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1、摄像头成像质量评价及方案,主要内容,摄像头的参数指标 摄像头的工作原理及构成 测试方法及设备工具 理论分析、计算,摄像头基本参数,：清晰度、焦距、焦段、感光面积、有效距离 那么，问题来了摄像头该怎么选，或者说如何测其是否符合我们的需求？,摄像头工作原理,工作原理：景物通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到图像传感器表面上，然后转为电信号，经过A/D(模数转换)转换后变为数字图像信号，再送到数字信号处理芯片(DSP)中加工处理，再通过USB接口传输到电脑中处理，通过显示器就可以看到图像了。,摄像头的构成主要包括镜头、感光芯片、主控芯片和电源。,不可小觑的镜头,镜头的主要参数,焦距（f） 焦距是
2、镜头和感光元件之间的距离，通过改变镜头的焦距，可以改变镜头的放大倍数，改变拍摄图像的大小。当物体与镜头的距离很远的时候，我们可用下面公式表达：镜头的放大倍数焦距/物距。 f=vD/V f=hD/H,视场角 以光学仪器的镜头为顶点，以被测目标的物象可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角，称为视场角。 焦距f越大，视场角越小，在感光元件上形成的画面范围越小；,光圈：光圈安装在镜头的后部，光圈开得越大，通过镜头的光量就越大，图像的清晰度越高；光圈开得越小，通过镜头的光量就越小，图像的清晰度越低。通常用F（光通量）来表示。F=焦距（f）/通光孔径。 相对孔径：是指镜头的入射光孔直径（D）与焦距(f)
3、之比，即D/f; 我们常看到6mm/F1.4这样的参数，镜头的焦距为6mm，光通量为1.4，可计算出通光孔径为4.29mm。在焦距f相同的情况下，F后的值越小，光圈越大，到达CCD芯片的光通量就越大，镜头越好。,常用技术指标的解释,失真：又称“畸变”,指信号在传输过程中与原有信号或标准相比所发生的偏差。 失真只影响成像的几何形状，而不影响成像的清晰度。 人眼感觉不到小于2%的畸变，在进行精度较高的测量时，需要校正畸变。 对比度：指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，差异范围越大代表对比越大，好的对比率120:1就可容易地显示生动、丰富的色彩，当对比率高达300:1时
4、，便可支持各阶的颜色。,清晰度：用线表示，分为水平线和垂直线，在实际的工程应用中我们常常以水平线作为摄像机清晰度的评估指标，线数越多，则清晰度越高。 自动增益控制（AGC）：为了使摄像机能在不同的照度条件下输出标准视频信号，在视频处理电路中引入了自动增益控制（AutoGainControl），通过检测视频信号的平均电平值而实现增益反馈控制。具有AGC功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但同时也放大了干扰信号，使图像看上去有杂波。,背光补偿：当摄像机处于逆光环境中拍摄时，画面会出现黑色的图像，就需要进行背光补偿。当引入背光补偿功能时，摄像机如果检测到拍摄图像一个区域中的视频电平比较低，通
5、过AGC电路改善和提升该区域的视频电平，提高输出视频信号的幅值，使图像整体清晰明亮。 信噪比：指信号电平与杂波电平的比，常常用分贝（dB）表示。信噪比越高表明它产生的杂波越少，图像信号质量越高。信噪比不得低于48dB。 白平衡（AWB):彩色摄像机要还原被摄物体的颜色，必须保持白平衡正常。,分辨率：指屏幕水平和垂直方向所显示的点数。分辨率越高，图像就越清晰。 工作距离：一般指镜头前端到被测物体的距离，小于最小工作距离系统一般不能清晰成像； 景深：以镜头最佳聚焦时的工作距离为中心，前后存在一个范围，在此范围内镜头都可以清晰成像。,影响景深的因素,视场角与景深是一对矛盾； (1)、镜头光圈：光圈越
6、大即光圈值(F)越小，景深越小；光圈越小即光圈值(F)越大，景深越大； (2)、镜头焦距：镜头焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大； (3)、拍摄距离：距离越远，景深越大；距离越近， 景深越小。,影响分辨率的因素,镜头的结构、材质、加工精度等 镜头的光圈越大，分辨率越高 光波长度越短分辨率越高 同档次的固定焦距镜头比变焦镜头分辨率高 短焦镜头一般边缘分辨率比中心低，长焦镜头一般中心比边缘分辨率低。,选配镜头原则,注意六个基本要素： A) 被摄物体的大小 B) 被摄物体的细节尺寸 C) 物距 D) 焦距 E) CCD摄像机靶面的尺寸 F) 镜头及摄像系统的分辨率,感光芯片(SENSOR),CC
7、D（Charge Coupled Device，电荷耦合元件）优点是灵敏度高，噪音小，信噪比大。但是生产工艺复杂、成本高、功耗高。目前CCD元件的尺寸多为1/3英寸或者1/4英寸，在相同的分辨率下，宜选择元件尺寸较大的为好。 CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件）优点是集成度高、功耗低(不到CCD的1/3)、成本低。但是噪音比较大、灵敏度较低、对光源要求高。在相同像素下CCD的成像往往通透性、明锐度都很好，色彩还原、曝光可以保证基本准确。而CMOS的产品往往通透性一般，对实物的色彩还原能力偏弱，曝光也都不太好。,感光面积
8、：是指相机的感光元件的面积。面积越大越成像质量越好。,主控芯片（DSP）,数字信号处理DSP（digital signalprocessor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。,测试标准,IEC1146-1-1994标准及GB12338-90标准。 IEC1146-1-1994标准测量装置包括： (1)测试卡：可选EIAJ-A NO.3清晰度卡，或EIAJ-A NO.4或NO.5多功能卡。(2)光源：3100K。 (3)示波器：分选
9、行示波器、矢置示波器TEK1741，及视频综合测试仪TEK VM-700A。 (4)黑白监视器：水平清晰度为1000线、有缩屏功能的监视器。 GB12338-90标准测量基本装置包括： (1)测试卡：分透射式电视综合测试图(GB6996.1)、透射式电视线性测试图A型(GB6996.2)、透射式电视综合测试图B型(GB6996.3)、透射式电视灰度测试图A型(GB6996.12)。 (2)光源：A型光源、色温2856K。 (3)电视测试信号发生器：TEK-111A。 (4)示波器：TEK-1741A。 (5)监视器：松下B/W800线。,测试方法,测试监控摄像机主要测清晰度、色彩还原性、照度、
10、逆光补偿，其次是测其监控摄像机失真、耗电量、最低工作电压。 1.清晰度的测量：多个监控摄像机进行测试时，应使用相同镜头，以测试卡中心圆出现在监视器屏幕的左右边为准，清晰准确的数出已给的刻度线共10组垂直线和10组水平线。分别代表着垂直清晰度和水平清晰度，并相应的一组已给出了线数。如垂直350线水平800线，此时最好用黑白监视器。测试时可在远景物聚焦，也可边测边聚焦。最好能两者兼用，可看出此摄像机的差异(对远近会聚)。,2.监控摄像机彩色还原性的测试：测试此参数应选好的彩色监视器。首先远距离观察人物、服饰，看有无颜色失真，拿色彩鲜明的物体对比，看监控摄像机反应灵敏度，拿彩色画册放在监控摄像机前，
11、看画面勾勒得清晰程度，过淡或过浓，再次应对运动的彩色物体进行摄像，看有无彩色拖尾、延滞、模糊等。测试条件如此摄像最大照度在50V时应在50+10V照度情况下测量，即每监控摄像机最大照度基础上加十伏，且光圈应保持最接近状态。 3.照度：将监控摄像机置于暗室，暗室前后为有源220V白炽灯，处设调压器，以调压器调节电压高代来调节暗室内灯的明暗，电压可以从0V调到250V。室内光照也可从最暗调至最明，测试时把摄像机光圈均开至最大时记录下一个最低照度值(把有源灯用调压器调暗至看不清暗室内置画面)再把光圈打至最小再记录下一个最低照度值，也可前后灯分别调压明灭。,4.监控摄像机逆光补偿：测试此参数有两种方法
12、：一种是在暗室内，把摄像机前侧调压灯打开，调至最亮时，然后在灯的下方放置一图画或文字，把监控摄像机迎光摄像，看图像和文字能否看清，画面刺不刺眼，并调节AL、AX拔档开关，看有无变化，哪种效果最好。另一种是在阳光充足的情况下把摄像机向窗外照，此时看图像和文字能否看清楚。 5.监控摄像机失真：看监控摄像机失真把测试卡置于摄像机前端使整个球体出现在屏幕上，看圆球形有无椭圆，把摄像机前移，看圆中心有无放大，再远距离测试边、角、框有无弧形失真等。 6.监控摄像机耗电量：最低工作电压，使用万用表测量电流，使用小稳压器调节电压看。,其他参数的测试,极性：包括极性输出幅度的测量，两者均可采用示波器测量，测量时应终接75负载。 信噪比：摄像机输出一帧图像中的噪声特性。摄像机摄取测试卡的测试图；非网络型摄像机通过专用示波器和视频测量仪，直接读取其信噪比大小（dB）；网络型摄像机通过图形工作站和视频测量仪，直接读取其信噪比大小（dB）。,测试所用设备,标准光源灯 照度计 测试卡 万用表 示波器 视频测量仪,
