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安防监控系统的组成 安防监控系统是一门被人们日益重视的新兴专业，就目前发展看，应用普及越来越广，科技含量越来越高。几乎所有高新科技都可促进其发展，尤其是信息时代的来临，更为该专业发展提供契机。但就监控业界而言，系统组成一直没得到明确的划分，这使工程商和用户之间谈到安防监控系统时沟通很不方便。 对于安防监控系统，根据系统各部分功能的不同，我们将整个安防监控系统划分为七层表现层、控制层、处理层、传输层、执行层、支撑层、采集层。当然，由于设备集成化越来越高，对于部分系统而言，某些设备可能会同时以多个层的身份存在于系统中。 一 . 表现层 表现城是我们最直观感受到的，它展现了整个安防监控系统的品质。显示设备（可以是普通的电视机、专业监视器，也可以是显示器和 / 或其他设备如投影机、组合大屏幕如监控电视墙）、高音报警喇叭、报警自动驳接电话等等都属于这一层。二 . 控制层 控制层是整个安防监控系统的核心，它是系统科技水平的最明确体现。通常我们的控制方式有两种模拟控制和数字控制。模拟控制是早期的控制方式，其控制台通常由控制器或者模拟控制矩阵构成，适用于小型局部安防监控系统，这种控制方式成本较低，故障率较小。但对于中大型安防监控系统而言，这种方式就显得操作复杂且无任何价格优势了，这时我们更为明智的选择应该是数字控制。数字控制是将工控计算机作为监控系统的控制核心，它将复杂的模拟控制操作变为简单的鼠标点击操作，将巨大的模拟控制器堆叠缩小为一个工控计算机，将复杂而数量庞大的控制电缆变为一根串行电话线。它将中远程监控变为事实、为 Internet 远程监控提供可能。但数字控制也不是那么十全十美，控制主机的价格十分昂贵、模块浪费的情况、系统可能出现全线崩溃的危机、控制较为滞后等等问题仍然存在。在智能建筑中，闭路电视系统中的信息量与信息处理的工作量都很大，因此基控制台的操作一般都采用了计算机系统，以用户软件编程的全键盘方式来完成驱动云台巡视、视频切换、报警处理、设备状态自检等工作。控制设备 (1)视频切换器具有画面切换输出，固定画面输出等功能。 (2)多画面分割控制器具有顺序切换、画中画、多画面输出显示回放影像，互联的摄像机报警显示，点触式暂停画面，报警记录回放，时间、日期、标题显示等功能。 (3)矩阵切换系统 A、分区控制功能：对键盘、监视器、摄像机进行授权。 键盘到监视器：设定哪些键盘可以控制哪些监视器。 监视器到摄像机的分区：设定哪些监视器可显示哪些摄像机的图像。 键盘到摄像机的分区：设定哪些键盘可调用哪些摄像机的图像。 键盘到摄像机控制的分区：设定哪些键盘可控制哪些摄像机的动作。 B、分组同步切换。将系统中全部或部分摄像机分成若干组，每一组摄像机可以同步地切 换到一组监视器上。 C、任意切换。是指摄像机的任意组合，而且任一台摄像机画面的显示时间独立可调，同 一台摄像机的画面可以多次出现在同一组切换中，随时将任意一组切换调到任意一台监视器上。 D、任意切换定时自动启动。任意一组万能切换可编程在任意一台监视器上定时自动执行 。 E、报警自动切换。具有报警信号输入接口和输出接口，当系统收到报警信号时将自动切 换到报警画面及启动录像机设备，并将报警状态输出到指定的监视器上。 F、报警状态自动输出系统。可将报警状态自动输出到打印机和监视器上。 G、报警处理。报警显示： 时序显示方式：时序显示多个报警点，每一点的显示时间独立可调。 固定显示方式：显示第一个报警点，直到确认为止。 双监视显示方式：多个报警点分组时序显示在一组监视器上。 报警复位：具有手动复位、延时自动复位、报警信号消失自动复位。 H、多个控制键盘输入接口。 I、-485输出接口及控制输出接口。 (4)其它控制 电动变焦镜头的控制。变焦镜头是在固定成像面的情况下能够连续调整焦距的镜头， 它与电动旋转云台组合可以对相当广阔的范围进行监视，而且还可以对该范围内任意部分进行特写。对它的控制就是变焦、聚焦和光圈三种功能，每种有长短、远近或开闭两种控制， 总计六种控制。 云台的控制。电动旋转云台需要左右和上下四种控制，有些云台还有自动巡视功能， 所以要增加云台自动控制。 切换设备的控制。切换的控制一般要求和云台、镜头的控制同步，即切换到哪一路图 像，就控制哪一路的设备。 电视监控系统还有许多高级的控制。比如现在一些把云台、变焦镜头和摄像机封装在一 起的一体化摄像机，它们配有高级的伺服系统，云台可以有很高的旋转速度，还可以预置监视点和巡视路径，这样，平时可以按设定的路线进行自动巡视，一旦发生报警，就能很快地 对准报警点，进行定点的监视和录像。一台摄像机可以起到几个摄像机的作用。 三 . 处理层 处理层或许该称为音视频处理层，它将有传输层送过来的音视频信号加以分配、放大、分割等等处理，有机的将表现层与控制层加以连接。音视频分配器、音视频放大器、视频分割器、音视频切换器等等设备都属于这一层。 四 . 传输层 传输层相当于安防监控系统的血脉。在小型安防监控系统中，我们最常见的传输层设备是视频线、音频线，对于中远程监控系统而言，我们常使用的是射频线、微波，对于远程监控而言，我们通常使用 Internet 这一廉价载体。值得一提的是，新出现的传输层介质网线 / 光纤。大多数人在数字安防监控上存在一个误区，他们认为控制层使用的数字控制的安防监控系统就是数字安防监控系统了，其实不然。纯数字安防监控系统的传输介质一定是网线或光纤。信号从采集层出来时，就已经调制成数字信号了，数字信号在目前已趋成熟的网络上跑，理论上是无衰减的，这就保证远程监控图像的无损失显示，这是模拟传输无法比拟的。当然，高性能的回报也需要高成本的投入，这是纯数字安防监控系统无法普及最重要的原因之一。传输电缆 (1)同轴电缆用于传输短距离的视频信号，当传输黑白视频信号时，在5.5z点不平坦度6时，需加均衡放大器。 (2)光缆当需要长距离传输视频及控制信号时，采用光缆传输。传输距离在几十公里内无需加中继器。五 . 执行层 执行层是我们控制指令的命令对象，在某些时候，它和我们后面所说的支撑诚、采集层不太好截然分开，我们认为受控对象即为执行层设备。比如：云台、镜头、解码器、球等等。 六 . 支撑层 顾名思义，支撑层是用于后端设备的支撑，保护和支撑采集层、执行层设备。它包括支架、防护罩等等辅助设备。 七 . 采集层 采集层是整个安防监控系统品质好坏的关键因素，也是系统成本开销最大的地方。它包括镜头、摄像机、报警传感器等等。 监控系统设备简单介绍云台在前面的介绍中我们常提到云台，但有的人对它没有什么感性认识，其实云台就是两个交流电组成的安装平台，可以水平和垂直的运动。我们所说的云台区别于照相器材中的云台，照相器材的云台一般来说只是一个三脚架，只能通过手来调节方位；而监控系统所说的云台是通过控制系统在远端可以控制其转动方向的。 云台有多种类型： 按使用环境分为室内型和室外型，主要区别是室外型密封性能好，防水、防尘，负载大。 按安装方式分为侧装和吊装，即云台是安装在天花板上还是安装在墙壁上。 按外形分为普通型和球型，球型云台是把云台安置在一个半球形、球形防护罩中，除了防止灰尘干扰图像外，还隐蔽、美观、快速。 在挑选云台时要考虑安装环境、安装方式、工作电压、负载大小，也要考虑性能价格比和外型是否美观。 支架 如果摄像机只是固定监控某个位置不需要转动，那么只用摄像机支架就可以满足要求了。普通摄像机支架安装简单，价格低廉，而且种类繁多。 普通支架有短的、长的、直的、弯的，根据不同的要求选择不同的型号。室外支架主要考虑负载能力是否合乎要求，再有就是安装位置，因为从实践中我们发现，很多室外摄像机安装位置特殊，有的安装在电线杆上，有的立于塔吊上，有的安装在铁架上由于种种原因，现有的支架可能难以满足要求，需要另外加工或改进，这里就不再多说了。 防护罩 防护罩也是监控系统中最常用的设备之一，主要分为室内和室外两种。室内防护罩主要区别是体积大小，外形是否美观，表面处理是否合格。功能主要是防尘、防破坏。 室外防护罩密封性能一定要好，保证雨水不能进入防护罩内部侵蚀摄像机。有的室外防护罩还带有排风扇、加热板、雨刮器，可以更好的保护设备。当天气太热时，排风扇自动工作；太冷时加热板自动工作；当防护罩玻璃上有雨水时，可以通过控制系统启动雨刮器。 挑选防护罩时先看整体结构，安装孔越少越利于防水，再看内部线路是否便于联接，最后还要考虑外观、重量、安装座等等。 监视器 监视器是监控系统的标准输出，有了监视器我们才能观看前端送过来的图像。监视器分彩色、黑白两，尺寸有9、10、12、14、15、17、21英寸等，常用的是14英寸。 监视器也有分辨率，同摄像机一样用线数表示，实际使用时一般要求监视器线数要与摄像机匹配。 另外，有些监视器还有音频输入、S-video输入、RGB分量输入等，除了音频输入监控系统用到外，其余功能大部分用于图像处理工作，在此不作介绍。 视频放大器 当视频传输距离比较远时，最好采用线径较粗的视频线，同时可以在线路内增加视频放大器增强信号强度达到远距离传输目的。视频放大器可以增强视频的亮度、色度和同步信号，但线路内干扰信号也会被放大，另外，回路中不能串接太多视频放大器，否则会出现饱和现象，导致图像失真。 视频分配器 一路视频信号对应一台监视器或录像机，若想一台摄像机的图像送给多个管理者看，最好选择视频分配器。因为并联视频信号衰减较大，送给多个输出设备后由于阻抗不匹配等原因，图像会严重失真，线路也不稳定。 视频分配器除了阻抗匹配，还有视频增益，使视频信号可以同时送给多个输出设备而不受影响。 视频切换器 多路视频信号要送到同一处监控，可以一路视频对应一台监视器，但监视器占地大，价格贵，如果不要求时时刻刻监控，可以在监控室增设一台切换器，把摄像机输出信号接到切换器的输入端，切换器的输出端接监视器，切换器的输入端分为2、4、 6、8、12、16路，输出端分为单路和双路，而且还可以同步切换音频（视型号而定）。 切换器有手动切换、自动切换两种工作方式，手动方式是想看哪一路就把开关拨到哪一路；自动方式是让预设的视频按顺序延时切换，切换时间通过一个旋钮可以调节，一般在1秒到35秒之间。 切换器的价格便宜（一般只有三五百元），联接简单，操作方便，但在一个时间段内只能看输入中的一个图像。要在一台监视器上同时观看多个摄像机图像，就需要用画面分割器。 画面分割器 画面分割器有四分割、九分割、十六分割几种，可以在一台监视器上同时显示 4、9、16个摄像机的图像，也可以送到录像机上记录。 四分割是最常用的设备之一，其性能价格比也较好，图像的质量和连续性可以满足大部分要求。九分割和十六分割价格较贵，而且分割后每路图像的分辨率和连续性都会下降，录像效果不好。 另外还有六分割、八分割、双四分割设备，但图像比率、清晰度、连续性并不理想，市场使用率更小。 大部分分割器除了可以同时显示图像外，也可以显示单幅画面，可以叠加时间和字符，设置自动切换，联接报警器材。 录像机 监控系统中最常用的记录设备是民用录像机和长延时录像机，因其操作简单易学，录像带也容易保存和购买。 与家用录像机不同，延时录像机可以长时间工作，可以录制24小时（用普通VHS 录像带）甚至上百小时的图像，可以联接报警器材，收到报警信号自动启动录像，可以叠加时间日期，可以编制录像机自动录像程序，选择录像速度，录像带到头后是自动停止还是倒带重录 延时录像机的性能虽然出众，但价格不菲，而且目前分辨率不是很高，在延时录像时图像也会丢失一部分，回放的图像是一顿一顿跳跃的。 射灯的选择 目前绝大多数电视监控系统均配置随摄像机转动的射灯以辅助照明，其最大好处是灵活、方便，且价格不贵。黑白电视监控系统宜配置高压水银灯；彩色电视监控系统宜配置碘钨灯。当需夜间隐蔽监视时应用红外射灯。红外射灯一种是在普通照明灯前加滤光片，另一种是由红外发光二极管阵列构成。前者耗能较大，且常产生“红暴”(由于滤光不净，有少量红光被人眼看到)；后者极少产生“红暴”，但照射距离较近。另外，还需提醒的是：红外射灯对彩色电视监控系统不起作用，这是由于红外光被彩色摄像机中的彩色滤色器滤掉的缘故。11解码器 计算机 COM 口的输出的是数字信号（指 0 ， 1 ），因为它只能传输 10 多米，所以要采用 * 分传输也就是我们所说的 485 和 422 ，他们的传输距离一般情况下都是在 1000 米以上。在监控工程中要传输的距离都是那么远，用 9 针线直接传的话信号是传不到的，所以要转换一下，把数字信号（ 0 ， 1 ）也就是开关信号，转换成电位差的信号用来传输解决这个问题， COM 口的 2 、 3 、 5 分别是数据的发送、接收、地。计算机发出的信号经 232/485 转换器转换后传输到解码器的信号输入端，码转换器的 D+ 和解码器的 D+ 联接，码转换器的 D- 和解码器的 D- 联接，码转换的 COM （公共地）和解码器的 COM （公共地）联接。 解码器的信号输入端接收到计算机发出的信号后，由解码器的单片机处理和分析计算机发出的是什么指令，如向上的指令时，单片机会让付责向上的继电器导通，继电器导通后输出交流 24V ，云台向上的电机通电后会带动机械部分向上转动。云台的上、下、左、右、自动和镜头的光圈、聚焦、变焦的原理基本上一样，继电器给镜头的电压是直流 -6V 到 6V 之间。 单工就是只能单方向传输信息；半双工就是在同一时间只能单方向传输信息，在不同时间可双向传送信息；全双工就是在任何时间都能双向传输信息。12、视频服务器 是一种对视音频数据进行压缩、存储及处理的专用计算机设备，它在视频监控、网络教学、Ip视频会议、广告插播及视频节目点播等方面都有广泛的应用。视频服务器采用MJPEG、H.261、H.263、MPEG2、MPEG4等压缩格式，在符合技术指标的情况下对视频数据进行压缩编码，以满足存储和传输的要求。具有多通道输入输出、多种视音频格式接口。可配备SCSI、FC等网络接口进行组网，实现视音频数据的传输和共享。它由视音频压缩编码器、大容量存储设备、输入/输出通道、网络接口、视音频接口、RS422串行接口、协议接口、软件接口、视音频交叉点矩阵等构成，同时，提供外锁相和视频处理功能。13、网络摄像机 是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机，它可以将影像通过网络传至有网络连接端口的另一端，且远端的浏览者不需用任何专业软件，只要标准的网络浏览器（如“Microsoft IE或Netscape）即可监视其影像。网络摄像机内置一个嵌入式芯片，采用嵌入式实时操作系统。摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩，通过网络总线传送到Web服务器。网络上用户可以直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行操作。 14、光纤和光端机 光纤和光端机应用在监控领域里主要是为了解决两个问题：一是传输距离，一是环境干扰。双绞线和同轴电缆只能解决短距离、小范围内的监控图象传输问题，如果需要传输数公里甚至上百公里距离的图象信号则需要采用光纤传输方式。另外，对一些超强干扰场所，为了不受环境干扰影响，也要采用光纤传输方式。因为光纤具有传输带宽宽、容量大、不受电磁干扰、受外界环境影响小等诸多优点，一根光纤就可以传送监控系统中需要的所有信号，传输距离可以达到上百公里。光端机可以提供一路和多路图象接口，还可以提供双向音频接口、一路和多路各种类型的双向数据接口（包括RS232、RS485、以太网等），将它们集成到一根光纤上传输。光端机为监控系统提供了灵活的传输和组网方式，信号质量好、稳定性高。近些年来，由于光纤通信技术的飞速发展，光纤和光器件的价格下降很快，使得光纤监控系统的造价大幅降低，所以光纤和光端机在监控系统中的应用越来越普及。 光纤分为多模光纤和单模光纤两种。多模光纤由于色散和衰耗较大，其最大传输距离一般不能超过5Km，所以，除了先前已经铺好了多模光纤的地方外，在新建的工程中一般不再使用多模光纤，而主要使用单模光纤。 光纤中传输监控信号要使用光端机，它的作用主要就是实现电-光和光-电转换。光端机又分为模拟光端机和数字光端机： 1） 模拟光端机 模拟光端机采用了PFM调制技术实时传输图象信号，是目前使用较多的一种。发射端将模拟视频信号先进行PFM调制后，再进行电-光转换，光信号传到接收端后，进行光-电转换，然后进行PFM解调，恢复出视频信号。由于采用了PFM调制技术，其传输距离很容易就能达到30 Km左右，有些产品的传输距离可以达到60 Km，甚至上百公里。并且，图象信号经过传输后失真很小，具有很高的信噪比和很小的非线性失真。通过使用波分复用技术，还可以在一根光纤上实现图象和数据信号的双向传输，满足监控工程的实际需求。不过，这种模拟光端机也存在一些缺点： a）生产调试较困难； b）单根光纤实现多路图象传输较困难，性能会下降，目前这种模拟光端机一般只能做到单根光纤上传输4路图象； c）由于采用的是模拟调制解调技术，其稳定性不够高，随着使用时间的增加或环境特 性的变化，光端机的性能也会发生变化，给工程使用带来一些不便。 2） 数字光端机 由于数字技术与传统的模拟技术相比在很多方面都具有明显的优势，所以正如数字技术在许多领域取代了模拟技术一样，光端机的数字化也是一种必然趋势。目前，数字图象光端机主要有两种技术方式：一种是MPEG II图象压缩数字光端机，另一种是非压缩数字图象光端机。 图象压缩数字光端机一般采用MPEG II图象压缩技术，它能将活动图象压缩成N2Mbps的数据流通过标准电信通信接口传输或者直接通过光纤传输。由于采用了图象压缩技术，它能大大降低信号传输带宽，以利于占用较少的资源就能传送图象信号。同时，由于采用了N2Mbps的标准接口，可以利用现有的电信传输设备的富裕通道传输监控图象，为工程应用带来了方便。不过，图象压缩数字光端机也有其固有的缺点。其致命的弱点就是不能保证图象传输的实时性。因为图象压缩与解压缩需要一定的时间，所以一般会对所传输的图象产生的延时。因此，这种设备只适合于用在对实时性要求不高的场所，在工程使用上受到一些限制。另外，经过压缩后图象会产生一定的失真，并且这种光端机的价格也偏高。 非压缩数字图象光端机的原理就是将模拟视频信号进行变换后和语音、音频、数据等信号进行复接，再通过光纤传输。它用高的数据速率来保证视频信号的传输质量和实时性，由于光纤的带宽非常大，所以这种高数据速率也并没有对传输通道提出过高要求。非压缩数字图象光端机能提供很好的图象传输质量（如武汉微创光电技术有限公司的非压缩数字光端机信噪比大于60dB，微分相位失真小于2，微分增益失真小于2%），达到了广播级的传输质量，并且图象传输是全实时的。由于采用数字化技术，在设备中可以利用已经很成熟的通信技术比如复接技术、光收发技术等，提高了设备的可靠性，也降低了成本。非压缩数字图象光端机的优势体现在： a）采用了数字化技术，极大提高了图象传输质量； b）数字化技术和大规模集成电路的使用，保证了设备工作的稳定性和可靠性，克服了模拟光端机的弊病； c）不会产生传输延时，保证了监控图象的实时性； d）可以方便地将多路图象和音频、数据等多种信号集成在一起通过一根光纤传输，目前，这种非压缩数字图象光端机可以做到在单方向传输几十路、甚至上百路图象 数字图象光端机的技术含量高，其在监控工程中的使用时间还不长，目前大都用在多路图象传输方面，主要原因在于目前能够提供这种光端机的厂家还不多，价格相对模拟光端机而言也稍微偏高。不过，由于数字图象光端机特别是非压缩数字图象光端机的突出优势，再加上大量使用后会降低成本，模拟光端机必将很快被数字图象光端机所取代。 采集卡介绍软压缩与硬压缩的区别目前市面上流行的硬盘录象卡主要有软压缩硬盘录象卡与硬压缩硬盘录象卡两大类。1） 软压缩录象卡 软压缩录象卡，主要是由一个若干个图象采集芯片为核心，配合周边电路与元件，完成图象采集功能的一种硬件电路板产品，软压缩录象卡从外型上看，各厂家做的基本一样，差别很小，因为各厂家设计电路是都必须按照芯片资料提供的样板电路为基础而设计。 软压缩录象卡的图象采集是通过图象采集芯片（如FUNSION 878A）完成，而图象压缩则是通过软件实现，即通过电脑CPU运算完成。 软压缩产品，因开发难度大，市面上出现的品种不多，主要是加拿大PIC02000、深圳以太公司的 ETHER8000系列、韩国PICASO、韩国KODICOM等，另外市面也有一些非法盗版的PICO、PICASO、KODICOM等，自己重新对产品命名。因软压缩产品开发难度特别大，能开发此类产品的基本上属于研发实力很强大的公司，软件设计科技含量高，如使用恰当，软件性能与稳定性都比较好。 A）加拿大PIC02000是国外早期产品，因计算机技术发展迅速，新产品不断推出，该产品将逐步退出市场，该产品图象质量不够佳，尤其是在图象运动时，会出现锯齿与拖尾等现象。另外该产品在图象采集技术上与现代硬盘录象技术比，也落后了，特别是在图象切换时，丢帧厉害，导致图象连续性差，动作一跳一跳的，另外该产品还有一个缺陷就是色彩调节不方便，单芯片卡接多路镜头，调节色彩不仅无法软件调色，而且不能单独每个画面调色。但该产品因安装简单、运行稳定、采用MPEG-4格式压缩、消耗硬盘小、价格低廉也受很多消费者欢迎 。尤其是低端厂商运用较多，不过今年随ETHER8000产品的推出，PIC02000市场占有量与价格更进一步下降了。 B）以太公司的 ETHER8000系列硬盘录象机为今年推出的高技术硬盘录象产品。该产品采用了现代计算机技术，无论是从硬件，还是软件设计都比早期产品有了很大的改进，从硬件上看，该产品抛弃了先前的FUNSION 878A，而采用了比FUNSION 878A更先进的XL系列图象采集芯片，该芯片弥补与克服了FUNSION 878A的多项缺陷。性能更优越，从软件方面看，ETHER8000 采用了全球最先进的超高频切换技术，使得每个图象采集芯片每秒最高可采集50帧图象，芯片利用率更高，硬件成本更低。另外该产品在图象处理技术上也有多项特别之处，图象清晰高、运动图象无拖尾、锯齿等，而且实现了单芯片四路采集卡每个镜头画面单调软件调色。其他性能与功能齐全，稳定性佳，图象编码采用MPEG-4压缩格式，网络效果佳，而且支持WINDOWS操作系统自带的Windows Media Player工具远程观看，该产品的不足之处，就是在WINDOWS98下不能安装，而只能在Windows 2000 Professional / Server / XP 安装，这一点缺陷，在使用上带来不便，据说不想支持WINDOWS 98原因是促使用户采用稳定的WINDOWS2000，进一步提高其稳定性。 C）韩国PICASO是韩国早期硬盘录象产品。一年前，该产品在国内曾经非常流行过，但因计算机技术更新迅速，与新一代硬盘录象产品相比，该产品各项性能都显的有些落后，该产品与ETHER8000相反，只能在WINDOWS98下安装，而不能在WINDOWS2000下安装，因为开发那套录象系统时，WINDOWS2000还没有面市，不支持WIN2000是可以理解的，另外该产品对主板与显卡特别挑剔，安装麻烦，压缩格式采用的是耗硬盘大的M-JPEG格式，由于数据量太大，网络性能不佳。 D） 韩国KODICOM，一直到现在，国内应用还比较广泛，该产品各方面性能优于PICASO,但压缩格式不够先进，采用的小波变换，耗硬盘依然较大，网络性能也不算优秀，KODICOM与PICO2000一样，一卡8路监视时，因切换技术落后，没有克服图形抖动的弊端。在这一两年内，该产品也同样要面临被新一代硬盘录象机ETHER8000替代。 2） 硬压缩录象卡 硬压缩录象卡，其图象采集与图象压缩都是通过板卡上的芯片实现。与软压缩的区别主要就是该产品将图象压缩算法软件写入了硬件板卡上的DSP芯片里，让DSP代替CPU来运算，减轻了CPU运算的压力，如果您的硬盘录象机电脑主机CPU频率低，监控路数多，而且要求全实时，硬盘空间特别大的话可采用硬压缩录象卡。因为硬压缩不怎么用CPU资源，资源充足，故大多数硬压缩采用高分辨率显示（录象时并不采用高分辩率，故录象后图象清晰度不比软压缩高），采用大比特流压缩，图象清晰度高，但这样也带来了新的问题，就是数据量太大，故硬压缩消耗硬盘也大，录象保存的时间较短，同时网络传输也带来了很大的压力，不适合多路远程监控。另外硬压缩中的图象压缩DSP芯片，由于设计上远远不如CPU设计科学，其发热量大，最高温度达80度以上，如果将四张硬压缩卡并排插入电脑，组成16路实时录象，在没有良好散热条件下，夏天特别容易死机，所以在天气炎热的南方城市安装硬盘录象是不得不考虑这一问题。 硬压缩还有一个无法克服的缺陷，就是因为硬压缩产品硬件成本太高，价格降不下来，甚至有的压缩卡没有先进的加密技术，采用昂贵的USB接口加密狗来完成加密，这不仅增加了板卡硬件成本，同时也反映出该产品技术含量不够高等特点，如果一家硬盘录象机厂家连单片机加密与编程都实现不了，可想其研发实力不会有多强，开发出来的产品质量有待慎重考察（USB接口加密狗，主要用于纯软件商品防止盗版，而带有硬件电路的产品多采用电路板上的芯片加密），由于硬压缩录象卡造价昂贵，主要用于高端场所，难以推广到中低端场所，如住址小区、中小型宾馆、工厂保安、厂房监视管理用、家用监控等场所。 目前市场上出现的硬压缩录象卡主要是国内厂家制造，不涉及到硬件芯片驱动开发与图象采集压缩等操作，属于二次开发，硬压缩产品品种多，软硬件基本一样，只是各厂家软件稳定性与外观不一样，核心的东西是一样的。不过值得注意的是，国内有些公司开发的硬压缩录象软件不够成熟，出现死机现象等不稳定现象。通过上面各种软硬压缩录象产品的综合对比，每种产品都有其优缺点。所以用户必须根据自己的场所与其他条件，选择合适的一款硬盘录象卡，如需要16路全实时硬盘录象，不需要远程监控，则可选择硬压缩录象卡，如果监控路数在8路以下全实时，软压缩产品可完全替代硬压缩，而需要多路远程监视，可选择接近实时（每秒6.5-18帧）的MPEG-4压缩格式的软压缩产品。不仅网络效果佳，录象时间长，而且实时性不差，眼睛看上去基本接近实时，这类产品在美国、台湾、深圳与广东应用较多，其中广东沿海地区工厂管理监控用量最大。 CCD摄像机的分类安全防范系统中，图像的生成当前主要是来自CCD摄像机,CCD是电荷耦合器件（charge coupled deice)的简称，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄像机元件，以其构成的CCD摄像机具有体积小、重量轻、部受磁场影响、具有抗震东和撞击之特性而被广泛应用。 CCD摄像机大致可分为下列几大类： 依成像色彩划分 (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。因有颜色而使信息量增大，信息量一般认为是黑白摄像机的10倍。 (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，在仅监视景物的位置或移动时，可选用分辨率通常高于彩色摄像机的黑白摄像机。 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线左右的低档型。 (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线上下的中档型 (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，570线以上的高分辨率。 依摄像机灵敏度划分 (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 (6)、1/5inch正在开发之中，尚未推出正式产品 此外CCD摄像机有PAL制和NTSC制之分，还可以按图像信号处理方式划分或按摄像机结构区分。 摄像机低照度概念最近大家都在谈论低照度，从0.01LUX到0.0001LUX，到底该选择什么样的低照度摄像机呢？行业内人士强调，照度能低到多少，不仅要看镜头的光圈大小（F 值），更要看是在什麽条件限制下才能出现所标示的LUX 值，否则只是流于数字的游戏罢了！以光圈大小（ F 值）而言，光圈愈大则其所代表的F 值愈小，所需的照度愈低。另外电子灵敏度（ELECTRONIC、SENSITIVITY）是否提高，单一画面累积帧数为多少？红外线是ON 还是OFF？等都应了解清楚，才不致被规格所标示的照度数值所混淆。 低照度摄像机在中国市场的演进过程 1、低照度摄像机在中国市场的演进简单分为以下三步：白天彩色/晚上黑白（COLOR/MONO）转换； 2、低速快门（SLOW/SHUTTER） 3、超感度摄像机（EXVIEW/HAD）。 一、 白天彩色/晚上黑白 （昼夜型摄像机COLOR/MONO） 此类摄像机目前在市场上仍有其特定的需求群，国内市场在美国缔佳推出DIS888C 微光夜视摄像机，以前夜视摄像机一直以此类型摄像机为夜视主流产品。 昼夜型（COLOR/MONO）摄像机的照度在国内市场上最低标示数值甚至为0LUX，我们不禁要问：“摄像机乃光学原理制成，0 照度下如何成像？” 白天彩色/晚上黑白（COLOR/MONO）摄像机是利用黑白影像对红外线感度较高的特点，在一定的光源条件，利用线路切换的方式将影像由彩色转为黑白，以便于搭配红外线。在彩色/黑白线路转换的技术演进过程中，早期像PHILIPS（飞利浦）、IKEGAMI（池上）、日本JVC 曾采用2 颗SENSOR（1 颗彩色、1 颗黑白）共用一组电路再行切换，目前此类摄像机已采用单一CCD（彩色）设计，在白天或光源充足时为彩色摄像机，当夜晚降临或光源不足时（一般在1LUX3LUX）即利用数位电路将彩色信号消除掉，成为黑白影像，且为了搭配红外线，亦拿掉了彩色摄像机不可缺的红外线滤除器，此种作法虽可在夜晚达到“低照度”的目的，白天却有影像模糊，色彩不自然的缺点，并且摄像机的摄像距离会受到红外灯照射距离的限制。据厂商表示，为了弥补此一缺点，日本SANYO 曾推出利用马达控制滤光片开合(即随着彩色/黑白影像的切换,开合滤光片)的机种,但此机种似乎也已于市场消失。然而,COLOR MONO摄像机是否属于“低照度”摄像机,仍相当具争议性,专家指出,真正的“低照度摄像机”应指摄像机本身(所采用的元件,技术)可达到的功能,而白天彩色/晚上黑白的摄像机因受限于CCD 感度,本身并无法改变,只是利用线路切换及搭配红外光的方式将功能提升,不能算是低照度摄像机。 二、 低速快门 （SLOW/SHUTTER） 此类摄像机又称为（画面）累积型摄像机，是利用电脑记忆体的技术，连续将几个因光线不足而较显模糊的画面累积起来，成为一个影像清晰的画面，运用SLOW SHUTTER 技术降低摄像机照度至0.008LUX/F1.2（128），并且画面能够累积的帧数(128 帧)是属于甚至包括进口品牌再内的领先水平。此类型低照度摄像机适用于禁止红、紫外线破坏的博物馆，夜间生物活动观察，夜间军事海岸线监视等，属性较静态场所的监视。运用SLOW SHUTTER 技术的摄像机才是真正的低照度摄像机；某些人认为，标准的低照度摄像机应是指（画面）累积型的摄像机。 目前属于此类型的低照度摄像机，以进口品牌为主导，大多数进口品牌价格昂贵，且累积帧数少（32 帧）。 三、 超感度摄像机 （EXVIEW/HAD） 超感度摄像机（EXVIEW/HAD），又称24 小时摄像机，为”98 年全世界最热门的机种，其彩色照度可达0.05LUX，黑白则可达0.003-0.001LUX（亦可搭配红外线以达0LUX）不仅能清晰的辩识影像，更是实时连续的画面。 此类型摄像机主要是采用SONY 元件厂所推出的EXVIEW/HAD/CCD（超感CCD），其运用专利技术将CCD 每一画素的开口率提高，进而达到更低照度的要求，由于该CCD 的制造成本仍高，相对的成品制造商要研发此类摄像机的技术门槛也较高。 EXVIEW HAD CCD+画面累积技术，并且基本消除了拖影现象，估计以目前全球技术而言也属于领先水平。专业人士认为若EXVIEW/HAD/CCD 一旦普及，则此类摄像机将会是最具明日之星架势的监视摄像机。 低照度摄象机与红外灯超低照度摄像机是近年来随着半导体技术发展而推出的监控行业热点产品。目前已广泛用于金融、文博、酒店、写字楼、 住宅小区物业管理等领域。由于传统的摄像机难以满足24小时连续监控（因为不可能在任何地点都做到24小时开灯）的需求，新技术型的超低照度摄像机抓住这一良机迅速发展起来。 一般的超低照度摄像机大都采用Exview HAD 技术，采用Exview HAD CCD的摄像机， 对外界光线的敏感程度会大大提高，在近红外区域，其感度可以提高到普通摄像机的4倍，如(图1)。因此，即使在非常暗的环境下，这种摄像机通常可以看到人眼看不到的物体，这一技术的出现受到了监控市场的欢迎，对各种光照环境下均可表现出最佳的效果，特别是配合专用的红外照明设备，可以得到高清晰度的黑白图像，实现0照度的监控（完全无光的情况下）。在近红外800mm-1100mm的近红外区域，如果配合合适波长的红外照明，就可以实现清晰的黑白图像。 类似地获得低照度下图像的方法是通过电荷单帧累积方式增加CCD在单帧图像的爆光量， 从而提高摄像机对单帧图像的灵敏度。这种方式也可以获得较低的照度指标，但是需要降低图像的连贯程度，所以选择这种摄像机时要注意尽可能不要同云台一起使用，否则会造成丢失画面的现象。在获得低照度下图像上还有一些其它的办法，但都不能从根本上解决照度问题。 另外，在选择使用低照度摄像机和红外线灯时要注意几点。 第一 ，必须选择适当的镜头。为了提高摄像机对红外灯以及景物的敏感度，应尽可能选用通光量大的镜头，并注意在使用自动光圈或电动二可变镜头时，要尽可能开大光圈的驱动电平值。因为一般随着镜头焦距的增加，其通光量会相对减少，在选择红外灯时要留一定的余量，并注意红外灯的标称指标。 第二 ，红外灯的选配电源应尽可能要满足其所需的最小电功率，经常发生照射距离不够的情况。 第三 ，要考虑被摄像景物的反光程度，由于红外线具备可见光相同的如反射、折射等特性，因此，在目标景物周围如果没有良好的反光环境（如建筑物、围墙、标牌）时应考虑一定的距离余量。 CCTV 镜头11.镜头的种类(根据应用场合分类) 广角镜头：视角90度以上，观察范围较大，近处图像有变形。 标准镜头：视角30度左右，使用范围较广。 长焦镜头：视角20度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米。 变焦镜头：镜头焦距连续可变，焦距可以从广角变到长焦，焦距越长成像越大。 针孔镜头：用于隐蔽观察，经常被安装在如天花板或墙壁等地方。 2.被摄物体的大小、距离与焦距的关系 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 4.8mm 3.相对孔径 为了控制通过镜头的光通量的大小，在镜头的后部均设置了光圈。假定光圈的有效孔径为d，由于光线折射的关系，镜头实际的有效孔径为D，比d大，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被摄像的照度，像的照度与镜头的相对孔径的平方成正比，一般习惯上用F=f/D，即相对光径的倒数来表示镜头光圈的大小。F值越小，光圈越大，到达CCD芯片的光通量就越大。所以在焦距f相同的情况下，F值越小，表示镜头越好。 4.镜头的焦距 1)定焦距：焦距固定不变，可分为有光圈和无光圈两种。 有光圈：镜头光圈的大小可以调节。根据环境光照的变化，应相应调节光圈的大小。光圈的大小可以通过手动或自动调节。人为手工调节光圈的，称为手动光圈；镜头自带微型电机自动调整光圈的，称为自动光圈。 无光圈：即定光圈，其通光量是固定不变的。主要用光源恒定或摄像机自带电子快门的情况。 2)变焦距：焦距可以根据需要进行调整，使被摄物体的图像放大或缩小。 常用的变焦镜头为六倍、十倍变焦。 三可变镜头：可调焦距、调聚焦、调光圈。 二可变镜头：可调焦距、调聚焦、自动光圈。 5.选配镜头原则 为了获得预期的摄像效果，在选配镜头时，应着重注意六个基本要素： A)被摄物体的大小 B)被摄物体的细节尺寸 C)物距 D)焦距 E)CCD摄像机靶面的尺寸 F)镜头及摄像系统的分辨率 注释： 变焦镜头-焦平面的位置固定，而焦路可连续调节的光学系统。变焦是通过移动镜头内部的镜片，改变它们之间的相对位置而实现的。这样就可以在一定范围内改变镜头的焦距长度和视角。 焦距-透镜中心或其第二主平面到图像聚集点处的距离。单位一般为毫米或英寸。 光圈-位于摄像机镜头内部分的、可以调节的光学机械性阑也，可用来控制通过镜头的光线的多少。 自动光圈-镜头内的隔膜装置，可根据电视摄像机传来的视频信号自行调节，以适应光照强度的变化。光圈隔膜通过打开或关闭光圈来控制通过镜头传送的光线。典型的补偿范围是10000-1到300000-1。 CCTV 镜头2 镜头是摄像机的眼睛，正确选择镜头以及良好的安装与调整是清晰成像的第一步。当前，13镜头是应用的主流，自动光圈镜头销售量最多，变焦镜头是应用发展的趋势。 1)应依据摄像机到被监视目标的距离，来选择定焦镜头(Fixed Focal Lens)的焦距。 从焦距上区分有短焦距广角镜头、中焦距标准镜头、长焦距远镜头。镜头焦距通常用值来表示，镜头光圈一般用F表示，F取值以镜头的焦距和通光孔径d的比值来衡量，F=f/d，每个镜头上均标有其最大的F值。 2)摄像机的镜头规格应与摄像机CCD靶面尺寸(12为6.4hX4.8、13为4.8hX3.6、14为3.2hX2.4)相对应。如果镜头尺寸与摄像机CCD靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。 3)摄像机的水平视觉度数及垂直视觉度数与摄像机CCD靶面尺寸hX及镜头焦距f之间有如下关系：水平视觉度数=2arctan (h2f)； 垂直视觉度数=2arctan (/2f)。 4)镜头有自动光圈(auto iris)和手动光圈(manual iris)之分。自动光圈用于被照物光线变化较多场合，手动光圈用于被照物光线稳定之处。 自动光圈镜头有二种驱动方式： 一类为视频输入型Video driver(with Amp)，它将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头上的光圈，这种视频输入型镜头内包含有放大器电路，用以将摄像机传来的视频信号转换成对光圈马达的控制， 另一类称为DC输入型(DC driverno Amp)，它利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，这种镜头内只包含电流计式光圈马达，摄像机内没有放大器电路。二种驱动方式产品不具可互换性，但现已有通用型自动光圈镜头推出。 5)镜头安装有C型和CS型两种，C型安装的镜头在CCD摄像机与镜头间多了5mm 调整光圈值的环。C型安装的摄像机可用CS型镜头，但CS安装的摄像机不能使用C型镜头。Philips公司推出革命性的Wizard镜头安装向导，保证镜头与摄像机的完全兼容，这使得在任何环境下都可得到最优图像。 6)变焦镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内变化，因此可以使被监控的目标放大或缩小。典型的光学放大规格有诸如620倍等不同档次，并以电动缩放镜头(Zoom Lens)应用最普遍。按变焦镜头参数可调整的项目划分有： 三可变镜头光圈、聚焦、焦距均需人为调节。 二可变镜头通常是自动光圈镜头，而聚焦和焦距需人为调节。 单可变镜头一般是自动光圈和自动聚焦的镜头，而焦距需人为调节。 7)缩放/变焦镜头(Vari Focal Lens)是变焦镜头配合缩放镜头功能，焦距连续可变，可将远距离物体放大，又可提供一个宽广视景，使监视宽度增加。日本Kowa公司提供从1.63.4mm的宽角度镜头到15.0300mm的远距镜头。 8)除传统的球面镜头外，新一代的是非球面镜头(Aspherical Lens)，镜片研磨的形状为抛物线、二次曲线、三次曲线或高次曲线，并且在设计时就考虑到了镜头的相差、色差、球差等校正因素，通常一片非球面镜片就能达到多个球面镜片矫正像差的效果，因此可以减少镜片的数量，使得镜头的精度更佳、清晰度更好、色彩还原更为准确、镜头内的光线反射得以降低，镜头体积也相应缩小。非球面镜头具有变倍高、物距短、光圈大的特点。