電視監(jiān)控CCD攝像機(jī)與鏡頭的選用及配合

1、筑龍網(wǎng) W W W .Z H U L O N G .C O M電視監(jiān)控CCD 攝像機(jī)與鏡頭的選用及配合東北設(shè)計研究院 馬歷男 李朝棟摘要:文章在系統(tǒng)地介紹了CCD 攝像機(jī)和鏡頭的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)闡述了鏡頭的選用原則和鏡頭與攝像機(jī)的配合步驟。在進(jìn)入信息化時代的今天,隨著社會財富的增加,人們越來越重視安全防范問題。同時,利用當(dāng)今現(xiàn)有技術(shù),也完全可以對防區(qū)進(jìn)行有效的設(shè)防。CCD 攝像機(jī)的出現(xiàn)與發(fā)展,為安全防范提供了一種嶄新的技術(shù)手段,以其既具有醒目的威懾作用,又可為破案提供強(qiáng)有力證據(jù)的魅力,廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域,在閉路電視監(jiān)控方面發(fā)揮著舉足輕重的作用。CCD 攝像部分位于閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的最前沿,可以說

2、是整個系統(tǒng)的眼睛,眼睛的好壞將影響整個系統(tǒng)的質(zhì)量。所以,認(rèn)真選擇和處理CCD 攝像部分是至關(guān)重要的。1 CCD 攝像機(jī)與鏡頭CCD 是電荷藕合器件(Charge Couple Device的簡稱,它能夠?qū)z入光線轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾刹⑵鋬Υ?、轉(zhuǎn)移,把成像的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵?完成光電轉(zhuǎn)移功能,因此是理想的攝像元件。CCD 攝像機(jī)就是以其構(gòu)成的一和中微型圖像傳感器。1.1 CCD 攝像機(jī)的特點(diǎn) CCD 攝像機(jī)具有體積小、重量輕、靈敏度高、壽命長、抗振動及不受電磁干擾等特點(diǎn)。這也正是CCD 攝像機(jī)比以前的攝像管式攝像機(jī)具有的最大優(yōu)點(diǎn)。衡量CCD 攝像機(jī)性能的技術(shù)指標(biāo)主要有以下幾個方面:(1清晰度:一般

3、多指水平清晰度。電視監(jiān)控系統(tǒng)水平清晰度要求彩色攝像機(jī)在300線以上,黑白攝像機(jī)在350線以上。筑龍網(wǎng) W W W .Z H U L O N G .C O M (2靈敏度(也稱最低照度:靈敏度用勒克斯,(Lx表示。如某一攝像機(jī)的最低照度為0.1lx,其靈敏度一般0.1lx 以上的攝像機(jī)為普通型;0.1lxi 以下的攝像機(jī)為星、月光級高靈敏度型,也稱作電子增感攝像機(jī)或夜視型攝像機(jī)。(3信噪比:攝像機(jī)的圖象信號與它的噪聲信號之比,用S/N 表示。S 表示攝像機(jī)在假設(shè)元噪聲時的圖像信號值,N 表示攝像機(jī)本身產(chǎn)生的噪聲值(比如熱噪聲,二者之比即為信噪比,用分貝(dB表示。信噪比越高越好,典型值為46dB

4、。(4視頻輸出:一般用輸出信號電壓的峰一峰值表示,多為1Vp-p1.2Vp-p,即1V1.2V 峰-峰值負(fù)極性輸出,且為750復(fù)合視頻信號,采用BNC 接頭(同步頭朝下。(5CCD 靶面尺寸:常見的CCD 攝像機(jī)靶面大小分為:1英寸-靶面尺寸為寬12.7mm高9.6mm,對角線16mm。 2/3英寸-靶面尺寸為寬8.8mm高6.6mm,對角線11mm。1/2英寸-靶面尺寸為寬6.4mm高4.8mm,對角線8mm。1/3英寸-靶面尺寸為寬4.8mm高3.6mm,對角線6mm。1/4英寸-靶面尺寸為寬3.2mm高2.4mm,對角線4mm。 CCD 攝像機(jī)靶面小,將能降低成本,因此1/3英寸及以下的

5、攝像機(jī)將占據(jù)越來越大的市場份額。除了上述幾種技術(shù)指標(biāo)外,攝像機(jī)的供電電源分為直流和交流兩種供電型式,常見的交流供電電壓有,110V 和24V,直流供電電壓有24V,12V 和9V。攝像機(jī)與鏡頭接口形式有C/CS 型之分。掃描制式基本有兩種:PAL-B 和NTSC。另一個值得重視的指標(biāo)是同步方式?，F(xiàn)代的CCD 攝像機(jī),大多采用相位可調(diào)線路鎖定的同步方式,即以交流電源頻率(50Hz作為用于垂直同步的參考值而代替筑龍網(wǎng) W W W .Z H U L O N G .C O M 了攝像機(jī)的內(nèi)同步發(fā)生器。在切換攝像機(jī)輸出時,圖像元滾動,不會造成畫面失真。此外還有一個外部調(diào)整的相位控制(90%,所以可獲得非

6、常精確的同步。1.2 攝像機(jī)鏡頭的分類和技術(shù)特性與普通照相機(jī)所用卡口鏡頭不同,所有攝像機(jī)的鏡頭均是螺紋口的,CCD 攝像機(jī)的鏡頭安裝有兩種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),即C 安裝座和Cs 安裝座。兩者之螺紋部分相同,都是1英寸32牙螺紋座,直徑均為25.4mm。不同之處在于C 安裝座從鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離是17.526mm;Cs 安裝從鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離則為12.5mm。如果要將一個C 安裝座鏡頭裝到一個CS 安裝座攝像機(jī)上時,則需要使用鏡頭轉(zhuǎn)換器,即C/CS 調(diào)節(jié)圈。標(biāo)準(zhǔn)鏡頭:視角300左右,當(dāng)鏡頭焦距近似等于攝像靶面對角線長度時,則定為該機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。在2/3英寸CCD 攝像機(jī)中,標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定

7、為16mm,在1/2英寸CCD 攝像機(jī)中,標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為12mm,在1/3英寸CCD 攝像機(jī)中,標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為8mm。廣角鏡頭:視角550以上,焦距可小到幾毫米,能提供較寬廣的視景。 遠(yuǎn)攝鏡頭:視角200以內(nèi),焦距可達(dá)幾十厘米、幾十分米,這種鏡頭可在遠(yuǎn)距離情況下將拍攝的物體影像放大,但觀察范圍將縮小。變焦鏡頭:又稱伸縮鏡頭,有手動變焦和電動變焦兩類,可對所監(jiān)視場景的視場角及目標(biāo)物進(jìn)行變焦距攝取圖像,適合長距離變化觀察和攝取目標(biāo)。變焦鏡頭的特點(diǎn)是:在成像清晰的情況下,通過鏡頭焦距的變化來改變圖像大小與視場大小。針孔鏡頭:鏡頭端頭直徑僅幾毫米,可隱蔽安裝。針孔鏡頭或棱鏡鏡頭適用于有遮蓋物或有特

8、殊要求的環(huán)境中,此時標(biāo)準(zhǔn)鏡頭或容易受損、或容易被發(fā)現(xiàn),采用筑龍網(wǎng) W W W .Z H U L O N G .C O M 針孔鏡頭或棱鏡鏡頭可滿足類似特殊要求,比如在工業(yè)窯爐及精神病院等場所。鏡頭有手動光圈和自動光圈之分,手動光圈鏡頭適合于亮度變化較小場所,自動光圈鏡頭因光照度發(fā)生大幅度變化時,其光圈亦作自動調(diào)整,可提供必要的動態(tài)范圍,使攝像機(jī)產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的視頻信號,故適合于亮度變化較大場所。自動光圈有兩類:一類是通過視頻信號控制鏡頭光圈,稱為視頻輸入型,另一類是利用機(jī)上直流電壓直接控制光圈,稱為DC 輸入型。中焦距鏡頭:即標(biāo)準(zhǔn)鏡頭,焦距的長度視CCD 靶面的尺寸而定。由此可知,鏡頭的焦距與視場角

9、的大小成反比,即焦距越長,視場角越小;焦距越短,視場角越大。鏡頭的相對孔徑是鏡頭的人射膛D 與焦距f 之比,它是決定鏡頭通光能力的重要指標(biāo)。式F=f/D 表示,即光圈數(shù)。F 值越小,頭上均標(biāo)有其最大的F 值,如6mm/F1.距f 為6mm,最大孔徑為4.29mm。對孔徑的平方成正比,對孔徑就應(yīng)是原來的在倍。在鏡頭的標(biāo)環(huán)上常標(biāo)有1.4、2、2.8、4、5.16、22等檔。另一個值得注意的是景深問題,像機(jī)通過鏡頭,除了能把一還使該景物前后一筑龍網(wǎng) W W W .Z H U L O N G .C O M 面上,這段范圍叫做景深。物距有關(guān),焦距越短景深越大,距越近,景深越小。2 CCD 攝像機(jī)與鏡頭的

10、選配原則2.1 CCD 攝像機(jī)的選用原則CCD 攝像機(jī)與鏡頭的選用原則是根據(jù)使用場合、監(jiān)視對象、目標(biāo)距離、安裝環(huán)境及監(jiān)視目的來選擇所需的攝像機(jī)。一般來講,在保證攝像系統(tǒng)可靠性及基本質(zhì)量的前提下盡可能采用中低檔次的攝像機(jī)和鏡頭,這一方面可以節(jié)省投資,另一方面,通常檔次越高的設(shè)備由于其造價高產(chǎn)量必然較少,故相對來說可靠性指標(biāo)比之中低檔次產(chǎn)品要低,而維護(hù)使用的費(fèi)用及技術(shù)水平卻要求較高。作為電視監(jiān)控系統(tǒng)不能像電視臺那樣配備水平較高的專業(yè)技術(shù)人員,因操作的限制,高檔次設(shè)備得不到高質(zhì)量畫面的例子屢見不鮮的。彩色攝像機(jī)能辨別出景物或衣著的顏色,適合觀察和辨認(rèn)目標(biāo)細(xì)節(jié),但造價較高,清晰度較低,若進(jìn)行宏觀監(jiān)視,

11、目標(biāo)場景色彩又較為豐富,此時最好采用彩色攝像機(jī)。從技術(shù)發(fā)展來看,彩色攝像機(jī)應(yīng)用比重越來越大。黑白攝像機(jī)清晰度較高,靈敏度也高于彩色攝像機(jī),但沒有色彩 體現(xiàn),所以在照度不高,目標(biāo)沒有明顯的色彩標(biāo)志和差異,同時又希望較清晰地反映出目標(biāo)下,應(yīng)選用黑白攝像機(jī)。球形攝像機(jī),是科學(xué)技術(shù)發(fā)展?jié)B透到安全防范領(lǐng)域的代表之一,它是集CCD 攝像機(jī)、變焦鏡頭、全方位去臺及解碼驅(qū)動器于一體的新型攝像系統(tǒng),其在性能方面已實現(xiàn)了云臺的高速及無級變速運(yùn)動、鏡頭變焦及光圈的精確預(yù)置、程序式的多預(yù)置設(shè)定,甚至運(yùn)動過程中的焦功能,從而使攝像系統(tǒng)具備自動巡視和部分自動跟蹤功能,從單純的功能型向智能型轉(zhuǎn)變。球形攝像機(jī)近年來被廣泛地應(yīng)用在賓館、醫(yī)院、娛樂場所、營業(yè)場所及室外例如:某 CCD 攝像機(jī)采用 1/3 英寸靶面,用以監(jiān)視商場收銀臺,有效范圍為 2m2m,攝像機(jī)安裝于距收銀臺 7m 處,該攝像機(jī)需配多大焦距鏡頭? 利用式(1有:v=3.6mm V=2m d=7m 因此:f=3.67/2=12.6mm 故可采用標(biāo)稱焦距為 12mm 的定焦鏡頭. 變焦鏡頭焦距的計算與定焦鏡頭一樣, 鏡頭并配合云臺,