監(jiān)控?cái)z像機(jī)制造參數(shù)
一、CCD的定義、結(jié)構(gòu)與尺寸
CCD是一種固體圖像傳感器，它是電荷耦合器件(Charge coupled device)的英文簡(jiǎn)稱，是1970年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的W·B·博伊爾(W·B·Boyle)和G·E·史密斯(G·E·Smith)等人研制出來(lái)的。
CCD是在MOS晶體管的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其基本結(jié)構(gòu)是MOS(金屬—氧化物—半導(dǎo)體)電容結(jié)構(gòu)(如圖1所示)。它是在半導(dǎo)體P型硅(si) 作襯底的表面上用氧化的方法生成一層厚度約100nm~150nm的Sio2，再在Sio2表面蒸鍍一層金屬(如鋁)，在襯底和金屬電極間加上一個(gè)偏置電壓(稱柵電壓)，就構(gòu)成了一個(gè)MOS電容器。所以，CCD是由一行行緊密排列在硅襯底上的MOS電容器陣列構(gòu)成的。
CCD（包括CMOS感光元件）的面積是按其矩形對(duì)角線英寸長(zhǎng)度為指標(biāo)的。這和定義電視屏幕尺寸類似。一英寸是25.4毫米。1/3英寸、1/4都是指CCD對(duì)角線有多少分之一英寸長(zhǎng)，分母小的其分?jǐn)?shù)值就大，相應(yīng)感光元件面積也大。
如果既要增加像素又想保證持圖像質(zhì)量，就必須在維持單個(gè)像素面積不縮水的前提下增大CCD的總面積。而大尺寸CCD加工制造技術(shù)要求高，成本也非常高。在選擇和評(píng)價(jià)CCD尺寸時(shí)，1/3英寸要比1/4英寸好一些。
二、攝像機(jī)的鏡頭參數(shù)
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1/3" CCD 搭配鏡頭拍攝范圍的尺寸 |
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鏡頭焦距
(毫米數(shù)) |
距離5米
(寬×高) |
距離10米
(寬×高) |
距離15米
(寬×高) |
距離20米
(寬×高) |
距離30米
(寬×高) |
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2.8mm |
13×9.8米 |
26×19.5米 |
39×29.3米 |
52×39米 |
78×58.5米 |
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3.6mm |
8.5×6.4米 |
17×12.8米 |
25.5×19米 |
34×25.5米 |
51×38.3米 |
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4mm |
8×6米 |
16×12米 |
24×18米 |
32×24米 |
48×36米 |
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6mm |
5.5×4.1米 |
11×8.3米 |
16.5×12.4米 |
22×16.5米 |
33×24.8米 |
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8mm |
3.5×2.6米 |
7×5.3米 |
10.5×7.9米 |
14×10.5米 |
21×15.8米 |
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12mm |
2×1.5米 |
4×3米 |
6××4.5米 |
8×6米 |
12×9米 |
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16mm |
1.5×1.1米 |
3×2.3米 |
4.5×3.4米 |
6×4.5米 |
9×6.8米 |
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25mm |
1.3×1米 |
2.5×1.9米 |
3.8×2.9米 |
5×3.8米 |
7.5×5.6米 |
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60mm |
0.5×0.4米 |
1×0.75米 |
1.5×1.1米 |
2×1.5米 |
3×2.3米 |
&, lt;, SPAN style="FONT-FAMILY: '方正姚體'; FONT-SIZE: 12pt; FONT-WEIGHT: bold; mso-spacerun: 'yes'">備注:同樣毫米數(shù)的鏡頭搭配1/4"的CCD芯片拍攝的范圍和角度稍微窄一點(diǎn),但是拍攝畫(huà)面中的物體看起來(lái)要大一點(diǎn).表中的數(shù)據(jù)為水平方向的視場(chǎng)角度,如果攝像機(jī)裝在高處往低處監(jiān)看時(shí),視場(chǎng)角和拍攝范圍要稍微大一些,但拍攝畫(huà)面中的物體要稍微小一點(diǎn)。
1．鏡頭的種類（根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合分類）
廣角鏡頭：視角90度以上，觀察范圍較大近處圖像有變形。
標(biāo)準(zhǔn)鏡頭：視角30度左右，使用范圍較廣。
長(zhǎng)焦鏡頭：視角20度以內(nèi)，焦距可達(dá)幾十毫米或上百毫米。
變焦鏡頭：鏡頭焦距連續(xù)可變，焦距可以從廣角變到長(zhǎng)焦，焦距越長(zhǎng)則成像越大。
針孔鏡頭：用于隱蔽觀察，經(jīng)常被安裝在如天花板或墻壁等地方。
2．相對(duì)孔徑
為了控制通過(guò)鏡頭的光通量的大小，在鏡頭的后部均設(shè)置了光圈。假定光圈的有效孔徑為d，由于光線折射的關(guān)系，鏡光實(shí)際有效的有效孔徑為D，比d大，D與焦距f之比定義為相對(duì)孔徑A，即A=D/f，鏡頭的相對(duì)孔徑?jīng)Q定被攝像的照度，像的照度與鏡頭的相對(duì)孔徑的倒數(shù)來(lái)表示鏡頭光圈的大小。F值越小，光圈越大，到達(dá)CCD芯片的光通量就越大。所以在焦距f相同的情況下，F(xiàn)值越小，表示鏡頭越好。
3．鏡頭的焦距
1）定焦距：焦距固定不變，可分為有光圈和無(wú)光圈兩種。
有光圈：鏡頭光圈的大小可以調(diào)節(jié)。根據(jù)環(huán)境江照的變化，應(yīng)相應(yīng)調(diào)節(jié)光圈的大小。光圈的大小可以通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)，人為手工調(diào)節(jié)光圈的，稱為手動(dòng)光圈。鏡頭自帶微型電機(jī)自動(dòng)調(diào)整光圈的，稱為自動(dòng)光圈。
無(wú)光圈：即定光圈，其通光量是固定不變的。主要用于光源恒定或攝像機(jī)自帶電子快門(mén)的情況。
2）變焦距：焦距可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，使被攝物體的圖像放大或縮小。常用的變焦鏡頭為六倍、十售變焦。
三可變和二可變鏡頭
三可變鏡頭：可調(diào)焦距、調(diào)聚焦、調(diào)光圈。
二可變鏡頭：可調(diào)焦調(diào)、調(diào)聚焦、自動(dòng)光圈。
5．選擇攝像機(jī)原則
為了獲得預(yù)期的攝像效果，在選配鏡頭時(shí)，應(yīng)著重注意六個(gè)基本要素：
A）被攝物體的大小
B）被攝物體的細(xì)節(jié)
C）物距
D）鏡頭焦距
E）CCD攝像機(jī)靶面的尺寸
F）攝像系統(tǒng)的分辨率
監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭焦距與實(shí)際照射距離的關(guān)系
監(jiān)視器顯示5m高物體為準(zhǔn) （只是為了形象說(shuō)明，實(shí)際要看現(xiàn)場(chǎng)）
#2.8即：F=2.8mm鏡頭，拍攝距離為1~4米， 拍攝角度為115°
#3.6即： F=3.6mm拍攝距離為2~6米， 拍攝角度93°
#6即F=6mm 拍攝距離為3~15米， 拍攝角度為53°
#8即F=8mm 拍攝距離為4~20米， 拍攝角度為40°
#12即F=12mm拍攝距離為5~25米， 拍攝角度為25°
#16即F=16mm拍攝距離為5~30米， 拍攝角度為20°
#25即 F=25mm拍攝距離為20~80米， 拍攝角度為15°
三、攝像機(jī)的照度定義以及線數(shù)定義
1.照度的定義
從同一方向看，在給定方向上的任何表面的每單位投影面積上的光照強(qiáng)度（光度）。單位為英尺朗伯。亮度信號(hào)（Luminance signal）：NTSC彩色電視信號(hào)中涉及場(chǎng)景照度或亮度的那部分信號(hào)。 照度(Luminosity)指物體被照亮的程度，采用單位面積所接受的光通量來(lái)表示，表示單位為勒克斯(Lux,lx) ，即 1m/m2 。 1 勒克斯等于 1 流明(lumen,lm)的光通量均勻分布于 1m2 面積上的光照度。照度是以垂直面所接受的光通量為標(biāo)準(zhǔn)，若傾斜照射則照度下降。
2.不同環(huán)境照度的標(biāo)準(zhǔn)值
表1
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天氣 |
照度（LUX） |
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晴天 |
30000~300000 |
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陰天 |
3000 |
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日出日落 |
300 |
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月圓 |
0.3~0.03 |
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星光 |
0.0002~0.00002 |
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陰暗傍晚 |
0.003~0.0007 |
表2
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室內(nèi)場(chǎng)所 |
照度（LUX） |
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生產(chǎn)車(chē)間 |
10~500 |
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辦公室 |
30~50 |
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餐廳 |
10~30 |
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走廊 |
5~10 |
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停車(chē)場(chǎng) |
1~5 |
3.線數(shù)的定義
用攝像機(jī)拍攝的影音信號(hào)需要在電視上播放時(shí)，需要換算成與電視畫(huà)質(zhì)相同的單位。而電視的畫(huà)面清晰度是以水平清晰度作為單位。通俗地說(shuō)，我們可以把電視上的畫(huà)面以水平方向分割成很多很多“條”，分得越細(xì)，這些畫(huà)面就越清楚，而水平線數(shù)的數(shù)碼就越多。這個(gè)單位是“電視行（TVLine）”也稱線。線的數(shù)量就稱為線數(shù)。線數(shù)越多，表明圖象越清晰。
四、紅外燈的角度以及與鏡頭的關(guān)系（包括陣列燈與普通燈的區(qū)別）
紅外燈是不是視角越大越好?不論是制造商還是工程商想當(dāng)然地認(rèn)可這種說(shuō)法，他們認(rèn)為紅外燈發(fā)射視角越大，選用鏡頭的余地也就越大，選擇廣角鏡頭不會(huì)出現(xiàn)"手電筒"現(xiàn)象。所以說(shuō)，大家都拼命地說(shuō)自己的紅外燈的視角是如何之大。這種好像很有道理的說(shuō)法其實(shí)是很不科學(xué)的。
首先，使用大視角度的紅外燈配合小視角度的鏡頭，存在浪費(fèi)現(xiàn)象。比如一盞紅外燈發(fā)光角度是80度（相當(dāng)于f3.5mm鏡頭的角度），如果配合f35mm的鏡頭，那么會(huì)有相當(dāng)部分的光是在鏡頭視場(chǎng)以外，也就是說(shuō)部分紅外光浪費(fèi)了。
其次，并不是紅外燈的發(fā)射角度越大，畫(huà)面效果就越好。有的場(chǎng)合如果紅外燈角度過(guò)大，還會(huì)影響成像。比如走廊，因其“狹長(zhǎng)”的特點(diǎn)，如果紅外燈的發(fā)射角度過(guò)大，則近處邊緣的成像就會(huì)太亮，形成“光幕”現(xiàn)象;遠(yuǎn)處中心反而看不見(jiàn)，只有一片發(fā)白現(xiàn)象。
總體而言，紅外燈的發(fā)射角度的問(wèn)題既是選擇問(wèn)題也是技術(shù)問(wèn)題。不同焦距的鏡頭應(yīng)選擇相適應(yīng)發(fā)射角度的紅外燈。
陣列紅外光源與普通紅外燈的區(qū)別：
采用先進(jìn)的紅外發(fā)光二極管陣列技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)都能帶來(lái)最佳的視覺(jué)效果和最清晰的監(jiān)控畫(huà)面：更清、更廣、更遠(yuǎn)，在任何同等可比的操作條件下，陣列紅外燈的性能和功效都比普通紅外燈組合要好。
亮度高：?jiǎn)蝹€(gè)陣列芯片的光學(xué)輸出約為1000mw ~ 3600mw，亮度約是常規(guī)單個(gè)LED的光學(xué)輸出5 ~ 15mw的100多個(gè)，照射距遠(yuǎn)，清晰度高。
體積?。宏嚵屑t外光源采用高度集成的LED陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所以在相同亮度指標(biāo)下其體積比其他紅外夜視產(chǎn)品體積小很多。
光線勻：陣列紅外燈發(fā)光體發(fā)光面為180°，通過(guò)特殊光學(xué)設(shè)計(jì)，可到15°~ 120°半功率角，將光線集中發(fā)出去。很好的解決了普通LED發(fā)光角度過(guò)小，無(wú)法均勻詹亮及夜視畫(huà)面形成的中間過(guò)亮而兩邊暗的“手電筒效應(yīng)”。
壽命長(zhǎng)：陣列紅外光源采用散熱槽體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其壽命為小時(shí)，有效壽命小時(shí)，比普通的LED結(jié)構(gòu)紅外燈壽命6000小時(shí)高九倍。
效率高：普通紅外LED結(jié)構(gòu)紅外燈的電光轉(zhuǎn)換率僅為10%左右，而陣列紅外燈采用特殊設(shè)計(jì)，電光轉(zhuǎn)換率提升25%。
紅外燈的角度與鏡頭
3.6MM鏡頭---看到1到3米左右（以看到面部為準(zhǔn)）， 角度是92度左右
4MM鏡頭-----看到3到5米左右（以看到面部為準(zhǔn)）， 角度是74度左右
6MM鏡頭-----看到5到8米左右（以看到面部為準(zhǔn)）， 角度是55度左右
8MM鏡頭-----看到8到10米左右（以看到面部為準(zhǔn)）， 角度是34度左右
12MM鏡頭----看到10到12米左右（以看到面部為準(zhǔn)），角度是23度左右
五、攝像機(jī)安裝引起的問(wèn)題以及根據(jù)環(huán)境選擇
1、 攝像機(jī)前端一定要比后端低大約2-4CM左右，這樣安裝是為了白天陽(yáng)光正面照射鏡頭，造成畫(huà)面白天反光，晚上燈光晚上過(guò)度曝光反白。同時(shí)這樣安裝亦改善鏡頭進(jìn)光量，圖像清析度也提高了。
2、 3.6MM、4MM鏡頭紅外線攝像機(jī), 上蓋前面離鏡頭主體不可以遮蓋1.5CM， 如超出了1.5CM可能造成晚上有光圈(光環(huán))， 朦朧， 圖像不清析，反白現(xiàn)像.
3、 6MM鏡頭紅外線攝像機(jī)，上蓋前面離鏡頭主體不可以遮蓋2CM， 如超出了2CM可能造成晚上有光圈(光環(huán))， 朦朧， 圖像不清析，反白現(xiàn)像.
4、 晚上圖像－邊圖像光，另－邊圖像暗。 畫(huà)面全白， 看不清物體， 朦朧， 這樣的問(wèn)題要檢查: 攝像機(jī)前面或兩邊較近地方有沒(méi)有物體檔住紅外線反射回?zé)粼础?nbsp;
5、 晚上有光圈(環(huán)) ，請(qǐng)先確定攝像機(jī)安裝位罝距離物體或墻身是否只有3米距離，如只有3米距離，處理辦法是把安裝位罝超過(guò)3米或改用紅外距離小一點(diǎn)攝像機(jī)(可選30米.15米)
6、 選購(gòu)紅外燈攝像機(jī)要看環(huán)境來(lái)配置， 主要以下面幾點(diǎn)來(lái)釆購(gòu)配罝:
1. 辦公場(chǎng)所20平方之內(nèi)應(yīng)選擇30米紅外， 如果要更好效果選擇低照度，不要選擇50米紅外以上，選擇太強(qiáng)紅外可能出現(xiàn)畫(huà)面物體過(guò)份反白。
2. 30米紅外線3.6MM鏡頭在室外環(huán)境不宜選用，應(yīng)選擇50米，一定要用30米紅外3.6MM的，建議采用低照度紅外機(jī)。
3.如果安裝環(huán)境比較光亮，例如攝像機(jī)監(jiān)控生產(chǎn)線，燈光充足，那選槍型較好。
六、攝像機(jī)晚上出現(xiàn)雪花、發(fā)紅
1． 電流不足原因?qū)е卵┗c(diǎn)產(chǎn)生.
一些室外短距離用集中供電12V很方便，但如果是長(zhǎng)距離則不宜采用開(kāi)關(guān)電源來(lái)進(jìn)行集中12V供電；因?yàn)橐皇情L(zhǎng)距離紅外燈發(fā)熱量大，12V供電的不穩(wěn)定可能導(dǎo)致功率不夠；而且全部沒(méi)有內(nèi)置散熱裝置在電流不穩(wěn)定的情況下容易出現(xiàn)燒壞；二是電流衰減速度快,可能導(dǎo)致紅外燈沒(méi)能正常工作，在CCD照度比較高而得到不到紅外燈輔光，于是，雪花飄飄；三是電流不足，從而引起晚上的圖像發(fā)紅。
2. 另外一個(gè)可能是，在室外比較多灰塵的情況下，特別是在野外，就有可能是攝像機(jī)里的紅外燈把肉眼看不到的細(xì)小的顆粒拍下來(lái)了，這在白天紅外燈不開(kāi)啟的情況下，內(nèi)眼及攝像機(jī)感覺(jué)不明顯的；這種是環(huán)境所然。
附件：
電視制式的定義與分類
嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，彩色電視機(jī)的制式有很多種，例如我們經(jīng)常聽(tīng)到國(guó)際線路彩色電視機(jī)，一般都有21種彩色電視制式，但把彩色電視制式分得很詳細(xì)來(lái)學(xué)習(xí)和討論，并沒(méi)有實(shí)際意義。在人們的一般印象中，彩色電視機(jī)的制式一般只有三種，即NTSC、PAL、SECAM等三種彩色電視機(jī)的制式。
1.正交平衡調(diào)幅制——National Television Systems Committee，簡(jiǎn)稱NTSC制。采用這種制式的主要國(guó)家有美國(guó)、加拿大和日本等。這種制式的幀速率為29.97fps（幀/秒），每幀525行262線，標(biāo)準(zhǔn)分辨率為720×480。
2.正交平衡調(diào)幅逐行倒相制——Phase-Alternative Line，簡(jiǎn)稱PAL制。中國(guó)、德國(guó)、英國(guó)和其它一些西北歐國(guó)家采用這種制式。這種制式幀速率為25fps，每幀625行312線，標(biāo)準(zhǔn)分辨率為720×576。
3.行輪換調(diào)頻制——Sequential Coleur Avec Memoire，簡(jiǎn)稱SECAM制。采用這種制式的有法國(guó)、前蘇聯(lián)和東歐一些國(guó)家。這種制式幀速率為25fps，每幀625行312線，標(biāo)準(zhǔn)分辨率為720×576。
