詳談CCD攝像機(jī)的較低照度

時(shí)間：2014-06-04作者：北京凱立信**信息技術(shù)有限公司瀏覽：19

詳談CCD攝像機(jī)的較低照度

   技術(shù)定義上講，較低照度應(yīng)該是在標(biāo)準(zhǔn)的電視幀比率下，CCD攝像機(jī)輸出電平為某一幅度下所需的屏幕照度，其單位為1ux。當(dāng)然這里包括攝像機(jī)處于較大增益，光圈較大(所謂光圈較大，即較小的f數(shù)，對(duì)于1/2英寸ccd攝像機(jī)，典型值為f1.4，而對(duì)于2/3英寸ccd攝像機(jī)，典型值為f1.7);另外，對(duì)于屏幕的反射率也應(yīng)該是89.9%，色溫3，200k，γ為 0.45，自動(dòng)拐點(diǎn)關(guān)斷等等。

  一、較低照度的測(cè)試條件

  1、較大增益

  一般為+18db，但是+24db和+30db的攝像機(jī)相繼出現(xiàn)。由于攝像機(jī)較大增益的不同，其較低照度也會(huì)不同，必然產(chǎn)生混亂。

  2、輸出電平

  決定較低照度的一個(gè)主要因素是攝像機(jī)的輸出電平，是標(biāo)準(zhǔn)電平的**(0.7v)，還是70%(0.49v)等，怎樣才算較為合理。由羅伯特?以瑟在“攝像機(jī)低照度性評(píng)估”一文資料所示(見表1)，可以看出，同一類型、不同廠家，或同一廠家、不同類型的攝像機(jī)，其輸出電平的要求也不一樣。

  從表1可以看出，對(duì)廣播級(jí)攝像機(jī)，其輸出電平均要求**，這是比較統(tǒng)一的;但對(duì)于后三檔的攝像機(jī)，要求各異，并無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，可見所聲稱的較低照度不是在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下得出的。

  3、γ曲線

  上面說(shuō)過(guò)，較低照度的一個(gè)測(cè)定條件是γ=0.45，但并非全是如此。另外有幾種情況影響γ曲線：

  a.黑壓縮。這在攝像機(jī)中廣泛使用，其主要目的是減小低照度下的噪波，這顯然影響γ曲線。

  b. 自動(dòng)拐點(diǎn)電路。這也在攝像機(jī)中廣泛采用，其目的是壓縮高照度下的動(dòng)態(tài)范圍，使得曲線明顯偏離0.45，這也是為什么在測(cè)量較低照度時(shí)要將該功能關(guān)斷的原因。

  二、較低照度與s/n

在低照度下多使用高增益，勢(shì)必使s/n惡化。從后面的計(jì)算可知，若攝像機(jī)增益為0db，γ=1時(shí)s/n為60db。如果增益改為+18db，則s/n為42db;當(dāng)增益+18db，γ=0.45時(shí)，s/n為36db。為了在低照度下不使s/n過(guò)度惡化，CCD攝像機(jī)通常采用以下措施：

  1、芯片CCD

a.采用大的CCD芯片

  一般來(lái)說(shuō)，大的CCD芯片，其相應(yīng)的象素面積也較大，接受所攝光的面積增大，必然使象素輸出電荷增多，靈敏度上升，容易使攝像機(jī)整體質(zhì)量提高。如目前2/3英寸芯片廣泛用于廣播級(jí)，1/2英寸芯片廣泛應(yīng)用于**級(jí)，1/3~1/4英寸廣泛用于家用級(jí)。但芯片尺寸大小，必然增加攝像機(jī)鏡頭和分色棱鏡的體積和重量，這也是家用機(jī)種采用小芯片尺寸的一個(gè)原因。另外須說(shuō)明的是，即使采用較大的芯片也未必能令s/n有明顯的改變。按理說(shuō)，2/3英寸CCD芯片的象素面積比1/2英寸CCD芯片的象素面積大一倍，而1/2英寸CCD芯片象素面積比1/3英寸CCD芯片象素面積也大一倍，但并非相應(yīng)s/n高一倍。因?yàn)槟壳靶酒夹g(shù)不斷改進(jìn)，特別是應(yīng)消費(fèi)的需求，1/2、1/3英寸CCD芯片結(jié)構(gòu)做得較為復(fù)雜，使移位寄存器、傳輸門、控制線和通道中止等所占面積減小，從面使象素受光面積增大，結(jié)果提高了這些小芯片的靈敏度，或者說(shuō)提高了s/n。

  b. 微透鏡技術(shù)

  在每個(gè)CCD象素芯片上都加有一個(gè)新型的半球形微透鏡，并結(jié)合光跟蹤模擬技術(shù)，使光電轉(zhuǎn)換效率大大提高。

  c. back thinning技術(shù)

  它可增加**效率1~2倍，這種技術(shù)在**級(jí)CCD中使用，可較好地改善低照度性能。

  d. 致冷CCD

雖然CCD暗電流噪波或者說(shuō)熱噪波和固定圖案噪波在常溫下并不重要，但隨著溫度升高，其影響不可忽視。通常溫度升高10℃，暗電流增加一倍。在CCD芯片上采用特有的電子冷卻器，可使芯片的工作溫度降低15℃左右。當(dāng)芯片的溫度**過(guò)35℃時(shí)，這種電子冷卻器開始工作，以使s/n維持不變，這對(duì)室外惡劣環(huán)境下作業(yè)的eng很有效。

  1、CCD信號(hào)讀出

  采用雙象素讀出技術(shù)，dpr(double pixel readout)將兩個(gè)CCD象素的電荷(電平)加在一起，從而輸出一個(gè)兩倍電平的圖像信號(hào)。這樣，可在不加大噪波電平的同時(shí)實(shí)現(xiàn)圖像信號(hào)+6db的提高。

  2、電路處理

  a.黑壓縮

  我們知道，γ系數(shù)對(duì)于低照度下信號(hào)(0.1~0.3v)影響很大，特別是噪波。采用黑壓縮，可以減小γ值，相對(duì)來(lái)說(shuō)減小了噪波。

  b.黑切割

  通過(guò)切割低照度下的黑電平，可以明顯減小噪波。

  c.減小帶寬

  低照度下一般都伴隨著高增益。為了減小噪波，減小帶寬，或者說(shuō)降低清晰度是常采用的。常用的方法是采用數(shù)字降噪技術(shù);比較視頻場(chǎng)，其間差別不大，予以平均可提高s/n;其缺點(diǎn)是產(chǎn)生滯后(lag)。也可以對(duì)一個(gè)場(chǎng)內(nèi)象素間進(jìn)行比較平均，但這樣分辨力降低。

  上面已經(jīng)談到，較低照度值受多個(gè)條件制約，在一般條件下較低照度值可以由攝像機(jī)靈敏度推出：如某一攝像機(jī)的靈敏度為f8、2,000 lux(0db)，它等效于f1.4、62.5 lux(0db)，或f1.4 、7.8 lux(+18db)。其原理是每減小一檔光圈，2,000 lux就減小一倍;增益每增加+6db，2,000 lux也減小一倍。因此在**信號(hào)輸出情況下該攝像機(jī)較低照度為7.8 lux，70%信號(hào)幅度輸出情況下其較低照度為3.2 lux。

  推算過(guò)程：f8→f1.4，經(jīng)過(guò)5檔光圈(f8、f5.6、f4、f2.8、f1.4)，那么2,000 lux也應(yīng)被25除，即2,000 lux/25=62.5 lux。

  增益0db→18db (6db×3)照度62.5 lux/2 3=7.8 lux。

  如果攝像機(jī)s/n為60db(條件：增益0db，γoff)，那么在增益+18db下，s/n減小+18db，為42db(γoff)。但較低照度是在 γ=0.45情況下測(cè)得的，所以這時(shí)s/n下降到36db。如不采取任何降噪措施，在增益=+30db時(shí)，s/n將只有24db，嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量，這也是為什么在高增益下必然要采取相應(yīng)的降噪措施以提高s/n的原因。

  考慮到目前在低照度情況下為提高s/n而采取的上述措施，我們列出這種情況下的較低照度以及s/n的估計(jì)值：

  較低照度=2,000/2[fs/fmin]×2[g/6]×nbin×nf lux

s/n(較低照度)≦s/n(0db)-g+10×log10(nbin×nf) db

其中：fs為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下測(cè)量的靈敏度光圈數(shù)，fmin為較低照度下的光圈數(shù)(即攝像機(jī)的較大光圈)，g為較低照度下增益值，nbin表示CCD讀出時(shí)幾行并讀數(shù)，nf為幾場(chǎng)積分(降噪)。

  假如fs=f8，fmin=f1.4，s/n (0db)=60db，g=24db，nbin=2，nf=1，則：

  較低照度=2 lux

s/n(較低照度)≦39db

之所以取≦，是因?yàn)榭紤]光子噪波，一般應(yīng)降低3~5db。如果在計(jì)算較低照度時(shí)g取30db，其他條件如上所述，那么計(jì)算結(jié)果為1 lux。

  如上所述，由于較低照度至今還沒(méi)有**標(biāo)準(zhǔn)，所以攝像機(jī)生產(chǎn)廠家在攝像機(jī)較低照度指標(biāo)說(shuō)明中常給出一些附加條件，如sony公司生產(chǎn)的dxc-637：較低照度為1 lux，附加條件是+30db，dpr on，f1.7;日立公司生產(chǎn)的z-1800，較低照度為1.5 lux，附加條件是f1.8，增益為+24db，ultragain(**增益)on。

 

 


北京凱立信**信息技術(shù)有限公司專注于一體化機(jī)芯；CCD攝像機(jī)等

• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 監(jiān)控?cái)z像頭防護(hù)罩的用處

  監(jiān)控?cái)z像頭防護(hù)罩的用處 ??? 監(jiān)控?cái)z像頭防護(hù)罩可以對(duì)監(jiān)控?cái)z像機(jī)有很大的保護(hù)作用，但是具體對(duì)監(jiān)控?cái)z像頭防護(hù)罩的使用方法需要注意了。而且對(duì)監(jiān)控?cái)z像頭防護(hù)罩的保護(hù)方法有一定的了解。 ??? 監(jiān)控?cái)z像頭防護(hù)罩是監(jiān)控?cái)z像機(jī)(監(jiān)控?cái)z像頭)監(jiān)控系統(tǒng)中重要的組件。 ??? 監(jiān)控?cái)z像頭視頻防護(hù)罩使監(jiān)控?cái)z像頭在有灰塵、雨水、

• 詳談CCD攝像機(jī)的較低照度

  詳談CCD攝像機(jī)的較低照度 ?? 技術(shù)定義上講，較低照度應(yīng)該是在標(biāo)準(zhǔn)的電視幀比率下，CCD攝像機(jī)輸出電平為某一幅度下所需的屏幕照度，其單位為1ux。當(dāng)然這里包括攝像機(jī)處于較大增益，光圈較大(所謂光圈較大，即較小的f數(shù)，對(duì)于1/2英寸ccd攝像機(jī)，典型值為f1.4，而對(duì)于2/3英寸ccd攝像機(jī)，典型值為f1.7);另外，對(duì)于屏幕的反射率也應(yīng)該是89.9%，色溫3，200k，γ為

• 攝像機(jī)質(zhì)量比較方法

  攝像機(jī)質(zhì)量比較方法 測(cè)試攝像機(jī)主要測(cè)試清晰度和色彩還原性、照度、逆光補(bǔ)償，其次是測(cè)其球型失真、耗電量、較低工作電壓，下面先把清晰度和色彩還原性以及照度、逆光補(bǔ)償?shù)臏y(cè)量步驟先介紹一下。? 1．清晰度的測(cè)量 ? ?? ?多個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行測(cè)試比較時(shí)，應(yīng)使用相同鏡頭，（**使作定焦、二可變鏡頭），以測(cè)試卡中心圓出現(xiàn)在監(jiān)視器屏幕的左右邊為準(zhǔn)，已給出的刻度線共

• 視頻監(jiān)控開啟云計(jì)算時(shí)代成必然

  視頻監(jiān)控開啟云計(jì)算時(shí)代成必然 ??? 隨著監(jiān)控技術(shù)的不斷革新，視頻監(jiān)控的高清和智能得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也是非常龐大的。因此，為了對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理，于是引入了云的概念，云儲(chǔ)存開啟了它的發(fā)展之路。云儲(chǔ)存作為安防發(fā)展的重要技術(shù)根據(jù)，為安防行業(yè)發(fā)展鋪路。 一、云計(jì)算帶來(lái)安防新改變 云計(jì)算對(duì)于安防技術(shù)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，基本是按照模擬化，數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化，乃至智能化