安防系統(tǒng)規(guī)范與技術(shù) 7 視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備與技術(shù)

1、1,第三章 視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備與技術(shù),第一節(jié) 前端設(shè)備與相關(guān)技術(shù) 第二節(jié) 控制設(shè)備和材料 第三節(jié) 視頻監(jiān)控的傳輸技術(shù)與材料 第五節(jié) 視頻存儲(chǔ)設(shè)備與技術(shù),一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （一）鏡頭的基本概念,鏡頭的作用是從被攝物體收集光信號(hào)到攝像機(jī)光電傳感器的光敏區(qū)。 1鏡頭的組成 鏡頭是由一組透鏡和光闌組成的。透鏡分為凸透鏡和凹透鏡。 凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用，所以也叫會(huì)聚透鏡、正透鏡。 常用的凸透鏡有雙凸、平凸、正彎月三類(lèi)， 變焦鏡頭 既要使鏡頭的焦距在很大范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)， 要保證成像面固定地落在攝像機(jī)光電傳感器的光敏區(qū)。 非球面鏡頭 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， 具有變倍

2、高、物距短、光圈大的特點(diǎn)。,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （一）鏡頭的基本概念,2鏡頭的光闌 能進(jìn)入鏡頭成像的光束，其大小是由透鏡框和其他金屬框決定的。 還要在鏡頭中設(shè)置一些帶孔的金屬薄片來(lái)限制光束，稱(chēng)為光闌。 光圈調(diào)節(jié)環(huán)調(diào)節(jié)鏡頭的進(jìn)光量，調(diào)節(jié)環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鏡頭內(nèi)的黑色葉片 以光軸為中心作伸縮運(yùn)動(dòng)，這一套裝置稱(chēng)為可變孔徑光闌。 物方空間可以被鏡頭清晰成像的范圍稱(chēng)為鏡頭的視場(chǎng)， 鏡頭中限定成像面大小的光闌叫視場(chǎng)光闌。 不在中心軸上點(diǎn)的成像光束小于軸上點(diǎn)的成像光束， 從而使成像面邊緣的光照度降低而變暗，這種現(xiàn)象稱(chēng)為軸外點(diǎn)的漸暈。 對(duì)軸外點(diǎn)產(chǎn)生漸暈的光闌稱(chēng)為漸暈光闌。 由非成像物點(diǎn)射入鏡頭的光束或由折射面

3、和鏡頭內(nèi)壁反射產(chǎn)生的光束稱(chēng)為雜光。 。,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （二）鏡頭的基本參數(shù),鏡頭的基本參數(shù)有焦距、最大相對(duì)孔徑、視場(chǎng)角、接口形式等。 1焦距（Focus） 由物方射入一束平行光軸的光，經(jīng)鏡頭后交于光軸F點(diǎn)，稱(chēng)為焦點(diǎn)。 焦點(diǎn)到鏡頭中心的距離是焦距，焦距一般用f表示。 焦點(diǎn)到鏡頭最后一面的距離稱(chēng)為鏡頭的后截距。 變焦鏡頭的焦距是連續(xù)可變的，手動(dòng)調(diào)焦鏡頭調(diào)節(jié)調(diào)焦環(huán)并不改變焦距。 調(diào)焦環(huán)上標(biāo)有0.5、1、2、4、 表示物體距離為0.5m、1m、2m、4m、時(shí)調(diào)焦最好，圖像最清晰。,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （二）鏡頭的基本參數(shù),2相對(duì)孔徑 相對(duì)孔徑A是入射光瞳直徑D與焦距f之比。即A=D/

4、f 鏡頭都標(biāo)出相對(duì)孔徑最大值 例如一個(gè)鏡頭標(biāo)有“TV LENS 8mm 11.4”表示這是一個(gè)電視鏡頭， 焦距為8mm，最大相對(duì)孔徑是11.4， 也就說(shuō)鏡頭允許的最大入射光束直徑為：81/1.4=5.7mm。 為了控制通過(guò)鏡頭的光通量的大小，在鏡頭的后部均設(shè)置了光圈。 光圈是相對(duì)孔徑的倒數(shù)，用F表示，F(xiàn)16就是相對(duì)孔徑D/f=116， 鏡頭調(diào)節(jié)環(huán)上將字母F省略，標(biāo)有1.4、2、2.8、4、5.6、8是光圈數(shù) F值越小，光圈越大，到達(dá)CCD芯片的光通量就越大。 所以在焦距f相同的情況下，F(xiàn)值越小，表示鏡頭越好。,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （二）鏡頭的基本參數(shù),3視場(chǎng)角 攝像機(jī)的光電傳感器是43的

5、矩形，寬為w、高為h，對(duì)角線長(zhǎng)為d。 鏡頭的水平視角w、垂直視角h、對(duì)角線視角d分別表示為： 1/2鏡頭裝在1/3攝像機(jī)上，攝像機(jī)的視角比鏡頭標(biāo)明的視角??； 1/3鏡頭裝在1/2攝像機(jī)上，攝像機(jī)的圖像不能充滿(mǎn)監(jiān)視器全屏幕。 一般的手動(dòng)調(diào)焦鏡頭，調(diào)節(jié)調(diào)焦環(huán)時(shí)，視場(chǎng)角不變； 而變焦鏡頭，調(diào)整變焦環(huán)時(shí)，視場(chǎng)角跟著改變。,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （二）鏡頭的基本參數(shù),4C和CS安裝接口 C和CS安裝接口是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接口，對(duì)螺紋長(zhǎng)度、制造精度、公差有規(guī)定 C和CS安裝都是25.4mm（1英寸）-32UN英制螺紋連接， C型接口的裝座距離（安裝基準(zhǔn)面至像面的空氣光程）為17.526mm， CS型接口的裝座

6、距離為12.5mm。 C接口的鏡頭可以通過(guò)一個(gè)C型接口適配器再安裝在CS接口的攝像機(jī)上， 如果不用適配器強(qiáng)行安裝會(huì)損壞攝像機(jī)的光電傳感器。 CS接口的鏡頭不能安裝在C接口的攝像機(jī)上。 有的攝像機(jī)有后截距調(diào)整環(huán)，允許使用C接口或CS接口的鏡頭。,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （三）鏡頭的其他參數(shù),1光圈（Aperture） 光圈是一個(gè)用來(lái)控制光線透過(guò)鏡頭進(jìn)入機(jī)身內(nèi)感光面的光量的裝置。 已經(jīng)制造好的鏡頭不能改變鏡頭直徑， 可在鏡頭內(nèi)加多邊形或圓型面積可變的孔狀光柵來(lái)達(dá)到控制通光量的裝置。 完整的光圈值系列如下： F1，F(xiàn)1.4，F(xiàn)2，F(xiàn)2.8，F(xiàn)4，F(xiàn)5.6，F(xiàn)8，F(xiàn)11，F(xiàn)16，F(xiàn)22，F(xiàn)32，F(xiàn)4

7、4，F(xiàn)64。 光圈F值愈小，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)光量愈多，上一級(jí)的進(jìn)光量是下一級(jí)的兩倍。,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （三）鏡頭的其他參數(shù),2快門(mén)（Shutter） 快門(mén)是鏡頭前阻擋光線進(jìn)來(lái)的裝置，一般快門(mén)的時(shí)間范圍越大越好。 快門(mén)與光圈在一起，被稱(chēng)作確定曝光時(shí)間的重要機(jī)件。 快門(mén)的種類(lèi)有裝在鏡頭部分的鏡頭快門(mén)， 靠電子手段控制開(kāi)閉時(shí)間的電子快門(mén)， 靠近片膜的焦平面快門(mén)等。 3景深（Depth of field） 聚焦清晰物體前面到后面的一段距離內(nèi)的所有景物也都當(dāng)清晰的。 焦點(diǎn)相當(dāng)清晰的這段從前到后的距離就叫做景深。 景深分為前景深和后景深，后景深大于前景深。 景深越深，那么離焦點(diǎn)遠(yuǎn)的景物也能夠清晰，

8、而景深淺，離焦點(diǎn)遠(yuǎn)的景物就模糊。 。,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （三）鏡頭的其他參數(shù),4焦距、光圈、快門(mén)、景深之間的關(guān)系 （1）景深的幾個(gè)主要影響 光學(xué)鏡頭能把一定縱深空間范圍內(nèi)景物在成像平面上呈現(xiàn)清晰圖像， 對(duì)應(yīng)的空間距離就稱(chēng)為該鏡頭的成像的景深。 景深主要與以下幾個(gè)因素有關(guān)： 光圈大?。虹R頭焦距、物距不變，光圈系數(shù)越大，景深范圍越大； 焦距長(zhǎng)短：光圈、物距不變條件下，鏡頭焦距越大，景深就越小。 物距遠(yuǎn)近：鏡頭焦距、光圈不變條件下，物距越遠(yuǎn)，景深越大；,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （三）鏡頭的其他參數(shù),4焦距、光圈、快門(mén)、景深之間的關(guān)系 （2）焦距的幾個(gè)主要影響 對(duì)于鏡頭來(lái)說(shuō)，焦距有著非常重要

9、的意義。 焦距長(zhǎng)短與成像大小成正比，焦距越長(zhǎng)成像越大，焦距越短成像越小。 焦距長(zhǎng)短與視角大小成反比，焦距越長(zhǎng)視角越小，焦距越短視角越大。 焦距長(zhǎng)短與景深成反比，焦距越長(zhǎng)景深越小，焦距越短景深越大。 焦距長(zhǎng)短與透視感強(qiáng)弱成反比，焦距越長(zhǎng)透視感越弱，焦距越短透視感越強(qiáng) 焦距長(zhǎng)短與反差成反比，焦距越長(zhǎng)反差越小，焦距越短反差越大。 對(duì)焦距離越遠(yuǎn)景深越深，對(duì)焦距離越近景深越淺。 因此在拍攝遠(yuǎn)景時(shí)應(yīng)該選擇較大對(duì)焦距離的鏡頭， 而在拍攝近景時(shí)則應(yīng)該使用較小對(duì)焦距離的產(chǎn)品。,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （三）鏡頭的其他參數(shù),4焦距、光圈、快門(mén)、景深之間的關(guān)系 （3）被攝物體的大小、距離與焦距的關(guān)系 設(shè)被攝物體高

10、度和寬度分別為H、W，被攝物體與鏡頭間的距離為D， 鏡頭的焦距為f。靶面成像的高度和寬度分別為h、w， 計(jì)算公式如下： f=hD/H f=wD/W ；,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （四）鏡頭的自動(dòng)控制,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(guò)手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)。 人為手工調(diào)節(jié)光圈的，稱(chēng)為手動(dòng)光圈； 鏡頭自帶微型電機(jī)自動(dòng)調(diào)整光圈的，稱(chēng)為自動(dòng)光圈。 焦距可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整， 使被攝物體的圖像放大或縮小的稱(chēng)為變焦鏡頭。 焦距的大小可以通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)。 人為手工調(diào)節(jié)的，稱(chēng)為手動(dòng)變焦； 鏡頭自帶微型電機(jī)自動(dòng)調(diào)整焦距與對(duì)焦的，稱(chēng)為自動(dòng)變焦與對(duì)焦。 鏡頭的自動(dòng)

11、控制通常表現(xiàn)為 光圈的自動(dòng)控制、 焦距的自動(dòng)控制 聚焦的自動(dòng)控制。,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （四）鏡頭的自動(dòng)控制,1光圈自動(dòng)控制 室外環(huán)境照度變化范圍遠(yuǎn)大于攝像機(jī)的自動(dòng)增益控制范圍， 攝像機(jī)在室外應(yīng)用時(shí)應(yīng)該采用光圈能自動(dòng)控制的鏡頭，即自動(dòng)光圈鏡頭。 自動(dòng)光圈是指鏡頭內(nèi)的隔膜裝置， 可根據(jù)電視攝像機(jī)傳來(lái)的視頻信號(hào)自行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)光照強(qiáng)度的變化。 光圈隔膜通過(guò)打開(kāi)或關(guān)閉光圈來(lái)控制通過(guò)鏡頭傳送的光線。 典型的補(bǔ)償范圍是10000-1到300000-1。 自動(dòng)光圈鏡頭的控制原理與人眼控制進(jìn)光的原理是相同的， 可變孔徑光闌相當(dāng)于人眼的瞳孔，CCD光電傳感器相當(dāng)于人眼的視網(wǎng)膜。 當(dāng)人眼感到現(xiàn)場(chǎng)光線過(guò)強(qiáng)時(shí)

12、，大腦控制肌肉動(dòng)作使瞳孔收縮，以減少眼球的進(jìn)光； 當(dāng)人眼感到現(xiàn)場(chǎng)光線太暗時(shí)，大腦控制肌肉動(dòng)作使瞳孔擴(kuò)張，以增加眼球的進(jìn)光， 這樣視網(wǎng)膜上始終感受到的是合適的光強(qiáng)。,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （四）鏡頭的自動(dòng)控制,（2）自動(dòng)光補(bǔ)償 隨環(huán)境照度的變化，自動(dòng)改變鏡頭的光圈以取得穩(wěn)定的成像面， 稱(chēng)為自動(dòng)光補(bǔ)償，簡(jiǎn)稱(chēng)為ALC（Automatic Light Compensation）。 自動(dòng)光圈鏡頭的光圈范圍F=1.4360，因?yàn)檎斩扰c光圈的平方成反比， 所以自動(dòng)光補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)范圍為36021.42=66122， 在被攝物體亮度變化6萬(wàn)多倍的情況下仍能保持電視圖像的亮度穩(wěn)定。 （3）自動(dòng)光圈鏡頭的驅(qū)動(dòng)方式

13、 攝像機(jī)的側(cè)面有插座提供自動(dòng)光圈鏡頭用的電源與視頻控制信號(hào)。 攝像機(jī)有自動(dòng)光圈鏡頭選擇開(kāi)關(guān)，一端標(biāo)VIDEO；另一端標(biāo)DC。 Video 將一個(gè)視頻信號(hào)及電源從攝像機(jī)輸送到透鏡來(lái)控制鏡頭上的光圈， 鏡頭內(nèi)含放大電路用以將攝像機(jī)傳來(lái)的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)光圈馬達(dá)的控制。 DC輸入型它利用攝像機(jī)上的直流電壓來(lái)直接控制光圈， 這種鏡頭內(nèi)只包含電流計(jì)式光圈馬達(dá)，攝像機(jī)內(nèi)沒(méi)有放大器電路。 二種驅(qū)動(dòng)方式產(chǎn)品不具可互換性，但現(xiàn)已有通用型自動(dòng)光圈鏡頭推出,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （四）鏡頭的自動(dòng)控制,2焦距的自動(dòng)控制 目標(biāo)距離不定時(shí)須用變焦鏡頭，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)節(jié)焦距以攝取清晰的圖像。 可以證明，兩個(gè)焦距為f1和

14、f2的相距為d的透鏡組成的復(fù)合透鏡的焦距為： 變焦鏡頭是焦平面的位置固定，而焦路可連續(xù)調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)。 變焦是通過(guò)移動(dòng)鏡頭內(nèi)部的鏡片，改變它們之間的相對(duì)位置而實(shí)現(xiàn)的。 這樣就可以在一定范圍內(nèi)改變鏡頭的焦距長(zhǎng)度和視角。 變焦鏡頭的“倍率”與焦距是兩個(gè)不同的概念， 倍率是變焦鏡頭的最長(zhǎng)焦距與最短焦距之比，是一個(gè)相對(duì)值。 6倍鏡頭，常見(jiàn)的有636mm、742 mm、848 mm和8. 551 mm等,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （五）常用鏡頭的種類(lèi),根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合不同鏡頭的種類(lèi)有所不同： 廣角鏡頭：視角在90度以上，觀察范圍較大，近處圖像有變形。 標(biāo)準(zhǔn)鏡頭：視角在30度左右，使用范圍較廣。 長(zhǎng)焦鏡頭：視

15、角在20度以?xún)?nèi)，焦距可達(dá)幾十毫米或上百毫米。 變焦鏡頭：鏡頭焦距連續(xù)可變，焦距可以從廣角變到長(zhǎng)焦，焦距越長(zhǎng)成像越大。 針孔鏡頭：用于隱蔽觀察，經(jīng)常被安裝在如天花板或墻壁等地方。 根據(jù)變焦鏡頭參數(shù)可調(diào)整的項(xiàng)目劃分有： 三可變鏡頭：光圈、聚焦、焦距均需人為調(diào)節(jié)。 二可變鏡頭：通常是自動(dòng)光圈鏡頭，而聚焦和焦距需人為調(diào)節(jié)。 單可變鏡頭：一般是自動(dòng)光圈和自動(dòng)聚焦的鏡頭，而焦距需人為調(diào)節(jié)。,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （六）鏡頭的選型與應(yīng)用,1鏡頭的選配的基本原則 （1）六個(gè)基本要素 被攝物體的大小、被攝物體的細(xì)節(jié)尺寸、物距、 焦距、CCD攝像機(jī)靶面的尺寸、鏡頭及攝像系統(tǒng)的分辨率 （2）盡量少用變焦鏡頭 變

16、焦鏡頭分辨率、像差、像場(chǎng)亮度均勻性、幾何失真、光譜特性等指標(biāo)差。 變焦鏡頭及其控制電路的可靠性比固定焦距鏡頭的低得多。 監(jiān)控人員主要精力放在目標(biāo)的監(jiān)視上，不會(huì)花費(fèi)很多時(shí)間來(lái)調(diào)整變焦鏡頭。 所以，除非要監(jiān)視移動(dòng)目標(biāo)，盡量少用變焦鏡頭。,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （六）鏡頭的選型與應(yīng)用,2鏡頭的選擇與選用 （1）鏡頭的選擇步驟 依據(jù)攝像機(jī)到被監(jiān)視目標(biāo)的距離，來(lái)選擇定焦鏡頭的焦距。 從焦距上區(qū)分有短焦距廣角鏡頭、中焦距標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、長(zhǎng)焦距遠(yuǎn)鏡頭。 根據(jù)攝像機(jī)鏡頭規(guī)格與CCD靶面尺寸對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定CCD靶面尺寸。 鏡頭尺寸與攝像機(jī)CCD靶面尺寸不一致時(shí)，觀察角度將不符合設(shè)計(jì)要求，或者發(fā)生畫(huà)面在焦點(diǎn)以外等問(wèn)

17、題。 根據(jù)攝像機(jī)水平視覺(jué)度數(shù)及垂直視覺(jué)度數(shù)與攝像機(jī)CCD靶面尺寸及鏡頭焦距之間的關(guān)系，確定攝像機(jī)鏡頭焦距。 根據(jù)被照物光線變化，確定鏡頭選擇自動(dòng)光圈或手動(dòng)光圈。 自動(dòng)光圈用于被照物光線變化較多場(chǎng)合，手動(dòng)光圈用于被照物光線穩(wěn)定之處,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （六）鏡頭的選型與應(yīng)用,3焦距的計(jì)算 （1）根據(jù)被監(jiān)視物體的外部輪廓選擇鏡頭的焦距 要求看清被監(jiān)視物體的外部輪廓， 可用下面公式分別從被監(jiān)視物體的高度和寬度來(lái)選擇鏡頭的焦距： 式中， fh、fw分別是根據(jù)被監(jiān)視物體的高度和寬度選擇的鏡頭焦距，單位是mm。 L是物距，即被攝物體到鏡頭的距離，單位是m。 H、W是被攝物體的高度和寬度，單位是m。

18、h、w是攝像機(jī)光電傳感器光敏區(qū)的高與寬，單位是mm；。 k是修正系數(shù)，電視機(jī)、監(jiān)視器光柵 有10%15%的過(guò)掃描，加入修正系數(shù)能消除過(guò)掃描的影響，一般取k=1.11.2； 當(dāng)監(jiān)視器處于欠掃描工作方式時(shí)取k=0.9。,一、鏡頭及其選擇應(yīng)用技術(shù) （六）鏡頭的選型與應(yīng)用,3焦距的計(jì)算 （2）根據(jù)被攝物體的細(xì)節(jié)尺寸來(lái)選擇鏡頭焦距 一些特殊情況下，需要看清物體的細(xì)節(jié)， 應(yīng)按下面公式來(lái)選擇鏡頭焦距： 式中， f為所選鏡頭焦距，單位為mm； L為物距，單位是m；B為被攝物體細(xì)節(jié)尺寸，單位是mm； R為鏡頭光學(xué)分辨率，單位是lp/mm（Line Pair/mm，每毫米內(nèi)線條對(duì)數(shù)）， 16mm（2/3英寸）鏡頭

19、的光學(xué)分辨率為27lp/mm， 12mm（1/2英寸）鏡頭的光學(xué)分辨率為38lp/mm， 8mm（1/3英寸）鏡頭的光學(xué)分辨率為50lp/mm。,二、攝像機(jī)性能及其應(yīng)用技術(shù) （一）攝像機(jī)的一般性能指標(biāo),（一）攝像機(jī)的一般性能指標(biāo) 從技術(shù)上而言，圍繞著攝像機(jī)的各種組成要素，包括 攝像機(jī)的體積大小和外觀、成像感應(yīng)方式、分辨率、靈敏度、 智能化程度（白平衡、逆光補(bǔ)償、電子快門(mén)、同步方式、數(shù)字化處理、屏幕顯示、自動(dòng)增益等）、 一體化水平、安裝使用方式等諸多要素 當(dāng)前，攝像機(jī)自身最突出的進(jìn)步 一是低照度和夜視性能大有長(zhǎng)進(jìn)， 二是微型化方面進(jìn)展迅速， 三是網(wǎng)絡(luò)傳輸功能大有提高。,二、攝像機(jī)性能及其應(yīng)用技術(shù)

20、 （一）攝像機(jī)的一般性能指標(biāo),1像素（Pixel） 像素是衡量攝像頭的一個(gè)重要指標(biāo)之一， 它決定了顯示圖像的清晰程度，分辨率越高，圖像細(xì)節(jié)的表現(xiàn)越好。 攝像機(jī)的感光元件CCD或CMOS都是由面陣感光元素組成，每一個(gè)元素稱(chēng)為像素，像素越多，圖像越清晰。 2水平分辨率（Resolution） 這是衡量圖像清晰度的標(biāo)準(zhǔn)，通常用電視線數(shù)TVL來(lái)表示， 彩色攝像機(jī)的典型分辨率在320500線之間，低分辨率在420線以下，高分辨率多在460線以上。 黑白攝像機(jī)的分辨率在4001000線之間。 水平分辨率與攝像器件和鏡頭的質(zhì)量有關(guān)，還與攝像機(jī)系統(tǒng)的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

21、當(dāng)于80條電視線的清晰度 一條電視線（TVL）=1.33像素（Pixel）， 因此將水平像素值H乘以34，得到的數(shù)值就是攝像機(jī)清晰度的電視線數(shù)值。,二、攝像機(jī)性能及其應(yīng)用技術(shù) （一）攝像機(jī)的一般性能指標(biāo),3靈敏度（Sensitivity） 這是表示CCD器件對(duì)光的敏感程度，有時(shí)也用最低照度表示。 最低照度是最低照度是當(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。 攝像機(jī)的最低照度與鏡頭的光圈大小有關(guān)?，F(xiàn)時(shí)的彩色攝像機(jī)多在1LuxF1.4左右。 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

22、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。,二、攝像機(jī)性能及其應(yīng)用技術(shù) （一）攝像機(jī)的一般性能指標(biāo),4動(dòng)態(tài)范圍（Dynamic Range） 是圖像能分辨最亮的亮度信號(hào)值與能分辨的最暗的亮光信號(hào)值的比值。 通常是指攝像機(jī)的實(shí)用照度范圍。 被攝視場(chǎng)中同時(shí)存在強(qiáng)光區(qū)和陰影區(qū)，而特別亮的部位和特別暗的部位的所有細(xì)節(jié)均可看清。 數(shù)量上一般以允許的最大照度水平與最小照度水平的電壓差或功率差來(lái)衡量。 寬動(dòng)態(tài)的表現(xiàn)方式以“倍數(shù)”或“dB”來(lái)表示，換算公式： N =20log（V2/V1）dB。 普通攝像機(jī)（電平值為V1）的寬動(dòng)態(tài)值為10dB， 寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)（電平值為V2）的寬動(dòng)態(tài)值為48

23、 dB， 與普通攝像機(jī)之間的差為38 dB，V2/V1=80， 說(shuō)明與普通攝像機(jī)寬動(dòng)態(tài)差為80倍。,二、攝像機(jī)性能及其應(yīng)用技術(shù) （一）攝像機(jī)的一般性能指標(biāo),5攝像靶面 攝像靶面也就是掃描區(qū)域，即攝像元件CCD或CMOS靶面的大小， 通常有以下幾種尺寸。 1/2英寸：靶面尺寸為寬6.4mm高4.8mm，對(duì)角線8mm。 1/3英寸：靶面尺寸為寬4.8mm高3.6mm，對(duì)角線6mm。 1/4英寸：靶面尺寸為寬3.2mm高2.4mm，對(duì)角線4mm。 在相同的光學(xué)鏡頭下，成像尺寸越大，視場(chǎng)角越大。 在購(gòu)買(mǎi)攝像頭時(shí)，特別是對(duì)攝像角度有比較嚴(yán)格要求的時(shí)候， CCD靶面的大小，CCD與鏡頭的配合情況將直接影響

24、視場(chǎng)角的大小和圖像的清晰度。,二、攝像機(jī)性能及其應(yīng)用技術(shù) （一）攝像機(jī)的一般性能指標(biāo),6信噪比 圖像信噪比是指視頻信號(hào)的大小與噪波信號(hào)大小的比值。 信噪比通常以dB計(jì)算的信號(hào)最大保真輸出與不可避免的電平噪音的比率。 典型值為46dB； 若為50dB，則圖像質(zhì)量良好，但是圖像仍有少量噪聲； 若能達(dá)到60dB，則圖像質(zhì)量?jī)?yōu)良，不出現(xiàn)噪聲。 在選擇攝像機(jī)時(shí)，應(yīng)選擇信噪比相對(duì)地大到的。 圖像信噪比大，畫(huà)面就干凈，就看不到噪波干擾，人們看起來(lái)就很舒服； 圖像信噪比小，則在畫(huà)面中會(huì)滿(mǎn)是雪花狀，就會(huì)影響正常的收看效果。,二、攝像機(jī)性能及其應(yīng)用技術(shù) （一）攝像機(jī)的一般性能指標(biāo),7掃描制式 彩色有PAL制（標(biāo)準(zhǔn)

25、為625行、50場(chǎng)即25幀）NTSC制（標(biāo)準(zhǔn)為525行、60場(chǎng)即30幀）之分。 黑白有CCIR和EIA之分。掃描系統(tǒng)多為2：1隔行掃描。 （1）NTSC制式 （2）PAL制式 其中PALD制是我國(guó)大陸采用的制式。 （3）SECAM制式 為了接收和處理不同制式的電視信號(hào)，也就發(fā)展了不同制式的電視接收機(jī)和錄像機(jī)。 。,二、攝像機(jī)性能及其應(yīng)用技術(shù) （一）攝像機(jī)的一般性能指標(biāo),8幀與幀速率 幀：是一系列視頻圖像中的一個(gè)視頻圖像。 影片是由一張張連續(xù)的圖片組成的，每幅圖片就是一幀， PAL制式每秒鐘25幀，NTSC制式每秒鐘30幀。 幀頻：是視頻剪輯每秒顯示的幀數(shù)。 幀速：每秒鐘傳播的幀數(shù)，用于衡量視頻

26、信號(hào)傳輸?shù)乃俣龋瑔挝粸閹?秒（fps）。 幀速率：對(duì)影片內(nèi)容而言，幀速率指每秒所顯示的靜止幀格數(shù)。捕捉動(dòng)態(tài)視頻內(nèi)容時(shí)，此數(shù)字愈高愈好。,二、攝像機(jī)性能及其應(yīng)用技術(shù) （一）攝像機(jī)的一般性能指標(biāo),9視頻輸出 一般攝像機(jī)視頻輸出為1Vp-p、75的復(fù)合視頻信號(hào)，采用BNC接頭。 1Vp-p：意為輸出的復(fù)合視頻信號(hào)電平為1伏特的峰峰值。 75：意為視頻輸出電路的輸出電阻為75歐姆。 復(fù)合視頻信號(hào)（Composite Video signal）： 也稱(chēng)為基帶視頻信號(hào)或RCA視頻信號(hào)，為包括亮度和色度的單路模擬信號(hào)， 也即從全電視信號(hào)中分離出伴音后的視頻信號(hào)，這時(shí)色度信號(hào)還插在亮度信號(hào)高端 BNC接頭（B

27、ayonet Nut Connector刺刀螺母連接器）： 也稱(chēng)為英國(guó)海軍連接器（British Naval Connector），是用于同軸電纜連接器。 用于視頻輸出時(shí)，輸出的是復(fù)合視頻信號(hào)，通常為黃色插口。 這種混合視頻信號(hào)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)RF射頻信號(hào)那些調(diào)制、放大、檢波、解調(diào)等過(guò)程，信號(hào)保真度相對(duì)較好。,二、攝像機(jī)性能及其應(yīng)用技術(shù) （一）攝像機(jī)的一般性能指標(biāo),10其他指標(biāo) （1）供電方式 直流為12V或9V，交流有220V、110V、24V， 不少攝像機(jī)能以24VAC12VDC供電。 （2）攝像機(jī)標(biāo)識(shí)碼 攝像機(jī)菜單中有無(wú)攝像機(jī)標(biāo)識(shí)碼ID顯示，一般多為16個(gè)字符。 （3）攝像機(jī)遙控設(shè)置 攝像機(jī)與

28、矩陣切換控制器或PC機(jī)之間可否以單根同軸電纜或用RS485進(jìn)行通訊。 許多彩色攝像機(jī)的可設(shè)定部分，既可以撥動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)， 更方便的是通過(guò)攝像機(jī)本身帶有的屏幕菜單OSD（On Screen Display）來(lái)調(diào)整。,二、攝像機(jī)性能及其應(yīng)用技術(shù) （二）攝像機(jī)的智能化功能指標(biāo),1白平衡WB（White Balance） 物體顏色會(huì)因投射光線顏色產(chǎn)生改變，不同光線拍攝的圖像有不同色溫 CCD按圖像特質(zhì)調(diào)整圖像紅綠藍(lán)三色強(qiáng)度，修正外部光線造成的誤差。 白平衡只用于彩色攝像機(jī)，其用途是實(shí)現(xiàn)攝像機(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。 （1）自動(dòng)白平衡 連續(xù)方式：白平衡設(shè)置隨著景物色溫

29、改變而連續(xù)調(diào)整，范圍為28006000K。 按鈕方式：將攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)白色目標(biāo)，然后將自動(dòng)方式開(kāi)關(guān)從手動(dòng)撥到設(shè)置位置，保留在該位置幾秒鐘或者至圖像呈現(xiàn)白色為止， （2）手動(dòng)白平衡 手動(dòng)白平衡將關(guān)閉自動(dòng)白平衡，此時(shí)改變圖像的紅色或蘭色狀況有多達(dá)107個(gè)等級(jí)供調(diào)節(jié)，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)。 有的攝像機(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。,二、攝像機(jī)性能及其應(yīng)用技術(shù) （二）攝像機(jī)的智能化功能指標(biāo),2同步方式（Sync） 要保持穩(wěn)定的影像，攝像機(jī)之間的同步非常必要。 使每一臺(tái)攝像機(jī)可以在同樣的條件下作業(yè)，因各攝像機(jī)同步， 這樣即使其中

30、一臺(tái)攝像機(jī)轉(zhuǎn)換到其他景物，同步攝像機(jī)的畫(huà)面亦不會(huì)失真。 同步方式種類(lèi) 同步包括垂直同步、彩色視頻復(fù)合信號(hào)同步、外同步、線鎖定和完全同步。,二、攝像機(jī)性能及其應(yīng)用技術(shù) （二）攝像機(jī)的智能化功能指標(biāo),3自動(dòng)增益控制AGC（Automatic Gain Control） 攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)必須達(dá)到電視傳輸規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電平 為能在不同的景物照度條件下都能輸出的標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)，必須使放大器的增益能夠在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 這種增益調(diào)節(jié)通常都是通過(guò)檢測(cè)視頻信號(hào)的平均電平而自動(dòng)完成的，實(shí)現(xiàn)此功能的電路稱(chēng)為自動(dòng)增益控制電路，簡(jiǎn)稱(chēng)AGC電路。 利用攝像機(jī)的自動(dòng)增益控制（AGC）電路去探測(cè)視頻信號(hào)的電平， 適時(shí)地

31、開(kāi)關(guān)AGC， 使攝像機(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)增加攝像機(jī)的靈敏度，提高圖像信號(hào)強(qiáng)度來(lái)獲得清晰圖像 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。 。,二、攝像機(jī)性能及其應(yīng)用技術(shù) （二）攝像機(jī)的智能化功能指標(biāo),4背景光補(bǔ)償BLC（Back Light Compensation） 通常攝像機(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， 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AGC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，

32、能提供在非常強(qiáng)的背景光線前面目標(biāo)的理想的曝光，無(wú)論主要的目標(biāo)移到中間、上下左右或者熒幕的任一位置。 背光補(bǔ)償是通過(guò)區(qū)域加權(quán)方法在攝像機(jī)上實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)背景光補(bǔ)償為開(kāi)啟時(shí)，攝像機(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。,二、攝像機(jī)性能及其應(yīng)用技術(shù) （二）攝像機(jī)的智能化功能指標(biāo),5可變電子快門(mén)AES（Automatic Electronic Shutter） CCD攝像機(jī)內(nèi)是用光學(xué)電控影像表面的電荷積累時(shí)間來(lái)操縱快門(mén)。 電子的方式控制攝像機(jī)CCD的累積時(shí)間故稱(chēng)為電子快門(mén)。 電子快門(mén)的時(shí)間在1/50-1/100000秒之間， 攝

33、像機(jī)的電子快門(mén)一般設(shè)置為自動(dòng)電子快門(mén)方式，可根據(jù)環(huán)境的亮暗自動(dòng)調(diào)節(jié)快門(mén)時(shí)間，得到清晰的圖像。 有些攝像機(jī)允許用戶(hù)自行手動(dòng)調(diào)節(jié)快門(mén)時(shí)間，以適應(yīng)某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合 當(dāng)電子快門(mén)速度增加時(shí)，在每個(gè)視頻場(chǎng)允許的時(shí)間內(nèi)，聚焦在CCD上的光減少，結(jié)果將降低攝像機(jī)的靈敏度， 較高的快門(mén)速度對(duì)于觀察運(yùn)動(dòng)圖像會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“停頓動(dòng)作”效應(yīng)，這將大大地增加攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)分辨率。,二、攝像機(jī)性能及其應(yīng)用技術(shù) （二）攝像機(jī)的智能化功能指標(biāo),6超級(jí)HAD圖像傳感器Super-HAD（Super Hole Accumulation Diode） 空穴累積二極管技術(shù)HyperHAD（Hole Accumulated Diode） 是

34、通過(guò)在每一個(gè)CCD像素上精確安裝的微型鏡頭OCL（On Chip Lens）而把光線會(huì)聚到感光區(qū)域，使得HyperHAD傳感器有高靈敏度。 內(nèi)置應(yīng)用“Super-HAD”電子畫(huà)質(zhì)提升技術(shù)的CCD影像感應(yīng)器， 提高CCD的感應(yīng)性能及加強(qiáng)數(shù)碼信號(hào)處理功能， 有效地于拍攝影像時(shí)降噪及減低不必要的干擾， 令畫(huà)面更清晰明麗，色彩層次更分明， 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)光源不足或拍攝夜景時(shí)效果尤其顯著。 。,三、攝像機(jī)安裝套件,攝像機(jī)安裝套件包括支架、云臺(tái)和防護(hù)罩。 防護(hù)罩是為了保證攝象機(jī)和鏡頭有良好工作環(huán)境的輔助性裝置。 支架是固定云臺(tái)及攝象機(jī)防護(hù)罩的安裝部件。 一般方式為在支架上安裝云臺(tái)，再將帶或不帶防護(hù)罩的攝象機(jī)固定在

35、云臺(tái)上,三、攝像機(jī)安裝套件 （一）云臺(tái)與支架,支架 （）吊裝支架 吊裝支架又叫天花板頂基支架，一端固定在天花板上， （）壁裝支架 壁裝支架又叫墻壁安裝型支架，一端固定在墻壁上，,三、攝像機(jī)安裝套件 （一）云臺(tái)與支架,2云臺(tái) 云臺(tái)是安裝、固定攝像機(jī)的支撐設(shè)備，云臺(tái)與攝像機(jī)配合使用能擴(kuò)大監(jiān)規(guī)范圍，提高了攝像機(jī)的效率。 手動(dòng)云臺(tái)一般由螺栓固定在支撐物上，攝像機(jī)方向的調(diào)節(jié)有一定的范圍，調(diào)整方向時(shí)可松開(kāi)方向調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行。 電動(dòng)云臺(tái)適用于對(duì)大范圍進(jìn)行掃描監(jiān)視，它可以擴(kuò)大攝像機(jī)的監(jiān)視范圍。電動(dòng)云臺(tái)高速姿態(tài)是由兩臺(tái)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)接受來(lái)自控制器的信號(hào)精確地運(yùn)行定位。,三、攝像機(jī)安裝套件 （二）防護(hù)罩,

36、攝像機(jī)防護(hù)罩按其功能和使用可分為通用型防護(hù)罩和特殊型防護(hù)護(hù)罩。 通用型防護(hù)罩 按照安裝環(huán)境劃分可以分為室內(nèi)防護(hù)罩和室外防護(hù)罩； 按照形狀劃分，一般可分為槍式防護(hù)罩、球型防護(hù)罩和坡型防護(hù)罩。 特殊型防護(hù)罩 按用途分為高安全度防護(hù)罩、高防塵防護(hù)罩、防爆防護(hù)罩和高溫防護(hù)罩等。 對(duì)于特殊應(yīng)用場(chǎng)合有特種防護(hù)罩， 如鎧裝高安全度防護(hù)罩、電梯用特種護(hù)罩、防塵和防爆護(hù)罩、耐高壓和水冰護(hù)罩等。,四、解碼器與前端控制技術(shù),1控制的類(lèi)型 （1）攝像機(jī)的控制 主要有，攝像機(jī)電源的通斷、攝像機(jī)的快速啟動(dòng)以及對(duì)攝像器件的一些其他控制等。 （2）鏡頭的控制 主要是對(duì)其焦距、光學(xué)聚焦、光圈三者進(jìn)行控制。 1）變焦控制：長(zhǎng)短，

37、遠(yuǎn)望廣角。 2）光學(xué)聚焦控制：遠(yuǎn)近 3）光圈控制：?jiǎn)⒋箝]小，自動(dòng)光圈鏡頭可自動(dòng)設(shè)定） （3）防護(hù)罩的控制 對(duì)防護(hù)罩的控制主要是對(duì)防護(hù)罩上的刮水器、降溫冷卻裝置、防霜加熱器等的控制。 （4）電動(dòng)云臺(tái)的控制 對(duì)電動(dòng)云臺(tái)的控制主要是控制其左、右旋轉(zhuǎn)，上、下俯仰。 （5）視頻信號(hào)切換器的控制 對(duì)視頻信號(hào)切換器的控制有，按鍵、繼電器以及電子切換單元等多種方式。,四、解碼器與前端控制技術(shù),2控制方式 （1）直接控制方式 在上述設(shè)備的直接控制方式是將電壓、電流等控制信號(hào)直接輸入被控設(shè)備，即把切換和控制的信號(hào)通過(guò)專(zhuān)用電纜接到被控點(diǎn)上。 （2）間接控制方式 當(dāng)攝像端與監(jiān)視端相距很遠(yuǎn)，控制電纜太長(zhǎng)時(shí)，無(wú)法對(duì)上述設(shè)備的進(jìn)行直接控制，這時(shí)可以用繼電器作間接控制。 （3）總線控制方式 總線控制方式是對(duì)整個(gè)控制功能的傳輸單獨(dú)組網(wǎng)的控制方式， 監(jiān)視端的微處理機(jī)將控制指令編碼后變成串行數(shù)字信號(hào)送入傳輸總線， 攝像端解碼電路對(duì)其進(jìn)行解碼識(shí)別，然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路執(zhí)行相應(yīng)指令， 這樣，只需2條線就可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制，使控制線大大減少。,四、解碼器與前端控制技術(shù),3解碼器 （1）解碼器的概念 解碼器是完成對(duì)攝像機(jī)鏡頭、云臺(tái)的總線方式控制的設(shè)備。 解碼器是屬于前端設(shè)備一般安裝在配有云臺(tái)及電動(dòng)鏡頭的攝像機(jī)附近， 有多芯控制電纜直接與云臺(tái)及電動(dòng)鏡