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1、charge coupled device (ccd) 电荷耦合器件。ccd是一种半导体装置,能够把光学影像转化为数字信号。 ccd上植入的微小光敏物质称作像素(pixel)。一块ccd上包含的像素数越多,其提供的画面分辨率也就越高。ccd的作用就像胶片一样,但它是把图像像素转换成数字信号。ccd在摄像机、数码相机和扫描仪中应用广泛,只不过摄像机中使用的是点阵ccd,即包括x、y两个方向用于摄取平面图像,而扫描仪中使用的是线性ccd,它只有x一个方向,y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成。ccd它使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号,数字信号经过
2、压缩以后由相机内部的闪速存储器 内置 存, 而 以 而 把数 机,于 机的 , 和 像来 图像。ccd由 多感光 成,通以像素为 。ccd面currency1光线“,个感光 fi电荷fl 在件上,有的感光 的信号在一 ,就成一完的画面。 ”,是charge coupled device 即电荷耦合器件的缩 ,它是一种 半导体器件,上面有多一样的感光件,个感光件一个像素。”在摄像机是一个其 的部件,它 currency1fi光线转换成电信号的作用,于 的, 其性能的fi影 currency1摄像机的性能。”的 多,有像素数 ,ccd , 敏度,信 ,其中像素数以 ” 是 的 。像素数是 ”上感光
3、件的数 。摄像机 摄的画面 以 为由多个小的点成,个点就是一个像素。 ,像素数越多,画面就越 , ” 有 够的像素的, 摄来的画面的度就影 , , 上”的像素数 应 越多越。但”像素数的 使制 成 以成 率 ,而 在 电 ,像素数 currency1一数 后, 摄画面 度的提高 变 不 , ,一 一 右的像素数一 的使用已经 够。”摄像机是 摄像机只有一片” 用其进亮度信号以 彩色信号的光电转换,其中色度信号是用”上的一些定的彩色遮罩装置 结合后面的电路完成的。由于一片”同完成亮度信号和色度信号的转换, 难免两全,使 摄来的图像在彩色还原上达不currency1专业水平的 求。为 决这个问题,
4、便 ”摄像机。”,顾名思义,就是一台摄像机使用片”。我们知道,光线 通过一种 的棱镜后,被分为红,绿,蓝三种颜色,而这三种颜色就是我们电 使用的三基色,通过这三基色,就 以包括亮度信号在内的有电 信号。 分别用一片”一种颜色 转换为电信号,后经过电路 后图像信号,这样,就成一个”系统。和 ”相 ,由于”分别用个”转换红,绿,蓝信号, 摄来的图像从彩色还原上 ”来的自,亮度以 度也 ”。但由于使用三片”,”摄像机的价格 ”贵多。数码相机规格中的ccd一栏经 着“1/2.7 ccd” 。这的“1/2.7 ”就是ccd的 ,实际上就是ccd角线的长度。有的数码相机一 采用1/2.7 、1/2.5 和
5、1/1.8 的ccd。ccd是光件(像素)的集合体,收透过镜头的光 fi其转换为电信号。在像素数一样的情况,ccd 越 像素就越。这样, 像素 以收集更多的光线, , 上 以说有利于提高画质。但是,数码相机画质的不仅是由ccd决定的。镜头以 通过ccd 的电信号形成图像的电路的性能 也能够影 currency1相机的画质。谓的“ ccd高画质”是不正确的。例 ,虽1/2.7 1/1.8小,但配备1/2.7 ccd的数码相机 有currency1画质不的批评。在,袖珍数码相机日趋小巧 便,于设 上的考虑,其中多采用1/2.7 的小型ccd。顺便说一句,1/2.7 的“型”有也 作“inch”,不
6、过,在这不是普通的“1 25.4mm”。由于结合ccd亮相前摄像机上使用的摄像管和 示方式, ,习惯上采用 较 的 。1/2.7 为6.6mm,1/1.8 约为9mm。 ccd摄像机的选择和分ccd结 工作原 来源于中国仪器超市()的资料:ccd结包含感光二管、 信号寄存器、 信号寄存器、信号放器、数摸转换器 项目,fi分别叙述;1. 感光二管(photodiode)2. 信号寄存器(shift register):用于暂储存感光后的电荷。3. 信号寄存器(transfer register):用于暂储存 积存器的模拟信号 fi电荷转 放。4. 信号放器:用于放微 电信号。5. 数摸转换器:f
7、i放的电信号转换成数字信号。ccd的工作原 由微型镜头、分色 色片、感光 三 ,fi分别叙述 ;1. 微型镜头微型镜头为ccd的 一 ,我们知道,数码相机成像的 是在于其感光 ,为 ccd的采光率,一像素的光面积。但是提高采光率的 也 使画质 。这一 “微型镜头”就 于在感光前面上一 镜。 感光面积不 为 感器的 面积而决定,而 由微型镜片的面积来决定。2. 分色 色片分色 色片为ccd的 二 ,目前有两种分色方式,一是rgb原色分色 , 一个 是cmyk 色分色这两种方 有 点。 ,我们 一两种分色 的 ,rgb即三原色分色 , 有 镜 以 别的颜色, 以通过红、绿和蓝来成,而rgb三个字
8、分别就是red, green和blue,这说rgb分色 是通过这三个通道的颜色 而成。说cmyk,这是由个通道的颜色配合而成,们分别是(c)、红(m)、(y)、(k)。在currency1业中,cmyk更为“用,但其 来的颜色不 rgb的多。原色ccd的 在于画质利,色彩实,但 点 是 fi问题。 ,fl 以 ,一 采用原色ccd的数码相机,在iso感光度上多半不超过400。相的, 色ccd多一个y色 色器,在色彩的分辨上 较,但 部分影像的分辨率,而在iso上, 色ccd 以 较高的感光度,一 设定在800以上3. 感光 感光 为ccd的 三 ,这 是”fi过 色 的光源转换成电信号, fi
9、信号 currency1影像 芯片,fi影像还原。ccd芯片就像 的 ,是摄像头的。目前我国能制 ,市上部分摄像头采用的是日 sony、sharp、lg 的芯片, 在国也有能,但质 就 一。 为芯片不同 , fl 不同 原 , 成ccd采集 也不相同。在 , 以采取 方 :通电源, 电 currency1 器, 镜头光 , 图像全是 有亮点, 上 不,这些是 ccd芯片 的方 ,而 不 其它专用仪器。后 以 光 , 一个 物, 是彩色摄像头,摄取一个色彩 的物体, 器上的图像是 色, ,色彩 度是 平 。的ccd 以的还原 物的色彩,使物体 来 自;而 的图像就有色 ,即使面一 ,图像也 示蓝
10、色 红色。个别ccd由于 的 ,ccd面上有质,在一 情况,质不影 图像,但在 光 微摄像,小的 也 成不的后 , 用于 工作,一定 选。 1、 成像色彩 分 彩色摄像机:“用于 物部辨别, 辨别 着 物的颜色。 摄像机:“用于光线不充 区 夜 安装 设备的 区,在仅 物的 置 动, 选用 摄像机。 2、 分辨率 敏度 分 影像像素在38以的为一 型,其中尤以25像素(512*492)、分辨率为400线的 普遍。 影像像素在38以上的高分辨率型。 3、按ccd面小 分 ccd芯片已经 发多种 : 目前采用的芯片多数为1/3”和1/4”。在 摄像头,别是摄像角度有 较严格 求的候,ccd面的小,
11、ccd与镜头的配合情况fi影 角的小和图像的 度。1 面 为宽12.7mm*高9.6mm,角线16mm。 2/3 面 为宽8.8mm*高6.6mm,角线11mm。 1/2 面 为宽6.4mm*高4.8mm,角线8mm。 1/3 面 为宽4.8mm*高3.6mm,角线6mm。 1/4 面 为宽3.2mm*高2.4mm,角线4mm。 4、按扫描制式 分 pal制、ntsc制。 中国采用隔扫描(pal)制式( 为ccir), 为625,50,只有医疗 其它专业领域才用currency1一些非 制式。 外,日 为ntsc制式,525,60( 为eia)。 5、 供电电源 分 110vac(ntsc制式
12、多属 );220vac24vac12vdc9vdc(微型摄像机多属 )。 6、按同步方式 分 内同步:用摄像机内同步信号发电路的同步信号来完成操作。 外同步:使用一个外同步信号发器,fi同步信号 入摄像机的外同步 入端。 功率同步(线性锁定,line lock):用摄像机ac电源完成垂推动同步。 外vd同步:fi摄像机信号电 上的vd同步脉冲 入完成外vd同步。 多台摄像机外同步:多台摄像机固定外同步,使一台摄像机 以在同样的条件作业, 摄像机同步,这样即使其中一台摄像机转换currency1其 物,同步摄像机的画面亦不失。 7、按度 分,ccd又分为: 普通型 正工作 度13lux 月光型
13、正工作 度0.1lux 右 星光型 正工作 度0.01lux以 红外型 采用红外灯 ,在 有光线的情况也 以成像 ccd彩色摄像机的 技术 ccd ,亦即摄像机面。原多为1/2 , 在1/3 的已普 化,1/4 和1/5 也已商 化。ccd像素,是ccd的 性能 ,它决定 示图像的 程度,分辨率越高,图像的 越。ccd是由面阵感光素成,一个素称为像素,像素越多,图像越 。 在市上多以25和38像素为 界,38像素以上者为高 度摄像机。 水平分辨率。彩色摄像机的典型分辨率是在320currency1500电 线之 , 有330线、380线、420线、460线、500线 不同档。分辨率是用电 线(
14、 称线tv lines)来示的,彩色摄像头的分辨率在330500线之 。分辨率与ccd和镜头有 ,还与摄像头电路通道的 带宽度相 ,通规律是1mhz的 带宽度相于 度为80线。 带越宽,图像越 ,线数相越。小度,也称为 敏度。是ccd环境光线的敏感程度, 者说是ccd正成像 的暗光线。度的 是勒克斯(lux),数越小,示 的光线越少,摄像头也越 敏。月光和星光 高 感度摄像机 工作在暗条件,23lux属一 度, 在也有低于1lux的普通摄像机问世。 扫描制式。有pal制和ntsc制之分。 摄像机电源。交流有220v、110v、24v,流为12v 9v。 信 。典型为46db,若为50db, 图像有少 fi,但图像质 ;若为60db, 图像质 ,不 fi。 。多为1vp-p、75,均采用bnc头。 镜头安装方式。有c和cs方式,二者 不同之 在于感光距离不同。 ccd彩色摄像机的 功能同步方式的选择 a、 台摄像机而言, 的同步方式有列三种: 内同步利用