CCD摄像机最低照度浅析
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CCD摄像机最低照度浅析
d. 致冷ｃｃｄ 虽然ｃｃｄ或者说热噪波和固定图案噪波在常温下并不重要，但随着温度升高，其影响不可忽视。通常温度升高10℃，暗电流增加一倍。在ｃｃｄ芯片上采用特有的电子冷却器，可使芯片的工作温度降低１５℃左右。当芯片的温度超过３５℃时，这种电子冷却器开始工作，以使ｓ/ｎ维持不变，这对室外恶劣环境下作业的ｅｎｇ很有效。１、ｃｃｄ信号读出采用双象素读出技术，ｄｐｒ（double pixel readout）将两个ｃｃｄ象素的电荷（电平）加在一起，从而输出一个两倍电平的图像信号。这样，可在不加大噪波电平的同时实现图像信号＋６db的提高。２、 电路处理 a.黑压缩 我们知道，γ系数对于低照度下信号(0.1~0.3v)影响很大，特别是噪波。采用黑压缩，可以减小γ值，相对来说减小了噪波。b.黑切割 通过切割低照度下的黑电平，可以明显减小噪波。c.减小带宽 低照度下一般都伴随着高增益。为了减小噪波，减小带宽，或者说降低清晰度是常采用的。常用的方法是采用数字降噪技术；比较视频场，其间差别不大，予以平均可提高ｓ/ｎ；其缺点是产生滞后(lag)。也可以对一个场内象素间进行比较平均，但这样分辨力降低。 上面已经谈到，值受多个条件制约，在一般条件下值可以由摄像机灵敏度推出：如某一摄像机的灵敏度为f8、2,000 lux(0db)，它等效于f1.4、62.5 lux(0db)，或f1.4 、7.8 lux(+18db)。其原理是每减小一档光圈，2,000 lux就减小一倍；增益每增加＋６db，2,000 lux也减小一倍。因此在１００％信号输出情况下该摄像机为7.8 lux，７０％信号幅度输出情况下其最低照度为3.2 lux。 推算过程：f8→f1.4，经过５档光圈（f8、f5.6、f4、f2.8、f1.4），那么2,000 lux也应被２5除，即2,000 lux/25=62.5 lux。增益0db→18db (6db×3)照度62.5 lux/2 3=7.8 lux。 如果摄像机ｓ/ｎ为６０db（条件：增益0db，γoff），那么在增益＋１８db下，ｓ/ｎ减小＋１８db，为４２db（γoff）。但最低照度是在γ=0.45情况下测得的，所以这时ｓ/ｎ下降到３６db。如不采取任何降噪措施，在增益＝＋３０db时，ｓ/ｎ将只有24db，严重影响图像质量，这也是为什么在高增益下必然要采取相应的降噪措施以提高ｓ/ｎ的原因。考虑到目前在低照度情况下为提高ｓ/ｎ而采取的上述措施，我们列出这种情况下的最低照度以及ｓ/ｎ的估计值： 最低照度＝2,000/2[fs/fmin]×2[g/6]×nbin×nf luxｓ/ｎ（最低照度）≦s／ｎ（0db）－ｇ＋１０×log10(nbin×nf) db 其中：fs为标准状态下测量的灵敏度光圈数，fmin为最低照度下的光圈数(即摄像机的最大光圈)，ｇ为最低照度下增益值，nbin表示ｃｃｄ读出时几行并读数，nf为几场积分(降噪)。假如fs=f8，fmin=f1.4，s/n (0db)=60db，g=24db，nbin=2，nf=1，则： 最低照度＝２ luxｓ/ｎ(最低照度)≦３９db 之所以取≦，是因为考虑光子噪波，一般应降低3~5db。如果在计算最低照度时ｇ取３０db，其他条件如上所述，那么计算结果为１ lux。 如上所述，由于最低照度至今还没有国际标准，所以摄像机生产厂家在摄像机最低照度指标说明中常给出一些附加条件，如sony公司生产的ｄｘｃ－６３７：最低照度为１ lux，附加条件是＋３０db，ｄｐｒ ｏｎ，f1.7；日立公司生产的z－1800，最低照度为1.5 lux，附加条件是f1.8，增益为＋24db，ultragain（超增益）on。 作为一名电视技术人员，甚至摄像机使用人员，对摄像机最低照度要有一个全面的了解，不要只知其一，不知其二。在使用过程中，一定要搞清楚所使摄像机最低照度的使用方法，有无为提高低照度s／n而设置的开关。我们是否可从下面的一段叙述中得到启发呢？ 1996年4月＜世界广播电视＞发表了谭乐水的一篇文章“从使用松下ｆ５６５所想到的……”，其中有一段是这样的：“尽管ｆ５６５有许许多多优点是我赞叹不已的，但是当我编片时，还是让我产生两点遗憾：一是打开１８db增益开关，在低照度条件下拍摄时，同其他摄像机相比杂波改善不大；二是色彩不够饱和。此时正值松下电器公司在云南电视台召开展示会，会上我向松下电器公司的工程师们提出了我们的遗憾。没想到，当时就得到了圆满的解决。由于我的错误，使得ｆ５６５最卓越的两个功能被我这个看不懂英文说明书的人给抹杀了。ｆ５６５有一个图像噪声抑制开关，开关一开，杂波立刻大大降低……。”
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微信公众号一索尼传感器的低照度画质的定量评价新指标
何谓SNR1s作为用于监控摄像机的CMOS影像传感器的低照度画质的定量评价的指标之一，索尼采用了SNR1s。SNR1s是索尼独自提倡的新指标，仅限于监控摄像机用途的CMOS影像传感器。该数值越小，表明在低照度下的画质越出色。了解更多关于索尼高清摄像机芯模组信息，请搜索&深圳轩展科技&，更多前端视频解决方案！SNR1s的SNR为"信噪比"，1是"噪声为1时的信号量为1"，此外，s表示"监控用途"。
SNR1s的规定条件概要
监控摄像机
G [e-] (传感器原始输出)
&Shot Noise[e-]&2&+ Dark Noise[e-]&2
信号：噪声
注) SNR1s是索尼独创的低照度画质评估的新指标，仅限于监控用途的CMOS影像传感器。&SNR1s测量方法的概念图从两个方向用3200[K]的光源照射18%灰色图并调节到100[lx]，将摄像机放置在影像传感器的成像表面距离该灰色图1m远的位置，测量感光度[e-]以及暗噪声[e-]，通过关系式(1)计算出SNR1s [lx]。当这个方程式的数值为1时，对应的照度就是SNR1s[lx]。有关详细说明，请联系对应的的销售公司&&监控用途CMOS影像传感器的SNR1s值- SNR1s [lx] : 该数值越小，表明在低照度下的画质越出色。- 所涵盖的类型在本网站的产品页面的"监控用途"栏目中显示。&
&注)SNR1s是索尼独创的低照度画质评估的新指标，仅限于监控用途的CMOS影像传感器。索尼保有变更SNR1s数值的权利，恕不另行通知。此外，对于使用索尼公布的SNR1s数值所引发的一切事态，索尼恕不承担任何责任。
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第18届中国成都国际社会公共安全产品与技术展览会在电子工程世界为您找到如下关于“最低照度”的新闻
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，再次应对运动的彩色
物体进行摄像，看有无彩色拖尾、延滞、模糊等。测试条件如下：摄像最低照度在 50V 时应在 50+10V 照度
情况下测量，即每摄像机最低照度基础上加十伏，且光圈应保持最接近状态。3 、照度
　　将摄像机置于暗室，暗室前后为有源 220V 自炽灯，并设调压器，以调压器调节电压高低来调节暗室内灯
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...
，弱光监控效果好。球机最低照度可达：0.02Lux（彩色），0.002Lux（黑白），光照不足时图像依旧清晰；配合3D降噪技术，噪声明显抑制，有效提升视频监控图像质量和节省码率。& && &变倍大，速度快。球机分别支持23X光学变倍和36X光学变倍，加上16X数字变倍，总变倍数可达368倍和576倍，白天监控场景可以看得更远。球机预置点速度水平可达540°/s...
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& && &目前，采用1/4“彩色CCD可达到0.1Lux级别的照度，为达到更低照度，一般采用帧积累模式。另外，采用红外阵列补...
2、工作电压：DC18V±10%
3、谐波失真：≤5%&&&&&&&&&&&&&
4、工作电流：≤380mA
5、动态功耗：≤4.5W
6、摄像机最低照度：0.001LUX
7、应答通道信噪比：≥35db&&&&nbsp...
;&&&&&&&&&
19、动态功耗：≤4.5W
20、摄像机最低照度：0.001LUX
21、应答通道信噪比：≥35db& &&&&&
22、可视角度：92.8℃
23、主呼通道信噪比：≥40db&&&&nbsp...
　　12）正常供电故障
　　正常照明不再能为应急疏散目的提供最低照度的一种状态，此时应急照明必须开始工作。
　　13）灯具额定流明输出
　　灯具制造厂规定的在正常电源故障后1min灯光的流明输出，并且应持续到额定的工作时间结束。
　　14）额定工作时间
　　由制造厂规定的提供额定流明输出的时间，这一工作时间不包括正常电源故障后的第一分钟。
　　15）正常状态
　　正常供电时自容式应急灯...
高，仅仅需要满足特定监控点的监控需求就可以的用户，配置最为简单。2路和4路监控可以根据家庭户型的不同，再进行选择。可以了解家中小孩老人和宠物的情况，当家中有可疑人员进入时报警，甚至可以进行监控;录像，以备日后查看和取证。这个方案中，用户需自备电脑主机和显示器。配置说明序号 设备 参数 数目 说明 1 半球摄像机 1/4SHARP CCD，420线，镜头3.6mm，24颗ψ5的红外灯，最低照度...
内同步/电源同步/外同步(可选)Intemal/line-lock分辨率
Horizontalresolution535TVL最低照度
Minimumillumination彩色：0.1LUX F1.2，黑白：0.005LUX F1.2增益控制 AGC超级增益36dB,最大增益30dB信噪比 S/N ratio大于48dB动态范围 Dynamic range128倍自动曝光
电子快门：开启/关闭可选择
快门速度：1/50(1/60)---1/100,000(秒)
自动光圈镜头：VIDEO/DC伺服型可选择
白平衡：自动跟踪白平衡
信 噪 比：大于48db
最低照度：F1.2时,0.8Lux
视频输出：1.0VP-P,75欧姆
所需电源：DV 12V/AC24V
功率消耗：小于2.8W
插　　口：VIDEO OUT (BNC)
尺　　寸：58mm...
像素：795（H）*596（V）所有像素752（H）*582（V）有效像素
图像结构：无几何扭曲、失真现象
同步系统：内同步
交叉（交错）扫描：2：1交叉
分辨率：水平：480线，垂直：350线
视频输出幅度：VBS1.0Vp-p,(75欧姆，复合视频信号)
信噪比（S/N）：大于48分贝
最低照度：0.02Lux(感光度增至128倍)
Y校正（伽玛）：0.45
最低照度视频
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无光学变焦
• •
传感器类型
• •
传感器尺寸
XDCAM HD422,HD420,MPEG IMX,DVCAM
存储卡类型
• • ,• •
输入输出接口
• • ,• • ,• •
275×239×384mm
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