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监控行业内部培训资料RS-
232、RS-422与RS-485接口介绍 RS-
232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准,最初都是由电子工业协会(EIA)制订并发布的,RS-232在1962年发布,命名为EIA-232-E,作为工业标准,以保证不同厂家产品之间的兼容RS-422由RS-232发展而来,它是为弥补RS-232之不足而提出的为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点,RS-422定义了一种平衡通信接口,将传输速率提高到10Mb/s,传输距离延长到4000英尺(速率低于100kb/s时),并允许在一条平衡总线上连接最多10个___RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范,被命名为TIA/EIA-422-A标准为扩展应用范围,EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准,增加了多点、双向通信能力,即允许多个发送器连接到同一条总线上,同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩展了总线共模范围,后命名为TIA/EIA-485-A标准由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀,所以在通讯工业领域,仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓 RS-
232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,而不涉及接插件、电缆或协议,在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议因此在视频界的应用,许多厂家都建立了一套高层通信协议,或公开或厂家独家使用如录像机厂家中的Sony与松下对录像机的RS-422控制协议是有差异的,视频服务器上的控制协议则更多了,如Louth、Odetis协议是公开的,而ProLINK则是基于Profile上的什么是RS-485接口?它比RS-232-C接口相比有何特点? 由于RS-232-C接口标准出现较早,难免有不足之处,主要有以下四点 1接口的__电平值较高,易损坏接口电路的芯片,又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接 2传输速率较低,在异步传输时,最高波特率为20Kbps 3接口使用一根__线和一根__返回线而构成共地的传输形式,这种共地传输容易产生共模干扰,所以抗噪声干扰性弱 4传输距离有限,最大传输距离标准值为50英尺,实际上也只能用在50米左右 针对RS-232-C的不足,于是就不断出现了一些新的接口标准,RS-485就是其中之一,它具有以下特点 1RS-485的电气特性逻辑“1”以两线间的电压差为+(2~6)V表示;逻辑“0”以两线间的电压差为-(2~6)V表示接口__电平比RS-232-C降低了,就不易损坏接口电路的芯片,且该电平与TTL电平兼容,可方便与TTL电路连接 2RS-485的数据最高传输速率为10Mbps 3RS-485接口是采用平衡驱动器和差分___的组合,抗共模干能力增强,即抗噪声干扰性好 4RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺,实际上可达3000米,另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器,即单站能力而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器即具有多站能力这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络 因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性,长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口 因为RS485接口组成的半双工网络,一般只需二根连线,所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输 RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座,与智能终端RS485接口采用DB-9(孔),与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9(针)RS485接传输电缆的长度如何考虑? 在使用RS485接口时,对于特定的传输线经,从发生器到负载其数据__传输所允许的最大电缆长度是数据__速率的函数,这个长度数据主要是受__失真及噪声等影响所限制下图所示的最大电缆长度与__速率的关系曲线是使用24AWG铜芯双绞__电缆(线径为
0.51mm),线间旁路电容为
52.5PF/M,终端负载电阻为100欧时所得出(曲线引自GB11014-__附录A)由图中可知,当数据__速率降低到90Kbit/S以下时,假定最大允许的__损失为6dBV时,则电缆长度被限制在1200M实际上,图中的曲线是很保守的,在实用时是完全可以取得比它大的电缆长度当使用不同线径的电缆则取得的最大电缆长度是不相同的例如当数据__速率为600Kbit/S时,采用24AWG电缆,由图可知最大电缆长度是200m,若采用19AWG电缆(线径为
0.91mm)则电缆长度将可以大于200m;若采用28AWG电缆(线径为
0.32mm)则电缆长度只能小于200mCMOS摄像机和CCD摄像机CMOS传感器是一种通常比CCD传感器低10倍感光度的传感器 因为人眼能看到1Lux照度(满月的夜晚)以下的目标,CCD传感器通常能看到比人眼略好在
0.1~3Lux,是CMOS传感器感光度的3到10倍 CMOS传感器的感光度一般在6到15Lux的范围内,CMOS传感器有固定比CCD传感器高10倍的噪音,固定的图案噪音始终停留在屏幕上好像那就是一个图案,因为CMOS传感器在10Lux以下基本没用,因此大量应用的所有摄像机都是用了CCD传感器,CMOS传感器一般用于非常低端的家庭安全方面 有2个例外,CMOS传感器可以做得非常大并有和CCD传感器同样的感光度,CMOS传感器非常快速,比CCD传感器要快10到100倍,因此非常适用于特殊应用如highensDSCcameraCannonD-30或者高帧摄像机 CMOS传感器可以将所有逻辑和控制环都放在同一个硅芯片块上,可以使摄像机变得简单并易于携带,因此CMOS摄像机可以做得非常小 CMOS摄像机尽管耗能同样或者高于CCD摄像机,但是CMOS传感器使用很少的圆环如CDSTG和DSP环,所以同样尺寸的总能量消耗比CCD摄像机减少了1/2到1/4 只有一个例外,敏通C系列摄像机只使用12伏特/65毫安电源,几乎和CMOS摄像机一样,但是具有好得多的影像质量,C系列摄像机使用
0.35um
3.3伏特数字讯号处理器,因此消耗非常少的能量(54C054C154C254C154C554C6)所有其它公司生产的CCD摄像机的消耗12伏特/150到300毫安,因此比CMOS的5到12伏特和35到70毫安高出了2到4倍 有趣的是,尽管CCD表示“电荷耦合器件”而CMOS表示“互补金属氧化物半导体”,但是不论CCD或者CMOS对于图像感应都没有用,真正感应的传感器称做“图像半导体”,CCD和CMOS传感器(暂且如此称呼)实际使用的都是同一种传感器“图像半导体”,图像半导体是一个PN结合半导体,能够转换光线的光子__结合处成为成比例数量的电子电子的数量被计算__的电压,光线进入图像半导体得越多,电子产生的也越多,从传感器输出的电压也越高 CCD称为“电荷耦合器件”,CCD实际上只是一个把从图像半导体中出来的电子有__地储存起来的方法 CMOS称为“互补金属氧化物半导体”,CMOS实际上只是将晶体管放在硅块上的技术,没有更多的含义传感器被称为CMOS传感器只是为了区别于CCD传感器,与传感器处理影像的真正方法无关 CMOS传感器不需要复杂的处理过程,直接将图像半导体产生的电子转变成电压__,因此就非常快这个优点使得CMOS传感器对于高帧摄像机非常有用,高帧速度能达到400到2000帧/秒这个优点对于眺望高速__的物体非常有用,然而由于没有高速的数字讯号处理器,所以市场上只有很少的高速摄像机并一般__都非常高,每个单位$3000到
300000.电视监控系统的前端设备电视监控系统的前端设备通常由摄像机、手动或电动镜头、云台、防护罩、监听器、__探测器和多功能解码器等部件组成,它们各司其职,并通过有线、无线或光纤传输媒介与中心控制系统的各种设备建立相应的__(传输视/音频__及控制、____)在实际的电视监控系统中,这些前端设备不一定同时使用,但实现监控现场图像采集的摄像机和镜头是必不可少的
2.1摄像机 摄像机是获取监视现场图像的前端设备,它以面阵CCD图像传感器为核心部件,外加同步__产生电路、视频__处理电路及电源等近年来,新型的低成本MOS图像传感器有了较快速的发展,基于MOS图像传感器的摄像机已开始被应用于对图像质量要求不高的可视__或会议电视系统中由于MOS图像传感器的分辨率和低照度等到主要指标暂时还比不上CCD图像传感器,因此,在电视监控系统中使用摄像机仍为CCD摄像机 摄像机具有黑白和彩色之分,由于黑白摄像机具有高分辨率、低照度等优点,特别是它可以在红外光照下成像,因此在电视监控系统中,黑白CCD摄像机仍具有较高的市场占有率顺便指出,在各商家列出的闭路电视监控器材清单中的摄像机通常都是不带镜头的(一体化摄像机除外),因此在实际应用中,应根据监控现场的实际环境及用户要求,为摄像机配合适的镜头(详见本章第2-2节)
2.
1.1黑白CCD摄像机的主要参数在电视监控系统中选择摄像机,一般要看几个主要的参数,即分辨率、最低照度和信噪比等,另外还要考虑摄像机的附带功能及__和今后服务等因素以下对摄像机的几个主要参数作一介绍 A、CCD尺寸及像素数CCD尺寸指的是CCD图像传感器感光面的对角线尺寸,早期的CCD尺寸比较大,为lin、2/3in和1/2in等几种,因而近年来用于电视监控摄像机的CCD尺寸以1/3in为主流 像素数指的是摄像机CCD传感器的最大像素数,有些给出了水平及垂直方向的像素数,如500H*582V,有些则组出了前两者的乘积值,如30万像素对于一定尺寸的CCD芯片,像素数越多则意味着每一像素单元的__越小,因而由该芯片构成的摄像机的分辨率也就越高例如,在电视监控摄像机中使用的CCD传感器的像素有的已达到48万像素 B、分辨率分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数,它指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时,在监视器(应比摄像机的分辨率高)上能够看到的最多线数当超过这一线数时,屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相间的线条工业监视用摄像机的分辨率通常在380~460线之间,广播级摄像机的分辨率则可达到700线左右 C、低照度低照度指的是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频__电平低到某一规定值时的景物光亮度值测定此参数时,还应特别注明镜头的最大相对孔径例如,使用F
1.2的镜头,当被景物的光亮度值低到
0.04lx时,摄像机输出的视频__幅值为最大幅值的50%,即达到350mV(标准视频__最大幅起来700mV),则称此摄像机的最低照度为
0.04lx/F
1.2被摄景物的光亮度值再低,摄像要输出的视频__的幅值就达不到350mV了,反映在监视器的屏幕上,将是一屏很难分辨出层次的、灰暗的图像 D、信噪比及伽玛校正系数信噪比也是摄像机的一个主要参数其基本定义是__对于噪声的比值乘以20log,一般摄像机给出的信噪比值均是在A__(自动增益控制)关闭时的值,因为当A__接通时,会对小__进行提升,使得噪声电平也相应提高CCD摄像机的信噪比的典型值一般为45~55dB测量信噪比参数时,应使用视频杂波测量仪直接连接于摄像机的视频输出端子上伽玛校正系数前面提到的γ值,其典型值为γ=
0.45现行摄像机大都采用了固定的γ值
2.
1.2黑白CCD摄像机的附带功能 除了上述介绍的基本参数外,各品牌的摄像机大都还有一些附带的功能,如自动光圈接口、电子快门、自动增益控制、逆光补偿、线锁定同步及外同步等,下面简要介绍一下 A、电动光圈接口 目前在市场上见到的标准CCD摄像机大都带有驱动自动光圈镜头的接口,其中有些只提供一种驱动方式(通常为视频驱动方式),也就是说,它只能配接VD型的自动光圈镜头,有些则可同时提供两种驱动方式(视频驱动和直流驱动)供用户选择,因此,它可以配接任何自动光圈镜头这里,视频驱动(VideoDriver,简称VD)方式是指摄像机将视频__电平输出到自动光圈镜头的内部,再由其内部的驱动电路输出控制电压,使镜头光圈调整电动机转动;直流驱动(DCDriver,简称DD)方式则是指摄像机内部增加了镜头光圈电动机的驱动电路,可以直接输出直流控制电压到镜头内的光圈电动机并使其转动,因此,具有直流驱动接口的摄像机的成本就稍许高一些(因为增加了一部分电路),但所选配的自动光圈镜头则因其内部不含有驱动电路而体积稍小一些,__也就低一些 不同品牌及型号的摄像机所带自动光圈接口的位置及形式是不完全一样一般摄像机的自动光圈接口设置在机身的后面板上,但也有一些则设在机身的侧面图2-1示出几种不同形式的自动光圈的接口,其中阴式方四孔接口最为常见,但不同摄像机对其各针脚的定义又不完全相同一般视频驱动自动光圈接口使用3个针,即电源、视频、接地;而直流驱动自动光圈接口使用4个针,即阻尼正、阻尼负、驱动正、驱动负若同时具有两种光圈驱动方式,则具体将该接口定义为VD还是DD驱动方式,须由另外的拨动开关来选择(如JETCOM公司的JC系列摄像机),也有的由摄像机盖板内视频处理板上不同的插座位置来选择,并在出厂前设定一种方式(如NATURE的NV-434CA摄像机),还有的干脆在摄像机机身侧面及后面板上直接设定两个不同的自动光圈接口(如JVC的TX-S240E摄像机) B、电子快门 电子快门(ElectronicShutter)是比照照相机的机械快门功能提出一个术语,它相当于控制CCD图像传感器的感光时间由于CCD感光的实质是__电荷的积累,则感光时间越长,__电荷的积累时间就越长,输出__电流的幅值也就越大通过调整光生__电荷的积累时间(即调整时钟脉冲的宽度),即可实现控制CCD感光时间的功能 C、自动增益控制 摄像机输出的视频__必须达到电视传输规定的标准电平,即为了能在不同的景物照度条件下都能输出的标准视频__,必须使放大器的增益能够在较大的范围内进行调节这种增益调节通常都是通过检测视频__的平均电平而自动完成的,实现此功能的电路称为自动增益控制电路,简称A__电路具有A__功能的摄像机,在低照度时的灵敏度会有所提高,但此时的噪点也会比较明显这是由于__和噪声被同时放大的缘故 D、背光补偿 背光补偿(Back–lightCompensation)也称作逆光补偿或逆光补正,它可以有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷 当引入背光补偿功能时,摄像机仅对整个视场的一个子区域(如从第80行~200行的中心区域)进行检测,通过求此区域的平均__电平来确定A__电路的工作点由于子区域的平均电平很低,A__放大器会有较高的增益,使输出视频__的幅值提高,从而使监视器上的主体画面明朗此时的背景画面会更加明亮,但其与主体画面的主观亮度差会大大降低,整个视场的可视性得到改善 在实际应用中,经常听到有用户提出诸如某摄像机能够“看多远”之类的问题,比如100m、500m甚至1km远外的物体还能否在监视器上清晰地显示出来有了前面关于镜头的成像尺寸、焦距及视场角等概念后,这个问题就不难解释了,即“看多远”问题与许多因素有关比如说,用某定焦镜头可以看清100m远处的钞票的面值一般来说,镜头焦距越长,“看”得就越远,但同时视场角却变小,结果观看的范围变窄了举个简单的例子,若用标准镜头刚好看清远处某人的基本特征(是男或是女),则换用长焦距镜头则可能看清其面部特征(是否有痣或疤),但却无法看见该人穿的是什么裤子和鞋(这部分已经“涨”出了画面),而换用广角镜头则只可能看到画面中有人(连男女都分辨不出),但却可看清该人在整个监视场景中的所处的位置,周围还有什么别的人物或参照物因此,关于“看多远”的较为科学的说法应该是“在屏幕上成的像大小可对应于实际观测距离处多高或多宽的景物”例如,用8mm镜头观测10m远处的景物,如果该处有10个人站成一排则刚好可横向充满整个监视器屏幕 E、接口 镜头的__方式有C型__和CS型__两种图2-4画出了这两种镜头的接口部位示意图其中上半部为CS型镜头,下半部为C型镜头在电视监控系统中常用的镜头是C型__镜头(in32牙螺纹座),这是一种国际公认的标准这种镜头__部位的口径是
25.4mm(in),从镜头__基准面到焦点的距离是
17.526mm大多数摄像机的镜头接口则做成CS型,因此将C型镜头__到CS接口的摄像机时需增配一个5mm厚的接圈,而将CS镜头__到CS接口的摄像机时就不需接圈 图2-4C型__和CS型__镜头 在实际应用中,如果误对CS型镜头加装接圈后__到CS接口摄像机上,会因为镜头的成像面不能落到摄像机的CCD靶面上而不能得到清晰的图像,而如果对C型镜头不加接圈就直接接到CS接口摄像机上,则可能使镜头的后镜面碰到CCD的靶面的保护玻璃,造成CCD摄像机的损坏,这一点在实用中需特别注意
2.
2.2镜头的种类 镜头的种类有许多种,每一种镜头都有其特点根据功能与结构的不同,这些镜头的__相差非常大,如电动变焦镜头要比普通定焦镜头的__高约10倍,因此,只有正确了解各种镜头的特性,才能更加灵活地选择镜头 A、固定光圈定焦镜头 固定光圈定焦镜头是相对较为简单的一种镜头,该镜头上只有一个可手动调整的对焦调整环(环上标有若干距离参考值),左右旋转该环可使成在CCD靶面上的像最为清晰,此时在监视器屏幕上得到图像也最为清晰 由于是固定光圈镜头,因此在镜头上没有光圈调整环,也就是说该镜头的光圈是不可调整的,因而进入镜头的光通量是不能通过简单地改变镜头因素而改变,而只能通过改变被摄现场的光照度来调整,如增减被摄现场的照明灯光等这种镜头一般应用于光照度比较均匀的场合,如室内全天以灯光照明为主的场合,在其他场合则需与带有自动电子快门功能的CCD摄像机合用(当然,目前市面上绝大多数的CCD摄像机均带有自动电子快门功能),通过电子快门的调整来模拟光通量的改变 B、手动光圈定焦镜头 手动光圈定焦镜头比固定光圈定焦镜头增加了光圈调整环,其光圈调整范围一般可从F
1.2或F
1.4到全关闭,能很方便地适应被摄现场的光照度,然而由于光圈的调整是通过手动人为地进行的,一旦摄像机__完毕,位置固定下来,再频繁地调整光圈就不那么容易了,因此,这种镜头一般也是应用于光照度比较均匀的场合,而在其他场合则也需与带有自动电子快门功能的CCD摄像机合用,如早晚与中午、晴天与阴天等光照度变化比较大的场合,通过电子快门的调整来模拟光通量的改变 C、自动光圈定焦镜头 自动光圈定焦镜头在结构上有了比较大的改变,它相当于在手动光圈定焦镜头的光圈调整环上增加一个由齿轮啮合传动的微型电动机,并从其驱动电路上引出3芯或4芯线传送给自动光圈镜头,至使镜头内的微型电动机相应做正向或反向转动,从而高速光圈的大小自动光圈镜头又分为含放大器(视频驱动型)与不含放大器(直流驱动型)两种规格 D、手动变焦镜头 顾名思义,手动变焦镜头的焦距是可变的,它有一个焦距调整环,可以在一定范围内调整镜头的焦距,其变比一般为2~3倍,焦距一般在
3.6~8mm在实际工程应用中,通过手动调节镜头的变焦环,可以方便地选择监视现场的视场角,如可选择对整个__的监视或是选择对__内某个局部区域的监视当对于监视现场的环境情况不十分了解时,采用这种镜头显然是非常重要的了 对于大多数电视监控系统工程来说,当摄像机__位置固定下来后,再频繁地手动变焦是很不方便的,因此,工程完工后,手动变焦镜头的焦距一般很少再去调整,而仅仅起到定焦镜头的作用因而手动变焦镜头一般用在要求较为严格而用定焦镜头又不易满足要求的场合但这种镜头却受到工程人员的青睐,因为在施工调试过程中使用这种镜头,通过在一定范围的焦距调节,一般总可以找到一个可使用户满意的观测范围(不用反复更换不同焦距的镜头),这一点在外地施工中尤为显得方便 E、自动光圈电动变焦镜头 此种镜头与前述的自动光圈定焦镜头相比另外增加了两个微型电动机,其中一个电动机与镜头的变焦环啮合,当其受控而转动时可改变镜头的焦 (Zoom);另一个电动机与镜头的对焦环啮合,当其受控而转动时可完成镜头的对焦(Focus)由于该镜头增加了两个可遥控调整的功能,因而此种镜头也称作电动两可变镜头 自动光圈电动变焦镜头一般引出两组多芯线,其中一组为自动光圈控制线,其原理和接法与前述的自动光圈定焦镜头的控制线完全相同;另一组为控制镜头变焦及对焦的控制线,一般与云台镜头控制器及解码器相连当操作远程控制室内云台镜头控制器及解码器的变焦或对焦按钮时,将会在此变焦或对焦的控制线上施加一个或正或负的直流电压,该电压加在相应的微型电动机上,使镜头完成变焦及对焦调整功能试论CCD摄像机的分辨率
一、前言 大家都知道,分辨率是衡量成像器件与成像系统优劣的一个重要参数一般,摄像机的分辨率是指当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时,在监视器(比摄像机的分辨率要高)上能够看到的最多线数,当超过这一线数时,屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片,而不再能分辨出黑白相间的线条因此,分辨率这一参数的正确与否尤其重要 一般,固体摄像机的分辨率在镜头的分辨率与视频__带宽(6MHz)保证的前提下,主要取决于图像传感器的像素数,但目前市场上对CCD摄像机的分辨率没有规范,说法不一,普遍报高,尤其对低解析度500×582象素的摄像机,若该摄像机的分辨率没有特殊的优化处理,其黑白的水平清晰度只能最高报到380TVL但大多报到420TVL(甚至连彩色的也是),因此有必要统一认识,统一规范下面就简要叙述一下分辨率的含义、表示法以及CCD摄像机(含其他固体摄像机,如CMOS摄像机)的常用分辨率的测试及一般计算公式,最后谈谈我们的建议
二、分辨率的表示法 分辨率是摄像器件最重要的一个参数,因为它是指摄像器件对物像中明暗细节的分辨能力分辨率一般有两种表示法
(1)极限分辨率 极限分辨率是在一定的测试条件之下定义的当以一定性质的鉴别率图案(有100%对比度的专门的测试卡)投射到CCD光敏面时,在输出端观察到的最小空间频率(即用眼睛分辨的最细黑白条纹对数)就是该器件的极限分辨率分辨率通常用每毫米黑白条纹对数(单位为线对/mm)或每帧高电视行数(单位为TVL)摄像机指的清晰度多是用的TVL数两种极限分辨率单位具有确定的换算关系 CCD是离散采样器件,根据奈奎斯特采样定理,一个摄像器件能够分辨的最高空间频率等于它的空间采样频率的一半,这个频率称为奈奎斯特极限频率如果某一方向上的象元间距为α,则该方向上的空间采样频率为1/α(线对/mm) CCD用极限TVL来表示更简单,即在某一方向的象元素就是极限TVL数显然TVL数的一半与CCD光敏面的高度尺寸的比值,就是相对应的每毫米线对数(线对/mm)所以,CCD的象数越高,其分辨率也越高 极限分辨率的表示方法虽有专门的测试卡测量而使用方便,但不客观科学其原因是因为
①每个人的视觉不一样,观测值带有主观性;
②测试卡的对比度与几何尺寸以及观测时的照度不一样,观测的结果也会有不同如当被摄图像对比度低于30%时,观测的分辨率值就会明显下降;
③观测的分辨率值是系统的总体特性,而不能分摊到各个部件上 为此,目前国际上一般均采用调制传递函数(MTF)来表示分辨率
(2)调制传递函数(MTF) 所谓调制传递函数,即输出调制度Mout与输入调制度Min之比即 在调制恒定的条件下可或者说调制传递函数是调制度与空间频率的关系如图1所示当输入正弦光波(即一个确定的空间频率的物象投射在CCD上)时(1a),CCD的输出也将是随时间变化的一种正弦波(1b),设波峰为A,波谷为B,则可得调制度为: 在调制恒定的条件下可或者说调制传递函数是调制度与空间频率的关系如图1所示当输入正弦光波(即一个确定的空间频率的物象投射在CCD上)时(1a),CCD的输出也将是随时间变化的一种正弦波(1b),设波峰为A,波谷为B,则可得调制度为: 以画出调制深度与空间频率的关系曲线,如图1c所示,通常用零空间频率下的值进行归一化,得到无量纲量即调制传递函数MTF由图1C可知,MTF随空间频率的增高而减小 由上可知,由于MTF表示的是转移过程前后调制度M的比值,它与图像的形状、尺寸、对比度、照度等无关,因此是客观的科学的而且由于MTF是正弦波空间频率振幅的响应在给定的空间频率下,整个系统的MTF等于系统各部分MTF的乘积即 MTF总=MTF1·MTF2……MTFn 值得提出的是,有时还用对比传递函数(CTF)来评价分辨率所谓对比传递函数是方波空间频率振幅的响应同MTF一样,CTF也随空间频率的增高而减小CTF不能按各部分乘积来评价,但方波振幅响应容易测量,所以也常采用摄像机参数祥解问什么是最低照度?什么是感光度?
0.0001Lux代表什么?答最低照度是测量摄像机感光度的一种方法,换句话说,摄像机能在多黑的条件下看到可用的影像但是因为没有管理的国际标准,因此每个大型CCD制造商都有自己测量CCD感光度的方法然而一个标注为(1Lux,F10)的摄像机能和标注为(
0.01Lux,F10)的摄像机完全一样!!!奇怪吗?___呢?问F
2.
0、f
3.4毫米代表什么意思?我如何通过这些数字来选择镜头?答F表示镜头的孔径,F停止2:1和f
3.4毫米表示镜头的焦距是
3.4毫米镜头F
2.0和f
3.4~4采用非常经济的形式,应此__较低,广泛应用于单板摄像机,F
2.0的镜头的孔径能收集人眼一半的光线,f
3.4毫米的镜头在1/4英寸CCD上有60度的视角,在1/3英寸CCD上有90度视角,非常接近于人眼的视角人眼的两只眼睛能包含更大的视角,就像是上帝巧妙的设计,从人到人一般有150到180的角度,但是请记住,F停止和f焦距只是一个镜头的基本参数,并不代表质量一个具有同样F停止和焦距的__镜头能比具有同样参数的劣质镜头贵100倍,请参阅下一个问答详细了解问漏光排斥比的物理含义是什么?答漏光是由CCD传感器设计的缺陷造成的,每个摄像机有一个CCD传感器,由于CCD传感器的缺陷,进入CCD传感器的强光将会穿透抵抗层产生过度的影像,这些不需要的影像称做拖光,CCD摄像机抵抗强光的能力称为漏光排斥比问什么事CMOS摄像机?和CCD摄像机有何不同?答CMOS传感器是一种通常比CCD传感器低10倍感光度的传感器因为人眼能看到1Lux照度(满月的夜晚)以下的目标,CCD传感器通常能看到比人眼略好在
0.1~3Lux,是CMOS传感器感光度的3到10倍什么是峰值感应模式?答峰值感应模式是用通过影像亮点代替整个影像的平均值来决定曝光指数,使用规则系统的用户能应对最苛刻的要求,如在黑夜抓取一个白点的影像,而且还要看到这个小亮白点的细节和色彩这对于在夜晚使用摄像机抓取车牌号码同时还要看到交通灯的颜色非常有用什么是星光摄像机?星光CCD摄影机,光子在CCD传感器上比普通CCD摄像机最大曝光时间(1/60或1/50秒)长2到128倍(1~2秒)的聚集因此,摄像机产生可用影像的最低照度就降低了2到128倍使用带有帧累积技术的星光摄像机,用户可以在星光照度情况(
0.0035Lux)下看到彩色影像,而在多云的星光照度情况(
0.0002Lux)下看到黑白影像,城市中散布的背景光(比如光污染)足够产生良好的彩色曝光什么是超高感度摄像机?它的优点和缺陷在哪里?答EX-View是索尼公司研发用来提高其CCD感光度的一个感光度提高技术,一是两个可见光的因素,二是四倍近红外波的波长EX-View是索尼专有技术,每个CCD基础光电二极管的P/N接口特殊组装来获得更好的光子到电子的转换效率另外,每个光电二极管(描绘影像上的一个像素)有一个覆盖在上面的微型镜头能够较好的记录和聚焦光线到有效的半导体接口它的结果对比于索尼提供的CCD可视范围提高了可见光的2倍和近红外光(800~900纳米)的4倍感光度EX-View的Lux效率比__的SuperHAD可见光和近红外光波场高出了2倍EX-View技术的缺陷在于,因为CCD芯片制造过程的难度本质和芯片灵敏的本质,索尼公司只有有限的传感器部分供货按照索尼的__,相比于SuperHAD传感器,EX-View芯片的光电二极管还有一些潜在的不__的地方这些很少的有缺陷的CCD元素可能会有故障,因此会导致死亡像素,会在影像留下一些无法去除的得白点或黑点CCD芯片已知不管是在储存或使用中死点都会不断增长举个例子,一个从索尼工厂出来的EX-ViewCCD只有3个死点,但是在运输的过程中可能增加到5个,到了摄像机厂商的仓库时可能增长到7个并会继续增长,比如,当__在CCD摄像机上时增长到12个到摄像机到达用户时数量可能增长到15到30个这个过程会一直持续到有缺陷的光电二极管都稳定下来索尼认为死点数量增长的原因是由于宇宙射线破坏了一些CCD矩阵的缺陷接口由于制造过程的感光本质,EX-ViewCCD芯片的产量是比较低的,可以使用的单位也是有限的产量制造过程的高成本组合使得EX-ViewCCD芯片更适合应用于特殊领域(如科研、工业),这里使用高亮感光度的芯片是非常重要的,但是在普通的监控摄像机应用上使用却是不划算的什么是超高解析CCD摄像机?答目前市场上的索尼CCD摄像机几乎都使用了超高解析技术超高解析能比传统旧型号的CCD提高2倍的感光度和6dB的漏光排斥比松下认为他们的最新37个系列和索尼超高解析一样的好,而39个系列和索尼EX-View在可见光范围有同样的效果索尼Ex-viewCCD相比于超高解析在近红外光区域(800~900纳米)有4倍的感光度,然而这个优点只有需要在夜视时能取得很好的效果如果不能正确地使用,这个优点几乎没有用处,因为红外线会导致色彩失真,由于红外线聚焦较深的物理特性导致影像模糊,特别在使用某些镜头的时候会导致全息影像问什么是超宽动态?超宽动态是在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的特色宽动态摄像机比传统只具有3:1动态范围的摄像机超出了几十倍自然光线排列成从120000Lux到星光夜里的
0.00035Lux当摄像机从室内看窗户外面,室内照度为100Lux,而外面风景的照度可能是10000Lux,对比就是10000/100=100:1这个对比人眼能很容易地看到,因为人眼能处理1000:1的对比度,然而传统的闭路监控摄像机处理它会有很大的问题,传统摄像机只有3:1的对比性能,它只能选择使用1/60秒的电子快门来取得室内目标的正确曝光,但是室外的影像会被清除掉(全白);或者换种方法摄像机选择1/6000秒取得室外影像__的曝光,但是室内的影像会被清除(全黑)这是一个自从摄像机被发明以来就一直__存在的缺陷问什么是星光模式?星光模式能让CCD摄像机在非常弱的光线情况下,比如
0.0002Lux照度等级,看到清晰的彩色影像所有的CCD摄像机都是设计工作在1/501/60~1/2000秒的快门速度,因此最低照度等级或者称为感光度在使用F
1.2和5600k条件下限制在3到6Lux星光模式CCD摄像机专有数字讯号处理器能使得CCD的快门速度低到1~10秒,因为长时间快门打开的物理原理,CCD可以收集到更多的光子,因此比传统摄像机提高100到600倍的感光度问什么是背光补偿?背光补偿能提供在非常强的背景光线前面目标的理想的曝光,无论主要的目标移到中间、上下左右或者荧幕的任一位置一个不具有超强动态特色的普通摄像机只有如1/60秒的快门速度和F
2.0的光圈的选择,然而一个主要目标后面的非常亮的背景或一个点光源是不可避免的,摄像机将取得所有近来光线的平均值并决定曝光的等级,这并不是一个好的方法,因为当快门速度增加的时候,光圈会被关闭导致主要目标变得太黑而不被看见为了克服这个问题,一种称为背光补偿的方法通过加权的区域理论被广泛使用在多数摄像机上影像首先被分割成7块或6个区域(两个区域是重复的),每个区域都可以__加权计算曝光等级,例如中间部分就可以加到其余区块的9倍,因此一个在画面中间位置的目标可以被看得非常清晰,因为曝光主要是参照中间区域的光线等级进行计算然而有一个非常大的缺陷,如果主要目标从中闲__到画面的上下左右位置,目标会变得非常黑,因为现在它不被区别开来已经不被加权问什么是无色滚动?答数字讯号处理器视频摄像机使用在荧光灯下时,只能产生严重色滚动的影像影像会从白色转变成蓝色、粉红色再回到白色,如此循环这是因为交流电源运行在50/60赫兹所引起的问题白热灯泡能提供稳定的光线,而日光灯的光线由于交流电的强度和色彩以
8.3ms的速度在变换而波动传统摄像机计算出白平衡需要100~150ms(
0.1~
0.15),比交流电慢了
8.5ms,因此永远不能赶上对当前影像通过8次循环周期才能清楚__生色滚动问什么是垂直同步、彩色视频复合__同步、外同步、直流线锁定和完全同步?答这是摄像机之间不同的同步方法全体锁定是两部用于精密的应用如广播摄影棚摄像机之间完全同步最好的方法它将同步水平,垂直,偶数/奇数区域,色彩触发频率和阶段垂直同步是最简单的方法来同步两部摄像机,通过垂直驱动频率来保证视频能够采用老式的切换期或者四分割机器,在同一个监视器上显示几个影像源垂直驱动__通常由重复频率20/
16.7毫秒(50/60赫兹)和脉冲1~3毫秒宽度的脉冲组成彩色视频复合__代表视频和彩色触发__,意味着摄像机能和外部的复合彩色视频__同步然而尽管称作彩色视频复合__同步,实际上只进行水平同步和垂直同步,而没有色彩触发同步外同步非常类似于彩色视频复合__同步一个摄像机能够同步于另一个摄像机的视频__,一个外同步摄像机能使用输入的彩色视频复合__,提取水平和垂直同步__来做同步直流线锁定是一种古老的技术,利用直流50/60赫兹电源线电流来同步摄像机因为直流24伏电源广泛使用于多数建筑物防火警报系统,由于非常容易获得由于老型号的切换器和分割系统没有数字记忆功能,要保持稳定的影像,摄像机之间的同步非常必要,直流线锁定就是摄像机同步于交流50/60赫兹,彩色信道之间时间的关联和水平/垂直__没有约束会导致糟糕的色彩转换(色彩阶段设计),因此所有使用交流线锁定的用户不可避免地失去很好的色彩转换幸运的是,现在的分割器和16通道复合处理器以及硬盘录象机都有内部记忆体来克服这个问题,不再需要同步__,因此交流线锁定可能若干年后会被淘汰掉CCD摄像机最小能到什么程度?是
11.5X50毫米或者22X23毫米的极限吗?答CCD摄像机尺寸主要依赖于4个主要的部件,CCD传感器的尺寸,数字讯号处理器,CDS和垂直驱动因为这些芯片必须由不同的半导体技术制造,所以不可能合并到一个单IC中,CCD传感器作为主要的部分,已经大幅缩小了,从2/3英寸到1/2英寸到1/3英寸到1/4英寸和1/6英寸及1/7英寸,然而CCD尺寸越小感旋旋光性能就越差,因此1/6英寸CCD就已经比1/4英寸差了很多,因此1/4英寸CCD多年来一直是主流一个1/4英寸CCD具有10X10毫米的尺寸成为主要部件,数字讯号处理器如果采用15X15毫米QFPGA封装将大于CCD,进一步加大摄像机单板的尺寸当今多数公司只能缩减CCD摄像机板机尺寸到44X44毫米夜视摄像机,看清黑暗世界的“眼睛” 由于夜幕的掩护,夜间往往是____活动的“猖獗期”,因此,夜视功能摄像机自从一出道之日,便受到市场的青睐特别是近几年来在很多重点场所,如银行金库、大型工厂、电站的电缆廊道、大型仓库等,先后都装上了夜视功能摄像机,以达到“24小时全天候的监控”这些领域的兴起,使得夜视摄像机在2005年出现了良好的增长势头 因为各自具有不同的特点,目前,日夜两用与红外摄像机,都稳居一方领地而一起统领夜间监控市场据南京的工程商王普雨介绍,红外摄像机因其在没有光源的情况下也能拍摄到图像,因而主要应用在一些晚间不开灯的大厦办公大楼、财务室或不允许有光源的仓库等场所而日夜摄像机因其在市场成长多年,技术也日趋成熟,并且近年来,日夜两用摄像机在夜间监控的表现上也在不断改进,例如低照度、画面清晰度等所以在一些对监控图像要求比较高的地方,如目前正火热的平安城市道路或治安监控、高速公路、银行、厂区周界、机场等大的系统里大多选用的还是日夜两用摄像机 不过这两种摄像机如今都还存在着极需改进的地方据西安欣海安的工程商张家勇分析,现在市场上一般的红外摄像机的距离都很有限;另外,红外摄像机在白天工作时,还存在图像清晰度不够的问题 针对这些现象,JVC安防市场部主管张智勇解释说,要加大红外摄像机的距离,势必要加大红外灯功率,由于红外灯的散热处理以及设计都是一个极其复杂的工艺,稍有设计不好或取材不当,就会导致红外灯及整机的使用寿命不够,这也是很多红外线摄像机厂家现阶段正在攻克的重点另外,红外摄像机由于受到机芯分析处理能力的限制,也影响了图像的清晰度,而要提高这些处理能力,将会对机芯及其他部件的要求更高,因而会带来高昂的成本 除此之外,张智勇还指出,目前大多数枪型红外摄像机还不能做到自动变焦,以致于很多监控人员为了减少频繁的调整焦距,故将焦距折中到一个固定的点上;但在实际应用当中,由于光线条件的不断变化,因而也会影响到成像的效果 那么,针对用户__的另一种夜视摄像机——日夜两用摄像机来说,当前有哪些地方正在改进中呢?以下将对此作重点分析视频监控基础知系统设计
1.2中小型电视监控系统通常的电视监控系统规模都不大,功能也相对简单,但其适用的范围非常广所监视的对象也不仅仅限于想到的人、商品、货物或车辆,有些应用系统还涉及到对诸如天然气罐、高油墨瓜炉的监视,另有些应用系统则需要对工厂的烟囱及排污管道进行曲监视电视监控系统可以自成体系,也可以与防盗__系统或出入口控制系统组合,构成综合保安监控系统一般来说,典型中小型电视监控系统的摄像监视点数不超过32点,造价大都在几万~几十万元
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2.1简单的定点监控系统最简单的定点监控系统就是在监视现场安置定点摄像机(摄像机配接定焦镜头),通过同轴电缆将视频__传输到监控室内的监视器例如,在小型工厂的大门口安置一台摄像机,并通过同轴电缆将视频__传送到厂办公室内的监视器(或电视机)上,管理人员就可以看到哪些人上班迟到或早退,离厂时是否携带了厂内的物品若是再配置一台录像机,还可以把监视的画面记录下来,供日后检索查证这种简单的定点监控系统适用于多种应用场合当摄像机的数量较多时,可通过多路切换器、画面分割器或系统主机进行监视以某著名外企总部为例,该总部曾多次丢失高档笔记本电脑,后来在其各楼层的所有12个出口都__了定点摄像机,并配备了3台四画面分割器和24小时实时录像机,有效地杜绝了上述失盗现象某招待所也是采用了这种简单的定点监控系统这是在1~6层客房通道的两端各__一台定点黑白摄像机,加上大门口、门厅、后门、停车场等4个监视点共计16台摄像机,再配置一台16画面分割器、一台29英寸大屏幕彩电和一台24小时录像机便构成了完整的监控系统当监视的点数增加时会使系统规模变大,但如果没有其他附加设备及要求,这类监控系统仍可归属于简单的定点系统,以某__的闭路电视监控系统为例,由于该__的营业__较大(上下两层总计约16000㎡),货架较多,总共__了48台定点黑白摄像机这48台摄像机的__被分成了3组,分别接到了对应的16画面分割器、17英寸黑白监视器和24小时录像机(该__的实际工程中另外增加了防盗__系统和公共广播/背景音乐系统,此处从略)图1-2示出了该__电视监控系统的构成图1-2该__电视监控系统的构成
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2.2简单的全方位监控系统全方位监控系统是将前述定点监控系统中的定焦镜头换成电动变焦镜头,并增加可上下左右运动的全方位云台(云台内部有两个电动机),使每个监视点的摄像机可以进行上下左右的扫视,其所配镜头的焦距也可在一定范围内变化(监视场景可拉远或推进)很显然,云台及电动镜头的动作需要由控制器或与系统主机配合的解码器来控制最简单的全方位监控系统与最简单的定点监控系统相比,在前端增加了一个全方位云台及电动变焦镜头,在控制室增加了一台控制器,如SP3801,另外从前端到控制室还需多布设一条多芯(10芯或12芯)控制电缆以某小型制衣厂的监控系统为例,在其制衣车间__了两台全方位摄像机,在厂长办公室内配置了一台普通电视机、一台切换器和两台控制器,当厂长需要了解车间情况时,只需通过切换器选定某一台摄像机的画面,并通过操作控制器使摄像机对整个监控现场进行扫视,也可以对某个局部进行定点监视在实际应用中,并不一定使每一个监视点都按全方位来配置,通常仅是在整个监控系统中的某几个特殊的监视点才配备全方位设备例如,在前述的某招待所的定点监控系统中,也可考虑将监视停车场情况的定点摄像机改为全方位摄像机(更换电动变焦镜头并增加全方位云台),再在控制室内增加一台控制器,这样就可以把对停车场的监视范围扩大了,既可以对整个停车场进行扫视,也可以对某个局部进行监视特别是当推进镜头时,还可以看清车牌号码图1-3为在定点监控系统中增加一个全方位监视点的系统结构图1-3在定点监控系统中增加一个全方位监视点的系统结构
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2.3低成本全方位监控系统在本系统中(如图1-4所示),用分控键盘SP8050替代云台镜头控制器,这样系统的连接线就显得比较简单SP8050还能遥控控制切换器(SP2000系列)及画面分割器切换器还有__功能,当有__时,能自动地把__的现场摄像机切换出来,并记录在成本方面,要低于使用系统主机/矩阵切换器的系统
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2.4具有小型主机的监控系统多大的系统才需配用系统主机并没有严格的限制一般来说,当监控系统中的全方位摄像机数量达到3~4台以上时,就可考虑使用小型系统主机虽然用多台单路控制器或一台多路(如4路或6路)控制器也可以实现全方位摄像机的控制,但这样所需的控制线缆数量较多(每一路至少要一根10芯电缆),而且线缆的长度将过长(长线电阻造成的电压降可能会导致云台及电动镜头动作迟缓甚至不动作),整个系统也会显得零乱一般来说,使用系统主机会增加整个监控系统的造价,这是因为系统主机的造价要比普通切换器高,而与之配套的前端解码器的__也比普通单路控制器高但从布线考虑,各解码器与系统主机之间是采用总线方式连接的,因此系统中线缆的数量不多(只需要一根两芯通信电缆)另外,集成式的系统主机大都有__探测器接口,可以方便地将防盗__系统与电视监控系统整合于一体当有探测器__时,该主机还可自动地将主监视器画面切换到发生警情的现场摄像机所拍摄的画面图1-5示出了采用系统主机的小型电视监空系统的结构图1-5 采用系统主机的小型电视监空系统的结构
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2.5具有声音监听的监控系统电视监控系统中还常常需要对现场声音进行监听(例如银行柜员制监控系统),因此从系统结构上看,整个电视监控系统由图像和声音两个部分组成由于增加了声音__的采集及传输,从某种意义上说,系统的规模相当于比纯定点图像监控系统增加了一倍,而且在传输过程中还应保证图像与声音__的同步对于简单的一对一结构(摄像机——录像机——监视器),只要增加监听头及音频传输线,即可将视音频__一同显示、监听并记录对于切换监控的系统来说,则需要配置视音频同步切换器,它可以从多路输入的视音频__中切换并输出已选中的视频及对应的音频__
1.3大中型电视监控系统大中型电视监控系统的监视点数增多,除了包含有大量的全方位监视点外,还常常与防盗__系统集成为一体由于汇集在中心控制室的视音频__多,往往需要多种视音频设备进行组合,很多系统还需要多个分控制中心(或分控点),因此系统相对庞大
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3.1大中型电视监控系统释义从原理上说,大中型电视监控系统与前述的中小型电视监控系统是一样的这里所谓的“大中型”可有两层含义一是指系统的规模大,如前端摄像机的数量及中心控制端设备的数量都很多,中心控制室的场面也很庞大,往往还要有一面庞大的监视器墙,能同时显示出大小不等的十几个甚至几十个实时监控现场的画面,另外还在很多相关部门设有分控系统,有时还会与防盗__系统或门禁__系统联动;二是系统的复杂程度高,作业难度大,传输条件恶劣,使得十几个点的监控系统比普通__或___中的同十个甚至上百个点的监控系统的施工与调试还难
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3.2多主机多级电视监控系统常规的电视监控系统一般只有一台主机,即使是大中型系统,也不外乎是增加摄像机的数量和增加分控系统的数量但是对某些特殊应用的场合,这种单台主机加若干台分控器的实现方法是不能满足用户需要的以某大型工厂的监控系统为例,用户要求在其每一个相对__的厂区都__一套闭路电视监控系统,各厂区内有__的监控室,管理人员可以对本系统进行任意操作控制而整个工厂还要建立一个大型监控系统,将各厂区的子系统组合在一起,并设立大型电视监控中心,在该中心可以任意调看一厂区中某一个摄像机的图像,并对该摄像机的云台及电动变焦镜头进行控制这就提出了由各厂区的多台主机共同组成大型电视监控系统的要求由于各主机的内部结构和工作原理是一样的,因此,相对于普通的矩阵主机来说,这种多主机系统的各个主机都增加了地址标识码,可以被上一级主机选调,各摄像机的图像则经过二级或三级切换被选调到主中心控制室的监视器MPEG的相关知识 首先,传输数字图像所需的带宽远窄于未压缩图像例如,NTSC图像以大约640*480的分辨率,24bits/象素,每秒30帧的质量传输时,其数据率达28M字节/秒或221M位/秒此外,NTSC声音__还要使未压缩图像的比特率再增加一些第二个原因是以28M字节/秒的速率,15秒的未压缩图像将占应420M字节的内存空间,这对于大多数计算机来说都是不可接受的所以,把图像加入电子__的关键问题是压缩方式,MPEG是最有市场潜力的压缩方式 MPEG是个国际标准,即所谓ISO11172它的两个标准----MPEG-1和MPEG-2特别重要 MPEG-1于1991年引入,它的目的是把221Mbit/秒的NTSC图像压缩到
1.2Mbit/秒,压缩率为2001这是图象压缩的工业认可标准MPEG-1是前后帧预测的压缩算法,具有很大的压缩灵活性,能变速率压缩视频,可视不同的环境,设置不同的压缩质量 MPEG-2图象质量达到电视广播甚至HDTV的标准和MPEG-1相比,MPEG-2支持更广的分辨率范围,将成为数字图象盘(DVD)和电视广播的压缩方式对每秒30帧、720*572分辨率的视觉__进行压缩,数据量可达可达3-10Mbps由于数据量太大,不适合长时间连续录象的要求 MPEG-4正在发展中,它将支持非常低的比特率的数据流的应用,是为__通信设备在INTERNET网实时传输视音频__而制定的低速率,高压缩比的视音频编码标准DVR系统的不稳定性主要原因 众所周知,DVR系统的不稳定性主要是由硬盘引起的,而硬盘的不稳定性主要由硬盘温度过高造成的,良好的散热系统是提高系统稳定性的重要手段远程视频图像传输技术1背景概要介绍 图像传输是现代社会每时每刻都在进行的工作,已经成为社会日常生活中必不可少的信息产品,具体应用如电视、电影、会议电视、视频监控、可视__等人类在接受信息的来源方面,靠眼睛摄入的图像信息占80%以上在现代社会,人们迫切需要了解全球正在发生的社会社会__,而且人们不满足于文字报道、__报道,更需要从现场视频图像来看到真实直观的场面因此,图像传输设备有着巨大的市场需求 电视广播是目前实现远程视频图像传输的主要方式电视采取现场多角度摄像,通过卫星或地面的专用通信线路把视频__传送到电视台、经过导演切换控制后的画面视频__再用另外的通信线路传输到发射台、由发射台通过有线或无线__方式播出,观众通过电视机实现图像接收、观看这种电视广播方式的最大好处是节省播出线路颇带,8MHz带宽的一路电视图像可以提供几十万直至上千万观众同时收看;但是由于其采用的广播方式,必然带来“电视台播出什么,观众只能收看什么”的弊病,大大限制了观众的选择性;在信息化社会中,人们自主选择信息的需求越来越迫切,要求越来越高,单纯的电视广播方式不能满足人们的需要,将要逐步过渡到交互式电视广播在现代社会,必需充分利用遍布全球的宽带网络和丰富的全球信息库,实现信息的自由“点播”,才能满足人们对信息获取的个性化要求 为了实现远程观看现场图像的要求,关键是解决图像实时传输问题;而图像的信息量巨大,在传输过程中需要很大的线路带宽资源模拟电视图像占8MHz带宽,数字电视原始图像需要170Mbps的传输码率;但是宽带远距离通信线路的使用费十分昂贵因此,为了降低图像传输的费用,必需压缩其占用的线路带宽,即采用图像信息压缩技术;而图像压缩在模拟__方式下无法实现,只能在数字__方式下进行近几年来,Internet蓬勃发展,而且逐步发展成为一个宽带数据传输网络,其触角遍及全球各地,是一个使用十分方便的数据传输网络这样,我们可以把现场的图像数字比以后,经过图像压缩处理,通过Internet传输到任何需要图像的地方2相关技术情况 图像__是自然界发出的光通过物体反射后、进入人眼睛形成的物理__,属于模拟__方式如果需要对图像__进行数字化的处理、传输和存储,事先必须完成图像__的光/电转换和模拟/数字转换;由于人的眼睛只能识别模拟物理__,所以处理完毕后的数字__还需要还原为模拟图像__,即完成数字/模拟转换和电/光转换 图像数字化技术为图像的计算机处理奠定基础,它把物理的光__转换成为计算机可以识别的数值,以便于算法处理、远程传输和__存储,实现了许多模拟技术难以完成的图像表现功能;当然,数字化技术还包括把数字图像数据转换为人眼可见的模拟图像__这一过程 图像压缩技术可以在图像不失真或少失真的情况下,降低图像数据传输率、减小占用信道带宽、减少占用数据存储介质空间,是图像信息处理的重要内容实际上,携带信息的图像原始__中存在着很大的信息冗余,按照不同的角度可以分成空间允余——二维图像的物体和背景在其物理表面上的光学相关性;时间冗余——运动图像在时间上存在着相关性;知识冗余——由于存在着先验知识和背景知识,使得需要传输的信息量减少;视觉冗余——人的眼睛对某些图像特征不敏感,这些特征信息可以不在图像数据中出现;编码冗余——携带信息的符号熵大于信息熵,这种符号数据中就存在冗余既然图像数据中存在信息冗余,就有可能对图像数据量进行压缩,针对数据冗余的类型不同,可以有多种不同的数据压缩方法 常见的专用图像压缩技术有JPEG,MPEG,H.26I,小波变换等MPEG—II可以把数字电视近200Mbps的码率压缩到5Mbps,把高清晰度电视1Gbps的码率压缩25Mbps这样,借助某种高效率数字调制方法,现在用于传送一路模拟电视的信道带宽,可以用来传送四路数字电视和一路高清晰度电视MPEG—I使标准视频(CIF)__40Mbps的码率压缩到
1.2Mbps,让一张VCD视盘能存入一个75分钟的影视节目目前的图像压缩技术可以做到在人眼的敏感范围内,静态图像压缩率为50∶1,活动图像压缩率可达50—200∶1 在活动图像的压缩技术中,除了MPEG—II专用于电视广播以外,应用最广泛的技术莫过于MPEG—IVMEPG-IV主要解决在甚低速率(64kbps以内)通信线路上传输一定质量图像的问题,同时实现多媒体信息的共同传输主要用于__通信和个人通信,可以拓展到目前的Internet上应用今后MPEG—IV图像压缩技术可能应用的具体产品包括多媒体电脑、掌上电脑、网络电视、远程视频监控、视频会议、可视__等 Internet是20世纪对人类社会影响最大的信息传输技术Internet的理论基础是分组交换,硬件基础是Ethernet、光纤通信和大规模集成电路,软件基础是TCP/IP,Windows和J__A,应用方式有WEB,E__il,FTP等,总之Internet的出现正在改变者社会生活的方方面面 利用Internet实现远距离传输的好处是多种信息共同传输,形成多媒体信息流;较低的运行费用,即无需缴纳长途__费用,只需缴付Internet使用费,甚至可以固定月租费,大大降低了图像传输费用;传输可靠、具有很高的传输质量;Internet接口标准、协议通用,使用十分方便随着Internet的普及,人类社会已经进入了网络时代,到达一个被称为后PC的时代我们不仅用PC能上网,用各式各样的嵌入式设备也能上网,如掌上电脑、个人数字助理(PDA)、____、TV机顶盒等信息电器都可以实现上网功能这些信息电器无一例外均采用嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统是界于单片机系统和台式机系统之间的新型计算机系统,它一方面具有单片机结构简单、体积小、耗电省、低成本的特点,同时还具备台式机处理能力强、有*作系统支持等优势,目前已经在各种信息电器中广泛使用 3技术应用情况 在掌握了图像数字化、数字图像压缩、嵌入式计算机系统、Internet网络数据传输等技术的基础上,可以进行相关应用产品的__,如视频监控系统、远程视频会议系统、可视__等这些产品目前在社会上已经有着一定的应用,其功能和作用已经被市场认可,把上述新技术运用到这些产品上,将产生功能、性能的倍增效益,大大提高这些产品的可用性.会极大地__这些产品的市场使用量
3.1视频监控系统 视频监控系统目前已经成为安全技术防范体系中的一个重要组成部分,它通过固定摄像机和可遥控摄像机直接观看被监视场所,可以把被监视场所现场的图像和声音内容通过通信线路传送到监控中心,同时视频监控系统还可以与防盗__等其它安全防范体系联动运行,使得防范能力更加强大 视频监控系统的发展经历了三个阶段在九十年代初以前,主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统,称为第一代模拟监控系统九十年代中期,利用计算机的多媒体技术来实现监控,称为第二代数字化本地视频监控系统九十年代末以来,以网络为依托,以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心,以实用的智能图像分析为特色,引发了视频监控行业的技术__,视频监控步入了全数字化时代,是视频图像监控的最新技术,称为第三代远程视频监控系统 第三代远程视频监控系统是以数字视频处理技术为核心,综合利用光电传感器、数字化图像处理、嵌入式计算机系统、数据传输网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型监控系统远程数字视频监控系统不仅具有本地数字监控系统所具有的计算机快速处理能力、数字信息抗干扰能力、便于快速查询记录、视频图像清晰及单机显示多路图像等优点,而且依托网络,真正发挥了宽带网络的优势,通过IP网络,把监控中心和网络可以到达的任何地方的监控目标组合成一个系统,适应了当前办公楼设备管理数字比、网络化和智能化的发展趋势 在监控领域中,数字化和网络化是一种发展趋势监控系统从最初的模拟监控系统发展到基于PC多媒体卡的数字监控系统,解决了视频质量和数据存储的问题,大量的局部监控系统得以建立但网络带宽的不足和音视频编解码技术的限制,使得网络化的数字监控系统发展缓慢随着宽带网络的迅速普及和多媒体及Internet技术的发展,特别是IP网络和MPEG4技术的逐步成熟,网络化的数字监控系统进入大规模商业应用阶段3.2视频会议系统 远程视频会议系统能够节省会议时间、提高会议效率、加快会议做出决定的进程,为部门和企业大大节省会议开支,同时减少人们为了参加各种会议而频繁出差带来的劳累;而且由于减少了人们的出行,降低了交通运输压力,还为环境保护作出了贡献早期的远程会议系统称为电视会议,目前已经发展成为多媒体会议系统多媒体会议系统的设计原则是利用全面的信息流来交换与会者的思想,信息流中不仅包含活动图像、声音,还有静止图形、文字材料等,而且可以提供参会者共同使用的电子白板和文字交谈程序,以便与会者有一个高度共享的空间来充分交流视频会议系统是信息化社会的标志之一2001年全世界视频会议系统设备的市场已经超过了10亿美元
3.3视频点播系统 随着图像压缩技术的成熟和家庭宽带接入网络的实现,在图像服务器和流媒体技术的支持下,在家里实现电视/电影节目的即点即播成为现实观众从被动收看节目的电视广播接收方式转变为主动选择的节目点播方式,是大众文化娱乐方式的根本转变 上个世纪90年代出现的视频点播系统,因为需要极其丰富的宽带网络资源、导致系统运行成本过高,无法大规模__使用如果切实解决了图像信息压缩技术实现问题,再加上宽带Internet的普及,视频点播的实际应用就为时不远了
3.4有线电视监测 电视是采取广播方式给观众传送节目的,广播是一种单方向的信息传输,电视台要了解节目传送质量,必须建立一个专用的电视节目监测网,从各地的节目取样点把图像和声音回传电视台,以便监督电视节目在各地的传输质量,保证观众收看电视节目的质量大量节目取样点的图像回传必然耗费巨大的通信线路带宽,如果利用图像压缩技术,通过Internet把监测点的节目图像传回电视台,就可以大大节省监测工作的费用建立全国有线广播电视监测网,采用高技术手段,对全国有线广播电视传输覆盖网播出的内容和传输质量进行远程实时监测,实现对全国各有线广播电视播出前端和网络的播出内容和传输质量进行监测,准确了解事故位置;及时发现播出中的重大停、劣播事故,全面了解全国有线广播电视播出内容和网络运行情况,提高__对网络的监管能力,可以提高管理部门处理突发__的能力和管理水平,确保有线广播电视播出和传输安全.球型云台探析 随着电视监控行业的迅速发展,其技术也有了许多突飞猛进的改进近年来发展起来的球形云台摄像机简称球机就是其突出代表之一球机以其外形美观、隐蔽、个性化、__方便等特点正在逐步取代传统云台防护罩,但针对球机自身的特点,我们也应有深入的了解,以在工程中注意选择、合理配置、科学使用
1、球机分类及构造 一般来讲,球机在功能上主要分为普通球机和高速预置球机在这里,我们主要讨论普通球机普通球机主要指球机内置的云台为普通云台或无内置云台,其主要构造如图A所示
2、响球型云台性能的主要因素及对策 就当今球机技术来讲,影响球机性能及质量的因素是多方面的,但主要来自如下各方面:
1.透光球罩简称球面 ●图像清晰度下降 主要原因: ·球面材质 ·球面表面光洁度 ·球面制造工艺 解决方案:
①选用光学亚加力材料,其透光率好
②球面光洁度高,不能有任何缺陷,包括:不平、凹凸起、划伤、气泡等
③球面制造工艺精良,严格控制出模时间、温度等,此外,作业现场干净、整洁、无尘也是重要的控制因素 ●图像重影一这是最经常出现的故障,也是用户及工程商不容易发现的故障 主要原因: ·球面曲率的大小,比如:9比14重影机会多 ·球面δ过大 ·球面各部分厚薄不均匀 ·选用镜头倍数与球罩尺寸不匹配 原因分析: 因为摄像机成像一般都是由像素构成,上述原因均可导致成像重影参见图B 解决方案:
①大倍数镜头尽量选用大尺寸球机
②尽量选用δ小的球面
③选用δ尽量相近的球面,球面厚薄尽可能一致且均匀
④根据镜头倍数,合理购置球机尺寸 ●透光率下降 主要原因:球面颜色 因为球机的一大优点是隐蔽性,因此隐蔽性越强就要求球罩颜色越深由此深色球面的负作用是透光率下降 解决方案:
①根据现场光照度,选择球面颜色
②尽量选择低照度摄像机
③合理选择球面颜色,一般选用浅烟、浅蓝等,可折中解决此矛盾 ●反光 主要原因: ·球机内部有反光物 ·摄像机与球面距离过远 ·旋转角度与外部光源形成光多角度反射 解决方案:
①球机内尽量减少反光物
②__中尽量将摄像机与球面接近
③尽量避免球机与外部光源构成不合理反射位置
2、球机结构 一般来讲,在户外使用的摄像机故障大大多于室内使用,究其原因主要是因为户外摄像机防护设备问题,而恰恰是防护问题大大降低摄像机和镜头使用寿命及工作的可靠性因此科学的结构设计同样是球机性能的重要指标 ●户外型 --高温、防雨、加热除霜是三大重要难点 高温 户外高温主要是阳光直射一般球机在室外阳光直射下,内部可达55℃-60℃一般防护罩可采用内部风冷方式降温,但风冷条件是对流,而球机没有对流渠道,因此球机最佳降温手段是遮阳先进球机的设计均采用双层结构设计,如图A所示美国AD和QUICK的最新双层对流通风设计更是有效降温的最佳手段一般来说,选用双层遮阳罩的球机可降低球机内部温度3℃-5℃,而单就单层顶罩来讲,其材料也十分重要,一般铝材顶罩保温效果最差,工程ABS次之,而DMC、玻璃钢等材料保温效果要明显优于上述材料 防雨与密封 优秀球机对防雨和密封要求很高防雨不仅要考虑雨量,而且要考虑雨水方向我国沿海等地区经常有台风,其雨水方向是全方位的,因此对球机密封要求很高一般来讲,漏雨进水主要来自几个方面: ·球机本身设计装配不良 ·球面与顶罩接触部分不密封或密封不好 ·通过球机支架进水 ·__过程没有按照说明书指导在关键部分做防水处理如支架与球机联结部、支架与墙体联结部等 ·__中球机出线处理不好,水顺导线进入球机注意上述要点可大大减少漏水可能 加热与除霜 由于球机中摄像机和镜头均在球机内下部,因此球机内的加热功能设计要十分合理一般来讲,加热器__在球机上部,并应配有同步小型风扇,将热量吹向球机下部及球面,以起到加热摄像机和镜头并除霜的作用 目前,最新设计是将加热器__在球机的内侧壁,同时配同步风扇其优点如图C所示科学地使加热风在球机内循环,不会形成热风阻流及产生死气流区,最大限度使其加热均匀,起到加热、除霜、除水气的目的 ●电机及内部结构设计 ·电机是云台和球机关键部件一般来讲,针对目前国内外电机技术衡量电机优良的主要指标是其可靠性因此,电机在一定温度、湿度条件下连续运行的小时数是硬指标此外,电机乱向、卡死、停机、发热、噪声、干扰等也都是云台电机的重要指标,选用优良电机可大大提高球机寿命和可靠性 ·内部结构设计的科学性、实用性如:摄像机托板可上下调节,如前述,可最大限度地使摄像机接近球罩;内部走线合理;__接线方便;云台回差小;连续转动抖动小;转速设计合理等也是重要指标
3、球机发展趋势及展望 目前国外球机发展主要发展趋势有如下凡方面:
1、外形:球机外观与__现场环境的和谐、美观
2、小型化:适应目前摄像机、镜头小型化及一体化趋势,球机也向小型化发展
3、隐蔽性:根本上解决隐蔽与透光率低的矛盾,将是球机发展的根本性__
4、向高速、变速预置球发展 总之,目前球机发展正处在取代传统云台防护罩的时候,而部分条件下也正处在被高速预置球机取代的地位,但无论如何,普通球机仍以其__低、适用性强无需通信协议等、__调试方便被大多数用户所青睬监控设备选型中的一些问题
1、摄象机的选择和主要参数闭路监控系统中,摄像机又称摄像头或CCD(ChargeCoupledDevi__)即电荷耦合器件严格来说,摄像机是摄像头和镜头的总称,而实际上,摄像头与镜头大部分是分开__的,用户根据目标物体的大小和摄像头与物体的距离,通过计算得到镜头的焦距,所以每个用户需要的镜头都是依据实际情况而定的,不要以为摄像机(头)上已经有镜头 摄像头的主要传感部件是CCD,它具有灵敏度高、畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点,CCD是电耦合器件(ChargeCoupleDevi__)的简称,它能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移,也可将储存之电荷取出使电压发生变化,因此是理想的摄象元件是代替摄像管传感器的新型器件 CCD的工作原理是被摄物体反射光线,传播到镜头,经镜头聚焦到CCD芯片上,CCD根据光的强弱积聚相应的电荷,经周期性放电,产生表示一幅幅画面的电__,经过滤波、放大处理,通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频__这个标准的视频__同家用的录像机、VCD机、家用摄像机的视频输出是一样的,所以也可以录像或接到电视机上观看CCD摄象机的选择和分类CCD芯片就像人的视网膜,是摄像头的核心目前我国尚__力制造,市场上大部分摄像头采用的是__SONY、SHARP、松下、LG等公司生产的芯片,现在韩国也有能力生产,但质量就要稍逊一筹因为芯片生产时产生不同等级,各厂家获得途径不同等原因,造成CCD采集效果也大不相同在__时,可以采取如__法检测接通电源,连接视频电缆到监视器,关闭镜头光圈,看图像全黑时是否有亮点,屏幕上雪花大不大,这些是检测CCD芯片最简单直接的方法,而且不需要其它专用仪器然后可以打开光圈,看一个静物,如果是彩色摄像头,最好摄取一个色彩鲜艳的物体,查看监视器上的图像是否偏色,扭曲,色彩或灰度是否平滑好的CCD可以很好的还原景物的色彩,使物体看起来清晰自然;而残次品的图像就会有偏色现象,即使面对一张白纸,图像也会显示蓝色或红色个别CCD由于生产车间的灰尘,CCD靶面上会有杂质,在一般情况下,杂质不会影响图像,但在弱光或显微摄像时,细小的灰尘也会造成不良的后果,如果用于此类工作,一定要仔细挑选1、依成像色彩划分彩色摄象机适用于景物细部辨别,如辨别衣着或景物的颜色黑白摄象机适用于光线不充足地区及夜间无法__照明设备的地区,在仅监视景物的位置或__时,可选用黑白摄象机2、依分辨率灵敏度等划分影像像素在38万以下的为一般型,其中尤以25万像素(512*492)、分辨率为400线的产品最普遍影像像素在38万以上的高分辨率型机板型针孔型半球型3、按CCD靶面大小划分 CCD芯片已经__出多种尺寸目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”在__摄像头时,特别是对摄像角度有比较严格要求的时候,CCD靶面的大小,CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度1英寸——靶面尺寸为宽
12.7mm*高
9.6mm,对角线16mm2/3英寸——靶面尺寸为宽
8.8mm*高
6.6mm,对角线11mm1/2英寸——靶面尺寸为宽
6.4mm*高
4.8mm,对角线8mm1/3英寸——靶面尺寸为宽
4.8mm*高
3.6mm,对角线6mm1/4英寸——靶面尺寸为宽
3.2mm*高
2.4mm,对角线4mm4、按扫描制式划分PAL制NTSC制中国采用隔行扫描(PAL)制式(黑白为CCIR),标准为625行,50场,只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式另外,__为NTSC制式,525行,60场(黑白为EIA)5、依供电电源划分110VAC(NTSC制式多属此类),220VAC,24VAC12VDC或9VDC(微型摄象机多属此类)6、按同步方式划分内同步用摄象机内同步__发生电路产生的同步__来完成操作外同步使用一个外同步__发生器,将同步__送入摄象机的外同步输入端功率同步(线性锁定,linelock)用摄象机AC电源完成垂直推动同步外VD同步将摄象机__电缆上的VD同步脉冲输入完成外VD同步多台摄象机外同步对多台摄象机固定外同步,使每一台摄象机可以在同样的条件下作业,因各摄象机同步,这样即使其中一台摄象机转换到其他景物,同步摄象机的画面亦不会失真
7、按照度划分,CCD又分为普通型正常工作所需照度1~3LUX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以下红外型采用红外灯照明,在没有光线的情况下也可以成像CCD彩色摄象机的主要技术指标(1)CCD尺寸,亦即摄象机靶面原多为1/2英寸,现在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的主要性能指标,它决定了显示图像的清晰程度,分辨率越高,图像细节的表现越好CCD是由面阵感光元素组成,每一个元素称为像素,像素越多,图像越清晰现在市场上大多以25万和38万像素为划界,38万像素以上者为高清晰度摄象机(3)水平分辨率彩色摄象机的典型分辨率是在320到500电视线之间,主要有330线、380线、420线、460线、500线等不同档次分辨率是用电视线(简称线TVLINES)来表示的,彩色摄像头的分辨率在330~500线之间分辨率与CCD和镜头有关,还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关,通常规律是1MHz的频带宽度相当于清晰度为80线频带越宽,图像越清晰,线数值相对越大(4)最小照度,也称为灵敏度是CCD对环境光线的敏感程度,或者说是CCD正常成像时所需要的最暗光线照度的单位是勒克斯(LUX),数值越小,表示需要的光线越少,摄像头也越灵敏月光级和星光级等高增感度摄象机可工作在很暗条件,2~3lux属一般照度,现在也有低于1lux的普通摄象机问世(5)扫描制式有PAL制和NTSC制之分(6)摄象机电源交流有220V、110V、24V,直流为12V或9V(7)信噪比典型值为46db,若为50db,则图像有少量噪声,但图像质量良好;若为60db,则图像质量优良,不出现噪声(8)视频输出多为1Vp-p、75Ω,均采用BNC接头(9)镜头__方式有C和CS方式,二者间不同之处在于感光距离不同2、CCD彩色摄象机的可调整功能(1)同步方式的选择A、对单台摄象机而言,主要的同步方式有下列三种内同步——利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步__来完成操作外同步——利用一个外同步__发生器产生的同步__送到摄象机的外同步输入端来实现同步电源同步——也称之为线性锁定或行锁定,是利用摄象机的交流电源来完成垂直推动同步,即摄象机和电源零线同步B、对于多摄象机系统,希望所有的视频输入__是垂直同步的,这样在变换摄象机输出时,不会造成画面失真,但是由于多摄象机系统中的各台摄象机供电可能取自三相电源中的不同相位,甚至整个系统与交流电源不同步,此时可采取的措施有均采用同一个外同步__发生器产生的同步__送入各台摄象机的外同步输入端来调节同步调节各台摄象机的“相位调节”电位器,因摄象机在出厂时,其垂直同步是与交流电的上升沿正过零点同相的,故使用相位延迟电路可使每台摄象机有不同的相移,从而获得合适的垂直同步,相位调整范围0~360度(2)自动增益控制所有摄象机都有一个将来自 CCD的__放大到可以使用水准的视频放大器,其放大量即增益,等效于有较高的灵敏度,可使其在微光下灵敏,然而在亮光照的环境中放大器将过载,使视频__畸变为此,需利用摄象机的自动增益控制(A__)电路去探测视频__的电平,适时地开关A__,从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作,此即动态范围,即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度,从而提高图像__的强度来获得清晰的图像(3)背景光补偿通常,摄象机的A__工作点是通过对整个视场的内容作平均来确定的,但如果视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景目标,则此时确定的A__工作点有可能对于前景目标是不够合适的,背景光补偿有可能改善前景目标显示状况当背景光补偿为开启时,摄象机仅对整个视场的一个子区域求平均来确定其A__工作点,此时如果前景目标位于该子区域内时,则前景目标的可视性有望改善(4)电子快门在CCD摄象机内,是用光学电控影像表面的电荷积累时间来操纵快门电子快门控制摄象机CCD的累积时间,当电子快门关闭时,对NTSC摄象机,其CCD累积时间为1/60秒;对于PAL摄象机,则为1/50秒当摄象机的电子快门打开时,对于NTSC摄象机,其电子快门以261步覆盖从1/60秒到1/_____秒的范围;对于PAL型摄象机,其电子快门则以311步覆盖从1/50秒到1/_____秒的范围当电子快门速度增加时,在每个视频场允许的时间内,聚焦在CCD上的光减少,结果将降低摄象机的灵敏度,然而,较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个“停顿动作”效应,这将大大地增加摄象机的动态分辨率(5)白平衡白平衡只用于彩色摄象机,其用途是实现摄象机图像能精确反映景物状况,有手动白平衡和自动白平衡两种方式A、自动白平衡连续方式——此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续地调整,范围为2800~6000K这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的,使色彩表现自然,但对于景物中很少甚至没有白色时,连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果按钮方式——先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色目标,然后将自动方式开关从手动拨到设置位置,保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止,在白平衡被执行后,将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置,此时白平衡设置将保持在摄象机的存储器中,直至再次执行被改变为止,其范围为2300~_____K,在此期间,即使摄象机断电也不会丢失该设置以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠,适用于大部分应用场合B、手动白平衡开手动白平衡将关闭自动白平衡,此时改变图像的红色或兰色状况有多达107个等级供调节,如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一个等级除次之外,有的摄象机还有将白平衡固定在3200K(白炽灯水平)和5500K(日光水平)等档次命令(6)色彩调整对于大多数应用而言,是不需要对摄象机作色彩调整的,如需调整则需细心调整以免影响其他色彩,可调色彩方式有红色—黄__彩增加,此时将红色向洋红色__一步红色—黄__彩减少,此时将红色向黄色__一步兰色—黄__彩增加,此时将兰色向青兰色__一步兰色—黄__彩减少,此时将兰色向洋红色__一步3、数字化式的调整控制方法新型摄象机对前述各项可选参数的调整采用数字式调整控制,此时不必手动调节电位计而是采用辅助控制码,而这些调整参数被储存在数字记忆单元中,增加了稳定性和可靠性DSP摄象机在模拟制式的基础上引入部分数字化处理技术,称为数字__处理(DSP,DIGITALSIGNALPRO__SSOR)摄象机该种摄象机具有以下优点1、由于采用了数字检测和数字运算技术而具有智能化背景光补偿功能常规摄象机要求被摄景物置于画面__并要占据较大的__方能有较好的背景光补偿,否则过亮的背景光可能会降低图像中心的透明度而DSP摄象机是将一个画面划分成48个小处理区域来有效地检测目标,这样即使是很小的、很薄的或不在画面中心区域的景物均能清楚地呈现2、由于DSP技术而能自动跟踪白平衡,即可以在任何条件检测和跟踪“白色”,并以数字运算处理功能来再现原始的色彩传统的摄象机因系对画面上的全部色彩作平均处理,这样如果彩色物体在画面上占据很大__,那么彩色重现将不平衡,也就是不能重现原始色彩DSP摄象机是将一个画面分成48个小处理区域,这样就能够有效地检测白色,即使画面上只有很小的一块白色,该摄象机也能跟踪它从而再现出原始的色彩在拍摄网格状物体时,可将由摄象机彩色噪声引起的图像混叠减至最少
2、摄像头的__调试镜头的__方式有C式和CS式两种,两者的螺纹均为1英寸32牙,直径为1英寸,差别是镜头距CCD靶面的距离不同,C式__座从基准面到焦点的距离为
17.562毫米,比CS式距离CCD靶面多一个专用接圈的长度,CS式距焦点距离为
12.5毫米别小看这一个接圈,如果没有它,镜头与摄像头就不能正常聚焦,图像变得模糊不清所以在__镜头前,先看一看摄像头和镜头是不是同一种接口方式,如果不是,就需要根据具体情况增减接圈有的摄像头不用接圈,而采用后像调节环(如松下产品),调节时,用螺丝刀拧松调节环上的螺丝,转动调节环,此时CCD靶面会相对__基座向后(前)运动,也起到接圈的作用另外(如SONY,JVC)采用的方式类似后像调节环,它的固定螺丝一般在摄像头的侧面,拧松后,调节顶端的一个齿轮,也可以使图像清晰而不用加减接圈 A__ON/OFF(自动增益控制)摄像头内有一个将来自CCD的__放大到可以使用水准的视频放大器,其放大量即增益,等效于有较高的灵敏度,然而在亮光照的环境下放大器将过载,使视频__畸变当开关在ON时,在低亮度条件下完全打开镜头光圈,自动增加增益以获得清晰的图像开关在OFF时,在低亮度下可获得自然而低噪声的图像 ATWON/OFF(自动白平衡)开关拨到ON时,通过镜头来检测光源的特性/色温,从而自动连续设定白电平,即使特性/色温改变也能控制红色和蓝色__的增益 ALC/ELC(自动亮度控制/电子亮度控制)当选择ELC时,电子快门根据射入的光线亮度而连续自动改变CCD图像传感器的曝光时间(一般从1/50到1/_____秒连续调节)选择这种方式时,可以用固定或手动光圈镜头替代ALC自动光圈镜头 需要注意的是在室外或明亮的环境下,由于ELC控制范围有限,还是应该选择ALC式镜头;在某些独特的照明条件下,可能出现下列情况
①在聚光灯或窗户等高亮度物体上有强烈的拖尾或模糊现象
②图像显著地闪烁和色彩重现性不稳定
③白平衡有周期性变化,如果发生这些现象,应使用ALC镜头 以固定光圈镜头采用ELC方式时,图像的景深可能小于使用ALC式镜头所获得的景深因此,摄像头在完全打开固定光圈镜头而采用ELC方式时,景深会比使用ALC式镜头时小,而且图像上远处的物体可能不在焦点上 当镜头是自动光圈镜头时,需要将开关拨到ALC方式 BLCON/OFF(背光补偿开关)当强大而无用的背景照明影响到中部重要物体的清晰度时,应该把开关拨到ON位置注意
①当与云台配用或照明迅速改变时,建议把该开关放在OFF位置,因为在ON位置时,镜头光圈速度变慢;
②如果所需物体不在图像中间时,背光补偿可能不会充分发挥作用LL/INT(同步选择开关)此开关用以选择摄像头同步方式,INT为内同步21隔行同步;LL为电源同步有些摄像头还有一个LLPHASE电源同步相位控制器,当摄像头使用于电源同步状态时,此装置可调整视频输出__的相位,调整范围大概是一帧(调整需要专业人员进行) VIDEO/DC(镜头控制__选择开关)ALC自动光圈镜头的控制__有两种,当需要将直流控制__的自动光圈镜头__在摄像头上时,应该选择DC位置;需要__视频控制__的自动光圈镜头时,应该选择VIDEO位置 当选择ALC自动光圈视频驱动镜头时,还会有一个视频电平控制(VIDEOLEVELL/H)可能需要调整,该控制器调节输出给自动光圈镜头的控制电平,用以控制镜头光圈的开大和缩小(即进光量) 在摄像头的配件中,有一个黑色的小插头,插头有四个针,联接摄像头上的黑色插座如果用DC驱动的自动光圈镜头,镜头上已经作好了插头,只要插在插座上,把选择开关拨到DC即可;如果用视频驱动的自动光圈镜头,需要用户根据说明书上的标注,用烙铁焊好由于厂家定义不同,所以焊法也有区别,请__时留意 SOFT/SHARP(细节电平选择开关)该开关用以调节输出图像是清晰(SHARP)还是平滑(SOFT),通常出厂设定在SHARP位置FLICKERLESS(无闪动方式)在电源频率为50Hz的地区,CCD积累时间为1/50秒,如果使用NTSC制式摄像机,其垂直同步频率为60Hz,这样将造成视觉影像不同步,在监视器上出现闪动;反之,在电源为60Hz的地区用PAL制式摄像机也会有此现象为克服此现象,在电子快门设置了无闪动方式档,对NTSC制式摄像机提供1/100秒,对PAL制式摄像机提供1/120秒的固定快门速度,可以防止监视器上图像出现闪烁手动电子快门有些用户使用CCD摄取运动速度比较快的物体,如果用1/50秒速度拍摄,会产生拖尾现象,严重影响图像质量有些摄像头给出了手动电子快门,使CCD的电荷耦合速度固定在某一值,例如1/
500、1/
1000、1/2000秒等等,此时CCD的电荷耦合速度提高,这样采集下来的图像相对来说会减少拖尾现象,而且对于观测高速运动或电火花一类物体,必须使用此设置所以,某些专用摄像头给出了手动电子快门,提供给特殊用途的用户手动电子快门的调整需要参看随机说明书,在此就不再赘述了 补充说明有很多用户要求在晚间没有光线的环境下监控,请注意由于CCD摄像头同样是靠光线反射来成像,如果没有光,它的图像只会是一片漆黑再加上很多雪花如何得到图像呢?一种方法是加可见光照明,如路灯、探照灯;一种是加红外灯(特别是要求不能__可见光源的场合),对于彩色CCD摄像头,对红外光响应不够,有一些日夜两用彩色摄像头在夜间会自动转成黑白模式所以,您的监控系统要求夜间使用,一定要采用黑白CCD摄像头 红外灯有室内、室外,短距离和长距离之分,一般常用室内10~20米范围的红外灯,由于墙壁的反射,图像效果还不错;用在室外长距离的红外灯效果就不会很理想,而且__昂贵,不到必要时一般不采用
3、镜头的选择和主要参数摄像机镜头是视频监视系统的最关键设备,它的质量(指标)优劣直接影响摄像机的整机指标,因此,摄像机镜头的选择是否恰当既关系到系统质量,又关系到工程造价 镜头相当于人眼的晶状体,如果没有晶状体,人眼看不到任何物体;如果没有镜头,那么摄像头所输出的图像就是白茫茫的一片,没有清晰的图像输出,这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时,也就是人们常说的近视眼,眼前的景物就变得模糊不清;摄像头与镜头的配合也有类似现象,当图像变得不清楚时,可以调整摄像头的后焦点,改变CCD芯片与镜头基准面的距离(相当于调整人眼晶状体的位置),可以将模糊的图像变得清晰由此可见,镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的工程设计人员和施工人员都要经常与镜头打交道设计人员要根据物距、成像大小计算镜头焦距,施工人员经常进行现场调试,其中一部分就是把镜头调整到最佳状态1、镜头的分类按外形功能分按尺寸大小分按光圈分按变焦类型分按焦距长矩分球面镜头1”25mm自动光圈电动变焦长焦距镜头非球面镜头1/2”3mm手动光圈手动变焦标准镜头针孔镜头1/3”
8.5mm固定光圈固定焦距广角镜头鱼眼镜头2/3”17mm(1)以镜头__分类所有的摄象机镜头均是螺纹口的,CCD摄象机的镜头__有两种工业标准,即C__座和CS__座两者螺纹部分相同,但两者从镜头到感光表面的距离不同C__座从镜头__基准面到焦点的距离是
17.526mmCS__座特种C__,此时应将摄象机前部的垫圈取下再__镜头其镜头__基准面到焦点的距离是
12.5mm如果要将一个C__座镜头__到一个CS__座摄象机上时,则需要使用镜头转换器(2)以摄象机镜头规格分类摄象机镜头规格应视摄象机的CCD尺寸而定,两者应相对应即摄象机的CCD靶面大小为1/2英寸时,镜头应选1/2英寸摄象机的CCD靶面大小为1/3英寸时,镜头应选1/3英寸摄象机的CCD靶面大小为1/4英寸时,镜头应选1/4英寸如果镜头尺寸与摄象机CCD靶面尺寸不一致时,观察角度将不符合设计要求,或者发生画面在焦点以外等问题(3)以镜头光圈分类镜头有手动光圈(__nualiris)和自动光圈(autoiris)之分,配合摄象机使用,手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合,自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整,故适用亮度变化的场合自动光圈镜头有两类一类是将一个视频__及电源从摄象机输送到透镜来控制镜头上的光圈,称为视频输入型,另一类则利用摄象机上的直流电压来直接控制光圈,称为DC输入型自动光圈镜头上的ALC(自动镜头控制)调整用于设定测光系统,可以整个画面的平均亮度,也可以画面中最亮部分(峰值)来设定基准__强度,供给自动光圈调整使用一般而言,ALC已在出厂时经过设定,可不作调整,但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高的目标时,明亮目标物之影像可能会造成“白电平削波”现象,而使得全部屏幕变成白色,此时可以调节ALC来变换画面另外,自动光圈镜头装有光圈环,转动光圈环时,通过镜头的光通量会发生变化,光通量即光圈,一般用F表示,其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比,即F=f(焦距)/D(镜头实际有效口径),F值越小,则光圈越大采用自动光圈镜头,对于下列应用情况是理想的选择,它们是在诸如太阳光直射等非常亮的情况下,用自动光圈镜头可有较宽的动态范围要求在整个视野有良好的聚焦时,用自动光圈镜头有比固定光圈镜头更大的景深要求在亮光上因光__导致的模糊最小时,应使用自动光圈镜头(4)以镜头的视场大小分类标准镜头视角30度左右,在1/2英寸CCD摄象机中,标准镜头焦距定为12mm,在1/3英寸CCD摄象机中,标准镜头焦距定为8mm广角镜头视角90度以上,焦距可小于几毫米,可提供较宽广的视景远摄镜头视角20度以内,焦距可达几米甚至几十米,此镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影响放大,但使观察范围变小变倍镜头(zoomlens)也称为伸缩镜头,有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类可变焦点镜头(vari-focuslens)它介于标准镜头与广角镜头之间,焦距连续可变,即可将远距离物体放大,同时又可提供一个宽广视景,使监视范围增加变焦镜头可通过设置自动聚焦于最小焦距和最大焦距两个位置,但是从最小焦距到最大焦距之间的聚焦,则需通过手动聚焦实现针孔镜头镜头直径几毫米,可隐蔽__(5)从镜头焦距上分短焦距镜头因入射角较宽,可提供一个较宽广的视野中焦距镜头标准镜头,焦距的长度视CCD的尺寸而定长焦距镜头因入射角较狭窄,故仅能提供狭窄视景,适用于长距离监视变焦距镜头通常为电动式,可作广角、标准或远望等镜头使用2、选择镜头的技术依据(1)镜头的成像尺寸应与摄象机CCD靶面尺寸相一致,如前所述,有1英寸、2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸、1/5英寸等规格(2)镜头的分辨率描述镜头成像质量的内在指标是镜头的光学传递函数与畸变,但对拥护而言,需要了解的仅仅是镜头的空间分辨率,以每毫米能够分辨的黑白条纹数为计量单位,计算公式为镜头分辨率N=180/画幅格式的高度由于摄象机CCD靶面大小已经标准化,如1/2英寸摄象机,其靶面为宽
6.4mm*高
4.8mm,1/3英寸摄象机为宽
4.8mm*高
3.6mm因此对1/2英寸格式的CCD靶面,镜头的最低分辨率应为38对线/mm,对1/3英寸格式摄象机,镜头的分辨率应大于50对线,摄象机的靶面越小,对镜头的分辨率越高(3)镜头焦距与视野角度首先根据摄象机到被监控目标的距离,选择镜头的焦距,镜头焦距f确定后,则由摄象机靶面决定了视野(4)光圈或通光量镜头的通光量以镜头的焦距和通光孔径的比值来衡量,以F为标记,每个镜头上均标有其最大的F值,通光量与F值的平方成反比关系,F值越小,则光圈越大所以应根据被监控部分的光线变化程度来选择用手动光圈还是用自动光圈镜头3、变焦镜头(zoomlens)变焦镜头有手动伸缩镜头和自动伸缩镜头两大类伸缩镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内变化,因此可以使被监控的目标放大或缩小,所以也常被成为变倍镜头典型的光学放大规格有6倍(
6.0~36mmF
1.2)、8倍(
4.5~36mmF
1.6)、10倍(
8.0~80mmF
1.2)、12倍(
6.0~72mmF
1.2)、20倍(10~200mmF
1.2)等档次,并以电动伸缩镜头应用最普遍为增大放大倍数,除光学放大外还可施以电子数码放大在电动伸缩镜头中,光圈的调整有三种,即自动光圈、直流驱动自动光圈、电动调整光圈其聚焦和变倍的调整,则只有电动调整和预置两种,电动调整是由镜头内的马达驱动,而预置则是通过镜头内的电位计预先设置调整停止位,这样可以免除成像必须逐次调整的过程,可精确与快速定位在球形罩一体化摄像系统中,大部分采用带预置位的伸缩镜头另一项令用户感兴趣的则是快速聚焦功能,它由测焦系统与电动变焦反馈控制系统构成
4、镜头与摄像机CCD尺寸的关系1/2”镜头既可用于1/2”摄像机,也可用于1/3”摄像机,但视角会减少25%左右1/3”镜头不能用于1/2”摄像机,只能用于1/3”摄像机
5、不同种类镜头的应用范围·手动、自动光圈镜头的应用范围手动光圈镜头是的最简单的镜头,适用于光照条件相对稳定的条件下,手动光圈由数片金属薄片构成光通量靠镜头外径上的一个环调节旋转此圈可使光圈收小或放大在照明条件变化大的环境中或不是用来监视某个固定目标,应采用自动光圈镜头,比如在户外或人工照明经常开关的地方,自动光圈镜头的光圈的动作由马达驱动,马达受控于摄像机的视频__手动光圈镜头和自动光圈镜头又有定焦距(光圈)镜头自动光圈镜头和电动变焦距镜头之分·定焦距(光圈)镜头,一般与电子快门摄像机配套,适用于室内监视某个固定目标的场所作用定焦距镜头一般又分为长焦距镜头,中焦距镜头和短焦距镜头中焦距镜头是焦距与成像尺寸相近的镜头;焦距小于成像尺寸的称为短距镜头,短焦距镜头又称广角镜头,该镜头的焦距通常是28mm以下的镜头,短焦距镜头主要用于环境照明条件差,监视范围要求宽的场合,焦距大于成像尺寸的称为长焦距镜头,长焦距镜头又称望远镜头,这类镜头的焦距一般在150mm以上,主要用于监视较远处的景物·手动光圈镜头,可与电子快门摄像机配套,在各种光线下均可使用·自动光圈镜头,(EF)可与任何CCD摄像机配套,在各种光线下均可使用,特别用于被监视表面亮度变化大、范围较大的场所为了避免引起光晕现象和烧坏靶面,一般都配自动光圈镜头·电动变焦距镜头,可与任何CCD摄像机配套,在各种光线下均可使用,变焦距镜头是通过遥控装置来进行光对焦,光圈开度,改变焦距大小的
6、镜头的主要性能指标有以下几个·1焦距焦距的大小决定着视场角的大小,焦距数值小,视场角大,所观察的范围也大,但距离远的物体分辨不很清楚;焦距数值大,视场角小,观察范围小,只要焦距选择合适,即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚由于焦距和视场角是一一对应的,一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角,所以在选择镜头焦距时,应该充分考虑是观测细节重要,还是有一个大的观测范围重要,如果要看细节,就选择长焦距镜头;如果看近距离大场面,就选择小焦距的广角镜头·2光阑系数即光通量,用F表示,以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量每个镜头上都标有最大F值,例如6mm/F
1.4代表最大孔径为
4.29毫米光通量与F值的平方成反比关系,F值越小,光通量越大镜头上光圈指数序列的标值为
1.4,2,
2.8,4,
5.6,8,11,16,22等,其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的2倍也就是说镜头的通光孔径分别是1/
1.4,1/2,1/
2.8,1/4,1/
5.6,1/8,1/11,1/16,1/22,前一数值是后一数值的根号2倍,因此光圈指数越小,则通光孔径越大,成像靶面上的照度也就越大另外镜头的光圈还有手动(__NUALIRIS)和自动光圈(AUTOIRIS)之分配合摄像头使用,手动光圈适合亮度变化不大的场合,它的进光量通过镜头上的光圈环调节,一次性调整合适为止自动光圈镜头会随着光线的变化而自动调整,用于室外、入口等光线变化大且频繁的场合·3自动光圈镜头自动光圈镜头目前分为两类一类称为视频(VIDEO)驱动型,镜头本身包含放大器电路,用以将摄像头传来的视频幅度__转换成对光圈马达的控制另一类称为直流(DC)驱动型,利用摄像头上的直流电压来直接控制光圈这种镜头只包含电流计式光圈马达,要求摄像头内有放大器电路对于各类自动光圈镜头,通常还有两项可调整旋钮,一是ALC调节(测光调节),有以峰值测光和根据目标发光条件平均测光两种选择,一般取平均测光档;另一个是LEVEL调节(灵敏度),可将输出图像变得明亮或者暗淡·4变倍镜头变倍镜头分为手动(__NUALZOOMLENS)和电动(AUTOZOOMLENS)两种,手动变倍镜头一般用于科研项目而不用在闭路监视系统中在监控很大的场面时,摄像头通常要配合电动镜头和云台使用电动镜头的好处是变焦范围大,既可以看大范围的情况,也可以聚焦某个细节,再加上云台可以上下左右的转动,可视范围就非常大了电动镜头有6倍、10倍、15倍、20倍等多种倍率,如果再知道基准焦距,就可以确定镜头焦距的可变范围例如一个6倍电动镜头,基准焦距为
8.5毫米,那么其变焦范围就是
8.5到51毫米连续可调,视场角为
31.3到
5.5度电动镜头的控制电压一般是直流8V~16V,最大电流为30毫安所以在选控制器时,要充分考虑传输线缆长度,如果距离太远,线路产生的电压下降会导致镜头无法控制,必须提高输入控制电压或更换视频矩阵主机配合解码器控制
7、焦距的计算1公式计算法视场和焦距的计算视场系指被摄取物体的大小,视场的大小是以镜头至被摄取物体距离,镜头焦头及所要求的成像大小确定的
1、镜头的焦距,视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算如下;f=wL/W
2、f=hL/hf;镜头焦距w图象的宽度(被摄物体在ccd靶面上成象宽度)W被摄物体宽度L被摄物体至镜头的距离h图象高度(被摄物体在ccd靶面上成像高度)视场(摄取场景)高度H被摄物体的高度CCD靶面规格尺寸单位mm规格1/31/22/31W
4.
86.
48.
812.7H
3.
64.
86.
69.6由于摄像机画面宽度和高度与电视接收机画面宽度和高度一样,其比例均为4:3当L不变,H或W增大时,f变小,当H或W不变,L增大时,f增大2视场角的计算如果知道了水平或垂直视场角便可按公式计算出现场宽度和高度水平视场角β(水平观看的角度)β=2tg-1=垂直视场角q(垂直观看的角度)q=2tg-1=式中w、H、f同上水平视场角与垂直视场角的关系如下q=或=q表2中列出了不同尺寸摄像层和不同焦距f时的水平视场角b的值,如果知道了水平或垂直场角便可按下式计算出视场角便可按下式计算出视场高度H和视场宽度W.H=2Ltg、W=2Ltg例如;摄像机的摄像管为17mm2/3in镜头焦距f为12mm,从表2中查得水平视场角为40℃而镜头与被摄取物体的距离为2m,试求视场的宽度wW=2Ltg=2×2tg=
1.46m则H=W=×
1.46=
1.059m焦距f越和长,视场角越小,监视的目标也就小图解法如前所示,摄像机镜头的视场由宽(W)高(H)和与摄像机的距离(L)决定,一旦决定了摄像机要监视的景物,正确地选择镜头的焦距就由来3个因素决定;*.欲监视景物的尺寸*.摄像机与景物的距离*.摄像机成像器的尺士1/
3、1/
2、2/3或1图解选择镜头步骤所需的视场与镜头的焦距有一个简单的关系利用这个关系可选择适当的镜头估计或实测视场的最大宽度;估计或实测量摄像机与被摄景物间的距离;使用1/3”镜头时使用图2,使用1/2镜头时使用图3,使用2/3”镜头时使用图4,使用1镜头时使用图5具体方法在以W和L为座标轴的图示2-5中,查出应选用的镜头焦距为确保景物完全包含在视场之中,应选用座标交点上,面那条线指示的数值例如视场宽50m距离40m使用1/3格式的镜头,在座标图中的交点比代表4mm镜头的线偏上一点这表明如果使用4mm镜头就不能覆盖50m的视场而用
2.8mm的镜头则可以完全覆盖视场f=vD/V或f=hD/H其中,f代表焦距,v代表CCD靶面垂直高度,V代表被观测物体高度,h代表CCD靶面水平宽度,H代表被观测物体宽度举例假设用1/2”CCD摄像头观测,被测物体宽440毫米,高330毫米,镜头焦点距物体2500毫米由公式可以算出焦距f=
6.4X2500/440≈36毫米或焦距f=
4.8X2500/330≈36毫米当焦距数值算出后,如果没有对应焦距的镜头是很正常的,这时可以根据产品目录选择相近的型号,一般选择比计算值小的,这样视角还会大一些
4、视频切换与控制主机1、单纯型的云台、镜头及防护罩控制器其功能是仅仅实现对单台或多台执行云台旋转、上下俯仰、对云台上的摄象机镜头控制聚焦、光圈调整及变焦变倍功能,较复杂的装置还可对云台上的防护罩作加热、除霜等控制2、手动视频切换器它是视频切换器最简单的一种,该装置上有若干按键,用以对单一监视器输出显示所选择的某台摄象机图像手动切换比较经济可靠,可将4~16路视频输入切换到一台监视器上输出其缺点是使用这种类型切换器对摄象机进行手动切换时,监视器上会出现垂直翻转和滚动,直至监视器确定有输入摄象机的垂直同步脉冲后才会消失3、顺序视频切换器多路视频__要送到同一处监控,可以一路视频对应一台监视器,但监视器占地大,__贵,如果不要求时时刻刻监控,可以在监控室增设一台切换器,把摄像机输出__接到切换器的输入端,切换器的输出端接监视器,切换器的输入端分为24681216切换器有手动切换、自动切换两种工作方式,手动方式是想看哪一路就把开关拨到哪一路;自动方式是让预设的视频按顺序延时切换,切换时间通过一个旋钮可以调节,一般在1秒到35秒之间切换器的__便宜(一般只有三五百元),联接简单,操作方便,但在一个时间段内只能看输入中的一个图像要在一台监视器上同时观看多个摄像机图像,就需要用画面分割器顺序视频切换器是使来自多台摄象机的图像在一台监视器上选择显示一幅,再显示另一幅,摄象机的显示顺序和显示停留时间可由用户程序设置或修改顺序视频切换器采用垂直间隔切换,以消除监视器上的图像闪烁、抖动或滚动,使观察监视器的人可以舒适地观看所谓垂直间隔切换,是视频播放时切换视频的一种方式切换器中的电子系统寻找每一台摄象机的垂直同步脉冲,然后切换这一垂直脉冲间的视频,消除监视器上的垂直滚动和抖动,得到无滚动切换的效果实现无滚动切换的前提是摄象机需要有行同步电路,这样多台摄象机用同一交流电源相位的电源供电时,可使多台摄象机同时产生垂直同步脉冲,这也是使用24V交流电源的摄象机能在闭路电视监控系统中得到广泛应用的原因之一在较大型的系统中,如果摄象机使用不同相位的非24V交流电源,此时需要消除监视器上的垂直滚动,则要么要求摄象机具有非同步或__锁定功能,要么使用摄象机上的可调相位选择,根据不同交流电源相位间的垂直同步定时差异来进行调整为了监控的需要,一般顺序切换器带有__切换功能,即发生__时,该顺序切换器会自动将__区域的摄象机图像切换到监视器上显示输出4、视频矩阵切换与控制主机 所谓视频矩阵切换就是可以选择任意一台摄象机的图像在任一指定的监视器上输出显示,犹如M台摄象机和N台监视器构成的M*N矩阵一般,视应用需要和装置中模板数量的多少,矩阵切换系统可大可小,小型系统是4*1,大型系统可以达到1024*256或更大 在以视频矩阵切换与控制主机为核心的系统中,每台摄象机的图像需要经过单独的同轴电缆传送到切换与控制主机;对云台与镜头的控制,则一般由主机经由双绞线或者多芯电缆先送至解码/驱动器,由解码器先对传来的__进行译码,即确定执行何种控制动作解码/驱动器具有的功能如下(1)前端摄象机电源的开关控制(2)对来自主机的命令进行译码,控制云台与镜头,可完成的动作有云台的左右旋转、云台的上下俯仰、云台的扫描旋转(定速或变速)、云台预置位的快速定位、镜头光圈大小的改变、镜头聚焦的调整、镜头变焦变倍的增减、镜头预置位的定位、摄象机防护罩雨刷的开关、某些摄象机防护罩降温风扇的开关(大多数采用温度控制自动开关)、某些摄象机防护罩除霜加热器的开关(大多数采用低温时自动加电至指定温度时自动关闭)(3)通过固态继电器提高对执行动作的驱动能力(4)与切换控制主机间的传输控制视解码器所接受代码的形式不同,通常有三种类型的解码器一是直接接受由切换控制主机发送来曼彻斯特码的解码器;二是由控制键盘传送来或将曼彻斯特码转换后接受的RS-232输入型解码器;三是经同轴电缆传送代码的同轴视控型解码器因此,与不同解码器配合使用的云台则存在着相互是否兼容的选择 视频矩阵切换控制主机是闭路电视监控系统的核心多为插卡式箱体,内有电源装置,插有一块含微处理器的CPU板、数量不等的视频输入板、视频输出板、__接口板等,有众多的视频BNC接插座、控制连线插座及操作键盘插座等具备的主要功能有·接收各种视频装置的图像输入,并根据操作键盘的控制将它们有序地切换到相应的监视器上供显示或记录,完成视频矩阵切换功能编制视频__的自动切换顺序和间隔时间·接收操作键盘的指令,控制云台的上下、左右转动,镜头的变倍、调焦、光圈,室外防护罩的雨刷·键盘有口令输入功能,可防止未授权者非法使用本系统,多个键盘之间有优先等级安排·对系统运行步骤可以进行编程,有数量不等的编程程序可供使用,可以按时间来触发运行所需程序·有一定数量的__输入和继电器接点输出端,可接收____输入和端接控制输出·有字符发生器可在屏幕上生成日期、时间、场所摄象机号等信息·还有与计算机的接口5、同轴视控矩阵切换控制系统它是以微处理器为核心具有视频矩阵切换和对摄象机前端控制能力的系统同轴视控传输技术是当今监控系统设备的发展主流,它只需要一根视频电缆便可同时传输来自摄象机的视频__以及对云台、镜头、预置功能等所有的控制__,这种传输方式节省材料和成本、施工方便、维修简单化,在系统扩展和改造时更具灵活性同轴视控实现方法有两类,一是采用频率分割,即把控制__调制在与视频__不同的频率范围内,然后同视频__复合在一起传送,再在现场做解调将两者区分开;二是利用视频__场消隐期间来传送控制__,类似于电视图文传送同轴视控切换控制主机因是通过单根电缆实现对云台、镜头等摄像前端的动作控制,故必定要主机端编码经传输后在前端译码方式来完成这就决定了在摄像前端也需要有完成动作控制译码和驱动的解码器装置与普通视频矩阵切换系统不同的是,此类解码器与主机之间只有一个连接同轴电缆的BNC接插头6、微机控制或微机一体化的矩阵切换与控制系统 这是随着计算机应用的普及而出现的电脑式切换器,有的由计算机芯片和__电路控制,有的直接以微机控制,除完成常规的视频矩阵切换和对摄象机前端的控制功能外,它同时具有很强的计算机功能例如它有较强的键盘__系统可以有效地防止无权者操作使用;它有启动配置程序,能够以下拉式菜单的方式进行程序控制;它有系统诊断程序以监视系统所有功能;有打印机接口可以输出整个系统的操作情况;它有网络互联功能,有多种输入/输出接口,有的系统还有视频图像的__探测__功能微机一体化控制系统均内置有多路__输入与输出,可配接多台分控键盘和连接较多的解码器大型系统可用于分级层控连网选择及__ 目前市场上常用的主机虽然品牌不同、外型各异,但功能相差不大 选择时首先要确定自己有多少个摄像机需要控制,是不是还会扩充,把现有的和将来有可能扩充的摄像机数目相加,选择控制器的输入路数比如一个居住小区,目前只盖好了10栋楼房,后期会有15栋,每栋楼房__1只摄像机,那么最少也要有25路视频输入给控制主机,(由于控制主机大部分以输入、输出模块形式扩充,输入以8的倍数递增)所以需要选择32输入主机 选择控制器的输出路数是看监控室内需要几台监视器比如上面举的例子,如果监控室需要至少4台监视器,那么输出就选择4路或5路输出(输出多一些不会影响性能,但__会增加)的控制主机 目前控制主机常用的输入有
8、
16、
32、
48、
64、
80、
96、128到512路,一般以8或16的倍数递增;输出从
2、
4、
5、
8、
16、24到32,一般以2或4的倍数递增 主机的控制码有多种,大部分不兼容,必须配合其系列产品或说明可以使用的设备工作如解码器、辅助跟随器、__接口、分控键盘、多媒体软件等 解码器功能是把主机的控制码转换成模拟__输出提供云台24伏或220伏交流电压,镜头12伏直流电压,辅助24伏交流电压,2个辅助开关,有的还提供12伏直流供电解码器是控制系统中最常用的设备,前端有一个云台或电动镜头,就需要有一个解码器解码器分为室内型和室外型,室外型有一个防水箱,并提供雨刷工作电压__时必须提供解码器的220伏电源,跳开解码器的地址码以免冲突还有要注意云台的工作电压,因为云台工作电压有24伏和220伏两种,如果与解码器配合不对,轻则无法工作,重则烧毁云台电机,造成不必要的损失 解码器到云台、镜头的联接线不要太长,因为控制镜头的电压为直流12伏左右,传输太远则压降太大,会导致镜头不能控制另外由于多芯控制电缆比屏蔽双绞线要贵,所以成本也会增加 室外解码器要做好防水处理,在进线口处用防水胶封好是一种不错的方法,而且操作简单 从主机到解码器通常采用屏蔽双绞线,一条线上可以并联多台解码器,总长度不超过1500米(视现场情况而定)如果解码器数量太大,需要增加一些辅助设备,如增加控制码分配器或在最后一台解码器上并联一个匹配电阻(以厂家的说明为准) 除监控室以外还要有人操作云台、镜头等设备,需要配分控键盘,每个主机可以带分控键盘的个数不同,分控键盘的功能也有差异,有的可以控制监视器的输出,有的可以控制变速云台分控键盘与主机一般也用屏蔽双绞线联接 现在由于计算机多媒体技术的发展,监控系统也有向其靠拢的趋势,多数厂商在设计监控主机时留有计算机接口,通过联接电缆和接口与计算机的串行口通讯,在计算机上插一块视频捕捉卡来观看图像,插一块声卡来监听声音多媒体控制软件一般有如下功能设置系统控制主机的型号,设置通讯口,设置系统__,设置操作人员的操作等级,画电子地图,设置前端摄像机的性质(是否带云台、电动镜头),对已有的地图进行增加和删除修改,对__探测器布防和撤防,控制视频的切换,云台转动,镜头聚焦,辅助开关的闭合等等由于多媒体软件操作界面良好,使操__更容易理解接受,现在已广泛应用 __注意事项由于监控主机输出__是485码,与模拟__是无法抗衡的,所以在__时要做好设备的接地工作,保证回路内没有强电反馈给通讯口,否则会烧坏通讯芯片,使主机无法工作
5、画面处理器原则上,录一个讯号最好的方式是1对1,也就是用一个录影机录取单一摄影机摄取的画面,每秒录30个画面,不经任何压缩,解析度愈高愈好(通常是S-VHS)但如果需要同时监控很多场所,用一对一方式会使系统庞大、设备数量多、耗材及人力管理上费用大幅提高,为解决上述问题,画面处理器应运而生画面处理器为最大程度地简化系统,提高系统运转效率,一般用一台监视器显示多路摄像机图像或一台录像机记录多台摄像机__的装置原理及分类画面处理设备可分为两大类一类为画面分割器(多为四分割器Quad)四分割器Quad是将四个视频__同时进行数字化处理,经像素压缩法将每个单一画面压缩成1/4画面大小,分别放置于__中1/4的位置,在监视器上组合成四分割画面显示萤幕被分成4个画面,录影机同时实时地录取4个画面VCR将它视为一个单一的画面来处理这种方式只有编码的处理程序,在回放时不须经过解码器,虽然有很多四分割允许画面在回放时以全画面回送,但这只是电子放大,即把1/4画面放大成单画面,因四分割拨放全部的动作,故会牺牲掉画面的解析度及品质当对整个动作的要求高于对画面清晰度的要求时,四分割是个很好的选择例如工业处理控制及赌博时画面分割器有四分割、九分割、十六分割几种,可以在一台监视器上同时显示
4、
9、16个摄像机的图像,也可以送到录像机上记录四分割是最常用的设备之一,其性能__比也较好,图像的质量和连续性可以满足大部分要求九分割和十六分割__较贵,而且分割后每路图像的分辨率和连续性都会下降,录像效果不好另外还有六分割、八分割、双四分割设备,但图像比率、清晰度、连续性并不理想,市场使用率更小另一类为多工处理器(Multiplexers),也成为图框压缩处理器,是按图像最小单位--场或帧,即1/60秒(场切换)或1/30秒(桢切换)的图像时间依序编码个别处理,按摄像机的顺序依次录在磁带上,编上识别码,录像回放时取出相同识别码的图像集中存放在相应图像存储器上,再进行像素压缩后送给监视器以多画面方式显示这种科技让录影机依序录下每支摄影机输入的画面每个图框都是全画面(若系统只单取一个图场,其解析度就会缩减成一半),故在画质上不会有损失然而画面的更新速率却被摄影机的数量瓜分了,所以会有画面延迟的现象,如果要录10支摄影机的画面,每支摄影机每秒只能取3个图框虽然回放时每秒仍然有30个图框,但却不是30个不同的图框当使用多工处理器时,每秒钟可录下来的图框数会减少市面上不难看到图框处理器接16支以上的摄影机,并与960小时长时间录放影机连接这种组合方式会造成每几分钟才录一个画面的结果,与其他方式相较显得较没效率图框处理器的方块图图框处理器影像由类比转数位及微处理器的品质是相当重要的多工处理器与画面分割器的优缺点画面分割器Quad可以实时监视画面动作,没有延迟现象,录像时是将四画面组成一个视频__进行录像,录像回放时也是以四分割的方式实时回放有些产品可以进行电子变焦(Zoom)式的放大处理,但其像素少且清晰度大幅下降,以致于没有意义,故可认为它不能大画面回放Multiplexers由于不损失画面像素但损失了时间,因此录像回放时会产生延迟现象,动画效果强烈,所看到的画面是不连续的,回放时可以分割回放,也可以大画面回放由上分析Quad的优点是无丢失记录,取证效果好,缺点是不能不能大画面(在不牺牲像素的境况下)回放,而多工处理器Multiplexers是回放功能好,能大画面回放,也能多画面回放,缺点是丢失图像,产生动画效果分割器的功能多数产品具备以下全部或部分(1)同时多画面显示图像外,也可以显示单幅画面,设置自动切换具备4个或8个(双页四分割)摄象机输入端子,通常有两个视频输出端子,一路为录象输出,输出四画面图像供记录,另一路为视频输出,供与监视器相连,可选择显示单一画面图像,也可顺序显示4路输入图像(2)即时显示影像输出(60或50画面/秒),四画面分割器的影像处理技术是将四个视频__同时进行数位处理,将每一个全画面缩小成1/4的画面大小并放置于不同位置,从而在监视器上组合成四画面分割显示由于四画面分割器是同时处理四个画面__,因此可以作实时录象与监视,画面动作不致有延迟的现象现在已发展出高品质的IC,提高即时性的速度(3)可以叠加时间和字符(内建式时钟和字幕显示),各画面上可显示多个英文或数字,以标明摄象机号和位置信息,字数一般最多为8个(4)具有双工性能的装置,在回放时可放送四分割画面,也可指定某一画面作放大监看,但是画面品质较粗糙、质量不高(5)含内建蜂鸣器的警报输入与联动功能,影像__自动侦测MotionDetection,可以与__探测器或视频__探测器构成的__系统连动(6)快速放像功能、静止画面功能、时间发生器、单道声音输出等功能
(7)图像丢失__功能,可留住最后画面
(8)对于双四画面八只摄影机的输入,都可__调其亮度、对比、彩色及色度,不同的边界颜色,区分二页四分割显示
(9)具备RS232口与电脑连接的功能,RS232远地控制功能,未来可与网路连结
(10)菜单设置功能
(11)画中画与图像局部放大功能
(12)高解析度显示720x576PAL,720x480NTSC,一千六百万种真实彩色输出未来功能发展趋势由于四分割与图框强调其画面的清晰与即时性,而IC的品质是影响的关键目前不断研发出新的IC,改善了画面的品质另外,微处理器的进步也使其控制管理不同IC(如影像IC、记忆体IC)的能力更好多工处理器的功能多数产品具备以下全部或部分·全双工图框压缩功能与多工监视同时工作·可连接4只摄影机,并有回路输出·即时四分割显示60或50画面/秒·高解析度显示720x576PAL,720x480NTSC·· 一千六百万种真实彩色输出·· 影像断讯与警报输入自动侦测·· 摄影机的输入,都可__调其亮度·· 四分割画面和4组摄影机自动跳台显示,可同时输出·· 内建式蜂鸣器的警报输入·· 可储存5笔警报记录·· 可选各种长时间的VCR录影模式·· VCR可依四分割或全画面回放影像·· VCR回放影像可放大·· VCR影像影像可直接输出于电视上·· RS232远地控制功能·· 工业标准架1U的机箱未来功能发展趋势·产品网际网路化随着网路的兴盛,未来四分割与图框处理器将走向网际网路化,产品的功能设计将与网际网路连结,朝向多画面的远端监视系统发展·产品个性化,少量多样的模式,会愈来愈普遍为因应各地区对产品的需求不同,产品的设计将有其独特性,不只少量销售也在外观与功能上增加多样性·产品功能丰富化由于技术愈趋成熟,以前的跳台器,__侦测器MotionDection等全都成为内建的必备功能另外,内建Modem,有警报侦测,立即拨号,也将成为趋势·服务附加价值大产品朝向网际网路化及功能丰富化后,四分割与图框处理器不只是单纯提供使用者影像处理的功能,因与现代科技发展的结合,将扩大提供使用者更多元化的服务空间同时多画面分割器有与视频矩阵切换系统相融合的趋势四分割与图框将朝向远端监控产品的技术发展,在____市场中发展新的应用来开创新的市场而不论功能的变化如何,传输画面、回放画面的清晰度与速度相信仍是最重要的品质要求画面处理设备的种类及典型品牌目前市场上画面分割器又有彩色、黑白之分,单功、双功之分有·单工四画面分割器NQC—6015(彩色),WV-MS424(彩色),NQB—601(黑白),NQB—604(黑白)·双工四画面分割器(即回放时靠电子放大可实现淡化面显示)NQC—605(彩色)·双四画面分割器(即可连接8只摄像机,以二面的四画面切换显示)NQC—608(彩色),WV-MS428(彩色), NQB—612(黑白)而图像多工器(Multiplexers桢场切换)则种类更多又有彩色、黑白之分,单功、双功及全双功之分,有单工处理器场开关WV-FS284路,WV-FS299路WJ-FS21616路双工处理器场开关WV-FS384路,WJ-FS21616路全双功处理器WJ-FS616(带系统控制功能)十六路场开关(WV-FS616)(带系统控制功能)MV94EMV99EMV96EMV16I黑白单功、双功、全双功概念对于画面处理器(Multiplexers)而言,存在单功型、双功型、全双功型,而这三个概念是众多使用者们难以准确定义的,在这里,说述其定义所不同的仅在于记录全部输入视频__的同时
1. 单功多画面录像与多画面监视不能同时进行,二者选取其一;a.只能多画面监看,不能多画面同时录影,称为画面分割器,b只能多画面录影,不能多画面同时监看称为场切换或桢切换
2. 双功多画面录像与多画面监视可以同时进行,互不影响;即在录象状态下可以监看多画面分割图像或全画面,在放像时也可看全画面或分割画面
3. 全双功可同时接两台录像机,一台进行录像,而另一台用于回放,两者互不干扰图框处理器则可另外再接一台监视器与录放影机,共接二台监视器与二台录放影机,交叉同时监看、录影与回放,可以连接两台监视器和两台录象机,其中一台用于录象作业,另一台用于录象带回放画面设备应用中的一些误区画面处理器是以损失一些图像质量来换取系统的简单,节省耗材,但保安监控中重要的是在于识别罪犯特征,不必过分强调作案过程的细节,所以应能完全忍受画面的动画效果评价多画面分割器性能优劣的关键是影像处理速度和画面的清晰程度
6、其他监控器材云台(PanTilt)云台就是两个交流电组成的__平台,可以水平和垂直的运动,将摄象机__于其上,实现摄象机多个自由度运动的装置,满足对固定监控目标的快速定位,或对大范围监控环境的全景观察对云台的选择可以按下列分类来加以区分在挑选云台时要考虑__环境、__方式、工作电压、负载大小,也要考虑性能__比和外型是否美观
1、从能够承受负载能力划分轻载云台——最大负重20磅(
9.08公斤)中载云台——最大负重50磅(
22.7公斤)重载云台——最大负重100磅(45公斤)防爆云台——用于危险环境下、能够防爆和防粉尘点燃的云台,带高转矩交流电机和可调螺杆驱动,可负重100磅 2、按使用环境分为室内型和室外型,主要区别是室外型密封性能好,防水、防尘,负载大3、从运动方向划分水平旋转云台——仅能实现水平旋转运动,故亦称为转台全方位云台——既能够作水平旋转运动,也能够作垂直俯仰运动,有的还能够做结合两者的复合运动4、从回转范围划分水平旋转有0~355度云台,两端设有限位开关,还有360度自由旋转云台,可以作任意个360度旋转垂直俯仰均为90度,现在已出现垂直可做360度、并可在垂直回转至后方时自动将影响调整为正向(autoi__geInvertfortilt)的新产品5、从云台使用电压类型划分220VAC云台、24VAC云台、直流供电云台6、从旋转速度划分恒速云台——只有一档速度,一般水平旋转速度最小值为6~12度/秒,垂直俯仰速度为3~
3.5度/秒但快速云台水平旋转和垂直俯仰速度更高可变速云台——水平旋转速度范围为0~400度/秒,垂直倾斜速度范围多为0~120度/秒,但已有最高达400度/秒的产品 7、按__方式分为侧装和吊装,即云台是__在天花板上还是__在墙壁上
8、按外形分为普通型和球型,球型云台是把云台安置在一个半球形、球形防护罩中,除了防止灰尘干扰图像外,还隐蔽、美观、快速
9、从驱动部件划分以24VAC或220VAC二相感应型马达带动齿轮和链条机构以二相感应马达带动可调螺杆传动装置以115VDC并激式直流马达作驱动源,带动可调螺杆传动交流24V单相瞬间反转感应型电机,带动Delrin螺杆驱动对于变速旋转型云台,有的用步进马达摄象机防护罩与固定支架防护罩是为了保证摄象机和镜头有良好工作环境的辅助性装置,它将二者包含于其中支架是固定云台及摄象机防护罩的__部件一般方式为在支架上__云台,再将带或不带防护罩的摄象机固定在云台上1、支架普通支架有短的、长的、直的、弯的,根据不同的要求选择不同的型号室外支架主要考虑负载能力是否合乎要求,再有就是__位置,因为从实践中我们发现,很多室外摄像机__位置特殊,有的__在电线杆上,有的立于塔吊上,有的__在铁架上……由于种种原因,现有的支架可能难以满足要求,需要另外__或改进,这里就不再多说了制作支架的材料有塑料、金属镀铬、压铸支架多种多样,依使用环境不同和结构不同,主要有以下类型(1)天花板顶基支架,一端固定在天花板上,另一端为可调节方向的球形旋转头或可调倾斜度平台,以便摄象机对准不同的方位有直管圆柱形和T形之分(2)墙壁__型支架,一端固定在墙壁上,其垂直平面用于__摄象机或云台,对于无云台的摄象机系统,其摄象机可以直接固定在支架上,也可以固定在支架上的球形旋转接头或可调倾斜平台上(3)墙用支架加上__连板可构成墙角支架,墙角支架加上圆柱__连板,可将其__在圆柱杆上2、摄象机防护罩防护罩也是监控系统中最常用的设备之一,主要分为室内和室外两种室内防护罩主要区别是体积大小,外形是否美观,表面处理是否合格功能主要是防尘、防破坏室外防护罩密封性能一定要好,保证雨水不能进入防护罩内部侵蚀摄像机有的室外防护罩还带有排风扇、加热板、雨刮器,可以更好的保护设备当天气太热时,排风扇自动工作;太冷时加热板自动工作;当防护罩玻璃上有雨水时,可以通过控制系统启动雨刮器摄象机防护罩的选择,首先是要包容所使用的摄象机加镜头,并留有适当的富余空间,其次是依据使用环境选择适合的防护罩类型,在此基础上,将包括防护罩及云台在内的整个摄像前端之重量累计,选择具有相你会答应吧?重值的支架还要看整体结构,__孔越少越利于防水,再看内部线路是否便于联接,最后还要考虑外观、重量、__座等等在防护罩中,除了用于一体化摄像系统的球形防护罩外,还有圆柱形、长方形等不同形状,应用场合有室内型和室外型两大类室内摄象机防护罩以装饰性、隐蔽性和防尘为主要目标,而室外型因属全天候应用,要能适应不同的使用环境防护罩的材料主要有铝质、合金、挤压成型、不锈钢等视频__分配与放大器视频放大器 当视频传输距离比较远时,最好采用线径较粗的视频线,同时可以在线路内增加视频放大器增强__强度达到远距离传输目的视频放大器可以增强视频的亮度、色度和同步__,但线路内干扰__也会被放大,另外,回路中不能串接太多视频放大器,否则会出现饱和现象,导致图像失真视频分配器经过视频矩阵切换器输出的视频__,可能要送往监视器、录象机、传输装置、硬拷贝成像等终端设备,完成成像的显示与记录功能,在此,经常会遇到同一个视频__需要同时送往几个不同之处的要求,在个数为二时,利用转接插头或者某些终端装置上配有的二路输出器来完成;但在个数较多时,因为并联视频__衰减较大,送给多个输出设备后由于阻抗不匹配等原因,图像会严重失真,线路也不稳定则需要使用视频分配器,实现一路视频输入、多路视频输出的功能,使之可在无扭曲或无清晰度损失情况下观察视频输出通常视频分配器除提供多路__视频输出外,兼具视频__放大功能,故也成为视频分配放大器视频分配放大器以__和隔离的互补晶体管或由__的视频放大器集成电路提供4~6路__的75Ω负载能力,包括具备彩色兼容性和一个较宽的频率响应范围(10Hz~7MHz),视频输入和输出均为BNC端子
二、视频监视器监视器是监控系统的标准输出,有了监视器我们才能观看前端送过来的图像监视器分彩色、黑白两,尺寸有
9、
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21、29英寸等,常用的是14英寸监视器也有分辨率,同摄像机一样用线数表示,实际使用时一般要求监视器线数要与摄像机匹配另外,有些监视器还有音频输入、S-video输入、RGB分量输入等,除了音频输入监控系统用到外,其余功能大部分用于图像处理工作,在此不作介绍清晰度彩色监视器一般在300-500线黑白监视器一般在700-1000线,专业监视器与普通电视机的差别在于其一是电视清晰度较高;其二是防磁性能好,以便并排__时不会互干扰,而普通电视机则不具备防磁功能;其三是可靠性好,监视器可以接受长时间不间断工作,而普通的电视机则不能在最小系统中可以仅有单台监视器,而在大系统中则可能是由数十台监视器组成的电视墙;监视器可以是黑白的,但更多的是彩色监视器;既可以是6英寸、9英寸的小屏幕监视器,也可以是40英寸左右的大型监视器、等离子体平板显示器或上百英寸的投影;在实际应用中,既可用专业级的纯监视器,也可用__便宜的彩电取而代之;在图像显示质量方面,有用标准分辨率的监视器,也有追求高图像质量而采用的高分辨率监视器从使用角度而言,实用性是对其作出选择的前提,特别体现在下列各点上(1)监视器类型的选择应与前端摄象机类型基本匹配,黑白摄象机一般具有分辨率较高的特点,且__较为低廉,在以黑白摄象机为主构成的系统中,宜采用黑白监视器(2)对于不仅要求看得清楚而且具有彩色要求的场合,随着大量使用彩色CCD摄象机,此时视频图像的显示必然用彩色监视器,但此时对彩色监视器分辨率的选择要适中,350~400线是较理想的标准(3)600~800线分辨率的高档CRT彩色监视器,其刷新率一般为每秒75~80帧,只宜用在图像质量要求极高的场合(4)除分辨率指标外,目前时兴的是监视器具有易于控制和调节的功能(5)监视器有不同的扫描制式,选用时应注意(6)对于闭路电视监控系统而言,特别是在经费不太富裕的条件下,选用__相对便宜的彩电是可行的折衷方案之一,但必须具有视频输入端子(7)监视器屏幕大小的选择,应以与视频图像相匹配为原则,用于显示多画面分割器输出图像的监视器,由于一屏上有多个摄象机输出图像,因此宜采用大屏幕的监视器
四、长时间录象机所谓长时间录象机指的是一盘180分钟录象带可记录8小时以上的监控图像,有24小时型和长时间型之分,大多以时间分割方式断续地记录图像,最长的记录时间可长达960小时,这称之为时滞式(timelapse)长时间录象机此外,还有以连续方式记录24小时画面的实时(realtime)长时间录象机长时间录像机是将摄像机__于磁带上的一种磁记录备,其特点是通过普通的180分钟的磁带记录长达24小时甚至于960小时的摄像机__,从而极大地节省了磁带,便于管理长时间录像机的磁头是走停相间,也就是说通过损失一定的画面时间来换取长延时效果,故其回放的图像将会有明显的效果关.键.参.数电视水平清晰度一般VHS模式的录像机可达250线左右,SVHS模式的录像机可达400线左右长时间录像机的分类长时间录像机按时间分按制式分24小时录像机480小时录像机960小时录像机VHS模式S-VHS模式 与家用录像机不同,延时录像机可以长时间工作,可以录制24小时(用普通VHS录像带)甚至上百小时的图像,可以联接__器材,收到____自动启动录像,可以叠加时间日期,可以编制录像机自动录像程序,选择录像速度,录像带到头后是自动停止还是倒带重录…… 延时录像机的性能虽然出众,但__不菲,而且目前分辨率不是很高,在延时录像时图像也会丢失一部分,回放的图像是一顿一顿跳跃的
五、数字化图像记录装置作为以数字化硬盘存储录象的全功能主机,具备视频压缩、数字化硬盘存储及视频解压功能,可以完全记录下摄象机的高清晰度画面,解决闭路电视监控系统后端环节的低清晰度损失,使录象回放能达到极高的清晰度
六、视频图像打印输出装置彩色视频输出设备除了彩色喷墨打印机、彩色激光打印机外,还有彩色视频印像机彩色视频印像机是一种图像输出设备,大多采用热敏染料转移成像方法,分辨率较高,色彩还原性好彩色视频印像机是智能化装置,只要连接显示器后即可进行功能菜单操作视频的传输
7、关于视频的传输问题
1、同轴电缆传输 在闭路监控系统中,同轴电缆是传输视频图像最常用的媒介同轴电缆截面的圆心为导体,外用聚乙烯同心圆状绝缘体覆盖,再外面是金属编织物的屏蔽层,最外层为聚乙烯封皮同轴电缆对外界电磁波和静电场具有屏蔽作用,导体截__越大,传输损耗越小,可以将视频__传送更长的距离 摄像机输出通过同轴电缆直接传输至监视器,若要保证能够清晰地加以显示,则同轴电缆的长度有限制如果要传得更远,一种方法是改用截__更大的同轴电缆类型,另一种方法是在靠近监视器处__一台后均衡视频放大器(postequalizingvideomplifier),通过补偿视频__中容易衰减的高频部分使经过长距离传输的视频__仍能保持一定的强度,以此来增长传输距离需要指出的是,后均衡视频放大器只能__在靠近监视器之处,如果__在摄像机附近则失效此外,所有电缆均应是阻抗为75欧姆的纯铜芯电缆,绝对不可用镀铜或铝芯电缆采用同轴电缆传送视频__时,由于存在不平衡电源线负载等因素会导致各点之间存在地电位差,其电压峰-峰幅值在0~10V为此应采用被动式接地隔离变压器(GROUNDISOLATIONTRANSFORMER),它可放置在同轴电缆中存在地电位差的任何一处,并可放置多个,用它可以消除存在地电位差带来的问题,并有效地降低50Hz频率共模电压电缆的选择认真选择合适的电缆对于设备是否能达到最佳性能至关重要,同轴电缆的阻抗都为75欧姆材质只能使用纯铜芯导线的电缆不要采用镀铜的铜芯电缆或铝芯电缆,因为它们不能在CATV网所用的整个频段上有效地传输__CATV__传输要求电缆芯线具有底的直流阻抗在不发生弯折的情况下,实心裸铜导线最适于视频应用如果在正常使用中,弯则无法避免,则应选用绞芯线绝缘材料最好是多孔(泡沫)聚乙烯它比实心的聚乙烯有更好的电气特性,但容易受潮湿影响因此在潮湿环境的应用中应采用实心聚乙烯绝缘的外部有厚绝缘层的电缆屏蔽层必须是覆盖95%以上铜丝编辑层__技巧不要拉伸电缆或使之过度弯曲避免电缆同供热管道和其他热源的接触即使热量不足以造成对电缆的明显损害,也会使传输特性受到影响在电缆必须连续弯曲的场合(如有扫描仪或水平俯仰云台),应使用专门的电缆这种电缆的芯导线应是多股胶合线只使用压接型的BNC连接器电缆类型和操作距离最常用的电缆有RG-59/U和RG-11/U两类每种都包括一系列具有不同电气特性的电缆产品,其中一些是不适于CATV应用的当采用Belden之外的电缆时,应以表A中电缆的特性作为准则材质和结构必须遵循上述原则表B列出了最大电缆长度同图像质量之间的关系除非特别说明,建议使用下列的同轴电缆
2、光纤视频传输 光纤是能使光以最小的衰减从一端传到另一端的透明玻璃或塑料纤维,光纤的最大特性是抗电子噪声干扰,通讯距离远 光纤有多模光纤和单模光纤之分单模光纤只有单一的传播路径,一般用于长距离传输,多模光纤有多种传播路径,多模光纤的带宽为50MHz~500MHz/Km,单模光纤的带宽为2000MHz/Km,光纤波长有850__,1310__和1550__等850__波长区为多模光纤通信方式;1550__波长区为单模光纤通信方式;1310__波长区有多模和单模两种;850__的衰减较大,但对于2~3MILE(1MILE=1604m)的通信较经济光纤尺寸按纤维直径划分有50μm缓变型多模光纤、
62.5μm缓变增强型多模光纤和
8.3μm突变型单模光纤,光纤的包层直径均为125μm,故有
62.5/125μm、50/125μm、9/125μm等不同种类由光纤__而成的光缆,室外松管型为多芯光缆,室内紧包缓冲型有单缆和双缆之分 闭路电视监控系统中的视频图像、音频、控制__都可以通过光纤进行传输,传输系统也是由一个发射机和一个接收机组成,主要有下列传送形式现在单模光纤在波长
1.31μm或
1.55μm时光速的低损耗窗口,每公里衰减可作到
0.2~
0.4分贝以下,是同轴电缆每公里损耗的1%,因此模拟光纤多路电视传输系统可实现20公里无中断传输,这个基本上能满足超远距离的电视监控系统同轴电缆由于衰减大,用它组成的传输网,干线放大器之间的距离一般为427~610米,即每公里需要增加1至2个干线放大器这无疑增加了系统的复杂性和降低了系统的可靠性而且在干线传输中最多可串接20多个放大器,因而最长只能传输10公里左右,再长会由于中继放大器的噪声和失真的累加,使__达不到规定的标准 用光缆作干线传输系统容量大、能双向传输、系统指标好、安全可靠性高主要缺点是建网造价高,施工技术难度大,但它能适应长距离的大系统干线使用
3、射频传输 在布线有限制的情况下,近距离的无线传输是最方便的无线视频传输由发射机和接收机组成,每对发射机和接收机有相同的频率,可以传输彩色和黑白视频__,并可以有声音通道无线传输的设备体积小巧,重量轻,一般采用直流供电另外由于无线传输具有一定的穿透性,不需要布视频电缆等特点,也常用于电视监控系统(一般常用于公安、铁路、医院等场所) 值得注意的是,现在常用的无线传输设备采用2400兆赫兹频率,传输范围有限,一般只能传输200~300米而大功率设备又有可能干扰正常的无线电通讯,受到限制,在这里就不再赘述了
4、__线传输 另一种长距离传输视频的方法是利用现有的__线路由于近几年__的__和普及,__线路分布到各个地区,构成了现成的传输网络__线传输系统就是利用现有的网络,在发送端加一个发射机,在监控端加一个接收机,不需要电脑,通过调制解调器与__线相连,这样就构成了一个传输系统 由于__线路带宽限制和视频图像数据量大的矛盾,传输到终端的图像都不连续,而且分辨率越高,帧与帧之间的间隔就越长;反之,如果想取得相对连续的图像,就必然以牺牲清晰度为代价小结打个比方来说,我们日常所走的道路相当于传输线路,来来往往的行人车辆相当于视频信息如果道路宽阔,行人车辆稀少,交通必然顺畅;如果道路狭窄,行人车辆却很多,必然产生交通堵塞信息的传输也是如此,线路频带宽(道路宽阔),接头和联接设备少(路口和红绿灯少),信息量固定(车流量一定),那么图像的连续性和清晰度也是保持一定;如果线路频带窄,信息量大,那么只能象我们平日上班经常遇到的一样,大家排在停车线后,依次通过如果强行通过,对人来说,可能发生交通事故;对设备来说,就会发生数据混乱,也可能导致更严重的后果 在选择传输方式时,根据自己的情况和要求,考虑传输距离,对图像的连续性、图像的清晰度要求,系统造价,地理条件限制等因素,合理的选择适合自己要求的方式,这样才会有好的效果
8、__系统用物理方法和电子技术,自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为,产生____,并辅助提示值班人员发生__的区域部位,显示可能采取的对策,此即防盗防侵入探测__系统防盗探测器知识
一、防盗探测器的类别 根据所要防范的场所和区域,选择不同的__探头一般来说,门窗可以__门磁开关,卧室、客厅__红外微波探头和紧急按钮,窗户__玻璃破碎传感器,厨房__烟雾__器,__控制主机__在__隐蔽的地方以便布防和撤防__主机可以进行编程,对__单元的常开、常闭输出__进行判别,确认相应区域是否有__发生对于小区安防和金融单位,还需要____拨号器,当意外发生时,通过__线路传送__信息给公安、消防部门或房屋主人
1. 热感红外线探测器任何物体因表面热度的不同,都会辐射出强弱不等的红外线因物体的不同,其所辐射之红外线波长亦有差异热感红外线探测器即用此方式来探测人体红外探测主要用来探测人体和其它一些入侵的__物体,当人体进入探测区域,稳定不变的热辐射被破坏,产生一个变化的热辐射,红外传感器接收后放大、处理,发出____由于暖气、空调等电器影响,红外传感器会产生误报,所以设备中又添加了微波探测器
2. 微波物体__感知器利用高频无线电波的多普勒频移来作为侦测手段,适合与开放式空间或__微波是一种频率非常高的无线电波,波长很短,容易被物体反射,根据入射波和反射波的频率漂移,就可以探测出入侵物体
3. 红外微波探头是__系统中常用的设备之一,它的__一般在300~900元之间它的工作原理集红外和微波于一身当红外和微波探测器同时有____时,探头才会有__输出,降低了误报的可能红外微波探头有多种型号,对应不同的探测距离,有的探测一个扇型区域,有的探测一个狭长地段(如走廊),有的是360度探测,一定要根据具体需要选择合适的型号,这样才能达到效果探测器的灵敏度一般是可以调节的
4. 门磁开关是一种广泛使用,成本低,__方便,而且不需要调整和维修的探测器门磁开关分为可__部件和输出部件可__部件__在活动的门窗上;输出部件__在相应的门窗上,两者__距离不超过10毫米输出部件上有两条线,正常状态为常闭输出,门窗开启超过10毫米,输出转换成为常开
5. 玻璃破碎感知器它利用压电式微音器,装于面对玻璃的位置,由于只对高频的玻璃破碎声音进行有效的检测,因此不会受到玻璃本身的震动而引起反应
6. 超声波物体__探测器超声波物体__感知器需要一个能够发送超声波及另一个负责接收的换能器,也有接收及发射换能器共存在一个本体上的平常发射用的换能器发送出一固定频率的超声波,散布在侦测的空间中,如果有一物体反射回来的超声波,其频率会发生偏移,借此检测出是否有物体__该探测器容易受到震动和气流的影响
7. 红外对射探头利用光束遮断方式的探测器当有人横跨过监控防护区时,遮断不可见的红外线光束而引发警报常用于室__墙__,它总是成对使用一个发射,一个接收发射机发出一束或多束人眼无法看到的红外光,形成警戒线,有物体通过,光线被遮挡,接收机__发生变化,放大处理后__红外对射探头要选择合适的响应时间太短容易引起不必要的干扰,如小鸟飞过,小动物穿过等;太长会发生漏报通常以10米/秒的速度来确定最短遮光时间若人的宽度为20厘米,则最短遮断时间为20毫秒大于20毫秒__,小于20毫秒不__
8. 烟雾__探头有光电式和离子式两种,前者利用烟雾遮挡光路发出__,后者则利用自身的传感器,感应空气中的离子浓度,不同的传感器感知不同的气体(如煤气),常用的是为了防火而设的探测碳离子浓度的烟感探头
二、警报接收与处理主机警报接收与处理主机也称为防盗主机,是__探头的中枢,它负责接收____,控制延迟时间,驱动__输出等工作它将某区域内的所有防盗防侵入传感器组合在一起,形成一个防盗管区,一旦发生__,则在防盗主机上可以一目了然地反映出区域所在防盗主机目前以多回路分区防护为主流,视系统规模不同,防区数最多为2~100回路,优越的系统更可显示出警报来源是该区域内的哪一个__传感器及所在位置,以方便采取相应的接警对策现代的防盗主机都采用微处理器控制,内有只读存储器和数码显示装置,普遍能够编程并有较高的智能,主要表现为1、以声光方式显示__,可以人工或延时方式解除__2、对所连接的防盗防侵入传感器,可依需要而设置成布防状态或者撤防状态,也可以程序编写控制方式和防区回路性能3、可接多组__键盘,可设置多个拥护__,保密防窃4、遇有警报时,其____可以经由通信线路,以自动或人工干预方式向上级部门或保安公司转发,以快速沟通信息或者组网5、可程序设置__连动动作,即遇有__时,防盗主机的编程输出端可通过继电器接点闭合执行相应的动作
6、__拨号器同警号、警灯一样,都是__输出设备,不同的是警灯、警号输出的是声音和光,__拨号器是通过__线把事先录好的声音信息传输给某个人或某个单位高档防盗主机有与闭路电视监控摄像的连动装置,一旦在系统内发生警报,则该警报区域的摄象机图像将立即显示在__控制室内,并且能将__时刻、__图像、摄象机号码等信息实时地加以记录,若是与计算机连机的系统,则可以__信息数据库的形式储存,以方便快速地检索与分析
三、视频__探测__视频__探测__装置用于检测闭路电视摄象机视野范围内的运动,它通过检测视频__亮度等级的变化来出发__,就其技术而言,有模拟式视频运动探测器和数字式视频运动探测器两大类其主要性能如下1、可令多个摄象机进行视频__2、检测区域可单独地进行开或关,以适应特殊时间段各出入口、大厅、停车场等的要求3、发生紧急__时,保安人员可走进一个已知的检测区域出发__,以便寻求帮助4、可以有不同的检测方式标准方式——在定义区域内的任何变化均可触发__方向方式——允许在某个方向发生变化而不__,但如果往另一相反方向的变化则发生__防守方式——存储一幅图像在存储器内,并与活动图像进行比较,只有当这幅图像发生变化或观察被阻碍时才发生__5、可有透射补偿校正功能,其作用是标定监视区域各位置的物体大小容差视频__探测装置不同于红外线或超声波运动追踪器,它能用来分析引起警报的原因
四、关于__系统的__与操作· 如果__探头的12伏电由__主机供给,需要通过探头数量计算功耗,不要使主机超负荷工作另外由于12伏直流电远距离传输时带来的压降影响,传输线不可以太细和太远,要保证探头端所获得的电压足够大· 如果距离比较远,那么探头的电源最好就近供给,以免线路损耗导致探头不能正常工作由于红外探测器对热源敏感,所以在__时应尽量避免对着通风口、暖气、火炉、冷冻设备的散热器;微波探测器对活动物体敏感,__时不能对着窗帘、风扇、水管等,以免发生误报· 探测器都有环境要求,__时要考虑是在室内还是在室外,如果在室外是否要加防水外壳,以免损坏探测器· 在__主机和探测器内,一般都有防拆开关为了防止恶意破坏,在__调试时,应把防拆开关也连接到__回路中防雷知识防雷技术简述 雷击是一种自然现象,它的巨大能量众所周知几个世纪来,人类对雷击的破坏性的研究、探索和采取预防的措施,已经有了一套比较成熟的理论 从EMC(电磁兼容)的观点来看,防雷保护由外到内应划分多级保护区最外层为O级,是直接雷击区域,危险性最高,主要是由外部(建筑)防雷系统保护,越往里则危险程度越底保护区的界面划分主要通过防雷系统、钢筋混凝土及金属管道等构成的屏蔽层而形成,从O级保护区到最内层保护区,必须实行分层多级保护,从而将过电压降到设备能承受的水平一般而言,雷电流经传统避雷装置后约有50%是直接泄入大地,还有50%将平均流入各电气通道(如电源线,__线和金属管道等) 总的防雷原则是1将绝大部分雷电流直接接闪引入地下泄散(外部保护);2阻塞沿电源线或数据、__线引入的过电压波(内部保护及过电压保护);3限制被保护设备上浪涌过压幅值(过电压保护)这三道防线,相互配合,各行其责,缺一不可 为了__消除雷电引起的毁坏性的电位差,就特别需要实行等电位连接,目的是在减少需要防雷的空间各金属部件和各系统之间的电位差,电源线、__线、金属管道,接地线都要通过过压保护器进行等电位连接,各个内层保护区的界面处同样要依此进行局部等到电位连接,各个局部等电位连接棒相互连接,并最后与主等到电位连接棒相连电位均衡连接,就是使导体良好的导电性连接、使它们达到电位相等,为雷电流提供低阻搞抗道,以使它迅速泄流入地 随着电脑通信设备的大规模使用,雷电以及操作瞬间过电压造成的危害越来越严重以往的防护体系已不能满足电脑通信网络安全的要求应从单纯一维防护(避雷针引雷入地==无源防护)转为三维防护(有源和无源防护),包括防直击雷,防感应雷电波浸入,防雷电电磁感应,防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等多方面作系统综合考虑。