華為eSpace攝像機基礎知識

攝像機基礎知識目錄一、攝像機簡介二、攝像機性能參數及功能指標三、鏡頭基礎知識四、配件簡介五、攝像機選型

攝像機簡介在安防領域中，攝像機通常是指含有鏡頭的攝像機，如半球攝像機、一體化球機等都是由攝像機和鏡頭構成的一體化設備。但是，對于普通槍式攝像機，由于可能需要配置不同類型的鏡頭，因此“攝像機”也指不包括鏡頭的裸攝像機，在實際應用中需根據應用的具體需求，選擇一個合適的鏡頭與裸攝像機配套。一套完整的前端攝像機設備應包括：攝像機、鏡頭、防護罩、云臺、支架等?？筛鶕蛻舻男枨蠹皯脠鏊鶃砼渲孟鄳那岸藬z像系統(tǒng)。組成：光學鏡頭、影像傳感器（CCD、CMOS）、DSP圖像處理模塊、電路系統(tǒng)組成;原理：被攝物體反射的光線首先傳播到鏡頭，經鏡頭聚焦到圖像傳感器上，傳感器所產生的模擬信號經過模/數轉換器轉換為數字信號，然后由攝像機內置的DSP芯片進行信號處理，如增益、降噪、背光補償等處理。經過DSP處理后的數字信號又經過數/模轉換重新轉化為模擬信號輸出。

模擬攝像機IPC：集成了視頻音頻采集、信號處理、編碼壓縮、智能分析、緩沖存儲以及網絡傳輸等功能,再結合錄像系統(tǒng)及管理平臺，就可以構建成大規(guī)模、分布式的智能網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)；從功能來講，可以簡單認為IPC是模擬攝像機+DVS。原理：光線通過鏡頭進入傳感器，然后轉換成數字信號由內置的信號處理器進行預處理，處理后的數字信號由編碼壓縮芯片進行編碼壓縮，最后通過網絡接口發(fā)送到網絡上進行傳輸。

網絡攝像機（IPC）IPC模擬攝像機核心技術感光器件、編碼算法、壓縮芯片、視頻分析算法光學鏡頭及成像器件圖像質量可實現(xiàn)百萬像素最多接近于40萬像素存儲介質硬盤為主要存儲介質磁帶錄像機或硬盤錄像機接線方式網線視頻線、控制線成本因素綜合成本不高單機成本不高應用場合具有網絡接入的各種場合多種類型適應各種場合音頻支持集成雙向音頻功能不具備音頻功能應用情況目前應用率較低，但增勢強目前應用率高，但增速放緩

模擬攝像機與IPC的比較槍型攝像機半球攝像機特型攝像機按結構劃分紅外半球普通半球針孔攝像機飛碟攝像機煙感攝像機筆筒攝像機云臺攝像機云臺攝像機一體化球機普通槍機紅外槍機

攝像機分類編碼板/接口板/電源板Sensor板后焦調節(jié)裝置

槍機內部結構Sensor板在這里面，和鏡頭垂直。鏡頭在出廠前已經集成和調試好。主處理板和接口板合一。位于上下兩個支架間。上下兩部分由電纜進行連接。

半球內部結構編碼板、接口板的位置一體化機芯，標準模塊結構、機電控制、馬達等作為一個標準外購部件。

球機內部結構

華為攝像機全景圖目錄一、攝像機簡介二、攝像機性能參數及功能指標三、鏡頭基礎知識四、配件簡介五、攝像機選型主要參數技術說明圖像傳感器尺寸圖像傳感器能夠將光線信號變?yōu)殡姾尚盘柌㈦姾尚盘栠M行存儲，圖像傳感器畫面寬度和高度的比例通常為4：3。規(guī)格分為1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸等，圖像傳感器的尺寸大小決定光線的敏感度，進而決定圖像的質量。清晰度攝像機的清晰度用線表示，分為水平線和垂直線，在實際應用中常以水平線作為清晰度的評估指標，線數越多，則清晰度越高。常用的黑白攝像機的清晰度一般為450-600，而彩色攝像機的清晰度一般為330-480，其數值越大成像越清晰。一般的監(jiān)視場合，用450線左右的攝像機就可以滿足要求，對于醫(yī)療、圖像處理等特殊場合，用600線的攝像機能得到更清晰的圖像。分辨率

圖像分辨率簡單說就是指屏幕水平和方向垂直方向所顯示的點數。比如1280×720，其中“1280”表示屏幕上水平方向顯示的點數，“720”表示垂直方向顯示的點數。分辨率越高，圖像就越清晰。最低照度

照度是測量攝像機感光度的單位（Lux），是攝像機能在多暗的光照條件下拍攝到圖像。勒克司（Lux）的值越低，表明攝像機能在光照條件更低的情況下拍攝到清晰的圖像。測試最低照度值必須注意鏡頭光圈大小，F(xiàn)值越小，光圈越大，需要的照度越低。不同的光圈，最低照度值是不同的。信噪比信號電壓對于噪聲電壓的比值，噪聲包括電源雜波、隨機雜波、單頻雜波等。常常用分貝（dB）表示。信噪比越高表明它產生的雜波越少，圖像信號質量越高。

攝像機主要技術指標

CCD的概念電荷藕合器件圖像傳感器CCD（ChargeCoupledDevice），CCD由許多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。當CCD表面受到光線照射時，每個感光單位會將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產生的信號加在一起，就構成了一幅完整的畫面。CMOS的概念互補性氧化金屬半導體CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor），主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體，使其在CMOS上共存著帶N（帶–電）和P（帶+電）級的半導體，這兩個互補效應所產生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。CCDCMOS圖像傳感器，是攝像頭的核心。根據元件的不同，可分為CCD和CMOS兩大類。

圖像傳感器1/2各項尺寸1”(inch)2/3”(inch)1/2”(inch)1/3”(inch)1/4”(inch)垂直尺寸(v)9.6mm6.6mm4.8mm3.6mm2.7mm水平尺寸(h)12.8mm8.8mm6.4mm4.8mm3.6mm對角線尺寸16mm11mm8mm6mm4mm圖像傳感器尺寸（靶面尺寸）即感光器件成像面積的大小(H*V)，攝像機的靶面尺寸需要和鏡頭的尺寸配合，靶面尺寸的大小與分辨率的高低并沒有直接的關系，靶面尺寸的參數決定了鏡頭的參數和視場的大小。靶面參數靶面尺寸參數如下：

圖像傳感器2/2

圖象清晰度又稱水平解析度，衡量標準是以電視線（TVL）的多少來表示的。水平電視線數越多，圖象越清晰。彩色攝像機的清晰度大多是在300－500線之間。現(xiàn)在市場上大多產品宣稱能達到450線/480線。攝像機的線數的考慮要與監(jiān)視器的線數綜合考慮，最好的效果是兩者的線數保持一致。信噪比（dB）攝像機輸出圖象信號的信號與噪聲之比，比值越大，圖象噪聲干擾越小，圖象質量越高。一般應大于45dB。典型值為46db，若為50db，則圖像有少量噪聲（雪花狀），但圖像質量良好；若為60db，則圖像質量優(yōu)良，不出噪聲。

圖像清晰度與信噪比分辨率用“水平像素Ｘ垂直像素”來表達,如1280Ｘ1024代表水平行有1280個像素而垂直列上有1024個像素。這樣整個畫面大約有130萬個像素。在傳統(tǒng)的CCTV系統(tǒng)中,受制于技術本身的限制,最大分辨率為720×480(NTSC制式)及720×576(PAL),相當于總像素數量約40萬像素,也就是常說的D1分辨率水平。

分辨率1/2分辨率傳輸帶寬范圍（最高性價比）QCIF（176*144）32kbps-128kbps（128kbps）CIF（352*288）128kbps-512kbps（384kbps）4CIF（704*576）512kbps-2048kbps（1.5Mbps）720P（1280*720）1.5Mbps-5Mbps（3.5Mbps）1080P（1920*1080）3Mbps-10Mbps（8Mbps）

分辨率2/2照度（

illumination）照度也稱靈敏度，是傳感器對環(huán)境光線的敏感程度，或者說是傳感器正常成像時所需要的最暗光線。照度的單位是勒克斯（LUX），數值越小，表示需要的光線越少，攝像頭也越靈敏。低照度攝像機普通照度攝像機

照度主要參數技術說明自動增益控制（AGC）所有攝象機都有一個將來自CCD的信號放大到可以使用水準的視頻放大器，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)境中放大器將過載，使視頻信號畸變。為此，需利用攝象機的自動增益控制（AGC）電路去探測視頻信號的電平，適時地開關AGC，從而使攝象機能夠在較大的光照范圍內工作，此即動態(tài)范圍，即在低照度時自動增加攝象機的靈敏度，從而提高圖像信號的強度來獲得清晰的圖像。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自動白平衡(AWB)白平衡的基本概念是“不管在任何光源下，都能將白色物體還原為白色”，對在特定光源下拍攝時出現(xiàn)的偏色現(xiàn)象，通過加強對應的補色來進行補償背光補償控制（BLC）背光補償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。寬動態(tài)應用于強逆光環(huán)境，與背光補償類似，不過效果優(yōu)于背光補償，圖像自然，不會出現(xiàn)圖像過亮的情況。強光抑制（SLC）強光抑制技術可自動分辨強光點，并對強光點附近區(qū)域進行補償以獲得更清晰的圖像。在夜間監(jiān)控道路車輛并取車牌時，強光抑制非常有用。彩轉黑白天由于照度足夠而采用彩色攝像模式，夜晚由于照度低需要提高靈敏度和成像質量而采用黑白攝像模式。日夜彩色黑白轉化模式分兩種，一種是普通電子式彩轉黑，效果較差；一種是使用紅外濾光片彩轉黑模式，此模式可使靈敏度得到提升、降低噪點，在低照度的情況下還可以清晰的識別物體

攝像機常規(guī)功能指標自動增益控制(AutomaticGainControl)，所有攝象機都有一個將來自CCD的信號放大到可以使用水準的視頻放大器，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)境中放大器將過載，使視頻信號畸變。為此，需利用攝象機的自動增益控制（AGC）電路去探測視頻信號的電平，適時地開關AGC，從而使攝象機能夠在較大的光照范圍內工作，此即動態(tài)范圍，即在低照度時自動增加攝象機的靈敏度，從而提高圖像信號的強度來獲得清晰的圖像。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。AGC打開AGC關閉

自動增益控制用于彩色攝像機，確保在不同色溫環(huán)境下正確表示色彩。分為手動白平衡和自動白平衡兩種。自動白平衡調整功能是現(xiàn)在攝像機都有的功能。攝像機存貯有針對某些通用光源的最佳化設置方案。攝像機可以根據通過其鏡頭和白平衡感測器的光線情況，自動探測出被攝物體的色溫值，以此判斷攝像條件。并選擇最接近的色調設置，由色溫校正電路加以校正，白平衡自動控制電路自動將白平衡調到合適的位置。這一功能被稱作為自動白平衡調節(jié)。日光燈色溫標準色溫鎢絲燈色溫

自動白平衡攝像機通過整個視場的亮度平均值來確定AGC水平，如視場中包括一個很亮的背景區(qū)域和一個很暗的前景目標，將導致前景曝光不足。攝像機開啟背光補償功能，僅針對視場中的某一個子區(qū)域來確定其AGC水平，確保前景正常曝光，但會導致背景過曝。

背光補償寬動態(tài)技術是在非常強烈的對比下讓攝像機看到影像的特色而運用的一種技術。當在強光源（日光、燈具或反光等）照射下的高亮度區(qū)域及陰影、逆光等相對亮度較低的區(qū)域在圖像中同時存在時，攝像機輸出的圖像會出現(xiàn)明亮區(qū)域因曝光過度成為白色，而黑暗區(qū)域因曝光不足成為黑色，嚴重影響圖像質量。攝像機在同一場景中對最亮區(qū)域及較暗區(qū)域的表現(xiàn)是存在局限的，這種局限就是通常所講的“動態(tài)范圍”。寬動態(tài)技術通過同一時間曝光兩次，一次快，一次慢，再進行合成使得能夠同時看清畫面上亮與暗的物體，因此其動態(tài)范圍要比普通攝像機高出幾十倍。

寬動態(tài)傳統(tǒng)的CCD有動態(tài)范圍的限制，在采集一幅圖像的過程中只對整個圖像采樣一次，必然會出現(xiàn)對整個圖像中明亮的區(qū)域過度曝光，或較暗的區(qū)域欠曝光的現(xiàn)象，強光抑制的功能就是采用DSP技術，簡單意思就是把強光部分弱化，把暗光部分亮化，達到光線平衡。原理是：在圖像中把強光部分的視頻信息通過DSP處理，將視頻的信號亮度調整為正常范圍，避免同一圖像中前后反差太大。強光抑制技術能有效抑制強光點直接照射造成的光暈偏大，視頻圖像模糊，能自動分辨強光點，并對強光點附近區(qū)域進行補償以獲得更清晰的圖像。

強光抑制強光抑制開啟相機通過兩個參數來控制照射到感光元件上的進光量。其中一個是快門速度，控制著傳感器接收光線的時間；另一個就是光圈，控制著單位時間內照射到傳感器的光量。在CCD攝像機內，是通過控制光學電控影像表面的電荷積累時間來操縱快門，當攝像機的電子快門打開時，攝像機的電子快門的速度最快可以達到1/100000秒。對于運動的物體，電子快門越快，拍攝的越清晰。自動電子快門關閉自動電子快門打開

自動電子快門目錄一、攝像機簡介二、攝像機性能參數及功能指標三、鏡頭基礎知識四、配件簡介五、攝像機選型

攝像機鏡頭是視頻監(jiān)視系統(tǒng)的關鍵設備，它的質量（指標）優(yōu)劣直接影響攝像機的整機指標。鏡頭的基本功能：所有鏡頭具備的基本功能都是相同的,即讓光線進入攝像機并聚焦光線在圖像傳感器上形成清晰的影像。鏡頭解決的問題：1）鏡頭能聚焦光束,可以在膠片上產生清晰的影像；2）鏡頭能夠接納大量的光線,只需若干分之一秒的時間即可獲得適當的曝光。

鏡頭簡介按外形功能分球面鏡頭非球面鏡頭針孔鏡頭魚眼鏡頭按尺寸大小分1”25mm1/2”3mm1/3”8.5mm2/3”17mm按焦距長短分長焦距鏡頭標準鏡頭廣角鏡頭

鏡頭的分類1/2按光圈功能分自動光圈手動光圈固定光圈按變焦類型分電動變焦手動變焦固定焦距

鏡頭的分類2/2

鏡頭的分類2/2焦距決定能看多遠的物體，看清多寬的場景。一般情況下焦距越長，鏡頭筒也越長。對于可變焦距鏡頭的長焦距與短焦距之比稱為變倍比。

鏡頭主要參數---焦距

不同焦距鏡頭下的圖像鏡頭選擇計算公式；（僅供參考）公式1：F=WD/M公式2：F=hD/H說明：F：鏡頭焦距D：被攝物體距鏡頭的距離M：被攝物體需攝取的寬度H：被攝物體需攝取的高度W：CCD靶面的寬度h：CCD靶面的高度附：CCD靶面規(guī)格尺寸（單位;mm）規(guī)格1/4〞1/3〞1/2.51/2〞2/3〞1〞W3.64.85.706.48.812.7h2.73.64.284.86.69.6

如何計算焦距鏡頭對一個確定的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：焦距越小，視場角越大。攝像機CCD傳感器尺寸h或v越大,其視場角也越大.水平視場角=2arctan(h/2f)垂直視場角=2arctan(v/2f)

鏡頭主要參數---視場角焦距/mm鏡頭尺寸/in2.83.54.04.86.08.012.016.025.01/386.367.462.052.242.332.622.117.110.61/294.669.457.142.629.722.614.22/359.230.819.4127.8

鏡頭視野與焦距關系鏡頭安裝接口有C型和CS型兩種。鏡頭接口要與攝像機相匹配。C與CS接口的區(qū)別在于鏡頭與攝像機接觸面至鏡頭焦平面（攝像機CCD光電感應器應處的位置）的距離不同:C型接口此距離為17.5mmCS型接口此距離為12.5mmC型鏡頭與C型攝像機，CS型鏡頭與CS型攝像機可以配合使用。C型鏡頭與CS型攝像機之間增加一個5mm的C/CS轉接環(huán)可以配合使用。CS型鏡頭與C型攝像機無法配合使用。

鏡頭主要參數---鏡頭接口C接口攝像機CS接口攝像機 CCSCS接口攝像機 CC接口攝像機CS匹配CS攝像機C型攝像機CS鏡頭YNC鏡頭Y（5mm的C/CS轉接環(huán)）Y5mm的C/CS轉接環(huán)

攝像機與鏡頭的匹配原則光圈是一個用來控制光線透過鏡頭，進入機身內感光面的光量的裝置，它通常是在鏡頭內。光圈大小以F加數字來表示，如F/4、F/5.6、F/8、F/16、F/22等，數字越小，透光量越大；數字越大，透光量越小。表達光圈大小我們是用F值。光圈F值=鏡頭的焦距/鏡頭口徑的直徑

鏡頭主要參數---光圈光圈過大，會導致曝光過度；光圈過小，會導致曝光不足正常曝光曝光不足正常曝光曝光過度目錄一、攝像機簡介二、攝像機性能參數及功能指標三、鏡頭基礎知識四、配件簡介五、攝像機選型云臺：云臺是承載攝像機進行水平和垂直轉動的裝置。其內裝有兩個電動機，一個負責水平方向的轉動，另一個負責垂直方向的轉動。目前常見有交流24V和220V兩種。根據回轉特點可分為：水平旋轉云臺：水平0°～350度，全方位旋轉云臺：水平0～350度，垂直±35度/±45度/±75度。根據旋轉速度可分為：恒速云臺：水平轉速3～10度/s，垂直轉速4度/s。變速云臺：水平轉速0～32度/s，垂直轉速0～16度/s。高速云臺：水平轉速480度/s以上，垂直轉速120度/s。根據使用環(huán)境可分為：室內用云臺與室外用云臺。攝像機云臺防護罩：防護罩是使攝像機在有灰塵、雨水、高低溫等情況下正常使用的防護裝置。通用型防護罩：按安裝環(huán)境可分為室內用防護罩與室外用防護罩。按形狀可分為槍式、球形、坡形防護罩等。特殊用途防護罩：有時攝像機需要安裝在特殊惡劣的環(huán)境下，甚至需要在易燃易爆環(huán)境下使用，因此必須使用具有高安全度、專業(yè)的特殊護罩。不僅要像通用室外防護罩一樣具有高度密封、耐嚴寒、耐酷熱、抗風沙、防雨雪等特點，還要防砸、抗沖擊、防侵蝕。

攝像機防護罩支架：用于固定攝像機和云臺的配套部件。攝像機支架：攝像機支架是用于固定攝像機的部件，根據應用環(huán)境的不同，其形狀也各異。攝像機支架一般均為小型支架，一般有注塑型及金屬型，可直接固定攝像機，也可通過防護罩固定攝像機，所有的攝像機支架都具有萬向調節(jié)功能，這樣便可以將攝像機的鏡頭準確地對向被攝現(xiàn)場。云臺支架：由于承重要求高，所以云臺支架一般均為金屬結構，且尺寸也比攝像機支架大?？紤]到云臺自身已具有方向調節(jié)功能，因此，云臺支架一般不再有方向調節(jié)的功能。

攝像機和云臺支架目錄一、攝像機簡介二、攝像機性能參數及功能指標三、鏡頭基礎知識四、配件簡介五、攝像機選型應用環(huán)境：室內，室外；環(huán)境照度，廣場，走廊；防護等級，硬性指標：傳感器類型(CCD,CMOS)，壓縮算法(H.264/Mjpeg)，分辯率(1080P/720P/D1)，最低照度，焦距范圍看分辨率，CIF、D1、720P、1080P；彩色最低照度1LUX，0.1lux，0.01LUX，0LUX1、定焦鏡頭（3.6、6mm，12mm，25mm），2、手動調焦（3.5mm-8mm）、3、電動調焦18倍，22倍、23倍、26倍，30倍、36倍、看傳感器，CCD,CMOS最終入圍產品

攝像機選型依據應用場景

在廣場或者大型的開闊區(qū)域，使用帶云臺功能的槍機或者球機，通過鏡頭的轉動有效的監(jiān)控各個區(qū)域和追蹤移動物體，并通過預置位和巡航功能，讓監(jiān)控變得更加智能實用。

攝像機可以根據實際環(huán)境，安裝在大樓的頂部，路燈桿上，或者獨立立桿。建議款型

日夜型的智能高速球標準配置

日夜型的智能高速球+墻裝(或者天花板裝)支架舉例

帶高速球機

廣場監(jiān)控

火車站，公交站，碼頭，機場應用場景

在出入口，檢查站，旅客等候室等人流量大的區(qū)域,安裝高清攝像機，實時監(jiān)控，并且可以利用人臉識別技術，對往來旅客的身份進行識別，對黑名單人員進行告警，提高安全防范等級。建議款型

低照度夜視槍機

日夜型高清槍機/球機標準配置

標清夜視槍機+護罩+鏡頭+支架

日夜型高清槍機/球形+護罩+云臺+支架應用場景

在居民區(qū)的出入口，主要通道，公共設備，停車場等場所，安裝攝像機，防止偷盜，違章等事件的發(fā)生推薦款型

紅外日夜型一體化攝像機

日夜型高清槍機標準配置

紅外日夜性一體化攝像機+支架

日夜型高清槍機+護罩+云臺+支架舉例

日夜型高清槍機+全天候護罩+小型云臺+室內或者室外護罩

居民區(qū)應用場景

在一些入口大廳等高亮度區(qū)域及亮度較