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安防视频监控系统前端摄像机——CCD黑白摄像机简介


一、CCD黑白摄像机的组成

CCD黑白摄像机的组成及其工作原理框图如图1所示,由图看岀,它由下列五大部分组成:CCD图像传感器、扫描驱动及同步信号产生、视频图像处理及放大、摄像镜头、电源变换器。

视频监控系统里的CCD黑白摄像机简介(图2)

图1 黑白CCD摄像机原理框图

二、CCD黑白摄像机各部分的作用

由前述可知,CCD图像传感器是摄像机的核心,它完成光电图像的转换、存储与传输的功能。但不管是哪一种面阵CCD,都需要外围驱动电路才能工作,所以摄像机组成的第二部分是产生二相或三相时钟脉冲,转移控制脉冲、复位脉冲、行频、场频、消隐,以及处理电路所需的同步和校正等脉冲信号。由于有了第二部分,当光学图像经镜头到CCD图像传感器,它才能按驱动脉冲的驱动而输出随时间变化的视频图像信号。这种时序的视频信号包含了图像信号、复位电平和干扰脉冲。

为了取岀图像信号,消除干扰,必须要对图像信号进行适当的处理与放大,恢复其直流分量,混入同步、消隐信号,达到输出具有一定幅度、一定负载能力的全视频信号。因此,就需要对CCD面阵器件输出的信号进行一系列的处理,才能形成符合电视传输要求的视频信号。显然,这些统统都需由视频图像处理及放大这部分来完成。

这种视频信号的处理,首先需经过采样保持电路的预处理,其任务就是取出图像信号并消除干扰。除采样保持等予处理外,视频图像处理还包含了AGC(自动增益控制)放大、y校正、自动黑电平箝位、切割、混同步信号、混消隐信号,以及为了与负载匹配连接设置的功率放大等视频处理。这些处理、放大电路已集成化,所以调试方便、性能稳定可靠。

值得一提的是,目前的摄像机大都是DSP摄像机,它将模拟视频数字化后将所需的视频处理功能,以及为提高与改善图像质量等智能功能编制软件嵌入DSP进行数字信号处理。也就是说,上述视频图像处理这部分,都集成在DSP中。

镜头的作用如见面的文章所述,这里就不再重复了。

最后的电源变换器部分是将输入的DC12V电源或市电AC220V交流变换为整机所需的20V、14V、5V、-9V、-7V等多个直流电源,以满足CCD及各个集成电路工作的需要。

三、黑白全视频信号波形

为了保证在监视器上显示的图像与CCD摄像机摄取的图像完全一致(即要求送往监视器的视频信号与摄像机送出的视频信号完全同步),必须在视频信号中包含有同步信息,并使这些同步信息以同步脉冲的形式加在行、场消隐期间传送。含有行、场同步信息和行、场消隐信息的黑白全视频信号的波形如图2所示。

视频监控系统里的CCD黑白摄像机简介(图3)

图2 黑白全视频信号波形

其中,图2(a)为场正程期间的行信号波形;图(b)为场逆程期间的信号波形。