典型電視監(jiān)控系統(tǒng)教程

第1章典型電視監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成典型的電視監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端設(shè)備和后端設(shè)備這兩大部分組成，其中后端設(shè)備可進一步分為中心控制設(shè)備和分控制設(shè)備。前、后端設(shè)備有多種構(gòu)成方式，它們之間的聯(lián)系（也可稱作傳輸系統(tǒng)）可通過電纜、光纖或微波等多種方式來實現(xiàn)。如圖11所示，電視監(jiān)控系統(tǒng)由攝像機部分（有時還有麥克）、傳輸部分、控制部分以及顯示和記錄部分四大塊組成。在每一部分中，又含有更加具體的設(shè)備或部件。主機（視頻切換、動作控制、字符發(fā)生）監(jiān)視器操作鍵盤攝像機解碼器控制線視頻傳輸線攝像機解碼器圖11電視監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成11主要設(shè)備111攝像部分攝像部分是電視監(jiān)控系統(tǒng)的前沿部分，是整個系統(tǒng)的“眼睛”。它布置在被監(jiān)視場所的某一位置上，使其視場角能覆蓋整個被監(jiān)視的各個部位。有時，被監(jiān)視場所面積較大，為了節(jié)省攝像機所用的數(shù)量、簡化傳輸系統(tǒng)及控制與顯示系統(tǒng)，在攝像機上加裝電動的（可遙控的）可變焦距（變倍）鏡頭，使攝像機所能觀察的距離更遠、更清楚；有時還把攝像機安裝在電動云臺上，通過控制臺的控制，可以使云臺帶動攝像機進行水平和垂直方向的轉(zhuǎn)動，從而使攝像機能覆蓋的角度、面積更大?？傊?，攝像機就像整個系統(tǒng)的眼睛一樣，把它監(jiān)視的內(nèi)容變?yōu)閳D像信號，傳送給控制中心的監(jiān)視器上。由于攝像部分是系統(tǒng)的最前端，并且被監(jiān)視場所的情況是由它變成圖像信號傳送到控制中心的監(jiān)視器上，所以從整個系統(tǒng)來講，攝像部分是系統(tǒng)的原始信號源。因此，攝像部分的好壞以及它產(chǎn)生的圖像信號的質(zhì)量將影響著整個系統(tǒng)的質(zhì)量。從系統(tǒng)噪聲計算理論的角度來講，影響系統(tǒng)噪聲的最大因素是系統(tǒng)中的第一級的輸出（在這里即為攝像機的圖像信號輸出）信號信噪比的情況。所以，認真選擇和處理攝像部分是至關(guān)重要的。如果攝像機輸出的圖像信號經(jīng)過傳輸部分、控制部分之后到達監(jiān)視器上，那么到達監(jiān)視器上的圖像信號信噪比將下降，這是由于傳輸及控制部分的線路、放大器、切換器、等又引入了噪聲的緣故。除了上述的有關(guān)討論之外，對于攝像部分來說，在某些情況下，特別是在室外應用的情況下，為了防塵、防雨、抗高低溫、抗腐蝕等，對攝像機及其鏡頭還應加裝專門的防護罩，甚至對云臺也要有相應的防護措施。這些也將在后面的有關(guān)章節(jié)中討論。112傳輸部分傳輸部分就是系統(tǒng)的圖像信號通路。一般來說，傳輸部分單指的是傳輸圖像信號。但是，由于某些系統(tǒng)中除圖像外，還要傳輸聲音信號，同時，由于需要有控制中心通過控制臺對攝像機、鏡頭、云臺、防護罩等進行控制，因而在傳輸系統(tǒng)中還包含有控制信號的傳輸，所以我們這里所講的傳輸部分，通常是指所有要傳輸?shù)男盘栃纬傻膫鬏斚到y(tǒng)的總和。如前所述，傳輸部分主要傳輸?shù)膬?nèi)容是圖像信號。因此重點研究圖像信號的傳輸方式及傳輸中有關(guān)問題是非常重要的。對圖像信號的傳輸，重點要求是在圖像信號經(jīng)過傳輸系統(tǒng)后，不產(chǎn)生明顯的噪聲、失真（色度信號與亮度信號均不產(chǎn)生明顯的失真），保證原始圖像信號（從攝像機輸出的圖像信號）的清晰度和灰度等級沒有明顯下降等等。這就要求傳輸系統(tǒng)在衰減方面、引入噪聲方面、幅頻特性和相頻特性方面有良好的性能。在傳輸方式上，目前電視監(jiān)控系統(tǒng)多半采用視頻基帶傳輸方式。如果在攝像機距離控制中心較遠的情況下，也有采用射頻傳輸方式或光纖傳輸方式。對以上這些不同的傳輸方式，所使用的傳輸部件及傳輸線路都有較大的不同。113控制部分控制部分是整個系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”，是實現(xiàn)整個系統(tǒng)功能的指揮中心?？刂撇糠种饕煽偪刂婆_（有些系統(tǒng)還設(shè)有副控制臺）組成?？偪刂婆_中主要的功能有視頻信號放大與分配、圖像信號的較正與補償、圖像信號的切換、圖像信號（或包括聲音信號）的記錄、攝像機及其輔助部件（如鏡頭、云臺、防護罩等）的控制（遙控）等等。在上述的各部分中，對圖像質(zhì)量影響最大的是放大與與分配、較正與補償、圖像信號的切換三部分。在某些攝像機距離控制中心很近、或?qū)φ麄€系統(tǒng)指標要求不高的情況下，在總控制臺中往往不設(shè)較正與補償部分。但對某些距離較遠，或由于傳輸方式的要求等原因，校正與補償是非常重要的。因為圖像信號經(jīng)過傳輸之后，往往其幅頻特性（由于不同頻率成分到達總控制臺時，衰減是不同的，因而造成圖像信號不同頻率成分的幅度不同，此稱為幅頻特性）、相頻特性（不同頻率的圖像信號通過傳輸部分后產(chǎn)生的相移不同，此稱為相頻特性）無法絕對保證指標的要求，所以在控制臺上要對傳輸過來的圖像信號進行幅頻和相頻的校正與補償。經(jīng)過校正與補償?shù)膱D像信號，再經(jīng)過分配和放大，進入視頻切換部分，然后送到監(jiān)視器上。總控制臺的另一個重要方面是能對攝像機、鏡頭、云臺、防護罩等進行遙控，以完成對被監(jiān)視的場所全面、詳細的監(jiān)視或跟蹤監(jiān)視?？偪刂婆_上設(shè)有的錄像機，可以隨時把發(fā)生情況的被監(jiān)視場所的圖像記錄下來，以便事后備查或作為重要依據(jù)。目前，有些控制臺上高設(shè)有一臺或兩臺“長延時錄像機”，這種錄像機可用一盤60分鐘帶長的錄像帶記錄長達幾天時間的圖像信號，這樣就可以對某些非常重要的被監(jiān)視場所的圖像連續(xù)記錄，而不必使用大量的錄像帶。還有的總控制臺上設(shè)有“多畫面分割器”，如四畫面、九畫面、十六畫面等等。也就是說，通過這個設(shè)備，可以在一臺監(jiān)視器上同時顯示出四個、九個、十六個攝像機送來的各個被監(jiān)視場所的畫面，并用一臺常規(guī)錄像機或長延時錄像機進行記錄。上述這些功能的設(shè)置，要根據(jù)系統(tǒng)的要求而定，不一定都采用。目前生產(chǎn)的總控制臺，在控制功能上，控制攝像機的臺數(shù)上往往都做成積木式的?？梢愿鶕?jù)要求進行組合。另外，在總控制臺上還設(shè)有時間及地址的字符發(fā)生器，通過這個裝置可以把年、月、日、時、分、秒都顯示出來，并把被監(jiān)視場所的地址、名稱顯示出來。在錄像機上可以記錄，這樣對以后的備查提供了方便?？偪刂婆_對攝像機及其輔助設(shè)備（如鏡頭、云臺、防護罩等）的控制一般采用總線方式，把控制信號送給各攝像機附近的“終端解碼箱”，在終端解碼箱上將總控制臺送來的編碼控制信號解出，成為控制動作的命令信號，再去控制攝像機及其輔助設(shè)備的各種動作（如鏡頭的變倍、云臺的轉(zhuǎn)動等）。在某些攝像機距離控制中心很近的情況下，為節(jié)省開支，也可采用由控制臺直接送出控制動作的命令信號即“開、關(guān)”信號?？傊?，根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成的情況及要求，可以綜合考慮，以完成對總控制臺的設(shè)計要求或訂購要求。114顯示部分顯示部分一般由幾臺或多臺監(jiān)視器（或帶視頻輸入的普通電視機）組成。它的功能是將傳送過來的圖像一一顯示出來。在電視監(jiān)視系統(tǒng)中，特別是在由多臺攝像機組成的電視監(jiān)控系統(tǒng)中，一般都不是一臺監(jiān)視器對應一臺攝像機進行顯示，而是幾臺攝像機的圖像信號用一臺監(jiān)視器輪流切換顯示。這樣做一是可以節(jié)省設(shè)備，減少空間的占用；二是沒有必要一一對應顯示。因為被監(jiān)視場所的情況不可能同時發(fā)生意外情況，所以平時只要隔一定的時間（比如幾秒、十幾秒或幾十秒）顯示一下即可。當某個被監(jiān)視的場所發(fā)生情況時，可以通過切換器將這一路信號切換到某一臺監(jiān)視器上一直顯示，并通過控制臺對其遙控跟蹤記錄。所以，在一般的系統(tǒng)中通常都采用四比一、八比一、甚至十六比一的攝像機對監(jiān)視器的比例數(shù)設(shè)置監(jiān)視器的數(shù)量。目前，常用的攝像機對監(jiān)視器的比例數(shù)為四比一，即四臺攝像機對應一臺監(jiān)視輪流顯示，當攝像機的臺數(shù)很多時，再采用八比一或十六比一的設(shè)置方案。另外，由于“畫面分割器”的應用，在有些攝像機臺數(shù)很多的系統(tǒng)中，用畫面分割器把幾臺攝像機送來的圖像信號同時顯示在一臺監(jiān)視器上，也就是在一臺較大屏幕的監(jiān)視器上，把屏幕分成幾個面積相等的小畫面，每個畫面顯示一個攝像機送來的畫面。這樣可以大大節(jié)省監(jiān)視器，并且操作人員觀看起來也比較方便。但是，這種方案不宜在一臺監(jiān)視器上同時顯示太多的分割畫面，否則會使某些細節(jié)難以看清楚，影響監(jiān)控的效果。個人認為，四分割或九分割較為合適。為了節(jié)省開支，對于非特殊要求的電視監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)視器可采用有視頻輸入端子的普通電視機，而不必采用造價較高的專用監(jiān)視器。監(jiān)視器（或電視機）的屏幕尺寸宜采用14英寸至18英寸之間的，如果采用了“畫面分割器”，可選用較大屏幕的監(jiān)視器。放置監(jiān)視器的位置應適合操作者觀看的距離、角度和高度。一般是在總控制臺的后方，設(shè)置專用的監(jiān)視架子，把監(jiān)視器擺放在架子上。監(jiān)視器的選擇，應滿足系統(tǒng)總的功能和總的技術(shù)指標的要求，特別是應滿足長時間連續(xù)工作的要求。由于監(jiān)視器或電視機已有成型的產(chǎn)品，大家都很熟悉，在此不作詳述。12中小型電視監(jiān)控系統(tǒng)通常的電視監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模都不大，功能也相對簡單，但其適用的范圍非常廣。所監(jiān)視的對象也不僅僅限于想到的人、商品、貨物或車輛，有些應用系統(tǒng)還涉及到對諸如天然氣罐、高油墨瓜爐的監(jiān)視，另有些應用系統(tǒng)則需要對工廠的煙囪及排污管道進行曲監(jiān)視。電視監(jiān)控系統(tǒng)可以自成體系，也可以與防盜報警系統(tǒng)或出入口控制系統(tǒng)組合，構(gòu)成綜合保安監(jiān)控系統(tǒng)。一般來說，典型中小型電視監(jiān)控系統(tǒng)的攝像監(jiān)視點數(shù)不超過32點，造價大都在幾萬幾十萬元。121簡單的定點監(jiān)控系統(tǒng)最簡單的定點監(jiān)控系統(tǒng)就是在監(jiān)視現(xiàn)場安置定點攝像機（攝像機配接定焦鏡頭），通過同軸電纜將視頻信號傳輸?shù)奖O(jiān)控室內(nèi)的監(jiān)視器。例如，在小型工廠的大門口安置一臺攝像機，并通過同軸電纜將視頻信號傳送到廠辦公室內(nèi)的監(jiān)視器（或電視機）上，管理人員就可以看到哪些人上班遲到或早退，離廠時是否攜帶了廠內(nèi)的物品。若是再配置一臺錄像機，還可以把監(jiān)視的畫面記錄下來，供日后檢索查證。這種簡單的定點監(jiān)控系統(tǒng)適用于多種應用場合。當攝像機的數(shù)量較多時，可通過多路切換器、畫面分割器或系統(tǒng)主機進行監(jiān)視。以某著名外企總部為例，該總部曾多次丟失高檔筆記本電腦，后來在其各樓層的所有12個出口都安裝了定點攝像機，并配備了3臺四畫面分割器和24小時實時錄像機，有效地杜絕了上述失盜現(xiàn)象。某招待所也是采用了這種簡單的定點監(jiān)控系統(tǒng)。這是在16層客房通道的兩端各安裝一臺定點黑白攝像機，加上大門口、門廳、后門、停車場等4個監(jiān)視點共計16臺攝像機，再配置一臺16畫面分割器、一臺29英寸大屏幕彩電和一臺24小時錄像機便構(gòu)成了完整的監(jiān)控系統(tǒng)。當監(jiān)視的點數(shù)增加時會使系統(tǒng)規(guī)模變大，但如果沒有其他附加設(shè)備及要求，這類監(jiān)控系統(tǒng)仍可歸屬于簡單的定點系統(tǒng)，以某超市的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)為例，由于該超市的營業(yè)面積較大（上下兩層總計約16000），貨架較多，總共安裝了48臺定點黑白攝像機。這48臺攝像機的信號被分成了3組，分別接到了對應的16畫面分割器、17英寸黑白監(jiān)視器和24小時錄像機（該超市的實際工程中另外增加了防盜報警系統(tǒng)和公共廣播/背景音樂系統(tǒng)，此處從略）。圖12示出了該超市電視監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成。攝像機116攝像機1732攝像機3348圖12該超市電視監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成122簡單的全方位監(jiān)控系統(tǒng)全方位監(jiān)控系統(tǒng)是將前述定點監(jiān)控系統(tǒng)中的定焦鏡頭換成電動變焦鏡頭，并增加可上下左右運動的全方位云臺（云臺內(nèi)部有兩個電動機），使每個監(jiān)視點的攝像機可以進行上下左右的掃視，其所配鏡頭的焦距也可在一定范圍內(nèi)變化（監(jiān)視場景可拉遠或推進）。很顯然，云臺及電動鏡頭的動作需要由控制器或與系統(tǒng)主機配合的解碼器來控制。最簡單的全方位監(jiān)控系統(tǒng)與最簡單的定點監(jiān)控系統(tǒng)相比，在前端增加了一個全方位云臺及電動變焦鏡頭，在控制室增加了一臺控制器，如SP3801，另外從前端到控制室還需多布設(shè)一條多芯（10芯或12芯）控制電纜。以某小型制衣廠的監(jiān)控系統(tǒng)為例，在其制衣車間安裝了兩臺全方位攝像機，在廠長辦公室內(nèi)配置了一臺普通電視機、一臺切換器和兩臺控制器，當廠長需要了解車間情況時，只需通過切換器選定某一臺攝像機的畫面，并通過操作控制器使攝像機對整個監(jiān)控現(xiàn)場進行掃視，也可以對某個局部進行定點監(jiān)視。在實際應用中，并不一定使每一個監(jiān)視點都按全方位來配置，通常僅是在整個監(jiān)控系統(tǒng)中的某幾個特殊的監(jiān)視點才配備全方位設(shè)備。例如，在前述的某招待所的定點監(jiān)控系統(tǒng)中，也可考慮將監(jiān)視停車場情況的定點攝像機改為全方位攝像機（更換電動變焦鏡頭并增加全方位云臺），再在控制室內(nèi)增加一臺控制器，這樣就可以把對停車場的監(jiān)視范圍擴大了，既可以對整個停車場進行掃視，也可以對某個局部進行監(jiān)視。特別是當推進鏡頭時，還可以看清車牌號碼。圖13為在定點監(jiān)控系統(tǒng)中增加一個全方位監(jiān)視點的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖13在定點監(jiān)控系統(tǒng)中增加一個全方位監(jiān)視點的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)16畫面分割器16畫面分割器16畫面分割器監(jiān)視器錄像機監(jiān)視器錄像機監(jiān)視器錄像機攝像機11616畫面分割器監(jiān)視器錄像機控制器云臺123低成本全方位監(jiān)控系統(tǒng)在本系統(tǒng)中（如圖14所示），用分控鍵盤SP8050替代云臺鏡頭控制器，這樣系統(tǒng)的連接線就顯得比較簡單。SP8050還能遙控控制切換器（SP2000系列）及畫面分割器。切換器還有報警功能，當有報警時，能自動地把報警的現(xiàn)場攝像機切換出來，并記錄。在成本方面，要低于使用系統(tǒng)主機/矩陣切換器的系統(tǒng)。PROG0PROG0LIVETAPESEQSELECTFUNCTIONLIVETAPESEQSELECTFUNCTION圖14低成本全方位監(jiān)控系統(tǒng)124具有小型主機的監(jiān)控系統(tǒng)多大的系統(tǒng)才需配用系統(tǒng)主機并沒有嚴格的限制。一般來說，當監(jiān)控系統(tǒng)中的全方位攝像機數(shù)量達到34臺以上時，就可考慮使用小型系統(tǒng)主機。雖然用多臺單路控制器或一臺多路（如4路或6路）控制器也可以實現(xiàn)全方位攝像機的控制，但這樣所需的控制線纜數(shù)量較多（每一路至少要一根10芯電纜），而且線纜的長度將過長（長線電阻造成的電壓降可能會導致云臺及電動鏡頭動作遲緩甚至不動作），整個PROG0PROG01357911315246810121416AUTOPROGARMA/BDWELSAVEABCTLLIVETAPESEQSELECTFUNCTION系統(tǒng)也會顯得零亂。一般來說，使用系統(tǒng)主機會增加整個監(jiān)控系統(tǒng)的造價，這是因為系統(tǒng)主機的造價要比普通切換器高，而與之配套的前端解碼器的價格也比普通單路控制器高。但從布線考慮，各解碼器與系統(tǒng)主機之間是采用總線方式連接的，因此系統(tǒng)中線纜的數(shù)量不多（只需要一根兩芯通信電纜）。另外，集成式的系統(tǒng)主機大都有報警探測器接口，可以方便地將防盜報警系統(tǒng)與電視監(jiān)控系統(tǒng)整合于一體。當有探測器報警時，該主機還可自動地將主監(jiān)視器畫面切換到發(fā)生警情的現(xiàn)場攝像機所拍攝的畫面。圖15示出了采用系統(tǒng)主機的小型電視監(jiān)空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。圖15采用系統(tǒng)主機的小型電視監(jiān)空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)125具有聲音監(jiān)聽的監(jiān)控系統(tǒng)電視監(jiān)控系統(tǒng)中還常常需要對現(xiàn)場聲音進行監(jiān)聽（例如銀行柜員制監(jiān)控系統(tǒng)），因此從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上看，整個電視監(jiān)控系統(tǒng)由圖像和聲音兩個部分組成。由于增加了聲音信號的采集及傳輸，從某種意義上說，系統(tǒng)的規(guī)模相當于比純定點圖像監(jiān)控系統(tǒng)增加了一倍，而且在傳輸過程中還應保證圖像與聲音信號的同步。對于簡單的一對一結(jié)構(gòu)（攝像機錄像機監(jiān)視器），只要增加監(jiān)聽頭及音頻傳輸線，即可將視音頻信號一同顯示、監(jiān)聽并記錄。對于切換監(jiān)控的系統(tǒng)來說，則需要配置視音頻同步切換器，它可以從多路輸入的視音頻信號中切換并輸出已選中的視頻及對應的音頻信號。13大中型電視監(jiān)控系統(tǒng)大中型電視監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視點數(shù)增多，除了包含有大量的全方位監(jiān)視點外，還常常與防盜報警系統(tǒng)集成為一體。由于匯集在中心控制室的視音頻信號多，往往需要多種視音頻設(shè)備進行組合，很多系統(tǒng)還需要多個分控制中心（或分控點），因此系統(tǒng)相對龐大。131大中型電視監(jiān)控系統(tǒng)釋義從原理上說，大中型電視監(jiān)控系統(tǒng)與前述的中小型電視監(jiān)控系統(tǒng)是一樣的。這里所謂的“大中型”可有兩層含義一是指系統(tǒng)的規(guī)模大，如前端攝像機的數(shù)量及中心控制端設(shè)備的數(shù)量都很多，中心控制室的場面也很龐大，往往還要有一面龐大的監(jiān)視器墻，能同時顯示出大小不等的十幾個甚至幾十個實時監(jiān)控現(xiàn)場的畫面，另外還在很多相關(guān)部門設(shè)有分控系統(tǒng)，有時還會與防盜報警系統(tǒng)或門禁刷卡系統(tǒng)聯(lián)動；二是系統(tǒng)的復雜程度高，作業(yè)難度大，傳輸條件惡劣，使得十幾個點的監(jiān)控系統(tǒng)比普通超市或?qū)懽謽侵械耐畟€甚至上百個點的監(jiān)控系統(tǒng)的施工與調(diào)試還難。132多主機多級電視監(jiān)控系統(tǒng)常規(guī)的電視監(jiān)控系統(tǒng)一般只有一臺主機，即使是大中型系統(tǒng)，也不外乎是增加攝像機的數(shù)量和增加分控系統(tǒng)的數(shù)量。但是對某些特殊應用的場合，這種單臺主機加若干臺分控器的實現(xiàn)方法是不能滿足用戶需要的。以某大型工廠的監(jiān)控系統(tǒng)為例，用戶要求在其每一個相對獨立的廠區(qū)都安裝一套閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，各廠區(qū)內(nèi)有獨立的監(jiān)控室，管理人員可以對本系統(tǒng)進行任意操作控制。而整個工廠還要建立一個大型監(jiān)控系統(tǒng)，將各廠區(qū)的子系統(tǒng)組合在一起，并設(shè)立大型電視監(jiān)控中心，在該中心可以任意調(diào)看一廠區(qū)中某一個攝像機的圖像，并對該攝像機的云臺及電動變焦鏡頭進行控制。這就提出了由各廠區(qū)的多臺主機共同組成大型電視監(jiān)控系統(tǒng)的要求。由于各主機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理是一樣的，因此，相對于普通的矩陣主機來說，這種多主機系統(tǒng)解碼器通信總線系統(tǒng)主機/矩陣切換器監(jiān)視器錄像機的各個主機都增加了地址標識碼，可以被上一級主機選調(diào)，各攝像機的圖像則經(jīng)過二級或三級切換被選調(diào)到主中心控制室的監(jiān)視器上。圖16示出了多級矩陣系統(tǒng)連接控制系列矩陣主機一級系統(tǒng)二級系統(tǒng)SP800/820/830系列矩陣主機F2F2F2F1F1F1AUXAUXAUXACKACKACKAAABBBLASTLASTLASTNEXTNEXTNEXTRUNRUNRUNTIMETIMETIMEPROGPROGPROGUSERUSERUSERVCRVCRVCRARMARMARMPROGPROGPROGDISPDISPDISPOFOFOFUSERUSERUSERPOWERPOWERPOWERSP805N網(wǎng)絡(luò)型主控鍵盤SP805N網(wǎng)絡(luò)型主控鍵盤SP805N網(wǎng)絡(luò)型主控鍵盤二級系統(tǒng)SP800/820/830系列矩陣主機二級系統(tǒng)SP800/820/830系列矩陣主機圖16多級矩陣系統(tǒng)連接控制第2章電視監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備電視監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備通常由攝像機、手動或電動鏡頭、云臺、防護罩、監(jiān)聽器、報警探測器和多功能解碼器等部件組成，它們各司其職，并通過有線、無線或光纖傳輸媒介與中心控制系統(tǒng)的各種設(shè)備建立相應的聯(lián)系（傳輸視/音頻信號及控制、報警信號）。在實際的電視監(jiān)控系統(tǒng)中，這些前端設(shè)備不一定同時使用，但實現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場圖像采集的攝像機和鏡頭是必不可少的。21攝像機攝像機是獲取監(jiān)視現(xiàn)場圖像的前端設(shè)備，它以面陣CCD圖像傳感器為核心部件，外加同步信號產(chǎn)生電路、視頻信號處理電路及電源等。近年來，新型的低成本MOS圖像傳感器有了較快速的發(fā)展，基于MOS圖像傳感器的攝像機已開始被應用于對圖像質(zhì)量要求不高的可視電話或會議電視系統(tǒng)中。由于MOS圖像傳感器的分辨率和低照度等到主要指標暫時還比不上CCD圖像傳感器，因此，在電視監(jiān)控系統(tǒng)中使用攝像機仍為CCD攝像機。攝像機具有黑白和彩色之分，由于黑白攝像機具有高分辨率、低照度等優(yōu)點，特別是它可以在紅外光照下成像，因此在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，黑白CCD攝像機仍具有較高的市場占有率。順便指出，在各商家列出的閉路電視監(jiān)控器材清單中的攝像機通常都是不帶鏡頭的（一體化攝像機除外），因此在實際應用中，應根據(jù)監(jiān)控現(xiàn)場的實際環(huán)境及用戶要求，為攝像機配合適的鏡頭（詳見本章第22節(jié)）。211黑白CCD攝像機的主要參數(shù)在電視監(jiān)控系統(tǒng)中選擇攝像機，一般要看幾個主要的參數(shù)，即分辨率、最低照度和信噪比等，另外還要考慮攝像機的附帶功能及價格和今后服務等因素。以下對攝像機的幾個主要參數(shù)作一介紹。A、CCD尺寸及像素數(shù)CCD尺寸指的是CCD圖像傳感器感光面的對角線尺寸，早期的CCD尺寸比較大，為LIN、2/3IN和1/2IN等幾種，因而近年來用于電視監(jiān)控攝像機的CCD尺寸以1/3IN為主流。像素數(shù)指的是攝像機CCD傳感器的最大像素數(shù)，有些給出了水平及垂直方向的像素數(shù)，如500H582V，有些則組出了前兩者的乘積值，如30萬像素。對于一定尺寸的CCD芯片，像素數(shù)越多則意味著每一像素單元的面積越小，因而由該芯片構(gòu)成的攝像機的分辨率也就越高。例如，在電視監(jiān)控攝像機中使用的CCD傳感器的像素有的已達到48萬像素。B、分辨率分辨率是衡量攝像機優(yōu)劣的一個重要參數(shù)，它指的是當攝像機攝取等間隔排列的黑白相間條紋時，在監(jiān)視器（應比攝像機的分辨率高）上能夠看到的最多線數(shù)。當超過這一線數(shù)時，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相間的線條。工業(yè)監(jiān)視用攝像機的分辨率通常在380460線之間，廣播級攝像機的分辨率則可達到700線左右。C、低照度低照度指的是當被攝景物的光亮度低到一定程度而使攝像機輸出的視頻信號電平低到某一規(guī)定值時的景物光亮度值。測定此參數(shù)時，還應特別注明鏡頭的最大相對孔徑。例如，使用F12的鏡頭，當被景物的光亮度值低到004LX時，攝像機輸出的視頻信號幅值為最大幅值的50，即達到350MV（標準視頻信號最大幅起來700MV），則稱此攝像機的最低照度為004LX/F12。被攝景物的光亮度值再低，攝像要輸出的視頻信號的幅值就達不到350MV了，反映在監(jiān)視器的屏幕上，將是一屏很難分辨出層次的、灰暗的圖像。D、信噪比及伽瑪校正系數(shù)信噪比也是攝像機的一個主要參數(shù)。其基本定義是信號對于噪聲的比值乘以20LOG，一般攝像機給出的信噪比值均是在AGC（自動增益控制）關(guān)閉時的值，因為當AGC接通時，會對小信號進行提升，使得噪聲電平也相應提高。CCD攝像機的信噪比的典型值一般為4555DB。測量信噪比參數(shù)時，應使用視頻雜波測量儀直接連接于攝像機的視頻輸出端子上。伽瑪校正系數(shù)前面提到的值，其典型值為045。現(xiàn)行攝像機大都采用了固定的值。212黑白CCD攝像機的附帶功能除了上述介紹的基本參數(shù)外，各品牌的攝像機大都還有一些附帶的功能，如自動光圈接口、電子快門、自動增益控制、逆光補償、線鎖定同步及外同步等，下面簡要介紹一下。A、電動光圈接口目前在市場上見到的標準CCD攝像機大都帶有驅(qū)動自動光圈鏡頭的接口，其中有些只提供一種驅(qū)動方式（通常為視頻驅(qū)動方式），也就是說，它只能配接VD型的自動光圈鏡頭，有些則可同時提供兩種驅(qū)動方式（視頻驅(qū)動和直流驅(qū)動）供用戶選擇，因此，它可以配接任何自動光圈鏡頭。這里，視頻驅(qū)動（VIDEODRIVER，簡稱VD）方式是指攝像機將視頻信號電平輸出到自動光圈鏡頭的內(nèi)部，再由其內(nèi)部的驅(qū)動電路輸出控制電壓，使鏡頭光圈調(diào)整電動機轉(zhuǎn)動；直流驅(qū)動（DCDRIVER，簡稱DD）方式則是指攝像機內(nèi)部增加了鏡頭光圈電動機的驅(qū)動電路，可以直接輸出直流控制電壓到鏡頭內(nèi)的光圈電動機并使其轉(zhuǎn)動，因此，具有直流驅(qū)動接口的攝像機的成本就稍許高一些（因為增加了一部分電路），但所選配的自動光圈鏡頭則因其內(nèi)部不含有驅(qū)動電路而體積稍小一些，價格也就低一些。不同品牌及型號的攝像機所帶自動光圈接口的位置及形式是不完全一樣。一般攝像機的自動光圈接口設(shè)置在機身的后面板上，但也有一些則設(shè)在機身的側(cè)面。圖21示出幾種不同形式的自動光圈的接口，其中陰式方四孔接口最為常見，但不同攝像機對其各針腳的定義又不完全相同。一般視頻驅(qū)動自動光圈接口使用3個針，即電源、視頻、接地；而直流驅(qū)動自動光圈接口使用4個針，即阻尼正、阻尼負、驅(qū)動正、驅(qū)動負。若同時具有兩種光圈驅(qū)動方式，則具體將該接口定義為VD還是DD驅(qū)動方式，須由另外的撥動開關(guān)來選擇（如JETCOM公司的JC系列攝像機），也有的由攝像機蓋板內(nèi)視頻處理板上不同的插座位置來選擇，并在出廠前設(shè)定一種方式（如NATURE的NV434CA攝像機），還有的干脆在攝像機機身側(cè)面及后面板上直接設(shè)定兩個不同的自動光圈接口（如JVC的TXS240E攝像機）。（1）（2）（3）（1）陰式方四孔型（2）陰式圓四孔型（3）接線端子型圖21攝像機的自動光圈接口B、電子快門電子快門（ELECTRONICSHUTTER）是比照照相機的機械快門功能提出一個術(shù)語，它相當于控制CCD圖像傳感器的感光時間。由于CCD感光的實質(zhì)是信號電荷的積累，則感光時間越長，信號電荷的積累時間就越長，輸出信號電流的幅值也就越大。通過調(diào)整光生信號電荷的積累時間（即調(diào)整時鐘脈沖的寬度），即可實現(xiàn)控制CCD感光時間的功能。C、自動增益控制攝像機輸出的視頻信號必須達到電視傳輸規(guī)定的標準電平，即。為了能在不同的景物照度條件下都能輸出的標準視頻信號，必須使放大器的增益能夠在較大的范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)。這種增益調(diào)節(jié)通常都是通過檢測視頻信號的平均電平而自動完成的，實現(xiàn)此功能的電路稱為自動增益控制電路，簡稱AGC電路。具有AGC功能的攝像機，在低照度時的靈敏度會有所提高，但此時的噪點也會比較明顯。這是由于信號和噪聲被同時放大的緣故。D、背光補償背光補償（BACKLIGHTCOMPENSATION）也稱作逆光補償或逆光補正，它可以有效補償攝像機在逆光環(huán)境下拍攝時畫面主體黑暗的缺陷。當引入背光補償功能時，攝像機僅對整個視場的一個子區(qū)域（如從第80行200行的中心區(qū)域）進行檢測，通過求此區(qū)域的平均信號電平來確定AGC電路的工作點。由于子區(qū)域的平均電平很低，AGC放大器會有較高的增益，使輸出視頻信號的幅值提高，從而使監(jiān)視器上的主體畫面明朗。此時的背景畫面會更加明亮，但其與主體畫面的主觀亮度差會大大降低，整個視場的可視性得到改善。E、線鎖定同步線鎖定同步（LINELOCK）是一種利用交流電源來鎖定攝像機場同步脈沖的一種同步方式。當圖像出現(xiàn)因交流電源造成的網(wǎng)波干擾時，將此開關(guān)撥到線鎖定同步（LL）的位置，就可消除交流電源的干擾。213攝像機的使用攝像機的使用很簡單，通常只要正確安裝鏡頭、連通信號電纜，接通電源即可工作。但在實際使用中，如果不能正確地安裝鏡頭并調(diào)整攝像機及鏡頭的狀態(tài)，則可能達不到預期使用效果。以下簡要介紹攝像機的正確使用方法。A、安裝鏡頭攝像機必須配接鏡頭才可使用，一般應根據(jù)應用現(xiàn)場的實際情況來選配合適的鏡頭，如定焦鏡頭或變焦鏡頭、手動光圈鏡頭或自動光圈鏡頭、標準鏡頭或廣角鏡頭或長焦鏡頭等。另外還應注意鏡頭與攝像機的接口，是C型接口還是CS型接口（這一點要切記，否則用C型鏡頭直接往CS接口攝像機上旋入時極有可能損壞攝像機的CCD芯片）。安裝鏡頭時，首先去掉攝像機及鏡頭的保護蓋，然后將鏡頭輕輕旋入攝像機的鏡頭接口并使之到位。對于自動光圈鏡頭，還應將鏡頭的控制線連接到攝像機的自動光圈接口上，對于電動兩可變鏡頭或三可變鏡頭，只要旋轉(zhuǎn)鏡頭到位，則暫時不需校正其平衡狀態(tài)（只有在后焦聚調(diào)整完畢后才需要最后校正其平衡狀態(tài)）。B、調(diào)整鏡頭光圈與對焦關(guān)閉攝像機上電子快門及逆光補償?shù)乳_關(guān)，將攝像機對準欲監(jiān)視的場景，調(diào)整鏡頭的光圈與對焦環(huán)，使監(jiān)視器上的圖像最佳。如果是在光照度變化比較大的場合使用攝像機，最好配接自動光圈鏡頭并作攝像機的電子快門開關(guān)置于OFF。如果選用了手動光圈則應將攝像機的電子快門開關(guān)置于ON，并在應用現(xiàn)場最為明亮（環(huán)境光照度最大）時，將鏡頭光圈盡可能開大并仍使圖像為最佳（不能使圖像過于發(fā)白而過載），鏡頭即調(diào)整完畢。裝好防護罩并上好支架即可。由于光圈較大，景深范圍相對較小，對焦距時應盡可能照顧到整個監(jiān)視現(xiàn)場的清晰度。當現(xiàn)場照度降低時，電子快門將自動調(diào)整為慢速，配合較大的光圈，仍可使圖像滿意。在以上調(diào)整過程中，若不注意在光線明亮時將鏡頭的光圈盡可能開大，而是關(guān)得比較小，則攝像機的電子快門會自動調(diào)在低速上，因此仍可以在監(jiān)視器上形成較好的圖像；但當光線變暗時，由于鏡頭的光圈比較小，而電子快門也已經(jīng)處于最慢（1/50S）了，此時的成像就可能是昏暗一片了。C、后焦距的調(diào)整后焦距也稱背焦距，指的是當安裝上標準鏡頭（標準C/CS接口鏡頭）時，能使被攝景物的成像恰好成在CCD圖像傳感器的靶面上，一般攝像機在出廠時，對后焦距都做了適當?shù)恼{(diào)整，因此，在配接定焦鏡頭的應用場合，一般都不需要調(diào)整攝像機的后焦。在有些應用場合，可能出現(xiàn)當鏡頭對焦環(huán)調(diào)整到極限位置時仍不能使圖像清晰，此時首先必須確認鏡頭的接口是否正確。如果確認無誤，就需要對攝像機的后焦距進行調(diào)整。根據(jù)經(jīng)驗，在絕大多數(shù)攝像機配接電動變焦鏡頭的應用場合，往往都需要對攝像機的后焦距進行調(diào)整。后焦距調(diào)整的步驟如下A、將鏡頭正確安裝到攝像機上。B、將鏡頭光圈盡可能開到最大（目的是縮小景深范圍，以準確找到成像焦點）。C、通過變焦距調(diào)整（ZOOMIN）將鏡頭推至望遠（TELE）狀態(tài)，拍攝10M以外的一個物體的特寫，再通過調(diào)整聚焦（FOCUS）將特寫圖像調(diào)清晰。D、進行與上一步相反的變焦距調(diào)整（ZOOMOUT）將鏡頭拉回至廣角（WIDE）狀態(tài)，此時畫面變?yōu)榘鲜鎏貙懳矬w的全景圖像，但此時不能再作聚焦調(diào)整（注意如果此時的圖像變模糊也不能調(diào)整聚焦），而是準備下一步的后焦調(diào)整。E、將攝像機前端用于固定后焦調(diào)節(jié)環(huán)的內(nèi)六角螺釘旋松，并旋轉(zhuǎn)后焦調(diào)節(jié)環(huán)（對沒有后焦調(diào)節(jié)環(huán)的攝像機則直接旋轉(zhuǎn)鏡頭而帶動其內(nèi)置的后焦環(huán)），直至畫面最清晰為止，然后暫時旋緊內(nèi)六角螺釘。F、重新推鏡頭到望遠狀態(tài)，看看剛才拍攝的特寫物體是否仍然清晰，如不清晰再重復上述第A、B、C步驟。G、通常只需一兩個回合就可完成后焦距調(diào)整了。H、旋緊內(nèi)六角螺釘，將光圈調(diào)整到適當?shù)奈恢谩?2鏡頭鏡頭是電視監(jiān)控系統(tǒng)中必不可少的部件，鏡頭與CCD攝像機配合，可以將遠距離目標成像在攝像機的CCD靶面上。鏡頭的種類繁多，從焦距上分類，可分為短焦距、中焦距、和焦距和變焦距鏡頭；從視場的大小分類，可分為廣角、標準、遠攝鏡頭；從結(jié)構(gòu)上分類，還可分為固定光圈定焦鏡頭、手動光圈定焦鏡頭、自動光圈定焦鏡頭、手動變焦鏡頭、自動光圈電動變焦鏡頭、電動三可變鏡頭（指光圈、焦距、聚焦這三者均可變）等類型。由于鏡頭選擇得合適與否，直接關(guān)系到攝像質(zhì)量的優(yōu)劣，因此，在實際應用中必須合理選擇鏡頭。221鏡頭的參數(shù)鏡頭的光學特性包括成像尺寸、焦距、相對孔徑和視場角等幾個參數(shù)，一般在鏡頭所附的說明書中都有注明，以下分別介紹。A、成像尺寸鏡頭一般可分為254MM（LIN）、169MM（2/3IN）、127MM（1/2IN）、847MM（1/3IN）和635MM（1/4IN）等幾種規(guī)格，它們分別對應著不同的成像尺寸，選用鏡頭時，應使鏡頭的成像尺寸與攝像機的靶面尺寸大小相吻合。表21列出了幾種常見CCD芯片的靶面尺寸，表中單位為MM。標稱芯片尺寸CCD感光靶面尺寸25411692/31271/28471/36351/4對角線16118645垂直9666483627水平12788644836表21幾種常見CCD芯片的靶面尺寸由表21可知，127MM（1/2IN）的鏡頭應配127MM（1/2IN）靶面的攝像機，當鏡頭的成像尺寸比攝像機靶面的尺寸大時，不會影響成像，但實際成像的視場角要比該鏡頭的標稱視場角小（參見圖22），而當鏡頭的成像尺寸比攝像機靶面的尺寸小時，就會影響成像，表現(xiàn)為成像的畫面四周被鏡筒遮擋，在畫面的4個角上出現(xiàn)黑角（參見圖22）。121鏡頭成像尺寸比CCD靶面尺寸大2鏡頭成像尺寸比CCD靶面尺寸小圖22鏡頭成像尺寸與CCD靶面尺寸的關(guān)系B、焦距在實際應用中，經(jīng)常會有用戶提出該攝像機能看清多么遠的物體或該攝像機能看清多么寬的場景等問題，這實際上由所選用的鏡頭的焦距來決定，因為焦距決定了攝取圖像的大小，用不同焦距的鏡頭對同一位置的某物體攝像時，配長焦距鏡頭的攝像機所攝取的景物尺寸就大，反之，配短焦距鏡頭的攝像機所攝取的景物尺寸就小。當然，被攝物體成像的清晰度還與所選用的CCD攝像機的分辨率及監(jiān)視器的分辨率有關(guān)。理論上，任何一種鏡頭均可拍攝很遠的物體，并在CCD靶面上成一很小的像，但受CCD單元（像素）物理尺寸的限制，當成像小到小于CCD傳感器的一個像素大小時，便不再能形成被攝物體的像，即使成像有幾個像素大小，該像也難以辨識為何物。當已知被攝物體的大小及該物體到鏡頭距離，則可根據(jù)下兩式估算所選取配鏡頭的焦距FHD/HFVD/V式中，D為鏡頭中心到被攝物體的距離；H和V分別為被攝物體的水平尺寸和垂直尺寸；V為靶面成像的高度；H為靶面成像的水平寬度。成像場景的大小與成像物體的顯示尺寸是互相矛盾的，舉個例子來說，用同一支攝像機對同一個停車場進行監(jiān)視，選用短焦距鏡頭可以對整個停車場的全景進行監(jiān)視并看到出入口外的車輛進出，但卻不847127127847鏡頭成像面CCD靶面鏡頭成像面CCD靶面能看清該輛車的牌照號碼（該車在監(jiān)視器屏幕上僅占據(jù)了很小的面積）；而選用長焦距鏡頭雖可以看清該輛車的牌照號碼（該車占據(jù)了屏幕上的大部分面積），卻又不能監(jiān)視到整個停車場的全貌。因此當需要既監(jiān)視全景以要看清局部時，一般應考慮配用電動兩可變或電動三可變鏡頭。當然，在選定了鏡頭的前提下，選用高分辨率的攝像機及監(jiān)視器則可以在被監(jiān)視物體成像尺寸較小時也能看清局部細節(jié)。C、相對孔徑為了控制通過鏡頭的光通量大小，在鏡頭的后部均設(shè)置了光闌（俗稱光圈）。假定光闌的有效孔徑為D，由于光線折射的關(guān)系，鏡頭實際的有效孔徑為D，D與焦距F之比定義為相對孔徑A，即AD/F鏡頭的相對孔徑?jīng)Q定于被攝像的照度，像的照度E與鏡頭的相對孔徑平方成正比，一般習慣上用相對孔徑的倒數(shù)來表示鏡頭光闌的大小，即FF/D式中，F(xiàn)一般稱為光欄F數(shù)，標注在鏡頭光欄調(diào)整圈上，其標值為14、2、28、4、56、8、11、16、22等序列值，每兩個相鄰數(shù)值中，后一個數(shù)值是前一個數(shù)值的倍。由于像面照度與光欄的平方成正比，所以光欄每變化一檔，像面亮度就變化一倍。F值越小，光欄越大，到達攝像機靶面的光通量就越大。D、視場角鏡頭有一個確定的視野，鏡頭對這個視野的高度和寬度的張角稱為視場角。視場角與鏡頭的焦距F及攝像機靶面尺寸（水平尺寸H及垂直尺寸V）的大小有關(guān)，鏡頭的水平視場角AH及垂直視場角AV可分別由下式來計算，即AH2ARCTG（H/2F）AV2ARCTG（V/2F）由以上兩式可知，鏡頭的焦距F越短，其視場角越大，或者，攝像機靶面尺寸H或V越大，其視場角也越大。如果所選擇的鏡頭的視場角太小，可能會因出現(xiàn)監(jiān)視死角而漏監(jiān)；而若所選擇的鏡頭的視場角太大，又可能造成被監(jiān)視的主體畫面尺寸太小，難以辨認，且畫面邊緣出現(xiàn)畸變。因此，只有根據(jù)具體的應用環(huán)境選擇視場角合適的鏡頭，才能保證既不出現(xiàn)監(jiān)視死角，又能使被監(jiān)視的主體畫面盡可能大而清晰。表22列出了幾種常用鏡頭的水平視場角，表中的參數(shù)是以日本精工系列鏡頭為參考給出的。焦距/MM鏡頭尺寸/IN2835404860801201602501/38636746205224233262211711061/29466945714262972261422/35923081941278表22列出了幾種常用鏡頭的水平視場角圖23為不同焦距鏡頭所對應的視場角示意圖（設(shè)所用鏡頭均配接1/2IN靶面CCD攝像機）。F35視場角946F8視場角426F25視場角142鏡頭焦距1/2INCCD靶面圖23不同焦距鏡頭所對應的視場角在實際應用中，經(jīng)常聽到有用戶提出諸如某攝像機能夠“看多遠”之類的問題，比如100M、500M甚至1KM遠外的物體還能否在監(jiān)視器上清晰地顯示出來。有了前面關(guān)于鏡頭的成像尺寸、焦距及視場角等概念后，這個問題就不難解釋了，即“看多遠”問題與許多因素有關(guān)。比如說，用某定焦鏡頭可以看清100M遠處的鈔票的面值。一般來說，鏡頭焦距越長，“看”得就越遠，但同時視場角卻變小，結(jié)果觀看的范圍變窄了。舉個簡單的例子，若用標準鏡頭剛好看清遠處某人的基本特征（是男或是女），則換用長焦距鏡頭則可能看清其面部特征（是否有痣或疤），但卻無法看見該人穿的是什么褲子和鞋（這部分已經(jīng)“漲”出了畫面），而換用廣角鏡頭則只可能看到畫面中有人（連男女都分辨不出），但卻可看清該人在整個監(jiān)視場景中的所處的位置，周圍還有什么別的人物或參照物。因此，關(guān)于“看多遠”的較為科學的說法應該是“在屏幕上成的像大小可對應于實際觀測距離處多高或多寬的景物”。例如，用8MM鏡頭觀測10M遠處的景物，如果該處有10個人站成一排則剛好可橫向充滿整個監(jiān)視器屏幕。E、接口鏡頭的安裝方式有C型安裝和CS型安裝兩種。圖24畫出了這兩種鏡頭的接口部位示意圖。其中上半部為CS型鏡頭，下半部為C型鏡頭。在電視監(jiān)控系統(tǒng)中常用的鏡頭是C型安裝鏡頭（IN32牙螺紋座），這是一種國際公認的標準。這種鏡頭安裝部位的口徑是254MM（IN），從鏡頭安裝基準面到焦點的距離是17526MM。大多數(shù)攝像機的鏡頭接口則做成CS型，因此將C型鏡頭安裝到CS接口的攝像機時需增配一個5MM厚的接圈，而將CS鏡頭安裝到CS接口的攝像機時就不需接圈。圖24C型安裝和CS型安裝鏡頭在實際應用中，如果誤對CS型鏡頭加裝接圈后安裝到CS接口攝像機上，會因為鏡頭的成像面不能落到攝像機的CCD靶面上而不能得到清晰的圖像，而如果對C型鏡頭不加接圈就直接接到CS接口攝像機上，則可能使鏡頭的后鏡面碰到CCD的靶面的保護玻璃，造成CCD攝像機的損壞，這一點在實用中需特別注意。222鏡頭的種類鏡頭的種類有許多種，每一種鏡頭都有其特點。根據(jù)功能與結(jié)構(gòu)的不同，這些鏡頭的價格相差非常大，如電動變焦鏡頭要比普通定焦鏡頭的價格高約10倍，因此，只有正確了解各種鏡頭的特性，才能更加靈活地選擇鏡頭。A、固定光圈定焦鏡頭固定光圈定焦鏡頭是相對較為簡單的一種鏡頭，該鏡頭上只有一個可手動調(diào)整的對焦調(diào)整環(huán)（環(huán)上標有若干距離參考值），左右旋轉(zhuǎn)該環(huán)可使成在CCD靶面上的像最為清晰，此時在監(jiān)視器屏幕上得到圖像也最為清晰。由于是固定光圈鏡頭，因此在鏡頭上沒有光圈調(diào)整環(huán)，也就是說該鏡頭的光圈是不可調(diào)整的，因而進入鏡頭的光通量是不能通過簡單地改變鏡頭因素而改變，而只能通過改變被攝現(xiàn)場的光照度來調(diào)整，如增減被攝現(xiàn)場的照明燈光等。這種鏡頭一般應用于光照度比較均勻的場合，如室內(nèi)全天以燈光照明為主的場合，在其他場合則需與帶有自動電子快門功能的CCD攝像機合用（當然，目前市面上絕大多數(shù)的CCD攝像機均帶有自動電子快門功能），通過電子快門的調(diào)整來模擬光通量的改變。B、手動光圈定焦鏡頭手動光圈定焦鏡頭比固定光圈定焦鏡頭增加了光圈調(diào)整環(huán)，其光圈調(diào)整范圍一般可從F12或F14CS安裝鏡頭C安裝鏡頭175261255MM接圈焦點到全關(guān)閉，能很方便地適應被攝現(xiàn)場的光照度，然而由于光圈的調(diào)整是通過手動人為地進行的，一旦攝像機安裝完畢，位置固定下來，再頻繁地調(diào)整光圈就不那么容易了，因此，這種鏡頭一般也是應用于光照度比較均勻的場合，而在其他場合則也需與帶有自動電子快門功能的CCD攝像機合用，如早晚與中午、晴天與陰天等光照度變化比較大的場合，通過電子快門的調(diào)整來模擬光通量的改變。C、自動光圈定焦鏡頭自動光圈定焦鏡頭在結(jié)構(gòu)上有了比較大的改變，它相當于在手動光圈定焦鏡頭的光圈調(diào)整環(huán)上增加一個由齒輪嚙合傳動的微型電動機，并從其驅(qū)動電路上引出3芯或4芯線傳送給自動光圈鏡頭，至使鏡頭內(nèi)的微型電動機相應做正向或反向轉(zhuǎn)動，從而高速光圈的大小。自動光圈鏡頭又分為含放大器（視頻驅(qū)動型）與不含放大器（直流驅(qū)動型）兩種規(guī)格。D、手動變焦鏡頭顧名思義，手動變焦鏡頭的焦距是可變的，它有一個焦距調(diào)整環(huán)，可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整鏡頭的焦距，其變比一般為23倍，焦距一般在368MM。在實際工程應用中，通過手動調(diào)節(jié)鏡頭的變焦環(huán)，可以方便地選擇監(jiān)視現(xiàn)場的視場角，如可選擇對整個房間的監(jiān)視或是選擇對房間內(nèi)某個局部區(qū)域的監(jiān)視。當對于監(jiān)視現(xiàn)場的環(huán)境情況不十分了解時，采用這種鏡頭顯然是非常重要的了。對于大多數(shù)電視監(jiān)控系統(tǒng)工程來說，當攝像機安裝位置固定下來后，再頻繁地手動變焦是很不方便的，因此，工程完工后，手動變焦鏡頭的焦距一般很少再去調(diào)整，而僅僅起到定焦鏡頭的作用。因而手動變焦鏡頭一般用在要求較為嚴格而用定焦鏡頭又不易滿足要求的場合。但這種鏡頭卻受到工程人員的青睞，因為在施工調(diào)試過程中使用這種鏡頭，通過在一定范圍的焦距調(diào)節(jié)，一般總可以找到一個可使用戶滿意的觀測范圍（不用反復更換不同焦距的鏡頭），這一點在外地施工中尤為顯得方便。E、自動光圈電動變焦鏡頭此種鏡頭與前述的自動光圈定焦鏡頭相比另外增加了兩個微型電動機，其中一個電動機與鏡頭的變焦環(huán)嚙合，當其受控而轉(zhuǎn)動時可改變鏡頭的焦距（ZOOM）；另一個電動機與鏡頭的對焦環(huán)嚙合，當其受控而轉(zhuǎn)動時可完成鏡頭的對焦（FOCUS）。由于該鏡頭增加了兩個可遙控調(diào)整的功能，因而此種鏡頭也稱作電動兩可變鏡頭。自動光圈電動變焦鏡頭一般引出兩組多芯線，其中一組為自動光圈控制線，其原理和接法與前述的自動光圈定焦鏡頭的控制線完全相同；另一組為控制鏡頭變焦及對焦的控制線，一般與云臺鏡頭控制器及解碼器相連。當操作遠程控制室內(nèi)云臺鏡頭控制器及解碼器的變焦或?qū)拱粹o時，將會在此變焦或?qū)沟目刂凭€上施加一個或正或負的直流電壓，該電壓加在相應的微型電動機上，使鏡頭完成變焦及對焦調(diào)整功能。圖25為該鏡頭控制線的接線圖。紅（RED）VCC（）黑（BLACK）VCC（）白（WHITE）視頻信號綠（GREEN）未用屏蔽（SHIELD）地NEARFAR綠（GREEN）黑（BLACK）M關(guān)（CLOSE）開（OPEN）光圈自動光圈電路聚焦M遠（FAR）近（NEAR）DC8V圖25自動光圈電動變焦鏡頭控制線的接線圖F、電動三可變鏡頭此種鏡頭與前述電動兩可變鏡頭結(jié)構(gòu)相差不多，只是將對光圈調(diào)整電動機的控制由自動控制方式改為由控制器來手動控制，因此它也包含了3個微型電動機，引出一組6芯控制線與云臺鏡頭控制器及解碼器相連。常見的有6倍、10倍和12倍等幾種規(guī)格。圖26為該鏡頭控制線的接線圖。需要說明的是，變焦鏡頭的“倍率”與焦距是兩個不同的概念，有些人往往混淆兩者的含義，認為倍率越高則看得越遠。其實，倍率是變焦鏡頭的最長焦距與最短焦距之比，是一個相對值。例如，同樣是6倍鏡頭，市面上常見的就有636MM、742MM、848MM和8551MM等多種不同廠家的不同品種，其中8551MM鏡頭的遠視特性顯然比636MM鏡頭的遠視特性要好，但它的近視（廣角）特性卻不如636MM鏡頭好。TELEWIDE黃（YELLOW）紅（RED）CLOSEOPEN白（WHITE）棕（BROWN）NEARFAR綠（GREEN）黑（BLACK）變焦M廣角（WIDE）望遠（TELE）DC8V聚焦M遠（FAR）近（NEAR）DC8VM關(guān)（CLOSE）開（OPEN）光圈DC8V圖26電動三可變鏡頭控制線的接線圖23云臺與防護罩云臺是承載攝像機進行水平和垂直兩個方向轉(zhuǎn)動的裝置。云臺內(nèi)裝兩個電動機。這兩個電動機一個負責水平方向的轉(zhuǎn)動，另一個負責垂直方向的轉(zhuǎn)動。水平轉(zhuǎn)動的角度一般為350，垂直轉(zhuǎn)動則有45、35、75等等。水平及垂直轉(zhuǎn)動的角度大小可通過限位開關(guān)進行調(diào)整。云臺的分類大致如下231室內(nèi)用云臺及室外用云臺室內(nèi)用云臺承重小，沒有防雨裝置。室外用云臺承重大，有防雨裝置。有些高檔的室外云臺除有防雨裝置外，還有防凍加溫裝置。232承重為適應安裝不同的攝像機及防護罩，云臺的承重應是不同的。應根據(jù)選用的攝像機及防護罩的總重量來選用合適承重的云臺。室內(nèi)云臺的承重量較小，云臺的體積和自重也較小。室外用云臺因為肯定要在它的上面安裝帶有防護罩（往往還是全天候防護罩）的攝像機，所以承重量都較大。它的體積和自重也較大。目前出廠的室內(nèi)云臺承重量大約15KG7KG左右，室外用云臺承重量大約為7KG50KG左右。還有些云臺是微型云臺，比如與攝像機一起安裝在半球型防護罩內(nèi)或全天候防護罩內(nèi)的云臺。233控制方式一般的云臺均屬于有線控制的電動云臺?？刂凭€的輸入端有五個，其中一個為電源的公共端，另外四個分為上、下、左、右控制端。如果將電源的一端接在公共端上，電源的另一端接在“上”時，則云臺帶動攝像機頭向上轉(zhuǎn)，其余類推。還有的云臺內(nèi)裝繼電器等控制電路，這樣的云臺往往有六個控制輸入端。一個是電源的公共端，另四個是上、下、左、右端，還有一個則是自動轉(zhuǎn)動端。當電源的一端接在公共端，電源另一端接在“自動”端，云臺將帶攝像機頭按一定的轉(zhuǎn)動速度進行上、下、左、右的自動轉(zhuǎn)動。在電源供電電壓方面，目前常見的有交流24V和220V兩種。云臺的