CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫,它是一種半導體成像器件,因而具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優點。
1. CCD攝像機的工作方式
被攝物體的圖像經過鏡頭聚焦至CCD芯片上,CCD根據光的強弱積累相應比例的電荷,各個像素積累的電荷在視頻時序的控制下,逐點外移,經濾波、放大處理後,形成視頻信號輸出。視頻信號連接到監視器或電視機的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。
2. 分辨率的選擇
評估攝像機分辨率的指標是水平分辨率,其單位為線對,即成像後可以分辨的黑白線對的數目。常用的黑白攝像機的分辨率一般為380-600,彩色為380-480,其數值越大成像越清晰。一般的監視場合,用400線左右的黑白攝像機就可以滿足要求。而對於醫療、圖像處理等特殊場合,用600線的攝像機能得到更清晰的圖像。
3. 成像靈敏度
通常用最低環境照度要求來表明攝像機靈敏度,黑白攝像機的靈敏度大約是0.02-0.5Lux(勒克斯),彩色攝像機多在1Lux以上。0.1Lux的攝像機用於普通的監視場合;在夜間使用或環境光線較弱時,推薦使用0.02Lux的攝像機。與近紅外燈配合使用時,也必須使用低照度的攝像機。另外攝像的靈敏度還與鏡頭有關,0.97Lux/F0.75相當於2.5Lux/F1.2相當於3.4Lux/F1.
參考環境照度:
夏日陽光下 100000Lux 陰天室外 10000Lux
電視臺演播室 1000Lux 距60W檯燈60cm 桌面 300Lux
室內日光燈 100Lux 黃昏室內 10Lux
20cm處燭光 10-15Lux 夜間路燈 0.1Lux
4. 電子快門
電子快門的時間在1/50-1/100000秒之間,攝像機的電子快門一般設置為自動電子快門方式,可根據環境的亮暗自動調節快門時間,得到清晰的圖像。有些攝像機允許用戶自行手動調節快門時間,以適應某些特殊應用場合。
5. 外同步與外觸發
外同步是指不同的視頻設備之間用同一同步信號來保證視頻信號的同步,它可保證不同的設備順泰偉成輸出的視頻信號具有相同的幀、行的起止時間。為了實現外同步,需要給攝像機輸入一個複合同步信號(C-sync)或複合視頻信號。外同步並不能保證用戶從指定時刻得到完整的連續的一幀圖像,要實現這種功能,必須使用一些特殊的具有外觸發功能的攝像機。
6. 光譜響應特性
CCD器件由硅材料製成,對近紅外比較敏感,光譜響應可延伸至1.0um左右。其響應峰值為綠光(550nm),分佈曲線如右圖所示。夜間隱蔽監視時,可以用近紅外燈照明,人眼看不清環境情況,在監視器上卻可以清晰成像。由於CCD傳感器表面有一層吸收紫外的透明電極,所以CCD對紫外不敏感。彩色攝像機的成像單元上有紅、綠、蘭三色濾光條,所以彩色攝像機對紅外、紫外均不敏感。