模拟监控系统培训材料 PPT课件

闭路电视CCTV ClosedCircuitTelevision 视频监控 培训基础资料 1 目录 2 3 镜头 型号 FY28V8A描述 富士1 3英寸自动光圈 F 0 95 变焦 2 8 8mm CS接口镜头 4 镜头 摄象机镜头规格应视摄象机的 尺寸而定 两者需要相对应 如果镜头尺寸与摄象机 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 5 镜头 6 镜头 型号 FY28V8A描述 富士1 3英寸自动光圈 F 0 95 变焦 2 8 8mm CS接口镜头 7 镜头 固定光圈镜头手动光圈镜头自动光圈镜头 分为视频型和直流型 8 镜头 型号 FY28V8A描述 富士1 3英寸自动光圈 F 0 95 变焦 2 8 8mm CS接口镜头 9 镜头 相对孔径F 相对孔径 即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阑 俗称光圈 F f D式中 F称为光阑F数 由于像面照度与光阑F的平方成反比 所以F值越小则相对孔径越大 到达摄象机靶面的光通量就越大 常见镜头所标的F值均指该镜头的最小光阑数 也就是光圈开到最大时的F值 反映了该镜头的最大通光特性 因此F值越小则该镜头的最大通光性越好 10 镜头 型号 FY28V8A描述 富士1 3英寸自动光圈 F 0 95 变焦 2 8 8mm CS接口镜头 11 镜头 焦距f 12 镜头 型号 FY28V8A描述 富士1 3英寸自动光圈 F 0 95 变焦 2 8 8mm CS接口镜头 13 镜头 镜头安装方式 有C和CS方式 两者的螺纹均为每1英寸32牙 直径为1英寸 差别是镜头距CCD靶面的距离不同 C式安装座从基准面到焦点的距离为17 562毫米 CS式距焦点距离为12 5毫米 14 镜头 我要看10米的东西 需要配多少焦距的镜头 15 16 摄像机 图像传感器 隔行转移CCD1 3英寸图像格式有效画面像素 PAL模式752水平x582垂直灵敏度 3200K 有效画面 30IRE 有效画面 50IRE 全视频场景照度 0 4lux0 87lux3 5lux图像传感器照度 0 06lux0 13lux0 53lux 适于F 1 2镜头 89 场景反射率 17 摄像机 水平清晰度 540电视线信噪比 50dB自动增益控制 最大21dB电子快门 自动 1 50至1 125000秒 CCIR 1 60至1 150000秒 EIA 背光补偿 中心窗口加权白平衡 自动感测 2500 9000K 连接器 视频输出 BNC 视频 DC光圈连接器 4针EIA J三脚架固定 顶部和底部 1 4英寸20UNC镜头座 C和CS 18 摄像机 图像传感器 CCD ChargedCoupledDevice电荷耦合器CMOS ComplementaryMetalOxideSemiconductor互补金属氧化物半导体 19 摄像机 CCD的尺寸即摄象机靶面 目前采用的芯片大多数为1 3 和1 4 在选择摄像头时 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 在相同的光学镜头下 成像尺寸越大 视场角越大 20 摄像机 21 摄像机 CCD种类 隔行传输式 InterlineTransfer 感光元件产生电信号 电荷转移到并行寄存器 电荷从并行寄存器转移到串行寄存器 串行寄存器将电信号转到模拟寄存器 放大 数摸转换 数字信息快速 暴光和数据读出可同时进行可采用软件控制的电子快门工作动态范围小 22 摄像机 全转 FullTransfer 综合FullFrame和InterlineTransfer特点 在器件上划分感光区和寄存区 暴光和数据转移可以同时进行保证单位像素上的感光面积保证了拍摄速度 CCD种类 23 摄像机 监控系统常用CCD品牌 SonyCCD 中间少了门牙 PanasonicCCD 没有少门牙 金属线条比Sharp的粗 SharpCCD 没有少门牙 金属线条比的Panasonic细 24 摄像机 图像传感器 隔行转移CCD1 3英寸图像格式有效画面像素 PAL模式752水平x582垂直灵敏度 3200K 有效画面 30IRE 有效画面 50IRE 全视频场景照度 0 4lux0 87lux3 5lux图像传感器照度 0 06lux0 13lux0 53lux 适于F 1 2镜头 89 场景反射率 25 摄像机 扫描制式 根据各国供电所采用的频率不同 有PAL制和NTSC制之分 50HZ PAL制 隔行扫描 PAL 制式 黑白为CCIR 标准为625行 50场 60HZ NTSC制式 525行 60场 黑白为EIA 有效画面像素 26 摄像机 CCD像素是CCD的主要性能指标 简单的说 所谓的像素 就是CCD上光电感应元件的数量 一个感光元件经过感光 光电信号转换 A D转换等步骤以后 在输出的监视器上就形成一个点 我们如果把影像放大数倍 会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成 这些小方点就是构成影像的最小单位 像素 像素数越多则意味着每一个像素单元的面积越小 因而由该芯片构成的摄像机的分辨率也就越高 总象素 795 596 47万象素 有效象素 752 582 44万象素 有效象素周围的其他象素负责另外的工作 如决定 黑色是什么 很多时候 并不是所有感应器上的象素都能被运用 27 摄像机 图像传感器 隔行转移CCD1 3英寸图像格式有效画面像素 PAL模式752水平x582垂直灵敏度 3200K 有效画面 30IRE 有效画面 50IRE 全视频场景照度 0 4lux0 87lux3 5lux图像传感器照度 0 06lux0 13lux0 53lux 适于F 1 2镜头 89 场景反射率 28 摄像机 灵敏度 照度又称灵敏度 是CCD对环境光线的敏感程度 或者说是CCD正常成像时所需要的最暗光线 照度的单位是勒克斯 Lux 数值越小 表示需要的光线越少 摄像头也越灵敏 1Lux大约等于1烛光在1米距离的照度 黑白摄像机的灵敏度大约是0 02 0 5Lux彩色摄像机多在1Lux以上 普通型 正常工作所需照度1 3LUX月光型 正常工作所需照度0 1LUX左右星光型 正常工作所需照度0 01LUX以下 29 摄像机 30 摄像机 最低照度是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 测定此参数时 还应特别注明镜头的最大相对孔径 例如使用F1 2的镜头 当被摄景物的光亮度值低到0 04lx时 摄像机输出的视频信号幅值为最大幅值的50 即达到350mv 标准视频信号最大幅值为700mv 则称此摄像机的最低照度为0 04lx F1 2 50IRE 被摄景物的光亮度值再低 摄像机输出的视频信号的幅值就达不到350mv了 反映在监视器的屏幕上 将是一屏很难分辨出层次的 灰暗的图像 31 摄像机 水平清晰度 540电视线信噪比 50dB自动增益控制 最大21dB电子快门 自动 1 50至1 125000秒 CCIR 1 60至1 150000秒 EIA 背光补偿 中心窗口加权白平衡 自动感测 2500 9000K 连接器 视频输出 BNC 视频 DC光圈连接器 4针EIA J三脚架固定 顶部和底部 1 4英寸20UNC镜头座 C和CS 32 摄像机 水平清晰度 分辨率与CCD和镜头有关 还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关 通常规律是1MHz的频带宽度相当于清晰度为80线 频带越宽 图像越清晰 线数值相对越大 分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数 指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时 在监视器 应比摄像机的分辨率高 上能够看到最多线数 当超过这一线数时 屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不再能分辨出黑白相间的线条 33 摄像机 在安防行业内 我们常把摄像机的CCD分辨率称之为解析度 比如我们常说的高解析度摄像机一般指的是752 582象素的CCD器件 也就是所谓的44万像素的CCD 而往往对于安防行业使用的摄像机产品 其水平分辨率标称为 TVL 电视线 这里实际上是在使用水平清晰度指标来衡量摄像机的参数 因为垂直清晰度 分辨率 由电视制式决定 并不表示摄像机的性能 34 摄像机 35 摄像机 分辨率的测试通常是用摄像机去拍摄分辨率测试卡 并通过波形监视器来读取数据的 具体方法如下 1 将分辨率测试卡置于标准测试灯光盒上 距摄像机3m远 摄像机的视频输出端接示波器 2 景物照度设定为2000lx 光源色温设定为3200K和5600K 3 调节镜头焦距 或选配合适的定焦镜头并前后稍稍移动摄像机 使分辨率卡的图像充满监视器屏幕 并通过精确对焦使图像最清晰 36 37 摄像机 水平清晰度 540电视线信噪比 50dB自动增益控制 最大21dB电子快门 自动 1 50至1 125000秒 CCIR 1 60至1 150000秒 EIA 背光补偿 中心窗口加权白平衡 自动感测 2500 9000K 连接器 视频输出 BNC 视频 DC光圈连接器 4针EIA J三脚架固定 顶部和底部 1 4英寸20UNC镜头座 C和CS 38 摄像机 信噪比 信噪比是信号电压对于噪声电压的比值 通常用符号S N来表示 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 信噪比的典型值为45 55db 若为50db 则图像有少量噪声 但图像质量良好 若为60db 则图像质量优良 不出现噪声 39 摄像机 水平清晰度 540电视线信噪比 50dB自动增益控制 最大21dB电子快门 自动 1 50至1 125000秒 CCIR 1 60至1 150000秒 EIA 背光补偿 中心窗口加权白平衡 自动感测 2500 9000K 连接器 视频输出 BNC 视频 DC光圈连接器 4针EIA J三脚架固定 顶部和底部 1 4英寸20UNC镜头座 C和CS 40 摄像机 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0 7V 为了能在不同的景物照度条件下都能输出0 7V的标准视频信号 必须是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 41 摄像机 所有摄象机都有一个把来自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 将微弱的信号放大到能正常使用 从而使摄像机能在亮度较低的环境下使用 然而在亮光照的环境中放大器将过载 使视频信号畸变 这样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 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 而照度较高时能自动降低增益放大倍数 保证图像不发生畸变 自动增益打开时 信号电压和噪声电压被同时放大 信噪比将会减小 42 摄像机 水平清晰度 540电视线信噪比 50dB自动增益控制 最大21dB电子快门 自动 1 50至1 125000秒 CCIR 1 60至1 150000秒 EIA 背光补偿 中心窗口加权白平衡 自动感测 2500 9000K 连接器 视频输出 BNC 视频 DC光圈连接器 4针EIA J三脚架固定 顶部和底部 1 4英寸20UNC镜头座 C和CS 43 摄像机 电子快门 这是一个类比于照像机的机械快门功能提出的一个术语 相当于控制CCD图像传感受器的感光时间 感光时间越长 电荷积累时间也就越长 输出信号电流的强度也就越大 在照度较高的地方 感光时间要求短些 否则画面会偏白 44 摄像机 在照度较低的地方 感光时间要求长些 这样画面会积累较多的电荷 从而使图像变得清晰 即所谓的场积累 CCD摄像机的电子快门还可以有效的防止高速移动物体的拖影现象 45 摄像机 水平清晰度 540电视线信噪比 50dB自动增益控制 最大21dB电子快门 自动 1 50至1 125000秒 CCIR 1 60至1 150000秒 EIA 背光补偿 中心窗口加权白平衡 自动感测 2500 9000K 连接器 视频输出 BNC 视频 DC光圈连接器 4针EIA J三脚架固定 顶部和底部 1 4英寸20UNC镜头座 C和CS 46 摄像机 背光补偿 通常 摄象机的自动增益控制是通过对整个视场的平均亮度来调节增益的 但如果视场中包含一个很亮的背景区域 而观察的主体目标处于亮场的包围中 画面会显示一片昏暗 无层次 放大器检测到的信号平均电平很高 增益的倍数也随之减少 无法改进画面主体目标的明暗度 当背景光补偿为开启时 摄象机仅对整个视场的部份区域进行检测 来得到整个视场的平均信号电平 从而确定AGC电路的工作值 由于子区域的平均电平很低 所以增益也会较高 整个画面都会更加明亮 47 摄像机 背光补偿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 前述的AGC功能可以根据整个视场视频信号的平均值 直流分量 调节视频放大器的增益 使得摄像机输出的视频信号保持稳定 但在某些应用场合 视场中可能包含一个很亮的背景区域 如逆光环境下的门窗等 而被观察的主体则处于亮场的包围之中 画面一片昏暗 无层次 此时 由于AGC检测到的信号平均电平并不低 因此放大器的增益很低 不能改进画面主体的明暗度 48 摄像机 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 49 摄像机 对数字处理的CCD摄像机来说 将摄象机摄取的一整副画面平均分成48个 即8 6块 正方形的小处理区域 并对每一个小块的平均亮度进行检测 如果这些小块的平均亮度差别过大 则通过先进的算法缩小这些小块的亮度差 使过暗的景物能够较为清晰的重现而又不至于使图象亮部区域出现过载 因此 采用数字检测技术 即使是很小的 薄的或是不在画面中心区域的景物也能够清晰地在画面上呈现出来 50 摄像机 水平清晰度 540电视线信噪比 50dB自动增益控制 最大21dB电子快门 自动 1 50至1 125000秒 CCIR 1 60至1 150000秒 EIA 背光补偿 中心窗口加权白平衡 自动感测 2500 9000K 连接器 视频输出 BNC 视频 DC光圈连接器 4针EIA J三脚架固定 顶部和底部 1 4英寸20UNC镜头座 C和CS 51 摄像机 白平衡 所谓白平衡 就是摄像机对白色物体的还原 上图中中间的图像彩色还原是正常的 而右侧的图像明显偏蓝 左侧图像则偏红 因此左侧及右侧的图像都为白平衡不正常的图像 52 摄像机 光源色温 蜡烛2000钨丝灯2500 3200碳棒灯4000 5500荧光灯4500 6500日光 平均 5400有云天气下的日光6500 7000阴天的日光12000 18000 53 摄像机 从上表可见 不同光线下色温相差十分悬殊 造成摄像机在不同的光线下彩色还原不同 为解决这个问题 摄像机都具有白平衡校正功能 对不同的色温进行补偿 从而真实地还原拍摄物体的色彩 54 摄像机 色温的概念是为了便于进行白光的比较和色度计算而提出的 假定某绝对黑体 全辐射体 既不反射也不透过而是完全吸收各种入射光 则该绝对黑体被加热时就会辐射出均匀而连续的光谱 光谱的能量分布只与温度有关 如果其辐射的光与某一特定光源的光具有相同特性 则此时绝对黑体的温度就定义为该特定光源的色温 用绝对温度单位k来表示 注意色温并不表示光源本身的实际温度 而仅仅用来表征其光谱特性 例如 钨丝灯泡的温度保持在2800k时所发出的白光便与温度保持为2854k的绝对黑体所辐射的白光完全相当 因此称此白光的色温为2854k 55 摄像机 在近代照明技术中 按国际规定有5种主要标准光源 即标准白光 它们是 A光源相当于钨丝灯在2800k时发出的光 色温为2854k 偏橙红色B光源接近于上午直射的阳光 色温为4800k C光源相当于白天的自然光 色温为6800k 含蓝色成分较多D光源相当于白天的平均照明光 色温为6500k 这也是彩色电视系统中选用的标准白光E光源在色度学中采用的假想的等能光谱的白光 色温5500k 但这种光源实际上并不存在 仅仅是为了简化色度学的计算 56 摄像机 白平衡的定义 由于彩色摄象机能够输出含有 彩色信息 的视频信号 因此当用彩色摄象机摄取纯白色景物时 应使其输出的视频信号中所含有的 彩色信息 恰好能使在监视器屏幕上重现的景物颜色为纯白色 在理想情况下 CCD摄象机的红 绿 蓝3条光路 或等效光路 得到的光能量是相等的 所以摄象机输出的红 绿 蓝信号电压也是相等的 它使标准彩色监视器重现出纯白色的被摄景物 人们把拍摄白色物体时摄象机输出的红 绿 蓝三基色信号电压Ur Ug Ub的现象称为白平衡 57 摄像机 白平衡调整分为手动白平衡调整 MWB 和自动白平衡调整 AWB 而自动白平衡调整又分为自动跟踪白平衡 ATW 和自动白平衡控制 AWC 58 摄像机 自动白平衡是摄像机能够根据拍摄的光线条件在一定色温范围内自动地进行白平衡校正而不需要干预 其能够自动校正的色温范围大约在2500K 7000K之间 超过此范围 摄像机将无法进行自动校正而造成拍摄画面色彩失真 此时就应当使用手动白平衡功能进行白平衡的校正 59 摄像机 自动跟踪白平衡 ATW 此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续地调整 范围为2800 6000K 这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的 使色彩表现自然 但对于景物中很少甚至没有白色时 连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果 60 摄像机 自动白平衡控制 AWC 先将摄象机对准诸如白墙 白纸等白色目标 然后将自动方式开关拨到设置位置 保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止 在白平衡被执行后 将设置开关拨回以锁定该白平衡的设置 此时白平衡设置将保持在摄象机的存储器中 直至再次执行被改变为止 其范围为2300 10000K 在此期间 即使摄象机断电也不会丢失该设置 以该方式设置白平衡最为精确和可靠 适用于大部分应用场合 61 摄像机 水平清晰度 540电视线信噪比 50dB自动增益控制 最大21dB电子快门 自动 1 50至1 125000秒 CCIR 1 60至1 150000秒 EIA 背光补偿 中心窗口加权白平衡 自动感测 2500 9000K 连接器 视频输出 BNC 视频 DC光圈连接器 4针EIA J三脚架固定 顶部和底部 1 4英寸20UNC镜头座 C和CS 62 63 系统 64 系统 65 系统 66 系统 67 系统 数字系统 远程访问 网络摄像机和视频编码器可进行远程配置和远程访问 多个授权用户可同时从全球几乎所有的联网位置随时查看现场视频和记录的视频 这一优势体现在当用户需要第三方机构 如保安公司 访问视频时 采用传统模拟CCTV系统 用户只能在特定现场位置监控和管理视频 如果没有视频编码器或网络数字视频录像机 DVR 等设备 则无法实现异地访问视频 DVR是替代盒式磁带录像机的数字产品 68 系统 超凡的图像质量