测试监控上使用的摄像机性能及测试设备(7页).doc

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1、-测试监控上使用的摄像机性能及测试设备-第 6 页测试监控上使用的摄像机性能及测试设备 1、分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数，指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器上人眼能够看到的最大线数，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分辨出黑白相间的线条。清晰度又分为水平分辨率度和垂直分辨率。 2、测试方法，摄像机拍摄综合测试图，用目视法观察监视器上图像中心楔上能分辨的最大线数或十组中心清晰度线段能分辨的最大线数。 3、测试时应注意 （1）要使用成像质量好的镜头，因为镜头的好坏影响最终的测试结果。 （2）显示时使用黑白监视器，线数应在600线以上，如果使用彩色监视

2、器，要将色饱和度旋纽调至最低，避免色度信号对亮度信号的干扰。 4、采购时应注意 （1）使用索尼、松下原装摄像机做横向对比，观察两种摄像机在分辨黑白线条组时差距；原装机的性能指标真实可靠，通过对比，可以对要采购摄像机的清晰度指标得出正确的结论。 （2）购买单板机时，有时配套的镜头成像质量较差，除了要测试中心分辨率外，还是测试四个角的分辨率，不能出现模糊和变形，否则，就要更换较好的镜头。 二、最低照度指标要有相关的条件 1、最低照度的概念，摄像机产生的亮度输出电平，是额定电平（700mv）的一半时，被摄物体的最小照度。 2、测试方法 十级灰度测试卡 （1）对比法：将摄像机置于暗室，选择一部名厂的原

3、装摄像机作 对比，使用二个同种型号的手动光圈镜头，暗室内装有调压器控制的220V白炽灯，以调压器调节电压的高低来调节暗室内灯的明暗，电压可以从0V调到220V，室内光照也可以从最暗调至最亮，将二部摄像机分别对准层次丰富的物体，调低室内的光亮度，直至看不清物体的暗部层次，或者将镜头光圈调小一级作对比，根据名厂的原装摄像机标称的最低照度值推测出待测摄像机的最低照度值。 （2）仪器法：同样在暗室中测试，将摄像机对准十级灰度测试卡，调低室内的光亮度，直至摄像机输出的视频信号在示波器上的辐度降至350mv，再用测光表测量测试卡表面的照度值，计算出最低照度。 3、测试时应注意的是最低照度的数值与下列四个因

4、素有关。 （1）镜头的光圈 （2）光源的色温 （3）视频信号的幅度 （4）反射率（目标的反射率和背景） 只有标明以上四个相关条件，测试出的最低照度才是有意义的，不能抛开上述四项测试条件而单纯比较某品牌摄像机的照度标称值和另一个品牌摄像机的照度标称值去比较，否则根本不能得出哪部摄像机的低照度特性更好的结论。 4、采购时应注意 选择照度摄像机：标称的最低照度只能作参考，关键还是要根据使用场合的需要选用合适的摄像机。使用测光表测量现场的最低照度。在暗室中模拟现场的光照度环境，选择不同的摄像机试验或使用大口径光圈的镜头，直至分辨清楚灰度测试卡的十级轮廓。 三、信噪比的高低和照度的关系 1、所谓“信噪比

5、”指的是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号S/N来表示。信噪比又分为亮度信噪比和色度信噪比。信噪比也是摄像机的一个主要参数。 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。摄像机的信噪比越高，干扰噪点对画面的影响就越小。 2、亮度信噪比的检测方法 （1）简单判别法 亮度信噪比：将镜头的光圈关闭，或盖上镜头盖，在监视器上观察雪花状的干扰噪点的多少。 色度信噪比：将摄像机对准白平衡测试卡，观察带有颜色的噪声点的多少。 （2）对比法 将摄像机置于暗室，选择一

6、个名厂的原装摄像机作对比，使用二个同样型号的手动光圈镜头，将待测摄像机和原装摄像机对准黑平衡测试卡，用调光器调节光照度的大小，直至画面上明显出现雪花状的干扰噪点，比较噪声点的密度和大小，估计信噪比的数值。 （3）仪器法 亮度信噪比:将摄像机对准十级灰度测试卡,调整光圈的大小，使摄像机输出的视频电平达到350mv,将信号接入视频噪声测量仪，在仪表盘直接读取信噪比的读数 3、测试时应注意 滤波器的选择，一般采用100KHZ的低通和fg高通，不采用视频加权曲线。 要考虑摄像机AGC和r校正的影响。 4、采购时应注意 由于视频噪声测量仪价格昂贵，国内厂家一般没有这样的设备，大的厂家使用示波器估计信噪比

7、的大小，小的厂家目测摄像机的雪花点多少，随便填写一个数字，色度噪声测量更是无从谈起。 因此，在购买摄像机时，要根据使用地点的光照度条件选择摄像机，使用测光表测量并记录，使用场地在监控时段内的不同照度值。回到办公室暗室中模拟使用场地的不同照度值，观察哪一种摄像机的噪声点多，增大镜头的光圈或使用大口径通光量的镜头，或是增加使用地点的灯光亮度，直至监视器上显示的图像质量到可接受的程度，这就是你适合使用的摄像机。 四、自动白平衡和色彩还原的调整 彩条测试卡 1、彩色摄像机的色还原性是决定画面质量的最主要因素。人们把拍摄白色物体时摄像机输出的红、绿、蓝三基色信号电压：VR= VG=VB的现象称为白平衡。

8、 自动白平衡，由于太阳光在早上、中午、下午的不同时段内的色温相差很大，各种人造光源的色温也高低不同，彩色摄像机在不同的环境色温下，也应该正确地重现白色，这就需要在连续工作中随时校正白平衡。 白平衡是彩色摄像机的重要参数，好的CCD可以很好的还原景物的色彩，使物体看起来清晰自然；当摄像机白平衡不佳时，重现图像就会出现偏色现象，特别是会使原本不带色彩的景物（如白色的墙壁）也着上颜色。 2、白平衡的检测方法 （1）目测法 手动白平衡：摄像机的面板开关上标有3200K、5600K字样，表明摄像机的白平衡调整是按3200K色温和5600K色温分别进行设置的。 使用同一色温的人工光源（如卤钨灯或日光灯），

9、摄像机对准白平衡测试卡，在监视器上观察画面是否偏色。 自动白平衡：摄像机分别对准二种不同色温光源照射下的白平衡测试卡，或在摄像机镜头前加装3200K和5600K色温转换滤色镜。在监视器上观察偏色的白平衡是否能恢复到原来的白色，观察摄像机自动白平衡的转换速度。 （2）仪器法 将摄像机对准标准色温光源箱的彩条测试卡，将信号接入到矢量示波器中，观察显示的六个光点是否落在规定的矢量点内，通过各个光点的位置和幅度观察出摄像机拍摄的红、绿、蓝、黄、品、青六种颜色是否偏色和色饱和度的大小。 3、测试时应注意的问题 摄像机白平衡性能，表现为被摄景物在监视器上的色彩还原，这就需要一个前提条件，即监视器不能偏色，

10、否则就无法判定摄像机偏色；使用视频信号测试光碟，向监视器输出一个白场信号，观察荧屏的白色是否偏色。 4、采购时应注意的问题 选用摄像机时应注意到光源色温的变化和监视器的偏色对显示图像的影响大小，确实影响监控效果了，可以调节监视器上的白平衡调整电路或在摄像机镜头前加装色温调整滤色镜。 分辨率，最低照度，信噪比和白平衡是摄像机最重要的技术指标，购买时要根据四项指标，并结合价格高低综合考虑。 如何测试摄象机的线数3.摄像机测试步骤测试摄像机主要测试晰度和色彩还原性、照度、逆光补偿，其次是测其球型失真、耗电量、最低工作电压，下面先把清晰度和色彩还原性以及照度、逆光补偿的测量步骤先介绍一下。3.1清晰度

11、的测量多个摄像机进行测试时，应使用相同镜头，（推荐使作定焦、二可变镜头），以测试卡中心圆出现在监视器屏幕的左右边为准，清晰准确的数出已给的刻度线共10组垂直线和10组水平线。分别代表着垂直清晰度和水平清晰度，并相应的一组已给出了线数。如垂直350线水平800线，此时最好用黑白监视器。测试时可在远景物聚焦，也可边测边聚焦。最好能两者兼用，可看出此摄像机的差异（对远近会聚）。3.2彩色还原性的测试测试此参数应选好的彩色监视器。首先远距离观察人物、服饰，看有无颜色失真，拿色彩鲜明的物体对比，看摄像机反应灵敏度，拿彩色画册放在摄像机前，看画面勾勒得清晰程度，过淡或过浓，再次应对运动的彩色物体进行摄像，

12、看有无彩色拖尾、延滞、模糊等。测试条件如此摄像最代照度在50V时应在50+10V照度情况下测量，即每摄像机最代照度基础上加十伏，且光圈应保持最接近状态。3.3照度将摄像机置于暗室，暗室前后为有源220V自炽灯，处设调压器，以调压器调节电压高代来调节暗室内灯的明暗，电压可以从0V调到250V。室内光照也可从最暗调至最明，测试时把摄像机光圈均开至最大时记录下一个最低照度值（把有源灯用调压器调暗至看不清暗室内置画面）再把光圈打至最小再记录下一个最低照度值，也可前后灯分别调压明灭。3.4逆光补偿测试此参数有两种方法：一种是在暗室内，把摄像机前侧调压灯打开，调至最亮时，然后在灯的下方放置一图画或文字，把

13、摄像机迎光摄像，看图像和文字能否看清，画面刺不刺眼，并调节AL、AX拔档开关，看有无变化，哪种效果最好。另一种是在阳光充足的情况下把摄像机向窗外照，此时看图像和文字能否看清楚。3.5球型失真看球型失真把测试卡置于摄像机前端使整个球体出现在屏幕上，看圆球形有无椭圆，把摄像机前移，看圆中心有无放大，再远距离测试边、角、框有无弧形失真等。3.6耗电量最低工作电压，使用万用表测量电流，使用小稳压器调节电压看。摄像机分辨率及最低照度的检测方法 分辨率 所谓分辨率，一言以蔽之，就是摄像机“能看到多少的东西”。电视机与CCTV监控摄像机对于分辨率的定义与镜头、照片不同，它们分别有自己的定义方法。例如，镜头、

14、照片将1组黑白线条计为1线，而电视机则将1组线条计为2线（黑白各1线）。另外不同的地方是，镜头、照片的分辩率表示平均1mm内可以数出多少根线，而电视则表示整个画面能数出多少线。 下面就CCTV监控摄像机的分辨率进行解释：摄像机分辨率分为垂直分辨率和水平分辨率，纵向分辨率称为水平分辨率，横向分辨率称为垂直分辨率分辨率的测定方法 图1EIA-1956标准分辨率图正放，将测试图的水平和垂直边框标志充满（欠扫描时的）显示器的有效空间进行摄像。 目测 一般测定方法是，黑白显示器看分辨率测试图楔形黑白条纹在哪里分开，无法区别黑白时，共临界点即为分辨率。显示器、镜头必须使用性能超过被测摄像机的机器目测必须在

15、以下条件下进行： 测定照明条件：光源色温为3100k +100k；照度为2000lx +100lx。 摄像机设定条件：增益为0dB，AGC OFF；电子快门OFF； 白平衡最佳。 选线法 目测法是一般的检测方法，还有一种方法是选择分辨率图的相应的水平线，利用示波器确认垂直线宽（黑白）的振幅，即利用获得多少TVL判断分辨率。 垂直分辨率 垂直分辨率由电视制式的扫描线数决定。PAL制式表示1帧有效扫描线为625线，平均1个场有20线垂直消隐时间，因此，实际画面只出现585TVL另外，由于CCTV采用的是逐行扫描方式，因此分辨率下降。其比例被称为凯尔系数，按照经验，使用0.7数值。这样，最终垂直分辨

16、率HV=（625-20x2）x0.7，约410TVL左右是垂直分辨率的界限。如上所述，垂直分辨率由电视制式决定，并不表示摄像机的性能。 水平分辨率 这是评价CCTV监控摄像机性能的重要项目之一。水平分辨率从理论上讲，由下述的一般公式表示，与图像频率成比例。各项指标规格如下： N：TVL、f：图像信号频率、A：纵横比（3：4=0.75）、Q：消隐率=（Q=0.16）、fh：水平扫描频率（f=15.625k Hz)时， 用N=2fA（1-Q）/fh表示，PAL制式时，代入各值后得出N=f（MHz）x80（TVL/MHz）关系式是：图像频率1（MHz）=80（TVL/MHz）。按照上述关系，尽量提高

17、图像频率后可得到高分辨率，但是实际使用的CCD决定了时钟频率和采样频率。使用HI-RESO的CCD时的抽样频率为14.18MHz，根据抽样原理（为了将连续信号所含的频率成份正确再现为抽样值数据，抽样频率必须为连续信号拥有频率上限的2倍以上），图像信号频率被限制在约7MHz。 另外，如果图像信号成份存在超过抽样频率1/2的频率成份，将产生折叠现象，产生假信号/摩尔纹图像不纯。为了防止这种现象，需要使用高效带通滤器7MHz以上频率。但在当时实际上很难制造出这样的滤波器，因此，图像信号频率变为6MHz左右，水平分辨率达到480TVL。 JVC摄像机的高分辨比 JVC在满足上述条件的同时，反复讨论如何

18、实现高分辨化，并在行业首次实现了水平分辨率540TVL商品化。如上所述，如何才能在不产生假信号的情况下将图像频率扩展到高带宽是问题的要点。为此，我们将注意力放到了以下方面：如何实现采用高像素CCD；优化光学LPF（带通滤波器）；电路宽带化。本文将就如何扩展电路的宽带化进行特别说明。图书是JVC的时钟图（信号流程图）。 从图6得知，通过新开发的DSP，附加与此前的亮度Y信号不同的仅有高频成份的信号，从而实现扩展图像频率，得到没折叠失真的高分辨率图像。目前JVC配备该DSP的产品系列型号已经有TK-C920EC、TK-C921EC、TK-C205EC。 最低被摄物体的照度（灵敏度） CCTV监控摄

19、像机的另外一个重要性能是最低被摄物体的照度（灵敏度）。所谓最低被摄物体照度，就是“为了获得可识别被摄物体最低限界的图像输出水平而所需的必要的被摄物体照度”，用lx（勒克斯）表示。简单地说，就是摄像机在黑暗的地方能够拍摄出什么程度的亮度，数字越小（照度低）表示摄像机的灵敏度能够拍摄出很暗的地方，表示性能越好。 最低被摄物体照度的测定方法 方法一是使用标准灰度卡测试图（v=2.2），使图像正好充满监视器（欠扫描时）的边框。测定照明条件必须满足：光源色温为3100k+100k；摄像机设定条件：增益（最大）；AGC（ON）；电子快门（OFF）；白平衡：最佳。 第二种方法是，降低照度使灰度梯级中央的白色

20、达到50%（0.35V）图像水平，显示达到规定水平时的照度。 注意确认项目 盒型摄像机的最低被摄物体照度的测定是随着被选镜头的亮度（F值）而变化的。一般选用亮度为F1.2的镜头，在最低被摄物体照度的测定值上会明确标明镜头指标。测定时，一般情况下标明灰度阶梯至亮度电平为50%（0.35V）时的照度，不过也有些厂家是25%（0.18V）或最低，甚至有些厂家不标出测试时的亮度电平。 如上所述，因测定条件不同，故不能够只比较绝对值，而是需要看所标示的条件。同时，使用亮度为F1.0镜头时照度为1/1.4；在白色水平25%（0.18V）下测定时，照度变成1/2，区别很大。或许，还存在有些标明的摄像机灵敏度

21、看似很好，但实际上性能却完全不一样的情况。 提高最低被摄物体照度（灵敏度）的方法 提高摄像机的最低被摄物体照度可以考虑下面几点。 增大固体摄像元件1个象素的开口面积。由于摄像元件的尺寸固定，增大1个象素的开口面积，象素数会减少，分辨率也会减少。例：29万象素 1个象素尺寸 9.8u x6.3u 0.55lx（TK-C750EC）；44万象素 1个象素尺寸 6.5u x6.25u 1.5lx（TK-C920EC）。要在不减少分辨率的情况下增大开口面积，可将固体摄像元件的尺寸改为1/2型，如：44万象素 1个象素尺寸 8.6u x8.3u 0.6lx（TK-C1480BEC）。 增加AGC 如果提

22、高增益灵敏度，噪音成份同时也会增加，通常增加20dB26dB左右的增益，在产品目录中标示为AGC MAX规格。 追加B&W切换功能 白天变暗时，将彩色图像自动切换为黑白模式提高灵敏度，近年来，这种方式利用得越来越多。这种方法有2种类型：Easy Day/Night及True Day/Night方式。其中Easy Day/Night方式表示白天照度适当时输出彩色图像，变暗时关闭彩色成份变为黑白图像，进一步提高AGC。黑白状态下，增加AGC的部分灵敏度会提高。采用这种方式的摄像机有TK-C920EC/C921EC、TK-C205EC。而True Day/Night方式表示使用对近红外线灵敏度高的固

23、体摄像元件，获得白天适当的照度时，插入（红外）CUT过滤器，输出彩色图像，光线变暗后，除去IR（红外）CUT过滤器，让红外光成份进入摄像机，输出高灵敏度的黑白图像，TK-C1430EC、TK-C1460EC、TK-C655BEC则使用了这种方式。 追加累积电子快门功能 这种方式是将固体摄像元件的图像信号以帧或场为单位累积或加到画像存储器，延长固体摄像元件的存储时间提高灵敏度。因快门时间变长，灵敏度虽然得到提高，但噪音成份也在增加，并且对移动被摄物体图像会产生模糊现象。这种方式多用于使用宽视角监控移动少的被摄物体、背景。 上述测定条件：镜头F1.2，白色水平（50%），AGC（MAX），电子增感（X32） 前面虽然列出了最低被摄物体照度一览表，但是，摄像机的功能、性能存在差异，选择摄像机时不能仅要考虑最低照度，百且需要考虑到前面所讲到的分辨率等因素，结合自己的使用目的进行选择，这才是正确的选择摄像机的方法。