什么是CCD攝像機(jī)?

CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫(xiě)，它是一種半導(dǎo)體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強(qiáng)光、畸變小、體積小、壽命長(zhǎng)、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。

　　工作原理

　　(1) CCD攝像器件：其作用是進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，輸出視頻信號(hào) (2) 時(shí)序脈沖發(fā)生器及驅(qū)動(dòng)電路：其作用是產(chǎn)生CCD攝像器件進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、電荷存儲(chǔ)、電荷轉(zhuǎn)移和信號(hào)輸出所需的各種脈沖信號(hào)，并踐行放大輸出 (3) 視頻的采樣與保持電路：其作用是消除CCD輸出的視頻信號(hào)(此信號(hào)在實(shí)踐上市離散的，在幅度上是連續(xù)的)中，因信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的各種不應(yīng)有的信號(hào)。經(jīng)該電路處理，使視頻信號(hào)變成數(shù)字的視頻信號(hào)。 (4) 視頻處理電路：該電路與攝像管式攝像機(jī)電路具有完全相同的特點(diǎn)，所涉及電路有鉗位放大(clamper amplifier,CLAMPER AMP)、Y校正(Y CORRECT)、白電平切割(white clip, WHT CLIP)、消隱混合(blanking max, BLK MAX)、黑白平控制(PEDCONT
)、同步混合(SYNC)、輸出激勵(lì)(output driver)等電路。視頻信號(hào)經(jīng)視頻處理電路處理后，形成標(biāo)準(zhǔn)的全電視信號(hào)。 (5) 同步信號(hào)發(fā)生器：這部分電路與攝像管式攝像機(jī)中的同步信號(hào)發(fā)生器的原理基本相同，主要產(chǎn)生視頻處理電路所需的脈沖信號(hào)，它們是復(fù)合消隱脈沖(BLK)、復(fù)合同步脈沖(SYNC)、水平驅(qū)動(dòng)信號(hào)HD、隔行脈沖(O/E)。但因CCD攝像機(jī)沒(méi)有掃描電路，故不需要供掃描電路用的驅(qū)動(dòng)脈沖。 (6) 電源變換電路：為簡(jiǎn)化CCD攝像機(jī)的供電，一般從外部只輸入一種電源(12V)，而機(jī)內(nèi)其他各種電壓值的電源都由電源變換獲得。

　　CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫(xiě)，它是一種半導(dǎo)體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強(qiáng)光、畸變小、體積小、壽命長(zhǎng)、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。

　　CCD攝像機(jī)的工作方式

　　被攝物體的圖像經(jīng)過(guò)鏡頭聚焦至CCD芯片上，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。視頻信號(hào)連接到監(jiān)視器或電視機(jī)的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。

　　分辨率的選擇

　　評(píng)估攝像機(jī)分辨率的指標(biāo)是水平分辨率，其單位為線(xiàn)對(duì)，即成像后可以分辨的黑白線(xiàn)對(duì)的數(shù)目。常用的黑白攝像機(jī)的分辨率一般為380-600，彩色為330- 480，其數(shù)值越大成像越清晰。一般的監(jiān)視場(chǎng)合，用400線(xiàn)左右的黑白攝像機(jī)就可以滿(mǎn)足要求。而對(duì)于醫(yī)療、圖像處理等特殊場(chǎng)合，用600線(xiàn)的攝像機(jī)能得到更清晰的圖像。

　　成像靈敏度

　　通常用最低環(huán)境照度要求來(lái)表明攝像機(jī)靈敏度，黑白攝像機(jī)的靈敏度大約是0.02-0.5Lux(勒克斯)，彩色攝像機(jī)多在1Lux以上。0.1Lux的攝像機(jī)用于普通的監(jiān)視場(chǎng)合;在夜間使用或環(huán)境光線(xiàn)較弱時(shí)，推薦使用0.02Lux的攝像機(jī)。與近紅外燈配合使用時(shí)，也必須使用低照度的攝像機(jī)。另外攝像的靈敏度還與鏡頭有關(guān)，0.97Lux/F0.75相當(dāng)于2.5Lux/F1.2相當(dāng)于3.4Lux/F1.

　　參考環(huán)境照度 ：

　　夏日陽(yáng)光下 100000Lux 陰天室外 10000Lux

　　電視臺(tái)演播室 1000Lux 距60W臺(tái)燈60cm桌面 300Lux

　　室內(nèi)日光燈 100Lux 黃昏室內(nèi) 10Lux

　　20cm處燭光 10-15Lux 夜間路燈 0.1Lux

　　電子快門(mén)

　　電子快門(mén)的時(shí)間在1/50-1/100000秒之間，攝像機(jī)的電子快門(mén)一般設(shè)置為自動(dòng)電子快門(mén)方式，可根據(jù)環(huán)境的亮暗自動(dòng)調(diào)節(jié)快門(mén)時(shí)間，得到清晰的圖像。有些攝像機(jī)允許用戶(hù)自行手動(dòng)調(diào)節(jié)快門(mén)時(shí)間，以適應(yīng)某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合。

　　外同步與外觸發(fā)

　　外同步是指不同的視頻設(shè)備之間用同一同步信號(hào)來(lái)保證視頻信號(hào)的同步，它可保證不同的設(shè)備輸出的視頻信號(hào)具有相同的幀、行的起止時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)外同步，需要給攝像機(jī)輸入一個(gè)復(fù)合同步信號(hào)(C-sync)或復(fù)合視頻信號(hào)。外同步并不能保證用戶(hù)從指定時(shí)刻得到完整的連續(xù)的一幀圖像，要實(shí)現(xiàn)這種功能，必須使用一些特殊的具有外觸發(fā)功能的攝像機(jī)。

　　光譜響應(yīng)特性

　　CCD器件由硅材料制成，對(duì)近紅外比較敏感，光譜響應(yīng)可延伸至1.0um左右。其響應(yīng)峰值為綠光(550nm)，分布曲線(xiàn)如右圖所示。夜間隱蔽監(jiān)視時(shí)，可以用近紅外燈照明，人眼看不清環(huán)境情況，在監(jiān)視器上卻可以清晰成像。由于CCD傳感器表面有一層吸收紫外的透明電極，所以CCD對(duì)紫外不敏感。彩色攝像機(jī)的成像單元上有紅、綠、蘭三色濾光條，所以彩色攝像機(jī)對(duì)紅外、紫外均不敏感。

　　CCD芯片的尺寸

　　CCD的成像尺寸常用的有1/2"、1/3"等，成像尺寸越小的攝像機(jī)的體積可以做得更小些。在相同的光學(xué)鏡頭下，成像尺寸越大，視場(chǎng)角越大。 芯片規(guī)格 成像面大小(寬X高) 對(duì)角線(xiàn) 1/2 6.4x4.8mm 8mm 1/3 4.8x3.6mm 6mm

　　CCD攝像機(jī)的分類(lèi)

　　安全防范系統(tǒng)中，圖像的生成當(dāng)前主要是來(lái)自CCD攝像機(jī),CCD是電荷耦合器件(charge coupled deice)的簡(jiǎn)稱(chēng)，它能夠?qū)⒐饩€(xiàn)變?yōu)殡姾刹㈦姾纱鎯?chǔ)及轉(zhuǎn)移，也可將存儲(chǔ)之電荷取出使電壓發(fā)生變化，因此是理想的攝像機(jī)元件，以其構(gòu)成的CCD攝像機(jī)具有體積小、重量輕、部受磁場(chǎng)影響、具有抗震東和撞擊之特性而被廣泛應(yīng)用。

　　CCD攝像機(jī)大致可分為下列幾大類(lèi)：

　　依成像色彩劃分

　　( 1 )彩色攝像機(jī)：適用于景物細(xì)部辨別，如辨別衣著或景物的顏色。因有顏色而使信息量增大，信息量一般認(rèn)為是黑白攝像機(jī)的10倍。

　　( 2 )黑白攝像機(jī)：是用于光線(xiàn)不足地區(qū)及夜間無(wú)法安裝照明設(shè)備的地區(qū)，在僅監(jiān)視景物的位置或移動(dòng)時(shí)，可選用分辨率通常高于彩色攝像機(jī)的黑白攝像機(jī)。

　　依攝像機(jī)分辨率劃分

　　( 1 )影像像素在25萬(wàn)像素(pixel)左右、彩色分辨率為330線(xiàn)、黑白分辨率400線(xiàn)左右的低檔型。

　　( 2 )影像像素在25萬(wàn)~38萬(wàn)之間、彩色分辨率為420線(xiàn)、黑白分辨率在500線(xiàn)上下的中檔型

　　( 3 )影像在38萬(wàn)點(diǎn)以上、彩色分辨率大于或等于480線(xiàn)、黑白分辨率，600線(xiàn)以上的高分辨率。

　　依攝像機(jī)靈敏度劃分

　　( 1 )普通型：正常工作所需照度為1~31x

　　( 2 )月光型：正常工作所需照度為0.1x左右

　　( 3 )星光型：正常工作所需照度為0.01x以下

　　( 4 )紅外照明型：原則上可以為零照度，采用紅外光源成像。

　　按攝像元件的CCD靶面的大小劃分

　　( 1 )lin靶面尺寸為寬12.7mmX高9.6mm,對(duì)角線(xiàn)16mm

　　( 2 )2/3in靶面尺寸為寬8.8mmX高6.6mm,對(duì)角線(xiàn)11mm

　　( 3 )1/2in靶面尺寸為寬6.4mmX高4.8mm,對(duì)角線(xiàn)8mm

　　( 4 )1/3in靶面尺寸為寬4.8mmX高3.6mm,對(duì)角線(xiàn)6mm

　　( 5 )1/4in靶面尺寸為寬3.2mmX高2.4mm,對(duì)角線(xiàn)4mm

　　( 6 )1/5in正在開(kāi)發(fā)之中，尚未推出正式產(chǎn)品

　　此外CCD攝像機(jī)有PAL制和NTSC制之分，還可以按圖像信號(hào)處理方式劃分或按攝像機(jī)結(jié)構(gòu)區(qū)分。

　　如何正確選用攝像機(jī)

　　攝像部分一般安裝在現(xiàn)場(chǎng), 它包括攝像機(jī)、鏡頭、防護(hù)罩、支架和電動(dòng)云臺(tái)。它的作用是對(duì)監(jiān)視區(qū)域進(jìn)行攝像并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

　　像機(jī)分為彩色和黑白兩種， 一般黑白攝像機(jī)要比彩色的靈敏度高， 比較適合用于光線(xiàn)不足的地方，如果使用的目的只是監(jiān)視景物的位置和移動(dòng)，可采用黑白攝像機(jī);如果要分辨被攝像物體的細(xì)節(jié)，比如分辨衣服和景物的顏色，則采用彩色的比較好。

　　攝像機(jī)的規(guī)格可分為1/3〃、1/2〃和2/3〃等，安裝方式有固定和帶云臺(tái)二種。