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監(jiān)控?cái)z像頭的技術(shù)指標(biāo)與測(cè)試方法
攝像機(jī)是電視監(jiān)控系統(tǒng)的眼睛，它的選用不僅影響監(jiān)控系統(tǒng)質(zhì)量的好壞，也直接影響到系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)能否達(dá)到CB50198-94《民用閉路監(jiān)控電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》的要求。以下將就攝像機(jī)的技術(shù)指標(biāo)與測(cè)試方法，一一進(jìn)行說明。
- 攝像機(jī)的分類
目前市面上的攝像機(jī)大致可按下列幾種方式進(jìn)行區(qū)分：
?按圖像色彩分：彩色（Colour）、黑白（B/W）、彩色自動(dòng)轉(zhuǎn)黑白（根據(jù)環(huán)境照度的大小自動(dòng)轉(zhuǎn)換）；
?按傳感器分：CCD、CMOS；
?按傳感器大小分：1"、2/3"、1/2"、1/3"、1/4"；
?按供電電源分：直流12V、交流24V、直流／交流水帳24V、交流220V；
?按靈敏度（zui低照度）分：常規(guī)（一般）攝像機(jī)為彩色1~3lux（F1.2、F1.4）、
黑白0.05~0.1lux（F1.2、F1.4）；較低照度攝像機(jī)為彩色0.5~1lux（F1.2）、黑白
0.01~0.05lux（F1.2）；低照度攝像機(jī)為黑白0.005~0.01lux（F1.2）；星光級(jí)攝像機(jī)
為黑白0.0001~0.005lux（F1.2）；
?按同步方式分：隨機(jī)同步（內(nèi)同步）、外同步、電源同步、VD2（脈沖）同步；
?按鏡頭接口分：C格式、CS格式。
- 攝像機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)
攝像機(jī)測(cè)量目前所用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有二：一為國(guó)標(biāo)GB12338-90《黑白通用型應(yīng)用電視攝像機(jī)測(cè)量方法》，另一為標(biāo)準(zhǔn)IEC1146-1-1994《彩色電視攝像機(jī)（PAL/SECAM/NTSC）測(cè)量方法》。攝像機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)包括：
極性
有正極性和負(fù)極性之分。正極性時(shí)，亮區(qū)的電平高于暗區(qū)電平、同步頭為負(fù)電平；負(fù)極性時(shí)，亮區(qū)的電平低于暗區(qū)電平，同步頭為正電平。
輸出幅度
指攝像機(jī)在75Ω負(fù)載下，zui高白電平至同步脈沖頂部的信號(hào)峰－峰值（標(biāo)準(zhǔn)幅度為1Vp-p，其中視頻電平為0.7Vp-p，同步頭為0.3Vp-p）。
zui低照度
指攝像機(jī)輸出端之視頻信號(hào)幅度降至“某一規(guī)定值”時(shí)，在持定景物上的照度，而這“某一規(guī)定值”各標(biāo)準(zhǔn)和各廠方均不一樣，請(qǐng)讀者注意。此外，測(cè)試時(shí)zui低照度的數(shù)值，是受諸多因素影響的，包括：
?各廠家有用信號(hào)（黑電平至白電平）幅度的定義值有所不同，所用相同zui低照度的攝像機(jī)，因幅度的定義值不同，效果也顯著不同。對(duì)于選用者這就是要在相同條件下來比對(duì)；
?同一個(gè)攝像機(jī)在不同光圈下，其zui低照度不一樣。光圈越大，代表口徑越大，zui低照度會(huì)降低（即靈敏度會(huì)提高）；
?zui低照度還受光源色溫影響，如：GB12338-90標(biāo)準(zhǔn)是用28560K，EIA標(biāo)準(zhǔn)是用31000K；
?zui低照度還和反射率（目標(biāo)的反射和背景）有關(guān)；
?zui低照度還和AGC的大小、快門狀態(tài)等有關(guān)。
有效圖元（像素）
對(duì)CCD和CMOS攝像機(jī)來說，有效圖元和清晰度是有直接關(guān)系的，一般而言它們之間是線性關(guān)系。以黑白攝像機(jī)為例，像素為752×582（CCIR），水平清晰度達(dá)570TVL；像素若為795×596，水平清晰度一般可達(dá)580TVL。而攝像機(jī)的電路有一定提升和降低作用。
分辨力（清晰度）
它是指對(duì)一幀等寬黑白相同的線條之圖像，分辨其黑白線條zui小寬度的能力，常用測(cè)試圖上鑒別出的每幀高度中的zui大線數(shù)表示。分辨力有水平分辨力（H）和垂直分辨力（V）之分；同時(shí)還有中心分辨力和邊緣分辨力之分。
亮度鑒別等級(jí)
又稱灰度等級(jí)，它是電視圖像中從zui黑到zui白之間所能區(qū)別的亮度等級(jí)。
信雜比
它是視頻信號(hào)中有用信號(hào)幅度的峰－峰值與隨機(jī)雜波有效值之比，用分貝（dB）表示。信雜比又有不加權(quán)信雜比和加權(quán)信雜比之分，加權(quán)信雜比是指在攝像機(jī)輸出至視頻雜波測(cè)量?jī)x之間加上6MHz低通濾波器和100KHz高通濾波器。此外，還有亮度信噪比和色度信噪比之分。
掃描頻率
指單位時(shí)間內(nèi)掃描電子束重復(fù)的次數(shù)，常用赫茲（Hz）表示。
同步方式
分為外同步、內(nèi)同步（隨機(jī)同步）、電源同步、VD2脈沖同步。一般較好的攝像機(jī)會(huì)同時(shí)有外同步、內(nèi)同步、電源同步，甚至VD2脈沖同步（如松下等產(chǎn)品）。而一般直流供電的攝像機(jī)會(huì)具備內(nèi)同步（隨機(jī)同步），其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)則是同步不佳，特別是在有視頻切換器和視頻矩陣的系統(tǒng)中，切換過程中圖像會(huì)出現(xiàn)跳動(dòng)和不穩(wěn)現(xiàn)象。
- 攝像機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)測(cè)量方法
攝像機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)量方法，主要有《IEC1146-1-1994標(biāo)準(zhǔn)》及《GB12338-90標(biāo)準(zhǔn)》。《IEC1146-1-1994標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)量裝置包括：（1）測(cè)試卡：可選EIAJ-A NO.3清晰度卡，或EIAJ-A NO.4或NO.5多功能卡。（2）光源：3100K，二側(cè)射光（這里是反射卡）。（3）示波器：分選行示波器、矢置示波器LV5770/LV5800（LEADER），及視頻綜合測(cè)試儀LV5800（LEADER）。（4）黑白監(jiān)視器：水平清晰度為1000線、有縮屏功能的監(jiān)視器（參考圖1）。
圖1 《IEC1146-1-1994標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)量裝置
測(cè)試卡 光源3100K 攝像機(jī)（標(biāo)準(zhǔn)鏡頭） 光源3100K 示波器LV5770/LV5800（LEADER）， 75Ω 終接
黑白監(jiān)視器
而《GB12338-90標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)量基本裝置包括：（1）測(cè)試卡：分透射式電視綜合測(cè)試圖（GB6996.1）、透射式電視線性測(cè)試圖A型（GB6996.2）、透射式電視綜合測(cè)試圖B型（GB6996.3）、透射式電視灰度測(cè)試圖A型（GB6996.12）。（2）光源：A型光源、色溫2856K。（3）電視測(cè)試信號(hào)發(fā)生器：LG443D/LT416（LEADER）。（4）示波器：LV5770/LV5800（LEADER），。（5）監(jiān)視器：松下B/W≥800線（參考圖2）。
圖2 《GB12338-90標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)量裝置
電視測(cè)試圖 攝像機(jī) 加法器 監(jiān)示器 示波器 電視測(cè)試信號(hào)發(fā)生器
極性的測(cè)量
包括極性輸出幅度的測(cè)量，兩者均可采用示波器測(cè)量，測(cè)量時(shí)應(yīng)終接75Ω負(fù)載。
zui低照度的測(cè)量
首先應(yīng)有可調(diào)節(jié)光照度的光源。對(duì)反射測(cè)試卡是入射光源，或?qū)ν干錅y(cè)試卡是透射光源進(jìn)行調(diào)節(jié)。應(yīng)該注意，室外的照度可從1×10-4－2.5×104lux，1×10-4是指在無光害的夜晚（星光級(jí)），2.5×104lux是指在強(qiáng)烈的太陽光下。照度計(jì)可選用日本美能達(dá)低照度計(jì)CL-200A。
有效圖元（像素）的測(cè)量
可選用日本LEADER公司的視頻綜合測(cè)量?jī)xLV5770/LV5800，加上CCD攝像機(jī)的附件。這樣不僅可測(cè)到有效圖元（像素），還可測(cè)到CCD的器件的缺陷數(shù)（不良的像素?cái)?shù)）。
清晰度測(cè)量
黑白攝像機(jī)可采用國(guó)標(biāo)《GB12338-90標(biāo)準(zhǔn)》的測(cè)試設(shè)備和方法，用攝像機(jī)攝取GB6996.1的測(cè)試圖，用目測(cè)法觀察監(jiān)視上圖像中心楔上能分辨的zui大線數(shù)。彩色攝像機(jī)可采用標(biāo)準(zhǔn)《IEC1146-1-1994彩色攝像機(jī)（PAL/SECAM/NTSC）測(cè)量方法》的測(cè)試設(shè)備和方法。
以某個(gè)彩色攝像機(jī)（水平清晰度標(biāo)稱值為330TVL）為例，經(jīng)測(cè)試實(shí)踐證明：以目測(cè)法＋波形測(cè)量法的要求zui高，若目測(cè)法為330TVL，則通過波形測(cè)量法后則為300TVL。這是因?yàn)槿搜塾醒舆t作用，而產(chǎn)生一定誤差；用波形分析器（LV5770/LV5800（LEADER））作選行測(cè)量，可從高TVL向低TVL移動(dòng)，到臨界波形穩(wěn)定示行定下，讀出該行的TVL的對(duì)應(yīng)值，較為科學(xué)。
此外，用黑白監(jiān)視器和彩色監(jiān)視器也有差別。若用黑白監(jiān)視器（≥1000TVL），攝像機(jī)水平清晰度測(cè)得330TVL；若用彩色監(jiān)視器（≥500TVL），攝像機(jī)水平清晰度，則測(cè)得300TVL。
亮度鑒別等級(jí)測(cè)量
又稱灰度等級(jí)測(cè)量方法，指攝像機(jī)攝取GB6996.12的灰度測(cè)試卡（3NH），在監(jiān)視器上用目視法測(cè)量可分辨的zui大亮度鑒別等級(jí)。需注意：（1）也可用其它灰度卡，一般是十級(jí)以上的卡。（2）可調(diào)節(jié)監(jiān)視器的亮度和對(duì)比度旋鈕，以達(dá)到zui大的分辨率時(shí)測(cè)量。
信雜比測(cè)量
測(cè)量?jī)x器可選日本LEADER公司視頻綜合測(cè)試儀LV5770/LV5800（LEADER），或德國(guó)R/S公司視頻噪聲測(cè)試儀。
?GB12338-90標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量法
測(cè)量方法是以攝像機(jī)攝取GB6996.12R的灰度測(cè)試圖，使攝像機(jī)輸出端之視頻信號(hào)幅度為0.7VP-P，蓋上鏡蓋后，在視頻雜波測(cè)量?jī)x上讀取信雜比。需注意測(cè)試時(shí)要打開攝像機(jī)的自動(dòng)控制（AGC）和校正電路，還要接入6MHZ低通濾波器和100KHZ高通濾波器。
?半視頻幅度時(shí)測(cè)量法
將攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)灰度卡，調(diào)整光圈的大小使視頻輸出電平為350mVp-p時(shí)，接入視頻雜波測(cè)量?jī)x。此時(shí)要斷開攝像機(jī)的AGC和校正電路，并接入6MHZ低通濾波器和100KHZ高通濾波器。
需注意：在白電平（700mVp-p）、中白電平（350mVp-p），以及黑電平下（0.0mVp-p）的噪聲是有差別的。而TEK-VM700A還可以測(cè)量視頻噪聲頻譜。
掃描頻率測(cè)量
可用視頻綜合測(cè)試儀LV5770/LV5800（LEADER），也可以用數(shù)字時(shí)間標(biāo)尺的示波器來測(cè)量。一般隨機(jī)同步（內(nèi)同步）的攝像機(jī)（PAL）幀頻和行頻與24Hz和15625Hz的誤差較大，同一種型號(hào)的攝像機(jī)相互之間也有偏差。電源同步的攝像機(jī)幀頻和行頻高25Hz和15625Hz很接近。