模拟安防产品架构.ppt
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1、模拟摄像机产品培训,王文杰 2013-7-12,广州利凌电子有限公司,培训内容,一、摄像机产品介绍二、摄像机基础知识三、摄像机产品效果对比四、摄像机镜头的使用,2023/5/27,2,广州利凌电子有限公司,第一章摄像机产品介绍,1.1 摄像机的外形介绍1.2 模拟摄像机产品命名规则1.3 摄像机的种类,2023/5/27,3,广州利凌电子有限公司,1.1 摄像机的外形介绍,2023/5/27,4,广州利凌电子有限公司,1.2 模拟摄像机产品命名规范,注释:模拟摄像机的编码规则于2013年2月21日更新。,2023/5/27,5,广州利凌电子有限公司,1.3 摄像机的种类,2023/5/27,6
2、,广州利凌电子有限公司,第二章摄像机基础知识,2.1 摄像机构成2.2 摄像机的基本参数2.3 摄像机的功能介绍,2023/5/27,7,广州利凌电子有限公司,2.1 摄像机构成,2023/5/27,8,CCD,/,Control signals,Data signals,B,B,镜头,滤光片,CVBS信号输出,监视器,DVR,镜头:将景物成像在传感器的感光面上;图像传感器(CCD):将光信号转化成电信号;处理器(DSP):进行模数转换,图像处理,实现各种功能,输出CVBS信号,模拟摄像机主要由三部分组成:镜头,传感器,处理器,广州利凌电子有限公司,2.2 摄像机的基本参数,1.图像传感器 2
3、.传感器的尺寸3.最低照度 4.水平解析度 5.信噪比 6.动态范围 7.扫描制式 8.摄像机电源,2023/5/27,9,广州利凌电子有限公司,2.2 摄像机的基本参数-图像传感器,监控类摄像机使用的图像传感器分两种:CCD目前占主流的市场份额COMS后起之秀,未来的发展趋势,2023/5/27,10,广州利凌电子有限公司,图像传感器CCD,监控类模拟摄像机使用的CCD主要有SONY和SHARP两大品牌。市场上的摄像机大多采用SONY的CCD,1/4”CCD大多使用在一体化摄像机,球机上;1/3”CCD为市面绝大多数摄像机所使用;1/2”CCD基本上用于低照度、道路监控等摄像机上 SHARP
4、 CCD大多在低端摄像机上使用,而且基本上是1/4”的。因为其成本较低,效果较一般,为低端用户所钟爱。,2023/5/27,11,广州利凌电子有限公司,图像传感器CMOS,CMOS图像传感器因其价格低廉,宽动态效果极佳而在监控摄像机领域占有一席之地。随着CMOS方案的不断优化,CCD将逐步被它替代。因为更加优良的系统集成、较低的功率要求、更加灵活的图像捕获、智能化程度更高的接口、更大的动态范围以及更高的感光度是人们最向往的特性。,2023/5/27,12,广州利凌电子有限公司,2.2 摄像机的基本参数-传感器的尺寸,2023/5/27,13,广州利凌电子有限公司,2.2 摄像机的基本参数-最低
5、照度,勒克斯(lux,法定符号lx)照度单位最低照度是用来衡量摄像机在多暗的环境下能看清物体的一个指标,该数字越低,说明摄像机灵敏度越高,性能越好。有四项主要的参数决定结果:F值(用来测试摄像机用的镜头F值)色温(光源的色温,也就是光谱内容)IRE(视频振幅的IRE等级)反射率(目标的反射率和背景),2023/5/27,14,效果对比,广州利凌电子有限公司,2.2 摄像机的基本参数-水平解析度,水平解析度是用来衡量摄像机清晰度的一个指标。水平分辨率取决于CCD的水平像素数分辨率及清晰度黑白摄像机的水平分辨率(水平像素数)x 75%=分辨率近似值示例:976 x 0.75=732线分辨率及清晰度
6、彩色摄像机的水平分辨率(水平像素数)x 75%x 85%=分辨率近似值示例:976 x 0.75 x 0.85=622线,2023/5/27,15,广州利凌电子有限公司,2.2 摄像机的基本参数-水平解析度,解析度是衡量摄像机优劣的一个重要参数,它指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时,在监视器(应比摄像机的分辨率高)上能够看到的最多线数。当超过这一线数时,屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相间的线条。,2023/5/27,16,广州利凌电子有限公司,2.2 摄像机的基本参数-信噪比S/N,信噪比,即SNR(Signal to Noise Ratio),又称为讯噪比。反应摄像机
7、成像的抗干扰能力,反应在画质上就是画面是否干净无噪点;狭义来讲是指放大器的输出信号的电压与同时输出的噪声电压的比,常常用分贝(dB)表示,设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。一般来说,信噪比越大,说明混在信号里的噪声越小.一般摄像机给出的信噪比值均是在AGC(自动增益控制)关闭时的值,因为当AGC接通时,会对小信号进行提升,使得噪声电平也相应提高。信噪比的典型值为4555db,若为50db,则图像有少量噪声,但图像质量良好;若为60db,则图像质量优良,不出现噪声.,2023/5/27,17,广州利凌电子有限公司,2.2 摄像机的基本参数-动态范围,动态范围表示图像中所包含的从“最暗”至“最
8、亮”的范围。动态范围越大,所能表现的层次越丰富,所包含的色彩空间也越广。,2023/5/27,18,宽动态效果对比,广州利凌电子有限公司,2.2 摄像机的基本参数-扫描制式,电视制式是指一个国家的电视系统所采用的特定制度和技术标准。现在世界上共有三种电视制式。PAL制:采用25fps帧率,目前全世界大部分国家(包括欧洲多数国家、非洲、澳洲和中国)使用;NTSC制:采用30fps帧率(精确地讲为29.97 fps),美国、日本、加拿大等国使用;SECAM制:采用25fps帧率,主要用于法国、前苏联及东欧国家。,2023/5/27,19,广州利凌电子有限公司,2.2 摄像机的基本参数-摄像机电源,
9、目前监控类摄像机电源主要有三种:DC 12VAC 24VAC 220V,2023/5/27,20,广州利凌电子有限公司,2.3 摄像机功能介绍,1.日夜切换 2.自动增益控制-AGC3.电子快门 4.背光补偿-BLC5.宽动态功能 6.白平衡 7.强光抑制 8.电子防抖9.数码降噪 10.色滚抑制 11.遮掩功能 12.数码变焦和光学变焦,2023/5/27,21,广州利凌电子有限公司,2.3 摄像机功能介绍-日夜切换,电子式日夜切换:采用双通滤光片,摄像机内部程序实现彩色转黑白功能机械式日夜切换:采用两块滤光片,日用与夜用分开,由马达或者线圈控制其来回切换,从而达到更好的图像效果 日夜转换对
10、比图:,2023/5/27,22,广州利凌电子有限公司,2.3 摄像机功能介绍-自动增益控制,为了在监视器观看时,尽可能保持在一定的亮度范围内因此对亮度信号的处理就要用一个放大器,根据情况随时自动控制放大量,这就是所谓的自动增益控制(AGC)。AGC适用于较暗的环境中调试:备注:自动增益越高,画面越亮,但是噪点越大!,2023/5/27,23,广州利凌电子有限公司,2.3 摄像机功能介绍-电子快门,根据人眼的视觉暂留特性,为了确保看到的图像是连续的,PAL制电视信号的标准是25帧/秒隔行扫描,就是说,每一秒种经过我们眼前的图像实际是由25个画面构成的连续画面,因为是隔行扫描,每2个场才能构成一
11、个帧,所以每1秒钟,PAL制的图像是50场,1场的时间就是快门的间隔,每一秒钟,快门必须要工作50次,才能确保输出的图像是50场/秒的PAL制图像,所以PAL制的最低快门速度是1/50秒。实际应用中,因为环境中光线可能会很强,这个时候可能会需要控制进光量,就需要控制快门速度,速度越快时,光线能够进入的时间就越少,进光量就越少,相对来说,图像就会显得比较暗,反之快门速度越慢,图像就会越亮。说明:一般厂家将快门设置成多档可调,PAL制下:1/50到1/100000 NTSC制下:1/60到1/100000,2023/5/27,24,广州利凌电子有限公司,2.3 摄像机功能介绍-电子快门,慢快门/帧
12、累积(Slow Shutter)当使用1/50秒图像(PAL制下)仍然不够亮,这就需要运用其他技术了。获得低照度下图像的方法是通过电荷单帧累积方式增加CCD在单帧图像的曝光量,从而提高摄像机对单帧图像的灵敏度。这种方式也可以获得较低的照度指针,但是需要降低图像的连贯程度,一旦拍摄的物体发生变化或者移动的时候,前后两个时间在一起累加的可能并不是同一个像素点,这样在整体图像上移动物体就会出现“拖影”现象,如果物体移动过快而帧累积时间过长的话,移动物体甚至会变成虚影。所以,帧累积技术一般应用于在弱光环境中监控静止的场景。说明:一些厂家也将慢快门/帧累积叫成Sense Up;一般帧累积分为若干档,标示
13、为X2,X4,X8,X16表示的是曝光时间延长2倍、4倍、8倍等,数值越高,曝光时间越长,“拖影”现象越严重。,2023/5/27,25,广州利凌电子有限公司,2.3 摄像机功能介绍-电子快门,1/1000s 1/4s 慢快门关闭 慢快门开启1.用于拍摄快速移动中的物体:电子快门设置越高,拍摄移动中的物体的边缘会清晰,但低照效果会差。2.慢快门:在低照度时,可使物景更加明亮。3.当设置为固定的电子快门时,必须使用自动光圈镜头。,2023/5/27,26,广州利凌电子有限公司,2.3 摄像机功能介绍-背光补偿(BLC),背光补偿也称作逆光补偿或逆光补正,它可以有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面
14、主体黑暗的缺陷。当引入背光补偿功能时,摄像机仅对整个视场的一个子区域进行检测,通过求此区域的平均信号电平来确定AGC电路的工作点。由于子区域的平均电平很低,AGC放大器会有较高的增益,使输出视频信号的幅值提高,从而使监视器上的主体画面明朗。此时的背景画面会更加明亮,但其与主体画面的主观亮度差会大大降低,整个视场的可视性得到改善。说明:适用于逆光的场景,为突显前景特征,设置背光补偿,提升前景亮度。当然因为亮度是整个画面提升,故提升后,前景亮度合适,背景亮度却曝光过度。,2023/5/27,27,广州利凌电子有限公司,2.3 摄像机功能介绍-宽动态,在一些明暗反差过大的场合,一般的摄像机由于CCD
15、的感光特性所限制,摄取的图像往往出现背景过亮或背景过暗的情况,宽动态技术应运而生,较好的解决了这一问题。而宽动态这一技术是同一时间曝光两次,一次快,一次慢,再进行合成使得能够看清画面上亮和暗的物体。宽动态其实就是加强型的BLC,扩大了画面的适用范围。主要应用于同时清晰地表现室内及室外的画面的场合,2023/5/27,28,广州利凌电子有限公司,2.3 摄像机功能介绍-宽动态,+=,2023/5/27,29,广州利凌电子有限公司,2.3 摄像机功能介绍-白平衡(AWB),白平衡是摄像机的重要指标之一。白平衡的作用是使摄像机在不同色温的照明环境下都能正确还原物体的颜色,使其不偏色。色温的基础知识
16、自然界的光线不总是相同的。可感知到的一个物体颜色依赖于照射到他的光源。人类的大脑可以很好地“校正”这些颜色变化,但是我们所使用的CCD/CMOS感光器却不能完成这样的任务。苏格兰数学家和物理学家lord kelvin在1848年最早发现了热与颜色的紧密结合关系并且留给世界了一个伟大的“绝对零度”(-273.16摄氏度)概念,从此创立了开氏温标。,2023/5/27,30,广州利凌电子有限公司,2.3 摄像机功能介绍-白平衡(AWB),2023/5/27,31,广州利凌电子有限公司,2.3 摄像机功能介绍-白平衡(AWB),摄像机的白平衡模式有多种,以下是较常用的模式:ATW模式:也称自动追踪模
17、式,此模式可使摄像机自动检测环境色温的变化,自行进行调整。适用于光源会变化的场合;(有的摄像机会标为AWB模式)Push模式:此模式需要摄像机对准白色物体,并发送命令让摄像机记录下当前色温值。此 后摄像机在Push模式下只使用此色温值进行 色彩还原,直到记录的色温值被改变;此模 式适用于光源恒定的环境;手动白平衡模式:用户手动设置色温值或者手 动调节画面的三基色的增益(如红、蓝,只要 其中两种确定了,第三基色的增益也就确定了),2023/5/27,32,广州利凌电子有限公司,2.3 摄像机功能介绍-强光抑制,当强光(如车灯)进入监控范围时,摄像机开启PLC(强光抑制)功能,可以降低自动光圈对强
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