模拟监控基础认证专业培训浆(ppt 122页).ppt

1、本资料来源,模拟监控基础认证培训教材（初级）,Honeywell Technical Support Department 2008年11月,典型的模拟监控系统结构,典型的模拟监控系统结构,电视成像原理,闭路电视,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。,摄像机原理,感光元器件,CCD： Charged Coupled Device 电荷耦合器 CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor 互补金属氧化物半导体,CCD与CMOS,CCD传感器（概念

2、）,CCD基本概念 CCD是什么？ CCD（Charge Coupled Device）称为电荷耦合器件。是一种把光信号转换成电信号并进行存储、转移的器件。摄像头的主要传感部件是CCD芯片，CCD芯片就像是人的视网膜，是摄像头的核心部件。,CCD传感器(分类),一、根据集成方式 线阵(工业检测用) 面阵 二、根据制式 PAL(彩色), NTSC(彩色) 三、根据色别 可分为彩色、黑白（单色） 四、根据分辨率 高解(约38万像素, 480TVL-中心水平) 普解(约30万像素, 330TVL-水平中心-普通电视机的分辩率) 低解(目前不生产) 五、根据灵敏度 超低照度（0.01Lux) 低照度（

3、0.1Lux） 普通照度（1Lux） 六、根据特殊用途 微光CCD 红外CCD X光CCD,CCD传感器(尺寸),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。,H(mm),V(mm),CCD摄像机结构图,CCD摄像机结构图,CCD摄像机结构图,CCD 就像是人的眼睛，把光信号转换成电子讯号，靠的就是上头的感光点，每一个感光点就像一颗太阳能电池，被光照射到后会产生电能，依照光的强度不同，会产生不同

4、大小的电能。 V-Driver（垂直驱动） CCD里头每一点被光照射到都会产生电能，那么如何取出来？就是靠这颗V-DRIVER，它会产生不同的脉波，把CCD每点的讯号“挤”出来。 CDS/AGC（双取样与自动增益电路） CCD挤出来的讯号,在这颗晶片内做”修整”,送进D.S.P 到以上阶段,记住!全都是模拟讯号 D.S.P： Digital Signal Processor；数字信号处理器 DSP里头包含了一颗 Decoder (A/D Converter，模拟数字转换器)，先把模拟信号转换成数字信号,再经过一大堆的运算（颜色、亮度、白平衡等），然后再把数字信号转换成模拟信号（Encoder，

5、也是包在DSP里头），输出给接收器。,CCD摄像机结构图,隔行传输式： Interline Transfer 全转：Full Transfer,CCD种类,CCD的种类,CCD种类,隔行传输式（Interline Transfer） -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,CCD的种类,CCD种类,全转（Full Transfer） -综合Full Frame和Interline Transfer特点，在器件上划分感

6、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,监控系统常用CCD品牌,Sony CCD -中间少了门牙,Panasonic CCD -没有少门牙 -金属线条比Sharp的粗,Sharp CCD -没有少门牙 -金属线条比的Panasonic细,常用的CCD,Sony CCD的历史沿革,Total Area Liner,70,92,93,91,90,89,88,87,86,85,94,95,96,97,98,99,00,01,0,02,生 产 数 量,03,04,电荷耦合器件（Charge Coupled Device）,2004年 Super

7、Exwave CCD,Sony的CCD,Sony CCD,普通CCD,超级CCD,Sony的CCD,Super CCD 图像传感器 八角形的光电二极管和蜂窝状的像素排列大大改善了每个像素单元中的光电二极 管的空间有效性。对比同样数量像素的传统CCD而言，它有更高的灵敏度、更高的 信号噪声比和更广泛的动态范围。,CCD技术,Sony的CCD,CCD传感器(SUPER HAD),Super HAD CCD是SONY公司开发的一种CCD。HAD(HOLE-ACCUMULATION DIODE)传感器是在N型基板，P型，N+2极体的表面上，加上正孔蓄积层，这 是SONY独特的构造。由于设计了这层正孔蓄

8、积层，可以使感测器表面常有 的暗电流问题获得解决。另外，在N型基板上设计电子可通过的垂直型隧道 使得开口率提高，换句换说，也提高了感度。在80年代初期，索尼将其领 先使用在INTERLINE方式的可变速电子快门产品中，即使在拍摄移动快速的 物体也可获得清晰的图象。 进入90年代后期以来，CCD的单位面积也越来越小，1989年开发的微小镜片 技术，已经无法再提升感亮度，如果将CCD组件内部放大器的放大倍率提升 将会使杂讯也被提高，画质会受到明显的影响。索尼在CCD技术的研发上又 更进一步，将以前使用微小镜片的技术改良，提升光利用率，开发将镜片 的形状最优化技术，即索尼 SUPER HAD CCD

9、技术。基本上是以提升光利用 效率来提升感亮度的设计，这也为目前的CCD基本技术奠定了基础。,Exwave HAD,波长 nm,相对感光度,前代CCD和Exwave HAD光谱感光度比较,CCD与CMOS简单介绍,CCD传感器(EXVIEW HAD CCD),比可视光波长更长的红外线光，会在半导体硅芯片内做光电变换。可是至当 前为止，CCD无法将这些光电变换后的电荷，以有效的方法收集到感测器内 。为此，索尼在1999年新开发的“EXVIEW HAD CCD”技术就可以将以前未 能有效利用的近红外线光，有效转换成为映像资料而用。使得可视光范围扩 充到红外线，让感亮度能大幅提高。利用“EXVIEW

10、HAD CCD”组件时，在 黑暗的环境下也可得到高亮度的照片。而且之前在硅晶板深层中做的光电变 换时，会漏出到垂直CCD部分的SMEAR成分，也可被收集到传感器内 所以影响画质的杂讯也会大幅降低。,Exwave HAD,Exview HAD,Exview HAD CCD传感器 比可视光波长更长的红外线光，会在半导体硅芯片内做光电变换，“EXVIEW HAD CCD”技术就能有效利用的近红外线光，有效转换成为映像资料。红外线让感亮度能大幅提高，在黑暗的环境下也可得到高亮度的照片。,超级 Exwave CCD,CCD与CMOS简单介绍,CMOS,互补金属氧化物半导体（CMOS，Complement

11、ary Metal Oxide Semiconductor） -核心元件：感光二极管（Photodiode） -同一像点当中包含放大器和数模转换电路（一个感光二极管和三颗晶体管） -开口率底（开口率：有效感光区与整个感光元件面积比值） -灵敏度底、噪声明显 -数模转换无法保证严格一致,CCD与CMOS简单介绍,CMOS与CCD的区别,CCD与CMOS简单介绍,CCD传感器(与CMOS传感器的区别),CCD图象传感器通常需要3组以上的高压电源,而CMOS传感器只要与 CMOS逻辑相同的单一低压电源(5V或3.3V)即可.因此,其制造成本、消 耗功率以及尺寸大小等都比CCD有优势，特别是功率及尺寸

12、大小对便携 型终端产品（例如PDA、数字相机、移动电话、笔记本电脑）来说十分 重要 CMOS图象传感器的生产工艺可以在现有CMOS逻辑器件或是DRAM存 器件的生产线基础上稍加改进，因而生产工艺简单，系统成本更低，还 可以方便地将时序控制与图象处理等功能模块集成于一体，因而很容易 制成单片摄象机（传感器和周边电路都集成在同一个芯片上） CCD图象传感器的电荷传送路径一致，且使用同一个信号放大器，因而 画面的整体均匀度、信噪比和灵敏度等指标均较高。而CMOS图象传感 器则通常会因构成象素的光敏二极管的漏电流及信号放大器等所产生的 杂波过大而影响到输出信号的信噪比和灵敏度,CMOS与CCD的区别,

13、CCD与CMOS简单介绍,CCD与CMOS的区别,CCD与CMOS简单介绍,名词解释,CCD像素,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：795596（47万象素） 有效象素： 752582（44万象素）有效象素周围的其他象素负责另外

14、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。,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330线、380线、420线、460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

15、再能分辨出黑白相间的线条。,水平清晰度（电视线）,计算机领域： 在计算机行业中经常使用组成图像的象素的多少来表示分辨率： 水平象素数垂直象素数。比如： VGA：640480SVGA：800600XGA：1024768 视频领域： 在视频领域，我们的习惯表示方法则不同，更习惯使用“每图像高度”的象素多少来表示水平清晰度，并称之为“电视线”。 水平清晰度（电视线）的定义：在和屏幕高度相等的水平方向上可以显示的象素。在这种定义下，得到的清晰度就叫做“电视线”。,CCD摄像机的分辨率,CCD摄像机包含了信号源和处理电路两部分。 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

16、析度摄像机一般指的是752582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。 我们往往使用专门的测试卡来测试摄像机的极限分辨率。但这是不客观和不科学的。,分辨率（测试方法）,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32

17、00K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。,标准测试灯光盒,分辨率测试卡,3m,摄像机,75欧姆视频电缆,示波器,监视器,分辨率（分辨率测试卡）,中心水平分辨率,中心垂直分辨率,高线数摄像机的发展,CCD摄像机的分辨率除了与镜头的分辨率有关外，还和视频信号带宽（6MHz）、图像传感器的像素数 以及CCD的时钟频率和采样频率等等很多参数有关。 我们可以使用像素数更多的CCD器件来获得更高的分辨率。 当然，有的国外厂商可以提供处理带宽达到7Mhz以上的高效带通滤波器，可以提升摄像机的水平分辨率

18、达到520线以上。,CCD摄像机的水平分辨率采用电视线作为单位，这里实际上指的是水平清晰度。而且指的是该款摄像机在识别黑白视频信号时候的能力。 摄像机的分辨率由很多因素决定，比如镜头的分辨率、信号带宽、CCD像素数等等。 一定要记住电视线的概念，它和图象上水平有多少个像素数是有区别的。 使用同一款有效像素为752582 CCD的两台不同厂家的摄像机，470线是计算得出的数据，480线是由经验而来的数据，这并不能说明两款摄像机的显像质量有区别。,分辨率的误区,最小照度,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

19、，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 0.1LUX左右 星光型：正常工作所需照度0.01LUX以下,最低照度（IRE）,最低照度（最低照度定义）,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

20、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。 目前，由于市场的规范尚不统一，有些照度指标很低的摄像机的低照度特性可能还不如照度指标稍高一些的摄像机的低照度特性好。其原因就是在测定低照度指标时，使用的标准不

21、同、使用的镜头孔径也不同。仍以前述例子为例，如果将摄像机输出的视频信号幅值降为最大幅值的30%（即210mv）为基准进行测量 ，则被摄景物的光亮度值还可以再低，如0.03lx，若再进一步将光学镜头换为F1.0的镜头，则由于光通量的增加，被摄景物的光亮度值还可再进一步降低，如0.02lx 。,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）。,摄象机电源,交流有220V、110V、24V， 直流有 12V 、 9V。,信噪比,信噪比

22、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S/N=20log（均方信号电压/均方噪声电压），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。,视频输出,1Vp-p、75， 采用BNC接头。,同步方式,对单

23、台摄象机而言，主要的同步方式有下列三种： 内同步利用摄象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象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，是利用摄象机的交流电源来完成垂直推动同步，即摄象机和电源零线同步。当图像出现因交流电源造成的网波干扰时，选到此项，就可消除交流电源的干扰。,自动增益控制（AGC）,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

24、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。 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。,背光补

25、偿（BLC）,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。,背光补偿（BLC）,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

26、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。 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。 对数字处

27、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。,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。

28、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。,宽动态（Wide Dynamic Range),目的：当摄象机摄取宽动态范围的场景时，画面上可能会同时出现明亮区域及灰暗区域，而监视器往往不能有效地照顾到这两个区域。如明亮区域显示合适时，灰暗区域则可能过于黑暗，反之，当灰暗区域显示合适时，明亮区域则可能亮得过载。宽动态技术可以有效缩小宽动态范围图象的亮暗差别，使两个区域的图象同时在监视器屏幕上清晰的显示出来。 摄象机的动态范围通常是指画面最亮部分和画面最暗部分的比率，也称为图象的最

29、大对比度。通常CCD传感器可以获得的最大对比度强度约1：1000（即60dB），,10,1,10-1,10-2,10-3,102,103,104,105,106,lx,照度,120dB,60dB,宽动态（Wide Dynamic Range)技术,超动态技术的核心是采用了新型的双速CCD图象传感器，它能在同一时间内对摄取的场景分别进行长、短不同时间的暴光，即以标准快门速度读出并传输标准信号（长时间暴光，背光环境下图象的主体因得到充分暴光而比较清晰），而以较快的快门速度读出和传输高亮度信号（短时间暴光，只有高亮度的背景才能呈现比较清晰的图象）。而后长、短时间暴光信号在专用的图象处理集成电路中进行

30、信号分离及时间周期变换并适当合成。,长时间暴光信号,短时间暴光信号,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。,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

31、摄物体的色彩。,白平衡（色温）,色温不是摄象机自身的参数,而是色度学中的物理量,但它 却是一个与摄象机的白平衡调整效果密切相关的参数 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

32、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.,白平衡（色温）,由上可见，借助“光-电”及“电-光”转换技术的电视系统能否高 度逼真地传输彩色图象，与光源的选用或者摄象机适应光源 的能力有着密切的关系。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

33、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,白平衡（色温）,由上可见，虽然五种光源都是白光，但他们的色温却相差很 大。人眼虽可以自然适应不同的色温，但在某些特殊的场合 却也很难调节。例如，在同一房间内同时开启白炽灯及日光 灯照明，则人眼会感觉被白炽灯照射的白色墙壁偏红，而被 日光灯照射的白色墙壁偏蓝。由此不难想象，彩色摄象机在 不同的环境色温下，也应该正确地重现白光，这就需要进行 白平衡调整。,摄像机,75欧姆视频电缆,监视器,白平衡（概念）,白平衡（White Balance)是彩色摄象机的主要参数，它直接影响重现图象的彩色效果，当白平衡设置不当时

34、，重现图象就会出现偏色现象，特别是会使原本不带色彩的景物也着上了颜色。 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。,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、

35、蓝三种色彩各自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。 白平衡调整：由于显像管只有得到3个幅度相同的基色电压时，才能显示出标准白色。因此，在拍摄同一白色景物的情况下，当光源的色温变化时必须设法保持摄象机输出的3个基色信号电压幅度相同。通常，在光源色温变化时，人们用调节红、绿、蓝3路增益的方法来维持Ur=Ug=Ub的关系。这种调节就叫做白平衡调整。 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)

36、和自动白平衡控制（AWC),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。,连续方式（ATW）,连续方式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。,按钮方式（A

37、WC）,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。,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

38、平）和5500K（日光水平）等档次的命令。,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。,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

39、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

40、摄象机彩色噪声引起的图像混叠减至最少。,镜头,镜头的主要功能,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

41、员要根据物距、成像大小计算镜头焦距，施工人员经常进行现场调试，其中一部分就是把镜头调整到最佳状态。,镜头安装方式,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。,C-CS接环,在安装镜头前，先确定摄像头和镜头是不是同一种接口方式，如果不是，就需要根据具体情况增减接圈。有的摄像头不用接圈，而采用后像调节环，调节时，用螺丝刀拧松调节环上的螺丝，转动调节环，此时CCD靶面会相对安装基座向后（前）运动，也起到接圈的作用。另外采用的方式类似后像调节环，它的固定螺丝一般在摄

42、像机的侧面。拧松后，调节顶端的一个齿轮，也可以使图象清晰而不用加减接圈。,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（分类）,.按安装方式分类有C型安装和CS型安装两种，在安防系统中常用的镜头是C型安装镜头（1in32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(1in),从镜头安装基准面到焦点的距离是17.562mm.大

43、多数摄象机的镜头接口则作成CS型,因此将C型镜头安装到CS接口的摄象机时需增配一个5mm厚的接圈,而将CS镜头安装到CS接口的摄象机时就不需要接圈,Rf,C MOUNT 型镜头（Rf）:17.526mm CS MOUNT 型镜头（Rf）: 12.5mm,镜头（分类）,2.按光圈:固定光圈镜头,手动光圈镜头和自动光圈镜头(自动光 圈镜头又分为视频型和直流型),BLACK:DRIVE(+) GREEN:DRIVE(-) WHITE:DAMP(+) RED :DAMP(-),BLACK:GROUND GREEN:NOT USED WHITE:VIDEO RED :VCC,VIDEO LENS,DC

44、LENS,DRIVE(+),DRIVE(-),电感线圈,DAMP(+),DAMP(-),N,S,VIDEO LENS的回路在镜头里，DC LENS 的回路在CAMERA里,镜头（分类）,不同品牌及型号的摄像机所带自动光圈接口的位置及形式是不完全一样。阴式方四孔接口最为常见，但不同摄像机对其各针脚的定义又不完全相同。一般视频驱动自动光圈接口使用3个针，即电源、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。,（1） （2） （3） （1）阴式方四孔型（2）阴式圆四孔型（3）接线端子型 摄像机的自动光圈接口,镜头（分类）,自动光圈,在进入镜头的光通量变化时,摄象机C

45、CD靶面上产生的电荷也相应发生变化,使得视频信号电平或其整流滤波后的平均电平发生变化,产生一个控制信号,并通过自动光圈接口座上的3芯或4芯线传送给自动光圈镜头,致使镜头内的微型电机相应做正向或反向转动,从而调整光圈的大小.视频型光圈镜头上一般会有两个防尘塞盖住的内藏式调节旋钮,LEVEL:电平设定旋钮,ALC:自动电平控制旋钮,镜头（分类）,当监视器上画面的整体亮度过亮或过暗,或出现忽明忽暗时,就要调整电平设定旋钮,如画面过亮,可将旋钮按逆时针方向旋向L(low),反之则按顺时针方向旋向H(High),如果是忽明忽暗的情况,则还要配合监视器的调整,将该旋钮旋到使监视器上画面最佳的位置. 当监视

46、器上的画面出现极高的对比度时,则须慢慢的把ALC从平均位置A(Average,即根据视频信号的平均电平高低而输出控制光圈电动机的信号)旋向峰值位置P(Peak,即根据视频信号的峰值电平高低而输出控制光圈电动机的信号),直至得到满意的画面为止.,ALC,自动光圈镜头上的（自动镜头控制）调整用于设定测光系统，可以以整个画面的平均亮度，也可以以画面中最亮部分（峰值）来设定基准信号强度，供给自动光圈调整使用。已在出厂时经过设定，可不作调整，但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高的目标时，明亮目标物之影像可能会造成白电平削波现象，而使得全部屏幕变成白色，此时可以调节来变换画面。,镜头(焦距),焦距,光组主

47、点到焦点的距离.而镜头的焦距实际上就是构成镜头的组合光组的焦距,它决定了摄取图象的大小,用不同焦距的镜头对同一位置的某物体摄像时,配长焦距镜头的摄象机所摄取的景物尺寸就大,反之,配短焦距镜头的摄象机所摄取的景物尺寸就小.当已知被摄物体的大小及该物体到镜头的距离,则可估算所选配镜头的焦距 f=hD/H=vD/V,镜头(焦距),如图所示,D为镜头中心到被摄物体的距离,H和V分别为被摄物体的水平尺寸和垂直尺寸.例如,已知被摄物体距镜头中心的距离为3m,物体的高度为1.8m,所用的摄象机CCD靶面为1/2in,查得其对应的靶面垂直尺寸为4.8m,则镜头的选配为 f=vD/V=4.830001800=8

48、.02mm 于是,该现场摄象机的镜头应选配焦距为8mm的镜头,镜头(相对孔径),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).假定光阑的有效孔径为d,由于光线折射关系,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被摄像的照度,即像的照度E与镜头的相对孔径A的平 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称为光阑F数(可简记为”焦径比”),标注在镜头光阑调整圈上,其 标值一般为1.4、2、2.8、4 、5.6 、8 、11 、16 、22等序列值,每两 个相邻数值

49、中,后一个数值是前一个数值的 2倍.由于像面照度与相对孔 径A的平方成正比(与光阑F的平方成反比),所以光阑每变化一档,像面亮 度就变化一倍.光阑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,光圈孔径（D）,自动光圈镜头装有光圈环，转动光圈环时，通过镜头的光通量会发生变化，光通量即光圈，一般用表示，其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比，即：f（焦距）（镜头实际有效口径），值越小，则光圈越大。 采用自动光圈镜头，在诸如太阳光直射等非常亮的情况下，用

50、自动光圈镜头可有较宽的动态范围。 要求在整个视野有良好的聚焦时，用自动光圈镜头有比固定光圈镜头更大的景深。 要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时，应使用自动光圈镜头。,光阑系数（F）,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1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22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1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，

51、1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值的 2开根号 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。,镜头(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及摄象机靶面尺寸(水 平尺寸h和垂直尺寸v)的大小有关,镜头的水平视场角ah及 垂直视角av ah = 2arctg(h/2f) av = 2arctg(v/2f) 由上式可知,镜头的焦距f越短,其视场角越大,或者,摄象机靶 面尺寸h或v越大,其视场角也越大,f=25 视场角=14. 2,f=3.5 视场角=94. 6,镜头(视场角),f=8 视场角=42.

52、 6,镜头,焦距,1/2in CCD靶面,不同焦距镜头所对应的视场角,Q：客户经常会问的问题：你的摄像机能看多远？,摄像机的安装和使用,A、安装镜头 摄像机必须配接镜头才可使用，一般应根据应用现场的实际情况来选配合适的镜头，如定焦镜头或变焦镜头、手动光圈镜头或自动光圈镜头、标准镜头或广角镜头或长焦镜头等。另外还应注意镜头与摄像机的接口，是C型接口还是CS型接口（这一点要切记，否则用C型镜头直接往CS接口摄像机上旋入时极有可能损坏摄像机的CCD芯片）。 安装镜头时，首先去掉摄像机及镜头的保护盖，然后将镜头轻轻旋入摄像机的镜头接口并使之到位。对于自动光圈镜头，还应将镜头的控制线连接到摄像机的自动光

53、圈接口上，对于电动两可变镜头或三可变镜头，只要旋转镜头到位，则暂时不需校正其平衡状态（只有在后焦聚调整完毕后才需要最后校正其平衡状态）。,A、安装镜头,B、调整镜头光圈与对焦 关闭摄像机上电子快门及逆光补偿等开关，将摄像机对准欲监视的场景，调整镜头的光圈与对焦环，使监视器上的图像最佳。如果是在光照度变化比较大的场合使用摄像机，最好配接自动光圈镜头并作摄像机的电子快门开关置于OFF。如果选用了手动光圈则应将摄像机的电子快门开关置于ON，并在应用现场最为明亮（环境光照度最大）时，将镜头光圈尽可能开大并仍使图像为最佳（不能使图像过于发白而过载），镜头即调整完毕。装好防护罩并上好支架即可。由于光圈较大

54、，景深范围相对较小，对焦距时应尽可能照顾到整个监视现场的清晰度。当现场照度降低时，电子快门将自动调整为慢速，配合较大的光圈，仍可使图像满意。 在以上调整过程中，若不注意在光线明亮时将镜头的光圈尽可能开大，而是关得比较小，则摄像机的电子快门会自动调在低速上，因此仍可以在监视器上形成较好的图像；但当光线变暗时，由于镜头的光圈比较小，而电子快门也已经处于最慢（1/50s）了，此时的成像就可能是昏暗一片了。,B、调整镜头光圈与对焦,C、后焦距的调整 后焦距也称背焦距，指的是当安装上标准镜头（标准C/CS接口镜头）时，能使被摄景物的成像恰好成在CCD图像传感器的靶面上，一般摄像机在出厂时，对后焦距都做了

55、适当的调整，因此，在配接定焦镜头的应用场合，一般都不需要调整摄像机的后焦。 在有些应用场合，可能出现当镜头对焦环调整到极限位置时仍不能使图像清晰，此时首先必须确认镜头的接口是否正确。如果确认无误，就需要对摄像机的后焦距进行调整。根据经验，在绝大多数摄像机配接电动变焦镜头的应用场合，往往都需要对摄像机的后焦距进行调整。,C、后焦距的调整,后焦距调整的步骤如下： a、将镜头正确安装到摄像机上。 b、将镜头光圈尽可能开到最大（目的是缩小景深范围，以准确找到成像焦点）。 c、通过变焦距调整（Zoom In）将镜头推至望远（Tele）状态，拍摄10m以外的一个物体的特写，再通过调整聚焦（Focus）将特

56、写图像调清晰。 d、进行与上一步相反的变焦距调整（Zoom Out）将镜头拉回至广角（Wide）状态，此时画面变为包含上述特写物体的全景图像，但此时不能再作聚焦调整（注意：如果此时的图像变模糊也不能调整聚焦），而是准备下一步的后焦调整。 e、将摄像机前端用于固定后焦调节环的内六角螺钉旋松，并旋转后焦调节环（对没有后焦调节环的摄像机则直接旋转镜头而带动其内置的后焦环），直至画面最清晰为止，然后暂时旋紧内六角螺钉。 f、重新推镜头到望远状态，看看刚才拍摄的特写物体是否仍然清晰，如不清晰再重复上述第a、b、c步骤。 g、通常只需一两个回合就可完成后焦距调整了。 h、旋紧内六角螺钉，将光圈调整到适当的

57、位置。,C、后焦距的调整步骤,云台解码器防护罩,支架、护罩、IP等级,Q：什么是摄像机支架？ Q：支架是否分为室内、室外两种？ Q：什么是室外防护罩的遮阳罩、风扇、加热器？ Q：IP66和IP65的区别？,防护罩,防护罩是使摄像机在有灰尘、雨水、高低温等情况下正常使用的防护装置。防护罩一般分为两类。一类是室内用防护罩，这种防护罩结构简单，价格便宜。其主要功能是防止摄像机落尘并有一定的安全防护作用，如防盗、防破坏等。室外防护罩一般为全天候防护罩，即无论刮风、下雨、下雪、高温、低温等恶劣情况，都能使安装在防护罩内的摄像机正常工作。因而这种防护罩具有降温、加温、防雨、防雪等功能。同是，为了在雨雪天气

58、仍能使摄像机正常摄取图像，一般在全天候防护罩的玻璃窗前安装有可控制的雨刷。 目前较好的全天候防护罩是采用半导体器件加温和降温的防护罩。这种防护罩内装有半导体元件，即可自动加温，也可自动降温，并且功耗较小。,云台,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350，垂直转动则有45、35、75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。云台的分类大致如下： A、室内用云台及室外用云台 室内用云台承重小，没有防雨装置。室外用云台承重大，有防雨装置。有些高档的室外云台除有防雨装置外，

59、还有防冻加温装置。 B、承重 为适应安装不同的摄像机及防护罩，云台的承重应是不同的。应根据选用的摄像机及防护罩的总重量来选用合适承重的云台。室内云台的承重量较小，云台的体积和自重也较小。室外用云台因为肯定要在它的上面安装带有防护罩（往往还是全天候防护罩）的摄像机，所以承重量都较大。它的体积和自重也较大。 C、电源/控制方式 在电源供电电压方面，目前常见的有交流24V和220V两种。云台的耗电功率，一般是承重量小的功耗小，承重量大的功耗大。,云台分类,云台的分类根据外观分类：普通型云台、半球型云台和全球型云台；根据使用环境：室内云台、室外云台和防暴云台；根据安装方式：吸顶云台、侧装云台和吊装云台；根据功能划分：智能型云