CCD攝像機常見(jiàn)性能和主要性能指標

一、清晰度
清晰度數是衡量攝像機優(yōu)劣的一個(gè)重要參數，它指的是當攝像機攝取等間隔排列的黑白相間條紋時(shí)，在監視器（應比攝像機的分辨率高）上能夠看到的最多線(xiàn)數。當超過(guò)這一線(xiàn)數時(shí)，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相間的線(xiàn)條。

工業(yè)監視用攝像機的分辨率通常在380~460線(xiàn)之間，廣播級攝像機的分辨率則可達到700線(xiàn)左右。清晰度是由攝像器件像素多少決定的，顯然攝像器件的像素越多，得到的圖像越清晰，反之也然。清晰度越高，說(shuō)明攝像機檔次越高，反之越低。

二、最低照度

最低照度是最低照度是當被攝景物的光亮度低到一定程度而使攝像機輸出的視頻信號電平低到某一規定值時(shí)的景物光亮度值。一般彩色攝像機的最低照度為2～3lux， 照度的測定是以在一定的鏡頭光圈系數為前提，因此，不能只看攝像機說(shuō)明書(shū)中標明的最低照度，應按攝像機在同一光圈系數下其照度值的大小。最低照度越小，攝像機檔次越高。相對于彩色攝像機而言，黑白攝像機由于沒(méi)有色度處理而只對光線(xiàn)的強弱（亮度）信號敏感，所以黑白攝像機的照度比彩色攝像機照度要低，一般可做到0.1lux在f1.4時(shí)，至于微光攝像機則更低。有關(guān)光圈系數的知識請參閱鏡頭一節。

視頻信號的標稱(chēng)值為1vp-p，標準值為0.7vp-p，最低照度時(shí)的視頻信號值為1/3到1/2的標準植。所以攝像機在最低照度時(shí)的圖像，決不會(huì )“如同白晝一樣”。另外，攝像機在最低照度時(shí)產(chǎn)生的圖像清晰度，是用電視信號測試卡進(jìn)行測式的，其黑白相間的條紋，要求黑色反射率近于0%，白色反射率大于89.9%。而我們在現場(chǎng)觀(guān)察時(shí)有時(shí)不具備這樣的條件，比如：樹(shù)葉和草地的反射率很低，反差很小，就不易獲得清晰圖像。因此實(shí)際使用當中不能以攝像機標稱(chēng)的最低照度作為衡量現場(chǎng)環(huán)境照度的標準。

三、信噪比

信噪比也是攝像機的一個(gè)重要的性能指標。當攝像機攝取較亮場(chǎng)景時(shí)，監視器顯示的畫(huà)面通常比較明快，觀(guān)察者不易看出畫(huà)面中的干擾噪點(diǎn)；而當攝像機攝取較暗的場(chǎng)景時(shí)，監視器顯示的畫(huà)面就比較昏暗，觀(guān)察者此時(shí)很容易看到畫(huà)面中雪花狀的干擾噪點(diǎn)。干擾噪點(diǎn)的強弱（也即干擾噪點(diǎn)對畫(huà)面的影響程度）與攝像機信噪比指標的好壞有直接關(guān)系，即攝像機的信噪比越高，干擾噪點(diǎn)對畫(huà)面的影響就越小。

所謂“信噪比”指的是信號電壓對于噪聲電壓的比值，通常用符號s/n來(lái)表示。由于在一般情況下，信號電壓遠高于噪聲電壓，比值非常大，因此，實(shí)際計算攝像機信噪比的大小通常都是對均方信號電壓與均方噪聲電壓的比值取以10為底的對數再乘以系數20，單位用db表示。

一般攝像機給出的信噪比值均是在agc（自動(dòng)增益控制）關(guān)閉時(shí)的值，因為當agc接通時(shí)，會(huì )對小信號進(jìn)行提升，使得噪聲電平也相應提高。ccd攝像機信噪比的典型值一般為45db~55db。測量信噪比參數時(shí)，應使用視頻雜波測量?jì)x直接連接于攝像機的視頻輸出端子上。

四、自動(dòng)增益控制（agc）

agc——automatic gain control的縮寫(xiě)。所有攝象機都有一個(gè)將來(lái)自 ccd的信號放大到可以使用水準的視頻放大器，其放大量即增益，等效于有較高的靈敏度，可使其在微光下靈敏，然而在亮光照的環(huán)境中放大器將過(guò)載，使視頻信號畸變。為此，需利用攝象機的自動(dòng)增益控制（agc）電路去探測視頻信號的電平，適時(shí)地開(kāi)關(guān)agc，從而使攝象機能夠在較大的光照范圍內工作，此即動(dòng)態(tài)范圍，即在低照度時(shí)自動(dòng)增加攝象機的靈敏度，從而提高圖像信號的強度來(lái)獲得清晰的圖像。具有agc功能的攝像機，在低照度時(shí)的靈敏度會(huì )有所提高，但此時(shí)的噪點(diǎn)也會(huì )比較明顯。這是由于信號和噪聲被同時(shí)放大的緣故。

五、背景光補償（blc）

blc——backlight compesation的縮寫(xiě)，也稱(chēng)作逆光補償或逆光補正，它可以有效補償攝像機在逆光環(huán)境下拍攝時(shí)畫(huà)面主體黑暗的缺陷。

通常，攝象機的agc工作點(diǎn)是通過(guò)對整個(gè)視場(chǎng)的內容作平均來(lái)確定的，但如果視場(chǎng)中包含一個(gè)很亮的背景區域和一個(gè)很暗的前景目標，則此時(shí)確定的agc工作點(diǎn)有可能對于前景目標是不夠合適的，背景光補償有可能改善前景目標顯示狀況。

當引入背光補償功能時(shí)，攝像機僅對整個(gè)視場(chǎng)的一個(gè)子區域（如從第80行 ~ 200行的中心區域）進(jìn)行檢測，通過(guò)求此區域的平均信號電平來(lái)確定agc電路的工作點(diǎn)。由于子區域的平均電平很低，agc放大器會(huì )有較高的增益，使輸出視頻信號的幅值提高，從而使監視器上的主體畫(huà)面明朗。此時(shí)的背景畫(huà)面會(huì )更加明亮，但其與主體畫(huà)面的主觀(guān)亮度差會(huì )大大降低，整個(gè)視場(chǎng)的可視性得到改善。

當背景光補償為開(kāi)啟時(shí)，攝象機僅對整個(gè)視場(chǎng)的一個(gè)子區域求平均來(lái)確定其agc工作點(diǎn)，此時(shí)如果前景目標位于該子區域內時(shí)，則前景目標的可視性有望改善。

六、電子快門(mén)（es）

電子快門(mén)的英文全稱(chēng)為electronic　shutter，是對比照相機的機械快門(mén)功能提出一個(gè)術(shù)語(yǔ)，它相當于控制ccd圖像傳感器的感光時(shí)間。由于ccd感光的實(shí)質(zhì)是信號電荷的積累，則感光時(shí)間越長(cháng)，信號電荷的積累時(shí)間就越長(cháng)，輸出信號電流的幅值也就越大。通過(guò)調整光生信號電荷的積累時(shí)間（即調整時(shí)鐘脈沖的寬度），即可實(shí)現控制ccd感光時(shí)間的功能。

七、白平衡（wb）

白平衡（white balance），只用于彩色攝象機，其用途是實(shí)現攝象機圖像能精確反映景物狀況，有手動(dòng)白平衡和自動(dòng)白平衡兩種方式。

自動(dòng)白平衡（awb，automatic white balance）有分為連續白平衡和自動(dòng)控制白平衡。連續白平衡也稱(chēng)為自動(dòng)跟蹤白平衡（automatic tracking white balance，atw），是隨著(zhù)景物色彩溫度的改變而連續地調整，范圍為2800~6000k。這種方式對于景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場(chǎng)合是最適宜的，使色彩表現自然，但對于景物中很少甚至沒(méi)有白色時(shí)，如場(chǎng)景大部分是藍天白云或夕陽(yáng)等高色溫物體及場(chǎng)景比較昏暗的場(chǎng)合下，連續的白平衡不能產(chǎn)生最佳的彩色效果。自動(dòng)控制白平衡（automatic white balance control，awc），需要先將攝象機對準諸如白墻、白紙等白色參考目標，然后將通過(guò)菜單或開(kāi)關(guān)設置從手動(dòng)改變?yōu)樽詣?dòng)方式，保留在該位置幾秒鐘或者至圖像呈現白色為止，在白平衡被執行后，將自動(dòng)方式開(kāi)關(guān)撥回手動(dòng)位置以鎖定該白平衡的設置，此時(shí)白平衡設置將保持在攝象機的存儲器中，直至再次執行被改變?yōu)橹?，其范圍?300~10000k，在此期間，即使攝象機斷電也不會(huì )丟失該設置。以按鈕方式設置白平衡最為精確和可靠，適用于大部分應用場(chǎng)合。

手動(dòng)白平衡關(guān)閉自動(dòng)白平衡，通過(guò)手動(dòng)調節紅色或藍色調整裝置，以改變紅色或藍色狀況，一般可調等級多達107個(gè)，如增加或減少紅色各一個(gè)等級、增加或減少蘭色各一個(gè)等級。除次之外，有的攝象機還有將白平衡固定在3200k（白熾燈水平）和5500k（日光水平）等檔次命令。

八、同步方式

攝像機的同步方式一般有內同步、電源同步和外同步。內同步（int）是利用攝象機內部的晶體振蕩電路產(chǎn)生同步信號來(lái)完成操作。

電源同步（ll，line locked），也稱(chēng)之為線(xiàn)性鎖定或行鎖定，是利用攝象機的交流電源來(lái)完成垂直推動(dòng)同步，即攝象機和電源零線(xiàn)同步。

外同步（ext）利用一個(gè)外同步信號發(fā)生器產(chǎn)生的同步信號送到攝象機的外同步輸入端來(lái)實(shí)現同步。同步信號可以是彩色復合視頻或黑色突法信號（vbs）、黑白復合視頻或復合同步信號（vs），也可以是如矩陣等外部設備的復用垂直驅動(dòng)信號（vd2）和復合視頻輸出信號。