CCD摄像机最低照度技术详谈
低照度摄像机类型及 成像原理分析
低照度摄像机类型及成像原理分析
近几年，市面上出现形形**的低照度摄像机产品，但所能实现的功能却
是有差别的，究竟是什么原因造成了它们的不一致?下面我刊资深技术顾问试从低照度成像产品类型及原理方面做一番分析。
低光摄像机又称作低照度摄像机，是一种专为光线照度不足的环境所开
发设计的监控产品，它的组成有相当程度的复杂性，从镜头到摄像机传感器及
低光摄像成效源自组件条件
我们都知道低光摄像机除了比须搭配IR 类型的镜头以满足日夜低照下的成像焦点之外，更重要的是这种低光摄像机功能形成的组件部分是特别的，尤
其在低光摄像机的型式与类别分析
进行低照度与夜视监控建置及产品选型前，需先对低照度与夜视应用的
类别及特性有所了解，只有掌握这些类别特性之后才能善加运用于相应的环境。
首先，低照度摄像机一般是指无需辅助灯光就能够辨别低照度环境下的目标，
其原理是运用摄像机本身感光组件Sensor、1.低光高感度模式(Low-Light Mode) 这种类型又称低光全彩模式，此型摄像机大多采用Super HAD Ex-view CCD/ EXTRA -View CCD 或背照式COMS 为感光组件，在低照度环境下有很好的可见光和近红外光反应。
应用此技术的摄像机也称做全天候摄像机。
通常
其低光彩色模式的低照度可达0.01Lux，以黑白呈现可达0.001Lux，搭配红外光辅助照明则可在0Lux 时使用，但后两种情况的照度不构成Low-light 低光彩色
条件的要求与模式。
此种监控摄像机不仅能清晰的辨识2.白天彩色/夜晚黑白模
式(Day/Night Mode)。
摄像机的几个重要的技术指标
摄像机的⼏个重要的技术指标(1)清晰度清晰度是⼀个摄像机的最重要指标，在监控系统中对图像的清晰度有很⾼的要求，如在交通监控中,对车辆要能看清车牌号码，对⾏⼈要能看清脸部特征，如果这些都看不清楚，那么监控将失去意义。
线数的多少决定着清晰度,线数越⾼看到的图像也就越清晰,与CCD芯⽚及尺⼨也是有⼀定关系的。
⾼速球型摄像机⼀定要达到480线清晰度才能满⾜要求。
在普通的商场,酒店,学校等⼀般⽤420线的清晰度就能达到要求。
(2)最低照度摄像机的最低照度是指当被拍摄物体的光亮度降低到⼀定程度时，摄像机输出的视频信号仍能清晰可见。
如果是在户外,需要24⼩时监控,在夜晚光线很暗，通常要求摄像机的最低照度要达到0.01LUX。
⽐如在交通监控中。
⽬前解决摄像机低照度问题,主要是采⽤超感度CCD（即EXviewHADCCD）,这种超感度CCD要⽐普通CCD接收到更多的光线,从⽽使物体在很暗的光线下仍能清晰成像。
(3)宽动态功能在光线的变化很⼤，前景和背景及其光线反差也很⼤的情况下(如交通监控)，为了能拍摄到⾼质量的画⾯，就需要摄像机具备宽动态功能。
在前景物体暗，背景亮的情况下，拍下的物体图像就⾮常⿊⽽看不清楚，⽬前市场上的摄像机解决⽅法是采⽤背光补偿（BLC），但是因为背光补偿是采⽤中央光线补偿的技术来处理图像，所以采⽤背光补偿技术处理的图像前景物体因光线补偿可以看清楚，但是背景因光线补偿太亮⽽看不清楚。
如果需要同时看清前景物体和背景，这时候就要⽤到具有宽动态功能的摄像机。
宽动态技术是图像经过两次曝光，通过内部处理电路，合成⼀幅前景物体和背景都清晰明亮的图像。
⼀般宽动态摄像机的动态范围能达到80倍。
⽬前⾼速球型摄像机已具有此功能。
以上指标中，清晰度和最低照度是⾸要考虑的，宽动态功能⽬前并不是所有摄像机都有，只是少部分有。
我们在监控系统⼯程中还有⼀个距离问题，监控距离与镜头的焦距有关，镜头越⼤焦距越⼤，看的距离就越远，但是看到的范围就会⼩，⽐如只要求看10⽶，那⽤3.6mm的镜头就可以满⾜，3.6mm属于⼴⾓镜头，看的范围要⼴⼀些。
CCD摄像机常见性能和主要性能指标
关键字：监控监控摄像机摄像机 CCD摄像机监视器CCD摄像机常见性能和主要性能指标（一）摄像机清晰度清晰度数是衡量摄像机优劣的一个重要参数，它指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器（应比摄像机的分辨率高）上能够看到的最多线数。
当超过这一线数时，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相间的线条。
工业监视用摄像机的分辨率通常在380~460线之间，广播级摄像机的分辨率则可达到700线左右。
清晰度是由摄像器件像素多少决定的，显然摄像器件的像素越多，得到的图像越清晰，反之也然。
清晰度越高，说明摄像机档次越高，反之越低。
（二）摄像机最低照度最低照度是最低照度是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。
一般彩色摄像机的最低照度为2～3LUX，照度的测定是以在一定的镜头光圈系数为前提，因此，不能只看摄像机说明书中标明的最低照度，应按摄像机在同一光圈系数下其照度值的大小。
最低照度越小，摄像机档次越高。
相对于彩色摄像机而言，黑白摄像机由于没有色度处理而只对光线的强弱（亮度）信号敏一般可做到所以黑白摄像机的照度比彩色摄像机照度要低，感，0.1LUX在F1.4时，至于微光摄像机则更低。
有关光圈系数的知识请参阅镜头一节。
视频信号的标称值为1Vp-p，标准值为0.7Vp-p，最低照度时的视频信号值为1/3到1/2的标准植。
所以摄像机在最低照度时的图像，决不会“如同白昼一样”。
另外，摄像机在最低照度时产生的图像清晰度，是用电视信号测试卡进行测式的，其黑白相间的条纹，要求黑色反射率近于0%，白色反射率大于89.9%。
而我们在现场观察时有时不具备这样的条件，比如：树叶和草地的反射率很低，反差很小，就不易获得清晰图像。
因此实际使用当中不能以摄像机标称的最低照度作为衡量现场环境照度的标准。
（三）摄像机信噪比信噪比也是摄像机的一个重要的性能指标。
当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通常比较明快，观察者不易看出画面中的干扰噪点；而当摄像机摄取较暗的场景时，监视器显示的画面就比较昏暗，观察者此时很容易看到画面中雪花状的干扰噪点。
工业相机最低照度的主要判定参数解析
工业相机最低照度的主要判定参数解析工业相机作为主要的成像设备，在整个机器视觉系统中占据着重要的位置，工业相机的质量直接影响着机器视觉最终图像的品质。
而衡量一款工业相机质量的参数有很多，如清晰度、速度、稳定度以及感光度等。
我们想要知晓一款相机的感光度，就需要通过了解其最低照度来进行判断，最低照度指的就是工业相机可以实现清晰成像的最暗环境程度，直接决定着这款相机可以应用于怎样的工作环境下。
目前，对于工业相机最低照度的测量，由于没有统一的国际标准，因此，市面上存在着众多的方法，但最为常用的是目标照度法。
虽然在最低照度的测量上，存在着不同的方法，但其主要的判定参数却是大致相同的。
1、视频振幅的IRE等级CCD工业相机的视频输出最大振幅一般为100IRE或700毫伏，一个100IRE 的视频则表示可以完全驱动一个监视器表现最好亮度和对比度的优质影像，通常30IRE是最低的表现可用影像的数值。
一个在10IRE下测量的结果可以比在100IRE 下测量的结果高出10倍，因此没有标出IRE等级的结果实际上是没有意义的。
2、光源的色温光源的色温表述光源中光线的波长内容，一个3200k光源的多数波长都在600纳米和900纳米之间，而一个9300k光源的多数波长则都在300到500纳米之间。
在一个典型的CCD传感器上，一个600纳米波长的光源将比波长为900纳米波长的光源多产生10倍的电子，因此，要对色温进行特别标注，这对测量结果也有着非常重要的意义。
3、目标的反射率和背景目标的反射率和背景能彻底改变测量的结果，一个有100%反射率的目标平面上能产生比只有1%反射率的目标高出100倍的光线。
4、镜头F值F值表示的是镜头采集光线的能力，一个好的镜头能采集更多的光线并集中放射到CCD传感器上，如F1.4的镜头比F2.0的镜头能采集2倍的光线，也就是说F1.0的镜头比F10的镜头能多采集100倍的光线，因此在测量中标出F值是非常重要的。
【百科】什么是低照度摄像机
【百科】什么是低照度摄像机低照度摄像机是指在较低光照度的条件下仍然可以摄取清晰图像的监控摄像机。
顾名思义，低照度摄像机是指在较低光照度的条件下仍然可以摄取清晰图像的摄像机，CCTV产业的技术规格方面对此并无统一标准，因此也无法定义在最低照度为何值可称其为低照度摄像机。
况且最低照度的数值与镜头的光圈大小(F值)、电子灵敏度(ELECTRONIC、SENSITIVITY)、红外线开关状态等条件均有关系，因此需要在相同测试条件下考察摄像机的最低照度。
照度，即光照强度，是一种物理术语，指单位面积上所接受可见光的能量。
单位：勒克斯Lux，简作Lx。
安防行业所说的照度，用Lux表示。
0Lux表示在没有光线情况下也能拍摄，一般摄像机大都在0Lux 或者0.1Lux，照度值的大小是要看镜头的光圈大小(F值)，F值越小所需的照度越低。
从彩色摄像机从0.0004LUX~1LUX，黑白摄像机从0.0003~0.1LUX均有(若搭配红外线，则均可达到0LUX)。
业内人士认为，照度能低到多少，不仅要看镜头的光圈大小(F值)，更要看是在什么条件限制下才能出现所标示的LUX值，否则只是流于数字表面便无任何实际意义。
以光圈大小(F值)而言，光圈愈大则其所代表的F值愈小，所需的照度愈低最低照度低照度摄像机最低照度的级别：0.1Lux：暗光级 0.01Lux：月光级 0.001Lux及以下：星光级原理可以在极其微弱的光照下工作的闭路电视摄像机。
可以在低于正常视觉响应的光照情况下工作的闭路电视系统。
照度是用Lux表示。
0Lux表示在没有光线情况下也能拍摄，一般摄像机大都在0Lux或者0.1Lux，照度值的大小是要看镜头的光圈大小(F值：F值为镜头焦距与光圈直径的比值，比值越小，说明光圈越大，通光量越大)，F值越小所需的照度越低。
摄像机从0.001Lux到1Lux的都有，众说纷纭，当Lux值在0.001的时候，基本已经达到星光级照度。
CCD摄像机
CCD摄像机1 基本介绍编辑工作方式被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。
视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。
它是一种半导体成像器件，为简化CCD摄像机的供电，一般从外部只输入一种电源（12V），而机内其他各种电压值的电源都由电源变换获得。
分辨率的选择评估摄像机分辨率的指标是水平分辨率，其单位为线对，即成像后可以分辨的黑白线对的数目。
常用的黑白摄像机的分辨率一般为380-600，彩色为380-480，其数值越大成像越清晰。
一般的监视场合，用400线左右的黑白摄像机就可以满足要求。
而对于医疗、图像处理等特殊场合，用600线的摄像机能得到更清晰的图像。
成像灵敏度通常用最低环境照度要求来表明摄像机灵敏度，黑白摄像机的灵敏度大约是0.02-0.5Lux（勒克斯），彩色摄像机多在1Lux以上。
0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合；在夜间使用或环境光线较弱时，推荐使用0.02Lux的摄像机。
与近红外灯配合使用时，也必须使用低照度的摄像机。
另外摄像的灵敏度还与镜头有关，0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2相当于 3.4Lux/F1.参考环境照度：夏日阳光下100000Lux 阴天室外 10000Lux 电视台演播室 1000Lux 距60W台灯60cm桌面300Lux 室内日光灯 100Lux 黄昏室内 10Lux 20cm 处烛光 10-15Lux 夜间路灯 0.1Lux电子快门电子快门的时间在1/50-1/100000秒之间，摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式，可根据环境的亮暗自动调节快门时间，得到清晰的图像。
有些摄像机允许用户自行手动调节快门时间，以适应某些特殊应用场合。
外同步与外触发外同步是指不同的视频设备之间用同一同步信号来保证视频信号的同步，它可保证不同的设备输出的视频信号具有相同的帧、行的起止时间。
低照度监控摄像机的几点知识说明
一、什么是低照度监控摄像机低照度监控摄像机，俗称星光级摄像机，顾名思义是指在相当于星星的光照情况下可以实现清晰彩色的辩识影像、更是实时连续的画面的摄像机。
星光级是指彩色照度达到0。
01LUX，黑白照度能达到0。
001LUX那么这里还得让大家了解下超低照度，也就是超低照度星光级（相当于繁星的光照），是指彩色照度达到0。
001LUX，黑白照度能达到0。
0001LUX，它是一种对光线要求更低的机器。
二、低照度监控摄像机的优势1、低照摄像机与普通照度摄像机相比的优势不言而喻在于它的低照。
也就是说，环境光线不好的情况下，它也可以实现清晰的彩色图像；2、低照摄像机与红外摄像机相比，优势在于它的稳定性。
为什么这么说呢？由于红外灯的发热，还有有的厂家为了增加红外灯的亮度，调高了电流，发热就更高了，这样整个电路的元器件很容易老化，元器件老化后，摄像机的问题就随之而来了。
而且电流加大后，对电源的要求就增大了，举个例子：一台25个5MM红外灯的摄像电流一般在400MA以上，那么要求电源的实际电流要达到500MA，客户通常用标1A的电源去用，正规厂家的电源还可以，如果市场上随意买的，加上传输距离过远，或传输线材质量不好的话，就很有可能图像不稳定。
我们可以试想半年到一年以后电源衰减后的会是什么情况。
而低照摄像机的电流通常在70MA左右，对电源要求之低可想而知，而且这么低的电流，发热很小产品稳定、耐久。
三、低照度摄像机的应用环境首先，我们要强调，不是所有的环境都适合用低照度摄像机。
为什么这么说呢，因为低照毕竟不是0照，还是需要有光线的，如果完全没有光线的环境大家还是只能用红外机。
这里给大家个建议：用好点的红外灯，千万别用那些很亮的高电流短命产品（那是饮鸩止渴），红外灯的好坏一定不是取决于它有多亮的。
现在，我们现在来梳理一下，哪些环境我们可以选择低照度摄像机。
其实很简单，只要环境24小时有光，或者完全没有光的时候就不需要监控的环境我们就能选择。
低照度监控摄像机 黑暗中明亮的眼睛
低照度监控摄像机黑暗中明亮的眼睛
夜幕的降临，预示着一天的结束，各种事物都在夜间休养生息，但夜幕却是犯罪分子们的天然掩护，很多罪恶都是在夜幕的笼罩下进行的。
据国际上统计的数字来说，治安案件发生基本90%以上都是夜间，因此我们说，夜间监控比白天监控更重要。
而且还值得注意的是，拿北京来说，虽然也是国际化的大都市，但大部分城区在夜深以后也都比较暗，这些因素都相应地催生了低照度摄像机的诞生。
何谓低照度摄像机呢？顾名思义，低照度摄像机是指在较低光照度的条件下仍然可以摄取清晰最低照度是人们评价摄像机对亮度灵敏程度的一个指标，该数字越低，说明摄像机灵敏度越高，性能越好。
但这并不是绝对的，因为诸如光圈、镜头质量、CCD和DSP相配合
在众多因素中，最能够影响低照度摄像机处理能力的两个主要因素分别为：CCD和DSP，其中前者决定低照度的成像效果，而后者决定画面质量是否清晰、稳定。
CCD的尺寸大小对成像效果是有一定影响力的，可以说CCD的尺寸大小就是感光器件的面积大小，CCD像素数目越多、单一像素尺寸就越大，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低，收集到的DSP芯片的处理能力也是很关键的。
如果本身环境中光线很暗的话，可以通过优良的DSP进行校正和优化，将信号放大到一个比较好的值。
如此一来，摄像机的噪点及照度都会比较低，因而也能得到比较清晰的画面。
可以说，DSP对噪点的处理在提升低照摄像机画面质量上其关键作用，也是体现各厂家摄像机性能差异的一环。
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CCD摄像机最低照度技术详谈
技术定义上讲，最低照度应该是在标准的电视帧比率下，CCD 摄像机输出
电平为某一幅度下所需的屏幕照度，其单位为1ux。
当然这里包括摄像机处于最大增益，光圈最大(所谓光圈最大，即最小的f 数，对于1/2 英寸ccd 摄像机，
典型值为f1.4，而对于2/3 英寸ccd 摄像机，典型值为f1.7);另外，对于屏幕的
反射率也应该是89.9%，色温3，200k，γ为0.45，自动拐点关断等等。
一、最低照度的测试条件
1、最大增益
一般为+18db，但是+24db 和+30db 的摄像机相继出现。
由于摄像机最大增益的不同，其最低照度也会不同，必然产生混乱。
2、输出电平
决定最低照度的一个主要因素是摄像机的输出电平，是标准电平的
100%(0.7v)，还是70%(0.49v)等，怎样才算较为合理。
由罗伯特?以瑟在摄像机低照度性评估一文资料所示(见表1)，可以看出，同一类型、不同厂家，或同一
厂家、不同类型的摄像机，其输出电平的要求也不一样。
从表1 可以看出，对广播级摄像机，其输出电平均要求100%，这是比较统一的;但对于后三档的摄像机，要求各异，并无统一标准，可见所声称的最低
照度不是在统一标准下得出的。
3、γ曲线
上面说过，最低照度的一个测定条件是γ=0.45，但并非全是如此。
另外有几种情况影响γ曲线：
a.黑压缩。
这在摄像机中广泛使用，其主要目的是减小低照度下的噪波，。