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摄像体系常识

2017-01-171044
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摄像机的主要功能为,将来自镜头光学图象聚焦,经过CCD转换为随时间变革的视频信号,再经摄像机内部线路处置CCD转换视频信号,然后经过同轴或光缆或其它传输路子将旌旗灯号传送至监视器上显视。
摄像机是按照光电道理将光学图象转换成电信号。次要由摄像头、旌旗灯号处置单位构成。摄像头与内窥镜相连接,将内窥镜物镜端的图象以电讯号的方法输入到旌旗灯号转换器。
摄像头由电荷耦器(CCD)芯片(如图所示)、放大处置单位构成。CCD由很多光敏器元件构成,光敏器可将热能转变成电信号并发生最小图象单元――像素(pixel),将这些像素构成一个团体化组合就可发生彩色画面。

 

二、CCD引见

CCD由微型镜头、分色滤色片、感光会聚层组成

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我们知道,摄像机成像的枢纽是在于其感光层,为了扩大CCD的采光率,必需扩大单一像素的受光面积。可是提高采光率的法子也简单使画质降落。这一层“微型镜头”就即是在感光层前面加上一副眼镜。因而感光面积不再由于传感器的启齿面积而决议,而改由微型镜片的表面积来决议。

注:这是为了有用提拔CCD 的总像素,又要确保单一像素连续缩小以保持CCD的尺度体积。因而,必需扩大单一像素的受光面积。但操纵提高启齿率來增长受光面积,反而使成像质量变差。以是,启齿率只能提拔到必然的极限,否則CCD将成为劣品。为改进这个问题 SONY率先在每一感光二极体上(单一像素)裝置细小鏡片。这个设想就像是帮CCD掛挂上眼镜一样,感光面积不再由于感测器的启齿面积而決定,而改由微型镜片的表面积来決定。如此一来,能够时统筹单一像素的巨细,又可在规格上提高了启齿率,使感光度大幅提拔。

 

(2)第二层是“分色滤色片”
CCD的第二层是“分色滤色片”,今朝有两种分色方法,一是RGB原色分色法,另一个则是CMYK补色分色法这两种办法各有优缺点。起首,我们先理解一下两种分色法的观点,RGB即三原色分色法,险些所有人类眼镜能够辨认的色彩,都能够经由过程红、绿和蓝来构成,而RGB三个字母别离就是Red,Green和Blue,这阐明RGB分色法是经由过程这三个通道的色彩调理而成。再说CMYK,这是由四个通道的色彩共同而成,他们分别是青(C)、洋红(M)、黄(Y)、黑(K)。在印刷业中,CMYK更加合用,但其调理出来的色彩不及RGB的多。
原色CCD的优势在于画质锋利,颜色实在,但缺陷则是噪声成绩。因而,各人能够留意,普通接纳原色CCD的数码相机,在ISO感光度上多数不会超越400。相对的,补色CCD多了一个Y黄色滤色器,在颜色的分辩上比力认真,但却捐躯了部门影象的分辨率,而在ISO值上,补色CCD能够容忍较高的感光度,普通都可设定在800以上

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CCD的第三层是“感光片”,这层次要是卖力将穿过滤色层的光源转换成电子旌旗灯号,并将旌旗灯号传送到影象处置芯片,将影象复原。
摄像机根据摄像头所利用的CCD的片数,分为三晶片摄像机和单晶片摄像机。三晶片摄像机,即由三个CCD晶片构成,分别是白色感到CCD,绿色感到CCD及蓝色感到CCD,它们别离感到差别的色彩,最初停止混淆显现;而单晶片是间接感到混淆色。
单晶片与三晶片CCD的比力:


图1单晶片

CCD的感光道理

单晶片CCD由一个CCD间接对R、G、B三色停止感光,转换成电信号传至后处置电路。

 

图2 三晶片CCD的感光道理


在3CCD的摄像头内设有一组三棱镜,把光芒分为三原色光: 白色、绿色和蓝色。三原色光再分别颠末三块自力的CCD影象感应器处置。

 

三、与摄像机相干的几个观点

(1)分辨率:将光学仪器最小分辩角的倒数称为这个仪器的分辩本事(即分辨率)
(2)最低照度:是评价摄像机摄像的极限光强,其单元是“LUX”(1勒克斯是1流明光通量平均投射到1平米面积上发生的照度,流明是光通量的单元。)
(3)白平衡(B/W):白平衡是一个很笼统的观点,最浅显的了解就是让红色所成的像仍然为红色,假如白是白,那其他物体的影象就会靠近人眼的颜色视觉风俗;即白平衡就是不管情况光芒如何,都让摄像机默许为“红色”,就是让他能认出红色,而均衡其他色彩在有色光芒下的色彩。调解白平衡的历程叫做白平衡调解。
(4)增益:一个小的旌旗灯号Level(电平)颠末放大电路成为大的旌旗灯号Level(电平),也就是說由小变大之间的差别就叫增益。
(5)自动增益控制(AGC):在光亮度较暗的状况下,主动提高感光强度从而使在低照度情况下所拍摄的物体也能明晰可辨。
(6)背光抵偿:背光抵偿也称作逆光抵偿或逆光补正,它能够有用抵偿摄像机在逆光情况下拍摄时画面主体漆黑的缺点。当引入背光抵偿功用时,摄像机仅对全部视场的一个子地区停止检测,经由过程求此地区的均匀旌旗灯号电平来肯定AGC电路的事情点。因为子地区的均匀电平很低,AGC放大器会有较高的增益,使输出视频信号的幅值提高,从而使监视器上的主体画面开阔爽朗。此时的布景画面会愈加亮堂,但其与主体画面的主观亮度差会大大低落,全部视场的可视性获得改进。

 

四、DVL系列内窥镜摄像机引见

目前国内市场上知名品牌有德国KAPPA(柯帕)、Karl Storz(史托斯) Wolf(狼) Aesculap(蛇)、Strker(史塞克)、 Circon(顺康)等,但因为进口医用内窥镜摄像机价钱十分高,海内很多病院仍在利用产业用的摄像机替代医用内窥镜摄像机用,但其各项参数底子不能到达医用内窥镜的要求。内窥镜摄像机集成度高、触及范畴广、海内各方工艺无法到达其消费程度,以致海内厂家在这一范畴落伍国际程度。为处理海内医用内窥镜摄像的近况,合肥德铭电子有限公司投入大量资金,依托中国科技大学的科研资本、引进德国一流手艺、接纳SONY高明晰公用CCD消费出了具有国际品格的DVL系列内窥镜摄像机。

 

DVL系列内窥镜公用摄像机的特性:
(1)高分辨率(解析度达580线),实在、明晰显现剖解构造,腔内情形一目了然;
(2)颜色还原性好,能真实地再现各种不同颜色的构造;
(3)灵敏度高(1LUX),在极暗的环镜下也能十分明晰的成像,而且颜色实在再现。
(4)在任何状况下都能主动、手动白平衡调理。
(5)增益自动控制(AGC)、手动增益掌握
(6)主动调焦功用,必然范围内无需手动调理;便利临床大夫的利用。
(7)主动背光抵偿,DVL系列的摄像机利用Smart control功用主动调理光圈和增益,到达最好均衡,其结果是可以在强光或光芒变革很大的情况下也能拍摄到明晰的图象。便利临床大夫的利用
(7)操纵简朴;人性化的设想,无需专业人员即能操纵
(8)一体多用的设想,能够接差别科室的内窥镜完成差别的手术。