模拟视频监控基础.ppt

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1、模拟视频监控基础,05/2012,目录,基础技术理论摄像机传输存储控制显示模拟视频系统,基础技术,05/2012,模拟视频监控模型,是一种闭路电视系统，包括摄像，传输，显示，控制4个部分，但实际中还包括存储，共5个部分。P6，P7,部件定义,摄像机：安装于监控现场，用于采集现场视频信号的设备，其附件包括防护，辅助功能等，扩展可称为前端设备，又可能包括音频采集。传输：将前端视频信号传递到后端控制、存储设备的部分，扩展包括辅助（控制等）信号传输，存在多种异化结构控制：完成视频信号到显示设备的分发切换，扩展功能包括控制信号的产生，字符叠加，其它信号接入及信号间逻辑管理（联动）存储：对视频信号的保存设

2、备，扩展功能包括对所有对设备的操作，前端产生的所有信息的保存，建立检索目录显示：完成对前端直接采集视频信号及存储的视频的还原，扩展功能包括所有信息的显示和快速检索。,典型的模拟监控系统结构,电视成像原理,电视技术基础知识,1、视频制式2、场，帧，行，逐行，隔行，同步3、照度，感光度，IREIRE的定义为：标准PAL信号亮度最大振幅为700mV，并定义为100IRE,亮度电平最高为0mV时定义为0IRE；信噪比亮度，色调，饱和度清晰度和分辨率自动增益白平衡,摄像机,05/2012,摄像机技术,摄像机分类及命名摄像机主要技术参数镜头主要技术参数及技术基础镜头焦距与成像,摄像机分类及命名,按成像器件

3、：CCD，CMOS颜色：彩色，黑白，彩转黑成像靶面尺寸：1/2”,1/3”,1/4”图像制式：PAL，NTSC外观：全球，半球，枪式（镜头分体式，16倍，18倍，23倍等光学镜头一体化），针孔（镜头一体化）防护：防暴，防爆，普通（IP66，IP65，IP23等）结构功能：红外，普通（非红外，感红外），激光滤光片：单滤非红外，单滤感红外，双滤信号类型：模拟摄像机，数字摄像机，SDI复合命名，如红外防爆半球，1/4”CCD彩色27倍枪式一体机等等,感光元器件,CCD：Charged Coupled Device 电荷耦合器CMOS：Complementary Metal Oxide Semicon

4、ductor 互补金属氧化物半导体,CCD与CMOS,CCD传感器(分类),一、根据集成方式 线阵(工业检测用)面阵 二、根据制式 PAL(彩色),NTSC(彩色)三、根据色别 可分为彩色、黑白（单色）四、根据分辨率 高解(约38万像素,480TVL-中心水平)普解(约30万像素,330TVL-水平中心-普通电视机的分辩率)低解(目前不生产)五、根据灵敏度 超低照度（0.01Lux)低照度（0.1Lux）普通照度（1Lux）六、根据特殊用途 微光CCD 红外CCD X光CCD,CCD传感器(尺寸),CCD的尺寸即摄象机靶面。目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。在选择摄像头时，特别是对摄像

5、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。在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。,H(mm),V(mm),CCD摄像机结构图,CCD摄像机结构图,CCD摄像机结构图,CCD就像是人的眼睛，把光信号转换成电子讯号，靠的就是上头的感光点，每一个感光点就像一颗太阳能电池，被光照射到后会产生电能，依照光的强度不同，会产生不同大小的电能。V-Driver（垂直驱动）CCD里头每一点被光照射到都会产生电能，那么如何取出来？就是靠这颗V-DRIVER，它会产生不同的脉波，把CCD每点的讯号“挤”出来。CDS/AGC（双取样与自动增益电路）

6、CCD挤出来的讯号,在这颗晶片内做”修整”,送进D.S.P 到以上阶段,记住!全都是模拟讯号 D.S.P：Digital Signal Processor；数字信号处理器DSP里头包含了一颗 Decoder(A/D Converter，模拟数字转换器)，先把模拟信号转换成数字信号,再经过一大堆的运算（颜色、亮度、白平衡等），然后再把数字信号转换成模拟信号（Encoder，也是包在DSP里头），输出给接收器。,CCD摄像机结构图,隔行传输式：Interline Transfer 全转：Full Transfer,CCD种类,CCD的种类,CCD与CMOS的区别,CCD与CMOS简单介绍,摄像机主

7、要技术参数,像素水平分辨率最低照度信噪比快门速度，慢快门，fps同步方式供电动态范围成像光谱（可见光，红外）,CCD像素,CCD像素是CCD的主要性能指标。简单的说，所谓的像 素，就是CCD上光电感应元件的数量，一个感光元件经 过感光，光电信号转换，A/D转换等步骤以后，在输出的 监视器上就形成一个点，我们如果把影像放大数倍，会 发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组 成，这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”。像素 数越多则意味着每一个像素单元的面积越小，因而由该 芯片构成的摄像机的分辨率也就越高。总象素：795596（47万象素）有效象素：752582（44万象素）有效象素周围

8、的其他象素负责另外的工作，如决定“黑色是什么”。很多时候，并不是所有感应器上的象素都能被运用。,水平清晰度,来源于电视技术的一个指标，单位为电视线是一个主观指标，目前无准确量化手段；决定于：采集，传输和显示等所有设备，最终由人主观测量测量时对镜头、照度、色温、显示设备等有严格标准，但因主观测量因素，存在极大误差；测量误差约5%决定因素为全部设备频率响应带宽，及信号源频率带宽，通常可认为1M带宽约可带来80电视线清晰度,分辨率,分辨率是用电视线（简称线TV LINES）来表示的。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。

9、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。分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数，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。,fps,Fps:frame per second,帧每秒模拟视频输出都为25fps,人眼看到拖影和画面停顿，是因为帧累积造成帧为非实时帧，并非输出少帧，存储和编码可能抽帧，造成少于25fps，还原图像时会出现画面不连续。,最低照度（最

10、低照度定义）,最低照度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信号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F1.2的镜头，当被摄景物的光亮度值低到0.04lx时，摄像机输出的视频信号幅值为最大幅值的50%，即达到350mv（标准视频信号最大幅值为700mv），则称此摄像机的最低照度为0.04lx/（F1.2，50IRE）。被摄景物的光亮度值再低，摄像机输出的视频信号的幅值就达不到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。目前，由于市场的规范尚不统一，有些照度指标很低的摄像机的低照度特性可能还不如照度指

11、标稍高一些的摄像机的低照度特性好。其原因就是在测定低照度指标时，使用的标准不同、使用的镜头孔径也不同。仍以前述例子为例，如果将摄像机输出的视频信号幅值降为最大幅值的30%（即210mv）为基准进行测量，则被摄景物的光亮度值还可以再低，如0.03lx，若再进一步将光学镜头换为F1.0的镜头，则由于光通量的增加，被摄景物的光亮度值还可再进一步降低，如0.02lx。,最小照度,照度又称灵敏度，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。照度是反映光照强度的一种单位，单位是每平方米的流明数，1Lux

12、大约等于1烛光在1米距离的照度1Lux=1Lm/m2（Lm是光通量的单位）。黑白摄像机的灵敏度大约是0.020.5Lux(勒克斯)，彩色摄像机多在1Lux以上。摄像的灵敏度与镜头F值有关，0.97Lux/F0.75=2.5Lux/F1.2=3.4Lux/F1.6普通型：正常工作所需照度13LUX 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,最低照度（IRE）,扫描制式,根据各国供电所采用的频率不同，有PAL制和NTSC制之分。50HZ：PAL制，隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR），标准为625行，50场。60HZ：NTSC制式，525行，60场

13、（黑白为EIA）。,信噪比,信噪比是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号S/N来表示。由于在一般情况下，信号电压远高于噪声电压，比值非常大，因此实际计算摄像机信噪比的大小通常都是对均方信号电压与均方噪声电压的比值取以10为底的对数再乘以系数20，即S/N=20log（均方信号电压/均方噪声电压），单位用DB来表示。一般摄像机给出的信噪比值均是在AGC（自动增益控制）关闭时的值，因为当AGC接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。信噪比的典型值为4555db，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。,关于同步,123456789da

14、52378963eb45455653fc54565767g,B:123456789db45455653fa52378963ec54565767g,开始,A:23456789454556535237896354565767,6789523789634545565354565767xxxx,23456789523789634545565354565767,A,B,源,同步的几种方式：内同步，外同步，电源同步，同步信号的来源,同步方式,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信号来完成操作。外同步利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象机的外同步输

15、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。当图像出现因交流电源造成的网波干扰时，选到此项，就可消除交流电源的干扰。,自动增益控制（AGC）,摄像机输出的视频信号必须达到电视传输规定的标准电平，即0.7V。为了能在不同的景物照度条件下都能输出0.7V的标准视频信号，必须是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信号的平均电平自动完成的，实现此功能的电路称为自动增益控制电路，简称AGC电路。所有摄象机都有一个把来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，将微弱的信号放大到能

16、正常使用，从而使摄像机能在亮度较低的环境下使用。然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。这样需利用摄象机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGC，从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作，即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。而照度较高时能自动降低增益放大倍数，保证图像不发生畸变。自动增益打开时，信号电压和噪声电压被同时放大，信噪比将会减小。,背光补偿（BLC）,通常，摄象机的自动增益控制是通过对整个视场的平均亮度来调节增益的，但如果视场中包含一个很亮的背景区域，而观察的主体目标处于亮场的包围中，画面会显示一片昏暗，无层次

17、。放大器检测到的信号平均电平很高，增益的倍数也随之减少，无法改进画面主体目标的明暗度。当背景光补偿为开启时，摄象机仅对整个视场的部份区域进行检测，来得到整个视场的平均信号电平，从而确定AGC电路的工作值。由于子区域的平均电平很低，所以增益也会较高。整个画面都会更加明亮。,背光补偿（BLC）,背光补偿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。前述的AGC功能可以根据整个视场视频信号的平均值（直流分量）调节视频放大器的增益，使得摄像机输出的视频信号保持稳定。但在某些应用场合，视场中可能包含一个很亮的背景区域，如逆光环境下的门窗等，而被观察的主体则处于亮场的包围之中，画面一片昏暗，无层

18、次。此时，由于AGC检测到的信号平均电平并不低，因此放大器的增益很低，不能改进画面主体的明暗度。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进行检测，通过求此区域的平均信号电平来确定AGC电路的工作点。由于子区域的平均电平很低，AGC放大器会有较高的增益，使输出视频信号的幅值提高，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。对数字处理的CCD摄像机来说，将摄象机摄取的一整副画面平均分成48个（即8*6块）正方形的小处理区域，并对每一个小块的平均亮度进行检测，如果这些小块的平均亮度差别过大，则通过先进的算法缩小这

19、些小块的亮度差，使过暗的景物能够较为清晰的重现而又不至于使图象亮部区域出现过载。因此，采用数字检测技术，即使是很小的、薄的或是不在画面中心区域的景物也能够清晰地在画面上呈现出来。,电子快门（SHUTTER）,这是一个类比于照像机的机械快门功能提出的一个术语，相当于控制CCD图像传感受器的感光时间，感光时间越长，电荷积累时间也就越长，输出信号电流的强度也就越大。在照度较高的地方，感光时间要求短些，否则画面会偏白。在照度较低的地方，感光时间要求长些，这样画面会积累较多的电荷，从而使图像变得清晰，即所谓的场积累。CCD摄像机的电子快门还可以有效的防止高速移动物体的拖影现象。,慢快门技术DSS,正常P

20、AL制摄像机最低快门速度为1/50秒，即场频，1快门周期输出1场图像，照度较低时，图像输出信号幅度不够（图像暗），使用技术手段可将2个，4个等最低快门周期拍摄的信号叠加后送出，可看作快门速度为1/25秒，1/12.5秒，其作用为输出信号幅度叠加后更高，叫做慢快门技术，因为其和实际快门速度无关，是在DSP等后期处理中使用数字技术实现，又叫数码慢快门，也叫帧累积技术。技术缺陷：对于运动画面，运动物体在多帧中的位置会变化，叠加后就会出现叠加帧中运动物体会出现拖影，快门速度越慢，“拖影”越严重主要应用：照度较低时改善画质，弱光环境下监控,宽动态,CCD的动态范围为3:1宽动态的计算公式：=20lg(l

21、umamax/lumamin)普通摄像机的动态范围大约为9.5dB二代宽动态技术能使CCD摄像机动态范围提高到80:1，约为38dB，使用Dyna View CCD可以达到160:1，约为44dB.有厂家曾号称可达到1000:1，即60dB,宽动态（Wide Dynamic Range),目的：当摄象机摄取宽动态范围的场景时，画面上可能会同时出现明亮区域及灰暗区域，而监视器往往不能有效地照顾到这两个区域。如明亮区域显示合适时，灰暗区域则可能过于黑暗，反之，当灰暗区域显示合适时，明亮区域则可能亮得过载。宽动态技术可以有效缩小宽动态范围图象的亮暗差别，使两个区域的图象同时在监视器屏幕上清晰的显示出

22、来。摄象机的动态范围通常是指画面最亮部分和画面最暗部分的比率，也称为图象的最大对比度。通常CCD传感器可以获得的最大对比度强度约1：1000（即60dB），,10,1,10-1,10-2,10-3,102,103,104,105,106,lx,照度,120dB,60dB,宽动态（Wide Dynamic Range)技术,超动态技术的核心是采用了新型的双速CCD图象传感器，它能在同一时间内对摄取的场景分别进行长、短不同时间的暴光，即以标准快门速度读出并传输标准信号（长时间暴光，背光环境下图象的主体因得到充分暴光而比较清晰），而以较快的快门速度读出和传输高亮度信号（短时间暴光，只有高亮度的背景才

23、能呈现比较清晰的图象）。而后长、短时间暴光信号在专用的图象处理集成电路中进行信号分离及时间周期变换并适当合成。,长时间暴光信号,短时间暴光信号,白平衡,所谓白平衡，就是摄像机对白色物体的还原。,上图中中间的图像彩色还原是正常的，而右侧的图像明显偏蓝，左侧图像则偏红，因此左侧及右侧的图像都为白平衡不正常的图像。,色温,光源色温（）蜡烛2000钨丝灯2500-3200碳棒灯4000-5500荧光灯4500-6500日光（平均）5400有云天气下的日光6500-7000阴天的日光12000-18000从上表可见，不同光线下色温相差十分悬殊，造成摄像机在不同的光线下彩色还原不同。为解决这个问题，摄像机

24、都具有白平衡校正功能，对不同的色温进行补偿，从而真实地还原拍摄物体的色彩。,白平衡（色温）,色温不是摄象机自身的参数,而是色度学中的物理量,但它 却是一个与摄象机的白平衡调整效果密切相关的参数色温的概念是为了便于进行白光的比较和色度计算而提出的:假定某绝对黑体(全辐射体)既不反射也不透过而是完全吸收各种入射光,则该绝对黑体被加热时就会辐射出均匀而连续的光谱,光谱的能量分布只与温度有关.如果其辐射的光与某一特定光源的光具有相同特性,则此时绝对黑体的温度就定义为该特定光源的色温,用绝对温度单位k来表示.注意色温并不表示光源本身的实际温度,而仅仅用来表征其光谱特性.例如,钨丝灯泡的温度保持在2800

25、k时所发出的白光便与温度保持为2854k的绝对黑体所辐射的白光完全相当,因此称此白光的色温为2854k.,白平衡（色温）,由上可见，借助“光-电”及“电-光”转换技术的电视系统能否高度逼真地传输彩色图象，与光源的选用或者摄象机适应光源的能力有着密切的关系。在近代照明技术中，按国际规定有5种主要标准光源（即标准白光），它们是A光源 相当于钨丝灯在2800k时发出的光，色温为2854k，偏橙红色B光源 接近于上午直射的阳光，色温为4800k。C光源 相当于白天的自然光，色温为6800k，含蓝色成分较 多D光源 相当于白天的平均照明光，色温为6500k，这也是彩 色电视系统中选用的标准白光E光源 在

26、色度学中采用的假想的等能光谱的白光，色温 5500k，但这种光源实际上并不存在，仅仅是为了简 化色度学的计算,白平衡（色温）,由上可见，虽然五种光源都是白光，但他们的色温却相差很大。人眼虽可以自然适应不同的色温，但在某些特殊的场合却也很难调节。例如，在同一房间内同时开启白炽灯及日光灯照明，则人眼会感觉被白炽灯照射的白色墙壁偏红，而被日光灯照射的白色墙壁偏蓝。由此不难想象，彩色摄象机在不同的环境色温下，也应该正确地重现白光，这就需要进行白平衡调整。,摄像机,75欧姆视频电缆,监视器,白平衡（概念）,白平衡（White Balance)是彩色摄象机的主要参数，它直接影响重现图象的彩色效果，当白平衡

27、设置不当时，重现图象就会出现偏色现象，特别是会使原本不带色彩的景物也着上了颜色。白平衡的定义：由于彩色摄象机能够输出含有“彩色信息”的视频信号，因此当用彩色摄象机摄取纯白色景物时，应使其输出的视频信号中所含有的“彩色信息”恰好能使在监视器屏幕上重现的景物颜色为纯白色。在理想情况下，CCD摄象机的红、绿、蓝3条光路（或等效光路）得到的光能量是相等的，所以摄象机输出的红、绿、蓝信号电压也是相等的，它使标准彩色监视器重现出纯白色的被摄景物。人们把拍摄白色物体时摄象机输出的红、绿、蓝三基色信号电压Ur=Ug=Ub的现象称为白平衡。,镜头安装方式,有C和CS方式，两者的螺纹均为每1英寸32牙，直径为1英

28、寸，差别是镜头距CCD靶面的距离不同。C式安装座从基准面到焦点的距离为17.562毫米，CS式距焦点距离为12.5毫米。,镜头规格,摄象机镜头规格应视摄象机的尺寸而定，两者需要相对应。即：摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。如果镜头尺寸与摄象机靶面尺寸不一致时，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。,镜头（分类）,.按安装方式分类有C型安装和CS型安装两种，在安防系统中常用的镜头是C型安装镜头（1in32牙螺纹座），这是一种国际公认的标准这种镜头安装部位的口径是25.4mm(1in),从镜头安

29、装基准面到焦点的距离是17.562mm.大多数摄象机的镜头接口则作成CS型,因此将C型镜头安装到CS接口的摄象机时需增配一个5mm厚的接圈,而将CS镜头安装到CS接口的摄象机时就不需要接圈,Rf,C MOUNT 型镜头（Rf）:17.526mm CS MOUNT 型镜头（Rf）:12.5mm,镜头（分类）,2.按光圈:固定光圈镜头,手动光圈镜头和自动光圈镜头(自动光 圈镜头又分为视频型和直流型),BLACK:DRIVE(+)GREEN:DRIVE(-)WHITE:DAMP(+)RED:DAMP(-),BLACK:GROUNDGREEN:NOT USEDWHITE:VIDEORED:VCC,VI

30、DEO LENS,DC LENS,DRIVE(+),DRIVE(-),电感线圈,DAMP(+),DAMP(-),N,S,VIDEO LENS的回路在镜头里，DC LENS 的回路在CAMERA里,镜头（分类）,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。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。,（1）（2）（3）（1）阴式方四孔型（2）阴式圆四孔型（3）接线端子型摄像机的自动光圈接口,镜头（分类）,自动光圈,在进入镜头的光通量

31、变化时,摄象机CCD靶面上产生的电荷也相应发生变化,使得视频信号电平或其整流滤波后的平均电平发生变化,产生一个控制信号,并通过自动光圈接口座上的3芯或4芯线传送给自动光圈镜头,致使镜头内的微型电机相应做正向或反向转动,从而调整光圈的大小.视频型光圈镜头上一般会有两个防尘塞盖住的内藏式调节旋钮,LEVEL:电平设定旋钮,ALC:自动电平控制旋钮,镜头（分类）,当监视器上画面的整体亮度过亮或过暗,或出现忽明忽暗时,就要调整电平设定旋钮,如画面过亮,可将旋钮按逆时针方向旋向L(low),反之则按顺时针方向旋向H(High),如果是忽明忽暗的情况,则还要配合监视器的调整,将该旋钮旋到使监视器上画面最佳

32、的位置.当监视器上的画面出现极高的对比度时,则须慢慢的把ALC从平均位置A(Average,即根据视频信号的平均电平高低而输出控制光圈电动机的信号)旋向峰值位置P(Peak,即根据视频信号的峰值电平高低而输出控制光圈电动机的信号),直至得到满意的画面为止.,ALC,自动光圈镜头上的（自动镜头控制）调整用于设定测光系统，可以以整个画面的平均亮度，也可以以画面中最亮部分（峰值）来设定基准信号强度，供给自动光圈调整使用。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，此时可以调节来变换画面。,镜头(焦距)

33、,焦距,光组主点到焦点的距离.而镜头的焦距实际上就是构成镜头的组合光组的焦距,它决定了摄取图象的大小,用不同焦距的镜头对同一位置的某物体摄像时,配长焦距镜头的摄象机所摄取的景物尺寸就大,反之,配短焦距镜头的摄象机所摄取的景物尺寸就小.当已知被摄物体的大小及该物体到镜头的距离,则可估算所选配镜头的焦距 f=hD/H=vD/V,镜头(相对孔径),相对孔径,即为了控制通过镜头的光通量的大小,在镜头的后部均设置了光阑(俗称光圈).假定光阑的有效孔径为d,由于光线折射关系,镜头实际的有效孔径为D,D与焦距f之比定义为相对孔径A,即 A=D/f镜头的相对孔径决定被摄像的照度,即像的照度E与镜头的相对孔径A

34、的平方成正比,一般习惯上用相对孔径的倒数来表示镜头光阑的大小,即 F=f/D式中,F称为光阑F数(可简记为”焦径比”),标注在镜头光阑调整圈上,其标值一般为1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22等序列值,每两个相邻数值中,后一个数值是前一个数值的 2倍.由于像面照度与相对孔径A的平方成正比(与光阑F的平方成反比),所以光阑每变化一档,像面亮度就变化一倍.光阑F值越小则相对孔径越大,到达摄象机靶面的光通量就越大.常见镜头所标的F值均指该镜头的最小光阑数(也就是光圈开到最大时的F值),反映了该镜头的最大通光特性,因此F值越小则该镜头的最大通光性越好,光圈孔径（D）,自动光圈镜头装有光

35、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，一般用表示，其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比，即：f（焦距）（镜头实际有效口径），值越小，则光圈越大。采用自动光圈镜头，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。要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时，应使用自动光圈镜头。,光阑系数（F）,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/F1.4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

36、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 2开根号 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。,镜头(视场角),镜头有一个确定的视野,镜头对这个视野的高度和宽度的张角称为视场角.视场角与镜头的焦距f及摄象机靶面尺寸(水平尺寸h和垂直尺寸v)的大小有关,镜头的水平视场角ah及垂直视角av ah=2arctg(h/2f)av=2arctg(v/2

37、f)由上式可知,镜头的焦距f越短,其视场角越大,或者,摄象机靶面尺寸h或v越大,其视场角也越大,f=25视场角=14.2,f=3.5视场角=94.6,镜头(视场角),f=8视场角=42.6,镜头,焦距,1/2in CCD靶面,不同焦距镜头所对应的视场角,Q：客户经常会问的问题：你的摄像机能看多远？,镜头(景深),一般来说,在安装摄象机并调整镜头焦距(对焦)以获得清晰图象时,通常要求在较大的光圈下进行调整,这样便于对所监视的目标的才精确对焦,否则就可能有一定的误差,光照较强时,由于光圈自动缩小(景深宽)使被监视的目标较清晰,而一旦光照变暗,被监视的目标则由于光圈自动变大(景深变窄)而变得模糊起来

38、,支架、护罩、IP等级,Q：什么是摄像机支架？Q：支架是否分为室内、室外两种？Q：什么是室外防护罩的遮阳罩、风扇、加热器？Q：IP66和IP65的区别？,防护罩,防护罩是使摄像机在有灰尘、雨水、高低温等情况下正常使用的防护装置。防护罩一般分为两类。一类是室内用防护罩，这种防护罩结构简单，价格便宜。其主要功能是防止摄像机落尘并有一定的安全防护作用，如防盗、防破坏等。室外防护罩一般为全天候防护罩，即无论刮风、下雨、下雪、高温、低温等恶劣情况，都能使安装在防护罩内的摄像机正常工作。因而这种防护罩具有降温、加温、防雨、防雪等功能。同是，为了在雨雪天气仍能使摄像机正常摄取图像，一般在全天候防护罩的玻璃窗

39、前安装有可控制的雨刷。目前较好的全天候防护罩是采用半导体器件加温和降温的防护罩。这种防护罩内装有半导体元件，即可自动加温，也可自动降温，并且功耗较小。,云台,云台是承载摄像机进行水平和垂直两个方向转动的装置。云台内装两个电动机。这两个电动机一个负责水平方向的转动，另一个负责垂直方向的转动。水平转动的角度一般为350，垂直转动则有45、35、75等等。水平及垂直转动的角度大小可通过限位开关进行调整。云台的分类大致如下：A、室内用云台及室外用云台室内用云台承重小，没有防雨装置。室外用云台承重大，有防雨装置。有些高档的室外云台除有防雨装置外，还有防冻加温装置。B、承重为适应安装不同的摄像机及防护罩，

40、云台的承重应是不同的。应根据选用的摄像机及防护罩的总重量来选用合适承重的云台。室内云台的承重量较小，云台的体积和自重也较小。室外用云台因为肯定要在它的上面安装带有防护罩（往往还是全天候防护罩）的摄像机，所以承重量都较大。它的体积和自重也较大。C、电源/控制方式在电源供电电压方面，目前常见的有交流24V和220V两种。云台的耗电功率，一般是承重量小的功耗小，承重量大的功耗大。,云台分类,云台的分类根据外观分类：普通型云台、半球型云台和全球型云台；根据使用环境：室内云台、室外云台和防暴云台；根据安装方式：吸顶云台、侧装云台和吊装云台；根据功能划分：智能型云台和普通云台；根据云台转速：低速云台、中速

41、云台和高速云台（多为高速球型摄像机）；云台的主要指标云台旋转的转速：5度/秒-120度/秒不等，高速球型摄像机的内置云台达240度/秒。云台旋转的角度：上下：0-90度；左右：0-350度/秒；智能云台无旋转角度限制。云台的工作电压：AC24V和AC220V两种，使用时特别注意，否则解码器会烧毁。云台的载重：云台的载重是云台工作电机功率的直接反映，不能超过云台的载重规定，否则，解码器无法正常工作。,云镜控制码解码器,在具体的闭路电视监控系统工程中，解码器是属于前端设备的，它一般安装在配有云台及电动镜头的摄像机附近，有多芯控制电缆直接与云台及电动镜头相联，另有通信线（通常为两芯护套线或两芯屏蔽线

42、）与监控室内的系统主机相联。同一系统中有很多解码器，所以每个解码器上都有一个拨码开关，它决定了该解码器在该系统中的编号（即ID号），在使用解码器时首先必须对拨码开关进行设置。否则，操作解码器时，很可能在监视器上看不见云台的转动和镜头的动作，甚至可能认为此解码器有故障。一般的解码器都具有自检功能，即不需远端主机的控制，直接在解码器上操作拨码开关，此测试云台及电动镜头的工作是否正常来判断连线是否正确。当云台、镜头与解码器连接使用时，必须根据云台、镜头的工作电源来选择解码器的端子，满足要求。否则很容易造成云台、镜头的损坏。,高速球的概念,高速球型摄像机一词是从国外HIGH SPEED DOME 翻译

43、过来的，有人把它叫做快球，还有人称它为一体化球型摄像机，业界上对高速球的定义还没有作出特别清晰的界限，对高速与中速球、匀速球、恒速球等概念也没有明确的分辨。虽然如此，业内人士普遍认同，快球是高速球的简称，高速球与中速球一样，都是可以变速控制，但中速球的转速在60/S-120/S，高速球的转速在120/S 以上，而匀速球可以理解为恒速球或慢速球，它不可以变速控制，只能以恒速控制，转速在15/S 以下。高速球一体化摄像机高速云台解码器球型护罩,Step 3.1摄像机的选型半球,Q：为什么要配置带有手动变焦镜头的半球？Q：半球摄像机可以在非吊顶的墙面上安装么？Q：半球摄像机需要配支架么？Q：半球摄像

44、机的电源怎么安装？Q：客户经常会问的问题：你的摄像机能看多远？A：我们标出的可用距离，指的是在该距离上，正常人的全身像可以占据画面1/31/5的高度，可以对人的身高、体型、面部特征等进行有效辨认。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/Wf=hL/H f：镜头焦距 L：被摄物体至镜头的距离w：图象的宽度 W：被摄物体宽度 h：图象高度 H：被摄物体的高度,焦距计算,Sample Calculation人脸占屏幕的1/28可以识别，脸长和身高的比率为1:8身高占屏幕rate=8/28=0.3观测距离D为10m，1/3”CCD成像靶面高h=3.6mm,物高H=1.7m（人

45、均身高按1.7m计算）人高全屏显示 f=hD/H=3.6*10000/1700=21mm 镜头选择：f=21*0.3=6mm,传输,05/2012,传输,模拟视频信号异化传输与传输技术传输介质技术传输干扰与衰减,模拟视频信号,模拟视频传输标准,06Mhz,-3dB标准视频传输0-6M 频率响应限定在0.5-5M 带宽内，系统频率特性上下波动限定在0.75db（8%），6M 限定在+0.75-3db；这是主要特性。传输距离的影响，衰减和干扰同轴电缆传输距离：符合标准的传输非标准传输牺牲颜色饱和度,异化传输方式,双绞线传输技术无源传输，有源双绞线技术传输距离：1000米以上光纤传输技术单模光纤和多

46、模光纤技术波分复用技术：一条光纤传输多路信号无线传输技术2.4G数字无线传输技术射频传输：短距离无线传输（开路广播方式）及长距离有线传输射频有线传输技术即“一线通”,一些线缆的型号：1、SYV 与 SYWV 区别：SYV是视频传输线,用聚乙烯绝缘。SYWV是射频传输线，物理发泡绝缘。用于有线电视。2、RVS 与RVV 2芯 区别：RVS为双芯RV线绞合而成，没有外护套，用于广播连接。RVV 2芯线直放成缆，有外护套，用于电源，控制信号等方面。3、RVV 与 KVV、RVVP 与 KVVP 区别：RVV 和RVVP 里面采用的线为多股细铜丝组成的软线，即RV线组成。KVV 和KVVP 里面采用的

47、线为单股粗铜丝组成的硬线，即BV线组成。,线缆选择,存储,05/2012,存储,模拟存储技术数字存储的结构模型压缩技术,模拟存储技术,磁带录像机：VCR单路单录及多路共录，多路共录：画面组合共录和分时录制,1帧,2帧,1帧（CAM1）,2帧（CAM2）,3帧,4帧,3帧（CAM1）,4帧（CAM2）,数字存储/回放模型，DVR,模拟视频,AD转换,数字压缩,存储介质（硬盘）,模拟视频,AD转换,数字解压缩,存储介质（硬盘）,RGB转换,RGB信号（VGA）,数字存储模型,数字回放模型,压缩技术(详见数字视频基础),MPEG技术发展MPEG-4与H.264（MPEG-4 part10,更高的压缩

48、比）M-JPEGONVIF与PSIA,控制,05/2012,控制,模拟基本控制模型矩阵的基本功能常用技术基础异化模拟控制系统,模拟系统控制模型,信息叠加,控制命令,用户界面（操控键盘，外部接口）,视频输入,视频输出,视频切换单元,指令,矩阵的核心功能,1、对多路视频信号的选择切换；2、对前端摄像机、云台的控制；3、标题、日期、时间等信息字符的叠加；,技术基础,1、矩阵 2、输入板 3、输出板 4、CPU模块5、同步6、组切 7、Pelco-D/P8、协议转换：矩阵内部一套专用协议格式，外部是通用协议格式，二者之间需要转换9、1U高度10、主控键盘/分控键盘11、三维摇杆：水平，上下，旋转,异化

49、模拟控制系统,画面处理器和画面分割器（早期产品，针对显示和VCR录像）不使用矩阵的简单结构，控制系统分散于DVR,显示,05/2012,显示,基本显示设备显示的基本技术异化的显示扩展,基本显示设备,显示器与监视器，电视机CRT监视器与LCD，LED，PDP，DLP,模拟监控系统使用的显示设备常见的主要有以下几种：1、CRT监视器 2、LCD液晶监视器 3、PDP等离子电视 4、LCD液晶电视 5、DLP拼接式背投屏幕墙,显示的基本技术-接口,常用模拟接口：BNC：由称Q9型，RCA：又称美标头，莲花头S-VIDEO：S端子，亮色分离端子，显著特征是亮度和色差信号分开传输和接入VGA：常被认为是

50、数字接口，其实际是模拟接口数字接口HDMIDVIBNCYUV,基本显示技术-视频信号,模拟信号格式：复合视频(使用RCA或BNC连接)S-VIDEO，又有叫Y/C分离视频（使用S端子）YPbPr模拟分量视频（使用RCA）RGB（使用D-SUB15连接）数字视频信号格式BT.601（非压缩数字视频）BT.656（非压缩数字视频）SDI（串行数字视频接口，使用BNC连接）DVIHDMI,图像质量判别标准,5级质量判断标准,5级-良好的图像，察觉不到噪声和干扰4级-较好的图像，噪声和干扰可觉察到但不讨厌3级-噪声和干扰，有点讨厌2级-干扰和噪声使人讨厌1级-干扰严重，很讨厌，图像不能成形，甚至无法接