前端設(shè)備培訓(xùn)教程

1、前端部分設(shè)備知識(shí)安防系統(tǒng)中設(shè)備的分類劃分在不同時(shí)期有不同的劃分方法。本文依據(jù)“e安迅”系統(tǒng)的構(gòu)成原理，前端設(shè)備泛指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸把視頻、報(bào)警等信息到“e安迅”系統(tǒng)的設(shè)備，如：攝像機(jī)、鏡頭、DVR、DVS、云臺(tái)、解碼器、燈光、報(bào)警探頭、防搶開(kāi)關(guān)、監(jiān)聽(tīng)器、支架、防護(hù)罩等等。第一節(jié) 攝像機(jī)攝像機(jī)的發(fā)展速度很快，從攝像管到CCD 元件，以其構(gòu)成的CCD 攝像機(jī)具有體積小、重量輕、不受磁場(chǎng)影響、具有抗震動(dòng)和撞擊等特點(diǎn)，同時(shí)清晰度、照度、可靠性等指標(biāo)大大提高而被廣泛應(yīng)用。CCD 是Charge Coupled Device（電荷耦合器件）的縮寫(xiě)，它是一種半導(dǎo)體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強(qiáng)光、畸變小、體積

2、小、壽命長(zhǎng)、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。被攝物體的圖像經(jīng)過(guò)鏡頭聚焦至CCD 芯片上，CCD 根據(jù)光的強(qiáng)弱積累相應(yīng)比例的電荷，各個(gè)像素積累的電荷在視頻時(shí)序的控制下，逐點(diǎn)外移，經(jīng)濾波、放大處理后，形成視頻信號(hào)輸出。視頻信號(hào)連接到監(jiān)視器或電視機(jī)的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。一、CCD 攝像機(jī)的分類（一）按照成像色彩劃分CCD 攝像機(jī)按成像色彩劃分為彩色攝像機(jī)和黑白攝像機(jī)兩種。除色度處理方面不同外，其它原理基本一致。主要有光學(xué)系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)組成。其中光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是攝像機(jī)的核心。自然圖像通過(guò)光學(xué)鏡頭成像于攝像機(jī)的光靶面上，彩色攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)中使用相干分色棱鏡或特殊條狀濾色鏡將光信

3、號(hào)分成紅、綠、藍(lán)三色光信號(hào)，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過(guò)攝像管或CCD 元件利用電視掃描方法把光圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成隨時(shí)間變化的視頻電信號(hào)，再經(jīng)放大、處理、編碼而成為全電視信號(hào)。（二）按照分辨率劃分按照分辨率劃分為25 萬(wàn)像素左右，對(duì)應(yīng)彩色330 線/黑白400 線的低檔型；25 萬(wàn)至38萬(wàn)像素之間，對(duì)應(yīng)彩色420 線/黑白500 線的中檔型；38 萬(wàn)像素以上，對(duì)應(yīng)彩色大于或等于460 線黑白570 線以上的高檔型。（三）按照攝像機(jī)靈敏度劃分按照靈敏度可分為最低照度1 至3lux 的普通型；0.1lux 左右的月光型；0.01lux 以下的星光型以及原則上可以為0Lux，采用紅外光源成像的紅外照明型。（四）按照

4、CCD 靶面尺寸劃分?jǐn)z像機(jī)攝像器件（CCD）的尺寸分為1 英寸、1/2 英寸、1/3 英寸、1/4 英寸等。其中以1/3 英寸和1/2 英寸最為常見(jiàn)。CCD 尺寸 水平（mm） 垂直（mm） 對(duì)角線（mm）1 英寸 12.7 9.6 161/2 英寸 6.4 4.8 81/3 英寸 4.8 3.6 61/4 英寸 3.6 2.4 4一般來(lái)說(shuō)，大的CCD 芯片，其相應(yīng)的象素面積也較大，接收所攝光的面積增大，必然使象素輸出電荷增多，靈敏度上升，在弱光條件下具有較好的拍攝能力，容易使攝像機(jī)整體質(zhì)量提高，圖像細(xì)部明顯細(xì)膩?zhàn)匀弧６鈱W(xué)系統(tǒng)聚焦影像時(shí)的焦平面越小，則成像過(guò)程中丟失的細(xì)節(jié)就越多，得到的影像放

5、大后細(xì)部過(guò)渡就可能有突變的現(xiàn)象，顯得不自然。另外小尺寸CCD 擁有更多的象素和更高的分辨率也會(huì)導(dǎo)致單個(gè)像素的感光面積縮小，有曝光不足的可能。單個(gè)像素的面積越小，其感光性能越低，信噪比越低，動(dòng)態(tài)范圍越窄。每個(gè)象素上的信息趨于與在它附近的象素的信息混合（在電子學(xué)上這個(gè)概念叫做色度亮度干擾）。二、CCD 傳感器的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)CCD 是攝像機(jī)的核心器件，因此其性能高低將直接影響攝像機(jī)的品質(zhì)，并且CCD 的發(fā)展是攝像機(jī)更新?lián)Q代的基礎(chǔ)。CCD 傳感器有兩種，第一種是特殊CCD 傳感器，如紅外CCD 芯片（紅外焦平面陣列器件）、高靈敏度背照式和電子轟擊式CCD、EBCCD 等，另外還有大靶面如2048204

6、8、40964096 可見(jiàn)光CCD 傳感器、寬光譜范圍（紫外光可見(jiàn)光近紅外光3-5m 中紅外光8-14um 遠(yuǎn)紅外光）焦平面陣列傳感器等。目前已有商業(yè)化產(chǎn)品，并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。第二種是通用型或消費(fèi)型CCD 傳感器，在許多方面都有較大地進(jìn)展，總的方向是提高CCD 攝像機(jī)的綜合性能。（一）CCD 傳感器的像面尺寸向集成化、輕量化方向的發(fā)展。由于制造CCD 傳感器的硅片和加工成本都很高，所以很希望一片6.5 英寸的硅片上光刻出更多的CCD 傳感器芯片；由于光刻機(jī)的進(jìn)步，所以在仍保持具有很高靈敏度的特性下，CCD 傳感器的尺寸向1/2 英寸、1/3 英寸、1/4 英寸的方向發(fā)展。在1993 年，1

7、/2英寸的CCD 傳感器占總產(chǎn)量的5%;1/4 英寸的CCD 傳感器占總產(chǎn)量的10%；1/3 英寸的CCD傳感器占總產(chǎn)量的85%。在1997 年，在總產(chǎn)量比1993 年增加200%以上的情況下，1/2 英寸的CCD 傳感器仍有很大發(fā)展，已占總產(chǎn)量的15%（1/2 英寸由于靶面較大仍有許多場(chǎng)合需要，尤其在科研領(lǐng)域中）；1/3英寸的CCD 傳感占總產(chǎn)量的60%。也就是說(shuō)，1/2 英寸較大靶面尺寸CCD 傳感器仍有很大增長(zhǎng)。1/3英寸的CCD 傳感器的產(chǎn)量比1/4 英寸的CCD 傳感器來(lái)說(shuō)，占總產(chǎn)量的比例在減少。（二）CCD 傳感器向高素?cái)?shù)、多制式發(fā)展。各種CCD 傳感器的像面尺寸在減少，但其像素?cái)?shù)

8、在增加，已由早期的512（H）596（V）向795（H）596（V）發(fā)展，甚至出現(xiàn)超過(guò)百萬(wàn)像素的CCD 傳感器。為提高水平方向和垂直方向的分辨能力，已從通常的隔行掃描向逐行掃描格式發(fā)展。（三）降低CCD 傳感器的工作電壓、減少功耗。在初期研制的CCD 攝像機(jī)有+24V、+22V、+17V 和+5V 等，目前通用的為+12V。為配合PC 攝像機(jī)和網(wǎng)絡(luò)圖像傳輸?shù)膽?yīng)用，逐步以+12V 和+5V 兩種工作電壓為主。（四）提高CCD 攝像機(jī)的制造效率。為了降低CCD 攝像機(jī)的制造成本，實(shí)現(xiàn)高速自動(dòng)化生產(chǎn)，制造廠家追求緊密性結(jié)構(gòu)，致力于CCD 攝像機(jī)的小型化，即由Dip On Board（DOB）過(guò)錫板工

9、藝改進(jìn)為Chip On Board（COB）板上連接IC 芯片的貼片方式。到目前為止，已實(shí)現(xiàn)多層板的Multi Chip Module（MCM）多芯片集成模組化制造技術(shù)。CCD 攝像機(jī)的數(shù)字化在制造CCD 攝像機(jī)時(shí)，從以往的Analog 模擬系統(tǒng)逐步實(shí)現(xiàn)DSP 數(shù)字化處理，可以借助電子計(jì)算機(jī)和專門(mén)軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)CCD 攝像機(jī)，特別是對(duì)彩色CCD 攝像機(jī)的各種參數(shù)的量化調(diào)整，可以確保CCD 攝像機(jī)性能指標(biāo)的優(yōu)化一致性以及在特殊使用條件下的參數(shù)量化修改。三、CCD 攝像機(jī)的技術(shù)性能、特點(diǎn)及進(jìn)展（一）Hyper-D 高動(dòng)態(tài)范圍CCD 攝像機(jī)CCD 攝像機(jī)是一種用來(lái)模擬人眼的光電探測(cè)器。但是人眼在觀察

10、目標(biāo)時(shí)，可以看清目標(biāo)的最低照度為1Lux，當(dāng)目標(biāo)照度達(dá)到3105Lux 時(shí)，即為人眼動(dòng)態(tài)范圍，這種攝像機(jī)被稱為Hyper-D CCD 攝像機(jī)。（二）從模擬Analog CCD 攝像機(jī)向DSP 數(shù)字處理CCD 攝像機(jī)方向的發(fā)展采用DSP 技術(shù)，可以使CCD 攝像機(jī)在數(shù)字檢測(cè)和數(shù)字運(yùn)算技術(shù)上能夠有效實(shí)現(xiàn)智能化逆光背景補(bǔ)償；能夠自動(dòng)跟蹤白平衡，即可以在任何條件下檢測(cè)和跟蹤“白色”，并以數(shù)字運(yùn)算處理功能來(lái)再現(xiàn)原始的景物色彩。（三）電腦攝像機(jī)（PC camera）和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)（Network Camera）由于計(jì)算機(jī)的進(jìn)步和發(fā)展，可通過(guò)計(jì)算機(jī)主板上的USB 接口通用串行總線和IEEE1394高速串行綜合

11、數(shù)據(jù)傳輸接口以及PCMCIA 來(lái)輸入。USB 接口的傳輸速率是12Mbps，IEEE1394 接口的傳輸速率是100-400Mbps。隨著國(guó)際信息高速公路的實(shí)施，對(duì)于CCD 攝像機(jī)作為系統(tǒng)的前端圖像傳感器正向著適合網(wǎng)絡(luò)用戶的方向發(fā)展。CCD 攝像機(jī)不僅需具有高分辨率的圖像質(zhì)量，而且還需具有小巧、使用簡(jiǎn)便、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。當(dāng)前人們關(guān)注的Consumer CCD 攝像機(jī)在不久的將來(lái)會(huì)普及到千家萬(wàn)戶。（四）逐行掃描（Progressive Scan）方式CCD 攝像機(jī)Progressive Scan CCD 攝像機(jī)即逐行掃描CCD，是相對(duì)通用的隔行掃描CCD 攝像機(jī)而言的。CCD 攝像機(jī)的垂直分辨率

12、一般僅能達(dá)到350TV 線，這是由于使用 2 場(chǎng)，每場(chǎng)以311條線掃描，以21 隔行掃描，對(duì)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)會(huì)由于奇場(chǎng)和偶場(chǎng)合為一幀，使用兩個(gè)瞬間狀態(tài)的信息被平滑了，分辨率會(huì)不降。而用PC 逐行掃描方式攝像機(jī)拍攝的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)是在同一瞬間將兩場(chǎng)圖像同時(shí)采集成為一幀圖像，達(dá)到提高垂直分辨率的作用。綜上所述，到21 世紀(jì)，世界將進(jìn)入信息時(shí)代，數(shù)字化、計(jì)算機(jī)化、通訊、電視融為一體的網(wǎng)絡(luò)化即將成為現(xiàn)實(shí)，讓人們?nèi)ッ鎸?duì)、去學(xué)習(xí)、去研究。從整個(gè)系統(tǒng)來(lái)講，CCD 攝像機(jī)是核心的元件之一，但由于我國(guó)CCD 攝像機(jī)制造技術(shù)和CCD 傳感器生產(chǎn)線正處于發(fā)展和不斷完善的階段，因此，目前我國(guó)CCD 產(chǎn)業(yè)亟待發(fā)展，才能適應(yīng)市場(chǎng)的需

13、求。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，信息產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加快，CCD 攝像機(jī)的市場(chǎng)會(huì)越來(lái)越大，應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)⑸钊氲矫恳粋€(gè)相關(guān)的專業(yè)領(lǐng)域，將給人們帶來(lái)新的概念。四、CCD 攝像機(jī)常見(jiàn)性能和主要性能指標(biāo)現(xiàn)在攝像機(jī)的功能很多，如自動(dòng)白平衡調(diào)整、自動(dòng)增益調(diào)整、電子快門(mén)、逆光補(bǔ)償、多種同步方式、Y/C 分離輸出等等。但考察攝像機(jī)檔次的最主要指標(biāo)是水平清晰度、最低照度（靈敏度）和信噪比。（一）清晰度清晰度數(shù)是衡量攝像機(jī)優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù)，它指的是當(dāng)攝像機(jī)攝取等間隔排列的黑白相間條紋時(shí)，在監(jiān)視器（應(yīng)比攝像機(jī)的分辨率高）上能夠看到的最多線數(shù)。當(dāng)超過(guò)這一線數(shù)時(shí)，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

14、用攝像機(jī)的分辨率通常在380460 線之間，廣播級(jí)攝像機(jī)的分辨率則可達(dá)到700 線左右。清晰度是由攝像器件像素多少?zèng)Q定的，顯然攝像器件的像素越多，得到的圖像越清晰，反之也然。清晰度越高，說(shuō)明攝像機(jī)檔次越高，反之越低。（二）最低照度最低照度是當(dāng)被攝景物的光亮度低到一定程度而使攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)電平低到某一規(guī)定值時(shí)的景物光亮度值。一般彩色攝像機(jī)的最低照度為23LUX， 照度的測(cè)定是以在一定的鏡頭光圈系數(shù)為前提，因此，不能只看攝像機(jī)說(shuō)明書(shū)中標(biāo)明的最低照度，應(yīng)按攝像機(jī)在同一光圈系數(shù)下其照度值的大小。最低照度越小，攝像機(jī)檔次越高。相對(duì)于彩色攝像機(jī)而言，黑白攝像機(jī)由于沒(méi)有色度處理而只對(duì)光線的強(qiáng)弱（亮度）

15、信號(hào)敏感，所以黑白攝像機(jī)的照度比彩色攝像機(jī)照度要低，一般可做到0.1LUX 在F1.4 時(shí)，至于微光攝像機(jī)則更低。有關(guān)光圈系數(shù)的知識(shí)請(qǐng)參閱鏡頭一節(jié)。視頻信號(hào)的標(biāo)稱值為1Vp-p，標(biāo)準(zhǔn)值為0.7Vp-p，最低照度時(shí)的視頻信號(hào)值為1/3 到1/2的標(biāo)準(zhǔn)植。所以攝像機(jī)在最低照度時(shí)的圖像，決不會(huì)“如同白晝一樣”。另外，攝像機(jī)在最低照度時(shí)產(chǎn)生的圖像清晰度，是用電視信號(hào)測(cè)試卡進(jìn)行測(cè)式的，其黑白相間的條紋，要求黑色反射率近于0%，白色反射率大于89.9%。而我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)觀察時(shí)有時(shí)不具備這樣的條件，比如：樹(shù)葉和草地的反射率很低，反差很小，就不易獲得清晰圖像。因此實(shí)際使用當(dāng)中不能以攝像機(jī)標(biāo)稱的最低照度作為衡量現(xiàn)場(chǎng)

16、環(huán)境照度的標(biāo)準(zhǔn)。（三）信噪比信噪比也是攝像機(jī)的一個(gè)重要的性能指標(biāo)。當(dāng)攝像機(jī)攝取較亮場(chǎng)景時(shí)，監(jiān)視器顯示的畫(huà)面通常比較明快，觀察者不易看出畫(huà)面中的干擾噪點(diǎn)；而當(dāng)攝像機(jī)攝取較暗的場(chǎng)景時(shí)，監(jiān)視器顯示的畫(huà)面就比較昏暗，觀察者此時(shí)很容易看到畫(huà)面中雪花狀的干擾噪點(diǎn)。干擾噪點(diǎn)的強(qiáng)弱（也即干擾噪點(diǎn)對(duì)畫(huà)面的影響程度）與攝像機(jī)信噪比指標(biāo)的好壞有直接關(guān)系，即攝像機(jī)的信噪比越高，干擾噪點(diǎn)對(duì)畫(huà)面的影響就越小。所謂“信噪比”指的是信號(hào)電壓對(duì)于噪聲電壓的比值，通常用符號(hào)S/N 來(lái)表示。由于在一般情況下，信號(hào)電壓遠(yuǎn)高于噪聲電壓，比值非常大，因此，實(shí)際計(jì)算攝像機(jī)信噪比的大小通常都是對(duì)均方信號(hào)電壓與均方噪聲電壓的比值取以10 為底

17、的對(duì)數(shù)再乘以系數(shù)20，單位用dB表示。一般攝像機(jī)給出的信噪比值均是在AGC（自動(dòng)增益控制）關(guān)閉時(shí)的值，因?yàn)楫?dāng)AGC 接通時(shí)，會(huì)對(duì)小信號(hào)進(jìn)行提升，使得噪聲電平也相應(yīng)提高。CCD 攝像機(jī)信噪比的典型值一般為45dB55dB。測(cè)量信噪比參數(shù)時(shí)，應(yīng)使用視頻雜波測(cè)量?jī)x直接連接于攝像機(jī)的視頻輸出端子上。（四）自動(dòng)增益控制（AGC）AGCAutomatic Gain Control 的縮寫(xiě)。所有攝象機(jī)都有一個(gè)將來(lái)自 CCD 的信號(hào)放大到可以使用水準(zhǔn)的視頻放大器，其放大量即增益，等效于有較高的靈敏度，可使其在微光下靈敏，然而在亮光照的環(huán)境中放大器將過(guò)載，使視頻信號(hào)畸變。為此，需利用攝象機(jī)的自動(dòng)增益控制（AGC

18、）電路去探測(cè)視頻信號(hào)的電平，適時(shí)地開(kāi)關(guān)AGC，從而使攝象機(jī)能夠在較大的光照范圍內(nèi)工作，此即動(dòng)態(tài)范圍，即在低照度時(shí)自動(dòng)增加攝象機(jī)的靈敏度，從而提高圖像信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)獲得清晰的圖像。具有AGC 功能的攝像機(jī)，在低照度時(shí)的靈敏度會(huì)有所提高，但此時(shí)的噪點(diǎn)也會(huì)比較明顯。這是由于信號(hào)和噪聲被同時(shí)放大的緣故。（五）背景光補(bǔ)償（BLC）BLCBackLight Compesation 的縮寫(xiě)，也稱作逆光補(bǔ)償或逆光補(bǔ)正，它可以有效補(bǔ)償攝像機(jī)在逆光環(huán)境下拍攝時(shí)畫(huà)面主體黑暗的缺陷。通常，攝象機(jī)的AGC 工作點(diǎn)是通過(guò)對(duì)整個(gè)視場(chǎng)的內(nèi)容作平均來(lái)確定的，但如果視場(chǎng)中包含一個(gè)很亮的背景區(qū)域和一個(gè)很暗的前景目標(biāo)，則此時(shí)確定的AG

19、C 工作點(diǎn)有可能對(duì)于前景目標(biāo)是不夠合適的，背景光補(bǔ)償有可能改善前景目標(biāo)顯示狀況。當(dāng)引入背光補(bǔ)償功能時(shí)，攝像機(jī)僅對(duì)整個(gè)視場(chǎng)的一個(gè)子區(qū)域（如從第80 行 200 行的中心區(qū)域）進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)求此區(qū)域的平均信號(hào)電平來(lái)確定AGC 電路的工作點(diǎn)。由于子區(qū)域的平均電平很低，AGC 放大器會(huì)有較高的增益，使輸出視頻信號(hào)的幅值提高，從而使監(jiān)視器上的主體畫(huà)面明朗。此時(shí)的背景畫(huà)面會(huì)更加明亮，但其與主體畫(huà)面的主觀亮度差會(huì)大大降低，整個(gè)視場(chǎng)的可視性得到改善。當(dāng)背景光補(bǔ)償為開(kāi)啟時(shí)，攝象機(jī)僅對(duì)整個(gè)視場(chǎng)的一個(gè)子區(qū)域求平均來(lái)確定其AGC 工作點(diǎn)，此時(shí)如果前景目標(biāo)位于該子區(qū)域內(nèi)時(shí)，則前景目標(biāo)的可視性有望改善。（六）電子快門(mén)（E

20、S）電子快門(mén)的英文全稱為Electronic Shutter，是對(duì)比照相機(jī)的機(jī)械快門(mén)功能提出一個(gè)術(shù)語(yǔ)，它相當(dāng)于控制CCD 圖像傳感器的感光時(shí)間。由于CCD 感光的實(shí)質(zhì)是信號(hào)電荷的積累，則感光時(shí)間越長(zhǎng)，信號(hào)電荷的積累時(shí)間就越長(zhǎng)，輸出信號(hào)電流的幅值也就越大。通過(guò)調(diào)整光生信號(hào)電荷的積累時(shí)間（即調(diào)整時(shí)鐘脈沖的寬度），即可實(shí)現(xiàn)控制CCD 感光時(shí)間的功能。（七）白平衡（WB）白平衡（White Balance），只用于彩色攝象機(jī)，其用途是實(shí)現(xiàn)攝象機(jī)圖像能精確反映景物狀況，有手動(dòng)白平衡和自動(dòng)白平衡兩種方式。自動(dòng)白平衡（AWB，Automatic White Balance）有分為連續(xù)白平衡和自動(dòng)控制白平衡。

21、連續(xù)白平衡也稱為自動(dòng)跟蹤白平衡（Automatic Tracking White balance，ATW），是隨著景物色彩溫度的改變而連續(xù)地調(diào)整，范圍為28006000K。這種方式對(duì)于景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場(chǎng)合是最適宜的，使色彩表現(xiàn)自然，但對(duì)于景物中很少甚至沒(méi)有白色時(shí)，如場(chǎng)景大部分是藍(lán)天白云或夕陽(yáng)等高色溫物體及場(chǎng)景比較昏暗的場(chǎng)合下，連續(xù)的白平衡不能產(chǎn)生最佳的彩色效果。自動(dòng)控制白平衡（Automatic White balance Control，AWC），需要先將攝象機(jī)對(duì)準(zhǔn)諸如白墻、白紙等白色參考目標(biāo)，然后將通過(guò)菜單或開(kāi)關(guān)設(shè)置從手動(dòng)改變?yōu)樽詣?dòng)方式，保留在該位置幾秒鐘或者至圖像呈現(xiàn)白

22、色為止，在白平衡被執(zhí)行后，將自動(dòng)方式開(kāi)關(guān)撥回手動(dòng)位置以鎖定該白平衡的設(shè)置，此時(shí)白平衡設(shè)置將保持在攝象機(jī)的存儲(chǔ)器中，直至再次執(zhí)行被改變?yōu)橹?，其范圍?30010000K，在此期間，即使攝象機(jī)斷電也不會(huì)丟失該設(shè)置。以按鈕方式設(shè)置白平衡最為精確和可靠，適用于大部分應(yīng)用場(chǎng)合。手動(dòng)白平衡關(guān)閉自動(dòng)白平衡，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)紅色或藍(lán)色調(diào)整裝置，以改變紅色或藍(lán)色狀況，一般可調(diào)等級(jí)多達(dá)107 個(gè)，如增加或減少紅色各一個(gè)等級(jí)、增加或減少蘭色各一個(gè)等級(jí)。除次之外，有的攝象機(jī)還有將白平衡固定在3200K（白熾燈水平）和5500K（日光水平）等檔次命令。（八）同步方式攝像機(jī)的同步方式一般有內(nèi)同步、電源同步和外同步。內(nèi)同步（I

23、NT）是利用攝象機(jī)內(nèi)部的晶體振蕩電路產(chǎn)生同步信號(hào)來(lái)完成操作。 電源同步（LL，Line Locked），也稱之為線性鎖定或行鎖定，是利用攝象機(jī)的交流電源來(lái)完成垂直推動(dòng)同步，即攝象機(jī)和電源零線同步。外同步（EXT）利用一個(gè)外同步信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的同步信號(hào)送到攝象機(jī)的外同步輸入端來(lái)實(shí)現(xiàn)同步。同步信號(hào)可以是彩色復(fù)合視頻或黑色突法信號(hào)（VBS）、黑白復(fù)合視頻或復(fù)合同步信號(hào)（VS），也可以是如矩陣等外部設(shè)備的復(fù)用垂直驅(qū)動(dòng)信號(hào)（VD2）和復(fù)合視頻輸出信號(hào)。五、一體化攝像機(jī)對(duì)于廠商而言，發(fā)展一體化特殊型攝像機(jī)的本意是為了提供消費(fèi)者一個(gè)使用方便、安裝簡(jiǎn)單、功能齊全的產(chǎn)品。因此廠商將鏡頭內(nèi)建于攝像機(jī)中，使客戶免除

24、另外購(gòu)買(mǎi)鏡頭及裝配的步驟。此外，一般傳統(tǒng)攝像機(jī)造型呆板，以小型或特殊設(shè)計(jì)的外觀取代舊式機(jī)種，甚至以多種附加功能，例如防水、防震或電腦遙控、電源自動(dòng)偵測(cè)等，提高產(chǎn)品價(jià)格，皆是廠商推出一體化攝像機(jī)的目的。（一）產(chǎn)品類型就目前產(chǎn)品外型來(lái)看，一體化攝像機(jī)可大致分為特殊型以及一般型。所謂特殊型，是強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品具備特殊防護(hù)功能，以免除防護(hù)罩的使用為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，其產(chǎn)品外殼多為圓柱體，項(xiàng)目包括防水型、防暴（爆）型、防彈型攝像機(jī)等。以防水型為例，采用特殊材質(zhì)如鋁合金，增強(qiáng)外殼防水等級(jí)，強(qiáng)調(diào)不須外加防護(hù)罩。為了提升產(chǎn)品附加價(jià)值，進(jìn)而發(fā)展自動(dòng)對(duì)焦功能，或提供IR 光源，在夜間也能提供清晰圖像。一般型則是從原有的傳統(tǒng)攝像

25、機(jī)造型而來(lái)，同樣具備四方外表，而鏡頭內(nèi)建，體積較小。相較于特殊型或傳統(tǒng)攝像機(jī)，目前一般型的一體化攝像機(jī)皆具備各式基本功能，如自動(dòng)光圈、自動(dòng)變焦、460 電視線以上的清晰度、自動(dòng)白平衡、背光補(bǔ)償?shù)鹊?。（二）鏡頭為發(fā)展關(guān)鍵一體化攝像機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵部分在于鏡頭以及攝像機(jī)內(nèi)部的線路設(shè)計(jì)。鏡頭決定其顯像效果、光圈、對(duì)焦功能外，也是攝像機(jī)的最大成本。而線路設(shè)計(jì)則是影響攝像機(jī)各項(xiàng)功能運(yùn)作的關(guān)鍵。鏡頭就鏡頭的形式來(lái)看，不論是機(jī)板型（Board Lens）或一般型鏡頭，可藉由手動(dòng)調(diào)整光圈以及焦距的伸縮鏡頭（Zoom Lens）發(fā)展已久，因此使用普及。而近年來(lái)，在鏡頭制造商技術(shù)進(jìn)步的情況下，變焦鏡頭（Vari-fo

26、cal Lens）以其自動(dòng)對(duì)焦的優(yōu)點(diǎn)而受攝像機(jī)制造商喜愛(ài)。由于變焦鏡頭體積較小、可自動(dòng)變焦，因此廣泛應(yīng)用于快速球型攝像機(jī)以及一體化攝像機(jī)中。而伸縮鏡頭因體積大、價(jià)格較變焦鏡頭高出許多，因此一體化攝像機(jī)制造商多采用變焦鏡頭，使用率逐漸增加。據(jù)了解，目前以3.58mm 的鏡頭使用最為普及。對(duì)一體化攝像機(jī)而言，由于體積較小，因此多半采用機(jī)板型鏡頭（Board Lens）。相較于一般鏡頭，機(jī)板型鏡頭價(jià)格便宜、尺寸較小，但由于鏡頭與攝像機(jī)的空隙較小，因此安裝制造較為困難。在鏡頭尺寸部分，過(guò)去以1/3”鏡頭使用最多，但1/4”鏡頭較小更適用于一體化攝像機(jī)，加上近年來(lái)IC 廠商大量生產(chǎn)晶片，帶動(dòng)1/4”晶片

27、的成本降低，使用量逐漸凌駕1/3”鏡頭。然而，1/3”鏡頭所攝取的圖像效果最好，仍有不少一體化攝像機(jī)制造商使用，因此仍有相當(dāng)大的發(fā)展空間。（三）線路設(shè)計(jì)線路設(shè)計(jì)關(guān)系著如何依現(xiàn)有攝像機(jī)結(jié)構(gòu)，搭配鏡頭的自動(dòng)光圈線路，以做到最佳效果。一般而言，自動(dòng)光圈有二種驅(qū)動(dòng)方式，一是Video Driver，另一種是DC Driver。Video Driver鏡頭是將光圈馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路板安裝于鏡頭內(nèi)，利用攝像機(jī)輸出圖像信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電路板，再由驅(qū)動(dòng)電路板來(lái)改變光圈馬達(dá)，使光圈變化，成本與施工都比較貴。DC Driver 鏡頭是配合部分?jǐn)z像機(jī)制造商，將原先安裝于鏡頭中的驅(qū)動(dòng)電路板轉(zhuǎn)至攝像機(jī)中，因此鏡頭不需要驅(qū)動(dòng)電路板

28、，直接由攝像機(jī)輸出DC 電流來(lái)改變光圈馬達(dá)，使光圈產(chǎn)生變化，由于接頭固定，成本較低，施工也較為容易。目前一體化攝像機(jī)市場(chǎng)上兩種都有使用。另外，線路設(shè)計(jì)也同時(shí)影響著攝像機(jī)的附加功能，例如快門(mén)速度調(diào)整可從1/60 到1/100，000，自動(dòng)白平衡、自動(dòng)增益，或提供屏幕菜單功能，使用者可由OSD 調(diào)整各項(xiàng)功能。此外，圖像放大（Zoom）也是廠商的強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)之一。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，放大方式有數(shù)字放大以及光學(xué)放大兩種，數(shù)字放大是以圖像模擬的方式放大，容易有畫(huà)面失真、模糊（馬賽克）的情況出現(xiàn)，而光學(xué)式放大則不會(huì)有此問(wèn)題。因此，對(duì)使用者而言，在考慮圖像放大的倍數(shù)時(shí)，應(yīng)以光學(xué)式放大倍數(shù)為準(zhǔn)。（四）發(fā)展瓶頸根據(jù)目前一體化

29、攝像機(jī)發(fā)展情況來(lái)看，自動(dòng)光圈鏡頭的控制、鏡頭與攝像機(jī)的搭配以及后續(xù)的擴(kuò)充能力，仍是廠商的發(fā)展瓶頸。所謂后續(xù)的擴(kuò)充能力，在于產(chǎn)品新功能開(kāi)發(fā)、如何與其他周邊整合以及小系統(tǒng)的建置，是廠商在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。目前主要鏡頭供應(yīng)地為日本及韓國(guó)，其中以日本的制造量最大、銷售量最高，然而日本鏡頭價(jià)格高，連帶的提高一體化攝像機(jī)的制造成本。（五）未來(lái)發(fā)展一體化攝像機(jī)是為符合客戶安裝便利的需求所開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)品，未來(lái)也將繼續(xù)朝此目標(biāo)邁進(jìn)，例如如何讓圖像品質(zhì)更真實(shí)，開(kāi)發(fā)能與電腦結(jié)合的使用介面等。許多廠商表示，多工球型攝像機(jī)不但鏡頭內(nèi)建，更能做到360 度旋轉(zhuǎn)監(jiān)視、鏡頭、光圈、快門(mén)調(diào)整，以及定位點(diǎn)功能，當(dāng)是“一體化攝像機(jī)”的

30、發(fā)展極致。六、球型攝像機(jī)球型攝像機(jī)是指將攝像機(jī)、鏡頭等設(shè)備組合內(nèi)置在球型防護(hù)罩內(nèi)的攝像設(shè)備。以球型防護(hù)罩區(qū)分，有全球型和半球型；以球型攝像機(jī)的性能區(qū)分為定焦鏡頭球型攝像機(jī)或定焦鏡頭球罩型攝像機(jī)和內(nèi)置攝像機(jī)、變焦鏡頭、云臺(tái)、解碼器等設(shè)備的一體化智能球機(jī)；以安裝方式區(qū)分，有懸吊式、吸頂式和嵌入式等；以應(yīng)用環(huán)境區(qū)分為室內(nèi)型和室外型。球型攝像機(jī)造型美觀、安裝隱密、使用方便、功能齊全，深受廣大用戶的青睞。特別是一體化智能球機(jī)以單一設(shè)備取代了傳統(tǒng)的攝像機(jī)、變焦鏡頭、快速云臺(tái)、遙控解碼器等設(shè)備的組合，在性能價(jià)格比上占有很大的優(yōu)勢(shì)，成為球型攝像機(jī)的主流，因此我們常說(shuō)的球機(jī)實(shí)際上是指這種智能球機(jī)。（一）智能球機(jī)

31、的功能由于智能球機(jī)是多個(gè)前端設(shè)備的組合，因此需要具備這些設(shè)備的必需功能。一般來(lái)說(shuō)，作為高端產(chǎn)品的智能球機(jī)應(yīng)具有較高的攝像清晰度、自動(dòng)電子快門(mén)、自動(dòng)白平衡、電子與數(shù)碼變焦、自動(dòng)光圈與自動(dòng)聚焦、水平連續(xù)旋轉(zhuǎn)、高轉(zhuǎn)速、預(yù)置位等功能。智能球機(jī)還根據(jù)使用環(huán)境的不同而具備多項(xiàng)輔助功能以滿足不同的氣候條件，如內(nèi)置風(fēng)扇、加熱器等。（二）智能球機(jī)的優(yōu)勢(shì)與不足相對(duì)與傳統(tǒng)的攝像機(jī)、鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩、解碼器組合，智能球機(jī)安裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需連接的線纜數(shù)量少，幾乎不需要調(diào)試的特點(diǎn)降低了安裝難度，減少故障發(fā)生率；其外觀精美，體積小巧便于隱蔽監(jiān)視，并且不影響現(xiàn)場(chǎng)美觀程度；快速旋轉(zhuǎn)能力更能準(zhǔn)確快速追蹤目標(biāo)；造價(jià)相對(duì)低廉等。智

32、能球機(jī)也同樣存在一定的不足之處。由于整機(jī)體積小，攝像機(jī)、鏡頭體積也相應(yīng)變小，攝像機(jī)以1/4 英寸CCD 居多，其清晰度和光通量不及1/2 和1/3 英寸CCD 的攝像機(jī)；鏡頭雖然變焦倍數(shù)較大，常見(jiàn)的有18 倍、22 倍，但起始焦距較小，一般為4mm，因此最大焦距不超過(guò)100mm，因此在需要監(jiān)視大范圍、遠(yuǎn)距離的目標(biāo)時(shí)力有未逮；球機(jī)的防護(hù)罩外型為半球或球型，不能加裝雨刷器，長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)因?yàn)榉e垢影響圖像質(zhì)量；球型罩對(duì)加工材料，光潔度、平整度、曲率、均勻度等加工工藝要求很高，劣質(zhì)球罩會(huì)產(chǎn)生重影、透光率下降、反光、弧形失真等現(xiàn)象，影響監(jiān)視效果。（三）智能球機(jī)的發(fā)展未來(lái)產(chǎn)品將會(huì)以小型化、智能化（具備自動(dòng)

33、追蹤功能）、超低照度等功能為主。部份廠商更進(jìn)一步的指出，快速球在工程中的應(yīng)用已得到認(rèn)同，單就利潤(rùn)方面來(lái)考量，應(yīng)用場(chǎng)所多集中在社區(qū)監(jiān)控（如高速公路、街道等）為多，而日夜兩用（彩色黑白自動(dòng)轉(zhuǎn)換）的快速球型攝影機(jī)勢(shì)必將更適合應(yīng)用場(chǎng)所。另外，隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化乃大勢(shì)所趨，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制并現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)相兼容，也是廠商未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)之一。七、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)目前業(yè)界對(duì)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)定義。有兩種流行的說(shuō)法：第一，直接連接網(wǎng)絡(luò)的攝像機(jī)就是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)；第二，使用網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸圖像的攝像機(jī)就是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。典型的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)包括一個(gè)鏡頭，一個(gè)濾光器，一個(gè)嵌入式圖像感測(cè)器，一個(gè)圖像數(shù)字轉(zhuǎn)換器，圖像壓縮機(jī)

34、，和一個(gè)具有網(wǎng)絡(luò)連接功能的服務(wù)器。（一）網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的功能每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)都有自己的IP 網(wǎng)址，數(shù)據(jù)處理功能，和內(nèi)置應(yīng)用軟件，可擔(dān)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、FTP 服務(wù)器、FTP 用戶端和郵箱用戶端。許多高級(jí)的IP 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)還包括其他特殊功能，比如移動(dòng)探測(cè)、警報(bào)信號(hào)輸出/輸入設(shè)備和郵件支持功能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)不但支持所有的標(biāo)準(zhǔn)模擬CCTV 攝像機(jī)功能，而且為使用者提供更多的系統(tǒng)功能并能減少更多的成本。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采用了最先進(jìn)的攝像技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有強(qiáng)大的功能。內(nèi)置的系統(tǒng)軟件能實(shí)現(xiàn)真正的即插即用，使用戶免去了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)配置；內(nèi)置的大容量?jī)?nèi)存存儲(chǔ)警報(bào)觸發(fā)前的圖像；內(nèi)置的I/O 端口和通訊口便于擴(kuò)充外部周邊設(shè)備如：門(mén)

35、禁系統(tǒng)，紅外線感應(yīng)裝置，全方位云臺(tái)等。提供軟件包便于用戶自行快速開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件。（二）網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的優(yōu)勢(shì)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)最顯著的優(yōu)勢(shì)之處有兩個(gè)方面：集中管理和遠(yuǎn)距離。集中管理是指監(jiān)控點(diǎn)很多的系統(tǒng)采用模擬CCTV 系統(tǒng)是難以控制其中，集中管理是指像布魯塞爾國(guó)際機(jī)場(chǎng)有600個(gè)點(diǎn)的系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)模擬CCTV 系統(tǒng)是難以控制的；遠(yuǎn)距離是指范圍超過(guò)50 公里的系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)模擬CCTV 系統(tǒng)如光纖將使成本大大增加。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)除能在世界的任何一個(gè)角落通過(guò)Internet 進(jìn)行遠(yuǎn)端監(jiān)控之外，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控也可能有效地降低成本，它的“即插即用”功能，無(wú)須像模擬攝像機(jī)一樣必須安裝同軸電纜，只要利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)就可以使用，這都

36、是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的優(yōu)勢(shì)之處。（三）網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的壓縮方式無(wú)論在局域網(wǎng)或者其它媒體中傳輸高品質(zhì)的圖像都要受到帶寬的限制，因此圖像品質(zhì)帶寬的平衡是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)選擇圖像壓縮格式的兩難。由于MJPEG 壓縮模式比起H.263 和MPEG4 等壓縮格式要占用大得多的帶寬，早期因?yàn)楸容^容易實(shí)現(xiàn)而受到制造商歡迎的MJPEG 圖像壓縮格式正在被放棄。目前，新型的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品大多都采用H.263 和MPEG4等壓縮格式。如果網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)價(jià)格調(diào)整到下來(lái)，在后端的電腦上隨意安裝一套軟件將徹底代替目前的DVR。因此，DVR 只是在數(shù)字化道路上邁出的一小步，一旦網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的有利條件成熟，DVR 將毫無(wú)疑問(wèn)地被取代。（四）網(wǎng)絡(luò)攝

37、像機(jī)的特點(diǎn)相較其它模擬CCTV 或者DVR 等監(jiān)控產(chǎn)品，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)主要優(yōu)勢(shì)是： 節(jié)省費(fèi)用：到目前為止，普通網(wǎng)絡(luò)圖像解決方案通常都是需要復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及到PC、附加軟件和硬件、工作站，有時(shí)還有視頻電纜系統(tǒng)。而網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)系統(tǒng)往往不需要一些不必要的設(shè)備和安裝的投入，系統(tǒng)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端監(jiān)控，省去了閉路電視，大幅度減少了線材及人力費(fèi)用，降低了成本。 即插即看：網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)具備了所有需要用來(lái)建立遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)件。內(nèi)置Webserver 功能，只需要接入以太網(wǎng)，分配一個(gè)地址，就可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可直接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端監(jiān)控，并隨時(shí)用瀏覽器觀察遠(yuǎn)程傳輸過(guò)來(lái)的圖像。 系統(tǒng)性能高：系統(tǒng)畫(huà)面設(shè)置靈活，可依應(yīng)用不同及用

38、戶喜好自行設(shè)定畫(huà)面的大小、解析度以及監(jiān)控的地點(diǎn)，達(dá)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)控的目的。如支持W74GM 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的NCS 軟件，多用戶可同時(shí)訪問(wèn)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，當(dāng)觸發(fā)報(bào)警時(shí)，它可以自動(dòng)存儲(chǔ)報(bào)警前后一定時(shí)間段內(nèi)的活動(dòng)圖像，具有許多功能。 網(wǎng)絡(luò)中易于使用：基于全球業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可以與各種類型的以太網(wǎng)設(shè)備無(wú)縫連接。在某種意義上，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。而一但是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在全球單一網(wǎng)絡(luò)的今天，易于使用、價(jià)格低廉等都將是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的特點(diǎn)。 靈活集成：系統(tǒng)可以方便地聯(lián)動(dòng)其它安全防范設(shè)備，如濕度、溫度、煙感、入侵等報(bào)警器；同時(shí)可以連動(dòng)燈光、警號(hào)、鎖具等動(dòng)作設(shè)備，這使得它可以方便地組成一套功能強(qiáng)大的安全防范系

39、統(tǒng)。相信網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在不久的將來(lái)將在CCTV 的基礎(chǔ)上占優(yōu)勢(shì)地位。八、攝像機(jī)的日常維護(hù)由于工業(yè)CCD 攝像機(jī)是24 小時(shí)不間斷地工作，因此作好攝像機(jī)的日常維護(hù)將對(duì)其使用壽命和效果具有很大的影響，攝像機(jī)的日常維護(hù)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：（一）通電以前應(yīng)保證攝像機(jī)各種狀態(tài)設(shè)置正確。（二）避免在高溫、潮濕、強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境工作。（三）避免陽(yáng)光或強(qiáng)光長(zhǎng)時(shí)間直射，以免損壞攝像靶面。（四）注意攝像機(jī)的工作電源的穩(wěn)定性。（五）注意攝像機(jī)的日常清潔。（六）注意光圈調(diào)整，降低或避免由于景物對(duì)比度的較大反差引起的“拖尾”現(xiàn)象。第二節(jié) 鏡頭攝像機(jī)鏡頭的作用是把被觀察目標(biāo)的光像呈現(xiàn)在攝像機(jī)的靶面上，也稱光學(xué)成像。將各種不同形狀、不

40、同介質(zhì)（塑料、玻璃或晶體）的光學(xué)零件（反射鏡、透射鏡、棱鏡）按一定方式組合起來(lái)，使得光線經(jīng)過(guò)這些光學(xué)零件的透射或反射以后，按照人們的需要改變光線的傳輸方向而被接收器件接收，即完成了物體的光學(xué)成像過(guò)程。光學(xué)鏡頭應(yīng)滿足成像清晰、透光率強(qiáng)、像面照度分布均勻、圖像畸變小、光圈可調(diào)等要求。一般來(lái)說(shuō)每個(gè)鏡頭都由多組不同曲面曲率的透鏡按不同間距組合而成。間距和鏡片曲率、透光系數(shù)等指標(biāo)的選擇決定了該鏡頭的焦距。一、鏡頭分類攝像機(jī)鏡頭按其功能和操作方法分為常用鏡頭和特殊鏡頭兩大類。常用鏡頭又分為定焦鏡頭（自動(dòng)和手動(dòng)光圈）和變焦鏡頭（自動(dòng)和手動(dòng)光圈）。特殊鏡頭是根據(jù)特殊工作環(huán)境而專門(mén)設(shè)計(jì)的，一般有廣角鏡頭、針孔鏡

41、頭等。二、鏡頭參數(shù)（一）相對(duì)孔徑光圈的主要作用是通過(guò)控制鏡頭光量的大小滿足成像所需的合適照度。光圈越大，靶面成像照度越大，攝像機(jī)輸出信號(hào)強(qiáng)度越大，信噪比越高。若光圈的實(shí)際孔徑為，由于光線通過(guò)透鏡后的折射使鏡頭的有效孔徑D 比實(shí)際孔徑大，光圈的相對(duì)孔徑等于有效孔徑與鏡頭焦距之比，即：A=D/f，f 為鏡頭的焦距。（二）光圈系數(shù) 通常將表征鏡頭光圈大小的參數(shù)定義成光圈系數(shù)，用F 表示。 光圈系數(shù)為鏡頭光圈相對(duì)孔徑的倒數(shù)。F 值的規(guī)律是后一個(gè)值正好是前一個(gè)數(shù)值的2 倍，這是由于成像面中心亮度與（1/F）2 成正比。F 值越小相應(yīng)靈敏度越大。常用值為1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22

42、 等幾個(gè)等級(jí)。（三）視場(chǎng)角 我們常用視場(chǎng)角來(lái)表征觀察景物的范圍。所謂視場(chǎng)角是指在視場(chǎng)角內(nèi)的景物可全部落入成像尺寸內(nèi)，而視場(chǎng)角以外的景物將不被攝取。因此，鏡頭的視場(chǎng)角與攝像機(jī)的靶面及鏡頭的焦距有關(guān)。根據(jù)幾何原理可以得到視場(chǎng)角的計(jì)算公式如下：H2tg-1（h/2f） V2tg-1（v/2f）式中H 為水平視場(chǎng)角，V 為垂直視場(chǎng)角，f 為鏡頭的焦距，h 為攝像機(jī)靶面的水平寬度，v 為攝像機(jī)靶面的垂直高度。具體數(shù)值可參閱攝像機(jī)一節(jié)。當(dāng)成像尺寸確定后，焦距越短，視場(chǎng)角越大。因此可將鏡頭分為長(zhǎng)角鏡頭（視場(chǎng)角小于45）、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭（視場(chǎng)角為4550）、廣角鏡頭（視場(chǎng)角大于50）、超廣角鏡頭（視場(chǎng)角接近180）

43、、魚(yú)眼鏡頭（視場(chǎng)角大于180 ）等。另外，我們還可以得到如下公式以計(jì)算其中任一未知項(xiàng)數(shù)據(jù)。f/vD/V f/hD/H；其中：f鏡頭焦距； D鏡頭至景物距離；h靶面寬度； H靶面高度。三、鏡頭接口鏡頭的安裝方式有C 型安裝和CS 型安裝兩種。C 型安裝接口指從鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離為17.526mm，而CS 型接口的鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)距離為12.5mm。因此將C 型鏡頭安裝到CS 接口攝像機(jī)時(shí)需要加裝一個(gè)5mm 厚的接圈。四、鏡頭的發(fā)展鏡頭是影響圖像品質(zhì)的重要關(guān)鍵，如果鏡頭品質(zhì)不佳，自然難拍攝出清晰的畫(huà)面，傳統(tǒng)的攝像機(jī)鏡頭所采用的鏡片，可以通稱為球面鏡頭，這是以鏡頭內(nèi)鏡片的表面曲線為球面形

44、狀來(lái)命名的。顧名思義，非球面鏡頭就是采用了不同于球面曲線的技術(shù)，也就是鏡片研磨的形狀為拋物線、二次曲線、三次曲線或高次曲線，這將依據(jù)設(shè)計(jì)功能上的不同而會(huì)有不同形狀的曲線，因此統(tǒng)稱為非球面鏡頭。傳統(tǒng)球面鏡頭為了校正相差、色差、球差、彗差、畸變、相散等問(wèn)題，必須采用多片鏡片來(lái)校正，這使得鏡頭的體積變的較大，由于每個(gè)鏡片多少會(huì)有精度上的誤差，因此要達(dá)到理想值并不容易，非球面鏡頭由于在設(shè)計(jì)時(shí)便已經(jīng)考量到校正的因素，因此可以減少鏡片的數(shù)量，使得鏡頭的精度更佳、清晰度更好、色彩還原更為準(zhǔn)確，鏡頭內(nèi)的光線反射得以降低，鏡頭體積也可以縮小。以往非球面鏡頭多應(yīng)用在儀器、機(jī)械加工設(shè)備上，但隨著加工技術(shù)的提升，使得

45、品質(zhì)、效能提升，因此應(yīng)用越來(lái)越廣。目前非球面鏡頭除了具備高清晰度，錄制的圖像能夠當(dāng)作法律證據(jù)外，新推出的非球面鏡頭還具備變倍高、物距短、光圈大的特性，變倍高可以簡(jiǎn)化鏡的種類，物距短可以應(yīng)用在近距離攝像的場(chǎng)合，光圈大則可以適應(yīng)光線較暗的場(chǎng)所，使得應(yīng)用領(lǐng)域日漸寬廣。而在CCTV 應(yīng)用領(lǐng)域中也推出了非球面鏡頭，可以使用于一些如銀行這類對(duì)于攝像品質(zhì)要求較高的場(chǎng)所。五、CCTV 中的特殊鏡頭在特殊的CCTV 安全鏡頭族群中，值得一提的品種包括光纖鏡頭、管道鏡頭、分像鏡頭、拐角鏡頭、中繼鏡頭、自動(dòng)聚焦鏡頭、安定鏡頭和長(zhǎng)程鏡頭。這些鏡頭各有所長(zhǎng)，可以實(shí)現(xiàn)普通鏡頭所無(wú)法完成的特殊功能。（一）光纖鏡頭和管道鏡頭

46、設(shè)計(jì)難度較大的監(jiān)控系統(tǒng)中往往需要使用粘連光纖束鏡頭。與通常用于視頻信號(hào)傳輸?shù)膯文９饫w和多模光纖不同，這種光纖束是由上千根單獨(dú)的玻璃光纖粘連在一起組成的。它可以將物鏡得到的光學(xué)圖像傳輸?shù)绞畮桌迕椎綆酌走h(yuǎn)的地方。中繼鏡頭從光纖束處理到圖像后，再將其傳送到攝像機(jī)的傳感器上。通過(guò)光纖鏡頭取得的畫(huà)面，其質(zhì)量不如通過(guò)普通鏡頭取得的畫(huà)面好。因此，這種鏡頭只能用在普通鏡頭無(wú)法解決問(wèn)題的場(chǎng)合。光纖鏡頭分為剛性和柔性兩種。高分辨率（450 線）的粘連光纖束中有幾萬(wàn)根玻璃纖維，光學(xué)圖像就是通過(guò)這些纖維從一端傳輸?shù)搅硪欢?，每根光纖在光纖束兩端的幾何陣列中所處的位置完全相同。完整的“光纖鏡頭”除了包括這個(gè)光纖束外，還需

47、要在前面加裝成像用的物鏡，在后端加裝傳遞圖像用的中繼鏡頭（以便圖像會(huì)聚到傳感器上）。光纖鏡頭通常用于穿過(guò)厚墻對(duì)隔壁房間的監(jiān)視，有時(shí)也用在必須將攝像機(jī)與鏡頭分開(kāi)一端距離的場(chǎng)合。另一種常用的長(zhǎng)距離采光鏡頭是管道（borescope）鏡頭。管道鏡頭由直徑為0.040.5英寸、長(zhǎng)630 英寸的通光管、桿狀鏡頭和多聯(lián)式中繼鏡頭共同組成。中間的鏡頭用于將物鏡形成的光學(xué)圖像傳送給后面的鏡頭，進(jìn)而傳送到攝像機(jī)傳感器上。單桿鏡頭使用的是獨(dú)特的GRIN（graded index，漸變折射率）玻璃桿，光學(xué)圖像在通過(guò)它之間能夠重新聚焦。由于桿和鏡頭的直徑都很小，只有少量的光線能透入攝像機(jī)內(nèi)部，因此這種系統(tǒng)的光學(xué)速度較

48、慢，通常為f/11 和f/30。這一特性使得管道鏡頭只能與光線充足的場(chǎng)景和高靈敏度的攝像機(jī)配用。因?yàn)楣艿犁R頭中使用的都是玻璃透鏡，它的圖像質(zhì)量比光纖鏡頭要好一些。（二）分像鏡頭能夠?qū)蓚€(gè)單獨(dú)場(chǎng)景同時(shí)成像的同一攝像機(jī)上的鏡頭稱作分像鏡頭或雙焦鏡頭。這種鏡頭使用兩個(gè)分開(kāi)的透鏡或雙焦鏡頭。這種鏡頭使用兩個(gè)分開(kāi)的透鏡獲取兩個(gè)場(chǎng)景的圖像后，再將其投射到攝像機(jī)的傳感器上，其中的兩個(gè)透鏡焦距可能相同，也可能不同；可能朝向同一方向，也可能朝向不同的方向。分像鏡頭的轉(zhuǎn)接器可以起到同樣的作用。除了用于連接攝像機(jī)的接口外，轉(zhuǎn)接器上還有兩個(gè)C 型接口或CS 接口，可以連接兩個(gè)普通鏡頭，從而實(shí)現(xiàn)“一機(jī)兩景”。根據(jù)雙焦鏡

49、頭設(shè)計(jì)的不同，最后得到的雙景圖像可以是左右分割的，也可以是上下分割的。所以定焦鏡頭、變焦鏡頭、針孔鏡頭或其它鏡頭，只要其接口是C 型或CS 型的，就都可以用到這種轉(zhuǎn)換器上。側(cè)鏡位置安裝的可調(diào)式反射鏡可以改變鏡頭觀察的方向。在側(cè)鏡旁邊再加裝一只反射鏡，就可以讓兩中鏡頭對(duì)準(zhǔn)同一場(chǎng)景。在這種情況下，如果前鏡使用廣角鏡頭（6.5mm），側(cè)鏡使用狹角鏡頭（75mm），就構(gòu)成一個(gè)雙焦鏡頭，與之相連的攝像機(jī)可以同時(shí)看到同一場(chǎng)景的廣角和狹角的圖像。在左右分割時(shí)，每個(gè)鏡頭的水平視場(chǎng)都變?yōu)檎Ｇ闆r下的1/2（每個(gè)鏡頭只能使用傳感器的一半寬度）。將分像鏡頭旋轉(zhuǎn)90，可以得到上下分割的圖像。雙焦鏡頭在監(jiān)視器上形成的圖

50、像是倒轉(zhuǎn)的，因此需要將攝像機(jī)倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)安裝。三向光學(xué)分像鏡頭可以同時(shí)觀察三個(gè)不同的場(chǎng)景。三分鏡頭主要用于觀察丁字型走廊，但是也可以作其它用途。使用三分鏡頭，可以同時(shí)觀察三個(gè)不同的場(chǎng)景（放大倍數(shù)可以相同，也可以不同），而這三個(gè)場(chǎng)景是顯示在同一監(jiān)視器上。這樣，我們就節(jié)省了兩只攝像機(jī)、兩臺(tái)監(jiān)視器和一只畫(huà)面分割器。每個(gè)場(chǎng)景占據(jù)在監(jiān)視器屏幕的1/3 面積。鏡頭上的可調(diào)光學(xué)器件允許分別調(diào)節(jié)三個(gè)物鏡的仰角，以適用長(zhǎng)短不同的走廊需要（長(zhǎng)走廊鏡頭接近水平，短走廊需要鏡頭略微沖下）。與雙分鏡頭一樣，攝像機(jī)也要倒轉(zhuǎn)安裝。（三）拐角鏡頭拐角鏡頭使得攝像機(jī)可以做貼墻式的安裝，即攝像機(jī)與軸線與墻面相平行。在墻壁后面的空間比

51、較有限的場(chǎng)合，像柜員機(jī)、天花板或升降機(jī)內(nèi)，拐角鏡頭將會(huì)是一個(gè)很好的解決方案。拐角光學(xué)鏡頭使得2.6mm 鏡頭的軸線變得與攝像機(jī)的軸線相垂直，因?yàn)?.6mm 鏡頭的視場(chǎng)可以達(dá)到110，所以使用反光鏡來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題將是不可能的。因?yàn)槠矫娣瓷溏R無(wú)法將全部場(chǎng)景反射到攝像機(jī)鏡頭上。這種黑邊（vignitting）現(xiàn)象將使得我們無(wú)法在監(jiān)視器上看到場(chǎng)景的部分邊緣。拐角轉(zhuǎn)接器可以套接所有焦距的鏡頭，但鏡頭必須帶有C 型或CS 型的接口。（四）中繼鏡頭中繼鏡頭用來(lái)將鏡頭或粘連光纖束聚焦的光學(xué)圖像傳送到攝像機(jī)傳感器上。這種鏡頭必須與其它物鏡一起使用，其自身不能成像。在與光纖鏡頭配用時(shí)，它將光纖束輸出端上面的圖像投

52、射到傳感器上。與分像鏡頭或拐角鏡頭配用時(shí)，它也可以將雙景圖像或改向的圖像投射到傳感器上。中繼鏡頭可以被看作是一個(gè)沒(méi)有放大倍數(shù)的附加鏡頭，在與普通鏡頭配用時(shí)，它的主要作用是使得鏡頭和傳感器之間的距離適當(dāng)增大。（五）自動(dòng)聚焦鏡頭自動(dòng)聚焦鏡頭在安全方面的應(yīng)用相當(dāng)有限，這是因?yàn)樗膬r(jià)格比普通的手動(dòng)調(diào)焦鏡頭要昂貴。自動(dòng)聚焦鏡頭主要用于便攜式家用攝錄機(jī)。這種機(jī)器所使用的鏡頭都是變焦鏡頭。自動(dòng)聚焦技術(shù)共有三種：主動(dòng)紅外測(cè)距、超聲波定位和固態(tài)三角測(cè)量。主動(dòng)紅外自動(dòng)聚焦使用的是三角測(cè)量原理。鏡頭中有一個(gè)發(fā)光二極管，可以向變焦鏡頭場(chǎng)景中心區(qū)域發(fā)射一小束紅外線。接收透鏡將反射回來(lái)的紅外光投射到鏡頭旁的兩個(gè)硅探頭上。

53、鏡頭內(nèi)的微處理器電路再根據(jù)鏡頭聚焦環(huán)的物理位置和CCD 傳感器上得來(lái)的數(shù)據(jù)計(jì)算出目標(biāo)與攝像機(jī)之間的距離。之后，微處理器電路會(huì)控制變焦鏡頭上的電動(dòng)聚焦環(huán)，使中心目標(biāo)清晰地聚焦在傳感器上。自動(dòng)聚焦鏡頭不能適用于所有的工作場(chǎng)合。如果目標(biāo)不反射紅外光，或目標(biāo)將所有紅外光都反射到了其它方向，從而致使攝像機(jī)接收不到回光，或目標(biāo)超出了系統(tǒng)的工作范圍，都將無(wú)法觸發(fā)系統(tǒng)的自動(dòng)聚焦功能。（六）安定鏡頭在安全系統(tǒng)中，當(dāng)鏡頭和攝像機(jī)在觀察場(chǎng)景時(shí)晃動(dòng)或震動(dòng)時(shí)，就需要使用安定鏡頭。安定鏡頭廣泛應(yīng)用在手提式攝錄機(jī)、車載攝像機(jī)、空中平臺(tái)攝像機(jī)和船載攝像機(jī)系統(tǒng)中。安定鏡頭可以抵消攝像機(jī)因風(fēng)吹而引起的嚴(yán)重晃動(dòng)。這種鏡頭系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)

54、有活動(dòng)光學(xué)器件，并通過(guò)這種器件的反向移動(dòng)來(lái)抵消攝像機(jī)和場(chǎng)景之間相對(duì)移動(dòng)。第三節(jié)、報(bào)警探測(cè)器報(bào)警探測(cè)器是用來(lái)探測(cè)入侵者的入侵行為。需要防范入侵的地方很多，可以是某些特定的點(diǎn)、線、面，甚至是整個(gè)空間。探測(cè)器由傳感器和信號(hào)處理器組成。在入侵探測(cè)器中傳感器是探測(cè)器的核心，是一種物理量的轉(zhuǎn)化裝置，通常把壓力、震動(dòng)、聲響、光強(qiáng)等物理量轉(zhuǎn)換成易于處理的電量（電壓、電流、電阻等）。信號(hào)處理器的作用是把傳感器轉(zhuǎn)化的電量進(jìn)行放大、濾波、整形處理，使它能成為一種能夠在系統(tǒng)傳輸信道中順利轉(zhuǎn)送的信號(hào)。一、紅外報(bào)警探測(cè)器凡是溫度超過(guò)絕對(duì)0的物體都能產(chǎn)生熱輻射，而溫度低于1725的物體產(chǎn)生的熱輻射光譜集中在紅外光區(qū)域，因此

55、自然界的所有物體都能向外輻射紅外熱。而任何物體由于本身的物理和化學(xué)性質(zhì)的不同、本身溫度不同所產(chǎn)生的紅外輻射的波長(zhǎng)和距離也不盡相同，通常分為三個(gè)波段。近紅外：波長(zhǎng)范圍0.753m中紅外：波長(zhǎng)范圍325m遠(yuǎn)紅外：波長(zhǎng)范圍251000m人體輻射的紅外光波長(zhǎng)350m，其中814m 占46%，峰值波長(zhǎng)在9.5m。（一）被動(dòng)紅外報(bào)警探測(cè)器在室溫條件下，任何物品均有輻射。溫度越高的物體，紅外輻射越強(qiáng)。人是恒溫動(dòng)物，紅外輻射也最為穩(wěn)定。我們之所以稱為被動(dòng)紅外，即探測(cè)器本身不發(fā)射任何能量而只被動(dòng)接收、探測(cè)來(lái)自環(huán)境的紅外輻射。探測(cè)器安裝后數(shù)秒種已適應(yīng)環(huán)境，在無(wú)人或動(dòng)物進(jìn)入探測(cè)區(qū)域時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的紅外輻射穩(wěn)定不變，一旦有

56、人體紅外線輻射進(jìn)來(lái)，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)聚焦就使熱釋電器件產(chǎn)生突變電信號(hào)，而發(fā)出警報(bào)。被動(dòng)紅外入侵探測(cè)器形成的警戒線一般可以達(dá)到數(shù)十米。被動(dòng)式紅外探測(cè)器主要由光學(xué)系統(tǒng)、熱傳感器（或稱為紅外傳感器）及報(bào)警控制器等部分組成。其核心是不見(jiàn)是紅外探測(cè)器件，通過(guò)關(guān)學(xué)系統(tǒng)的配合作用可以探測(cè)到某個(gè)立體防范空間內(nèi)的熱輻射的變化。紅外傳感器的探測(cè)波長(zhǎng)范圍是814m，人體輻射的紅外峰值波長(zhǎng)約為10m，正好在范圍以內(nèi)。被動(dòng)式紅外探測(cè)器（Passive Infared Detector，PIR）根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同、警戒范圍及探測(cè)距離也有所不同，大致可以分為單波束型和多波束型兩種。單波束PIR 采用反射聚焦式光學(xué)系統(tǒng)，利用曲面反射鏡

57、將來(lái)自目標(biāo)的紅外輻射匯聚在紅外傳感器上。這種方式的探測(cè)器境界視場(chǎng)角較窄，一般在5以下，但作用距離較遠(yuǎn)，可長(zhǎng)達(dá)百米。因此又稱為直線遠(yuǎn)距離控制型被動(dòng)紅探測(cè)器，適合保護(hù)狹長(zhǎng)的走廊、通道以及封鎖門(mén)窗和圍墻。多波束型采用透鏡聚焦式光學(xué)系統(tǒng)，目前大都采用紅外塑料透鏡多層光束結(jié)構(gòu)的菲涅爾透鏡。這種透鏡是用特殊塑料一次成型，若干個(gè)小透鏡排列在一個(gè)弧面上。警戒范圍在不同方向呈多個(gè)單波束狀態(tài)，組成立體扇形感熱區(qū)域，構(gòu)成立體警戒。菲涅爾透鏡自上而下分為幾排，上面透鏡較多，下較少。因?yàn)槿四槻?、膝部、手臂紅外輻射較強(qiáng)，正好對(duì)著上邊的透鏡。下邊透鏡較少，一是因?yàn)槿梭w下部紅外輻射較弱，二是為防止地面小動(dòng)物紅外輻射干擾。多波

58、束型PIR 的警戒視場(chǎng)角比單波束型大得多，水平可以大于90，垂直視場(chǎng)角最大也可以達(dá)到90，但作用距離較近。所有透鏡都向內(nèi)部設(shè)置的熱釋電器件聚焦，因此靈敏度較高，只要有人在透鏡視場(chǎng)內(nèi)走動(dòng)就會(huì)報(bào)警。紅外光穿透力差，在防范區(qū)內(nèi)不應(yīng)有高大物體，否則陰影部分有人走動(dòng)將不能報(bào)警，不要正對(duì)熱源和強(qiáng)光源，特別是空調(diào)和暖氣。否則不斷變化的熱氣流將引起誤報(bào)警。為了解決物品遮擋問(wèn)題，又發(fā)明了吸頂式被動(dòng)紅外入侵探測(cè)器。安裝在頂棚上向下360范圍內(nèi)進(jìn)行警戒，只要在防護(hù)范圍內(nèi)，無(wú)論從哪個(gè)方向入侵都會(huì)觸發(fā)報(bào)警，在銀行營(yíng)業(yè)大廳，商場(chǎng)的公共活動(dòng)區(qū)等空間較大的地方得到廣泛使用。被動(dòng)式報(bào)警探測(cè)器由于探測(cè)性能好、易于布防、價(jià)格便宜而被廣泛應(yīng)用。其缺點(diǎn)是相對(duì)于主動(dòng)式探測(cè)誤報(bào)率較高。（二）主動(dòng)式紅外探測(cè)器主