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莅临恒业国际体验安防科技 闭路电视监控基础知识培训大纲第一章闭路电视监控系统基本组成介绍部分第二章闭路电视监控系统分类介绍部分第三章闭路电视监控系统常用名词术语解释介绍部分第四章闭路电视监控系统前端设备介绍部分第五章闭路电视监控系统镜头知识介绍部分第六章视频报警联动探测器介绍部分第七章闭路电视监控系统前端辅助设备介绍部分第八章闭路监控系统传输方式介绍部分第九章闭路电视监控系统后端部分介绍第十章闭路电视监控系统后端辅助部分介绍 视频监控基础知识培训内容简介 第一章闭路电视监控系统基本组成介绍部分 视频监控系统的组成部分 视频监控系统分为以下三部分 一 前端信号采集部分二 信号传输部分三 后端控制管理部分监控系统构成示意图 视频监控系统的组成部分 视频监控系统的组成部分示意图 第二章闭路电视监控系统分类介绍部分 闭路电视监控系统分类介绍部分 一 模拟监控系统二 模数监控系统三 数字监控系统 闭路电视监控系统分类 闭路电视监控系统分类 视频监控系统按发展史分类 模拟监控系统 前端为传统的模拟摄像机 中心控制为画面处理器 分割器 云镜控制器 视频切换器 卡带录像机等模拟信号处理设备 特点是 设备简单 操作直观明了 操作人员不需太多专业知识 系统扩展性不好 稳定性差易受干扰 模拟视频监控系统 模数监控系统 前端为常用的数模摄像机 数模执行设备进行监控的全方位图像扑捉 通过数模光端机或数模双绞线传输器等数模传输设备传输到终端 中心控制为画面处理器 分割器 视频矩阵切换器 硬盘录像机等数模信号处理设备 特点是 操作直观简单 操作人员需具备一定专业知识 系统功能更加强大 系统稳定性提高 系统扩容性大大改善 录像资料的查找和回放非常方便 模数视频监控系统 数字监控系统 前端由网络摄像机 网络视频服务器将视频信号通过网络传输到终端 监控中心通过数字矩阵进行相应处理 即进行数模转换解码还原上电视墙 转换数字信号格式压缩处理保存录像 通过转发服务实现多级管理 采用纯数字处理技术 大大节约了硬盘存储空间 功能多样化 升级换代更加方便 实现了远距离网络传输 远程控制 异地存储等等功能 特点 信息化 网络化 智能化 数字视频监控系统 第三章闭路电视监控系统常用名词术语解释介绍部分 闭路电视监控系统常用名词术语解释介绍部分 什么是CCD摄像机 什么是CMOS摄像机 CMOS和CCD摄像机有何不同 CCD是ChargeCoupledDevice 电荷耦合器件 的缩写 它是一种纯半导体成像器件 因而具有灵敏度高 抗强光 畸变小 体积小 寿命长 抗震动等优点 被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上 CCD根据光的强弱产生相应比例的电荷 即进行了光电的转换 然后在DSP电路控制下通过扫描电路进行拾取 得到图像脉冲信号 CMOS全称为ComplementaryMetal OxideSemiconductor 中文翻译为互补性氧化金属半导体 CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别 主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体 使其在CMOS上共存着带N 带 电 和P 带 电 级的半导体 这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像信号 CMOS为电流控制型的转换装置 CCD为电压控制型的转换装置 CMOS传感器是一种通常比CCD传感器低10倍感光度的传感器 因为人眼能看到1Lux照度 满月的夜晚 以下的目标 CCD传感器通常能看到比人眼略好在0 1 3Lux 是CMOS传感器感光度的3到10倍 名词术语解释之CCD与COMS 什么是像素 什么是分辩率 两者之间有什么关系 像素数是指 上感光元件的数量 摄像机拍摄的画面可以理解为由很多个小的点组成 每个点就是一个像素 像素数越多 画面就会越清晰 如果 没有足够的像素的话 拍摄出来的画面的清晰度就会大受影响 因此 理论上 的像素数量是应该越多越好 有些给出了水平及垂直方向的具体的像素数 如500HX582HV 有些则给出两者的乘积 像素数越多则意味着每一像素单元的面积越小所以图像就更细丽 分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数 它是指摄像机的扫描电路在扫取耙面时所得到的能够体现图像信号的线条数 即在监视器 应比摄像机的分辨率高 上能够看到的最多线数 工业监视用摄像机的分辨率通常在420 800线之间 广播级摄像机的分辨率则高达到1080线左右 名词术语解释之像素与分辨率 什么是照度 什么是最低照度 灵敏度 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 1Lux 1Lm 平方米上式中 Lm是光通量的单位 其定义是纯铂在熔化温度 约1770 时 其1 60平方米的表面面积于1球面度的立体角内所辐射的光量 最低照度 灵敏度 最低照度是测量摄像机感光度的一种方法 换句话说 摄像机能在多暗的条件下看到物体的一个指标 衡量摄像机优劣的一个重要参数 指当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值测定此能参数时应特别注明镜头的最大相对孔径 但是因为没有管理的国际标准 因此每个大型CCD制造商都有自己测量CCD感光度的方法 然而一个标注为 1Lux F1 2 的摄像机能和标注为 0 01Lux F1 2 的摄像机的照度完全一样 名词术语解释之照度与灵敏度 名词术语解释之照度参考表 照度参考表晴天30000 300000Lux生产车间10 500Lux阴天3000Lux办公室30 50Lux日出日落300Lux餐厅10 30Lux月圆0 3 0 03Lux走廊5 10Lux星光0 0002 0 00002Lux停车场1 5Lux阴暗夜晚0 003 0 0007Lux 什么是摄像机的扫描制式 摄像机的扫描制式是监控现场的景物能过镜头在摄像机的感光靶面上成像 再经过扫描转换将该图像以连续的电信号形式输出 中国采用隔行扫描 PAL 制式 黑白CCIR 标准为15625行 50场 只有医院或其它专业领域才用到一些非标准制式 另外 日本为NTSC制式 15525行 60场 名词术语解释之扫描制式 什么是同步 摄像机的同步方式有那几种 当两个设备一起工作并对时间有精确要求的时候 就需要在它们之间进行同步 同步是基于在两个设备之间规定一个共同的时间参考 完全同步 全体锁定是两部用于精密的应用如广播摄影棚摄像机之间完全同步最好的方法 它将同步 水平 垂直 偶数 奇数区域 色彩触发频率和阶段 垂直同步 是最简单的方法来同步两部摄像机 通过垂直驱动频率来保证视频能够采用老式的切换期或者四分割机器 在同一个监视器上显示几个影像源 垂直驱动信号通常由重复频率20 16 7毫秒 50 60赫兹 和脉冲1 3毫秒宽度的脉冲组成 彩色视频复合信号同步 彩色视频复合信号代表视频和彩色触发信号 意味着摄像机能和外部的复合彩色视频信号同步 然而尽管称作彩色视频复合信号同步 实际上只进行水平同步和垂直同步 而没有色彩触发同步 外同步 非常类似于彩色视频复合信号同步 一个摄像机能够同步于另一个摄像机的视频信号 一个外同步摄像机能使用输入的彩色视频复合信号 提取水平和垂直同步信号来做同步 名词术语解释之同步方式 什么是背光补偿 背光补偿能提供在被看物体背景光线强的情况下对被看物体成像亮度进行提升补偿的方式为背光补偿 这样被看物体不至于太黑而看不清楚 一个不具有超强动态特色的普通摄像机只有如1 60秒的快门速度和F2 0的光圈的选择 然而一个主要目标后面的非常亮的背景或一个点光源是不可避免的 摄像机将取得所有近来光线的平均值并决定曝光的等级 这并不是一个好的方法 因为当快门速度增加的时候 光圈会被关闭导致主要目标变得太黑而不被看见 为了克服这个问题 一种称为背光补偿的方法通过加权的区域理论被广泛使用在多数摄像机上 影像首先被分割成7块或6个区域 两个区域是重复的 每个区域都可以独立加权计算曝光等级 例如中间部分就可以加到其余区块的9倍 因此一个在画面中间位置的目标可以被看得非常清晰 因为曝光主要是参照中间区域的光线等级进行计算 然而有一个非常大的缺陷 如果主要目标从中闲移动到画面的上下左右位置 目标会变得非常黑 因为现在它不被区别开来已经不被加权 名词术语解释之背光补偿 什么是自动增益控制 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 名词术语解释之自动增益 什么是白平衡 即WhiteBalance 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 白平衡只用于彩色摄象机 其用途是实现摄象机图像能精确反映景物状况 有手动白平衡和自动白平衡两种方式 彩色摄像机的重要参数 直接影响重现图像的彩色效果 人们把拍摄白色物体时摄像机输出的红 绿 蓝三基色信号由压UK UG UB的现象称为白平衡 名词术语解释之白平衡 什么是电子快门 电子快门 AES 是比照照相机的机械快门功能提出一个术语 它相当于控制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 通过调整光生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 保证信号在正常的范围内 即出来的图像不发白或太暗 名词术语解释之电子快门 什么是信噪比 信噪比指的是信号电压对于噪声电压的比值 通常用符号S N来表示 由于在一般情况下 信号电压远高于噪声电压 比值非常大 因此 实际计算摄像机信噪比的大小通常都是对均方信号电压与均方噪声电压的比值取以10为底的对数再乘以系数20 即式 2 3 的单位用dB表示 信噪比也是摄像机的一个主要参数 其基本定义是信号对于噪声的比值乘以20log 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 CCD摄像机的信噪比的典型值一般为45 60dB 测量信噪比参数时 应使用视频杂波测量仪直接连接于摄像机的视频输出端子上 名词术语解释之信噪比 什么是超宽动态 超宽动态是在明暗差别非常大的环境光线下摄像机能够看清楚所有不同光亮度物体影像的功能 宽动态摄像机比传统只具有3 1动态范围的普通摄像机超出了几十倍 自然光线排列成从120 000Lux到星光夜里的0 00035Lux 当摄像机从室内看窗户外面 室内照度为100Lux 而外面风景的照度可能是10 000Lux 对比就是10 000 100 100 1 这个对比人眼能很容易地看到 因为人眼能处理1000 1的对比度 然而传统的闭路监控摄像机处理它会有很大的问题 传统摄像机只有3 1的对比性能 它只能选择使用1 60秒的电子快门来取得室内目标的正确曝光 但是室外的影像会被清除掉 全白 或者换种方法摄像机选择1 6000秒取得室外影像完美的曝光 但是室内的影像会被清除 全黑 这是一个自从摄像机被发明以来就一直长期存在的缺陷 第一代动态范围技术动态范围是普通摄像机的40倍第二代动态范围技术动态范围是普通摄像机的80倍第三代动态范围技术动态范围是普通摄像机的160倍 名词术语解释之超宽动态 什么是星光模式 什么是星光摄像机 星光模式能让CCD摄像机在夜间没有月光唯有星光 即非常弱的光线比如0 0002Lux照度等级 情况下 看到物体清晰的彩色影像 所有的CCD摄像机都是设计工作在1 50 1 60 1 2000秒的快门速度 因此最低照度等级或者称为感光度在使用F1 2和5600k条件下限制在3到6Lux 星光模式CCD摄像机专有数字讯号处理器能使得CCD的快门速度低到1 10秒 因为长时间快门打开的物理原理 CCD可以收集到更多的光子 因此比传统摄像机提高100到600倍的感光度 星光CCD摄影机 光子在CCD传感器上比普通CCD摄像机最大曝光时间 1 60或1 50秒 长2到128倍 1 2秒 的聚集 因此 摄像机产生可用影像的最低照度就降低了2到128倍 使用带有帧累积技术的星光摄像机 用户可以在星光照度情况 0 0035Lux 下看到彩色影像 而在多云的星光照度情况 0 0002Lux 下看到黑白影像 城市中散布的背景光 比如光污染 足够产生良好的彩色曝光 名词术语解释之星光模式 什么是DSP技术 DSP这个名词在CCTV工业中越来越被广泛使用 DSP DigitalSignalProcessing 是数字信号处理的缩写 DSP芯片将输入信号转换成数字分量 通过编写程序以数字方式对要处理的数据任意设置 因其比普通的MCU有更高的运算速度 大大提升提高了摄像机的视频处理及操作性能 另由于DSP芯片有很高的集成度 摄象机的体积大大缩小 节省了零件及装配时间 从而降低了成本 由于采用了数字检测和数字运算技术而具有智能化背景光补偿功能 常规摄象机要求被摄景物置于画面中央并要占据较大的面积方能有较好的背景光补偿 否则过亮的背景光可能会降低图像中心的透明度 而DSP摄象机是将一个画面划分成48个小处理区域来有效地检测目标 这样即使是很小的 很薄的或不在画面中心区域的景物均能清楚地呈现 由于DSP技术而能自动跟踪白平衡 即可以在任何条件检测和跟踪 白色 并以数字运算处理功能来再现原始的色彩 传统的摄象机因系对画面上的全部色彩作平均处理 这样如果彩色物体在画面上占据很大面积 那么彩色重现将不平衡 也就是不能重现原始色彩 DSP摄象机是将一个画面分成48个小处理区域 这样就能够有效地检测白色 即使画面上只有很小的一块白色 该摄象机也能跟踪它从而再现出原始的色彩 在拍摄网格状物体时 可将由摄象机彩色噪声引起的图像混叠减至最少 名词术语解释之DSP技术 漏光排斥比的物理含义是什么 漏光是由CCD传感器设计的缺陷造成的 每个摄像机有一个CCD传感器 由于CCD传感器的缺陷 进入CCD传感器的强光将会穿透抵抗层产生过度的影像 这些不需要的影像称做拖光 CCD摄像机抵抗强光的能力称为漏光排斥比 普通的CCD传感器有95到120dB的漏光排斥比 在过去的15年发展到了60到120dB 因为改善只能由CCD传感器半导体厂商来进行 一个摄像机厂商本来是没有办法的 但是这个规律被NPE的专业型摄象机使用日立的DSP打破 据专家介绍 日立的DSP具有超高速20百万次指令数字讯号处理器 能将漏光排斥比提高50倍 34dB 产生领先全球的154dB超级漏光排斥比 这个目标的实际方法是日立专有的行业机密 这个机密已被NPE成功打破 然而以一种通俗的讲法 摄像机首先关闭快门获得只有漏光的影像放在内存中 然后以正常的快门速度获得包含需要的影像和漏光部分的第二幅影像 两幅图片经过超快数字讯号处理器的处理来消除漏光 名词术语解释之漏光排斥比 什么是光谱响应特性 CCD器件由硅材料制成 对近红外比较敏感 光谱响应可延伸至1 0um左右 其响应峰值为绿光 550nm 夜间隐蔽监视时 可以用近红外灯照明 人眼看不清环境情况 在监视器上却可以清晰成像 由于CCD传感器表面有一层吸收紫外的透明电极 所以CCD对紫外不敏感 彩色摄像机的成像单元上有红 绿 兰三色滤光条 所以彩色摄像机对红外 紫外均不敏感 名词术语解释之光谱响应特性 什么是阻抗 阻抗 Impedance 电路或电子器件的输入 输出特性 为实现最佳信号传输效果 用来连接两个电路或器件的电缆的特征阻抗必须与电路或器件的特征阻抗相同 阻抗的单位为欧姆 视频分配系统使用的标准同轴电缆两种 名词术语解释之阻抗 什么是焦距 什么是景深 焦距是一个任何的光学仪器都有的不折不扣的光学参数 从光学原理来讲焦距就是从焦点到透镜中心的距离 对于镜头来说 焦距有着非常重要的意义 焦距长短与成像大小成正比 焦距越长成像越大 焦距越短成像越小 镜头焦距长短与视角大小成反比 焦距越长视角越小 焦距越短视角越大 焦距长短与景深成反比 焦距越长景深越小 焦距越短景深越大 焦距长短与透视感的强弱成反比 焦距越长透视感越弱 焦距越短透视感越强 焦距长短与反差成反比 焦距越长反差越小 焦距越短反差越大 对焦距离越远景深越深 对焦距离越近景深越浅 因此在拍摄远景时应该选择较大对焦距离的镜头 而在拍摄近景时则应该使用较小对焦距离的产品 镜头对焦距离是用cm 厘米 表示的 可谓一目了然 景深指的是当某一物体聚焦清晰时 从该物体前面的某一段距离到其后面的某一段距离内的所有景物也都当清晰的 焦点相当清晰的这段从前到后的距离就叫做景深 景深分为前景深和后景深 后景深大于前景深 景深越深 那么离焦点远的景物也能够清晰 而景深浅 离焦点远的景物就模糊 名词术语解释之焦距 景深 什么是数据传输的单工 双工画面处理器单工 双工 电子放大的含义是什么 数据传输全双工 同一时刻既可发又可收 全双工要求 收与发各有单独的信道 可用于实现两个站之间通讯及星型网 环网 不可用于总线网数据传输半双工 同一时刻不可能既发又收 收发是时分的 半双工要求 收发可共用同一信道 可用于各种拓扑结构的局域网络最常用于总线网 半双工数据速率理论上是全双工的一半画面处理器单工 录像和录像回放不能同时进行画面处理器双工 录像和录像回放可以同时进行 互不干扰画面处理器电子放大又称为数码变焦 是对图像像素使用软件 插值 处理手段做放大 名词术语解释之单工 双工 电子放大 什么是云台 什么是解码器 云台是承载摄像机进行水平和垂直两个方向转动的装置 云台内装两个电动机 这两个电动机一个负责水平方向的转动 另一个负责垂直方向的转动 水平转动的角度一般为355 垂直转动则有45 60 75 90等等 水平及垂直转动的角度大小可通过限位开关进行调整 解码器是安防监控系统中的一种前端设备 通过操作软件 控制键盘等 对云台 摄像机镜头 电源 雨刷 灯光的控制 名词术语解释之云台 解码器 什么是DVR DVR是digitalvideorecorder的缩写 DVR可以实现追时功能和录象功能 使用追时功能可以很方便根据需要观看已经播放的节目 进行快看 即跳跃收看 快退 慢放及暂停播放等操作 但是需要注意 目前追时电视的追时长度为2小时 超过2小时机器将自动清除以前的内容 并重新追时新的内容 追时功能不能对相关的节目进行存储 如果要进行存储 就要用到我们的录象功能 使用DVR录象功能 可以将所需要的节目及时录制到硬盘中 以便于反复观看 名词术语解释之DVR 什么是动态侦测 什么是嵌入式系统 动态侦测整个监控画面被分成多个小区域 用户可以任意选择区其中的区域 并且可以对选中的监控区域进行1 20级的敏感度设置 这样当有东西移动时将被摄像机服务器检测到 同时进行录像 嵌入式系统是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中 简单的说就是系统的应用软件与系统的硬件一体化 类似与BIOS的工作方式 具有软件代码小 高度自动化 响应速度快等特点 特别适合于要求实时的和多任务的体系 名词术语解释之动态侦测 嵌入式系统 什么是网络视频服务器 网络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M JPEG H 261 H 263 H 264 MPEG 2 MPEG 4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 名词术语解释之网络视频服务器 什么是一体化摄像机 所谓的 一体化摄像机 有时也是个容易被混淆的概念 基本上指的是将机身与镜头整合在一起的摄像机 其通常具备有可变倍与自动对焦的功能 一体化摄像机现在专指可自动聚焦 镜头内建的摄像机 其技术从家用摄像机技术发展而来 与传统摄像机相比 一体化摄像机体积小巧 美观 安装 使用方便 监控范围广 性价比高 正对安防产业监控系统形成新一轮的冲击 一体化摄像机种类繁多 不一而足 目前的市场主体可分为彩色高解型和日夜转换型 以18 22 23 26 27 30 35 36 37倍变倍最多 其他6倍 10 16倍应用较少 总体来说 一体机的趋势是照度越来越低 倍数越来越高 名词术语解释之一体化摄像机 什么是智能球摄像机 智能球型摄像机是现代电视监控发展的代表 她集成彩色一体化摄像机 云台 解码器 防护罩等多功能与一体 安装方便 使用简单但功能强大 广泛应用于开阔区域的监控 不同的场合都可以使用 所谓智能 在于其功能的突出表现 其代表为 预置点及连续旋转功能 预置点是用户可以对监控画面的场景提前进行的编号 此编号就为预置点 无论画面停留在任何地方 通过预置点的调用 场景会立即出现在监视器 显示器 上 而无须其他复杂的操作 连续旋转是指云台的转动不再是从左到右或从右到左的旋转 而是可以沿一个方向连续的旋转 突破了云台只能0 355度的旋转范围 名词术语解释之智能球摄像机 什么是网络摄像机 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 MicrosoftIE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 名词术语解释之网络摄像机 什么是光端机 什么是视频光端机 什么是模拟 数字光端机 光端机其本质是光电转换传输设备 即放在光缆的两端 一收一发 顾名思义光端机 广义上讲 基于光纤网络用于传输信号的光电转换设备被称为光端机 视频光端机传输视频为主及其他数据 音频 开关量 以太网电话等信号的光电转换传输设备 模拟光端机主要是采用模拟调频 调幅 调相的方式将基带的视频 音频 数据等传输信号调制到某一载项 通过另一端的接收光端机进行解调 恢复成相应的基带视频 音频 数据信号 数字光端机传输的是数字信号 很容易进行大容量复用并且不会出现相互干扰 能够实现视频 数据 音频 开关量 以太网 对讲 电话等传输的要求 不存在串扰 不易衰减 不易老化 名词术语解释之视频光端机 第四章闭路电视监控系统前端设备介绍部分 闭路电视监控系统前端设备介绍部分 摄像机工作原理被摄物体反射光线 传播到镜头 经镜头聚焦到CCD芯片上 CCD根据光的强弱积聚相应的电荷 经周期性放电 产生表示一幅幅画面的电信号 经过扫描电路拾取图象信号 通过放大 叠加同步信号等处理组成一个标准的复合视频信号 这个标准的视频信号同家用的录像机 VCD机 家用摄像机的视频输出是一样的 所以也可以录像或接到电视机上观看 摄像机是一种把景物光像转变为电信号的装置 其结构大致可分为三部分 1 光学系统 主要指镜头 2 光电转换系统 主要指摄像机的 部分 3 电路系统 主要指 处理电路 摄像机的工作原理 摄像机的工作原理简图 1 光学系统 主要部件是光学镜头 它由透镜系统组合而成 这个透镜系统包含着许多片凸凹不同的透镜 其中凸透镜的中比边缘厚 因而经透镜边缘部分的光线比中央部分的光线会发生更多的折射 2 光电转换系统 当被摄对象经过光学系统透镜的折射在光电转换系统的 器件的成像面上形成 焦点 光电转换系统中的光敏原件会把 焦点 外的光学图像转变成携带电荷的电信号 3 电路系统 进一步将电信号放大 一系列的处理 形成符合特定技术要求的信号 并从摄像机中输出 摄像机工作原理简述1 光学系统 主要部件是光学镜头 它由透镜系统组合而成 这个透镜系统包含着许多片凸凹不同的透镜 其中凸透镜的中比边缘厚 因而经透镜边缘部分的光线比中央部分的光线会发生更多的折射 2 光电转换系统 当被摄对象经过光学系统透镜的折射在光电转换系统的 器件的成像面上形成 焦点 光电转换系统中的光敏原件会把 焦点 外的光学图像转变成携带电荷的电信号 3 电路系统 进一步将电信号放大 一系列的处理 形成符合特定技术要求的信号 并从摄像机中输出 摄像机的工作原理简述 CCD介绍 尺寸是指 芯片的对角线尺寸 用英寸表示 如1 2英寸 1 4英寸等 一般说 尺寸越大越好 尺寸越大其灵敏度就越高 在光线比较暗的时候拍摄的效果就比较好 但 尺寸越大 其成本就越高 而且相应的镜头尺寸也较大 不利于摄像机体积的减小 随着技术的发展 现在小尺寸的 其灵敏度也在不断地提高 单 摄像机是指摄像机里只有一片 并用其进行亮度信号以及彩色信号的光电转换 其中色度信号是用 上的一些特定的彩色遮罩装置并结合后面的电路完成的 由于一片 同时完成亮度信号和色度信号的转换 因此难以两全 使得拍摄出来的图像在彩色还原上达不到专业水平很高的要求 为了解决这个问题 便出现了 摄像机 CCD介绍 CCD的选择由于CCD的生产工艺复杂 因此至今为止 我国尚无能力制造 市场上大部分摄像头采用的是日本SONY SHARP 松下 LG等公司生产的芯片 现在韩国也有能力生产 但质量就要稍逊一筹 而其中最主要的供商是索尼 索尼是一间最早从事CCD制造的厂商 从70年代就开始研发CCD了 它从开始生产CCD至今累积计算 生产量已超越了 亿片以上 以60 以上的市场占有率成为CCD市场领导厂商 因为芯片生产时产生不同等级 各厂家获得途径不同等原因 造成CCD采集效果也大不相同 在购买时 可以采取如下方法检测 接通电源 连接视频电缆到监视器 关闭镜头光圈 看图像全黑时是否有亮点 屏幕上雪花大不大 这些是检测CCD芯片最简单直接的方法 而且不需要其它专用仪器 然后可以打开光圈 看一个静物 如果是彩色摄像头 最好摄取一个色彩鲜艳的物体 查看监视器上的图像是否偏色 扭曲 色彩或灰度是否平滑 好的CCD可以很好的还原景物的色彩 使物体看起来清晰自然 而残次品的图像就会有偏色现象 即使面对一张白纸 图像也会显示蓝色或红色 个别CCD由于生产车间的灰尘 CCD靶面上会有杂质 在一般情况下 杂质不会影响图像 但在弱光或显微摄像时 细小的灰尘也会造成不良的后果 如果用于此类工作 一定要仔细挑选 CCD选择介绍 CCD靶面尺寸目前采用的芯片大多数为1 2 1 3 和1 4 在购买摄像头时 特别是对摄像角度有比较严格要求的时候 CCD靶面的大小 CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度 1英寸 靶面尺寸为宽12 7mm 高9 6mm 对角线16mm 2 3英寸 靶面尺寸为宽8 8mm 高6 6mm 对角线11mm 1 2英寸 靶面尺寸为宽6 4mm 高4 8mm 对角线8mm 1 3英寸 靶面尺寸为宽4 8mm 高3 6mm 对角线6mm 1 4英寸 靶面尺寸为宽3 2mm 高2 4mm 对角线4mm CCD的靶面尺寸 A 依成像色彩划分 1 彩色摄像机 适用于景物颜色辨别 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 摄像机的分类 B 依摄像机分辨率划分 1 影像像素在25万像素左右 彩色分辨率为330线 黑白分辨率400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 600线以上的高分辨率 摄像机的分类 c 依摄像机灵敏度划分 1 普通型 正常工作所需照度为1 3Lux 2 月光型 正常工作所需照度为0 1Lux左右 3 星光型 正常工作所需照度为0 01Lux以下 4 红外照明型 原则上可以为零照度 因采用红外光源补充夜间照度成像 摄像机的分类 网络摄像机传统的摄象机不仅安装维护麻烦 安装布线又耗时耗力 并且摄象机图象传输又要配备专门的电缆 若需长距离传输又要配备光端机等设备 成本高 易受环境的影响 长距离传输后的图象质量也要受到一定的影响 即使很高级的光端机及高端的摄像机 但网络摄象机就不同了 在上面的networkcamerasnc 100p网络摄象机中我们可以看出 网络摄象机不仅具有传统摄象机的一般功能 网络摄象机还有兼容性好 利用原有的网络不需要光端机也能实现长距离的传输 不仅大大节约了成本 还节约了大量布线的时间 且不用自己维护 另外通过网络还可以预设 区域设置报警功能 图象和音频存储功能 摄象机控制功能 无须解码器等设备 但是 网络摄象机由于其图象信号要通过网络传输 其安全性也就有所下降 由于其信号要受到当地网速的限制所以宽带使用网络摄象机的图象要比窄带好的多 随着网络及网络摄象机技术的发展 工程商从成本 时间 工程维护等方面考虑 网络摄象机以成了目前需要超远距离传输图象的首选 摄像机的分类 高速智能球摄像机高速球是一种涉及光学 机械 电子等领域的高科技产品 其预置点的高速扫描 大倍率的低速捕捉 预置点的巡视 以及隐私区域的遮盖 正比例控制特性 点击放大追踪 报警联动 中文字符叠加 宽动态等功能的好坏都决定一个高速球的品质 而支撑所有性能的基础主要是带变焦镜头的一体化摄像机 电子滑环和高性能步进电机的性能 一体化摄像机 成像是否清晰 聚焦是否准确迅速 以及变倍 色彩和分辨率等 步进电机 最低速控制水平和预置点精度电刷 它保证一体化智能球机在进行水平360度连续旋转时准确无误地传递视频信号 控制信号DSP处理能力 决定电机马达的处理水平马达的好坏决定了高速球的所有运动的参数 像预置点的高速扫描 大倍率的低速捕捉 巡航队列 花样扫描 自动跟踪和点击放大的精确性都离不开对马达的处理和精确的控制 预置点的精度也取决于机械结构的精密程度和步进电机的性能和控制水平 可以说对电机的控制水平可以真正体现出企业制造高速球的水平 摄像机的分类 防爆摄像机类矿用甲烷 在煤矿用 矿用防爆 本质安全型 其防爆标志为exib 隔爆型 其防爆标志为exd 爆炸性混合气体 在化工 油田 油罐 石化 炼油 军工 航天等工厂用 气体防爆 常用隔爆型exd a b c 爆炸型粉尘和纤维 在粮食加工厂 粮库等粉尘环境中用一般用 一般采用粉尘防爆电器设备 其防爆标志为exdip dt t13 摄像机的分类 摄像机常见指标 1 像素 常见摄像机像素有25万 30万 43万 48万 百万高像素 2 电源 AC110V NTSC制式多属此类 220VAC AC24V DC12V或DC9V 微型摄象机多属此类 3 扫描制式 PAL制 NTSC制 4 信噪比 大于46dB 48dB 50dB 52dB 54dB 5 照度 月光级0 1Lux和星光级0 01Lux等高增感度摄象机可工作在很暗条件 1 3Lux属一般照度 6 水平分辨率主要有330线 380线 420线 480线 500线 520线 570线 600线 800线 数字强化 等不同档次 7 视频输出一般均为1Vp p 75 均采用BNC接头 摄像机的技术指标 同步功能对于单台摄像机而言 三种主要同步方式 内同步 利用摄像机内的晶体振荡电路产生同步信号来完成工作 外同步 利用外同步信号发生器产生的同步信号送到摄像机的外同步输入端来实现同步 电源同步 也称为线性锁定 linelock 简称LL 是利用摄像机的交流电源来完成垂直推动同步 即摄像机和电源零线同步 摄像机的调整功能 自动增益控制 AGCON OFF 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 所有摄象机都有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器 其放大量即增益 等效于有较高的灵敏度 可使其在微光下灵敏 然而在亮光照的环境中放大器将过载 使视频信号畸变 为此 需利用摄象机的自动增益控制 AGC 电路去探测视频信号的电平 适时地开关AGC 从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作 此即动态范围 即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度 从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像 摄像机的调整功能 背景光补偿背光补偿 BLC 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进行检测 通过要求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 而整个视场的可视性得到改善 通常 摄象机的AGC工作点是通过对整个视场的内容作平均来确定的 但如果视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景目标 则此时确定的AGC工作点有可能对于前景目标是不够合适的 背景光补偿有可能改善前景目标显示状况 当背景光补偿为开启时 摄象机仅对整个视场的一个子区域求平均来确定其AGC工作点 此时如果前景目标位于该子区域内时 则前景目标的可视性有望改善 摄像机的调整功能 电子快门在CCD摄象机内 是用光学电控影像表面的电荷积累时间来操纵快门 电子快门控制摄象机CCD的累积时间 当电子快门关闭时 对NTSC摄象机 其CCD累积时间为1 60秒 对于PAL摄象机 则为1 50秒 当摄象机的电子快门打开时 对于NTSC摄象机 其电子快门以261步覆盖从1 60秒到1 10000秒的范围 对于PAL型摄象机 其电子快门则以311步覆盖从1 50秒1 10000秒的范围 当电子快门速度增加时 在每个视频场允许的时间内 聚焦在CCD上的光减少 结果将降低摄象机的灵敏度 然而 较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个 停顿动作 效应 这将大大地增加摄象机的动态分辨率 摄像机的调整功能 白平衡自动白平衡 AWB 自动储存物体预设的白平衡 适用于固定光源的地方自动追踪白平衡 ATW 对一个物体的色温变化追踪和侦测 并自动调整白平衡手动白平衡开手动白平衡将关闭自动白平衡 此时改变图像的红色或兰色状况有多达107个等级供调节 如增加或减少红色各一个等级 增加或减少兰色各一个等级 除次之外 有的摄象机还有将白平衡固定在3200K 白炽灯水平 和5500K 日光水平 等档次命令 摄像机的调整功能 摄像机驱动方式标准CCD摄像机都带有驱动自动光圈镜头的接口 其中有些只提供一种驱动方式 多为视频驱动 有些则同时提供两种驱动方式 视频驱动和直流驱动 供用户选择 这里 视频驱动 VideoDrive 简称VD 方式是指摄像机将视频信号电平输出到自动光圈镜头的内部 再由其内部的驱动电路输出控制电压使镜头的光圈调整电动机转动 直流驱动 DCDrive 简称DD 方式则是指摄像机内部增加了镜头光圈电动机的驱动电路 可以直接输出直流控制电压到镜头内的光圈电动机并使其转动 这种方式有时也称直接驱动 DirectDrive 因此 具有直流驱动接口的摄像机的成本就稍许高一些 因为增加了一部分电路 但所选配的自动光圈镜头则因其内部不含有驱动电路而体积稍小些 价格也就低一些 视频驱动自动光圈接口使用3个针 即电源正 视频 接地 而直流驱动自动光圈接口使用4个针 即阻尼正 阻尼负 驱动正 驱动负 若摄像机同时具有两种光圈驱动方式 则具体将该接口定义为VD还是DD驱动方式须由另外的拨动开关来选择 或是通过OSD菜单设置 自动光圈的工作原理实际上就是根据视频信号电平的变化输出一控制电压 去驱动镜头中控制光圈的微型电动机做正反向转动 从而实现光圈的自动调整 使摄像机输出的视频信号保持在预先选定的标准电平上 通常 这个标准电平定为峰值电平的70 摄像机的镜头驱动方式 第五章闭路电视监控系统镜头知识介绍部分 闭路电视监控系统镜头知识介绍部分 镜头的构成镜头结构可以理解为镜头的构造 其主要是由镜片构成的 目前任何一款相机的镜头都不可能是由一块镜片组成 标准镜头和功能型附加镜头都是如此 一个镜头往往是由多块镜片构成 根据需要这些镜片又会组成小组 从而把要拍摄的对象尽可能清晰 准确的还原 镜头的结构主要指的是构成镜头的镜片数目情况 由于不同厂商 不同产品采用的技术是不同的 因此绝不能简单的认为镜片的数目多好还是数目少好 不同镜头的镜片数目是用数字标识的 可谓一目了然 比如 佳能EF28 105 3 5 4 5U 标识为12组15片 这也就是说 这款镜头共有15片镜片 这15片镜片又分为12个镜头组 有的为1片成组 有的为两片成组 以实现不同的功能 除了镜片的数目之外 镜头的材质也是镜头结构的一个重要的技术指标 镜头的材质一般可以分为两类 玻璃和塑料 这两种材质是和镜头生产商所采用的技术和特点有关的 两种材质并无优劣之分 当然两种材质的镜头也都有各自的特点 比如玻璃镜头稳重 塑料镜头轻巧 在市场上富士的镜头多采用塑料 而蔡司 尼康的镜头则以玻璃为主 镜头知识之镜头构成 光学镀膜的作用和镜头效果在镜头使用时 我们可以看到镜片的表面会有一层彩色的膜层 这就是镜头的光学镀膜 镜头镀膜的作用一般是 防止镜片腐蚀 就是防止镜片内的元素与外界的氧气和酸碱接触后对镜片进行腐蚀 增强一定的硬度 防止损害镜片 反射掉不需要的光线 接受需要的光 通常情况下 镜片的折射因光波的长短而不同 使得青光的折射最小 通透性最强 红光正相反 为了使得几组镜片上收集到的光线与原景光线相同 就必须放射掉一部分青光 这样才能使得最后CCD靶面上接受到的光线一致 使之达到最佳的通透效果 镜头的最佳效果就是保证各个镜片同轴 所以对各组件的精度要求较高 日本一些镜头制造公司对镜片的加工方面起步较早 精度也高 在国内的享有很高的知名度和影响力 所以一般来说效果更好些 镜头不仅仅是对光学件精度要求很高 就是对外壳等 也要求有较高的品质 镜头知识之光学镀膜 1 焦距焦距的大小决定着视场角的大小 焦距数值小 视场角大 所观察的范围也大 但距离远的物体分辨不很清楚 焦距数值大 视场角小 观察范围小 只要焦距选择合适 即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚 由于焦距和视场角是一一对应的 一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角 所以在选择镜头焦距时 应该充分考虑是观测细节重要 还是有一个大的观测范围重要 如果要看细节 就选择长焦距镜头 如果看近距离大场面 就选择小焦距的广角镜头 镜头 Lens 由一片或多片弧面 通常为球面 光学玻璃组成的透明光学部件 它可以用来聚集或分散被摄物发出的光 从而生成被摄物的实像或虚像 镜头知识之焦距 镜头知识之光澜系数 2 光阑系数即光通量 用F表示 以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量 每个镜头上都标有最大F值 例如6mm F1 4代表最大孔径为4 29毫米 光通量与F值的平方成反比关系 F值越小 光通量越大 镜头上光圈指数序列的标值为 1 2 1 4 1 6 2 0等 其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的2倍 也就是说镜头的通光孔径分别是1 0 8 1 1 2 1 1 4 1 1 6 1 2 0 前一数值是后一数值的根号2倍 因此光圈指数越小 则通光孔径越大 成像靶面上的照度也就越大 另外镜头的光圈还有手动 MANUALIRIS 和自动光圈 AUTOIRIS 之分 配合摄像头使用 手动光圈适合亮度变化不大的场合 它的进光量通过镜头上的光圈环调节 一次性调整合适为止 自动光圈镜头会随着光线的变化而自动调整 用于室外 入口等光线变化大且频繁的场合 3 光圈自动光圈镜头目前分为两类 一类称为视频 VIDEO 驱动型 镜头本身包含放大器电路 用以将摄像头传来的视频幅度信号转换成对光圈马达的控制 另一类称为直流 DC 驱动型 利用摄像头上的直流电压来直接控制光圈 这种镜头只包含电流计式光圈马达 要求摄像头内有放大器电路 对于各类自动光圈镜头 通常还有两项可调整旋钮 一是ALC调节 测光调节 有以峰值测光和根据目标发光条件平均测光两种选择 一般取平均测光档 另一个是LEVEL调节 灵敏度 可将输出图像变得明亮或者暗淡 手动光圈为手动可调方式的镜头固定光圈为不可调光圈镜头4 聚焦手动聚焦电动聚焦 镜头知识之光圈 聚焦 5 变倍变倍分为手动 MANUALZOOMLENS 和电动 AUTOZOOMLENS 变倍两种 手动变倍镜头通过人为调节来改变其焦距 电动变倍镜头是通过电动控制方式来实现变倍的 其好处是变焦范围大 通常变倍镜头有6倍 10倍 15倍 20倍等多种倍率 如果再知道基准焦距 就可以确定镜头焦距的可变范围 例如一个6倍电动镜头 基准焦距为8 5毫米 那么其变焦范围就是8 5到51毫米连续可调 视场角为31 3到5 5度 电动镜头的控制电压一般是直流8V 10 5V 最大电流为30毫安 所以在选控制器时 要充分考虑传输线缆长度 如果距离太远 线路产生的电压下降会导致镜头无法控制 必须提高输入控制电压或更换视频矩阵主机配合解码器控制 6 接口C接口CS接口 镜头知识之变倍 接口 什么是三可变镜头 什么是视频驱动 什么是DC驱动 什么是光圈 C CS接口的区别是什么 可调焦距 调聚焦 调光圈即为三可变镜头 视频驱动 镜头本身包含放大器电路 将摄像头传来的视频幅度信号转换成对光圈马达的控制信号DC驱动 又称直接驱动 通过摄像头上的直流电压来直接控制光圈通过镜头的光线多少C接口 从镜头安装基准面到焦点的距离是17 526mmCS接口 镜头安装基准面到焦点的距离是12 5mm 镜头知识之术语解释 7 选择镜头的技术依据 摄像机的成像尺寸应大于或等于摄象机 靶面尺寸 如前所述 有 英寸 英寸 英寸 英寸 英寸 英寸等规格 2 被看物体的距离与视野角度首先根据摄象机到被监控目标的距离 选择镜头的焦距 镜头焦距f确定后 则由摄象机靶面决定了视野 3 根据环境光线应根据被监控环境光线变化程度来选择用什么类型光圈的镜头 镜头知识之镜头选择依据 8 镜头的分类 以镜头安装分类所有的摄象机镜头均是螺纹口的 摄象机的镜头安装有两种工业标准 即 安装座和 安装座 两者螺纹部分相同 但两者从镜头到感光表面的距离不同 安装座 从镜头安装基准面到焦点的距离是17 526mm 安装座 特种 安装 此时应将摄象机前部的垫圈取下再安装镜头 其镜头安装基准面到焦点的距离是12 5mm 如果要将一个 安装座镜头安装到一个 安装座摄象机上