[工学]第二章 数字彩色电视摄像机_5视频信号处理放大器.pdf

第二章数字彩色 电视摄像机 (5)视频信号处理放大器 主要内容  需要解决的问题  视频信号处理放大器的组成 一、摄像机光学系统存在问题 1、杂散光 入射光在各镜片之间反复地反射和透射； 2、镜头的透光率在整个像面上不均匀； 3、分光棱镜在整个像面上分光不均匀；  色渐变； 一、摄像机光学系统存在问题 色渐变： 2 2 2  2d n n sin  0 1 光程差与光在分色膜上的入射角有关。像面上不同部位的 光在分色膜上的入射角不同，使同样波长的光在不同部位 的光程差也不同。这使同一种光在整个像面上反射与透射 量之比例也不同，造成像面上分光不均匀，在重现图像上 出现色渐变。 一、摄像机光学系统存在问题 4、像差  理想镜头成像必须满足：点成像为点、垂直的 面与光轴垂直成像、物与像互为相似形。实际 镜头非理想：镜片的球面形使得点非点、不同 波长的光焦点不同。  分类  单色像差：球差、慧差、像散、像面弯曲、畸变  色像差（色差）  光轴（位置）色差：色彩光斑  倍率色差：色彩镶边 一、摄像机光学系统存在问题 双凸透镜 平凸透镜 凹凸透镜 凸凹透镜平凹透镜 双凹透镜 一、摄像机光学系统存在问题  镜头的几何畸变  桶形失真（barrel distortion）—— 广角 枕形失真（pillow distortion）—— 长焦 一、摄像器件存在的问题 1、分解力不够高（高频图像） 像素数有限 2、孔阑失真 摄像器件的像素面积不可能无限小 3、灵敏度不够高  与摄像器件的开口率、感光单元的电极形式和 材料以及片内杂波有关。 一、摄像器件存在的问题 4、暗电流不均匀  片内分子热运动产生的少量电荷，且不均匀， 有缺陷的地方出现峰值，在图像上产生一固定 干扰图形。 5、杂散光  片内的晶体结构和各半导体之间有少量反射光。 6、安装精度  ３片摄像器件与像面配准度不一致。 一、其他需要解决的问题  扩大摄像机的动态范围  彩色失真  校正摄像-显像系统的非线性  混消隐 二、视频信号处理放大器的组成 1、黑斑校正 A 、黑斑补偿  现象：无光照时，图像上的黑色不均匀。  原因：由摄像器件的暗电流不均匀引起。  方法：  模拟校正：把一个幅度与黑斑信号相同，但极性相反 的行／场锯齿波或抛物波叠加到图像信号上，抵消黑 斑信号。  数字校正：通过数字检测电路把像面上的电平差检测 出来，存储在存储器里，工作时从RAM中依次读出校正 数据，自动叠加到图像信号上，消除由暗电流产生的 信号。  注意  关闭光圈  在消隐期间不存在黑斑，不应该有校正信号 二、视频信号处理放大器的组成 B、黑色设定（黑跟踪）BLK SET  作用：增益变化时保证不会引起黑电平变化。  方法：  用一个与黑色信号大小相等、极性相反的黑脉冲信号， 与黑色信号相加，使之抵消为零。  在CCD的四周加光学黑边，在光学黑处进行箝位。 二、视频信号处理放大器的组成 2、增益提升GAIN  作用：拍摄暗场景时，需升高增益，使白色电平 达0.7VPP 。  方法：自动控制电路的微机根据增益开关的位置， 送出控制电压使增益提升。  现在的摄像机增益分为-3dB、0dB、6dB、9dB、 12dB、18d