资源描述
,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Dong Chunli Confidential,*,STUDENT FULFILLMENT,STUDENT FULFILLMENT,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Dong Chunli Confidential,*,1,第二章 视频监控系统根本知识,第一节 视频监控系统的概念与组成,第二节 图像产生根底知识,第三节 摄像机根底知识,第四节 监视器根底知识,第五节 数字视频压缩根底知识,第三节 摄像机根底知识,摄像机主要传感部件是,CCD,和,CMOS,图像传感器。,它们的作用是对监视区域进行摄像并将其转换成电信号。,CCD,和,CMOS,图像传感器的工作原理是：,被摄物体反射光线，传播到镜头，,经镜头聚焦到,CCD,和,CMOS,图像传感器芯片上，,图像传感器根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，,产生表示一幅幅画面的电信号，,经过滤波、放大处理，通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号,一、摄像机图像传感器 一CCD图像传感器,CCD电荷耦合器件Charge Couple Device,是一种金属氧化物半导体MOS集成电路器件。,它以电荷作为信号，根本功能是进行电荷的存储和电荷的转移。,CCD图像传感器：由CCD电荷耦合器件制成，,是固态图像传感器的一种，,是在MOS集成电路根底上开展起来的，,能进行图像信息光电转换、存储、延时和按顺序传送。,一、摄像机图像传感器 一CCD图像传感器,1电荷耦合器件,CCD电荷耦合器件是按一定规律排列的MOS电容器组成的阵列。,在P型或N型硅衬底上生长一层很薄约1200A的二氧化硅，,再在二氧化硅薄层上依次沉积金属或掺杂多晶硅形成电极，称为栅极。,该栅极和P型或N型硅衬底就形成了规那么的MOS电容器阵列。,一、摄像机图像传感器 一CCD图像传感器,1电荷耦合器件,每一个MOS电容器实际上就是一个光敏元件。,光照射到MOS电容器的P型硅衬底上时，会产生电子空穴对光生电荷，,电子被栅极吸引存储在陷阱中。,入射光强，那么光生电荷多，入射光弱，那么光生电荷少。,无光照的MOS电容器那么无光生电荷。,假设停止光照，由于陷阱的作用，电荷在一定时间内也不会消失，,可实现对光照的记忆。,一、摄像机图像传感器 一CCD图像传感器,1,电荷耦合器件,MOS,电容器可以被设计成线阵或面阵。,一维的线阵接收一条光线的照射。二维的面阵接收一个平面的光线的照射。,CCD,摄像机、照相机使用的是二维的面阵。,CCD,电荷耦合器件的集成度很高，,在一块硅片上制造了紧密排列的许多,MOS,电容器光敏元件。,线阵的光敏元件数目从,256,个到,4096,个或更多。,在,CCD,芯片上同时集成有扫描电路，,能在外加时钟脉冲的控制下，产生三相时序脉冲信号，由左到右，由上到下,将存储在整个面阵的光敏元件下面的电荷逐位、逐行地以串行模拟信号输出,一、摄像机图像传感器 一CCD图像传感器,3,CCD,图像传感器应用,CCD,电荷耦合器件单位面积光敏元件位数很多、,一个光敏元件形成一个像素，,成像分辨率高、信噪比大、动态范围大，可以在微光下工作。,彩色图像传感器采用三个光敏二极管组成一个像素的方法。,被测景物图像的每一个光点由彩色矩阵滤光片分解为红、绿、蓝三个光点，,分别照射到每一个像素的三个光敏二极管上，,各自产生的光生电荷分别代表该像素红、绿、蓝三个光点的亮度。,经输出和传输后，可在显示器上重新组合，显示出每一个像素的原始彩色。,一、摄像机图像传感器 二CMOS图像传感器,1,CMOS,光电转换器件,CMOS,图像传感器是,按一定规律排列的互补型金属,氧化物,半导体场效应管组成的阵列。,CMOS,型放大器，如图,以,E,型,NMOS,场效应管,V1,作为共源放大管，,以,E,型,PMOS,场效应管,V2,、,V3,构成的镜像电流源作为有源负载,CMOS,型放大器是,由,NMOS,场效应管和,PMOS,场效应管组合而成的互补放大电路，,CMOS,就叫互补型金属氧化物半导体。,一、摄像机图像传感器 二CMOS图像传感器,1CMOS光电转换器件,CMOS型光电变换器件原理。,与CMOS型放大器源极相连的P型半导体衬底充当光电变换器的感光局部。,放大器的栅源电压uGS=0时，CMOS型放大器处于关闭状态，即iD=0。,P型衬底受光信号照射产生并积蓄光生电荷，,CMOS型光电变换器件同样有存储电荷的功能。,当积蓄过程结束，栅源之间加上开启电压时，,源极通过漏极负载电阻对外接电容充电形成电流即为光信号转换为电信号,一、摄像机图像传感器 二CMOS图像传感器,2CMOS图像产生原理,利用CMOS型光电变换器件可以做成CMOS图像传感器。,CMOS线型图像传感器由,光敏二极管和CMOS型放大器阵列以及扫描电路集成在一块芯片上制成。,一个光敏二极管和一个CMOS型放大器组成一个像素。,光敏二极管阵列在受到光照时，便产生相应于入射光量的电荷。,扫描电路以时时间间隔轮流给CMOS型放大器阵列的各个栅极加上电压，,CMOS放大器轮流进入放大状态将光敏二极管阵列的光生电荷放大输出。,CMOS面型图像传感器那么是由光敏二极管和CMOS放大器,组成二维像素矩阵，分设水平垂直选址扫描电路,水平与垂直选址扫描电路发出的扫描脉冲电压，由左到右，由上到下，,分别使各个像素的CMOS型放大器处于放大状态。,二维像素矩阵面上各个像素的光敏二极管光生和积蓄的电荷依次放大输出,二、摄像机的工作原理,1黑白CCD摄像机,CDS是相关双取样电路Correlated Double Sampling，,CCD每个像素的输出波形只在局部时间是图像信号，其余时间内是复位电平和干扰。,采用取样保持电路取出图像信号，直到取样下一个像素信号。,驱动脉冲产生电路产生CCD传感器所需的,垂直CCD移位存放器多相时钟驱动信号，,水平CCD读出存放器多相时钟驱动信号等各种脉冲信号和视频通道所需的箝位和取样脉冲。,同步信号产生电路产生行推动、场推动、复合消隐、复合同步等各种电视信号脉冲。,信号放大处理电路包括AGC放大、校正、白电平限幅、黑电平箝位等电路。,叠加电路将经过处理的视频信号与复合同步、复合消隐信号叠加成全电视信号。,输出驱动电路那么将全电视信号进行驱动，适配75电缆。,黑白摄像机还会有自动光圈接口、电源同步接口、外同步接口、亮度控制等附加电路。,二、摄像机的工作原理,3单片彩色CCD摄像机,应用电视中所用的彩色摄像机都是单片式彩色CCD摄像机。,一片CCD传感器对三种基色光感光，单片式彩色CCD摄像机分辨率低，但本钱也低。,用一个CCD传感器产生R、G、B三种颜色的信号，必须用滤色器将光进行分色。,单片CCD传感器输出的信号为红、绿、蓝混合信号，,通过彩色信号别离电路才能分解出红、绿、蓝基色信号。,CCD传感器的输出信号是由时钟驱动脉冲控制的，与时钟脉冲有严格的对应关系，,取样保持电路中用时钟驱动脉冲形成的相位与时钟脉冲一致的脉冲取样，别离出相应的基色信号,13,第二章 视频监控系统根本知识,第一节 视频监控系统的概念与组成,第二节 图像产生根底知识,第三节 摄像机根底知识,第四节 监视器根底知识,第五节 数字视频压缩根底知识,第四节 监视器根底知识,监视器是视频监控系统中最常用的图像显示设备。,与摄像机相反，它所完成的根本物理变换是电光转换，,即把图像信号复原为与原景物图像相似的可视图像。,监视器与电视接收机有许多共同之处，主要的差异在于：,监视器的设计目标是尽可能逼真地复原图像，,而电视机那么主要考虑如何满足人眼的视觉效果。,监视器通常还具有,外同步，欠扫描、逆程显示、A-B显示以及直流恢复、电缆补偿等功能。,一、黑白监视器,典型黑白监视器的电路原理框图,全电视信号放大后去调制显像管电子束，,送同步别离电路别离出复合同步信号，再别离出场和行同步信号，,场同步信号去同步由场振荡、场鼓励和场输出组成的场扫描电路,行同步信号变换为AFC去同步由行振荡，行鼓励和行输出组成的行扫描电路。,K2为同步选择开关，行、场扫描电路会被内、外同步信号所同步。,K1为75终接电阻开关，单台和多台监视器显示时，视频输入端接或不接75,一、黑白监视器,1视频通道,视频通道的功能是把输入的1Vp-p左右的视频信号无失真地放大，,使之能够送至显像管的调制极视显像管的调制方式是阴极或是栅极，,去调制电子束的强度。,对视频通道电路的主要要求是：,足够的增益，根据不同的调制方式要求有3446dB的增益。,足够的带宽，为能良好地显示高分辨率摄像机和高质量信号源的图像，,一般要求有8MHz以上的带宽，幅度频率曲线要平坦，以保证良好的相频特性。,非线性失真要小，由于摄像机已设置校正电路，因此监视器视频通道电路不进行失真处理。要求其非线性失真要尽可能的小。,调节比照度时只改变视频放大器的增益，不影响放大器的频率响应。,有些监视器的视频通道电路还包括DC恢复功能和电缆高频补偿功能。,一、黑白监视器,2同步别离,同步别离电路的任务是,从全电视信号中将场、行同步信号与视频图像信号分开，,再根据场、行同步信号脉宽不同的特点，,将它们分成场同步脉冲和行同步脉冲，,再分别去控制场、行振荡器。,为了增强同步别离电路的抗干扰能力，均设置干扰脉冲抑制电路。,一、黑白监视器,3扫描电路,扫描电路根本功能是向行、场偏转线圈提供锯齿波电流，使之产生偏转磁场。,场扫描电路场偏转线圈工作频率为50Hz，表现为纯电阻性。,场输出电路向其提供锯齿波电压即可。,采用多谐振荡器或间歇振荡器产生50Hz锯齿电压，经推动级，供给场偏转线圈。,行扫描电路由于行偏转线圈在行频率15625Hz时呈电感性，,必须向其供给脉冲电压，才能使行偏转线圈中流过锯齿电流。,行振荡产生15625Hz的脉冲电压经鼓励电路整形、放大、由输出级供给行偏转线圈，,行偏转线圈中就会有锯齿波电流形成。,行输出级工作在开关状态，输出管集电极的电压波形是逆程脉冲。,逆程脉冲经高压变压器升压，整流形成显像管所需的高压和中压。,同时这里也将行扫描频率采样，反响至AFC电路。,一、黑白监视器,4黑白监视器的测试,国家制定了黑白监视器通用技术条件，,对播送级和通用型监视器规定了各项技术指标。,测试工程要求使用专用仪器设备，一般在厂家批量生产过程中进行测试。,这里仅介绍几项主要的技术指标的测试方法。,监视器的测试在一般自然环境下进行，,电视信号发生器和具有20MHz带宽同步示波器是必须具备的仪器。,所有工程的测试都不需要翻开机箱或对内部电路作任何调整。,一、黑白监视器,1水平分辨率,水平分辨率表示沿水平方向分解图像细节的能力，通常以分辨电视线数表示。,进行这项测试要以标准幅度单频率正弦波信号作为监视器的输入信号，,电视信号发生器设置为单频率正弦波信号，,用示波器观察电视信号发生器输出波形如图2-34a所示，,将该信号作为监视器的输入信号，监视器屏幕将显示出垂直条。,逐渐升高正弦信号的频率，垂直条逐渐变细，变多，,当频率升至恰好不能分辨垂直细条时，读出正弦波频率，计算水平分辨率：,M=80Z,Z为正弦波的频率，单位为MHz。M为水平分辨率，单位为TVL电视线,一、黑白监视器,2亮度鉴别等级,亮度鉴别等级又称为灰度等级。,是指监视器图像从最黑局部到最白局部之间能够区别的亮度等级,它反映了荧光屏亮度变化的范围，也反映了视频通道电路的非线性失真。,进行该项测试所需的信号为十阶梯信号，,电视信号发生器设置为10阶梯信号，示波器观察电视信号发生器输出波形,将该信号作为监视器
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