摄像系统基础知识分解课件.ppt

1、摄像系统基础知识摄像系统基础知识范卫东范卫东SBJ MedSurg MarketingSBJ MedSurg Marketing 什么是什么是 CCD?lCCD晶片是光电耦合器（晶片是光电耦合器（Charge Couple Device）的）的简称，它能够将光线变为电荷，并可将电荷存储及转简称，它能够将光线变为电荷，并可将电荷存储及转移，形成光图像到电子图像的转换移，形成光图像到电子图像的转换lChip-晶片上存在很多光敏单元晶片上存在很多光敏单元-像素像素(pixel)像素像素CCD单晶片与三晶片单晶片与三晶片单晶片（单晶片（1-chip）摄像机）摄像机 所有的颜色通过一块晶片处理，色彩还原

2、不好所有的颜色通过一块晶片处理，色彩还原不好 682 x 492=335,544 pixels三晶片（三晶片（3-chip）摄像机）摄像机 先通过棱镜将光线分为三原色光，通过三块镜片先通过棱镜将光线分为三原色光，通过三块镜片分别处理，色彩还原好分别处理，色彩还原好 3 x(1280 x 1024)=3,932,160 pixels三晶片摄像头的棱镜三晶片摄像头的棱镜优点：体积更小优点：体积更小-摄像头更轻，更可靠摄像头更轻，更可靠光圈更小光圈更小-景深更大，聚焦更好景深更大，聚焦更好更小的更小的CCD -像素密度更高，分辨率更高像素密度更高，分辨率更高更小的滤光片更小的滤光片-更精确的色彩还原

3、更精确的色彩还原777/782988/1088/1188三晶片摄像头的棱镜三晶片摄像头的棱镜镜子镜子棱镜棱镜图像信号采集方式图像信号采集方式lInterlace Scan隔行扫描隔行扫描 lProgressive Scan 逐行扫描逐行扫描Interlaced Scan隔行扫描隔行扫描1 Field of Interlaced Image(1/2 of the image)50年前的技术年前的技术 2组相互交错的信号组成组相互交错的信号组成一幅完整的图像一幅完整的图像 60Hz的行频每秒只能形的行频每秒只能形成成30幅图像幅图像 图像闪烁明显图像闪烁明显 除了个别高清摄像机外，除了个别高清摄像

4、机外，其他的均采用隔行扫描的其他的均采用隔行扫描的CCDHigh Definition-Progressive Scan高清晰度高清晰度逐行扫描技术逐行扫描技术l1组信号即可形成一幅组信号即可形成一幅完整的图像完整的图像l60Hz的行频每秒可形的行频每秒可形成成60幅完整的图像幅完整的图像l图像质量成倍提高，无图像质量成倍提高，无闪烁，亮度增强，细节闪烁，亮度增强，细节再现，尤其是动态图像再现，尤其是动态图像l需要高端显示设备与之需要高端显示设备与之匹配匹配1088iHD progressive CCD Interlaced ScanInterlace Scan with Motion Art

5、ifactProgressive Scan eliminates Motion Artifact图像信号输出方式图像信号输出方式l模拟模拟-RGB-红绿蓝三种颜色分色输出红绿蓝三种颜色分色输出-S-VHS or Y/C-复合信号复合信号-亮度和色度分开输出亮度和色度分开输出-Composite 视频信号输出（视频信号输出（Video)-所有的图像信号由一条线混合输出所有的图像信号由一条线混合输出VGA-RGBHV 视频图像阵列视频图像阵列l数字数字-SDI-DVI-DVI光纤输出光纤输出-DV即即IEEE 1394（可选）（可选）视频信号的种类及接口视频信号的种类及接口类别类别信号名称信号名称

6、线缆形式线缆形式接口接口特点特点最高分辨率最高分辨率模拟模拟CompositeComposite普通视频普通视频VideoVideo单同轴线单同轴线BNC,Q9BNC,Q9所有图像信号由一条线所有图像信号由一条线混合输出混合输出200-300200-300线线S-Video orY/CS-Video orY/C超级视超级视频频四芯线缆四芯线缆四针四针S S端子端子色度亮度分开输出色度亮度分开输出500-600500-600线线RGBRGB（色差分量）（色差分量）四同轴线四同轴线四四NBC+NBC+其他其他红绿蓝三种颜色分色输红绿蓝三种颜色分色输出出理论上无限制理论上无限制实际实际1000100

7、0线以线以高清高清模拟模拟VGA即即RGBHV（视频（视频图像阵列）图像阵列）五同轴或更多五同轴或更多15针针D口口,Mini BNC色度分离色度分离,双同步双同步理论无限制理论无限制实际实际1920192010801080数字数字SDI（串行数字视频）（串行数字视频）单同轴线单同轴线BNC串行化串行化800600DVI（数字视频接口（数字视频接口）（）（DVII）28芯线芯线244针针VGA的数字化，可转接的数字化，可转接为为VGA理论无限制理论无限制实际实际单单1920192010801080双双256020482048DVIDVI光纤传输光纤传输光纤（光纤（X4X4）Lucent Luc

8、ent 连连接器光纤接器光纤 (X4)(X4)（推入（推入式）式）远距离传输信号不衰减远距离传输信号不衰减无限制无限制BNC（同轴电缆卡环形接口）接口（同轴电缆卡环形接口）接口 S 端子视频线（端子视频线（S-Video Cable）视频信号的种类及接口视频信号的种类及接口视频信号的种类及接口视频信号的种类及接口RGB 视频线（视频线（RGB Cable）红绿蓝三色分离传输。红绿蓝三色分离传输。混合同步视频信号的种类及接口视频信号的种类及接口DVI 数字视频线（数字视频线（Digital Visual Interface，29 Pin）SDI数字传输接口数字传输接口（Serial Digita

9、l Interface）和Video不可混淆VGA连线及接口连线及接口光纤输出口光纤输出口视频信号的种类及接口视频信号的种类及接口摄像系统的参数摄像系统的参数三个传统的量化指标：此三个量化指标一三个传统的量化指标：此三个量化指标一般是基于普通的医用模拟摄像系统产生的，般是基于普通的医用模拟摄像系统产生的，现仍是适用于普通的摄像系统现仍是适用于普通的摄像系统 水平分辨率水平分辨率最低照度最低照度信噪比信噪比定义：反映摄像系统所形成图像的清晰程度定义：反映摄像系统所形成图像的清晰程度来源于模拟信号来源于模拟信号CRT监视器时代监视器时代技术上说，水平解析线是指画面高度下人眼能技术上说，水平解析线是

10、指画面高度下人眼能分辨的垂直线。分辨的垂直线。换句话说，它就是在一个宽度等于画面高度的换句话说，它就是在一个宽度等于画面高度的区域里能分辨出来的黑白线条的数量。区域里能分辨出来的黑白线条的数量。其测定方式用专用分辨率卡其测定方式用专用分辨率卡水平分辨率（线）水平分辨率（线）摄像系统的参数摄像系统的参数水平分辨率测试板水平分辨率测试板摄像系统的参数摄像系统的参数最低照度最低照度(lux)l意义：反映摄像系统对于光的敏感程度意义：反映摄像系统对于光的敏感程度l单位：单位：lux or footcandlel1 Footcandle=10 lux摄像系统的参数摄像系统的参数摄像系统的参数摄像系统的参

11、数信噪比信噪比(dB)l信噪比：图像信号与噪声的比值信噪比：图像信号与噪声的比值l该比值说明图像与真实影像的差异该比值说明图像与真实影像的差异l单位：单位：(dB)l数值越高，图像越好数值越高，图像越好水平分辨率水平分辨率(线线)高高-好好最低照度最低照度(lux)低低-好好信噪比信噪比(dB)高高-好好摄像系统的参数摄像系统的参数现在的基于数字化摄像系统的参数现在的基于数字化摄像系统的参数1、水平分辨率、水平分辨率2、图像输出像素、图像输出像素3、最高级视频输出口：是否拥有、最高级视频输出口：是否拥有DVI或或HD-SDI接口接口4、图像扫描方式：隔行还是逐行、图像扫描方式：隔行还是逐行摄像

12、系统的参数摄像系统的参数摄像系统的参数摄像系统的参数图像输出像素图像输出像素 图像输出像素一般又称摄像系统的图像输出像素一般又称摄像系统的“分辨率分辨率”，它是指单幅图像信号的扫描规，它是指单幅图像信号的扫描规格，用格，用“水平像素水平像素垂直像素垂直像素”来表达的，其单位不是来表达的，其单位不是“线线”，而是，而是“点点”。如：如：1024 768 1280 1024 1920 1080 分辨率最初仅适用于计算机领域，不适用于视频领域（用水平分辨率），当医分辨率最初仅适用于计算机领域，不适用于视频领域（用水平分辨率），当医用数字摄像机推出后，现也作为数字医用摄像机图像输出格式的物理表达写入用

13、数字摄像机推出后，现也作为数字医用摄像机图像输出格式的物理表达写入说明书。说明书。分辨率不是指人的主观感觉，而是指在摄录、传输和显示过程中所使用的图像分辨率不是指人的主观感觉，而是指在摄录、传输和显示过程中所使用的图像质量记录指标，以及显示设备自身具有的表现图像细致程度的固有屏幕结构，质量记录指标，以及显示设备自身具有的表现图像细致程度的固有屏幕结构，说具体点就是指单幅图像信号的扫描格式和显示设备的像素规格。说具体点就是指单幅图像信号的扫描格式和显示设备的像素规格。摄像系统的参数摄像系统的参数图像输出像素即分辨率图像输出像素即分辨率摄像系统的参数摄像系统的参数 分辨率只是单幅图像信号的扫描格式

14、和显示设备的像素规格，是清晰分辨率只是单幅图像信号的扫描格式和显示设备的像素规格，是清晰度的决定因素之一。度的决定因素之一。水平分辨率表达的是水平分辨率表达的是指人眼宏观看到的图像的清晰程度，是由系统和指人眼宏观看到的图像的清晰程度，是由系统和设备的客观性能的综合结果造成的人们对最终图像的主观感觉。设备的客观性能的综合结果造成的人们对最终图像的主观感觉。可以讲摄像系统的清晰度是由水平分辨率测量卡测出来的。可以讲摄像系统的清晰度是由水平分辨率测量卡测出来的。摄像系统真正比较水平分辨率才有实际意义！摄像系统真正比较水平分辨率才有实际意义！分辨率与水平分辨率分辨率与水平分辨率1920*1080960

15、*540摄像系统的参数摄像系统的参数-分辨率分辨率这两幅画的清晰度是一样的吗？国际上对分辨率的分类HDTV标清标清 高清晰度（HD）就是分辨率高于标准清晰度（SD）。标准清晰度通常指分辨率达到 XGA（1024 x 768）。关于高清晰度关于高清晰度HD与与HDTVHigh Definition(SXGA:1280 x1024,Progressive Scan CCDs,1088、1188、Image 1 HD、CV180)High Resolution(XGA:1024x768,Interlaced Scan CCDs,988,Dyonics,Linvatec)Standard Defini

16、tion(VGA:768x480,Storz SDI)NameResolutionVGA640 x480SVGA800 x600XGA1024x768SXGA1280 x1024UXGA1600 x12001088及1188分辨率均为12801024P，超过720p分辨率，按就低原则，归入720P格式。HDTV是美国电影电视工程师协会美国电影电视工程师协会（SMPTE）1981年制定的高清数字高清数字电视电视的格式标准。它有以下三种格式：1080i、720P及1080P。其中的i是interlace，代表隔行扫描;P是Progressive，代表逐行扫描。1080i格式，分辨率为1920108

17、0i/60Hz；隔行扫描 720p格式，分辨率为1280720p/60Hz；逐行扫描 1080p格式，分辨率为19201080P 逐行扫描HDTV两个必备条件：1、图像必须是16：9的宽高比2、分辨率为1080i或720P或1080P关于高清晰度关于高清晰度HD与与HDTV2022-11-2031关于高清晰度关于高清晰度HD与与HDTV高清晰度（HD）就是分辨率高于标准清晰度（SD）。标准清晰度通常指分辨率达到 XGA（1024 x 768）。对宽高比无要求。高清电视（HDTV）是一种要求使用 16:9宽高比的标准。720P、1080i及1080P2022-11-2032关于高清晰度关于高清晰

18、度HD与与HDTVHDHDTV2022-11-2033关于高清晰度关于高清晰度HD与与HDTV关于4：3 与 16：9关于4：3 与 16：9?关于4：3 与 16：9屏幕宽高比屏幕宽高比目前手术室通用的规格目前手术室通用的规格目前大部分目前大部分HD电视常用的规电视常用的规格格Scope Info Loss:32.7%Vertical:25.3%Horizontal:7.4%Scope Info Loss:45.6%Vertical:40.2%Horizontal:5.4%摄像控制台的操作摄像控制台的操作电源开关电源开关增益增益白平衡白平衡数码增强数码增强手术模式选择手术模式选择LCD显示屏

19、显示屏摄像头插口摄像头插口调整白平衡调整白平衡（WHITE BALANCE）告诉机器哪个是白色，机器会记住并且以此为基准还原其他颜色告诉机器哪个是白色，机器会记住并且以此为基准还原其他颜色1.1.预热光源预热光源2.2.增益置于标准位置（无增益）增益置于标准位置（无增益）3.3.白色充满整个视野白色充满整个视野4.4.调整焦距至清晰位置调整焦距至清晰位置5.5.按下按下 WHITE BALANCE WHITE BALANCE 键键 3 3 秒秒6.6.图像不能晃动，监视器色彩稳定图像不能晃动，监视器色彩稳定2 2秒钟秒钟7.7.屏幕显示屏幕显示“WB OK”WB OK”8.8.也可通过遥控按键

20、调白平衡也可通过遥控按键调白平衡9.9.也可通过声控系统调白平衡也可通过声控系统调白平衡电子快门电子快门（SHUTTER）l如果光源置于自动调光状态，如果光源置于自动调光状态，SHUTTERSHUTTER置于标置于标准状态（关闭）准状态（关闭）l如果光源无自动调光功能或置于手动调光状如果光源无自动调光功能或置于手动调光状态，则要求摄像系统的态，则要求摄像系统的SHUTTERSHUTTER置于开启状态置于开启状态增益（增益（Gain）l正常状态，至于标准状态（关闭）正常状态，至于标准状态（关闭）l以下情况使用增益以下情况使用增益-图像较暗的手术图像较暗的手术-旧的镜子旧的镜子-断点较多的光纤断点

21、较多的光纤-较差的光源较差的光源-视角较大的镜子视角较大的镜子(因光的直线传播因光的直线传播)增益使信噪比（增益使信噪比（S/N ratio）降低！）降低！数字化图像放大数字化图像放大l摄像头上控制图像数字放大l1.5倍，分为64级l8级图标显示 l没有光亮度损失没有光亮度损失l无需重新调整焦距无需重新调整焦距l无需庞大的光学接头无需庞大的光学接头l操作简单，单手控制操作简单，单手控制史赛克光学变焦接头史赛克光学变焦接头光学变焦与数字变焦光学变焦与数字变焦光学变焦光学变焦 是依靠光学镜头结构来实现变焦，变焦方式与相机差不多，就是通过是依靠光学镜头结构来实现变焦，变焦方式与相机差不多，就是通过摄

22、像头的镜片移动来放大与缩小需要拍摄的景物摄像头的镜片移动来放大与缩小需要拍摄的景物StrykerStryker拥有光学变焦摄像头拥有光学变焦摄像头 数字变焦数字变焦 即即digital zoomdigital zoom，实际上是画面的电子放大，把原来，实际上是画面的电子放大，把原来CCDCCD影像感应器影像感应器上的一部份像素使用上的一部份像素使用“插值插值”处理手段做放大处理手段做放大,将将CCDCCD影像感应器上的像素影像感应器上的像素用插值算法将画面放大到整个画面。通过数码变焦，拍摄的景物放大了，用插值算法将画面放大到整个画面。通过数码变焦，拍摄的景物放大了，但它的清晰度会有一定程度的下

23、降。但它的清晰度会有一定程度的下降。STORZ带光学变焦的摄像头光学变焦与数字变焦光学变焦与数字变焦镜子的放大倍数镜子的放大倍数Title102030405060708090100Stryker 380-01016X9X6X5X4X3X3X2X2X2XStryker 380-01120X12X8X6X5X5X4X3X2X2XStryker 380-03022X12X8X6X5X4X4X3X3X2XStryker 380-04522X12X8X5X5X4X4X3X3X2XStorz 0 deg21X9X7X6X5X4X4X3X3X2XOlympus 0 deg15X9X7X5X5X4X3X3X2

24、X2XScopes Distance(mm from object to tip end)高光过滤功能（高光过滤功能（AG）数字化的处理消除了图像中的高光点数字化的处理消除了图像中的高光点临界点临界点高光区高光区对于出血较多的手术，更能体现出其优点，因为局部反光导致的整体图对于出血较多的手术，更能体现出其优点，因为局部反光导致的整体图像偏暗的情况，可以得到极大的改善像偏暗的情况，可以得到极大的改善数字增强系统数字增强系统-立体化效果立体化效果l对比度增强对比度增强l细节增强细节增强l边缘锐利边缘锐利l8 级条码显示级条码显示 E使解剖结构的细节部分得到增强使解剖结构的细节部分得到增强摄像头的设

25、计摄像头的设计 High Definition,HD-高清晰度高清晰度3 chip-三晶片三晶片1 chip-单晶片单晶片市场上最小的三晶片摄像市场上最小的三晶片摄像系统系统弧形设计，易于握持弧形设计，易于握持双重加强密封连接双重加强密封连接角度连线角度连线设计，握设计，握持舒适持舒适防高频电波防高频电波超强屏蔽线超强屏蔽线加强连线，加强连线，持久耐用持久耐用100%防水盖，防水盖，黄金接头黄金接头遥控按键，遥控按键，便于操作便于操作Stryker摄像头摄像头摄像头的设计摄像头的设计 摄像头人体工程学设计摄像头人体工程学设计特点（特点（Features）l握持舒适握持舒适l阳极电镀处理外壳阳极

26、电镀处理外壳l侧面定位槽侧面定位槽l重量轻重量轻l体积小体积小l遥控功能遥控功能好处（好处（Benefits）l减低疲劳减低疲劳l牢固耐用牢固耐用l易于掌控易于掌控l减低疲劳减低疲劳l容易握持容易握持l方便操作方便操作摄像头与镜子的连接摄像头与镜子的连接通过光学接头连接通过光学接头连接直接连接直接连接标准光学接头标准光学接头,24mm防雾管口防雾管口用于除雾用于除雾对焦环对焦环调整焦距调整焦距目镜卡口目镜卡口夹持镜子夹持镜子C-Mount 接口接口驳接摄像头驳接摄像头摄像头的光学接头摄像头的光学接头摄像头的光学接头摄像头的光学接头882-020-115可旋转接头可旋转接头-用于妇产科和泌尿科用

27、于妇产科和泌尿科882-020-116旋转分光镜头旋转分光镜头-用于耳鼻喉科，妇产科和泌尿科用于耳鼻喉科，妇产科和泌尿科882-020-118C-mount 接头接头-用于史赛克直驳式摄像头的连接用于史赛克直驳式摄像头的连接882-020-125 或或1088-020-120-C-mount 放大光学镜头放大光学镜头(24-50mm)570-010-11328mm 标准接头标准接头570-030-11528mm 可旋转接头可旋转接头570-010-11535mm 大屏幕接头大屏幕接头570-020-116旋转分光镜头旋转分光镜头摄像头的光学接头摄像头的光学接头882-020-113用于用于88

28、4的软镜接头的软镜接头782-010-121用于用于784的软镜接头的软镜接头570-010-121用于用于597的软镜接头的软镜接头570-010-122目镜接头目镜接头-Olympus570-010-123目镜接头目镜接头-Pentax摄像头的光学接头摄像头的光学接头Zeiss 显微镜接头显微镜接头Wild 显微镜接头显微镜接头摄像头的光学接头摄像头的光学接头l优异的量化指标优异的量化指标水平分辨率水平分辨率最低照度最低照度信噪比信噪比l体贴的人体工学设计体贴的人体工学设计最轻最小的摄像头最轻最小的摄像头简单的操作界面简单的操作界面强大的遥控功能强大的遥控功能l领先的技术细节领先的技术细节逼真的色彩还原逼真的色彩还原黄金接头黄金接头可浸泡摄像头可浸泡摄像头加强型抗干扰连线加强型抗干扰连线l光辉的摄像机生产历光辉的摄像机生产历史史第一台三晶片摄像机第一台三晶片摄像机第一台第一台HDHD摄像机摄像机最高的市场份额最高的市场份额史赛克摄像系统的优势史赛克摄像系统的优势谢谢大家！谢谢大家！