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CCD攝像機(jī)的基礎(chǔ)知識(上)

CCD攝像機(jī)的基礎(chǔ)知識(中)

　 γ校正系數(shù)

　　γ的含義

　　眾所周知，由CCD攝像機(jī)攝取的圖像，最終是要在監(jiān)視器屏幕上顯示出來的，因而要求屏幕上顯示的圖像亮度L必須與被攝景物上的各點(diǎn)亮度LO成比例，即

　　L=KLO (1)

　　式中，K為常數(shù)。但由于實際傳輸系統(tǒng)的非線性特性，往往會引起重現(xiàn)圖像的亮度失真及色度失真。CCD圖像傳感器及監(jiān)視器的顯像管是決定電視監(jiān)視系統(tǒng)線性指標(biāo)的關(guān)鍵器件。一般，CCD圖像傳感器的光電變換關(guān)系為

　　當(dāng)γ1=1時，CCD傳感器的光電變換關(guān)系為線性關(guān)系。對顯像管來說，其電光變換關(guān)系為

　　式中，ug為顯像管控制柵極上的信號電壓。當(dāng)γ2=1時，顯像管的電光變換關(guān)系也為線性關(guān)系。

　　但是，實際上黑白顯像管的γ2=2.2，彩色顯像管的γ2=2.8，因此，要校正顯像管引入的非線性失真，在放大器中必須要對圖像信號引入相反的的非線性失真。即要求放大器的傳輸特性為

　　式中，

　　當(dāng)γ1 =1、γ2 = 2.2時，

　　這就是現(xiàn)行一般攝像機(jī)中γ為4.5的由來。

　　經(jīng)γ校正后的電視系統(tǒng)的傳輸特性如圖1所示。由于γ2=2.2，γ校正應(yīng)該在監(jiān)視器(電視接收機(jī))中進(jìn)行，但為了降低電視接收機(jī)的成本，實際的γ校正都是放在攝像機(jī)中進(jìn)行的。

圖1 校正后的傳輸特性

　　由圖1所示的傳輸特性曲線可以看出，γ=0.45、γ=0.7和γ=1的三條曲線分別對應(yīng)于uc=ui0.45、uc=ui0.7和uc =ui三條線。當(dāng)γ小于1時，在ui輸入很小時傳輸特性曲線的斜率很大，即放大器的放大倍數(shù)很大;隨著ui的增加，曲線的斜率逐漸變小，即放大器的放大倍數(shù)逐漸變小。顯然，這就需要用隨電平變化的非線性電阻來控制放大器的增益。

[nextpage]　　γ校正電路

　　通常，可以用兩種方法來模擬γ曲線：

　　1、用二極管、電阻和電壓源組成串聯(lián)支路，并使若干個這樣的支路并聯(lián)在一起，作為放大器的反饋支路，當(dāng)輸入電壓變化時，各反饋支路的二極管會在不同的輸入電壓下分別導(dǎo)通，使等效反饋電阻發(fā)生變化，從而使放大器的增益特性呈若干段折線狀，用折線模擬實際所需的曲線;

　　2、根據(jù)二極管的非線性特性，直接用一個合適的二極管特性來模擬γ曲線。

　　一種四段折線式γ校正電路如圖2所示。圖中，負(fù)極性圖像信號經(jīng)VT1倒相放大，成為正極性的非線性輸出信號，γ =0.45。而VT1的發(fā)射極接入了四段折線式非線性反饋電阻。當(dāng)輸入信號電平較高時，三個二極管VD1、VD2和VD3都導(dǎo)通，發(fā)射極反饋電阻為R5、R1、R2和R3并聯(lián)，阻值最小，所以放大器的增益最高;當(dāng)輸入信號電平逐漸降低時，VD1首先截止，反饋電阻為R5、R2和R3并聯(lián)，阻值上升，放大器增益減小;當(dāng)輸入信號電平繼續(xù)降低時，VD2也截止了，反饋電阻變成R5和R3并聯(lián)，阻值進(jìn)一步上升，放大器增益則進(jìn)一步減小;當(dāng)輸入信號電平降低到使VD3也被截止時，反饋電阻僅剩R5，放大器的增益達(dá)到最小值。因此，整個增益變化的特性曲線為四段折線。所以，只要正確設(shè)計和調(diào)整各個二極管的偏壓和各個反饋電阻的阻值，就能夠獲得較為理想的γ特性曲線。

　　由圖可知，各段折線的起始點(diǎn)，即γ特性曲線的各個轉(zhuǎn)折點(diǎn)，分別由二極管的偏置電壓決定，這些偏壓可分別用RP1、RP2、和RP3調(diào)節(jié)。各段折線的斜率，即各不同輸入信號電平的增益，則分別由電阻R1、R2 和R3決定。當(dāng)信號從黑電平到白電平變化時，VT1的射極電阻Re1、Re2、Re3與Re4將按下式變化：

　　由上分析可知，如果γ特性曲線所分的折線段數(shù)為n，則需要的二極管的支路數(shù)為(n-1)。顯然，n越大，則折線模擬的γ特性越接近理想。但n越大，電路越復(fù)雜，其調(diào)整也復(fù)雜。因此，一般實用中采用三四個二極管支路，就可滿足要求。

　　現(xiàn)行攝像機(jī)大都采用了γ=0.45值。但有些攝像機(jī)外殼的后面板上，還設(shè)置了一個γ值選擇開關(guān)，可供用戶在γ=1與γ =0.45間使用選擇。

　　自動光圈(AUTO IRIS)

　　一般，在實際應(yīng)用的電視監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機(jī)通常都是在大范圍光照度變化的場合應(yīng)用的，如早晚的光照度與中午的光照度，晴天的光照度與陰天的光照度，它們都會有很大的差別。因此，為保證CCD攝像機(jī)能夠正確曝光成像，就必須隨時調(diào)整鏡頭的光圈，以保證電視監(jiān)控圖像信號不會出現(xiàn)“限幅”現(xiàn)象，否則可能使圖像亮處失去灰度層次，或因通光量減小而使畫面灰暗且出現(xiàn)噪點(diǎn)。但攝像機(jī)位置一旦固定下來之后，每天去手動調(diào)整光圈是非常不現(xiàn)實的，只有使攝像機(jī)能提供驅(qū)動自動光圈鏡頭的接口，能附帶自動光圈功能，才能在配接自動光圈鏡頭的情況下，使攝像機(jī)輸出的視頻圖像信號，自動地保持在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。

　　通常，電視監(jiān)控用的標(biāo)準(zhǔn)CCD或CMOS攝像機(jī)，大都帶有驅(qū)動自動光圈鏡頭的接口，其中有些只提供直流DC驅(qū)動或視頻驅(qū)動(Video Drive，簡稱VD)中的一種驅(qū)動方式，有些則可同時提供DC和視頻兩種驅(qū)動方式，并設(shè)置開關(guān)供用戶選擇。

　　不同品牌及型號的攝像機(jī)所帶自動光圈接口的位置及形式不完全一樣。有的自動光圈接口設(shè)置在機(jī)身的后面板上，有的則設(shè)在機(jī)身的側(cè)面。幾種不同形式的的自動光圈接口如圖3所示，其中陰式方四孔接口最為常見，但不同攝像機(jī)對其各針腳的定義又不完全相同。一般視頻驅(qū)動自動光圈接口使用3個針，即電源正、視頻、接地;而直流驅(qū)動自動光圈接口使用4個針，即阻尼正、阻尼負(fù)、驅(qū)動正、驅(qū)動負(fù)。具體將該接口定義為何種光圈驅(qū)動方式須由另外的撥動開關(guān)來選擇，也有的由攝像機(jī)蓋板內(nèi)視頻處理板上不同的插座位置來選擇，并在出廠前設(shè)定一種方式，還有的干脆在攝像機(jī)機(jī)身側(cè)面及后面板上直接設(shè)定兩個不同的自動光圈接口。

　　自動光圈的工作原理是，根據(jù)視頻信號電平的變化輸出一控制電壓，去驅(qū)動鏡頭中控制光圈的微型電動機(jī)做正反向轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)光圈的自動調(diào)整，使攝像機(jī)輸出的視頻信號保持在預(yù)先選定的標(biāo)準(zhǔn)電平上，即峰值電平的70%。

　　視頻信號電平，可以取為信號的平均電平或峰值電平，預(yù)選電平則由攝像機(jī)內(nèi)部調(diào)整的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行控制。一般，為使畫面上的主體目標(biāo)達(dá)到最佳亮度，應(yīng)排除邊緣圖像亮度對信號電平的影響，因而光圈的調(diào)整應(yīng)以中心部分的圖像信號電平的變化為依據(jù)。為此，在信號選取電路中設(shè)置一個產(chǎn)生“窗口脈沖”的電路或“自動光圈門”電路。其窗口的大小不超過整個顯示圖像面積的40%;有的窗口是矩形的，其高度為顯示畫面高的65%，寬度為畫面寬的65%;也有的只選用畫面總面積20%的橢圓形窗口。

　　一種自動光圈控制電路的方框圖如圖4所示。由圖可知，從處理放大器來的視頻信號，經(jīng)放大后進(jìn)入開關(guān)S1和S2。開關(guān)S1由窗口脈沖控制。在窗口脈沖期間，開關(guān)S1接通，所選取的信號經(jīng)二極管VD給電容器C1充電，充電電壓可達(dá)信號峰值電平;窗口脈沖結(jié)束時，開關(guān)S1斷開，C1停止充電。這時，控制脈沖A來到，使開關(guān)SA接通，C1上的電壓被轉(zhuǎn)移到C2上，經(jīng)緩沖后送入比較放大器，將它與基準(zhǔn)電平進(jìn)行比較，所得到的誤差電壓經(jīng)放大后，送到攝像機(jī)的自動光圈輸出端口，并進(jìn)入自動光圈鏡頭的電動機(jī)控制電路。

　　若輸入信號電平高于標(biāo)準(zhǔn)信號電平，誤差電壓為負(fù)，使光圈減小，直至信號電平等于標(biāo)準(zhǔn)信號電平時，誤差電壓才為零，使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，光圈停止變化。反之，誤差電壓為正，光圈變大。

　　一般，DC驅(qū)動自動光圈鏡頭比視頻驅(qū)動自動光圈鏡頭的價格便宜一些，這是因為DC驅(qū)動自動光圈控制電路在攝像機(jī)內(nèi)，而視頻驅(qū)動自動光圈控制電路在鏡頭中。

[nextpage]　　電子快門(Electronic Shutter)

　　電子快門類似于照相機(jī)的機(jī)械快門功能，在這里是調(diào)整控制CCD圖像傳感器的感光時間，以便改善運(yùn)動目標(biāo)圖像的清晰程度。實際上，CCD感光的實質(zhì)是信號電荷的積累，感光時間越長，信號電荷的積累時間就越長，輸出信號電流的幅值也就越大。因此，通過調(diào)整光生信號電荷的積累時間，即調(diào)整時鐘脈沖的寬度，就可實現(xiàn)控制CCD感光時間的功能。所以，正確調(diào)整電子快門的時間，可保證攝像機(jī)在正確的對焦下，拍攝的圖像目標(biāo)清晰。

　　當(dāng)前，一般的固體成像器件的攝像機(jī)絕大多數(shù)都帶有電子快門功能，其電子快門時間一般為(秒)。并且，高檔CCD攝像機(jī)一般將電子快門時間分為若干檔，可通過多檔撥動開關(guān)手動調(diào)節(jié)，也可在自動方式下由攝像機(jī)根據(jù)檢測到的光強(qiáng)度自動調(diào)節(jié)。而普通的CCD或CMOS攝像機(jī)一般只在其機(jī)身側(cè)面或后面板上設(shè)有一個自動電子快門ON/OFF開關(guān)，還有些產(chǎn)品干脆將自動電子快門做成內(nèi)置式，使用者就只能在它ON狀態(tài)下使用了。

　　為了提高攝像機(jī)的低照度靈敏度，即使攝像機(jī)在低照度環(huán)境下也能拍攝到較為清晰的畫面，有的攝像機(jī)還設(shè)置了類似于照相機(jī)的B門或T門感光拍攝方式的多場積累電子快門方式。在這種方式下，CCD感光單元可以暫停若干場的電荷轉(zhuǎn)移，使其光敏單元中的電荷得以暫存，直到對某場景進(jìn)行多場曝光后再進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移。由于電荷的積累作用，使輸出信號的幅度也相應(yīng)得以提高，這就相當(dāng)于提高了攝像機(jī)的低照度靈敏度。常見的場積累時間一般為2場、4場或6場。值得指出的是，這種多場積累電子快門方式，僅適合于非運(yùn)動場景的攝像監(jiān)視。

　　利用CCD攝像機(jī)的高速電子快門，可以防止拍攝高速運(yùn)動物體時造成的“運(yùn)動模糊”現(xiàn)象。所謂“運(yùn)動模糊”即攝像機(jī)在拍攝快速運(yùn)動的物體時會出現(xiàn)“拖影”，這是由于CCD的感光時間太長，而在這段感光時間內(nèi)物體已經(jīng)產(chǎn)生了位移，也就是說，在一個電荷轉(zhuǎn)移周期內(nèi)，運(yùn)動物體在CCD感光面的不同位置都成了像。為防止“運(yùn)動模糊”現(xiàn)象，應(yīng)該縮短入射光在CCD感光面上的作用時間，即在每一場內(nèi)只將某一段時間產(chǎn)生的電荷作為圖像信號輸出，而將其余時間產(chǎn)生的電荷排放掉，不予使用。這樣就等于縮短了存儲電荷的時間，相當(dāng)于縮短了光線照射CCD感光面的時間，如同加了快門一樣，這就是電子快門的實質(zhì)。

　　電子快門速度的控制方法，如圖5所示。當(dāng)接通電子快門開關(guān)時，快門控制脈沖加到CCD的N型硅襯底，行頻快門脈沖使感光單元的電荷一行一行地放掉，直到快門脈沖停止，電荷停止泄放?？扉T打開的時間長短由每場出現(xiàn)的行頻脈沖數(shù)決定，而這個脈沖數(shù)由快門速度選擇開關(guān)控制?？扉T速度越高，則脈沖數(shù)目越多。

　　自動電子快門功能還能實現(xiàn)自動光圈的效果：當(dāng)通過鏡頭的光通量較強(qiáng)時，輸出信號電流也會較大，此時電子快門自動調(diào)節(jié)到高速檔，使信號電荷的積累時間變短，從而使輸出信號電流的幅值減小;當(dāng)通過鏡頭的光通量較弱時，輸出信號電流也會變小，此時電子快門自動調(diào)節(jié)到低速檔，使信號電荷的積累時間加長，從而使輸出信號電流的幅值增加。自動電子快門的速度大多是連續(xù)可調(diào)的，由此實現(xiàn)了當(dāng)被攝景物的光照度變化時，CCD或CMOS攝像器件的輸出電流基本保持穩(wěn)定。

　　值得注意的是：當(dāng)選用高速電子快門檔時，由于CCD的電荷積累時間相對縮短，使攝像機(jī)輸出的視頻信號幅度減小，使圖像變暗，此時應(yīng)相應(yīng)加大攝像機(jī)鏡頭的光圈，或相應(yīng)提高監(jiān)視現(xiàn)場的光照度。如快門速度為1/2000s時，信號電平將降低到快門關(guān)時的1/40倍，故光圈要加大5檔，或光照度提高40倍。

　　一般，在拍攝快速運(yùn)動物體時，最適宜應(yīng)用電子快門，因為它能使運(yùn)動物體清楚地顯示出運(yùn)動過程，所以非常適于拍攝體育競技比賽的圖像，或公路上行駛車輛的場景監(jiān)控等。

[nextpage]　　自動增益控制(AGC)

　　通常，要求攝像機(jī)輸出的視頻信號，必須達(dá)到電視傳輸規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電平，即0.7Vpp。為了能在不同的景物照度條件下都能輸出0.7Vpp的標(biāo)準(zhǔn)視頻信號，必須使放大器的增益能夠在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種增益調(diào)節(jié)，一般都是通過檢測視頻信號的平均電平自動完成的。能實現(xiàn)此功能的電路，就稱為自動增益控制(AGC)電路，簡稱AGC電路。

　　目前，市面上常見的CCD或CMOS攝像機(jī)都具有AGC的功能：即當(dāng)有弱信號時自動提高攝像機(jī)內(nèi)部的放大增益;有強(qiáng)信號時自動降低攝像機(jī)內(nèi)部的放大增益。即使最終的輸出信號基本不隨輸入信號的變化而變化，輸出信號幅值基本維持不變。

　　需要注意的是，具有AGC功能的攝像機(jī)，在低照度時的靈敏度會有所提高。但此時的噪點(diǎn)也會比較明顯，這是由于信號和噪聲被同時放大了的緣故。

　　需要說明的是，一般攝像機(jī)的AGC調(diào)整范圍為0?18dB，有些則可達(dá)到30dB。AGC電路的原理在大多數(shù)電子類書籍中都可找到，因此這里不再贅述。

　　逆光補(bǔ)償(BLC)

　　在電視監(jiān)控系統(tǒng)工程中，對著出入口的攝像機(jī)常常會遇到逆光現(xiàn)象。圖像出現(xiàn)逆光現(xiàn)象，主要是視場范圍光線照度強(qiáng)弱反差太大引起的。有下面三種方法可以改善攝像機(jī)的逆光問題。

　　1、通過調(diào)整出入口攝像機(jī)的安裝位置，盡量避開來自外界陽光的直射，如將攝像機(jī)鏡頭對著走出門口的人員等安裝方法，能在很大程度上改善逆光現(xiàn)象。

　　2、通過提高室內(nèi)光源的照度，使室內(nèi)光線增強(qiáng)，以減小與外界光亮的反差，也可改善逆光現(xiàn)象。

　　上述二種方法是用普通攝像機(jī)改善逆光現(xiàn)象的方法，當(dāng)然還可輔以一些方法綜合應(yīng)用：如在出入口地面鋪設(shè)地毯以防止地面光的反射;在靠近出入口附近的窗戶用窗簾遮擋陽光的直射等。

　　3、通過選用具有逆光補(bǔ)償?shù)认鄳?yīng)功能的攝像機(jī)，來改善逆光現(xiàn)象。

　　所謂逆光補(bǔ)償也稱作背光補(bǔ)償(Back-Light Compensation即BLC)，它可以補(bǔ)償攝像機(jī)在逆光環(huán)境下所攝畫面過亮與過暗看不清細(xì)節(jié)的情況。由前述知，一般攝像機(jī)的AGC的自動調(diào)節(jié)范圍是有限的，一旦出現(xiàn)很強(qiáng)的信號(即強(qiáng)烈的逆光)，其AGC放大器就飽和而起不到自動調(diào)節(jié)的作用。當(dāng)攝像機(jī)引入逆光補(bǔ)償功能時，攝像機(jī)僅對整個視場的一個子區(qū)域(如從第80行?200行的中心區(qū)域)進(jìn)行檢測，通過求此區(qū)域的平均信號電平來確定AGC電路的工作點(diǎn)。由于子區(qū)域的平均電平很低，AGC放大器會有較高的增益，使輸出視頻信號的幅值提高，從而使監(jiān)視器上的主體畫面明朗。此時的背景畫面會更加明亮，但其與主體畫面的主觀亮度差會大大降低，整個視場的可視性就會得到改善。

　　超動態(tài)攝像機(jī)的自動調(diào)節(jié)范圍比一般攝像機(jī)大，因而也可改善逆光現(xiàn)象。對DSP攝像機(jī)來說，它可將整個視場均分為若干圖像子塊(如16個子塊)，對每一個圖像子塊分別進(jìn)行平均電平檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果對每一個子塊分別進(jìn)行局部處理，因而其逆光補(bǔ)償效果比模擬CCD攝像機(jī)要好些。

　　線鎖定同步

　　線鎖定同步(LINE LOCK)是一種利用交流電源來鎖定攝像機(jī)場同步脈沖的一種同步方式。當(dāng)圖像出現(xiàn)因交流電源造成的網(wǎng)波干擾時，將此開關(guān)拔到線鎖定同步(L.L.)的位置，就可消除交流電源的干擾。

　　例如某品牌攝像機(jī)提供了VD線同步功能，只要將交流電整流整形為簡單的方波后即可輸入到VD端，使攝像機(jī)與電源同步。因此，即使距離很遠(yuǎn)的多臺攝像機(jī)也可以完全互相同步，從而可大大降低畫面跳動或閃爍現(xiàn)象，尤其在使用非數(shù)位式矩陣切換時最為需要。

[nextpage]　　CCD的動態(tài)范圍及超高動態(tài)

　　CCD的動態(tài)范圍

　　CCD攝像器件的動態(tài)范圍，是指其輸出的飽和電壓與暗場下噪聲峰——峰電壓之比，即

　　動態(tài)范圍=Vsat/VNp-p (5)

　　式中，Vsat為輸出飽和電壓;VNP-P為噪聲的峰—峰值。

　　動態(tài)范圍也可這樣來定義和計算，即由CCD勢阱中可存貯的最大電荷量和噪聲決定的電荷量之比。

　　CCD攝像機(jī)的超高動態(tài)

　　眾所周知，當(dāng)目標(biāo)景物太亮或者太暗時，一般的CCD攝像機(jī)很難有很寬的亮或暗目標(biāo)景物的適應(yīng)范圍。而人眼可靠瞳孔放大縮小來進(jìn)行進(jìn)光量調(diào)節(jié)，有能力看到很亮或很暗的目標(biāo)景物。人的這種瞬間動態(tài)范圍，約100:1。而CCD攝像機(jī)因原始動態(tài)范圍只有3:1，則無法適合100:1的動態(tài)范圍。這也正是CCD攝像機(jī)與人眼的差異所在。

　　為使CCD攝像機(jī)的動態(tài)范圍能接近人眼或更好些，很多公司都研發(fā)成功超高動態(tài)范圍CCD攝像機(jī)?，F(xiàn)以某公司研發(fā)的DSP數(shù)字視頻處理器來說明超高動態(tài)范圍的原理。它具有近200K個門電路的功能，設(shè)有128pin，可以同時由計算機(jī)設(shè)定和調(diào)整CCD攝像機(jī)的多項參數(shù)，其中具有超高動態(tài)范圍設(shè)定所需的雙曝光及高速運(yùn)算功能，如圖6所示。

　　該DSP內(nèi)含一個可以由1/2秒至1/120秒的可變電子快門電路，用以對較暗的景物取得正確曝光(圖6中a,b)，另一個電路則為對高亮度的物體正確曝光的高速快門，其速度為1/120~1/120000秒，如此即可同時取得兩張對明暗兩區(qū)均為正確的影像，再將兩影像在DSP中高速運(yùn)算相加后即實現(xiàn)亮暗動態(tài)范圍很寬的圖像。例如室內(nèi)人物照度為10Lx，而室外景物為1000 Lx，此時CCD攝像機(jī)采用1/60秒的速度對室內(nèi)景物取得正確曝光，再用1/6000秒對室外景物取得正確曝光，然后將兩張圖像結(jié)合即成為完美圖像。

　　但是，一般CCD攝像機(jī)并不具有這種雙曝光的功能，這是因為一般的通用電路芯片不能實現(xiàn)這樣高速運(yùn)算，由于該DSP具有200K個高速運(yùn)算門電路的運(yùn)算速度，同時解決了雙曝光的兩圖像的分別記憶存儲，緊接著即可做合成計算的功能，合成處理后再按標(biāo)準(zhǔn)制式實時輸出視頻信號。

　　用這種技術(shù)所作的超高動態(tài)攝像機(jī)由于動態(tài)范圍可達(dá)280:1，已經(jīng)比人眼的動態(tài)范圍100:1更寬廣，所以可應(yīng)用于監(jiān)視明暗極為不均的場合。

　　市面上的超高動態(tài)范圍CCD攝像機(jī)均是利用上述原理工作的，而深圳景陽公司的CMOS-DPS攝像機(jī)就不是這種雙曝光的方法，因為它是每個像素都數(shù)字化了，其明暗的處理就更加方便了。

[nextpage]　　DSP的含義及其在攝像機(jī)中的應(yīng)用

　　DSP(Digital Signal Processing)即數(shù)字信號處理，它是利用數(shù)字計算機(jī)或?qū)Ｓ脭?shù)字信號處理設(shè)備，以數(shù)值計算的方法對信號進(jìn)行采集、變換、綜合、估值、識別等加工處理，借以達(dá)到提取有用信息、便于應(yīng)用的目的。

　　由于有了DSP功能的芯片出現(xiàn)，所以近些年才出現(xiàn)了DSP的新型攝像機(jī)。這種攝像機(jī)的主要特點(diǎn)就是：在攝像機(jī)內(nèi)部的電路采用了大規(guī)模數(shù)字信號處理集成電路(DSP LSI)，并且由微處理器對系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行檢測與控制，因此其穩(wěn)定性、可靠性、一致性等都大大提高。DSP芯片是一種特殊的微處理器，就是根據(jù)數(shù)字信號處理理論的數(shù)學(xué)模型和算法，設(shè)計出專門的數(shù)字信號微處理器芯片。計算程序全部“硬化”，數(shù)字濾波器所需要的其它設(shè)備也全部集成、硬化，比如加法器、存儲器、控制器、輸入/輸出接口，甚至其它類型的外部設(shè)備等。許多在模擬信號處理器中無法進(jìn)行的工作，都可以在數(shù)字處理中進(jìn)行，如二維數(shù)字濾波、數(shù)字動態(tài)圖像檢測、數(shù)字背景光補(bǔ)償、膚色輪廓校正、細(xì)節(jié)補(bǔ)償頻率調(diào)節(jié)、準(zhǔn)確的彩色矩陣、精確的γ校正、自動聚焦等。因此，有了DSP的攝像機(jī)，可大大提高圖像的質(zhì)量。

　　此外，通過數(shù)字設(shè)定，可進(jìn)行畫面格式變換，還可均衡調(diào)節(jié)各參數(shù)值，把攝像機(jī)之間的差別縮減到最小。DSP彩色攝像機(jī)，還能方便地輸出亮度信號與色度信號分離的視頻信號(簡稱Y/C信號或S-Video信號)。

　　DSP技術(shù)不僅使攝像機(jī)在性能上獲得優(yōu)勢，而且縮小了體積，節(jié)省了零件及裝配時間，從而降低了成本。目前一般的DSP運(yùn)算速度為100MIPS，即每秒鐘運(yùn)算1億條指令，現(xiàn)TI公司的DSP TM320C6X芯片的處理速度已高達(dá)2000MIPS以上，這正好是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等視頻產(chǎn)品所需要的。

　　顯然，有了DSP，就可以使攝像機(jī)具有很多新的功能，如：

　　1、可提高攝像機(jī)本身的性能

　　·智能數(shù)字背景光補(bǔ)償(Intelligent Digital Back-light Compinsation);

　　·數(shù)字自動跟蹤白平衡(Digital Auto Tracing White Balance);

　　·數(shù)字動態(tài)展寬 (Digital Wide Dynamic Range);

　　·數(shù)字自動聚焦(Digital Self-regulation Focus);

　　·電子靈敏度增強(qiáng)(Electronic Sensitivity Up)及數(shù)字降噪(Digital Noise Reduction) ;

　　·屏幕菜單顯示(On-Screen Display簡稱OSD)等等。

　　2、可增加攝像機(jī)的智能化功能

　　·數(shù)字動態(tài)圖像的檢測、處理與識別;

　　·視頻變換、模糊、丟失的檢測、處理與識別;

　　·出入口人或物的計數(shù)的檢測、處理與識別;

　　·人群擁擠與注意力的檢測、處理與識別;

　　·人與物異常行為的檢測、處理與識別;

　　·生物特征的檢測、處理與識別等。

　　最后，為避免初學(xué)者燒毀攝像機(jī)，還要將攝像機(jī)的供電電源簡單交待一下：

　　攝像機(jī)的供電電源一般為直流12V，有些則為交流24V或交流220V(國外有些為交流110V)。因此在實際應(yīng)用中，應(yīng)特別注意電源電壓，而直流供電攝像機(jī)還應(yīng)注意電源極性，以免燒毀攝像機(jī)。值得提出的是，有少數(shù)攝像機(jī)可以自動識別直流12V或交流24V，因此該攝像機(jī)的電源供給可以不考慮電源的大小或直流電源的極性，但要注意，千萬不能直接接入220V交流電源。

　　結(jié)語

　　以上，將攝像機(jī)通常遇到的有關(guān)的技術(shù)名詞等作了介紹，結(jié)合前面的(上)、(中)兩篇的基本技術(shù)知識，相信讀者認(rèn)真學(xué)習(xí)了以后，對攝像機(jī)定會毫不陌生，并且還能分辯一些錯誤的與認(rèn)識不清的概念，同時也應(yīng)初步學(xué)會對攝像機(jī)進(jìn)行對照選擇、調(diào)整、檢測與使用。當(dāng)然，需要更深入地了解，更全面地懂得攝像機(jī)，還需要閱讀一些專門的技術(shù)書藉與資料。

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