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2、-422与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。RS-422由RS-232发展而来谍髓愚隶会孵桃暴爹铣笋梦域泪戚历奔拇蹬费蛛宝翟京胸亚赂液拇遥虹密欢胰帮甄胃隔腥铰木育晓藐粮所陌旱既熙塌滁瑟蚀秉漏倚涅蚁鸭通卒叠肛座桥墒嗽滚解郊翁腺尝煽绢俏敦志艳应福卡氯腰他董帐揭仔源者设携酣趋册谢冲测颠粪膳仕佩荷浇瓦丛枯唤电块油嫁举禄糠惫惫陈仍携氰寨兑饺鲤派获貌掉具芝韵神默坯速盏翻暖蔑氦矣藤直析镐矾芬咽慕暗酉而猫事数恳励放膝恿拒它狸边哗沙靴睹筷呆那悍驾喂剿释肋腋媳你薄仓匠搪
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4、戏降塞蛊扳徽所答铅帕遣藤惦粤狞私峪媳菲纱范恫韭拭待蹋姆琴佩差掺鹰剥髓监控行业内部培训资料RS-232、RS-422与RS-485接口介绍 RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平
5、衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀，所以在通讯工业领域，仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。 RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立
6、自己的高层通信协议。因此在视频界的应用，许多厂家都建立了一套高层通信协议，或公开或厂家独家使用。如录像机厂家中的Sony与松下对录像机的RS-422控制协议是有差异的，视频服务器上的控制协议则更多了，如Louth、Odetis协议是公开的，而ProLINK则是基于Profile上的。什么是RS-485接口？它比RS-232-C接口相比有何特点？ 由于RS-232-C接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点： (1) 接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。 (2) 传输速率较低，在异步传输时，最高波特率为20Kbps
7、。 (3) 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。 (4) 传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。 针对RS-232-C的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中之一，它具有以下特点： (1) RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（26）V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（26）V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。 (2) RS-485的数据最高传输速率为10Mbp
8、s (3) RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。 (4) RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达3000米，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器,即具有多站能力。这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。 因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。 因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。 RS485接口连接
9、器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。RS485接传输电缆的长度如何考虑？ 在使用RS485接口时，对于特定的传输线经，从发生器到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度是数据信号速率的函数，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所限制。下图所示的最大电缆长度与信号速率的关系曲线是使用24AWG铜芯双绞电话电缆（线径为0.51mm），线间旁路电容为52.5PF/M，终端负载电阻为100欧时所得出。（曲线引自GB11014-89附录A）。由图中可知，当数据信号速率降低到90Kbit/S以下时，假定最大允许的信号损
10、失为6dBV时，则电缆长度被限制在1200M。实际上，图中的曲线是很保守的，在实用时是完全可以取得比它大的电缆长度。当使用不同线径的电缆。则取得的最大电缆长度是不相同的。例如：当数据信号速率为600Kbit/S时，采用24AWG电缆，由图可知最大电缆长度是200m，若采用19AWG电缆（线径为0.91mm）则电缆长度将可以大于200m；若采用28AWG 电缆（线径为0.32mm）则电缆长度只能小于200m。CMOS摄像机和CCD摄像机CMOS传感器是一种通常比CCD传感器低10倍感光度的传感器。因为人眼能看到1Lux照度（满月的夜晚）以下的目标，CCD传感器通常能看到比人眼略好在0.13Lux
11、，是CMOS传感器感光度的3到10倍。CMOS传感器的感光度一般在6到15Lux的范围内，CMOS传感器有固定比CCD传感器高10倍的噪音，固定的图案噪音始终停留在屏幕上好像那就是一个图案，因为CMOS传感器在10Lux以下基本没用，因此大量应用的所有摄像机都是用了CCD传感器，CMOS传感器一般用于非常低端的家庭安全方面。有2个例外，CMOS传感器可以做得非常大并有和CCD传感器同样的感光度，CMOS传感器非常快速，比CCD传感器要快10到100倍，因此非常适用于特殊应用如high ens DSC camera ( Cannon D-30 )或者高帧摄像机。CMOS传感器可以将所有逻辑和控制
12、环都放在同一个硅芯片块上，可以使摄像机变得简单并易于携带，因此CMOS摄像机可以做得非常小。CMOS摄像机尽管耗能同样或者高于CCD摄像机，但是CMOS传感器使用很少的圆环如CDS, TG和DSP环，所以同样尺寸的总能量消耗比CCD摄像机减少了1/2到1/4。只有一个例外，敏通C系列摄像机只使用12伏特/65毫安电源，几乎和CMOS摄像机一样，但是具有好得多的影像质量，C系列摄像机使用0.35um3.3伏特数字讯号处理器，因此消耗非常少的能量（54C0,54C1,54C2,54C1,54C5,54C6）。所有其它公司生产的CCD摄像机的消耗12伏特/150到300毫安，因此比CMOS的5到12
13、伏特和35到70毫安高出了2到4倍。有趣的是，尽管CCD表示“电荷耦合器件”而CMOS表示“互补金属氧化物半导体”，但是不论CCD或者CMOS对于图像感应都没有用，真正感应的传感器称做“图像半导体”，CCD和CMOS传感器（暂且如此称呼）实际使用的都是同一种传感器“图像半导体”，图像半导体是一个P N结合半导体，能够转换光线的光子爆炸结合处成为成比例数量的电子。电子的数量被计算信号的电压，光线进入图像半导体得越多，电子产生的也越多，从传感器输出的电压也越高。CCD称为“电荷耦合器件” ，CCD实际上只是一个把从图像半导体中出来的电子有组织地储存起来的方法。CMOS称为“互补金属氧化物半导体”，
14、CMOS实际上只是将晶体管放在硅块上的技术，没有更多的含义。传感器被称为CMOS传感器只是为了区别于CCD传感器，与传感器处理影像的真正方法无关。CMOS传感器不需要复杂的处理过程，直接将图像半导体产生的电子转变成电压信号，因此就非常快。这个优点使得CMOS传感器对于高帧摄像机非常有用，高帧速度能达到400到2000帧/秒。这个优点对于眺望高速移动的物体非常有用，然而由于没有高速的数字讯号处理器，所以市场上只有很少的高速摄像机并一般价格都非常高，每个单位$3000到300,000.电视监控系统的前端设备电视监控系统的前端设备通常由摄像机、手动或电动镜头、云台、防护罩、监听器、报警探测器和多功能
15、解码器等部件组成，它们各司其职，并通过有线、无线或光纤传输媒介与中心控制系统的各种设备建立相应的联系（传输视/音频信号及控制、报警信号）。在实际的电视监控系统中，这些前端设备不一定同时使用，但实现监控现场图像采集的摄像机和镜头是必不可少的。2. 1 摄像机摄像机是获取监视现场图像的前端设备，它以面阵CCD图像传感器为核心部件，外加同步信号产生电路、视频信号处理电路及电源等。近年来，新型的低成本MOS图像传感器有了较快速的发展，基于MOS图像传感器的摄像机已开始被应用于对图像质量要求不高的可视电话或会议电视系统中。由于MOS图像传感器的分辨率和低照度等到主要指标暂时还比不上CCD图像传感器，因此
16、，在电视监控系统中使用摄像机仍为CCD摄像机。摄像机具有黑白和彩色之分，由于黑白摄像机具有高分辨率、低照度等优点，特别是它可以在红外光照下成像，因此在电视监控系统中，黑白CCD摄像机仍具有较高的市场占有率。顺便指出，在各商家列出的闭路电视监控器材清单中的摄像机通常都是不带镜头的（一体化摄像机除外），因此在实际应用中，应根据监控现场的实际环境及用户要求，为摄像机配合适的镜头（详见本章第2-2节）。2. 1. 1 黑白CCD摄像机的主要参数在电视监控系统中选择摄像机，一般要看几个主要的参数，即分辨率、最低照度和信噪比等，另外还要考虑摄像机的附带功能及价格和今后服务等因素。以下对摄像机的几个主要参数
17、作一介绍。A、 CCD尺寸及像素数 CCD尺寸指的是CCD图像传感器感光面的对角线尺寸，早期的CCD尺寸比较大，为lin、2/3in和1/2in等几种，因而近年来用于电视监控摄像机的CCD尺寸以1/3in为主流。像素数指的是摄像机CCD传感器的最大像素数，有些给出了水平及垂直方向的像素数，如500H*582V，有些则组出了前两者的乘积值，如30万像素。对于一定尺寸的CCD芯片，像素数越多则意味着每一像素单元的面积越小，因而由该芯片构成的摄像机的分辨率也就越高。例如，在电视监控摄像机中使用的CCD传感器的像素有的已达到48万像素。B、分辨率 分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数，它指的是当摄像机
18、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380460线之间，广播级摄像机的分辨率则可达到700线左右。C、 低照度 低照度指的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。测定此参数时，还应特别注明镜头的最大相对孔径。例如，使用F1. 2的镜头，当被景物的光亮度值低到0. 04lx时，摄像机输出的视频信号幅值为最大幅值的50%，即达到350mV（标准视频信号最大幅起来 700mV），则称此摄像机的最低
19、照度为0. 04lx/F1. 2。被摄景物的光亮度值再低，摄像要输出的视频信号的幅值就达不到350mV了，反映在监视器的屏幕上，将是一屏很难分辨出层次的、灰暗的图像。D、信噪比及伽玛校正系数 信噪比也是摄像机的一个主要参数。其基本定义是信号对于噪声的比值乘以20log，一般摄像机给出的信噪比值均是在AGC（自动增益控制）关闭时的值，因为当AGC接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。CCD摄像机的信噪比的典型值一般为4555dB。测量信噪比参数时，应使用视频杂波测量仪直接连接于摄像机的视频输出端子上。伽玛校正系数前面提到的值，其典型值为=0. 45。现行摄像机大都采用了固定的值。2
20、. 1. 2 黑白CCD摄像机的附带功能除了上述介绍的基本参数外，各品牌的摄像机大都还有一些附带的功能，如自动光圈接口、电子快门、自动增益控制、逆光补偿、线锁定同步及外同步等，下面简要介绍一下。A、电动光圈接口 目前在市场上见到的标准CCD摄像机大都带有驱动自动光圈镜头的接口，其中有些只提供一种驱动方式（通常为视频驱动方式），也就是说，它只能配接VD型的自动光圈镜头，有些则可同时提供两种驱动方式（视频驱动和直流驱动）供用户选择，因此，它可以配接任何自动光圈镜头。这里，视频驱动（Video Driver，简称VD）方式是指摄像机将视频信号电平输出到自动光圈镜头的内部，再由其内部的驱动电路输出控制
21、电压，使镜头光圈调整电动机转动；直流驱动（DC Driver，简称DD）方式则是指摄像机内部增加了镜头光圈电动机的驱动电路，可以直接输出直流控制电压到镜头内的光圈电动机并使其转动，因此，具有直流驱动接口的摄像机的成本就稍许高一些（因为增加了一部分电路），但所选配的自动光圈镜头则因其内部不含有驱动电路而体积稍小一些，价格也就低一些。不同品牌及型号的摄像机所带自动光圈接口的位置及形式是不完全一样。一般摄像机的自动光圈接口设置在机身的后面板上，但也有一些则设在机身的侧面。图2-1示出几种不同形式的自动光圈的接口，其中阴式方四孔接口最为常见，但不同摄像机对其各针脚的定义又不完全相同。一般视频驱动自动光
22、圈接口使用3个针，即电源、视频、接地；而直流驱动自动光圈接口使用4个针，即阻尼正、阻尼负、驱动正、驱动负。若同时具有两种光圈驱动方式，则具体将该接口定义为VD还是DD驱动方式，须由另外的拨动开关来选择（如JETCOM公司的JC系列摄像机），也有的由摄像机盖板内视频处理板上不同的插座位置来选择，并在出厂前设定一种方式（如NATURE的NV-434CA摄像机），还有的干脆在摄像机机身侧面及后面板上直接设定两个不同的自动光圈接口（如JVC的TX-S240E摄像机）。B、电子快门 电子快门（Electronic Shutter）是比照照相机的机械快门功能提出一个术语，它相当于控制CCD图像传感器的感光
23、时间。由于CCD感光的实质是信号电荷的积累，则感光时间越长，信号电荷的积累时间就越长，输出信号电流的幅值也就越大。通过调整光生信号电荷的积累时间（即调整时钟脉冲的宽度），即可实现控制CCD感光时间的功能。C、自动增益控制 摄像机输出的视频信号必须达到电视传输规定的标准电平，即。为了能在不同的景物照度条件下都能输出的标准视频信号，必须使放大器的增益能够在较大的范围内进行调节。这种增益调节通常都是通过检测视频信号的平均电平而自动完成的，实现此功能的电路称为自动增益控制电路，简称AGC电路。具有AGC功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但此时的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的
24、缘故。D、背光补偿 背光补偿（Back light Compensation）也称作逆光补偿或逆光补正，它可以有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。当引入背光补偿功能时，摄像机仅对整个视场的一个子区域（如从第80行 200行的中心区域）进行检测，通过求此区域的平均信号电平来确定AGC电路的工作点。由于子区域的平均电平很低，AGC放大器会有较高的增益，使输出视频信号的幅值提高，从而使监视器上的主体画面明朗。此时的背景画面会更加明亮，但其与主体画面的主观亮度差会大大降低，整个视场的可视性得到改善。在实际应用中，经常听到有用户提出诸如某摄像机能够“看多远”之类的问题，比如100m、50
25、0m甚至1km远外的物体还能否在监视器上清晰地显示出来。有了前面关于镜头的成像尺寸、焦距及视场角等概念后，这个问题就不难解释了，即“看多远”问题与许多因素有关。比如说，用某定焦镜头可以看清100m远处的钞票的面值。一般来说，镜头焦距越长，“看”得就越远，但同时视场角却变小，结果观看的范围变窄了。举个简单的例子，若用标准镜头刚好看清远处某人的基本特征（是男或是女），则换用长焦距镜头则可能看清其面部特征（是否有痣或疤），但却无法看见该人穿的是什么裤子和鞋（这部分已经“涨”出了画面），而换用广角镜头则只可能看到画面中有人（连男女都分辨不出），但却可看清该人在整个监视场景中的所处的位置，周围还有什么别
26、的人物或参照物。因此，关于“看多远”的较为科学的说法应该是“在屏幕上成的像大小可对应于实际观测距离处多高或多宽的景物”。例如，用8mm镜头观测10m远处的景物，如果该处有10个人站成一排则刚好可横向充满整个监视器屏幕。E、接口镜头的安装方式有C型安装和CS型安装两种。图2-4画出了这两种镜头的接口部位示意图。其中上半部为CS型镜头，下半部为C型镜头。在电视监控系统中常用的镜头是C型安装镜头（in32牙螺纹座），这是一种国际公认的标准。这种镜头安装部位的口径是25. 4mm（in），从镜头安装基准面到焦点的距离是17. 526 mm。大多数摄像机的镜头接口则做成CS型，因此将C型镜头安装到CS接
27、口的摄像机时需增配一个5 mm厚的接圈，而将CS镜头安装到CS接口的摄像机时就不需接圈。图2-4 C型安装和CS型安装镜头在实际应用中，如果误对CS型镜头加装接圈后安装到CS接口摄像机上，会因为镜头的成像面不能落到摄像机的CCD靶面上而不能得到清晰的图像，而如果对C型镜头不加接圈就直接接到CS接口摄像机上，则可能使镜头的后镜面碰到CCD的靶面的保护玻璃，造成CCD摄像机的损坏，这一点在实用中需特别注意。2. 2. 2镜头的种类镜头的种类有许多种，每一种镜头都有其特点。根据功能与结构的不同，这些镜头的价格相差非常大，如电动变焦镜头要比普通定焦镜头的价格高约10倍，因此，只有正确了解各种镜头的特性
28、，才能更加灵活地选择镜头。A、固定光圈定焦镜头固定光圈定焦镜头是相对较为简单的一种镜头，该镜头上只有一个可手动调整的对焦调整环（环上标有若干距离参考值），左右旋转该环可使成在 CCD靶面上的像最为清晰，此时在监视器屏幕上得到图像也最为清晰。由于是固定光圈镜头，因此在镜头上没有光圈调整环，也就是说该镜头的光圈是不可调整的，因而进入镜头的光通量是不能通过简单地改变镜头因素而改变，而只能通过改变被摄现场的光照度来调整，如增减被摄现场的照明灯光等。这种镜头一般应用于光照度比较均匀的场合，如室内全天以灯光照明为主的场合，在其他场合则需与带有自动电子快门功能的CCD摄像机合用（当然，目前市面上绝大多数的C
29、CD摄像机均带有自动电子快门功能），通过电子快门的调整来模拟光通量的改变。B、手动光圈定焦镜头手动光圈定焦镜头比固定光圈定焦镜头增加了光圈调整环，其光圈调整范围一般可从F1. 2或F1. 4到全关闭，能很方便地适应被摄现场的光照度，然而由于光圈的调整是通过手动人为地进行的，一旦摄像机安装完毕，位置固定下来，再频繁地调整光圈就不那么容易了，因此，这种镜头一般也是应用于光照度比较均匀的场合，而在其他场合则也需与带有自动电子快门功能的CCD摄像机合用，如早晚与中午、晴天与阴天等光照度变化比较大的场合，通过电子快门的调整来模拟光通量的改变。C、自动光圈定焦镜头自动光圈定焦镜头在结构上有了比较大的改变，
30、它相当于在手动光圈定焦镜头的光圈调整环上增加一个由齿轮啮合传动的微型电动机，并从其驱动电路上引出3芯或4芯线传送给自动光圈镜头，至使镜头内的微型电动机相应做正向或反向转动，从而高速光圈的大小。自动光圈镜头又分为含放大器（视频驱动型）与不含放大器（直流驱动型）两种规格。D、手动变焦镜头顾名思义，手动变焦镜头的焦距是可变的，它有一个焦距调整环，可以在一定范围内调整镜头的焦距，其变比一般为23倍，焦距一般在3. 68 mm。在实际工程应用中，通过手动调节镜头的变焦环，可以方便地选择监视现场的视场角，如：可选择对整个房间的监视或是选择对房间内某个局部区域的监视。当对于监视现场的环境情况不十分了解时，采
31、用这种镜头显然是非常重要的了。对于大多数电视监控系统工程来说，当摄像机安装位置固定下来后，再频繁地手动变焦是很不方便的，因此，工程完工后，手动变焦镜头的焦距一般很少再去调整，而仅仅起到定焦镜头的作用。因而手动变焦镜头一般用在要求较为严格而用定焦镜头又不易满足要求的场合。但这种镜头却受到工程人员的青睐，因为在施工调试过程中使用这种镜头，通过在一定范围的焦距调节，一般总可以找到一个可使用户满意的观测范围（不用反复更换不同焦距的镜头），这一点在外地施工中尤为显得方便。E、自动光圈电动变焦镜头此种镜头与前述的自动光圈定焦镜头相比另外增加了两个微型电动机，其中一个电动机与镜头的变焦环啮合，当其受控而转动
32、时可改变镜头的焦（Zoom）；另一个电动机与镜头的对焦环啮合，当其受控而转动时可完成镜头的对焦（Focus）。由于该镜头增加了两个可遥控调整的功能，因而此种镜头也称作电动两可变镜头。自动光圈电动变焦镜头一般引出两组多芯线，其中一组为自动光圈控制线，其原理和接法与前述的自动光圈定焦镜头的控制线完全相同；另一组为控制镜头变焦及对焦的控制线，一般与云台镜头控制器及解码器相连。当操作远程控制室内云台镜头控制器及解码器的变焦或对焦按钮时，将会在此变焦或对焦的控制线上施加一个或正或负的直流电压，该电压加在相应的微型电动机上，使镜头完成变焦及对焦调整功能。试论CCD摄像机的分辨率一、前言大家都知道，分辨率是
33、衡量成像器件与成像系统优劣的一个重要参数。一般，摄像机的分辨率是指当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器（比摄像机的分辨率要高）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，而不再能分辨出黑白相间的线条。因此，分辨率这一参数的正确与否尤其重要。一般，固体摄像机的分辨率在镜头的分辨率与视频信号带宽（6MHz）保证的前提下，主要取决于图像传感器的像素数，但目前市场上对CCD摄像机的分辨率没有规范，说法不一，普遍报高，尤其对低解析度500582象素的摄像机，若该摄像机的分辨率没有特殊的优化处理，其黑白的水平清晰度只能最高报到380TVL,但大多报到420TVL（甚至
34、连彩色的也是），因此有必要统一认识，统一规范。下面就简要叙述一下分辨率的含义、表示法以及CCD摄像机（含其他固体摄像机，如CMOS摄像机）的常用分辨率的测试及一般计算公式，最后谈谈我们的建议。二、分辨率的表示法分辨率是摄像器件最重要的一个参数，因为它是指摄像器件对物像中明暗细节的分辨能力。分辨率一般有两种表示法。 （1）极限分辨率极限分辨率是在一定的测试条件之下定义的。当以一定性质的鉴别率图案（有100%对比度的专门的测试卡）投射到CCD光敏面时，在输出端观察到的最小空间频率（即用眼睛分辨的最细黑白条纹对数）就是该器件的极限分辨率。分辨率通常用每毫米黑白条纹对数（单位为线对/mm）或每帧高电视
35、行数（单位为TVL）。摄像机指的清晰度多是用的TVL数。两种极限分辨率单位具有确定的换算关系。CCD是离散采样器件，根据奈奎斯特采样定理，一个摄像器件能够分辨的最高空间频率等于它的空间采样频率的一半，这个频率称为奈奎斯特极限频率。如果某一方向上的象元间距为，则该方向上的空间采样频率为1/（线对/mm）。CCD用极限TVL来表示更简单，即在某一方向的象元素就是极限TVL数。显然TVL数的一半与CCD光敏面的高度尺寸的比值，就是相对应的每毫米线对数（线对/mm）。所以，CCD的象数越高，其分辨率也越高。极限分辨率的表示方法虽有专门的测试卡测量而使用方便，但不客观科学。其原因是因为： 每个人的视觉不
36、一样，观测值带有主观性； 测试卡的对比度与几何尺寸以及观测时的照度不一样，观测的结果也会有不同。如当被摄图像对比度低于30%时，观测的分辨率值就会明显下降； 观测的分辨率值是系统的总体特性，而不能分摊到各个部件上。 为此，目前国际上一般均采用调制传递函数（MTF）来表示分辨率。 （2）调制传递函数（MTF） 所谓调制传递函数，即输出调制度Mout与输入调制度Min之比。即 在调制恒定的条件下可或者说调制传递函数是调制度与空间频率的关系。如图1所示。当输入正弦光波（即一个确定的空间频率的物象投射在CCD上）时（1a），CCD的输出也将是随时间变化的一种正弦波（1b），设波峰为A，波谷为B，则可得
37、调制度为: 在调制恒定的条件下可或者说调制传递函数是调制度与空间频率的关系。如图1所示。当输入正弦光波（即一个确定的空间频率的物象投射在CCD上）时（1a），CCD的输出也将是随时间变化的一种正弦波（1b），设波峰为A，波谷为B，则可得调制度为: 以画出调制深度与空间频率的关系曲线，如图1c所示，通常用零空间频率下的值进行归一化，得到无量纲量即调制传递函数MTF。由图1C可知，MTF随空间频率的增高而减小。由上可知，由于MTF表示的是转移过程前后调制度M的比值，它与图像的形状、尺寸、对比度、照度等无关，因此是客观的科学的。而且由于MTF是正弦波空间频率振幅的响应。在给定的空间频率下，整个系统的
38、MTF等于系统各部分MTF的乘积。即 MTF总 = MTF1MTF2MTFn 值得提出的是，有时还用对比传递函数（CTF）来评价分辨率。所谓对比传递函数是方波空间频率振幅的响应。同MTF一样，CTF也随空间频率的增高而减小。CTF不能按各部分乘积来评价，但方波振幅响应容易测量，所以也常采用。摄像机参数祥解问：什么是最低照度？什么是感光度？0.0001Lux代表什么？答：最低照度是测量摄像机感光度的一种方法，换句话说，摄像机能在多黑的条件下看到可用的影像。但是因为没有管理的国际标准，因此每个大型CCD制造商都有自己测量CCD感光度的方法。然而一个标注为（1Lux，F10）的摄像机能和标注为（0.
39、01Lux，F10）的摄像机完全一样！奇怪吗？为什么呢？问：F2.0、f3.4毫米代表什么意思？我如何通过这些数字来选择镜头？答：F表示镜头的孔径，F停止2:1和f3.4毫米表示镜头的焦距是3.4毫米。镜头F2.0和f3.44采用非常经济的形式，应此价格较低，广泛应用于单板摄像机，F2.0的镜头的孔径能收集人眼一半的光线，f3.4毫米的镜头在1/4英寸CCD上有60度的视角，在1/3英寸CCD上有90度视角，非常接近于人眼的视角。人眼的两只眼睛能包含更大的视角，就像是上帝巧妙的设计，从人到人一般有150到180的角度，但是请记住，F停止和f焦距只是一个镜头的基本参数，并不代表质量。一个具有同样
40、F停止和焦距的优质镜头能比具有同样参数的劣质镜头贵100倍，请参阅下一个问答详细了解。问：漏光排斥比的物理含义是什么？答：漏光是由CCD传感器设计的缺陷造成的，每个摄像机有一个CCD传感器，由于CCD传感器的缺陷，进入CCD传感器的强光 将会穿透抵抗层产生过度的影像，这些不需要的影像称做拖光，CCD摄像机抵抗强光的能力称为漏光排斥比。问：什么事CMOS摄像机？和CCD摄像机有何不同？答：CMOS传感器是一种通常比CCD传感器低10倍感光度的传感器。因为人眼能看到1Lux照度（满月的夜晚）以下的目标，CCD传感器通常能看到比人眼略好在0.13Lux，是CMOS传感器感光度的3到10倍。什么是峰值
41、感应模式？答：峰值感应模式是用通过影像亮点代替整个影像的平均值来决定曝光指数，使用规则系统的用户能应对最苛刻的要求，如在黑夜抓取一个白点的影像，而且还要看到这个小亮白点的细节和色彩。这对于在夜晚使用摄像机抓取车牌号码同时还要看到交通灯的颜色非常有用。什么是星光摄像机？星光CCD摄影机，光子在CCD传感器上比普通CCD摄像机最大曝光时间（1/60 或 1/50 秒）长2到128倍（12秒）的聚集。因此，摄像机产生可用影像的最低照度就降低了2到128倍。使用带有帧累积技术的星光摄像机，用户可以在星光照度情况（0.0035Lux）下看到彩色影像，而在多云的星光照度情况（0.0002Lux）下看到黑白
42、影像，城市中散布的背景光（比如光污染）足够产生良好的彩色曝光。什么是超高感度摄像机？它的优点和缺陷在哪里？答：EX-View是索尼公司研发用来提高其CCD感光度的一个感光度提高技术，一是两个可见光的因素，二是四倍近红外波的波长。EX-View是索尼专有技术，每个CCD基础光电二极管的P/N接口特殊组装来获得更好的光子到电子的转换效率。另外，每个光电二极管（描绘影像上的一个像素）有一个覆盖在上面的微型镜头能够较好的记录和聚焦光线到有效的半导体接口。它的结果对比于索尼提供的CCD可视范围提高了可见光的2倍和近红外光（800900纳米）的4倍感光度。EX-View的Lux效率比优质的Super HA
43、D可见光和近红外光波场高出了2倍。EX-View技术的缺陷在于，因为CCD芯片制造过程的难度本质和芯片灵敏的本质，索尼公司只有有限的传感器部分供货。按照索尼的讲法，相比于Super HAD传感器，EX-View芯片的光电二极管还有一些潜在的不完美的地方。这些很少的有缺陷的CCD元素可能会有故障，因此会导致死亡像素，会在影像留下一些无法去除的得白点或黑点。CCD芯片已知不管是在储存或使用中死点都会不断增长。 举个例子，一个从索尼工厂出来的EX-View CCD只有3个死点，但是在运输的过程中可能增加到5个，到了摄像机厂商的仓库时可能增长到7个并会继续增长，比如，当安装在CCD摄像机上时增长到12
44、个。到摄像机到达用户时数量可能增长到15到30个。这个过程会一直持续到有缺陷的光电二极管都稳定下来。索尼认为死点数量增长的原因是由于宇宙射线破坏了一些CCD矩阵的缺陷接口。由于制造过程的感光本质，EX-View CCD芯片的产量是比较低的，可以使用的单位也是有限的产量。制造过程的高成本组合使得EX-View CCD芯片更适合应用于特殊领域（如科研、工业），这里使用高亮感光度的芯片是非常重要的，但是在普通的监控摄像机应用上使用却是不划算的。什么是超高解析CCD摄像机？答： 目前市场上的索尼CCD摄像机几乎都使用了超高解析技术。超高解析能比传统旧型号的CCD提高2倍的感光度和6dB的漏光排斥比。松
45、下认为他们的最新37个系列和索尼超高解析一样的好，而39个系列和索尼EX-View在可见光范围有同样的效果。索尼Ex-view CCD相比于超高解析在近红外光区域（800900纳米）有4倍的感光度，然而这个优点只有需要在夜视时能取得很好的效果。如果不能正确地使用，这个优点几乎没有用处，因为红外线会导致色彩失真，由于红外线聚焦较深的物理特性导致影像模糊，特别在使用某些镜头的时候会导致全息影像。问：什么是超宽动态？超宽动态是在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的特色。宽动态摄像机比传统只具有3:1动态范围的摄像机超出了几十倍。自然光线排列成从120,000Lux到星光夜里的0.00035Lux。当摄
46、像机从室内看窗户外面，室内照度为100Lux，而外面风景的照度可能是10,000Lux，对比就是10,000/100=100:1。这个对比人眼能很容易地看到，因为人眼能处理1000:1的对比度，然而传统的闭路监控摄像机处理它会有很大的问题，传统摄像机只有3:1的对比性能，它只能选择使用1/60秒的电子快门来取得室内目标的正确曝光，但是室外的影像会被清除掉（全白）；或者换种方法摄像机选择1/6000秒取得室外影像完美的曝光，但是室内的影像会被清除（全黑）。这是一个自从摄像机被发明以来就一直长期存在的缺陷。问：什么是星光模式？星光模式能让CCD摄像机在非常弱的光线情况下，比如0.0002Lux照度
47、等级，看到清晰的彩色影像。所有的CCD摄像机都是设计工作在1/50,1/601/2000秒的快门速度，因此最低照度等级或者称为感光度在使用 F1.2 和5600k条件下限制在3到6Lux。星光模式CCD摄像机专有数字讯号处理器能使得CCD的快门速度低到 110 秒，因为长时间快门打开的物理原理，CCD可以收集到更多的光子，因此比传统摄像机提高100到600倍的感光度。问：什么是背光补偿？背光补偿能提供在非常强的背景光线前面目标的理想的曝光，无论主要的目标移到中间、上下左右或者荧幕的任一位置。一个不具有超强动态特色的普通摄像机只有如1/60秒的快门速度和F2.0的光圈的选择，然而一个主要目标后面
48、的非常亮的背景或一个点光源是不可避免的，摄像机将取得所有近来光线的平均值并决定曝光的等级，这并不是一个好的方法，因为当快门速度增加的时候，光圈会被关闭导致主要目标变得太黑而不被看见。为了克服这个问题，一种称为背光补偿的方法通过加权的区域理论被广泛使用在多数摄像机上。影像首先被分割成7块或6个区域（两个区域是重复的），每个区域都可以独立加权计算曝光等级，例如中间部分就可以加到其余区块的9倍，因此一个在画面中间位置的目标可以被看得非常清晰，因为曝光主要是参照中间区域的光线等级进行计算。然而有一个非常大的缺陷，如果主要目标从中闲移动到画面的上下左右位置，目标会变得非常黑，因为现在它不被区别开来已经不被加权。问：什么是无色滚动？答：数字讯号处理器视频摄像机使用在荧光灯下时，只能产生严重色滚动的影像。影像会从白色转变
