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闭路监控系统概述闭路监控系统能在人们无法直接观察的场合，通过遥控摄像机及其辅助设备（镜头、云台等）直接观看被监视场所的一切情况，可以把被监视场所的情况一目了然。同时，电视监控系统还可以与防盗报警系统等其它安全技术防范体系联动运行，使其防范能力更加强大。闭路电视监控系统是安全技术防范体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统。 闭路监控系统的组成典型的监控系统主要由前端设备和后端设备这两大部分组成，其中后端设备可进一步分为中心控制存储部分和显示部分。前、后端设备有多种构成方式，它们之间的联系（也可称作传输系统）可通过电缆、光纤或微波等多种方式来实现。监控系统由摄像机部分（有时还有麦克）、传输部分、控制存储部分部分以及显示部分四大块组成。在每一部分中，又含有更加具体的设备或部件。主要组成/摄像部分/传输部分/控制存储部分/显示部分摄像机的基本原理被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。CCD摄像机大致可分为下列几大类按成像色彩划分(1)彩色摄像机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。能实时、形象、真实地反映被监视控制对象。(2)黑白摄像机：是用于光线不足地区及夜间无法安装照明设备的地区，黑白摄像机具有高分辨率、照度低、感红外灵敏度高等优点。目前还具有一定的市场占有率。 依摄像机分辨率划分(1)影像像素在25万像素（pixel）左右、彩色分辨率为330线、黑白分辨率420线左右。(2)影像像素在25万38万之间、彩色分辨率为420线、黑白分辨率在500线(3)影像在38万点以上、彩色分辨率大于或等于480线、黑白分辨率在570线以上 按摄像机灵敏度划分(1)普通型：正常工作所需照度为13Lux(2)月光型：正常工作所需照度为0.1 Lux左右(3)星光型：正常工作所需照度为0.01 Lux以下(4)红外照明型：原则上可以为零照度，采用红外光源成像。 按摄像元件的CCD靶面的大小划分(1)l inch靶面尺寸为宽12.7mmX高9.6mm,对角线16mm(2)2/3inch靶面尺寸为宽8.8mmX高6.6mm,对角线11mm(3)1/2inch靶面尺寸为宽6.4mmX高4.8mm,对角线8mm(4)1/3inch靶面尺寸为宽4.8mmX高3.6mm,对角线6mm(5)1/4inch靶面尺寸为宽3.2mmX高2.4mm,对角线4mm 按图像制式划分摄像机有PAL制和NTSC制之分 SONY系芯片方案SONY SS-11RM ： CXD3412+ICX405AK PAL制 420TVL CXD3412+ICX404AK NTSC制 420TVL CXD3412+ICX227AK PAL制 420TVL CXD3412+ICX226K NTSC制 420TVLSONY SS-1M ： CXD2163+ICX409AK PAL制 480TVL CXD2163+ICX408AK NTSC制 480TVL CXD2163+ICX255AK PAL制 420TVL（0.001Lux） CXD2163+ICX405AK PAL制 420TVL CXD2163+ICX404AK PAL制 420TVL CXD2163+ICX229AK PAL制 480TVL CXD2163+ICX228K NTSC制 480TVLSONY HQ1 ： CXD3172+ICX639AK PAL制 540TVL（0.001Lux） CXD2163+ICX409AK PAL制 540TVL CXD3172+ICX408AK NTSC制 480TVL CXD2163+ICX229AK PAL制 480TVL CXD2163+ICX228K NTSC制 480TVLSONY SS-11X ： CXD4103+ICX639AK PAL制 480TVL（0.001Lux） CXD4103+ICX409AK PAL制 480TVL CXD4103+ICX408AK NTSC制 480TVL CXD4103+ICX405AK PAL制 420TVL CXD4103+ICX404AK NTSC制 420TVL CXD4103+ICX229AK PAL制 480TVL CXD4103+ICX228K NTSC制 480TVLSS-3(4150) ：宽动态 SONY Super HAD CCD：SONY公司开发的一种提升光利用效率来提升感亮度超级HAD图像传感器内置应用Super Hole Accumulation Diode(HAD)电子画质提升技术的CCD影像感应器，提高CCD的感应性能及加强数码信号处理功能，有效地于拍摄影像时降噪及减低不必要的干扰，令画面更清晰明丽，色彩层次更分明，对现场光源不足或拍摄夜景时效果尤其显着。 SONY EX-View HAD CCD：是索尼公司研发用来提高其CCD感光度的一个感光度提高技术, 比SONY普通的CCD可见光提高了2倍，近红外光（800900纳米）高出4倍感光度。EX-View HAD CCD 的Lux效率比优质的“SuperHAD”可见光和近红外光感光读高出了2倍。、 枪式摄像机枪式摄像机又称为“标准型摄像机”，枪式摄像机是最传统的摄像机，它是由CCD主板+镜头驱动板+外壳三部分组成，枪式摄像机是不含镜头的，也就是说枪式摄像机要配上镜头才能完成摄像。枪式摄像的缺点：安装人员要对镜头相当熟悉，要计算镜头焦距和在不同的光照环境下选配不同的镜头，还要调整清晰度，如果要装在室外，还要配防水护罩；在完全无光源的环境下无法使用，必须添加辅助光源，安装调试很不方便枪式摄像机虽然有很多不足，但在一些特殊的场所，比如像博物馆、医院、化工厂都是还是要用它的。枪式摄像机的主要参数：1.线数，2.照度，3信噪比1. 线数:也就是摄像机清晰度或水平分辨率，它由摄像机的CCD和DSP决定。（在前面CCD和DSP章节有讲过）2. 照度：照度是反映光照强度的一种单位，其物理意义是照射到单位面积上的光通量，照度的单位是每平方米的流明（Lm）数，也叫做勒克斯（Lux）。摄像机参数规格中常见的最低照度表示该摄像机只需在所标示的LUX数值下，即能获取清晰的影像画面，此数值越小越好，说明CCD的灵敏度越高。（同样条件下，黑白摄像机所需的照度远比尚须处理色彩浓度的彩色摄像机要低10倍）3信噪比：即信号电压与噪声电压的比值，信噪比是摄像机的一个主要参数，CCD摄像机信噪比一般在4555dB之间。（一般摄像机给出的信噪比值均是在AGC（自动增益控制）关闭时的值，因为当AGC接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高）枪式摄像机的主要功能：1. 电子快门，2. 背光补偿，3.自动增益控制,4. 白平衡1.电子快门 电子快门（Electronic Shutter）是比照相机的机械快门功能提出一个术语，CCD摄像机它是控制CCD图像传感器的感光时间。由于CCD感光的实质是信号电荷的积累，则感光时间越长，信号电荷的积累时间就越长，输出信号电流的幅值也就越大。通过调整光信号电荷的积累时间（即调整时钟脉冲的宽度），即可实现控制CCD感光时间的功能。2、背光补偿 背光补偿（Back light Compensation）也称作逆光补偿或逆光补正，它可以有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。当引入背光补偿功能时，摄像机仅对整个视场的一个子区域（如从第80行 200行的中心区域）进行检测，通过求此区域的平均信号电平来确定AGC电路的工作点。由于子区域的平均电平很低，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明朗。此时的背景画面会更加明亮，但其与主体画面的主观亮度差会大大降低，整个视场的可视性得到改善。3.自动增益控制 摄像机输出的视频信号必须达到电视传输规定的标准电平，即。为了能在不同的景物照度条件下都能输出的标准视频信号，必须使放大器的增益能够在较大的范围内进行调节。这种增益调节通常都是通过检测视频信号的平均电平而自动完成的，实现此功能的电路称为自动增益控制电路，简称AGC电路。具有AGC功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但此时的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。4白平衡，即White Balance。物体颜色会因投射光线颜色产生改变，在不同光线的场合下拍摄出的图像会有不同的色温。例如以钨丝灯(电灯泡)照明的环境拍出的照片可能偏黄，一般来说，CCD没有办法像人眼一样会自动修正光线的改变。所以通过白平衡的修正，它会按目前画像中图像特质，立即调整整个图像红绿蓝三色的强度，以修正外部光线所造成的误差。有些摄像机除了设计自动白平衡或特定色温白平衡功能外，也提供手动白平衡调整。 枪式摄像机按驱动方式分类驱动方式是指摄像机对镜头的驱动方式，主要有两种：1.单驱，2.双驱。1. 单驱：也就是视频驱（VIDEO），单驱的枪机如果要用自动光圈镜头，必须要用视频驱的自动光圈镜头（VIDEO镜头），VIDEO镜头价格较高。2. 双驱：它是可以用VIDEO镜头也可以用DC镜头的，DC镜头价格较VIDEO镜头便宜很多。 镜头知识镜头是监控系统中必不可少的部件，镜头与CCD摄像机配合，可以将远距离目标聚焦到摄像机的CCD靶面上。在实际应用中，经常听到有用户提出诸如某摄像机能够“看多远”之类的问题。有了关于镜头的成像尺寸、焦距及视场角等概念后，这个问题就不难解释了，即“看多远”问题与许多因素有关。比如说，用某定焦镜头可以看清100m远处的钞票的面值。一般来说，镜头焦距越长，“看”得就越远，但同时视场角却变小，结果观看的范围变窄了。举个简单的例子，若用标准镜头刚好看清远处某人的基本特征（是男或是女），则换用长焦距镜头则可能看清其面部特征（是否有痣或疤），但却无法看见该人穿的是什么裤子和鞋（这部分已经“涨”出了画面），而换用广角镜头则只可能看到画面中有人（连男女都分辨不出），但却可看清该人在整个监视场景中的所处的位置，周围还有什么别的人物或参照物。因此，关于“看多远”的较为科学的说法应该是“在屏幕上成的像大小可对应于实际观测距离处多高或多宽的景物”。例如，用8mm镜头观测10m远处的景物，如果该处有10个人站成一排则刚好可横向充满整个监视器屏幕。镜头的参数镜头的光学特性包括：1.成像尺寸,2.焦距,3.相对孔径4.视场角, 5.接口等几个参数1. 成像尺寸 镜头的成像尺寸也就是我们常说的1/3inch、1/4inch，当镜头的成像尺寸比摄像机靶面的尺寸大时，不会影响成像，但实际成像的视场角要比该镜头的标称视场角小；而当镜头的成像尺寸比摄像机靶面的尺寸小时，就会影响成像，表现为成像的画面四周被镜筒遮挡，在画面的4个角上出现黑角。（市场上主流是1/3inch镜头，1/2inch CCD摄像机选镜头时请注意）2.焦距 在实际应用中，经常会有用户提出该摄像机能看清多么远的物体或该摄像机能看清多么宽的场景等问题，这实际上由所选用的镜头的焦距来决定，因为焦距决定了摄取图像的大小，用不同焦距的镜头对同一位置的某物体摄像时，配长焦距镜头的摄像机所摄取的景物尺寸就大，反之，配短焦距镜头的摄像机所摄取的景物尺寸就小。当然，被摄物体成像的清晰度还与所选用的CCD摄像机的分辨率及监视器的分辨率有关。理论上，任何一种镜头均可拍摄很远的物体，并在CCD靶面上成一很小的像，但受CCD单元（像素）物理尺寸的限制，当成像小到小于CCD传感器的一个像素大小时，便不再能形成被摄物体的像，即使成像有几个像素大小，该像也难以辨识为何物。当已知被摄物体的大小及该物体到镜头距离，则可根据下两式估算所选取配镜头的焦距 设被摄物体的高度和宽度分别为H、W，被摄物体与镜头间的距离为D，镜头的焦距为f。靶面成像的高度和宽度分别为h、w，则计算公式如下： f=hD/H f=wD/W根据上述公式，也可以很容易地计算出视场角，下表为靶面尺寸和成像大小对照表 靶面规格 1 2/3 1/2 1/3 h 9.6mm 6.6mm 4.8mm 3.6mm w 12.8mm 8.8mm 6.4mm 4.8mm3.相对孔径 为了控制通过镜头的光通量大小，在镜头的后部均设置了光阑（俗称光圈）。假定光阑的有效孔径为d，由于光线折射的关系，镜头实际的有效孔径为D，D与焦距f之比定义为相对孔径A，即A=D/f镜头的相对孔径决定于被摄像的照度，像的照度E与镜头的相对孔径平方成正比，一般习惯上用相对孔径的倒数来表示镜头光阑的大小，即F=f/D式中，F一般称为光栏F数，标注在镜头光栏调整圈上，其标值为1. 4、2、2. 8、4、5. 6、8、11、16、22等序列值，每两个相邻数值中，后一个数值是前一个数值的倍。由于像面照度与光栏的平方成正比，所以光栏每变化一档，像面亮度就变化一倍。F值越小，光栏越大，到达摄像机靶面的光通量就越大。4.视场角 镜头有一个确定的视野，镜头对这个视野的高度和宽度的张角称为视场角。视场角与镜头的焦距f及摄像机靶面尺寸（水平尺寸h及垂直尺寸v）的大小有关，镜头的水平视场角ah及垂直视场角av可分别由下式来计算，即ah=2arctg（h/2f）av=2arctg（v/2f）由以上两式可知，镜头的焦距f越短，其视场角越大，或者，摄像机靶面尺寸h或v越大，其视场角也越大。如果所选择的镜头的视场角太小，可能会因出现监视死角而漏监；而若所选择的镜头的视场角太大，又可能造成被监视的主体画面尺寸太小，难以辨认，且画面边缘出现畸变。因此，只有根据具体的应用环境选择视场角合适的镜头，才能保证既不出现监视死角，又能使被监视的主体画面尽可能大而清晰。5、接口 镜头的安装方式有C型安装和CS型安装两种。在监控系统中常用的镜头是C型安装镜头（in32牙螺纹座），这是一种国际公认的标准。这种镜头安装部位的口径是25. 4mm（in），从镜头安装基准面到焦点的距离是17. 526 mm。但大多数摄像机的镜头接口则做成CS型，因此将C型镜头安装到CS接口的摄像机时需增配一个5 mm厚的接圈，而将CS镜头安装到CS接口的摄像机时就不需接圈。镜头的种类 镜头的种类有许多种，每一种镜头都有其特点。根据功能与结构的不同，这些镜头的价格相差非常大，如电动变焦镜头要比普通定焦镜头的价格高约10倍，因此，只有正确了解各种镜头的特性，才能更加灵活地选择镜头。1.固定光圈定焦镜头 固定光圈定焦镜头是相对较为简单的一种镜头，该镜头上只有一个可手动调整的对焦调整环（环上标有若干距离参考值），左右旋转该环可使成在 CCD靶面上的像最为清晰，此时在监视器屏幕上得到图像也最为清晰。 由于是固定光圈镜头，因此在镜头上没有光圈调整环，也就是说该镜头的光圈是不可调整的，因而进入镜头的光通量是不能通过简单地改变镜头因素而改变，而只能通过改变被摄现场的光照度来调整，如增减被摄现场的照明灯光等。这种镜头一般应用于光照度比较均匀的场合，如室内全天以灯光照明为主的场合，在其他场合则需与带有自动电子快门功能的CCD摄像机合用（当然，目前市面上绝大多数的CCD摄像机均带有自动电子快门功能），通过电子快门的调整来模拟光通量的改变。2.手动光圈定焦镜头 手动光圈定焦镜头比固定光圈定焦镜头增加了光圈调整环，其光圈调整范围一般可从F1. 2或F1. 4到全关闭，能很方便地适应被摄现场的光照度，然而由于光圈的调整是通过手动人为地进行的，一旦摄像机安装完毕，位置固定下来，再频繁地调整光圈就不那么容易了，因此，这种镜头一般也是应用于光照度比较均匀的场合，而在其他场合则也需与带有自动电子快门功能的CCD摄像机合用，如早晚与中午、晴天与阴天等光照度变化比较大的场合，通过电子快门的调整来模拟光通量的改变。3.自动光圈定焦镜头 自动光圈定焦镜头在结构上有了比较大的改变，它相当于在手动光圈定焦镜头的光圈调整环上增加一个由齿轮啮合传动的微型电动机，并从其驱动电路上引出3芯或4芯线传送给自动光圈镜头，至使镜头内的微型电动机相应做正向或反向转动，从而高速光圈的大小。自动光圈镜头又分为含放大器（视频驱动型）与不含放大器（直流驱动型）两种规格。4.手动变焦镜头 顾名思义，手动变焦镜头的焦距是可变的，它有一个焦距调整环，可以在一定范围内调整镜头的焦距，其变比一般为23倍，焦距一般在3. 68 mm。在实际工程应用中，通过手动调节镜头的变焦环，可以方便地选择监视现场的视场角，如：可选择对整个房间的监视或是选择对房间内某个局部区域的监视。当对于监视现场的环境情况不十分了解时，采用这种镜头显然是非常重要的了。对于大多数电视监控系统工程来说，当摄像机安装位置固定下来后，再频繁地手动变焦是很不方便的，因此，工程完工后，手动变焦镜头的焦距一般很少再去调整，而仅仅起到定焦镜头的作用。因而手动变焦镜头一般用在要求较为严格而用定焦镜头又不易满足要求的场合。但这种镜头却受到工程人员的青睐，因为在施工调试过程中使用这种镜头，通过在一定范围的焦距