主頁(yè)（http://www.130131.com）：CCD攝像機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)(中)(2) 攝像機(jī)的分辨率通常，固體攝像機(jī)的分辨率在鏡頭的分辨率與視頻信號(hào)帶寬(6MHz)保證的前提下，主要取決于圖像傳感器的像素?cái)?shù)，本文列出了根據(jù)像素?cái)?shù)計(jì)算攝像機(jī)的分辨率的公式，據(jù)此公式，我們知道解析度為500×582像素的攝像機(jī)，其分辨率不可能為420TVL。 分辨率有時(shí)也稱清晰度，對(duì)CCD攝像機(jī)來說，則應(yīng)有垂直方向的清晰度和水平方向的清晰度，兩者的比值也可稱為清晰度比。下面分別介紹一下攝像機(jī)的垂直清晰度與水平清晰度： 1、垂直清晰度 垂直清晰度是由一幀圖像的掃描行數(shù)決定的。由于在場(chǎng)消隱期間看不到掃描線，對(duì)于我國(guó)625行50場(chǎng)的掃描制式來說，畫面的有效掃描行數(shù)約為575行;而對(duì)于美國(guó)525行60場(chǎng)的掃描制式來說，畫面的有效掃描行數(shù)約為490行。由于水平掃描線之間是離散的，所以兩條相鄰的水平掃描線之間一定會(huì)丟失部分細(xì)節(jié)(或說對(duì)于掃描線相同的黑白水平線攝像時(shí)，掃描線與黑白水平線正好重合的概率不等于一)。一般來說，大概有30%(凱爾系數(shù))的細(xì)節(jié)會(huì)丟失。所以認(rèn)為，垂直清晰度RV等于有效掃描行數(shù)n乘以經(jīng)驗(yàn)值0.7(即70%)，即 RV = 0.7n (8) 所以，對(duì)625行的掃描制式來說，實(shí)際有效的清晰度為575×0.7=402TVL;對(duì)525行的掃描制式來說，其垂直清晰度為490×0.7=343TVL。因此垂直清晰度對(duì)同一電視制式來說，基本上是固定的。 2、水平清晰度 由于垂直清晰度對(duì)同一電視制式來說，基本上是固定的，因此攝像機(jī)的清晰度主要是看水平清晰度。這個(gè)水平清晰度是當(dāng)用與畫面高度相等的黑白相間的垂直平行線作被攝物時(shí)，在水平方向上所能夠再現(xiàn)的線數(shù)。而黑白條圖形都是一定頻率的方波信號(hào)，所以根據(jù)行掃描速度和傳送帶寬也可確定水平清晰度的值。 水平清晰度用RH表示，如果一條掃描線上能夠再現(xiàn)m個(gè)像素，則可用下式來表示水平清晰度：
式中，m為水平方向的像素?cái)?shù)，V是畫面的垂直高度，H為水平長(zhǎng)度，V/H也叫做光柵高寬比。一般V/H=3/4=0.75，所以(9)式可寫成 RH =3/4×m=0.75m (10) 該式即為黑白攝像機(jī)的清晰度公式。但現(xiàn)實(shí)上因?yàn)楣鈱W(xué)因素會(huì)低于這個(gè)理論值，如為抑制因條紋圖案接近間距發(fā)生的水波紋，所使用的光學(xué)低通濾波器及鏡頭的分辨率等。 對(duì)單板彩色CCD攝像機(jī)，因彩色濾光片效果，其分辨率低于相同像素?cái)?shù)的黑白攝像機(jī)，其清晰度的表示式為 RH = 0.75m×α (11) 式中，α為因彩色濾光片排列所改變的經(jīng)驗(yàn)值：對(duì)原色直線排列條紋濾光片，α=0.53?0.57;對(duì)補(bǔ)色方塊色差線順序?yàn)V光片，α=0.8?0.85。彩色CCD攝像機(jī)多使用后者。 因此，對(duì)像素?cái)?shù)為500(H)×582(V)的低解析攝像機(jī)來說，其黑白機(jī)的水平清晰度RH = 0.75×500 = 375TVL，所以對(duì)分辨率無特殊優(yōu)化處理等功能的一般攝像機(jī)來說，這種像素?cái)?shù)不可能有420TVL，至于彩色攝像機(jī)就更不可能稱420TVL了，而最好也只能是375×0.83=310TVL;至于752(H)×582(V)的高解攝像機(jī)，黑白機(jī)的水平清晰度為0.75×752=564TVL，不可能為600TVL，而彩色機(jī)也只有460TVL。所以，不是你說得越高越好，而是要有科學(xué)依據(jù)的。 分辨率的測(cè)試 通常，分辨率的測(cè)試是用安裝有成像質(zhì)量好的鏡頭的攝像機(jī)，去拍攝圖2所示的分辨率測(cè)試卡，并通過波形監(jiān)視器用人眼來讀取所能分辨的最大線數(shù)。其具體方法如下：
·按圖3布置測(cè)試環(huán)境。將分辨率測(cè)試卡置于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試燈光盒上，距攝像機(jī)約3m遠(yuǎn)。攝像機(jī)的視頻輸出端接波形監(jiān)視器，并使波形監(jiān)視器的輸出連至高分辨率黑白監(jiān)視器(600線以上)上; ·將景物照度設(shè)定為2000lx，光源色溫設(shè)定為3200K; ·調(diào)節(jié)鏡頭焦距(或選配合適的定焦鏡頭并前后稍稍移動(dòng)攝像機(jī))使分辨率卡的圖像充滿監(jiān)視器的屏幕，并通過精確對(duì)焦使圖像最清晰; ·用選行示波器觀察圖2所示的分辨率卡，就可得到圖4所示的波形; ·調(diào)節(jié)鏡頭光圈使信號(hào)白電平達(dá)到100%(700mV)，則此時(shí)調(diào)制深度剛超過5%的電視線數(shù)即為該攝像機(jī)的極限分辨率。 最低照度 最低照度的含義及條件 眾所周知，攝像機(jī)說明書中的最低照度指標(biāo)是非常重要的，因?yàn)樗呛饬繑z像機(jī)優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù)。這個(gè)指標(biāo)說明了攝像機(jī)能攝取監(jiān)控場(chǎng)景目標(biāo)上照度的最低值。并且，它也是當(dāng)被攝景物的光亮度低到一定程度，而使攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)電平低到某一規(guī)定值時(shí)的景物光亮度值。確切地說，最低照度是攝像機(jī)產(chǎn)生的亮度輸出電平為額定標(biāo)準(zhǔn)電平700mv的一半時(shí)被攝物體的照度值。
此外，在標(biāo)定最低照度這一參數(shù)時(shí)，還應(yīng)特別注明鏡頭的最大相對(duì)孔徑。如使用F1.2的鏡頭，當(dāng)被攝景物的光亮度值低到0.041x時(shí)，攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)幅值為最大幅值的50%，即達(dá)到350mV(一般標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)最大幅值為700mV即0.7V)，則稱此攝像機(jī)的最低照度為0.04lx / F1.2。被攝景物的光亮度值再低，攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)的幅值就達(dá)不到350mV，因此，監(jiān)視器的屏幕上是滿屏很難分辨出層次的、灰暗的圖像。 目前，市場(chǎng)上對(duì)最低照度的規(guī)范尚不統(tǒng)一，有些產(chǎn)品說明書中照度指標(biāo)很低的攝像機(jī)的低照度特性，可能還不如照度指標(biāo)稍高一些的攝像機(jī)的低照度特性好。究其原因，就是在測(cè)定低照度指標(biāo)時(shí)，使用的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)與鏡頭的孔徑不同。如果將攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)幅值降為最大幅值的30%(即210mV)為基準(zhǔn)時(shí)，再進(jìn)行測(cè)量，則被攝景物的光亮度值還可以再低，如0.03lx;若再進(jìn)一步將光學(xué)鏡頭換為F1.0的鏡頭，則由于光能量的增加，被攝景物的光亮度值還可再進(jìn)一步降低到0.02lx。 由上分析可見，最低照度的數(shù)值實(shí)際上與下述四個(gè)因素有關(guān)： ·鏡頭的光圈的大小; ·光源的色溫的高低; ·視頻信號(hào)的幅度的大小; ·目標(biāo)的反射率和背景的情況。 因此，只有標(biāo)明了以上四個(gè)相關(guān)條件，而測(cè)試出的最低照度值才是有意義的。若拋開測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，而單純地以某品牌攝像機(jī)的照度標(biāo)稱值，去和另一個(gè)品牌攝像機(jī)的照度標(biāo)稱值去比較，是不能準(zhǔn)確得出哪臺(tái)攝像機(jī)的低照度特性更好的結(jié)論的，因?yàn)樗鼈兯苗R頭的相對(duì)孔徑和輸出視頻信號(hào)的規(guī)定值等條件可能是不一樣的。又如，若使用針孔鏡頭，攝像機(jī)的最低照度指標(biāo)，肯定要加大。所以，目前攝像機(jī)中的最低照度指標(biāo)，只能用于設(shè)計(jì)及選購(gòu)器材時(shí)的參考。
|
