監(jiān)控技巧與監(jiān)控常識.

1、監(jiān)控技巧與監(jiān)控常識1. CCD尺寸,亦即攝象機靶面。原多為 1/2英寸,現(xiàn)在 1/3 英寸的已普及化 ,1/4英 寸和 1/5 英寸也已商品化。2. CCD像素,是 CCD的主要性能指標 ,它決定了顯示圖像的清晰程度 ,分辨率越 高 ,圖像細節(jié)的表現(xiàn)越好。 CCD 是由面陣感光元素組成 ,每一個元素稱為像素 ,像素 越多 ,圖像越清晰?，F(xiàn)在市場上大多以 25萬和 38萬像素為劃界 ,38萬像素以上者為 高清晰度攝象機。3. 水平分辨率。彩色攝象機的典型分辨率是在 320到500電視線之間 ,主要有330 線、 380線、 420線、 460線、 500線等不同檔次。分辨率是用電視線 （簡稱線

2、TV LINES 來表示的 ,彩色攝像頭的分辨率在 330500線之間。分辨率與 CCD 和鏡 頭有關(guān) ,還與攝像頭電路通道的頻帶寬度直接相關(guān) ,通常規(guī)律是 1MHz 的頻帶寬度相 當于清晰度為 80線。頻帶越寬 ,圖像越清晰 ,線數(shù)值相對越大。4. 最小照度 ,也稱為靈敏度。是 CCD對環(huán)境光線的敏感程度 ,或者說是 CCD正 常成像時所需要的最暗光線。照度的單位是勒克斯 （LUX,數(shù)值越小 ,表示需要的光線 越少 ,攝像頭也越靈敏。月光級和星光級等高增感度攝象機可工作在很暗條件,13lux 屬一般照度月光型 :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

3、以下紅外型采用紅外燈照明 ,在沒有光線的情況下也可以成像 （黑白5. 掃描制式。有 PAL 制和 NTSC制之分。中國采用隔行掃描 （PAL 制式（黑白 為 CCIR,標準為 625 行,50 場,只有醫(yī)療或其它專業(yè)領(lǐng)域才用到一些非標準制式。另 外,日本為 NTSC 制式,525行,60場（黑白為 EIA。8. 視頻輸出。多為 1Vp-p、75,均采用 BNC 接頭9. 鏡頭安裝方式。有 C和 CS方式,二者間不同之處在于感光距離不同。鏡頭的選擇和主要參數(shù) :攝像機鏡頭是視頻監(jiān)視系統(tǒng)的最關(guān)鍵設(shè)備 ,它的質(zhì)量 （指標優(yōu)劣直接影響攝像機 的整機指標 ,因此 ,攝像機鏡頭的選擇是否恰當既關(guān)系到系統(tǒng)質(zhì)

4、量 ,又關(guān)系到工程造 價。鏡頭相當于人眼的晶狀體 ,如果沒有晶狀體 ,人眼看不到任何物體 ;如果沒有鏡頭 , 那么攝像頭所輸出的圖像就是白茫茫的一片 ,沒有清晰的圖像輸出 ,這與我們家用攝 像機和照相機的原理是一致的。當人眼的肌肉無法將晶狀體拉伸至正常位置時,也就是人們常說的近視眼 ,眼前的景物就變得模糊不清 ;攝像頭與鏡頭的配合也有類似 現(xiàn)象,當圖像變得不清楚時 ,可以調(diào)整攝像頭的后焦點 ,改變 CCD 芯片與鏡頭基準面 的距離 （相當于調(diào)整人眼晶狀體的位置 ,可以將模糊的圖像變得清晰。由此可見 ,鏡頭 在閉路監(jiān)控系統(tǒng)中的作用是非常重要的。工程設(shè)計人員和施工人員都要經(jīng)常與鏡頭 打交道 :設(shè)計

5、人員要根據(jù)物距、成像大小計算鏡頭焦距 ,施工人員經(jīng)常進行現(xiàn)場調(diào)試 , 其中一部分就是把鏡頭調(diào)整到最佳狀態(tài)。1、鏡頭的分類按外形功能分按尺寸大小分按光圈分按變焦類型分按焦距長矩分球面鏡頭 1”25mm自 動光圈電動變焦長焦距鏡頭非球面鏡頭 1/2 ”3mm手 動光圈手動變焦標準鏡頭針孔鏡頭 1/3 ”8.5mm固 定光圈固定焦距廣角鏡頭魚眼鏡頭 2/3”17mm（1以鏡頭安裝分類 : 所有的攝象機鏡頭均是螺紋口的 ,CCD攝象機的鏡頭安裝 有兩種工業(yè)標準 ,即 C 安裝座和 CS 安裝座。兩者螺紋部分相同 ,但兩者從鏡頭到感 光表面的距離不同。 C安裝座 :從鏡頭安裝基準面到焦點的距離是 17.

6、526mm。CS 安裝座:特種 C安裝,此時應(yīng)將攝象機前部的墊圈取下再安裝鏡頭。其鏡頭安裝基準 面到焦點的距離是 12.5mm。如果要將一個 C 安裝座鏡頭安裝到一個 CS安裝座攝 象機上時 ,則需要使用鏡頭轉(zhuǎn)換器。 (2 以攝象機鏡頭規(guī)格分類 : 攝象機鏡頭規(guī)格應(yīng)視 攝象機的 CCD 尺寸而定 ,兩者應(yīng)相對應(yīng)。即攝象機的 CCD 靶面大小為 1/2 英寸時 , 鏡頭應(yīng)選 1/2英寸。攝象機的 CCD 靶面大小為 1/3英寸時,鏡頭應(yīng)選 1/3英寸。攝象 機的 CCD 靶面大小為 1/4英寸時 ,鏡頭應(yīng)選 1/4英寸。如果鏡頭尺寸與攝象機 CCD 靶面尺寸不一致時 ,觀察角度將不符合設(shè)計要求

7、,或者發(fā)生畫面在焦點以外等問題。(3以鏡頭光圈分類 : 鏡頭有手動光圈 (manual iris和自動光圈 (auto iris之分,配合 攝象機使用 ,手動光圈鏡頭適合于亮度不變的應(yīng)用場合 ,自動光圈鏡頭因亮度變更時 其光圈亦作自動調(diào)整 ,故適用亮度變化的場合。自動光圈鏡頭有兩類 :一類是將一個 視頻信號及電源從攝象機輸送到透鏡來控制鏡頭上的光圈,稱為視頻輸入型 ,另一類則利用攝象機上的直流電壓來直接控制光圈 ,稱為 DC 輸入型。自動光圈鏡頭上的 ALC( 自動鏡頭控制調(diào)整用于設(shè)定測光系統(tǒng) ,可以整個畫面的平均亮度 ,也可以畫面中 最亮部分 (峰值來設(shè)定基準信號強度 ,供給自動光圈調(diào)整使用

8、。一般而言 ,ALC 已在 出廠時經(jīng)過設(shè)定 ,可不作調(diào)整 ,但是對于拍攝景物中包含有一個亮度極高的目標時 ,明 亮目標物之影像可能會造成 "白電平削波 "現(xiàn)象 ,而使得全部屏幕變成白色 ,此時可以 調(diào)節(jié) ALC 來變換畫面。另外 ,自動光圈鏡頭裝有光圈環(huán) ,轉(zhuǎn)動光圈環(huán)時 ,通過鏡頭的 光通量會發(fā)生變化 ,光通量即光圈 ,一般用 F 表示,其取值為鏡頭焦距與鏡頭通光口徑 之比,即:F=f(焦距/D(鏡頭實際有效口徑 , F值越小,則光圈越大。采用自動光圈鏡頭 , 對于下列應(yīng)用情況是理想的選擇 ,它們是 :在諸如太陽光直射等非常亮的情況下 ,用自 動光圈鏡頭可有較寬的動態(tài)范圍。

9、要求在整個視野有良好的聚焦時,用自動光圈鏡頭有比固定光圈鏡頭更大的景深。要求在亮光上因光信號導(dǎo)致的模糊最小時,應(yīng)使用自動光圈鏡頭。(4以鏡頭的視場大小分類 :標準鏡頭:視角 30度左右,在1/2英寸 CCD攝象機中, 標準鏡頭焦距定為 12mm,在1/3英寸 CCD攝象機中,標準鏡頭焦距定為 8mm。廣角 鏡頭:視角 90度以上,焦距可小于幾毫米 ,可提供較寬廣的視景。遠攝鏡頭 :視角 20度 以內(nèi) ,焦距可達幾米甚至幾十米 ,此鏡頭可在遠距離情況下將拍攝的物體影響放大 ,但 使觀察范圍變小。變倍鏡頭 (zoom lens:也稱為伸縮鏡頭 ,有手動變倍鏡頭和電動變倍 鏡頭兩類?？勺兘裹c鏡頭 (

10、vari-focus lens:它介于標準鏡頭與廣角鏡頭之間 ,焦距連續(xù) 可變 ,即可將遠距離物體放大 ,同時又可提供一個寬廣視景 ,使監(jiān)視范圍增加。變焦鏡 頭可通過設(shè)置自動聚焦于最小焦距和最大焦距兩個位置 ,但是從最小焦距到最大焦 距之間的聚焦 ,則需通過手動聚焦實現(xiàn)。針孔鏡頭 :鏡頭直徑幾毫米 ,可隱蔽安裝。(5 從鏡頭焦距上分短焦距鏡頭 :因入射角較寬 ,可提供一個較寬廣的視野。中焦 距鏡頭 :標準鏡頭 ,焦距的長度視 CCD 的尺寸而定。長焦距鏡頭 :因入射角較狹窄 ,故 僅能提供狹窄視景 ,適用于長距離監(jiān)視。變焦距鏡頭 :通常為電動式 ,可作廣角、標準 或遠望等鏡頭使用。1 定焦距

11、: 焦距固定不變 , 可分為有光圈和無光圈兩種。·有光圈 :鏡頭光圈的大小可以調(diào)節(jié)。根據(jù)環(huán)境光照的變化 ,應(yīng)相應(yīng)調(diào)節(jié)光圈的大 小。光圈的大小可以通過手動或自動調(diào)節(jié)。人為手工調(diào)節(jié)光圈的,稱為手動光圈 ;鏡頭自帶微型電機自動調(diào)整光圈的 ,稱為自動光圈。·無光圈:即定光圈 ,其通光量是固定不變的。主要用光源恒定或攝像機自帶電子 快門的情況。2 變焦距 : 焦距可以根據(jù)需要進行調(diào)整 , 使被攝物體的圖像放大或縮小。常用的變焦鏡頭為六倍、十倍變焦。三可變鏡頭 :可調(diào)焦距、調(diào)聚焦、調(diào)光圈。二可變鏡頭 :可調(diào)焦距、調(diào)聚焦、自動光圈。注釋:變焦鏡頭 -焦平面的位置固定 ,而焦路可連續(xù)調(diào)節(jié)的

12、光學(xué)系統(tǒng)。變焦是通過移動 鏡頭內(nèi)部的鏡片 ,改變它們之間的相對位置而實現(xiàn)的。這樣就可以在一定范圍內(nèi)改 變鏡頭的焦距長度和視角。焦距-透鏡中心或其第二主平面到圖像聚集點處的距離。單位一般為毫米或英 寸。光圈 -位于攝像機鏡頭內(nèi)部分的、可以調(diào)節(jié)的光學(xué)機械性闌也 ,可用來控制通過 鏡頭的光線的多少。自動光圈 -鏡頭內(nèi)的隔膜裝置 ,可根據(jù)電視攝像機傳來的視頻信號自行調(diào)節(jié) ,以 適應(yīng)光照強度的變化。光圈隔膜通過打開或關(guān)閉光圈來控制通過鏡頭傳送的光線。 典型的補償范圍是 10000-1到 300000-1。2、選擇鏡頭的技術(shù)依據(jù)(1鏡頭的成像尺寸應(yīng)與攝象機 CCD靶面尺寸相一致 ,如前所述,有 1英寸、

13、2/3 英寸、 1/2英寸、 1/3 英寸、 1/4英寸、 1/5 英寸等規(guī)格。(2 鏡頭的分辨率描述鏡頭成像質(zhì)量的內(nèi)在指標是鏡頭的光學(xué)傳遞函數(shù)與畸變 , 但對擁護而言 ,需要了解的僅僅是鏡頭的空間分辨率 ,以每毫米能夠分辨的黑白條紋 數(shù)為計量單位 ,計算公式為 :鏡頭分辨率 N=180/畫幅格式的高度。由于攝象機 CCD 靶面大小已經(jīng)標準化 ,如 1/2 英寸攝象機 ,其靶面為寬 6.4mm*高 4.8mm,1/3 英寸攝象 機為寬 4.8mm*高 3.6mm。因此對 1/2英寸格式的 CCD 靶面,鏡頭的最低分辨率應(yīng) 為 38 對線/mm,對 1/ 3 英寸格式攝象機 ,鏡頭的分辨率應(yīng)大于

14、 50 對線,攝象機的靶面 越小,對鏡頭的分辨率越高。(3 鏡頭焦距與視野角度首先根據(jù)攝象機到被監(jiān)控目標的距離 ,選擇鏡頭的焦距 , 鏡頭焦距 f 確定后 ,則由攝象機靶面決定了視野。(4光圈或通光量鏡頭的通光量以鏡頭的焦距和通光孔徑的比值來衡量 ,以 F為 標記,每個鏡頭上均標有其最大的 F值,通光量與 F 值的平方成反比關(guān)系 ,F值越小,則 光圈越大。所以應(yīng)根據(jù)被監(jiān)控部分的光線變化程度來選擇用手動光圈還是用自動光 圈鏡頭。3、變焦鏡頭 (zoom lens變焦鏡頭有手動伸縮鏡頭和自動伸縮鏡頭兩大類。伸縮鏡頭由于在一個鏡頭內(nèi)能夠使鏡頭焦距在一定范圍內(nèi)變化,因此可以使被監(jiān)控的目標放大或縮小 ,

15、所以也常被成為變倍鏡頭。典型的光學(xué)放大規(guī)格有 6 倍 (6.036mm,F1.2、8倍(4.536mm,F1.6、10倍(8.080mm,F1.2、12倍 (6.072mm,F1.2、20倍(10200mm,F1.2等檔次 ,并以電動伸縮鏡頭應(yīng)用最普遍。為 增大放大倍數(shù) ,除光學(xué)放大外還可施以電子數(shù)碼放大。在電動伸縮鏡頭中 , 光圈的調(diào) 整有三種 ,即:自動光圈、直流驅(qū)動自動光圈、電動調(diào)整光圈。其聚焦和變倍的調(diào)整,則只有電動調(diào)整和預(yù)置兩種 ,電動調(diào)整是由鏡頭內(nèi)的馬達驅(qū)動 ,而預(yù)置則是通過鏡頭內(nèi)的電位計預(yù)先設(shè)置調(diào)整停止位 ,這樣可以免除成像 必須逐次調(diào)整的過程 ,可精確與快速定位。在球形罩一體化

16、攝像系統(tǒng)中 ,大部分采用 帶預(yù)置位的伸縮鏡頭。另一項令用戶感興趣的則是快速聚焦功能,它由測焦系統(tǒng)與電動變焦反饋控制系統(tǒng)構(gòu)成。4、鏡頭與攝像機 CCD 尺寸的關(guān)系 1/2"鏡頭既可用于 1/2"攝像機,也可用于 1/3"攝像機,但視角會減少 25%左右。 1/3"鏡頭不能用于 1/2"攝像機,只能用于 1/3"攝 像機。5、不同種類鏡頭的應(yīng)用范圍* 手動、自動光圈鏡頭的應(yīng)用范圍手動光圈鏡頭是的最簡單的鏡頭, 適用于光照條件相對穩(wěn)定的條件下 ,手動光圈由數(shù)片金屬薄片構(gòu)成。光通量靠鏡頭外徑上的一 個環(huán)調(diào)節(jié)。旋轉(zhuǎn)此圈可使光圈收小或放大。在照明

17、條件變化大的環(huán)境中或不是用來 監(jiān)視某個固定目標 ,應(yīng)采用自動光圈鏡頭 ,比如在戶外或人工照明經(jīng)常開關(guān)的地方 ,自 動光圈鏡頭的光圈的動作由馬達驅(qū)動 ,馬達受控于攝像機的視頻信號。手動光圈鏡 頭和自動光圈鏡頭又有定焦距 (光圈鏡頭自動光圈鏡頭和電動變焦距鏡頭之分。* 定焦距 ( 光圈鏡頭 ,一般與電子快門攝像機配套 ,適用于室內(nèi)監(jiān)視某個固定目標 的場所作用。定焦距鏡頭一般又分為長焦距鏡頭 ,中焦距鏡頭和短焦距鏡頭。中焦 距鏡頭是焦距與成像尺寸相近的鏡頭 ;焦距小于成像尺寸的稱為短距鏡頭 ,短焦距鏡 頭又稱廣角鏡頭 ,該鏡頭的焦距通常是 28mm以下的鏡頭 ,短焦距鏡頭主要用于環(huán)境 照明條件差 ,

18、監(jiān)視范圍要求寬的場合 ,焦距大于成像尺寸的稱為長焦距鏡頭 ,長焦距鏡 頭又稱望遠鏡頭 ,這類鏡頭的焦距一般在 150mm以上 ,主要用于監(jiān)視較遠處的景 物。* 手動光圈鏡頭 , 可與電子快門攝像機配套 ,在各種光線下均可使用。*自動光圈鏡頭 ,(EF可與任何 CCD攝像機配套 ,在各種光線下均可使用 ,特別用 于被監(jiān)視表面亮度變化大、范圍較大的場所。為了避免引起光暈現(xiàn)象和燒壞靶面 , 一般都配自動光圈鏡頭。* 電動變焦距鏡頭 , 可與任何 CCD 攝像機配套 ,在各種光線下均可使用 , 變焦距 鏡頭是通過遙控裝置來進行光對焦 ,光圈開度 ,改變焦距大小的。6、鏡頭的主要性能指標有以下幾個 :(

19、 1 焦距:焦距的大小決定著視場角的大小 ,焦距數(shù)值小 ,視場角大 ,所觀察的范圍 也大,但距離遠的物體分辨不很清楚 ;焦距數(shù)值大,視場角小,觀察范圍小 ,只要焦距選 擇合適 ,即便距離很遠的物體也可以看得清清楚楚。由于焦距和視場角是一一對應(yīng) 的 ,一個確定的焦距就意味著一個確定的視場角 ,所以在選擇鏡頭焦距時 ,應(yīng)該充分考 慮是觀測細節(jié)重要 ,還是有一個大的觀測范圍重要 ,如果要看細節(jié) ,就選擇長焦距鏡頭 如果看近距離大場面 ,就選擇小焦距的廣角鏡頭。(2 光闌系數(shù) :即光通量,用F表示,以鏡頭焦距 f和通光孔徑 D的比值來衡量。每 個鏡頭上都標有最大 F 值,例如 6mm/F1.4代表最大

20、孔徑為 4.29毫米。光通量與 F 值的平方成反比關(guān)系 ,F 值越小 ,光通量越大。鏡頭上光圈指數(shù)序列的標值為 1.4,2,2.8,4,5.6,8,11, 16,22等,其規(guī)律是前一個標值時的曝光量正好是后一個標值對應(yīng) 曝光量的 2 倍。也就是說鏡頭的通光孔徑分別是 1/1.4,1/2,1/2.8,1/4,1/5.6,1/8,1/11,1/16,1/22前, 一數(shù)值是后一數(shù)值的根號 2 倍,因此光圈 指數(shù)越小 ,則通光孔徑越大 ,成像靶面上的照度也就越大。另外鏡頭的光圈還有手動 (MANUAL IRIS 和自動光圈(AUTO IRIS 之分。配合攝像頭使用 ,手動光圈適合亮度 變化不大的場合

21、,它的進光量通過鏡頭上的光圈環(huán)調(diào)節(jié) ,一次性調(diào)整合適為止。自動光圈鏡頭會隨著光線的變化而自動調(diào)整 ,用于室外、入口等光線變化大且頻繁的場( 3 自動光圈鏡頭 : 自動光圈鏡頭目前分為兩類 : 一類稱為視頻 (VIDEO 驅(qū)動型 , 鏡 頭本身包含放大器電路 ,用以將攝像頭傳來的視頻幅度信號轉(zhuǎn)換成對光圈馬達的控 制。另一類稱為直流 (DC 驅(qū)動型 ,利用攝像頭上的直流電壓來直接控制光圈。這種 鏡頭只包含電流計式光圈馬達 ,要求攝像頭內(nèi)有放大器電路。對于各類自動光圈鏡 頭,通常還有兩項可調(diào)整旋鈕 ,一是 ALC 調(diào)節(jié)(測光調(diào)節(jié) ,有以峰值測光和根據(jù)目標發(fā) 光條件平均測光兩種選擇 ,一般取平均測光檔

22、 ;另一個是 LEVEL 調(diào)節(jié)(靈敏度 ,可將輸 出圖像變得明亮或者暗淡。( 4 變倍鏡頭 : 變倍鏡頭分為手動 (MANUAL ZOOM LENS 和電動 (AUTO ZOOM LENS 兩種,手動變倍鏡頭一般用于科研項目而不用在閉路監(jiān)視系統(tǒng)中。在監(jiān)控很大 的場面時 ,攝像頭通常要配合電動鏡頭和云臺使用。電動鏡頭的好處是變焦范圍大,既可以看大范圍的情況 ,也可以聚焦某個細節(jié) ,再加上云臺可以上下左右的轉(zhuǎn)動 ,可視 范圍就非常大了。電動鏡頭有 6 倍、 10倍、 15 倍、 20倍等多種倍率 ,如果再知道基 準焦距,就可以確定鏡頭焦距的可變范圍。例如一個 6倍電動鏡頭 ,基準焦距為 8.5 毫米,那么其變焦范圍就是 8.5到51毫米連續(xù)可調(diào),視場角為 31.3到5.5度。電動鏡 頭的控制電壓一般是直流 8V16V,最大電流為 30 毫安。所以在選控制器時 ,要充分 考慮傳輸線纜長度 ,如果距離太遠 ,線路產(chǎn)生的電壓下