闭路电视监控系统基础知识培训

1、闭路电视监控系统基础知识培训2012年3月为什么叫闭路电视 我们是通过镜头和摄像机成像，由视频电缆把信号传输给监视器显示，相对于广播电视来说，这是个封闭的链路，所以我们称其为闭路电视。闭路电视监控系统的组成部分1、摄像部分 摄像机、镜头、云台、解码器、防护罩等。2、传输部分 同轴电缆、光纤等。3、控制部分 矩阵、硬盘录像机等。4、显示部分 监视器、显示器等。典型闭路电视监控系统的结构摄像机-分类（图像种类） 黑白固定摄像机固定摄像机 彩色固定摄像机 日夜转换型固定摄像机 黑白云台摄像机云台摄像机 彩色云台摄像机 日夜型云台摄像机摄像机-成像传感器 CCD 电荷耦合器件（主流） CMOS 互补金

2、属氧化物半导体 （CCD图像传感器在分辨率和低照度等主要指标上要大大强于CMOS图像传感器）摄像机CCD尺寸 CCD的尺寸即摄象机靶面的大小。目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。选择摄像机时，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。相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。 1靶面尺寸 宽12.7mm高9.6mm 对角线16mm2/3靶面尺寸 宽8.8mm高6.6mm 对角线11mm1/2靶面尺寸 宽6.4mm高4.8mm 对角线 8mm1/3靶面尺寸 宽4.8mm高3.6mm 对角线 6mm1/4靶面尺寸 宽

3、3.2mm高2.4mm 对角线 4mm摄像机CCD像素CCD的像素是CCD的主要性能指标。它决定了显示图像的清晰程度，分辨率越高，图像细节 的表现越好。CCD是由面阵感光元素组成，每一个元素称为像素，像素越多，图像越清晰。现在市场上大多以25万和38万像素为划界，38万像素以上者为高清晰度摄象机 。摄像机分辨率分辨率是用电视线（简称线TV LINES）来表示的。彩色摄象机的典型分辨率是在320到500电视线之间，主要有380线、420线、460线、480线、500线等不同档次。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

4、带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。摄像机照度照度又称灵敏度，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。照度是反映光照强度的一种单位，单位是每平方米的流明数，1Lux大约等于1烛光在1米距离的照度1Lux=1Lm/m2（Lm是光通量的单位）。黑白摄像机的灵敏度大约是0.020.5Lux(勒克斯)，彩色摄像机多在1Lux以上。摄像的灵敏度与镜头F值有关，0.97Lux/F0.75=2.5Lux/F1.2=3.4Lux/F1.6普通型：正常工作所需照度13LUX 月光型：正常工作所需照度 0.

5、1LUX左右 星光型：正常工作所需照度0.01LUX以下 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。由于在一般情况下，信号电压远高于噪声电压，比值非常大，信噪比的单位用DB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4555db，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。摄像机制式 CCIR50HZ 625行 50场 25帧/秒（中国） 黑白 EIA60HZ 525行 60场 30帧/秒 PAL50HZ 625

6、行 50场 25帧/秒（中国） 彩色 NTSC60HZ 525行 60场 30帧/秒摄像机同步方式内同步利用摄像机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。 外同步利用一个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。 电源同步也称之为线性锁定或行锁定，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。 摄像机视频输出1Vp-p、75采用BNC接头摄像机电源交流有220V、24V直流有12V 摄像机镜头安装方式有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

7、距焦点距离为12.5毫米。摄像机自动增益控制所谓自动增益AGC，是利用摄像机的自动增益控制AGC电路去探测视频信号的电平，适时地打开增益电路，从而使摄像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像机的灵敏度，从而提高图像信号的强度（即画面的亮度）来获得较为清晰的图像。摄像机背光补偿（BLC）光补偿能提供在非常强的背景光线前面目标的理想的曝光，无论主要的目标移到中间、上、下、左、右或者荧幕的任一位置。传统摄像机 额外的区域选择 完美的曝光区域 摄像机超宽动态超宽动态是在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的特色。摄像机电子快门（SHUTTER）这是一个类比于照像机的机械快门功能提出的一个术

8、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。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。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。摄像机低速快门（SLOW/SHUTTER）此类的摄影机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，但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。 摄像机白平衡所谓白平衡，就是摄像

9、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。摄像机色温光源色温（）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。 摄像机白平衡功能分类图像的各种色彩是由红、绿、蓝三种颜色组成的，当电路中的红、绿、蓝三种色彩各自

10、的的信号电压相等时，可以在监视器上输出纯白色的被摄景物，此时称之为白平衡。此时，摄像机能够显示最真实的被摄物体。白平衡如果未调节好，显示的画面将出现偏色（红、蓝、绿）的情况。摄像机的白平衡功能分两种：自动白平衡及手动白平衡功能。摄像机自动白平衡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。自动白平衡又分为自动方式和按钮方式。摄像机白平衡连续方式（AWC）连续方式此时白平衡设置将随着景物色彩

11、温度的改变而连续地调整，范围为28006000K。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。摄像机白平衡按钮方式（ATW）按钮方式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230010000K，在此期间，即使摄象机断电也不会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠，适用于大部分应用场合。摄像

12、机手动白平衡（MAW）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）等档次的命令。摄像机数字信号处理DSP在模拟制式的基础上引入部分数字化处理技术，称为数字信号处理（DSP，DIGITAL SIGNAL PROCESSOR）摄象机。该种摄象机具有以下优点： 、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

13、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。

14、镜头主要功能镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，人眼看不到任何物体；如果没有镜头，那么摄像头所输出的图像就是白茫茫的一片，没有清晰的图像输出，这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的。 当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时，也就是人们常说的近视眼，眼前的景物就变得模糊不清；摄像头与镜头的配合也有类似现象，当图像变得不清楚时，可以调整摄像头的后焦点，改变CCD芯片与镜头基准面的距离（相当于调整人眼晶状体的位置），可以将模糊的图像变得清晰。由此可见，镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。工程设计人员和施工人员都要经常与镜头打交道：设计人员要根据物距、成像大小计算镜头焦距，施工人员经常进行

15、现场调试，其中一部分就是把镜头调整到最佳状态。 镜头安装方式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时，则需要使用CCS镜头转换器。 镜头规格摄象机镜头规格应视摄象机的尺寸而定，两者需要相对应。即：摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。 摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。 摄象机的靶面大小为英

16、寸时，镜头应选英寸。 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。 镜头光圈镜头有手动光圈（manual iris）和自动光圈（auto iris）之分。手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合；自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整，故适用亮度变化的场合。镜头自动光圈自动光圈镜头有两类：1、将一个视频信号及电源从摄象机输送到透镜来控制镜头上的光圈，称为视频输入型；2、利用摄象机上的直流电压来直接控制光圈，称为输入型。镜头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；焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适

17、，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。镜头手动变焦和电动变焦 变倍镜头分为手动（MANUAL ZOOM LENS）和电动（AUTO ZOOM LENS）两种。在监控很大的场面时，摄像头通常要配合电动镜头和云台使用。电动镜头的好处是变焦范围大，既可以看大范围的情况，也可以聚焦某个细节，再加上云台可以上下左右的转动，可视范围就非常大了。电动镜头有6倍、10倍、15倍、20倍

18、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。镜头视场角选择镜头时，如果镜头的视场角太小，可能会出现监视死角。但是如果选择的镜头视场角太大，又可能造成被监视的主体画面尺寸太小，难以辩认，且画面边缘出现畸变。选择一个合适的视场角，能保证画面尽可能的大而清晰。 镜头视场角对照表 视频传输同轴电缆 SYV - 75 - 5SYV-75-5 有效传输距离300米以内SYV-75-7 有效传输距离500米以内型号阻抗线径视频传输光纤多模光纤 有效传输距离2公里左右单模光纤 有效传输距离2公里以上到几十公里视频控制主机 固定的矩阵切换器 可扩展的 嵌入式硬盘录像机 PC式矩阵工作原理字符叠加CPURS-485收发器报警检测控制面板音频矩阵切换视频信号输出音频信号输出外设接口：解码器、报警接口箱、主、副控键盘、多媒体等音频信号输入报警输入视频矩阵切换视频信号输入RS-232画面分割器矩阵切换示意图1 2 3 4 5 6 7 8视频输入1234视频输出此交叉点闭合矩阵主要功能实现多路视/音频信号的选择切换（输出到指定的监视器）；视频信号上叠加时间、日期、视频输入号及标题、监视状态等