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1第二章视频监控系统基本知识第一节视频监控系统概念与组成第二节图像产生基础知识第三节摄像机基础知识第四节监视器基础知识第五节数字视频压缩基础知识视频监控系统基本知识课件第1页

第三节摄像机基础知识摄像机主要传感部件是CCD和CMOS图像传感器。它们作用是对监视区域进行摄像并将其转换成电信号。CCD和CMOS图像传感器工作原理是：被摄物体反射光线，传输到镜头，经镜头聚焦到CCD和CMOS图像传感器芯片上，图像传感器依据光强弱积聚对应电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面电信号，经过滤波、放大处理，经过摄像头输出端子输出一个标准复合视频信号视频监控系统基本知识课件第2页

一、摄像机图像传感器（一）CCD图像传感器CCD电荷耦合器件（ChargeCoupleDevice）是一个金属氧化物半导体（MOS）集成电路器件。它以电荷作为信号，基本功效是进行电荷存放和电荷转移。CCD图像传感器：由CCD电荷耦合器件制成，是固态图像传感器一个，是在MOS集成电路基础上发展起来，能进行图像信息光电转换、存放、延时和按次序传送。视频监控系统基本知识课件第3页

一、摄像机图像传感器（一）CCD图像传感器1．电荷耦合器件CCD电荷耦合器件是按一定规律排列MOS电容器组成阵列。在P型或N型硅衬底上生长一层很薄（约1200A）二氧化硅，再在二氧化硅薄层上依次沉积金属或掺杂多晶硅形成电极，称为栅极。该栅极和P型或N型硅衬底就形成了规则MOS电容器阵列。视频监控系统基本知识课件第4页

一、摄像机图像传感器（一）CCD图像传感器1．电荷耦合器件每一个MOS电容器实际上就是一个光敏元件。光照射到MOS电容器P型硅衬底上时，会产生电子空穴对（光生电荷），电子被栅极吸引存放在陷阱中。入射光强，则光生电荷多，入射光弱，则光生电荷少。无光照MOS电容器则无光生电荷。若停顿光照，因为陷阱作用，电荷在一定时间内也不会消失，可实现对光照记忆。视频监控系统基本知识课件第5页

一、摄像机图像传感器（一）CCD图像传感器1．电荷耦合器件MOS电容器能够被设计成线阵或面阵。一维线阵接收一条光线照射。二维面阵接收一个平面光线照射。CCD摄像机、摄影机使用是二维面阵。CCD电荷耦合器件集成度很高，在一块硅片上制造了紧密排列许多MOS电容器光敏元件。线阵光敏元件数目从256个到4096个或更多。在CCD芯片上同时集成有扫描电路，能在外加时钟脉冲控制下，产生三相时序脉冲信号，由左到右，由上到下将存放在整个面阵光敏元件下面电荷逐位、逐行地以串行模拟信号输出视频监控系统基本知识课件第6页

一、摄像机图像传感器（一）CCD图像传感器3．CCD图像传感器应用CCD电荷耦合器件单位面积光敏元件位数很多、一个光敏元件形成一个像素，成像分辨率高、信噪比大、动态范围大，能够在微光下工作。彩色图像传感器采取三个光敏二极管组成一个像素方法。被测景物图像每一个光点由彩色矩阵滤光片分解为红、绿、蓝三个光点，分别照射到每一个像素三个光敏二极管上，各自产生光生电荷分别代表该像素红、绿、蓝三个光点亮度。经输出和传输后，可在显示器上重新组合，显示出每一个像素原始彩色。视频监控系统基本知识课件第7页

一、摄像机图像传感器（二）CMOS图像传感器1．CMOS光电转换器件CMOS图像传感器是按一定规律排列互补型金属—氧化物—半导体场效应管组成阵列。CMOS型放大器，如图以E型NMOS场效应管V1作为共源放大管，以E型PMOS场效应管V2、V3组成镜像电流源作为有源负载CMOS型放大器是由NMOS场效应管和PMOS场效应管组合而成互补放大电路，CMOS就叫互补型金属氧化物半导体。视频监控系统基本知识课件第8页

一、摄像机图像传感器（二）CMOS图像传感器1．CMOS光电转换器件CMOS型光电变换器件原理。与CMOS型放大器源极相连P型半导体衬底充当光电变换器感光部分。放大器栅源电压uGS=0时，CMOS型放大器处于关闭状态，即iD=0。P型衬底受光信号照射产生并积蓄光生电荷，CMOS型光电变换器件一样有存放电荷功效。当积蓄过程结束，栅源之间加上开启电压时，源极经过漏极负载电阻对外接电容充电形成电流即为光信号转换为电信号视频监控系统基本知识课件第9页

一、摄像机图像传感器（二）CMOS图像传感器2．CMOS图像产生原理利用CMOS型光电变换器件能够做成CMOS图像传感器。CMOS线型图像传感器由光敏二极管和CMOS型放大器阵列以及扫描电路集成在一块芯片上制成。一个光敏二极管和一个CMOS型放大器组成一个像素。光敏二极管阵列在受到光照时，便产生对应于入射光量电荷