(jī)的功能,動(dòng)態(tài)偵測 根據(jù)該攝像機(jī)的監(jiān)視現(xiàn)場圖像，在重要部位（比如門、窗、保險(xiǎn)柜等）設(shè)置移動(dòng)偵測報(bào)警區(qū)域，有些攝像機(jī)與控制系統(tǒng)一起跟蹤移動(dòng)目標(biāo)，例如三洋攝像機(jī)。,其他圖像效果 攝像機(jī)支持鏡像、凍結(jié)、翻轉(zhuǎn)等效果。,35,鏡頭焦距的計(jì)算,假設(shè)被攝物體的高度和寬度分別為V 、 H ，被攝物體與鏡頭間的距離為D，鏡頭的焦距為f。靶面成像的高度和寬度分別為v、h，則計(jì)算公式如下： f=hD/H 或f=vD/V,
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