CCD摄像机的分类、监控摄像机分类

CCD摄像机的分类、监控摄像机分类CCD是电荷耦合器件(charge coupled deice)的简称。CCD摄像性能够依成像色彩划分、分辨率划分、 灵敏度划分、按CCD靶面大小划分为彩色摄像机、黑白摄像机等关键字：安防监控摄像机监控摄像机CCD摄像机安全防范系统中，图像的生成当前主要是来自CCD摄像机,CCD是电荷耦合器件(charge coupled deice )的简称，它能够将光线变成电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷掏出使电压发生转变，因 此是理想的摄像机元件，以其组成的CCD摄像机具有体积小、重量轻、部受磁场阻碍、具有抗震东和撞击 之特性而被普遍应用。CCD摄像机大致可分为以下几大类：依成像色彩划分(1) 彩色摄像机：适用于景物细部份辨，如分辨穿着或景物的颜色。因有颜色而使信息量增大，信 息量一样以为是黑白摄像机的10倍。(2) 黑白摄像机：是用于光线不足地域及夜间无法安装照明设备的地域，在仅监视景物的位置或移 动时，可选用分辨率通常高于彩色摄像机的黑白摄像机。依摄像机分辨率划分(1) 影像像素在25万像素(pixel)左右、彩色分辨率为330线、黑白分辨率420线左右的低档型。(2) 影像像素在25万38万之间、彩色分辨率为420线、黑白分辨率在500线上下的中档型(3) 影像在38万点以上、彩色分辨率大于或等于480线、黑白分辨率，570线以上的高分辨率。 依摄像机灵敏度划分(1) 一般型：正常工作所需照度为广3Lux(2) 月光型：正常工作所需照度为Lux左右(3) 星光型：正常工作所需照度为Lux以下(4) ：原那么上能够为零照度，采纳红外光源成像。按摄像元件的CCD靶面的大小划分(1) l inch靶面尺寸为宽高,对角线16mm(2) 2/3inch靶面尺寸为宽高,对角线11mm(3) 1/2inch靶面尺寸为宽高,对角线8mm(4) 1/3inch靶面尺寸为宽高,对角线6mm(5) l/4inch靶面尺寸为宽高,对角线4mm(6) l/5inch正在开发当中，尚未推出正式产品另外CCD摄像机有PAL制和NTSC制之分，还能够按图像信号处置方式划分或按摄像机结构区分。安防监控摄像机设计选型及采购指南该监控摄像机设计选型及采购指南，能够帮忙实施监控工程的监控工程商，依照监控摄像机的参数， 应用环境及场所在适当的安防监控系统方案当选用最正确的安防监控摄像机，来知足不同安防监控工程方 案的需求，关键词：监控系统安防监控摄像机随着在社会上应用越来越广泛，可供监控摄像机的种类(品牌、型式和型号)日趋繁多。作为监控 工程设计安装工程商，如此众多种类的摄像机，对其系统设计师和采购领导，是一个考验。如何才能正确 选用摄像机，确保系统的成效最正确、系统的本钱最低呢？这几个问题困扰着很多设计工程师和采购领导。 或许，这篇文章，对于面临难题的工程师们有所帮助和启发。为了很好地阐述这个问题，让我们先从CCD 摄像机一些基本知识谈起吧：一、CCD分类1、依成像色彩划分彩色监控摄像机：适用于景物细部份辨，如分辨穿着或景物的颜色。黑白监控摄像机：适用于光线不充沛地域及夜间无法安装照明设备的地域，在仅监视景物的位置或移动时， 可选用黑白监控摄像机。2、依分辨率灵敏度等划分影像像素在38万以下的为一样型，其中尤以25万像素(512*492)、分辨率为400线的产品最普遍。 影像像素在38万以上的高分辨率型。3、按监控摄像机形状划分监控摄像机按外形划分要紧有：枪式监控摄像机、针孔型监控摄像机、半球型监控摄像机。4、按CCD靶面大小划分1英寸靶面尺寸为宽*高，对角线16mm。2/3英寸靶面尺寸为宽*高，对角线11mm。1/2英寸靶面尺寸为宽*高，对角线8mm。1/3英寸靶面尺寸为宽*高，对角线6mm。1/4英寸靶面尺寸为宽*高，对角线4mm。5、按扫描制式划分PAL 制。NTSC 制。6、依供电电源划分220VAC, PAL 系统。24VAC。12VDC,国内摄像机多属此类。6、按同步方式划分内同步：用摄像机内同步信号发生电路产生的同步信号来完成操作。外同步：使用一个外同步信号发生器，将同步信号送入摄像机的外同步输入端。功率同步(线性锁定，line lock):用摄像机AC电源完成垂直推动同步。外VD同步：将摄像机信号电缆上的VD同步脉冲输入完成外VD同步。多台摄像机外同步：对多台摄像机固定外同步，使每一台监控摄像机可以在同样的条件下作业，因各摄像 机同步，这样即使其中一台摄像机转换到其他景物，同步摄像机的画面亦不会失真。二、CCD彩色监控摄像机大体知识1、CCD彩色监控摄像机的主要技术指标(1) CCD尺寸，亦即摄像机靶面。现在1 /3英寸的已普及化，1/4英寸也已商品化。(2) CCD像素，像素越多，则图像分辨率越高、越清晰，现多以25万和38万像素为划界，38万像素以 上者为高清晰度摄像机。(3) 水平分辨率。彩色摄像机的典型分辨率是在320到500电视线之间，目前市面上以420TVL和480TVL 两种分辨率占主导地位。(4) 最小照度，也称为灵敏度。月光级和星光级等高增感度摄像机可工作在很暗条件，对一般摄像机而 言，23lux属最低照度，现在1lux的普通摄像机比较普及，最为常用。(5) 扫描制式。有PAL制和NTSC制之分。(6) 摄像机电源。交流有220V、110V、24V，直流为12V或9V。(7) 信噪比。典型值为46db，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。(8) 视频输出。多为1Vp-p、75Q，均采用BNC接头。(9) 镜头安装方式。有C和CS方式，二者间不同之处在于感光距离不同。三、监控摄像机选用体会谈在监控系统应用中，监控摄像机选用十分关键，它直接决定了整个监控系统的图像成效。下面，咱们各类 场合的摄像机选用谈谈观点，以供大伙儿参考。摄像机选用主要依据两个要素进行：一是摄像机使用环境（应用场合）；一是摄像机的相关主要参数。一）监控摄像机应用处合-一监控摄像机型式的选用目前摄像机种类繁多，应用场合也各不相同。应用场合决定摄像机型式的选用，要正确选用摄像机，我们 必须了解该摄像机的安装场合，确定安装型式。目前，摄像机安装应用场合主要有：写字楼、酒店、工厂、 银行、监狱等。一般还分为室内和室外使用。我们以酒店监控安装为例，说明摄像机的选用。根据目前惯例，酒店应用监控系统，其前端摄像机安装位 置主要有：大堂、电梯、楼道走廊、停车场等。安装位置监控需求特点选用摄像机型式选用原因监控范围大、（如BN-132WD）或枪式摄像一体化摄像机内置变焦镜头，适合动态范围大的场合，可对现停车场动态性大机+电动变焦镜头场进行细节放大，而且安装调试也简单。监控范围大、大堂动态性大(如 BN-132WD)同上监控范围固电梯安装位置狭窄，安装小型半球摄像机，不易引起顾客放干,电梯定，光线稳定(BN-030HUF0)可以兼顾电梯的整体美观和图像监控效果监控范围固酒店的吊顶较低，如吊装普通枪式摄像机，太抢眼破坏走廊的楼道走定，光线较为(BN-0340HHL)装修效果。吸顶安装半球摄像机，可以兼顾走廊整体美观和监廊稳定控效果，而且安装调试简单二）监控摄像机选用参数选定监控摄像机型式后，我们还应该针对应用环境确定摄像机的具体参数，进而选定摄像机型号。一般来 说，摄像机的主要参数有：清晰度、最低照度，其余参数为参考依据。清晰度：目前市面上摄像机330TVL-一480TVL居多，根据现在的应用情况，420TVL摄像机应用最为普遍， 480TVL高清晰度摄像机应用情况其次；最低照度：最低照度摄像机正常工作是对周围环境的最低要求。因此它也是选用摄像机的一个重要参数。 我们还是酒店监控为例，进行摄像机参数选用分析：安装位置监控参数要求选用摄像机型式选用原因停车场要求清晰度高、环境亮度变化大（如BN-132WD ）或昼夜形枪式摄像机+电动变焦镜头BN-132WD清晰度高达520TVL，内置镜头为自动光圈镜头，适宜亮度的变化大堂监控范围大、动态性大(如 BN-132WD)同上电梯监控范围固定，光线稳定、视角大(BN-030DUF0)电梯内部安装有灯光，因此光度变化不大，我们选 用照度摄像机，420线就行，配置广角镜头楼道走廊监控范围固定，光线较为稳定(BN-0340DHL)走廊内部安装有灯光，因此光度变化不大，我们选用照度摄像机，420线就行，配置8mm广角镜头三）各类类型监控摄像机适宜的应用处合下面列举一些监控摄像机类型最适宜的应用处合，以供工程师进行监控系统设计参考:摄像机类型应用场合1半球摄像机电梯、有吊顶光线变化不大的室内应用场合2一体化摄像机最适合安装在室内监控动态范围较大的场合，也适合安装在室外监控范围中等的场合（如需监控室外60m半径以内的目标）3枪式摄像机可安装在室内外任何场合，但不太适合监控或安装范围较小的场合4水下摄像机适用于水下安装使用5昼夜型摄像机适用于环境亮度变化较大场合，如室内外晚上灯光较弱，白天亮度正常的场合（一）摄像机清楚度清楚度数是衡量摄像机好坏的一个重要参数，它指的是当摄像机摄取等距离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。工业监视用摄像机的分辨率通常在380460线之间，广播级摄像机的分辨率那么可达到700线左右。 清楚度是由摄像器件像素多少决定的，显然摄像器件的像素越多，取得的图像越清楚，反之也然。清楚度 越高，说明摄像机档次越高，反之越低。（二）摄像机最低照度最低照度是最低照度是当被摄景物的光亮度低到必然程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。一样彩色摄像机的最低照度为23LUX,照度的测定是以在必然的镜头光圈 系数为前提，因此，不能只看摄像机说明书中标明的最低照度，应按摄像机在同一光圈系数下其照度值的 大小。最低照度越小，摄像机档次越高。相关于彩色摄像机而言，黑白摄像机由于没有色度处置而只对光 线的强弱（亮度）信号灵敏，因此黑白摄像机的照度比彩色摄像机照度要低，一样可做到在时，至于微光 摄像机那么更低。有关光圈系数的知识请参阅镜头一节。视频信号的标称值为lVp-p，标准值为，最低照度时的视频信号值为1 /3到1/2的标准植。因此摄 像机在最低照度时的图像，决可不能“犹如白昼一样”。另外，摄像机在最低照度时产生的图像清楚度， 是用电视信号测试卡进行测式的，其黑白相间的条纹，要求黑色反射率近于0%，白色反射率大于。而咱 们在现场观看时有时不具有如此的条件，比如：树叶和草地的反射率很低，反差很小，就不易取得清楚图 像。因此实际利用当中不能以摄像机标称的最低照度作为衡量现场环境照度的标准。（三）摄像机信噪比信噪比也是摄像机的一个重要的性能指标。当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通常比较 明快，观看者不易看出画面中的干扰噪点；而当摄像机摄取较暗的场景时，监视器显示的画面就比较昏暗, 观看者现在很容易看到画面中雪花状的干扰噪点。干扰噪点的强弱（也即干扰噪点对画面的阻碍程度）与 摄像机信噪比指标的好坏有直接关系，即摄像机的信噪比越高，干扰噪点对画面的阻碍就越小。所谓“信噪比”指的是信号电压关于噪声电压的比值，通经常使用符号S/N来表示。由于在一样情 形下，信号电压远高于噪声电压，比值超级大，因此，实际计算摄像机信噪比的大小通常都是对均方信号 电压与均方噪声电压的比值取以10为底的对数再乘以系数20，单位用dB表示。一样摄像机给出的信噪比值均是在AGC （自动增益操纵）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。CCD摄像机信噪比的典型值一样为45dB55dB。测量信噪比参数 时，应利用视频杂波测量仪直接连接于摄像机的视频输出端子上。（四）摄像机自动增益操纵（AGC）AGCAutomatic Gain Control的缩写。所有摄象机都有一个以后自CCD的信号放大到能够利用 水准的视频放大器，其放大量即增益，等效于有较高的灵敏度，可使其在微光下灵敏，但是在亮光照的环 境中放大器将过载，使视频信号畸变。为此，需利用摄象机的自动增益操纵（AGC）电路去探测视频信号的 电平，适时地开关AGC，从而使摄象性能够在较大的光照范围内工作，此即动态范围，即在低照度时自动 增加摄象机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来取得清楚的图像。具有AGC功能的摄像机，在低照度时 的灵敏度会有所提高，但现在的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。（五）摄像机背景光补偿（BLC）BLCBacklight Compesation的缩写，也称作逆光补偿或逆光补正，它能够有效补偿摄像机在逆光环境下拍照时画面主体黑暗的缺点。通常，摄象机的AGC 工作点是通过对整个视场的内容作平均来确信的，但如果是视场中包括一个很 亮的背景区域和一个很暗的前景目标，那么现在确信的AGC 工作点有可能关于前景目标是不够适合的，背 景光补偿有可能改善前景目标显示状况。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（如从第80行 200行的中心区域） 进行检测，通过求此区域的平均信号电平来确信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。现在的背景画面会 加倍敞亮，但其与主体画面的主观亮度差会大大降低，整个视场的可视性取得改善。当背景光补偿为开启时，摄象机仅对整个视场的一个子区域求平均来确信其AGC 工作点，现在若是 前景目标位于该子区域内时，那么前景目标的可视性有望改善。（六）摄像机电子快门（ES）电子快门的英文全称为Electronic Shutter，是对对照相机的机械快门功能提出一个术语，它相 当于操纵CCD图像传感器的感光时刻。由于CCD感光的实质是信号电荷的积存，那么感光时刻越长，信号 电荷的积存时刻就越长，输出信号电流的幅值也就越大。通过调整光生信号电荷的积存时刻（即调整时钟 脉冲的宽度），即可实现操纵CCD感光时刻的功能。（七）摄像机白平稳（WB）白平稳（White Balance），只用于彩色摄象机，其用途是实现摄象机图像能精准反映景物状况， 有手动白平稳和自动白平稳两种方式。自动白平稳（AWB，Automatic White Balance）有分为持续白平稳和自动操纵白平稳。持续白平 稳也称为自动跟踪白平稳（Automatic Tracking White balance，ATW），是随着景物色彩温度的改变而持 续地调整，范围为28006000K。这种方式关于景物的色彩温度在拍照期间不断改变的场合是最适宜的，使 色彩表现自然，但关于景物中很少乃至没有白色时，如场景大部份是蓝天白云或夕阳等高色温物体及场景 比较昏暗的场合下，持续的白平稳不能产生最正确的彩色成效。自动操纵白平稳（Automatic White balanceControl, AWC），需要先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色参考目标，然后将通过菜单或开关设置从手 动改变成自动方式，保留在该位置几秒钟或至图像呈现白色为止，在白平稳被执行后，将自动方式开关拨 回手动位置以锁定该白平稳的设置，现在白平稳设置将维持在摄象机的存储器中，直至再次执行被改变成 止，其范围为230010000K,在此期间，即便摄象机断电也可不能丢失该设置。以按钮方式设置白平稳最 为精准和靠得住，适用于大部份应用处合。手动白平稳关闭自动白平稳，通过手动调剂红色或蓝色调束装置，以改变红色或蓝色状况，一样可 调品级多达107个，如增加或减少红色各一个品级、增加或减少兰色各一个品级。除次之外，有的摄象机 还有将白平稳固定在3200K （白炽灯水平）和5500K （日光水平）等档次命令。（八）摄像机同步方式摄像机的同步方式一样有内同步、电源同步和外同步。内同步（INT）是利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。电源同步（LL，Line Locked），也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄象机的交流电源来完成垂直推动同步，即摄象机和电源 零线同步。外同步（EXT）利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象机的外同步输入端来实现同步。同 步信号能够是彩色复合视频或黑色突法信号（VBS）、黑白复合视频或复合同步信号（VS），也能够是如矩 阵等外部设备的复用垂直驱动信号（VD2）和复合视频输出信号。CCD摄像机的安装与调整CCD摄像机的镜头的安装方式有C式和CS式两种，C式和CS式CCD摄像机镜头的螺纹均为1英寸32 牙，直径为1英寸，不同是C式和CS式摄像机镜头距CCD靶面的距离不同。本文包括：镜头的安装、背光 补偿开关、同步选择开关、镜头操纵信号选择开关、细节电平选择开关。关键字：镜头摄像机监控摄像机镜头的安装方式：有C式和CS式两种，两者的螺纹均为1英寸32牙，直径为1英寸，差别是镜头距 CCD靶面的距离不同，C式安装座从基准面到焦点的距离为毫米，比CS式距离CCD靶面多一个专用接圈的 长度，CS式CCD摄像机镜头距焦点距离为毫米。别小看这一个接圈，如果没有它，镜头与摄像头就不能正 常聚焦，图象变得模糊不清。所以在安装镜头前，先看一看摄像头和镜头是不是同一种接口方式，如果不 是，就需要根据具体情况增减接圈。有的摄像头不用接圈，而采用后像调节环（如松下产品），调节时， 用螺丝刀拧松调节环上的螺丝，转动调节环，此时CCD靶面会相对安装基座向后（前）运动，也起到接圈的作用。另外（如SONY, JVC）采用的方式类似后像调节环，它的固定螺丝一般在摄像机的侧面。拧松后， 调节顶端的一个齿轮，也可以使图象清晰而不用加减接圈。AGCON/OFF （自动增益控制）：摄像头内有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大即增益，等效于有较高的灵敏度，然 而在亮光照的环境下放大器将过载，使视频信号畸变。当开关在ON时，在低亮度条件下完全打开镜头光圈， 自动增加增益以获得清晰的图象。开关在OFF时，在低亮度下可获得自然而低噪声的图像。ATW ON/OFF（自动白平衡）：开关拨到ON时，通过镜头来检测光源的特性/色温，从而自动连续设定白电平，即使特 性/色温改变也能控制红色和蓝色信号的增益。ALC/ELC（自动亮度控制/电子亮度控制）：当选择ELC时， 电子快门根据射入的光线亮度而连续自动改变CCD图像传感器的曝光时间（一般从1/50至到 1/10000秒连续 调节）。选择这种方式时，可以用固定或手动光圈镜头替代ALC自动光圈镜头。需要注意的是：在室外或 明亮的环境下，由于ELC控制范围有限，还是应该选择ALC式镜头；在某些独特的照明条件下，可能出现 下列情况：在聚光灯或窗户等高亮度物体上有强烈的拖尾或模糊现象。图象显著地闪烁和色彩 重现性不稳定。 白平衡有周期性变化，如果发生这些现象，应使用ALC镜头。以固定光圈镜头采用 ELC方式时，图象的景深可能小于使用ALC式镜头所获得的景深。因此，摄像头在完全打开固定光圈镜头 而采用ELC方式时。景深会比使用ALC式镜头时小，而且图象上远处的物体可能不在焦点上。当镜头是自动光圈镜头时，需要将开关拨到ALC方式。BLC ON/OFF （背光补偿开关）：当壮大而无用的背景照明阻碍到中部重要物体的清楚度时，应该把 开关拨到ON位置。注意：当与云台配用或照明迅速改变时，建议把该开关放在OFF位置，因为在ON 位置时，镜头光圈速度变慢；若是所需物体不在图像中间时，背光补偿可能可不能充分发挥作用。LL/INT （同步选择开关）：此开关用以选择摄像头同步方式，INT为内同步2, 1隔行同步；LL为 电源同步。有些摄像头还有一个LL PHASE电源同步相位操纵器。当摄像头利用于电源同步状态时，此装置 可调整视频输出信号的相位，调整范围可能是一帧。（调整需要专业人员进行）VIDEO/DC （镜头操纵信号选择开关）：ALC自动光圈镜头的操纵信号有两种，当需要将直流操纵信 号的自动光圈镜头安装在摄像头上时，应该选择DC位置，需要安装视频操纵信号的自动光圈镜头时，应该 选择VIDEO位置。被选择ALC自动光圈视频驱动镜头时，还会有一个视频电平操纵（VIDEO LEVEL L/H）可能需要调 整，该操纵器调剂输出给自动光圈镜头的操纵电平，用以操纵镜头光圈的开大和缩小（凹进光亮）。在摄像头的配件中，有一个黑色的小插头，插头有四个针，联接摄像头上的黑色插座。若是用DC 驱动的自动光圈镜头，镜头上已经做好了插头，只要插在插座上，把选择开关拨到DC即可；若是用视频驱 动的自动光圈镜头，需要用户依照说明书上的标注，用烙铁焊好。由于厂家概念不同，因此焊法也有区别, 请安装时留意。SOFT/SHARP （细节电平选择开关）：该开关用以调剂输出图像是清楚（SHARP ）仍是滑腻（SOFT）， 通常出厂设定在SHARP位置。FLICKERLESS （无闪动方式）：在电源频率为50Hz的地域，CCD积存时刻为1/50秒，若是利用NISC 制式摄像机，其垂直同步频率为60Hz，如此将造成视觉影像不同步，在监视器上显现闪动；反之，在电源 为60Hz的地域用PAL制式摄像机也会有此现像。为克服此现像，在电子快门设置了无闪动方式档，对NISC 制式摄像机提供1/100秒，对PAL制式摄像机提供1/120秒的固定快门速度，能够避免监视器上图像显现 闪烁。手动电子快门：有些用户利用CCD摄取运动速度比较快的物体，若是尾1/50秒速度拍照，会产生拖 尾现象，严峻阻碍图像质量。有些摄像头给出了手动电子快门，使CCD的电荷偶合速度固定在某一值，例 如1/500、1/1000、1/2000秒等等，现在CCD的电荷偶合速度提高，如此搜集下来的图像相对来讲会减少 拖尾现象，而且关于观测高速运动或电火花一类物体，必需利用此设置。因此，某些专用摄像头给出了手 动电子快门，提供给特殊用途的用户。手动电子快门的调整需要参看随机说明书，在此就不在赘述了。补充说明：有很多用户要求在晚间没有光线的环境下监控，请注意：由于CCD摄像头一样是靠光线 反射来成像，若是没有光，它的图像只会是一片漆黑再加上很多雪花。如何取得图像呢？ 一种方式是加可 见光照明，如路灯、探照灯；一种是加红外灯（专门是要求不能安装可见光源的场合），关于彩色CCD摄 像头，对红外灯响应不够，有一些日夜两用彩色摄像头在夜间会自动转换成黑白模式。因此，你的监控系 统要求夜间利用，必然要采纳黑白CCD摄像头。红外灯有室内、室外，短距离和长距离之分，一样经常使用室内10-20米范围的红外灯，由于墙壁 的反射，图像成效还不错；用在室外长距离的红外灯成效就可不能很理想，而且价钱昂贵，不到必要时一 样不采纳。区分CCD与CMOS本文包括：简述了 CCD与CMOS的产生、进展与应用；从技术方面比较了 CCD与CMOS的四个方面的不 同区分CCD与CMOS1970年是影像处置行业具有里程碑意义的一年，美国贝尔实验室发明了 CCD。二十年后，人们利用 这一技术制造了数字相机，将影像处置行业推动到一个全新领域。数字相机无需胶卷和冲洗、可重复拍照 和即时调整；影像可无穷次复制且可不能降低质量，方便永久保留，并可用于电子传送和处置。它的诞生 给影像处置业带来了一场革命。而后，有人发觉，将运算机系统里的一种芯片进行加工也能够作为数字相机中的感光传感器，即CMOS，其便于大规模生产和本钱低廉的特性是商家们梦寐以求的。业内人士分析，它在不久的以后可能取 代CCD，现在二者仍然共存。许多人以为：“感光传感器，尤其是CCD，是摄像头最最核心的部件，是数字 相机的心脏。”而事实并非如此：感光传感器，尤其是CCD，在摄像头中的功能是将透过镜头的光线捕捉 并转换为电子信号，与其说是数字相机的心脏，不如说是数字相机的眼睛。在研究级摄像头中，CCD或CMOS 感光传感器尽管是十分重要的元部件，在专门大程度上决定了摄像头的像素，但CCD/CMOS芯片在摄像头的 本钱中并非占主导位置，尤其是在越高端的领域这一特性表现越为突出。从技术的角度比较，CCD与CMOS有如下四个方面的不同：1信息读取方式CCD电荷耦合器存储的电荷信息，需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取，电荷信息转移 和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合，整个电路较为复杂。CMOS光电传感器经光电转 换后直接产生电流（或电压）信号，信号读取十分简单。2. 速度CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下，以行为单位一位一位地输出信息，速度较慢；而CMOS光 电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号，还能同时处理各单元的图像信息，速度比CCD电荷耦合器 快很多。3. 电源及耗电量CCD电荷耦合器大多需要三组电源供电，耗电量较大；CMOS光电传感器只需使用一个电源，耗电量 非常小，仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10, CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。4. 成像质量CCD电荷耦合器制作技术起步早，技术成熟，采用PN结或二氧化硅（SiO2）隔离层隔离噪声，成 像质量相对CMOS光电传感器有一定优势。由于CMOS光电传感器集成度高，各光电传感元件、电路之间距 离很近，相互之间的光、电、磁干扰较严重，噪声对图像质量影响很大，使CMOS光电传感器很长一段时间 无法进入实用。近年，随着CMOS电路消噪技术的不断发展，为生产高密度优质的CMOS图像传感器提供了 良好的条件。另外，CCD与CMOS两种传感器在“内部结构”和“外部结构”上都是不同的：1.内部结构（传感器本身的结构）CCD的成像点为XY纵横矩阵排列，每个成像点由一个光电二极管和其控制的一个邻近电荷存储 区组成。光电二极管将光线（光量子）转换为电荷（电子），聚集的电子数量与光线的强度成正比。在读 取这些电荷时，各行数据被移动到垂直电荷传输方向的缓存器中。每行的电荷信息被连续读出，再通过电 荷/电压转换器和放大器传感。这种构造产生的图像具有低噪音、高性能的特点。但是生产CCD需采用时钟 信号、偏压技术，因此整个构造复杂，增大了耗电量，也增加了成本。CMOS传感器周围的电子器件，如数字逻辑电路、时钟驱动器和模/数转换器等，可在同一加工程序 中得以集成。CMOS传感器的构造犹如一个存储器，每一个成像点包括一个光电二极管、一个电荷/电压转 换单元、一个从头设置和选择晶体管，和一个放大器，覆盖在整个传感器上的是金属互连器（计时应用和 读取信号）和纵向排列的输出信号互连器，它能够通过简单的XY寻址技术读取信号。2外部结构（传感器在产品上的应用结构）CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下，以行为单位一位一位地输出信息，速度较慢；而CMOS光 电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号，还能同时处理各单元的图像信息，速度比CCD电荷耦合器 快很多。CMOS光电传感器的加工采纳半导体厂家生产集成电路的流程，能够将数字相机的所有部件集成到一块芯片上，如光敏元件、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换器、图像信号处置器及操纵器等，都可集成到一块芯片上，还具有附加DRAM的优势。只需要一个芯片就能够够实现很多功能，因此采纳CMOS芯片的光电图像转换系统的整体本钱很低。CCD和CMOS摄像头的区别本文要紧介绍了在闭路电视监控中摄像机的CCD与CMOS的区别：包括摄像机CCD和CMOS摄像头的优 缺点比较、结构上的不同、ISO感光度不同、本钱不同、解析度不同、噪点不同和耗电量不同。第一说一下在闭路电视监控中的CCD和CMOS的结构，ADC的位置和数量是最大的不同。简单的说, CCD每曝光一次，在快门关闭后进行像素转移处置，将每一行中每一个像素（pixel）的电荷信号依序传入 “缓冲器”中，由底端的线路引导输出至CCD旁的放大器进行放大，再串联ADC输出；相对地，CMOS的 设计中每一个像素旁就直接连着ADC （放大兼类比数字信号转换器），讯号直接放大并转换成数字信号。二者优缺点的比较CCDCMOS单一感光感光器连接放大器灵敏度同样面积下高感光开口小，灵敏度低成本线路品质影响程度高，成本高CMOS整合集成，成本低解析度连接复杂度低，解析度高低，新技术高噪点比单一放大，噪点低百万放大，噪点高功耗比需外加电压，功耗高直接放大，功耗低由于构造上的大体不同，咱们能够表列出二者在性能上的表现之不同。CCD的特色在于充分维持信 号在传输时不失真（专属通道设计），透过每一个像素集合至单一放大器上再做统一处置，能够维持资料 的完整性；CMOS的制程较简单，没有专属通道的设计，因此必需先行放大再整合各个像素的资料。整体来讲，CCD与CMOS两种设计的应用，反映在成像成效上，形成包括ISO感光度、制造本钱、 解析度、噪点与耗电量等，不同类型的不同：ISO感光度不同：由于CMOS每一个像素包括了放大器与A/D转换电路，过量的额外设备紧缩单一 像素的感光区域的表面积，因此相同像素下，一样大小之感光器尺寸，CMOS的感光度会低于CCD。本钱不同：CMOS应用半导体工业经常使用的MOS制程，能够一次整合全数周边设施于单晶片中， 节省加工晶片所需负担的本钱和良率的损失；相对地CCD采纳电荷传递的方式输出资讯，必需另辟传输通 道，若是通道中有一个像素故障（Fail），就会致使一整排的讯号壅塞，无法传递，因此CCD的良率比CMOS 低，加上另辟传输通道和外加ADC等周边，CCD的制造本钱相对高于CMOS。解析度不同：在第一点“感光度不同”中，由于CMOS每一个像素的结构比CCD复杂，其感光 开口不及CCD大，相对照较相同尺寸的CCD与CMOS感光器时，CCD感光器的解析度通常会优于CMOS。只 是，若是跳脱尺寸限制，目前业界的CMOS感光原件已经可达到1400万像素/全片幅的设计，CMOS技术 在量率上的优势能够克服大尺寸感光原件制造上的困难，专门是全片幅24mm-by-36mm如此的大小。噪点不同：由于CMOS每一个感光二极体旁都搭配一个ADC放大器，若是以百万像素计，那么就需 要百万个以上的ADC放大器，尽管是统一制造下的产品，可是每一个放大器或多或少都有些微的不同存在, 很难达到放大同步的成效，对照单一个放大器的CCD，CMOS最终计算出的噪点就比较多。耗电量不同：CMOS的影像电荷驱动方式为主动式，感光二极体所产生的电荷会直接由隔壁的电晶 体做放大输出；但CCD却为被动式，必需外加电压让每一个像素中的电荷移动至传输通道。而这外加电压光端机通常需要12伏特（V）以上的水平，因此CCD还必需要有更周密的电源线路设计和耐压强度，高驱动电压 使CCD的电量远高于CMOS。电信非压缩光端机，就是将多个E1 （种中继线路的数据传输标准，通常速率为，此标准为中国和欧洲采用）信号变成光信号并传输的设备。光端机根据传输E1 口数量的多少，价格也不同。一般最小的光端机可以 传输4个E1，目前最大的光端机可以传输4032个E1。光端机的种类 光端机分 3 类：PDH，SPDH，SDH。 PDH （Plesiochronous Digital Hierarchy，准同步数字系列）光端机是小容量光端机，一般是成对应用， 也叫点到点应用，容量一般为4E1，8E1，16E1。 SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）光端机容量较大，一般是16E1到4032E1。 SPDH（Synchronous Plesiochronous Digital Hierarchy）光端机，介于 PDH 和 SDH 之间。SPDH 是带有 SDH （同步数字系列） 特点的PDH传输体制（基于PDH的码速调整原理，同时又尽可能采用SDH中一部分组网技术）。监控术语 的话,那就是 视频光端机，传输视频为主及其他数据，音频，开关量，以太网电话等信号的光电转换传输设 备,他的本质是:光电转换传输设备;放在光缆的两端，一收一发，顾名思义光端机;所以广义上讲，基于光纤 网络用于传输信号的光电转换设备都可以称为光端机.以此分类用于电信上传输信号（也有压缩的视频）的 压缩光端机与用于监控和广播电视行业的非压缩的视频光端机.通常所说的光端机是传输视频的非压缩光 端机.视频光端机在中国的发展是伴随着监控发展开始的.1）、光端机从模拟走向数字从上个世纪80 年代末模拟光端机开始进入中国应用，到2001年开始数字光端机的出现；演绎了经济发展带动科学技术进 步，科学技术推动经济发展的过程。最早出现的模拟光端机主要是采用模拟调频、调幅、调相的方式将基 带的视频、音频、数据等传输信号调制到某一载项，通过另一端的接收光端机进行解调，恢复成相应的基 带视频、音频、数据信号。把信号调制到光上，通过光纤进行视频传输，通常使用以下几种调制方式： 调幅或强调制系统（AM）:全模拟系统，光学发射单元内发光二极管（LED）的亮度或强度随输入视频幅度 线性变化。调幅的光信号通过光纤发送给光接收单元，由其将信号转换为模拟基带视频。调频或脉冲频率 调制（FM）:也是一个模拟系统，射频载波通过输入的视频信号线性调节频率，经过调制的载波又用于光 发射单元的LED或激光发射器，经过频率调制的信号通过光纤发送给光接收单元，由其将信号转换为模拟 基带视频。AM视频传输被广泛用于工业安全市场上从低端到中端CCTV监视及安全应用场合。适用于公里 （英里）或更短距离的传输，这样一个系统能够提供的定性视频性能是相当不错的，并且总是能够达到RS-250C长距离传输的品质要求。但是，AM视频传输设备仅适合850nm。多模工作波长这就限制了最大可 用传输距离。更显著的是，对于每ldB的光学路径损耗而言，基于调幅系统的信噪比的线性相关衰减为2dB, 因此，可接受的视频传输质量仅能在相对较短的光缆距离下获得。一些生产商的设备可能在初始安装阶段 需要接收机增益调节，从而使安装过程复杂化。最后一点，AM产品达不到今天ITS及高端工业安全应用中 所需达到的RS-250C中短距离视频传输技术要求。FM视频传输是曾广泛应用于ITS及高端工业安全市场的 传输方式。能够提供极高质量的视频传输性能，通常能达到RS-250C中距离传输的质量要求并且成本合理。 不象AM设备，FM产品适用于1330nm。多模或单模操作，以及1550nm。单模操作，其典型应用的传输距离 可达66公里（42英里）。无需为了方便安装而要求用户进行调节。尽管FM方式能够提供高质量传输，但 是其信噪比在更高水平的光衰减，或者更长的传输距离的光缆传输过程中会衰减，并且信噪比与光衰减之 间不再是线性关系，因此其性能并不是可以完全预测或保持不变的。另外，基于调频的系统很难达到RS-250C 短距离传输的技术要求，而且调频视频发射与接收单元也容易受到外界电磁源以及来自蜂窝电话和手机等 的无线电波的干扰（EMI/RFI），通常出现在野外或路边环境中。 受技术限制，光端机主要有单路、双 路、四路、八路视频及带PTZ控制数据的光端机，在一芯上传输实现点对点，传输容量严重不足对于具有 足够传输容量的光纤造成了浪费，复杂的、大容量、高路数的设备则需要多芯传输；加上模拟视频技术的 缺陷带来的易受干扰、易衰减的特点，实现多级中继、级联比较困难，传输业务的单一化（一般只有视频 及数据信号），模拟视频传输在应用了粗波分复用也同样受技术条件和波分复用设备价格昂贵的限制，在 光纤及光传输设备昂贵的年代许多行业即使有明确的需求也望而却步其应用了。多路信号同传引起的交调 失真。 在现场监控应用中，用户可能有许多各种信号，如视频图像、音频、数据、以太网、电话或其 它用户自定义的信号，为了提高光纤的利用效率，降低成本，必须将各种信号在光端机进行复用，以便在 一对或一根光纤上传输。对调频、调幅、调相光端机来讲，将多路视频、音频或数据信号混合调频、调幅 调相在某一载波上必然会引起各种镜像、交调干扰。所以目前市场上不乏很多著名国外品牌的调频、调幅、 调相光端机多路视频、音频、数据同传时出现相互干扰的现象，这些不稳定的现象都是模拟调制技术长期 以来一直所固有的缺点。 数字光端机传输的是数字信号，很容易进行大容量复用并且不会出现相互 干扰。对于日益发展的市场需求，模拟光端机已经不能适应大容量、多业务（视频、数据、音频、开关量 以太网、对讲、电话等）传输的要求，多路串扰、易衰减、易老化的、售后服务麻烦等问题使得模拟光端 机逐渐随着新技术的出现，市场和应用走向了下坡路。数字光端机的出现解决了模拟光端机所出现的问题。 2000年开始通讯技术的发展使得光传输器件技术和数字视频技术的发展，数字光端机开始走向了市场及行 业的应用。随着数字光端机和模拟光端机的的对比发展，慢慢数字光端机开始逐渐代替模拟光端机，到目 前为止已经形成了模拟光端机和数字光端机二八分天下的局面。相信不久的将来模拟光端机只能成为监控 史上的一个名词。如果说早期模拟光端机是国外光端机厂商带来的最早的传输市场，那么数字光端机可就 是国内和国外竞力，国内厂商优势与国外厂商的一个过程。 最新一代光纤视频传输设备借助于光学传输单 元内部的一个模-数转换器或数字信号编码器（编码/解码器），对于输入的模拟基带视频信号（来自CCTV 摄像机视频、音频、数据、开关量、以太网等）采用数字解码技术进行处理。然后数字信号又调制到 LED 或激光发射器上，通过光纤传输到光接收单元，在这里先前的数字信号被一个内部的数-模转换器重新转化 为模拟基带视频信号。这样，系统在电气上完全透明地将光发射器的视频输入通过光纤发送到了光接收单 元的视频输出，并且能够直接匹配目前使用的NTSC、PAL或SECAM制式CCTV摄像机。可以说，将模拟信 号进行数字化处理后再进行传输是光端机技术质的飞跃发展。数字光端机解决了模拟光端机的传输容量少、 业务能力少、信号易衰减、易串扰等缺点，优势突显：传输容量大、业务种类多，单纤传输容量可达几十 路上百路非压缩视频，传输的业务也多样化的传输视频、音频、数据、以太网、电话信号、开关量等各种 信号。这样节省了光纤，也提高了光纤带宽的利用率，提高了性价比；信号质量的提升到更高的层次，视 频图象的信噪比在lObit编码量化下可达到6770db,远远超出了远距离下模拟信号的5060db的参数指 标。在级联技术应用了更是得心应手于模拟光端机。 当我们讨论数字解码视频传输设备时，评价产品与产 品之间的性能时所需考虑的性能参数是系统所使用的数字位数。数字位数从根本上定义了系统的电气动态 范围以及端到端的信噪比，并且是视频传输性能的主要影响因素。现在任何一个分辨率为6位的系统从技 术上讲都是落后的，不能代表目前的最高技术水准，这样的系统肯定会产生图像上可见的非自然信号以及 视频衰减。有鉴于此，在一个数字解码视频传输系统中所采用的比特数最少应为 8位。8位的分辨率或解 码能力能够使视频传输品质满足或超过RS-250C短距离传输或真正的视频传播质量要求。采用数字非压缩 技术、10位数字式视频编码技术（10bit）和15Mhz采样频率技术使得视频数字化过程时的数字采样点的 表示更为精确,得到的图像效果更逼真,更加完美。