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摄像头成像质量评价及方案

主要内容摄像头的参数指标?摄像头的工作原理及构成?测试方法及设备工具?理论分析、计算?

摄像头基本参数：清晰度、焦距、焦段、感光面积、有效距离?那么，问题来了~摄像头该怎么选，或者说如何测其是否符合我们的需求？?

摄像头工作原理工作原理：景物通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到图?像传感器表面上，然后转为电信号，经过A/D(模数转换)转换后变为数字图像信号，再送到数字信号处理芯片(DSP)中加工处理，再通过USB接口传输到电脑中处理，通过显示器就可以看到图像了。摄像头的构成主要包括镜头、感光芯片、主控芯片和电源。

不可小觑的镜头图像质量的参数影响图像质量的因素分辨率镜头、传感器、显示设备对比度镜头、光源、传感器景深镜头失真镜头镜头投影误差

镜头的主要参数焦距（f）?焦距是镜头和感光元件之间的距离，通过改变镜头的焦距，?可以改变镜头的放大倍数，改变拍摄图像的大小。当物体与镜头的距离很远的时候，我们可用下面公式表达：镜头的放大倍数≈焦距/物距。f=vD/Vf=hD/H?

视场角??以光学仪器的镜头为顶点，以被测目标的物象可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角，称为视场角。焦距f越大，视场角越小，在感光元件上形成的画面范围?越小；

光圈：光圈安装在镜头的后部，光圈开得越大，通过镜头的光量就越大，图像的清晰度越高；光圈开得越小，通过镜头的光量就越小，图像的清晰度越低。通常用F（光通量）来表示。F=焦距（f）/通光孔径。?相对孔径：是指镜头的入射光孔直径（D）与焦距(f)之比，即D/f;??我们常看到6mm/F1.4这样的参数，镜头的焦距为6mm，光通量为1.4，可计算出通光孔径为4.29mm。在焦距f相同的情况下，F后的值越小，光圈越大，到达CCD芯片的光通量就越大，镜头越好。

常用技术指标的解释失真：又称“畸变”,指信号在传输过程中与原有信号或?标准相比所发生的偏差。失真只影响成像的几何形状，而不影响成像的清晰度。人眼感觉不到小于2%的畸变，在进行精度较高的测量时，需要校正畸变。对比度：指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑?之间不同亮度层级的测量，差异范围越大代表对比越大，好的对比率120:1就可容易地显示生动、丰富的色彩，当对比率高达300:1时，便可支持各阶的颜色。

清晰度：用线表示，分为水平线和垂直线，在实际的工程应用中我们常常以水平线作为摄像机清晰度的评估指标，线数越多，则清晰度越高。??自动增益控制（AGC）：为了使摄像机能在不同的照度条件下输出标准视频信号，在视频处理电路中引入了自动增益控制（AutoGainControl），通过检测视频信号的平均电平值而实现增益反馈控制。具有AGC功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但同时也放大了干扰信号，使图像看上去有杂波。

背光补偿：当摄像机处于逆光环境中拍摄时，画面会出现黑色的图像，就需要进行背光补偿。当引入背光补偿功能时，摄像机如果检测到拍摄图像一个区域中的视频电平比较低，通过AGC电路改善和提升该区域的视频电平，提高输出视频信号的幅值，使图像整体清晰明亮。?信噪比：指信号电平与杂波电平的比，常常用分贝（dB）表示。信噪比越高表明它产生的杂波越少，图像信号质量越高。信噪比不得低于48dB。??白平衡（AWB):彩色摄像机要还原被摄物体的颜色，必须保持白平衡正常。

分辨率：指屏幕水平和垂直方向所显示的点数。分辨率越高，图像就越清晰。???工作距离：一般指镜头前端到被测物体的距离，小于最小工作距离系统一般不能清晰成像；景深：以镜头最佳聚焦时的工作距离为中心，前后存在一个范围，在此范围内镜头都可以清晰成像。

影响景深的因素视场角与景深是一对矛盾；?(1)、镜头光圈：光圈越大即光圈值(F)越小，景深越小；光圈越小即光圈值(F)越大，景深越大；(2)、镜头焦距：镜头焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大；(3)、拍摄距离：距离越远，景深越大；距离越近，景深越小。

影响分辨率的因素镜头的结构、材质、加工精度等?镜头的光圈越大，分辨率越高?光波长度越短分辨率越高?同档次的固定焦距镜头比变焦镜头分辨率高?短焦镜头一般边缘分辨率比中心低，长焦镜头一般中心比?边缘分辨率低。

选配镜头原则注意六个基本要素：?A)被摄物体的大小B)被摄物体的细节尺寸C)物距D)焦距E)CCD摄像机靶面的尺寸F)镜头及摄像系统的分辨率

感光芯片(SENSOR)CCD（ChargeCoupledDevice，电荷耦合元件）优点是灵?敏度高，噪音小，信噪比大。但是生产工艺复杂、成本高、功耗高。目前CCD元件的尺寸多为1/3英寸或者1/4英寸，在相同的分辨率下，宜选择元件尺寸较大的为好。CMOS（ComplementaryMetal-Oxide