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摄像头

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一个放在室外的罗技摄像头
一个放在室外的罗技摄像头
现在的智能手机均配备了摄像头
现在的智能手机均配备了摄像头

摄像头webcam)属相机的一种,一般具有视频摄影/传播和静态图像捕捉等基本功能,它是借由镜头采集图像后,由摄像头内的感光组件电路及控制组件对图像进行处理并转换成电脑所能识别的数字信号,然后借由并行端口、通用串行总线连接,输入到电脑后由软件再进行图像还原。有些则支持以太网或WiFi,内置有处理器及网页服务器,接上网络后可连线查看画面。

目前市面上摄像头分为两种,一种为直接连接电脑可用于视频通话的消费型摄像头(Webcam),另一种为保全监控专用的网络监控摄影机IP Camera/Network Camera)。

历史

1991年,世界第一支摄像头(称为CoffeeCam),首度出现在英国剑桥大学的泰贾屋咖啡店(Trojan room coffee pot)。至于运作最久的摄像头,则是旧金山州立大学的“FogCam”,自1994年使用至今。[1]

1996年,AXIS Communications发表第一支利用互联网架构做为信号传输基础的摄像头(IP Camera)。

1999年,AXIS Communications发表以Linux系统为平台的摄像头(IP Camera)[2]

使用

医疗保健

大多数现代网络摄像机能够通过使用简单的算法技巧捕足动脉脉搏率 研究人员声称这种方法准确到±5 bpm。

视频监控

摄像头被安装在托儿所、办公室、商店、公路等地以监控安全和员工活动。

视频会议

用来在两个或多个地点的多个用户之间提供语音和运动彩色画面的双向实时传送的视听会话型会议业务。大型视频会议系统在军事政府商贸医疗等部门有广泛的应用。

视频通话

摄像头可以进行即时通讯网络电话等服务,全球已有数以百万的用户进行过一对一的即时视频通信。这种新的通讯形式有许多新功能,如自动照明控制、实时滤镜(润色)、自动对焦等功能,提供了用户更多的易用性,这进一步加速了摄像头的普及。

游戏控制设备

特殊软件可以使用网络摄像头的视频流来协助或增强用户对应用和游戏的控制。可以观察和跟踪视频功能,包括脸部,形状,模型和颜色,以产生相应的控制形式。例如,可以跟踪单个光源的位置并用于模拟鼠标指针,头戴式灯将实现免提计算,并将大大提高电脑可访问性。这可以应用于游戏,提供额外的控制,改进的交互性和沉浸感。

FreeTrack英语FreeTrack是一款适用于Microsoft Windows的免费网络摄像头运动跟踪应用程序,可以跟踪特定的头戴式模型,最多可以达到六个自由度,并将鼠标,键盘,操纵杆和FreeTrack英语List of games compatible with FreeTrack支持的游戏输出数据。通过去除网络摄像头的IR滤镜,可以使用IR LED,其具有肉眼不可见的优点,消除了用户的分心。 TrackIR英语TrackIR是这项技术的商业版本。

适用于PlayStation 2EyeToy,适用于PlayStation 3PlayStation Eye英语PlayStation Eye,以及Xbox 360Xbox Live Vision英语Xbox Live Vision摄像机和Kinect运动传感器,以及已被某些游戏用作控制输入设备的彩色数字相机。

基于小型网络摄像头的PC游戏可以作为独立的可执行文件或使用Adobe Flash的Web浏览器窗口中使用。

技术

USB video device class(UVC)可支持各式的摄像头,因此电脑不必再安装多余的驱动程序。目前Microsoft Windows Vista、Linux和Mac OS X 10.4与10.5皆有支持内置的UVC drivers.

感光组件

摄像头的感光组件为影像截取组件,有互补式金属氧化物半导体(CMOS)和电荷耦合组件(CCD)两种模式。两者都是将物品所反射的光转为数字信号,压缩后存储于存储器上。

CMOS既互补性金属氧化物半导体,CMOS主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,通过CMOS上带负电和带正电的晶体管来实现基本的功能的。这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。CMOS的优势就是非常省电。不像由二级管组成的CCDCMOS电路几乎没有静态电量消耗。这就使得CMOS的耗电量只有普通CCD的1/3左右,CMOS重要问题是在处理快速变换的影像时,由于电流变换过于频繁而过热。暗电流抑制的好就问题不大,如果抑制的不好就十分容易出现点。CMOS摄像机可以做得非常小。CMOS传感器对于高帧摄像机非常有用,速度能达到400到2000帧/秒。所以对于高速摄像场所,选用CMOS摄像机效果更佳。而注重功耗和成本的产品则选择CMOS图像传感器。

CCD图像传感器由在单晶硅基片上呈二维排列的光电二级管及其传输电路构成。光电二极管把光转化成电荷,再经转化电路传送和输出。通常,传送优良图像质量的设备都采用CCD图像传感器,CCD感光单元有效面积大,在光照强度较低的环境中,能相对清晰地呈现出被摄物体原貌。在低照度环境下,如灯光较暗的停车场、楼梯间、封闭通道和暗室等,宜选用感光灵敏的CCD摄像机。对画质要求苛刻的场合宜选用CCD摄像机。像素越高、尺寸越大的CCD拥有更好的图像质量。

综上所述,CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等方面都优于CMOS传感器,而CMOS传感器则具有低成本、低功耗、以及高集成度的特点。不过,随着CCDCMOS传感器技术的进步,两者的差异有逐渐缩小的态势。

連接阜类型

摄像头的連接阜类型有:

注释

  1. ^ 世界最古老的摄像头
  2. ^ "Happy Birthday Fogcam" 互联网档案馆存档,存档日期2007-12-12. by Anjuli Elais in Golden Gate XPress, 30th September, 2004
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