1、攝像機知識培訓模擬攝像機和網(wǎng)絡(luò)攝像機的概念從攝像機的主要組成維度劃分：模擬攝像機主要由鏡頭、圖像傳感器（CCD或CMOS）、DSP/ISP（數(shù)字信號處理器）三部分組成；網(wǎng)絡(luò)攝像機主要由鏡頭、圖像傳感器（CCD或CMOS）、DSP/ISP（數(shù)字/圖像信號處理器）、編碼模塊四部分組成。按攝像機形狀分：槍機、半球、一體化攝像機、球機、針孔攝像機按感光芯片分：CCD攝像機、CMOS攝像機按輸出圖像信號格式劃分:模擬攝像機、網(wǎng)絡(luò)攝像機按成像色彩劃分：彩色、黑白按清晰度劃分：330TVL、420TVL、480TVL、 540TVL、 600TVL、 700TVL等按像素劃分： 標清、130萬、200萬、3

2、00萬、500萬等按靈敏度劃分：普通、月光、星光、紅外照明按感光元件靶面大小劃分：1inch、2/3inch、1/2inch、1/3inch、1/4inch攝像機分類紅外網(wǎng)絡(luò)一體化（IPR）網(wǎng)絡(luò)槍機（IPC）（防砸）網(wǎng)絡(luò)半球（IPD/V）外觀智能球型攝像機從圖像分辨率維度劃分：(按PAL制)CIF模擬攝像機的圖像分辨率常見有：CIF: 352(H)*288(V) =380線/420線D1: 752(H)*582(V)=480線/540線/600線960H: 976(H)*582(V)=650線/700線網(wǎng)絡(luò)攝像機的圖像分辨率常見有：（標清）D1: 752(H)*582(V)=540線/600線

3、 720p: 1280(H)*720(V)=130萬像素 1080p:1920(H)*1080(V)=200萬像素 2048(H)*1536(V)=300萬像素 2560(H)*1920(V)=500萬像素鏡頭顏色陣列濾波器圖像傳感器ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換圖像處理模塊ISP（DSP)編碼模塊2D/3D降噪白平衡AWB伽瑪校正寬動態(tài)校正閃爍校正CPU控制自動曝光AE自動聚焦AFAGC增益放大反饋控制AF/AE控制算法反饋輸出圖像數(shù)據(jù)光光光模擬信號模擬信號數(shù)字信號RAW DATA反饋輸出攝像機原理功能框圖 模擬攝像機原理：鏡頭、 CCD圖像傳感器靶面上成像CCD圖像傳感器輸出電信號經(jīng)攝像機DSP電路處理后

4、輸出視頻信號 網(wǎng)絡(luò)攝像機原理：鏡頭、影像傳感器、DSP同模擬的攝像機，區(qū)別在于網(wǎng)絡(luò)攝像機后面加上了一個編碼模塊（IP模塊），IP模塊將DSP輸出的信號,進行編碼,然后輸出網(wǎng)絡(luò)視頻信號1. 清晰度2. 層次感(通透性）3. 色彩還原4. 低照效果5. 寬動態(tài)效果攝像機圖像質(zhì)量關(guān)鍵指標1. 鏡頭 2. 傳感器3. 圖像處理算法(ISP)4. 編碼影響圖像質(zhì)量的關(guān)鍵部件影響第一講 攝像機基礎(chǔ)原理一、影響圖像質(zhì)量的關(guān)鍵部件-鏡頭1、鏡頭的光圈（F 值）光圈（F值）-通光量-自動曝光AE-圖像亮暗度2、鏡頭的焦距（f 值）鏡頭的焦距：用小寫f值來表示，通過調(diào)節(jié)鏡頭的焦距可以改變圖像中的物體在整個圖像中所

5、占的面積大小也即遠近程度。3、鏡頭的視角鏡頭的視角是指攝像機鏡頭所能涵蓋多大范圍的景物，通常以角度來表示?？偨Y(jié)：視角與鏡頭的焦距和通光量成反比，鏡頭的焦距越大視角就越小而通光量越小。反之，鏡頭的焦距越小視角就越大而通光量越大。4. 鏡頭分辨率鏡頭通常有很多品牌（如：騰龍、富士能、精工、福光等），從分辨率上來看有高清和標清鏡頭。鏡頭的像素數(shù)越多則意味著每一像素單元的面積越小，因而分辨率也就越高。通常在給攝像機匹配鏡頭時要注意選擇具有優(yōu)勢品牌。5. 鏡頭尺寸按尺寸大小分：1/2”,1/3”,1/4”鏡頭尺寸的大小影響著通光量的多少?？偨Y(jié)：選用攝像機鏡頭主要參考點：（遵照高配原則）（1）鏡頭的尺寸

6、（2）鏡頭的光圈值（3）鏡頭的焦距 （4）鏡頭的視角（5）鏡頭的分辨率傳感器對圖像質(zhì)量影響分析傳感器尺寸（空間分辨率）-鏡頭與傳感器的匹配-圖像清晰度/低照效果 傳感器的尺寸越大通光量越大從而使得圖像的清晰度越好，低照度下畫面整體亮度也越好。鏡頭要與傳感器的尺寸相互匹配，否則大尺寸的傳感器配小尺寸的鏡頭就會出現(xiàn)黑角。2. 傳感器類型-CCD/CMOS-運動圖像清晰度和低照效果 傳感器通常有CCD和CMOS類型之分，但CCD比CMOS的傳感器的靈敏度高，從而使得在運動物體成像方面優(yōu)于CMOS不會出現(xiàn)明顯的拖尾現(xiàn)象。并且在低照度下的圖像整體亮度會優(yōu)于CMOS而使畫面的噪點較小。3. 鏡頭分辨率-光

7、子分布-圖像清晰度（同上鏡頭的描述）二、影響圖像質(zhì)量的關(guān)鍵部件-圖像傳感器CCD和CMOS對比傳感器類型功耗低照度效果色彩還原度動態(tài)范圍噪聲價格CCD較大較好較好較差較好較高CMOS較小一般一般較好較差較低高清CMOS背照技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)攝像機CCD廠家：SONY 、KODAK網(wǎng)絡(luò)攝像機CMOS廠家：美國 Aptina、Omnivision 日本 SONY、Panasonic圖像處理算法ISP 對圖像質(zhì)量影響分析1.色彩插值-圖像清晰度2. 2D、3D降噪-圖像清晰度/低照效果3.白平衡AWB-色彩還原4. 伽瑪校正-圖像亮度（層次感/通透感）5. 寬動態(tài) -寬動態(tài)效果6. 自動曝光算法-（電子快門

8、，光圈、增益） -圖像亮度（層次感/通透感）7. 自動聚焦算法-圖像清晰度三、影響圖像質(zhì)量的關(guān)鍵部件-圖像處理算法ISP1.色彩插值 (Color Interpolation) 不論是 CCD 還是 CMOS 圖像傳感器，為了簡化工藝和降低成本，一個像素點往往只能記錄從純白到純黑的系列色調(diào)，因而只能給出單色的色調(diào)值，不能同時給出 RGB 三組數(shù)據(jù)。 因此必須通過插補色算法來對每個像素補會其他顏色。2. 2DNR、3DNR降噪 DNR (Digital Noise Reduction)為數(shù)字降噪技術(shù)，用數(shù)字處理降低混雜在視頻信號中的雜質(zhì)。從視頻信號中將亮度信號(Y)和顏色信號(C)分離(Y/C分

9、離)，分別對它們施與數(shù)字處理,將亮度信號中的雜質(zhì)(飄飛粗澀)及顏色信號中的雜質(zhì)(多余的顏色信息)去除。 2D降噪：結(jié)合圖像空間內(nèi)行和列，進行降噪。 3D降噪：不僅結(jié)合圖像空間內(nèi)行和列，而且結(jié)合前后幀方向（時間）進行。開啟3D降噪功 能會占用較大的處理能力芯片性能會受影響從而影響到運動物體的流暢性。 原始圖像 打開2DNR 打開3DNR3.白平衡 (White Balance)白平衡是描述顯示器中紅、綠、藍三基色混合生成后白色精確度的一項指標。白平衡就是要解決在不同色溫（光譜）的光源條件下，通過調(diào)整攝像機內(nèi)部的DSP芯片中的色彩算法使拍攝出來的圖像抵消偏色，還原出物體的真實色彩，這樣可以更接近人

10、眼的視覺習慣。還原真實色彩色彩還原不真實4.伽馬校正 (Gamma Correction)伽瑪調(diào)整可以調(diào)整圖像的明暗程度。在視頻通信系統(tǒng)中，圖像傳感器CCD/CMOS主要用于光/電轉(zhuǎn)換，在理想狀態(tài)時，輸入的光強度和電壓信號之間的關(guān)系應(yīng)該是線性的，如圖 (a)所示。但實際上，輸入的光強與電壓信號之間的關(guān)系是非線性的，如圖 (b)所示。5. 寬動態(tài)效果（WDR） 寬動態(tài)技術(shù)是在非常強烈的對比下讓攝像機看到影像的特色而運用的一種技術(shù)。當在強光源（日光、燈具或反光等）照射下的高亮度區(qū)域及陰影、逆光等相對亮度較低的區(qū)域在圖像中同時存在時，攝像機輸出的圖像會出現(xiàn)明亮區(qū)域因曝光過度成為白色，而黑暗區(qū)域因曝光

11、不足成為黑色，嚴重影響圖像質(zhì)量。攝像機在同一場景中對最亮區(qū)域及較暗區(qū)域的表現(xiàn)是存在局限的，這種局限就是通常所講的“動態(tài)范圍”。 注意：在不需要開啟寬動態(tài)功能的場景里面，如果開啟了此功能，可能會影響圖像的質(zhì)量，如圖像的清晰度，色彩還原等。 擴展動態(tài)范圍的方法：多次采樣技術(shù)、自動增益控制技術(shù)、勢阱容量調(diào)節(jié)技術(shù)、局部曝光技術(shù)、對數(shù)響應(yīng)技術(shù)、自適應(yīng)曝光調(diào)節(jié)技術(shù)，安防寬動態(tài)攝像機大多數(shù)采用前兩種技術(shù)來實現(xiàn)。 寬動態(tài)攝像機 普通攝像機6.自動曝光 (Auto Exposure)自動聚焦算法 自動曝光指的是以人的視覺主觀感覺為依據(jù)通過控制曝光量使圖像亮度最優(yōu)化的過程。 基本原理：自動曝光主要通過對光圈和快門

12、分別控制或二者聯(lián)合控制，結(jié)合增益調(diào)整來實現(xiàn)。通過光圈和快門進行光線的大步長和大范圍調(diào)整，通過增益控制進行小范圍調(diào)整。一個好的自動曝光算法將會影響圖像的清晰度、亮度、層次感和通透感、低照等效果。 曝光不足（偏暗） 正常曝光7.自動聚焦算法 (Auto Focus)3A技術(shù)（自動白平衡、自動曝光、自動聚焦）是決定攝像機圖像質(zhì)量好壞最關(guān)鍵的技術(shù)。景陽擁有完全自主的3A算法，是繼日本索尼、日立，成為國內(nèi)少數(shù)掌握該技術(shù)的廠家之一 。四、影響圖像質(zhì)量的關(guān)鍵部件-編碼算法編碼算法-圖像清晰度/碼流 對于網(wǎng)絡(luò)攝像機來說，圖像壓縮方式主要有： JPEG、MJPEG MPEG1、MPEG2 MPEG4 H.264

13、采用不同的圖像壓縮方式，對帶寬、碼流、存儲空間的影響都不一樣。采用H.264高階壓縮算法，能夠大幅度降低碼流，節(jié)省帶寬和節(jié)約磁盤空間。編碼算法對圖像質(zhì)量影響分析BaselineProfileExtendProfileMainProfileHighProfileH.264 四個層次H.264圖像編碼效率景陽網(wǎng)絡(luò)高清全部采用大部分廠家采用此編碼層次2、碼流大小 碼流（Data Rate）:是指視頻文件在單位時間內(nèi)使用的數(shù)據(jù)流量，也叫碼率，碼流帶寬是指傳輸流在信道中傳送數(shù)據(jù)的速率，通常以比特/秒(bit/s)為單位； 我公司標清設(shè)備支持50Kbps-4Mbps,百萬支持200Kbps-8Mbps，2

14、00萬及以上支持500Kbps-12Mbps. 編碼可變或固定比特率視頻流 VBR（可變比特率）可以保持預(yù)定的圖像質(zhì)量水平，無論運動還是缺少運動的場合。但有大量活動的場合可增加使用帶寬； CBR（固定比特率）可用帶寬有限的情況下生成固定比特率，由用戶預(yù)定。缺點是當場景中活動增加，會造成圖像質(zhì)量和幀速下降。景陽高清IPC 場景復(fù)雜、運動物體多場景簡單，低碼流傳輸4Mbps512Kbps3.質(zhì)量等級-圖像清晰度視頻編碼類型有4種方式可選攝像機的分辨率多種方式可選攝像機有I 幀間隔設(shè)置碼率類型有CBR定碼率和VBR變碼率兩種碼率可調(diào)圖像質(zhì)量從1-9之間連續(xù)可調(diào)質(zhì)量越大所占的碼流越大網(wǎng)絡(luò)編碼芯片介紹芯

15、片廠家型號圖像分辨率特點美國TI達芬奇DM355720pARM9 270MHz，MPEG4/MJPEG，集成ISP，可以無縫對接各種圖像傳感器達芬奇DM365720pARM9 300MHz，H.264/MPEG4/MJPEG，集成ISP，可以無縫對接各種圖像傳感器達芬奇DM3681080pARM9 432MHz，H.264BP/MP/HP/MPEG4/MJPEG，集成ISP，可以無縫對接各種圖像傳感器DM81681080PCortex A8 1.2GHz，H.264BP/MP/HP/MPEG4/MPEG2/MJPEG，集成ISP，可以無縫對接各種圖像傳感器DM81271080PCortex A

16、8 1GHz，H.264BP/MP/HP/MPEG4/MPEG2/MJPEG，集成ISP，可以無縫對接各種圖像傳感器芯片廠家型號圖像分辨率特點臺灣智源GM8180720pARM9 500MHz，H.264/MPEG4/MJPEG，集成ISP，可以無縫對接各種圖像傳感器華為海思Hi3512720pARM9 264MHz，H.264/MJPEG，不集成ISP，只能使用帶OVT功能的圖像傳感器Hi35151080pARM9 400MHz，H.264/MJPEG，不集成ISP，只能使用帶OVT功能的圖像傳感器Hi35171080pARM Cortex A9 750MHz，H.264/MPEG4/MJP

17、EG，集成ISP，可以無縫對接各種圖像傳感器Hi35161080pARM Cortex A9 800MHz，H.264/MPEG4/MJPEG，集成ISP，可以無縫對接各種圖像傳感器美國安霸A2881080pARM9 2XXMHz問：市場上有很多廠家用同樣的Sensor和編碼芯片方案，為何圖像效果卻千差萬別？ 最主要的原因有以下面三個方面：（1）圖像傳感器的提供廠家對各個攝像機生產(chǎn)廠家的支持力度不一樣； 景陽是索尼八大合作伙伴之一，比如：索尼提供一款圖像傳感器芯片SDK開發(fā)包，對景陽會開放90% 的程序接口，而對其它攝像機生產(chǎn)廠家只開放50%左右，或者更少。 （2）網(wǎng)絡(luò)編碼芯片的提供廠家對各個

18、攝像機生產(chǎn)廠家的支持力度也不一樣； 景陽是直接與網(wǎng)絡(luò)編碼芯片廠家取得聯(lián)系的。很多廠家只與中國區(qū)辦事處來溝通的，景陽公司研發(fā)人員可以隨時拿到網(wǎng)絡(luò)編碼廠家的第一手資料。 由此，以上兩點可以知道，芯片廠家對攝像機生產(chǎn)廠家的支持力度不一樣，從而導致攝像機生產(chǎn)廠家工程師在對攝像機參數(shù)精細化調(diào)整、性能優(yōu)化方面存在很大的差距，這是導致相同的芯片方案，圖像效果不一樣的最主要原因。（3）各個攝像機生產(chǎn)廠家技術(shù)積淀不一樣，取決于攝像機生產(chǎn)廠家的技術(shù)研發(fā)實力； 模擬時代，攝像機廠家大多數(shù)沒有機會深入到底層技術(shù)，沒有積累圖像傳感器和圖像處理技術(shù)，目前大多數(shù)安防高清廠家采用是內(nèi)置ISP的CMOS開發(fā)，或者直接采用百萬高

19、清機芯套件，或者采用方案設(shè)計公司的接近成品方案生產(chǎn)高清攝像機。 因此，由于攝像機生產(chǎn)廠家技術(shù)研發(fā)實力良莠不齊，這也是導致相同的方案，圖像效果不一樣的另一個重要原因。攝像機優(yōu)勢畫質(zhì)優(yōu)勢安全優(yōu)勢應(yīng)用優(yōu)勢碼流優(yōu)勢穩(wěn)定優(yōu)勢維護優(yōu)勢IP攝像機產(chǎn)品-總體優(yōu)勢六大方面的優(yōu)勢與特點寬動態(tài)效果最優(yōu)低照圖像效果好畫面干凈、通透畫質(zhì)優(yōu)勢色彩還原逼真優(yōu)化的圖像降噪技術(shù)，室內(nèi)/室外夜視的反復(fù)調(diào)試，保證明亮清晰的夜視圖像電路設(shè)計和圖像處理算法的反復(fù)優(yōu)化和調(diào)試，以及大量的室內(nèi)/室外測試，保證畫面的通透感自主研發(fā)的攝像機的3A算法，不同色溫光線下的反復(fù)調(diào)試，保證圖像色彩在不同光線下的色彩還原真實、準確逆光、背光等環(huán)境下的反復(fù)

20、調(diào)試，采用先進的寬動態(tài)Sensor和算法，保證寬動態(tài)效果最優(yōu)IP攝像機優(yōu)勢1-畫質(zhì)優(yōu)勢網(wǎng)絡(luò)帶寬自適應(yīng)可變/固定碼流多種選擇平均延時低于250MS4種編碼算法可選碼流優(yōu)勢3種音頻編碼可選并發(fā)可達4個碼流優(yōu)化的編碼算法和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)和同類IP產(chǎn)品相比，實現(xiàn)視頻延時最低有效解決了不同帶寬要求的圖像傳輸和存儲的問題節(jié)省帶寬和磁盤空間音頻碼流最低可達6.3Kbps能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬大小和圖像質(zhì)量優(yōu)先級，自動調(diào)節(jié)圖像碼流有效解決不同網(wǎng)絡(luò)（無線、INTERNET,LAN等) 下，圖像質(zhì)量需求和網(wǎng)絡(luò)帶寬的矛盾碼流低于同類廠家10-20%有效解決圖像質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)帶寬的矛盾問題，并徹底實現(xiàn)后端解碼兼容問題IP攝像機優(yōu)勢2-碼流優(yōu)勢三級看門狗機制長時間拷機測試測試機器人技術(shù)完整的IO端口保護可靠的嵌入式軟件運行穩(wěn)定優(yōu)良的散熱結(jié)構(gòu)IP攝像機優(yōu)勢3-可靠