ccd攝像機系統介紹
ccd 攝像機
安全防範系統中，影象的生成當前主要是來自 ccd 攝像機 ， ccd 是電荷耦合器件（ charge coupled deice) 的簡稱，它能夠將光線變為電荷並將電荷儲存及轉移，也可將儲存之電荷取出使電壓發生變化，因此是理想的攝像機元件，以其構成的 ccd 攝像機具有體積小、重量輕、部受磁場影響、具有抗震東和撞擊之特性而被廣泛應用。
ccd 攝像機大致可分為下列幾大類：
一 、色彩劃分
(1) 彩色攝像機：適用於景物細部辨別，如辨別衣著或景物的顏色。因有顏色而使資訊量增大，資訊量一般認為是黑白攝像機的 10 倍。
(2) 黑白攝像機：是用於光線不足地區及夜間無法安裝照明裝置的地區，在僅監視景物的位置或移動時，可選用解析度通常高於彩色攝像機的黑白攝像機。 依攝像機解析度劃分
(1) 影像畫素在 25 萬畫素（ pixel ）左右、彩色解析度為 330 線、黑白解析度 400 線左右的低檔型。
(2) 影像畫素在 25 萬 ~38 萬之間、彩色解析度為 420 線、黑白解析度在 500 線上下的中檔型
(3) 影像在 38 萬點以上、彩色解析度大於或等於 480 線、黑白解析度， 600 線以上的高解析度。
二 、攝像機靈敏度劃分
(1) 普通型：正常工作所需照度為 1 . 31x
(2) 月光型：正常工作所需照度為 0.1x 左右
( 3 ) 星光型：正常工作所需照度為 0.01x 以下
( 4 ) 紅外照明型：原則上可以為零照度，採用紅外光源成像。
三、攝像元件的 ccd 靶面的大小劃分
(1)lin 靶面尺寸為寬 12.7mmx 高 9.6mm, 對角線 16mm
(2)2/3in 靶面尺寸為寬 8.8mmx 高 6.6mm, 對角線 11mm
(3)1/2in 靶面尺寸為寬 6.4mmx 高 4.8mm, 對角線 8mm
(4)1/3in 靶面尺寸為寬 4.8mmx 高 3.6mm, 對角線 6mm
(5)1/4in 靶面尺寸為寬 3.2mmx 高 2.4mm, 對角線 4mm
(6)1/5in 正在開發之中，尚未推出正式產品
此外 ccd 攝像機有 pal 制和 ntsc 制之分，還可以按影象訊號處理方式劃分或按攝像機結構區分。
ccd 攝像機靶面小，將能降低成本 , 因此 1/3 英吋及以下的攝像機將佔據越來越大的市場份額。
衡量 ccd 攝像機效能的技術指標主要有以下幾個方面：
清晰度： 一般多指水平清晰度。電視監控系統水平清晰度要求彩色攝像機在 300 線以上，黑白攝像機在 350 線以上。
靈敏度 ( 最低照度 ) ： 靈敏度用「勒克斯」， (lx) 表示。如某一攝像機的最低照度為 0.1lx ，其靈敏度一般 0.1lx 以上的攝像機為普通型； 0.1lxi 以下的攝像機為星、月光級高靈敏度型，也稱作電子增感攝像機或夜視型攝像機。
訊雜比： 攝像機的圖象訊號與它的雜訊訊號之比，用 s/n 表示。 s 表示攝像機在假設元雜訊時的影象訊號值， n 表示攝像機本身產生的雜訊值 ( 比如熱雜訊 ) ，二者之比即為訊雜比 , 用分貝 (db) 表示。訊雜比越高越好，典型值為 46db 。
攝像機鏡頭的分類和技術特性
(1) 以鏡頭安裝方式分類
與普通照相機所用卡口鏡頭不同，所有攝像機的鏡頭均是螺紋口的， ccd 攝像機的鏡頭安裝有兩種工業標準，即 c 安裝座和 cs 安裝座。兩者之螺紋部分相同，都是 1 英吋 32 牙螺紋座，直徑均為 25.4mm 。不同之處在於 c 安裝座從鏡頭安裝基準面到焦點的距離是 17.526mm;cs 安裝從鏡頭安裝基準面到焦點的距離則為 12.5mm 。如果要將乙個 c 安裝座鏡頭裝到乙個 cs 安裝座攝像機上時，則需要使用鏡頭轉換器，即 c/cs 調節圈。
(2) 以鏡頭視場大小分類
標準鏡頭：視角 300 左右，當鏡頭焦距近似等於攝像靶面對角線長度時，則定為該機的標準鏡頭。在 2/3 英吋 ccd 攝像機中，標準鏡頭焦距定為 16mm ，在 1/2 英吋 ccd 攝像機中，標準鏡頭焦距定為 12mm ，在 1/3 英吋 ccd 攝像機中，標準鏡頭焦距定為 8mm 。
廣角鏡頭：視角 550 以上，焦距可小到幾公釐，能提供較寬廣的視景。
遠攝鏡頭：視角 200 以內，焦距可達幾十厘公尺、幾十分公尺，這種鏡頭可在遠距離情況下將拍攝的物體影像放大，但觀察範圍將縮小。
變焦鏡頭：又稱伸縮鏡頭，有手動變焦和電動變焦兩類，可對所監視場景的視場角及目標物進行變焦距攝取影象，適合長距離變化觀察和攝取目標。
變焦鏡頭的特點是：在成像清晰的情況下，通過鏡頭焦距的變化來改變影象大小與視場大小。
針孔鏡頭：鏡頭端頭直徑僅幾公釐 , 可隱蔽安裝。針孔鏡頭或稜鏡鏡頭適用於有遮蓋物或有特殊要求的環境中，此時標準鏡頭或容易受損、或容易被發現，採用針孔鏡頭或稜鏡鏡頭可滿足類似特殊要求，比如在工業窯爐及精神病院等場所。
(3) 以鏡頭光圈分類
(4) 從鏡頭焦距上分類
短焦距鏡頭：因入射角較寬，故可提供乙個較寬闊的視景。
中焦距鏡頭：即標準鏡頭，焦距的長度視 ccd 靶面的尺寸而定。
長焦距鏡頭：因人射角較窄，故僅能提供乙個狹窄的視景，適用於遠距離監視。
(5) 焦距和視場角
焦距是從透鏡中心到乙個平面的距離，在此平面可產生乙個目標物之清晰影像，通常用焦距值 f 表示。鏡頭焦距 f 、鏡頭到目標物的距離 d 、視野 h × v 之間的關係。
由此可知，鏡頭的焦距與視場角的大小成反比，即焦距越長，視場角越小；焦距越短，視場角越大。
(6) 相對孔徑和光圈
鏡頭的相對孔徑是鏡頭的人射膛 d 與焦距 f 之比，它是決定鏡頭通光能力的重要指標。式 f=f/d 表示，即光圈數。 f 值越小，頭上均標有其最大的 f 值，如 6mm/f1 ，距 f 為 6mm ，最大孔徑為 4.29mm 。對孔徑的平方成正比，在鏡頭的標環上常標有 1.4 、 2 、 2.8 、 4 、 5.16 、 22 等檔。
另乙個值得注意的是景深問題，像機通過鏡頭，除了能把一還使該景物前後一面上，這段範圍叫做景深。物距有關，焦距越短景深越大，距越近，景深越小。
ccd 攝像機與鏡頭的選配原則
ccd 攝像機的選用原則
ccd 攝像機與鏡頭的選用原則是根據使用場合、監視物件、目標距離、安裝環境及監視目的來選擇所需的攝像機。
一般來講，在保證攝像系統可靠性及基本質量的前提下盡可能採用中低檔次的攝像機和鏡頭，這一方面可以節省投資，另一方面 , 通常檔次越高的裝置由於其造價高產量必然較少，故相對來說可靠性指標比之中低檔次產品要低，而維護使用的費用及技術水平卻要求較高。作為電視監控系統不能像電視台那樣配備水平較高的專業技術人員，因操作的限制，高檔次裝置得不到高質量畫面的例子屢見不鮮的。彩色攝像機能辨別出景物或衣著的顏色，適合觀察和辨認目標細節，但造價較高 , 清晰度較低，若進行巨集觀監視，目標場景色彩又較為豐富，此時最好採用彩色攝像機。從技術發展來看，彩色攝像機應用比重越來越大。
黑白攝像機清晰度較高，靈敏度也高於彩色攝像機，但沒有色彩體現，所以在照度不高，目標沒有明顯的色彩標誌和差異，同時又希望較清晰地反映出目標下，應選用黑白攝像機。
球形攝像機，是科學技術發展滲透到安全防範領域的代表之一，它是集 ccd 攝像機、變焦鏡頭、全方位去臺及解碼驅動器於一體的新型攝像系統，其在效能方面已實現了雲台的高速及無級變速運動、鏡頭變焦及光圈的精確預置、程式式的多預置設定，甚至運動過程中的焦功能，從而使攝像系統具備自動巡視和部分自動跟蹤功能，從單純的功能型向智慧型轉變。球形攝像機近年來被廣泛地應用在賓館、醫院、娛樂場所、營業場所及室外等領域，尤其是行為與場景需要特別關注之處。
ccd 攝像機與鏡頭的配合原則
在選擇 ccd 攝像機與鏡頭的配合時，首先要明確機械介面是否一致，盡量選用同一種工業標準的介面，以免給安裝帶來麻煩，其次要求鏡頭成像規格與攝像機 ccd 靶面規格一致，即鏡頭標明的為 1/3 英吋，則選用攝像機的規格也應為 1/3 英吋。否則不能相互配合。例如：使用 1/3 英吋攝像機，還勉強可以裝備 1/2 英吋鏡頭，此時攝像系統顯現的視場角要比鏡頭標明的視角小很多；但反過來把 1/2 英吋鏡頭用於 2/3 英吋攝像機時，則影象就不能充滿螢幕，影象邊緣不是發黑就是發虛。
當確定了攝像點位置後，就可根據監視目標選擇合適的鏡頭了。選擇的依據是監視的視野和亮度變化的範圍，同時兼顧所選攝像機 ccd 靶面尺寸。視野決定使用定焦鏡頭還是變焦鏡頭，變焦選擇倍數範圍。亮度變化範圍決定是否使用自動光圈鏡頭。
無論選用定焦鏡頭還是變焦鏡頭都要確定焦距，為了獲得最佳的監視效果，一般都應根據工程條件進行計算，根據計算結果選用標稱焦距的鏡頭，當標稱焦距鏡頭的焦距與計算結果相差較大時，應調查攝像機的安裝位置，再核算直至滿意為止。攝像機與被監視目標有公式。 f=v × d/v[ 式中 f 為計算焦距； v 為視場高； v 為像場高 ( 即 ccd 靶面高 ) ； d 為物距。
例如：某 ccd 攝像機採用 1/3 英吋靶面，用以監視商場收銀台，有效範圍為 2m × 2m ，攝像機安裝於距收銀台 7m 處，該攝像機需配多大焦距鏡頭 ?
利用式 (1) 有： v=3.6mm v=2m d=7m 因此： f=3.6 × 7/2=12.6mm
故可採用標稱焦距為 12mm 的定焦鏡頭。變焦鏡頭焦距的計算與定焦鏡頭一樣，只要最大和最小焦距能滿足視野要求即可。
一般來說 , 監視固定目標應該選用定焦鏡頭。對於具有一定空間範圍，兼有巨集觀和微觀監視要求 , 需要經常反覆監視恆、沒有同時監視要求的場合，宜採用變焦鏡頭並配合雲台，否則盡量採用定焦鏡頭。在需要秘密監視或特殊應用場合，針孔 ( 稜形 ) 鏡頭可輕而易舉地達到監控目的。
焦距調整的步驟
1 將鏡頭正確安裝到攝像機上；
2 將鏡頭光圈開到最大，並把對焦環旋至無限遠處
3 拍攝乙個10m以外的物體；
4 將攝像機前端用於固定後焦調節環的內六角螺釘旋鬆，並旋轉後焦調節環（對沒有後焦調節環的攝像機則直接旋轉鏡頭而帶動其內建的後焦環，直至畫面最清晰為止；
5 重新旋緊內六角 或一字 螺釘。
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