,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,闭路电视监控系统,C,C,TV,中国传媒大学信息工程学院电视工程系,本课程涉及内容,图像传感器原理光学成像原理,电视原理数字视频压缩原理,黑白、彩色摄像机摄像镜头,电动云台及把握器监控系统主机,监控中心的其他设备监控系统的帮助设备,视音频信号的传输与把握电视监控系统的构成,基于网络的电视监控系统,1,第,2,章图像传感器原理,摄像机是闭路电视监控系统最根本的前端设备，而图像传感器则是摄像机的核心部件。,信,号,处,理,视频信号输出,镜头,摄像机,2,CCD的构造：由一行行严密排列在硅衬底上的MOS电容器构成。,三相二位,N,沟道,CCD,简图、驱动脉冲,3,当t=t1时，1高，2、3低，ID和OD正偏压，在IG、OG下面的外表产生深的耗尽层，6个MOS电容器也产生深的耗尽层。1下面的外表电势比2、3下面的外表电势大，而这种外表电势的差异使得在P型硅衬底的不同区域上形成了凹凸分布不均的电势，其中相对于高电势而言，低电势区域被称为势阱。此时，由热激发产生的电子空穴对中，空穴将流向衬底，电子则聚拢到势阱里，从而在那里产生不是信号电荷的电荷包。当CCD工作时，使用脉冲电压，趁热激发产生的电子来不及聚焦即尚未到达热平衡状态的时候进展转移。这样，在势阱里注入的就仅是信号电荷的电荷包。,4,摄像机器件的构造,a)X-Y,选址,b)LT,方式,c)FT,方式,d)ILT,方式,5,图像传感器特性,1.,光谱特性,6,2.区分率,7,3.,暗电流,暗电流起因于热激发产生的电子空穴对。光信号电荷的积存时间越长，其影响越大。CCD器件本身的缺陷是暗电流产生的主要缘由，而且这种器件本身的缺陷还使得暗电流的产生也不均匀，表现为在CCD处于非光照环境下也会产生固定的图形。暗电流限制了器件的灵敏度和动态范围。另外，在CCD阵列中，局部产生大暗电流的地方，多数会消逝暗电流尖峰。,8,4.,灵敏度和动态范围,CCD图像传感器要求灵敏度高、动态范围宽。CCD的灵敏度一般用最低照度来表示，所谓灵敏度高即是要求其在很低的照度下也能输出较为清晰的图像。,照度是反映光照强度的一种单位，其物理意义是照射到单位面积上的光通量。照度的单位是每平方米的流明lm数，也叫做勒克斯lx：,1 lx=1 lm/m2,上式中，lm是光通量的单位，其定义是纯铂在熔化温度约1770oC时，其1/60cm2的外外表积于1球面度的立体角内所辐射的光量。,9,举例：一只100W的白炽灯，其发出的总光通量约为1200 lm，假设假定该光通量均匀地分布在一半球面上，则距该光源1m处和5m处的光照度值可分别按以下步骤求得：,半径为1m的半球面积为,212=6.28 m2,距光源1m处的光照度值为,1200 lm/6.28m2=191 lx,同理，半径为5m的半球面积为,252=157 m2,距光源5m处的光照度值为,1200 lm/157m2=7.64 lx,可见，从点光源发出的光照度是遵守平方反比律的,10,5.弥散Blooming现象的把握,由于CCD势阱对光信号电荷的收容力气有确定的限度，所以，当高照度光局部地照射CCD单元时，电荷量将从势阱溢出。此时从势阱溢出的电荷流入邻近势阱，光产生的图像就会失真。这种现象称为弥散现象。为防止弥散现象的消逝，从这个势阱溢出的电荷在到达邻近势阱之前必需在其近处立刻吸取。,11,6.,低照度传感器,各种光源的亮度,光 源,照度,（,lm/m,2,）,发射照度,（,W/m,2,）,直射太阳光,阴天,傍晚,月亮光,星光,10,5,10,3,10,10,-1,10,-3,510,3,50,510,-1,510,-3,510,-5,12,把入射光成像在光阴极上，再从光阴极上放射光电子，并用几千伏的电压加速光电子，使之在CCD的反面聚焦。通过这种方法，灵敏度能提高几千倍。如用10kV的加速电压，能获得2300倍的增益。,13,1CCD图像传感器通常需要3组以上的高压电源，而CMOS传感器只要用与CMOS规律一样的单一低压电源5V或3.3V即可。因此，其制造本钱、消耗功率以及尺寸大小等都比CCD有优势，特殊是功率及尺寸大小对便携型终端产品例如PDA、数字相机、移动手机、笔记本电脑来说是特殊重要的。,CMOS,图像传感器,14,2CMOS图像传感器的生产工艺可以在现有CMOS规律器件或是DRAM存储器件的生产线根底上稍加改进，因而生产工艺简洁，系统本钱更低，还可以便利地将时序把握与图像处理等功能模块集成于一体，因而很简洁制成单片摄像机传感器和周边电路都集成在同一个芯片上。,15,3CCD图像传感器的电荷传送路径全都，且使用同一个信号放大器，因而画面的整体均匀度、信噪比和灵敏度等指标均较高。而CMOS图像传感器则通常会因构成像素的光电二极管photodiode的漏电流及信号放大器等所产生的杂波过大而影响到输出信号的信噪比和灵敏度。,16,17,