視頻監(jiān)控培訓材料

視頻監(jiān)控培訓材料視頻監(jiān)控培訓材料 前言安防監(jiān)控系統(tǒng)是一門被人們日益重視的新興專業(yè) 就目前發(fā)展 看 應用普及越來越廣 科技含量越來越高 幾乎所有高新科技都可促進其發(fā)展 尤其是信息時代的來臨 更為 該專業(yè)發(fā)展提供契機 隨著科技的日新月異 視頻監(jiān)控市場也得到了飛速發(fā)展 視頻監(jiān)控以其直觀 方便 信息內容豐富而廣泛應用于許多場合 近年來 隨著互聯(lián)網的大范圍普及 以及計算機 網絡以及圖像處 理 傳輸技術的飛速發(fā)展 視頻監(jiān)控技術也有長足的發(fā)展 視頻監(jiān)控已經滲透到教育 政府 娛樂場所 醫(yī)院 酒店 運動場 館 城市治安等多種領域 一 概述電視是利用無線電電子學的方法即時地顯示并能即刻遠距 離傳送活動圖像的一門科學技術 其最大特點是可以把遠距離的現(xiàn)場景物即時地 有聲有色 地展現(xiàn) 在我們眼前 1 電視傳像基本原理傳像過程是 光信號 與 電信號 的相互轉 換過程 2 電視監(jiān)控系統(tǒng)組成 三部分 前端設備傳輸系統(tǒng)終端設備 3 電視監(jiān)控系統(tǒng)的應用應用廣泛 對大型活動場所 商業(yè)經營單位 金融系統(tǒng) 文物保護單位 工廠 小區(qū) 交通要道 油田 森林 庫場 賓館 監(jiān)獄 看守所 醫(yī)院等 4 電視監(jiān)控系統(tǒng)的特點 1 實時性 2 高靈敏性 3 監(jiān)視空間大 4 便于隱蔽和遙控 5 長期有效性 二 視頻監(jiān)控系統(tǒng)三個發(fā)展階段視頻監(jiān)控系統(tǒng)經歷了本地模擬信號 監(jiān)控系統(tǒng) 基于PC的多媒體監(jiān)控系統(tǒng) 基于Web服務器的遠程視頻監(jiān) 控系統(tǒng)等三個發(fā)展階段 1 本地模擬視頻監(jiān)控本地模擬信號監(jiān)控系統(tǒng)主要由攝像機 視頻矩 陣 監(jiān)視器 錄像機等組成 利用視頻傳輸線將攝像機的視頻連接 到監(jiān)視器上 利用視頻矩陣主機 采用鍵盤進行切換和控制 錄像 采用使用磁帶的長時間錄像機 遠距離圖像傳輸采用模擬光纖 利 用光端機進行視頻的傳輸 在20世紀90年代初以前 主要是以模擬設備為主的閉路電視監(jiān)控系 統(tǒng) 稱為第一代模擬監(jiān)控系統(tǒng) 圖像信息采用視頻電纜 以模擬方式傳輸 一般傳輸距離不能太遠 主要應用于小范圍內的監(jiān)控 監(jiān)控圖像一般只能在控制中心查看 傳統(tǒng)的模擬閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)有很多局限性u有線模擬視頻信號的傳 輸對距離十分敏感 u有線模擬視頻監(jiān)控無法聯(lián)網 只能以點對點的 方式監(jiān)視現(xiàn)場 并且使得布線工程量極大 u有線模擬視頻信號數(shù)據 的存儲會耗費大量的存儲介質 如錄像帶 查詢取證時十分煩瑣 2 基于PC的多媒體監(jiān)控20世紀90年代中期 基于PC的多媒體監(jiān)控隨 著數(shù)字視頻壓縮編碼技術的發(fā)展而產生 系統(tǒng)在遠端有若干個攝像機 各種檢測和報警探頭與數(shù)據設備 獲 取圖像信息 通過各自的傳輸線路匯接到多媒體監(jiān)控終端上 然后 再通過通信網絡 將這些信息傳到一個或多個監(jiān)控中心 監(jiān)控終端機可以是一臺PC機 也可以是專用的工業(yè)控制機 這類監(jiān)控系統(tǒng)功能較強 便于現(xiàn)場操作 但穩(wěn)定性不夠好 結構復 雜 視頻前端 如CCD等視頻信號的采集 壓縮 通信 較為復雜 可靠性不高 功耗高 費用高 需要有多人值守 同時 軟件的開 放性也不好 傳輸距離明顯受限 PC機也需專人管理 特別是在環(huán)境或空間不適宜的監(jiān)控點 這種方 式不理想 3 基于Web服務器的遠程視頻監(jiān)控20世紀90年代末 隨著網絡技術 的發(fā)展 基于嵌入式Web服務器技術的遠程網絡視頻監(jiān)控 而產生網 絡視頻監(jiān)控技術 其主要原理是視頻服務器內置一個嵌入式Web服務器 采用嵌入式實 時操作系統(tǒng) 攝像機等傳感器傳送來的視頻信息 由高效壓縮芯片壓縮 通過內 部總線傳送到內置的Web服務器 網絡上用戶可以直接用瀏覽器觀看Web服務器上的圖像信息 授權用 戶還可以控制傳感器的圖像獲取方式 這類系統(tǒng)可以直接連入以太網 省掉了各種復雜的電纜 具有方便 靈活 即插即看等特點 同時 用戶也無需使用專用軟件 僅用瀏 覽器即可 基于嵌入式技術的網絡數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)不需處理模擬視頻信號的PC 而是把攝像機輸出的模擬視頻信號通過嵌入式視頻編碼器直接轉換 成IP數(shù)字信號 嵌入式視頻編碼器具備視頻編碼處理 網絡通信 自動控制等強大 功能 直接支持網絡視頻傳輸和網絡管理 使得監(jiān)控范圍達到前所 未有的廣度 除了編碼器外 還有嵌入式解碼器 控制器 錄像服務器等獨立的 硬件模塊 它們可單獨安裝 不同廠家設備可實現(xiàn)互連 數(shù)字化視頻監(jiān)控的優(yōu)點是克服了模擬閉路電視監(jiān)控的局限性u數(shù)字化 視頻可以在計算機網絡 局域網或廣域網 上傳輸圖像數(shù)據 不受 距離限制 信號不易受干擾 可大幅度提高圖像品質和穩(wěn)定性 u數(shù) 字視頻可利用計算機網絡聯(lián)網 網絡帶寬可復用 無須重復布線 u 數(shù)字化存儲成為可能 經過壓縮的視頻數(shù)據可存儲在磁盤陣列中或 保存在光盤中 查詢十分簡便快捷 從以前的模擬監(jiān)控到現(xiàn)在的數(shù)字監(jiān)控 從落后的現(xiàn)場監(jiān)控到先進的 遠程監(jiān)控 從有人值守監(jiān)控到現(xiàn)在的無人值守監(jiān)控 視頻監(jiān)控正朝 著數(shù)字化 網絡化 規(guī)?；较蚺畈l(fā)展 當然 目前仍存在著不少問題 比如圖像質量問題 安全問題 服 務質量等都是需要進一步探討的課題 相對于其他IT業(yè)務 視頻監(jiān)控業(yè)務顯得比較年輕 視頻監(jiān)控市場目 前也尚未出現(xiàn)能夠控制整個市場的領導者 以上事實表明 視頻監(jiān)控市場將會是一個很有發(fā)展?jié)摿Φ氖袌?三 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成典型的電視監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端設備和后 端設備這兩大部分組成 其中后端設備可進一步分為中心控制設備 和分控制設備 前 后端設備有多種構成方式 它們之間的聯(lián)系 也可稱作傳輸系 統(tǒng) 可通過電纜 光纖或微波等多種方式來實現(xiàn) 電視監(jiān)控系統(tǒng)由攝像機部分 有時還有麥克 傳輸部分 控制部 分以及顯示和記錄部分四大塊組成 在每一部分中 又含有更加具體的設備或部件 前端設備傳輸系統(tǒng)終端設備 1 攝像部分攝像部分是電視監(jiān)控系統(tǒng)的前沿部分 是整個系統(tǒng)的 眼睛 它布置在被監(jiān)視場所的某一位置上 使其視場角能覆蓋整個被監(jiān)視 的各個部位 有時 被監(jiān)視場所面積較大 為了節(jié)省攝像機所用的數(shù)量 簡化傳 輸系統(tǒng)及控制與顯示系統(tǒng) 在攝像機上加裝電動的 可遙控的 可 變焦距 變倍 鏡頭 使攝像機所能觀察的距離更遠 更清楚 有 時還把攝像機安裝在電動云臺上 通過控制臺的控制 可以使云臺 帶動攝像機進行水平和垂直方向的轉動 從而使攝像機能覆蓋的角 度 面積更大 總之 攝像機就像整個系統(tǒng)的眼睛一樣 把它監(jiān)視的內容變?yōu)閳D像 信號 傳送給控制中心的監(jiān)視器上 由于攝像部分是系統(tǒng)的最前端 并且被監(jiān)視場所的情況是由它變成 圖像信號傳送到控制中心的監(jiān)視器上 所以從整個系統(tǒng)來講 攝像 部分是系統(tǒng)的原始信號源 因此 攝像部分的好壞以及它產生的圖像信號的質量將影響著整個 系統(tǒng)的質量 從系統(tǒng)噪聲計算理論的角度來講 影響系統(tǒng)噪聲的最大因素是系統(tǒng) 中的第一級的輸出 在這里即為攝像機的圖像信號輸出 信號信噪 比的情況 所以 認真選擇和處理攝像部分是至關重要的 如果攝像機輸出的圖像信號經過傳輸部分 控制部分之后到達監(jiān)視 器上 那么到達監(jiān)視器上的圖像信號信噪比將下降 這是由于傳輸 及控制部分的線路 放大器 切換器 等又引入了噪聲的緣故 除了上述的有關討論之外 對于攝像部分來說 在某些情況下 特 別是在室外應用的情況下 為了防塵 防雨 抗高低溫 抗腐蝕等 對攝像機及其鏡頭還應加裝專門的防護罩 甚至對云臺也要有相 應的防護措施 2 傳輸部分傳輸部分就是系統(tǒng)的圖像信號通路 一般來說 傳輸部分單指的是傳輸圖像信號 但是 由于某些系統(tǒng)中除圖像外 還要傳輸聲音信號 同時 由于 需要有控制中心通過控制臺對攝像機 鏡頭 云臺 防護罩等進行 控制 因而在傳輸系統(tǒng)中還包含有控制信號的傳輸 所以我們這里 所講的傳輸部分 通常是指所有要傳輸?shù)男盘栃纬傻膫鬏斚到y(tǒng)的總 和 如前所述 傳輸部分主要傳輸?shù)膬热菔菆D像信號 因此重點研究圖像信號的傳輸方式及傳輸中有關問題是非常重要的 對圖像信號的傳輸 重點要求是在圖像信號經過傳輸系統(tǒng)后 不產 生明顯的噪聲 失真 色度信號與亮度信號均不產生明顯的失真 保證原始圖像信號 從攝像機輸出的圖像信號 的清晰度和灰度 等級沒有明顯下降等等 這就要求傳輸系統(tǒng)在衰減方面 引入噪聲方面 幅頻特性和相頻特 性方面有良好的性能 在傳輸方式上 目前電視監(jiān)控系統(tǒng)多半采用視頻基帶傳輸方式 如果在攝像機距離控制中心較遠的情況下 也有采用射頻傳輸方式 或光纖傳輸方式 對以上這些不同的傳輸方式 所使用的傳輸部件及傳輸線路都有較 大的不同 3 控制部分控制部分是整個系統(tǒng)的 心臟 和 大腦 是實現(xiàn)整 個系統(tǒng)功能的指揮中心 控制部分主要由總控制臺 有些系統(tǒng)還設有副控制臺 組成 總控制臺中主要的功能有視頻信號放大與分配 圖像信號的較正與 補償 圖像信號的切換 圖像信號 或包括聲音信號 的記錄 攝 像機及其輔助部件 如鏡頭 云臺 防護罩等 的控制 遙控 等 等 在上述的各部分中 對圖像質量影響最大的是放大與與分配 較正 與補償 圖像信號的切換三部分 在某些攝像機距離控制中心很近 或對整個系統(tǒng)指標要求不高的情 況下 在總控制臺中往往不設較正與補償部分 但對某些距離較遠 或由于傳輸方式的要求等原因 校正與補償是 非常重要的 因為圖像信號經過傳輸之后 往往其幅頻特性 由于不同頻率成分 到達總控制臺時 衰減是不同的 因而造成圖像信號不同頻率成分 的幅度不同 此稱為幅頻特性 相頻特性 不同頻率的圖像信號 通過傳輸部分后產生的相移不同 此稱為相頻特性 無法絕對保證 指標的要求 所以在控制臺上要對傳輸過來的圖像信號進行幅頻和 相頻的校正與補償 經過校正與補償?shù)膱D像信號 再經過分配和放大 進入視頻切換部 分 然后送到監(jiān)視器上 總控制臺的另一個重要方面是能對攝像機 鏡頭 云臺 防護罩等 進行遙控 以完成對被監(jiān)視的場所全面 詳細的監(jiān)視或跟蹤監(jiān)視 總控制臺上設有的錄像機 可以隨時把發(fā)生情況的被監(jiān)視場所的圖 像記錄下來 以便事后備查或作為重要依據 目前 有些控制臺上高設有一臺或兩臺 長延時錄像機 這種錄 像機可用一盤60分鐘帶長的錄像帶記錄長達幾天時間的圖像信號 這樣就可以對某些非常重要的被監(jiān)視場所的圖像連續(xù)記錄 而不必 使用大量的錄像帶 還有的總控制臺上設有 多畫面分割器 如四畫面 九畫面 十 六畫面等等 也就是說 通過這個設備 可以在一臺監(jiān)視器上同時顯示出四個 九個 十六個攝像機送來的各個被監(jiān)視場所的畫面 并用一臺常規(guī) 錄像機或長延時錄像機進行記錄 上述這些功能的設置 要根據系統(tǒng)的要求而定 不一定都采用 目前生產的總控制臺 在控制功能上 控制攝像機的臺數(shù)上往往都 做成積木式的 可以根據要求進行組合 另外 在總控制臺上還設有時間及地址的字符發(fā)生器 通過這個裝 置可以把年 月 日 時 分 秒都顯示出來 并把被監(jiān)視場所的 地址 名稱顯示出來 在錄像機上可以記錄 這樣對以后的備查提供了方便 總控制臺對攝像機及其輔助設備 如鏡頭 云臺 防護罩等 的控 制一般采用總線方式 把控制信號送給各攝像機附近的 終端解碼 箱 在終端解碼箱上將總控制臺送來的編碼控制信號解出 成為 控制動作的命令信號 再去控制攝像機及其輔助設備的各種動作 如鏡頭的變倍 云臺的轉動等 在某些攝像機距離控制中心很近的情況下 為節(jié)省開支 也可采用 由控制臺直接送出控制動作的命令信號 即 開 關 信號 總之 根據系統(tǒng)構成的情況及要求 可以綜合考慮 以完成對總控 制臺的設計要求或訂購要求 4 顯示部分顯示部分一般由幾臺或多臺監(jiān)視器 或帶視頻輸入的普 通電視機 組成 它的功能是將傳送過來的圖像一一顯示出來 在電視監(jiān)視系統(tǒng)中 特別是在由多臺攝像機組成的電視監(jiān)控系統(tǒng)中 一般都不是一臺監(jiān)視器對應一臺攝像機進行顯示 而是幾臺攝像 機的圖像信號用一臺監(jiān)視器輪流切換顯示 這樣做一是可以節(jié)省設備 減少空間的占用 二是沒有必要一一對 應顯示 因為被監(jiān)視場所的情況不可能同時發(fā)生意外情況 所以平時只要隔 一定的時間 比如幾秒 十幾秒或幾十秒 顯示一下即可 當某個被監(jiān)視的場所發(fā)生情況時 可以通過切換器將這一路信號切 換到某一臺監(jiān)視器上一直顯示 并通過控制臺對其遙控跟蹤記錄 所以 在一般的系統(tǒng)中通常都采用四比 一 八比 一 甚至十六比一的攝像機對監(jiān)視器的比例數(shù)設置監(jiān)視器的數(shù)量 目前 常用的攝像機對監(jiān)視器的比例數(shù)為四比一 即四臺攝像機對 應一臺監(jiān)視輪流顯示 當攝像機的臺數(shù)很多時 再采用八比一或十 六比一的設置方案 另外 由于 畫面分割器 的應用 在有些攝像機臺數(shù)很多的系統(tǒng) 中 用畫面分割器把幾臺攝像機送來的圖像信號同時顯示在一臺監(jiān) 視器上 也就是在一臺較大屏幕的監(jiān)視器上 把屏幕分成幾個面積 相等的小畫面 每個畫面顯示一個攝像機送來的畫面 這樣可以大大節(jié)省監(jiān)視器 并且操作人員觀看起來也比較方便 但是 這種方案不宜在一臺監(jiān)視器上同時顯示太多的分割畫面 否 則會使某些細節(jié)難以看清楚 影響監(jiān)控的效果 個人認為 四分割或九分割較為合適 為了節(jié)省開支 對于非特殊要求的電視監(jiān)控系統(tǒng) 監(jiān)視器可采用有 視頻輸入端子的普通電視機 而不必采用造價較高的專用監(jiān)視器 監(jiān)視器 或電視機 的屏幕尺寸宜采用14英寸至18英寸之間的 如 果采用了 畫面分割器 可選用較大屏幕的監(jiān)視器 放置監(jiān)視器的位置應適合操作者觀看的距離 角度和高度 一般是在總控制臺的后方 設置專用的監(jiān)視架子 把監(jiān)視器擺放在 架子上 監(jiān)視器的選擇 應滿足系統(tǒng)總的功能和總的技術指標的要求 特別 是應滿足長時間連續(xù)工作的要求 由于監(jiān)視器或電視機已有成型的產品 大家都很熟悉 在此不作詳 述 一 視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要設備技術參數(shù) 1 攝像機 CAMERA 用光電原理 將景物攝取并配合監(jiān)視器顯像 例如 模擬嘴巴 相對于MICROPHONE 由喇叭輸出 模擬眼睛 相對于CAM ERA 由監(jiān)視器輸出 依材質可分為下列幾種 a CMOS 省電 便宜 照度不好b CCD 主流c MOS 過時d VIDI 光導管 過時u CCD與CMOS比較 Charge CoupledDevice 感光耦合組件 為數(shù)字相機中可記錄光線變化的半 導體 Complementary Metal Oxide Semiconductor 互補性氧化金屬半導體 技術指標CCD CMOS照度5 0 00001Lux5 3Lux分辨率330 600TV Lines330 420TV Lines對比度較佳較差解像度較佳較差顏色像位可調整不可調整色彩 濃度較濃 可調整 較淡 不可調整 噪聲比40dB46dB電子快門1 60 1 100 000sec1 60 1 2 000sec消耗功率70 300mA20 50mA uCCD攝像機的分類安全防范系統(tǒng)中 圖像的生成當前主要是CCD攝像 機 CCD是電荷耦合器件 charge coupleddeice 的簡稱 它能夠將光線變?yōu)殡姾刹㈦姾纱鎯稗D移 也可將存儲之電荷取出使電壓發(fā)生變化 因此是理想的攝像機組 件 以其構成的CCD攝像機具有體積小 重量輕 部受磁場影響 具 有抗震東和撞擊之特性而被廣泛應用 1 依成像色彩劃分 1 彩色攝像機適用于景物細部辨別 如辨別衣著或景物的顏色 因有顏色而使信息量增大 信息量一般認為是黑白攝像機的10倍 2 黑白攝像機是用于光線不足地區(qū)及夜間無法安裝照明設備的地區(qū) 在僅監(jiān)視景物的位置或移動時 可選用分辨率通常高于彩色攝像 機的黑白攝像機 2 依攝像機分辨率劃分 1 影像像素在25萬像素 pixel 左右 彩色分辨率為330 420線 黑白分辨率380 450線左右的低檔型 2 影像在38萬點以上 彩色分辨率大于或等于480線 黑白分辨率 600線以上的高分辨率 3 依攝像機靈敏度劃分 1 普通型正常工作所需照度為1 3Lux 2 月光型正常工作所需照度為0 1Lux左右 3 星光型正常工作所需照度為0 01Lux以下 4 紅外照明型原則上可以為零照度 采用紅外光源成像 參考環(huán)境照度環(huán)鏡照度夏日陽光下100000Lux陰天室外10000Lux電視 臺演播室1000Lux距60W臺燈60cm桌面300Lux室內日光燈100Lux黃昏 室內10Lux20cm處燭光10 15Lux夜間路燈0 1Lux4 按攝像組件的CCD靶面的大小劃分 1 l 靶面尺寸為寬12 7mmX高9 6mm 對角線16mm 2 2 3 靶面尺寸為寬8 8mmX高6 6mm 對角線11mm 3 1 2 靶面尺寸為寬6 4mmX高4 8mm 對角線8mm 4 1 3 靶面尺寸為寬4 8mmX高3 6mm 對角線6mm 5 1 4 靶面尺寸為寬3 2mmX高2 4mm 對角線4mm5 按電源頻率劃分 1 歐規(guī) 50Hz 彩色PAL黑白CCIR 2 美規(guī) 60Hz 彩色NTSC黑白EIA6 按外型樣式劃分 1 傳統(tǒng)標準型槍型 2 機板型魚眼 針孔鏡頭 3 偽裝型半球型 燈飾型 偵煙型等 4 子彈型 5 簡單型 機板型加鐵殼 6 一體型一體機 紅外線型7 按制程劃分 1 ANALOG模擬信號處理 2 ASP半數(shù)字信號處理 3 DSP數(shù)字信號處理8 按電源系統(tǒng)劃分有AC110V AC220V AC240V AC24V DC12V9 同步系統(tǒng) 1 內同步 2 外同步LINE LOCK SYNC同步 VBS同步 HD VD同步等u低照度攝像機在中國市場的 演進過程低照度攝像機在中國市場的演進簡單分為以下三步白天彩 色 晚上黑白 COLOR MONO 低速快門 SLOW SHUTTER 及超感度攝像機 EXVIEW HAD 一 白天彩色 晚上黑白 晝夜型攝像機COLOR MONO 此類攝像機目 前在市場上仍有其特定的需求群 晝夜 COLOR MONO 攝像機的照度在國內市場上最低標示數(shù)值甚至 為0LUX 我們不禁要問 攝像機乃光學原理制成 0照度下如何成像 白天彩色 晚上黑白 COLOR MONO 攝像機是利用黑白影像對紅 外線感度較高的特點 在一定的光源條件 利用線路切換的方式將 影像由彩色轉為黑白 以便于搭配紅外線 在彩色 黑白線路轉換的技術演進過程中 此類攝像機已采用單一CC D 彩色 設計 在白天或光源充足時為彩色攝像機 當夜晚降臨或 光源不足時 一般在1LUX 3LUX 即利用數(shù)字電路將彩色信號消除 掉 成為黑白影像 且為了搭配紅外線 亦拿掉了彩色攝像機不可 缺的紅外線濾除器 真正的 低照度攝像機 應指攝像機本身 所采 用的組件 技術 可達到的功能 而白天彩色 晚上黑白的攝像機因受 限于CCD感度 本身并無法改變 只是利用線路切換及搭配紅外光的方 式將功能提升 不能算是低照度攝像機 二 低速快門 SLOW SHUTTER 此類的攝影機獲得低照度下圖像的 方法是通過電荷單幀累積方式增加CCD在單幀圖像的爆光量 從而提 高攝像機對單幀圖像的靈敏度 這種方式也可以獲得較低的照度指針 但是需要降低圖像的連貫程 度 所以選擇這種攝像機時要注意盡可能不要同云臺一起使用 否 則會造成丟失畫面的現(xiàn)象 在獲得低照度下圖像上還有一些其它的辦法 但都不能從根本上解 決照度問題 此類攝像機又稱為 畫面 累積型攝像機 是利用計算機內存的技 術 連續(xù)將幾個因光線不足而較顯模糊的畫面累積起來 成為一個 影像清晰的畫面 運用SLOW SHUTTER技術降低攝像機照度至0 008LUX F1 2 128 并且畫面 能夠累積的幀數(shù) 128幀 是屬于甚至包括進口品牌再內的領先水平 此類型低照度攝像機適用于禁止紅 紫外線破壞的博物館 夜間生 物活動觀察 夜間軍事海岸線監(jiān)視等 屬性較靜態(tài)場所的監(jiān)視 三 超感度攝像機 EXVIEW HAD 一般的超低照度攝像機大都采用E xview HAD技術 采用Exview HADCCD的攝像機 對外界光線的敏感程度會大大提高 在近紅外區(qū) 域 其感度可以提高到普通攝像機的4倍 因此 即使在非常暗的環(huán)境下 這種攝像機通常可以看到人眼看不 到的物體 這一技術的出現(xiàn)受到了監(jiān)控市場的歡迎 對各種光照環(huán) 境下均可表現(xiàn)出最佳的效果 特別是配合專用的紅外照明設備 可 以得到高清晰度的黑白圖像 實現(xiàn)0照度的監(jiān)控 完全無光的情況下 在近紅外760mm 1100mm的近紅外區(qū)域 如果配合合適波長的紅外照明 就可以實現(xiàn) 清晰的黑白圖像 超感度攝像機 EXVIEW HAD 又稱24小時攝像機 其彩色照度可 達0 05LUX 黑白則可達0 003 0 001LUX 亦可搭配紅外線以達0LUX 不僅能清晰的辯識影像 更 是實時連續(xù)的畫面 2 鏡頭 LENS 在電視監(jiān)控系統(tǒng)中如何根據現(xiàn)場被監(jiān)視環(huán)境 正確 選用攝像機鏡頭是非常重要的 因為它直接影響到系統(tǒng)組成后在系 統(tǒng)末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視面畫的效果能否滿足系統(tǒng)的設計要 求 就畫面范圍或圖像細節(jié)而言 所以正確的選用攝像機鏡頭可以 使系統(tǒng)得到最優(yōu)化設計并可獲得良好的監(jiān)視效果 攝像機鏡頭就光圈而言可分為手動光圈鏡頭及自動光圈鏡頭兩種 就焦距而言又可分為定焦鏡頭及變焦鏡頭兩種 下面就以使用環(huán)境的不同談如何正確選用攝像機鏡頭 1 手動 自動光圈鏡頭的選用手動 自動光圈鏡頭的選用取決于使 用環(huán)境的照度是否恒定 對于在環(huán)境照度恒定的情況下 如電梯轎箱內 封閉走廊里 無陽 光直射的房間內 均可選用手動光圈鏡頭 這樣可在系統(tǒng)初裝調試 中根據環(huán)境的實際照度 一次性整定鏡頭光圈大小 獲得滿意亮度 畫面即可 對于環(huán)境照度處于經常變化的情況 如隨日照時間而照度變化較大 的門廳 窗及大堂內等 均需選用自動光圈鏡頭 必須配以帶有自動 光圈鏡頭插座的攝像機 這樣便可以實現(xiàn)畫面亮度的自動調節(jié) 獲 得良好的較為恒定亮度的監(jiān)視畫面 對于自動光圈鏡頭的控制信號又可分為DC及VIDEO控制兩種 即直流 電壓控制及視頻信號控制 這在自動光圈鏡頭的類型選用上 攝像機自動光圈鏡頭插座的連接 方式上 以及選擇自動光圈鏡頭的驅動方式開關上 三者注意協(xié)調 配合好即可 2 定焦 變焦鏡頭的選用定焦 變焦鏡頭的選用取決于被監(jiān)視場景 范圍的大小 以及所要求被監(jiān)視場景畫面的清晰程度 在鏡頭規(guī)格 鏡頭規(guī)格一般分為1 3 1 2 和2 3 等 一定的情況 下 鏡頭焦距與鏡頭視場角的關系為鏡頭焦距越長 其鏡頭的視場 角就越小 在鏡頭焦距一定的情況下 鏡頭規(guī)格與鏡頭視場角的關 系為鏡頭規(guī)格越大 其鏡頭的視場角也越大 所以由以上關系可知在鏡頭物距一定的情況下 隨著鏡頭焦距的變 大 在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視場景的畫面范圍就越小 但畫面細節(jié)越來越清晰 而隨著鏡頭規(guī)格的增大 在系統(tǒng)末端監(jiān)視 器上所看到的被監(jiān)視場景的畫面范圍就增大 但其畫面細節(jié)越來越 模糊 在鏡頭規(guī)格及鏡頭焦距一定的前提下 CS型接口鏡頭的視場角將大 于C型接口鏡頭的視場角 鏡頭視場角可分為圖像水平視場角以及圖像垂直視場角 且圖像水 平視場角大于圖像垂直視場角 通常我們所講的視場角一般是指鏡 頭的圖像水平視場角 對于一般變焦 倍 鏡頭而言 由于其最小焦距通常為6 0mm左右 故 其變焦 倍 鏡頭的最大視場角為45 左右 如將此種鏡頭用于這種 狹小的被監(jiān)視環(huán)境中 其監(jiān)視死角必然增大 雖然可通過對前端云 臺進行操作控制 以減少這種監(jiān)視死角 但這樣必將會增加系統(tǒng)的 工程造價 系統(tǒng)需增加前端解碼器 云臺 防護罩等 以及系統(tǒng)操 控的復雜性 所以在這種環(huán)境中 不宜采用變焦 倍 鏡頭 在開闊的被監(jiān)視環(huán)境中 首先應根據被監(jiān)視環(huán)境的開闊程度 用戶 要求在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視場景畫面的清晰程度 以 及被監(jiān)視場景的中心點到攝像機鏡頭之間的直線距離為參考依據 在直線距離一定且滿足覆蓋整個被監(jiān)視場景畫面的前提下 應盡量 考慮選用長焦距鏡頭 這樣可以在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上獲得一幅具有 較清晰細節(jié)的被監(jiān)視場景畫面 在這種環(huán)境中也可考慮選用變焦 倍 鏡頭 電動三可變鏡頭 這可 根據系統(tǒng)的設計要求以及系統(tǒng)的性能價格比決定 在選用時也應考 慮兩點 1 在調節(jié)至最短焦距時 看全景 應能滿足覆蓋主要被監(jiān)視場景畫面 的要求 2 在調節(jié)至最長焦距時 看細節(jié) 應能滿足觀察被監(jiān)視場景畫面細節(jié) 的要求 通常情況下 在室內的倉庫 車間 廠房等環(huán)境中一般選用6倍或者 10倍鏡頭即可滿足要求 而在室外的庫區(qū) 碼頭 廣場 車站等環(huán) 境中 可根據實際要求選用10倍 16倍或20倍鏡頭即可 一般情況下 鏡頭倍數(shù)越大 價格越高 可在綜合考慮系統(tǒng)造價允許的前提下 適當選用高倍數(shù)變焦鏡頭 u正確選用鏡頭焦距的理論計算攝取景物的鏡頭視場角是極為重要的 參數(shù) 鏡頭視場角隨鏡頭焦距及攝像機規(guī)格大小而變化 其變化關系 如前所述 覆蓋景物鏡頭的焦距可用下述公式計算 1 f u D U 2 f h D H f鏡頭焦距 U景物實際高度 H景物實際寬度 D鏡頭至景物實測距 離 u圖像高度 h圖像寬度舉例說明當選用1 2 鏡頭時 圖像尺寸 為u 4 8mm h 6 4mm 鏡頭至景物距離D 3500mm 景物的實際高度為U 2500mm 景物的實際 寬度可由下式算出H 1 333 U 這種關系由攝像機取景器CCD片決定 將以上參數(shù)代入公式 1 中 可得f 4 8 3500 2500 6 72mm 故選用6mm定焦鏡頭即可 用于決定攝影機所觀測之視角 根據不同需求 使用不同焦距之鏡 頭以得到最佳視角 其它鏡頭規(guī)格說明1 IMAGE FORMAT如鏡頭為1 3 所以只能用在1 3 1 4 或1 5 以下的CA MERA上 1 2 的CAMERA就不能使用 否則攝取之景物在瑩幕上的邊緣 會被遮蓋 2 MOUNT目前鏡頭有C及CS MOUNT二種規(guī)格 目前發(fā)展之鏡頭 一般以CS MOUNT居多 C及CS MOUNT搭配CAMERA使用 相差5mm距離 3 FOCAL LENGTH根據自己需求而定 可決定所照攝物體的遠近及在瑩幕的大小 4 APERTURE APERTURE愈小 表示入光量愈多 可使CAMERA感度增強 所以一般 愈低愈好 5 ANGLE OFVIEW視角一般有分左右 HORIZZONTAL 及上下 VERTICAL 比 例為4 3 甚至有人稱之為斜對角 DIAGONAL 視角隨鏡頭的焦距 CAMERA SENSOR的大小 1 2 1 3 OR 及講法而變 要注意清楚 6 自動光圈控制a VIDEODRIVER bDC DRIVER7 目前鏡頭的種類大致上可分a MONOFOCAL LENS 單一焦距鏡頭 FIX IRIS 固定光圈 MANUAL IRIS 手動光圈 b PINHOLE LENS 針孔鏡頭 F值比一般大c AUTO IRIS LENS 自動光圈 d VARI FOCAL LENS 變焦鏡頭 e MOTORIZED ZOOM LENS 電動變焦鏡頭 比較如下 FOCAL LENGTHAPERTURE MONOFOCAL LENS固定固定PINHOLELENS固定手動 自動AUTOIRISLENS固定手動 自 動VARI FOCAL LENS手動調整手動 自動MOTORIZEDZOOMLENS電動調整自動 3 硬盤錄像機DVR DIGITAL VIDEORECORDER 硬盤錄像機的基本功能是將模擬的音視頻信號轉變 為JPGE MPEG等數(shù)字信號存儲在硬盤 HDD 上 并提供與錄制 播 放和管理節(jié)目相對應的功能 其突出特性體現(xiàn)在以下幾個方面實現(xiàn)了模擬節(jié)目的數(shù)字化高保真存 儲能夠將廣為傳播和個人收集的模擬音視頻節(jié)目以先進的數(shù)字化方 式錄制和存儲 一次錄制 反復多次播放也不會使質量有任何下降 全面的輸入輸出接口提供了天線 電視電纜 AV端子 S端子輸入接 口和AV端子 S端子輸出接口 可錄制幾乎所有的電視節(jié)目和其它播放機 攝像機輸出的信號 方 便地與其它的視聽設備連接 多種可選圖像錄制等級對于同一個節(jié)目源 提供了高 中 低三個 圖像質量錄制等級 選用最高等級時 錄制的圖像質量接近于DVD的圖像質量 大容量長時間節(jié)目存儲 可擴展性強用戶可選用20 4GB 40GB或更 大容量的硬盤用于節(jié)目存儲 具有先進的時移 Timeshifting 功能當不得不中斷收看電視節(jié)目 時 用戶只需按下Timeshifting鍵 從中斷收看時刻開始的節(jié)目都 將被自動保存起來 用戶在處理完事務后還可以從中斷的位置起繼 續(xù)收看節(jié)目 而不會有任何停頓感 完善的預約錄制 播放節(jié)目功能 用戶可以自由的設定開始錄制 播放節(jié)目的起始時刻 時間長度等選 項 通過對預約節(jié)目單的組合 可以系統(tǒng)化地錄制各種間斷性的電視節(jié) 目 包括電視連續(xù)劇 強大的網絡信息家電中心用戶通過網絡通訊接口 使用DVR度身定制 的網絡瀏覽器 配備相應的網絡資源 將可以享用豐富的網絡在線 信息 提供便捷的管理已錄制節(jié)目的方法用戶可以按照錄制時間 節(jié)目種 類等方式對已錄制的節(jié)目進行組織和分類 隨意在喜好的位置設定 書簽 提供隨心所欲的播放方式由于硬盤快速 隨機存儲的特點 欣賞錄 制好的和正在錄制的節(jié)目時 都可以用比當前DVD播放機更多種 更 靈活的方式進行特技播放 快速播放時圖像更加平滑 慢速播放時 具有更高的細節(jié)分辨率 產品分類有PC型和單機型 嵌入式 PC型硬盤錄像機實質上就是一部專用工業(yè)計算機 利用專門的軟件 和硬件集視頻捕捉 數(shù)據處理及記錄 自動警報于一身 操作系統(tǒng)一般采用WINDOWS系列 目前硬盤錄像機一般可同時記錄視頻16路 其優(yōu)點是控制功能和網絡功能較為完善 不足之處是其操作系統(tǒng)基 于WINDOWS運行 不能長時間連續(xù)工作 必須隔時重啟 且維護較為 困難 單機型硬盤錄像機外形看來更像一部家用錄像機 操作采用面板上 的按鍵控制 不再采用鼠標和鍵盤 操作系統(tǒng)采用自行研發(fā)的操作系統(tǒng) 優(yōu)點是操作簡便 能長時間連續(xù)工作 不足之處是其其控制功能和 網絡監(jiān)視器 MONITOR 用于顯示攝影機所觀測之影像 4 視頻切換器 SWITCHER 多路視頻信號要送到同一處監(jiān)控 可以一 路視頻對應一臺監(jiān)視器 但監(jiān)視器占地大 價格貴 如果不要求時 時刻刻監(jiān)控 可以在監(jiān)控室增設一臺切換器 把攝像機輸出信號接 到切換器的輸入端 切換器的輸出端接監(jiān)視器 切換器的輸入端分 為 2 4 6 8 12 16路 輸出端分為單路和雙路 而且還可以同步切換音頻 視 型號而定 要在一臺監(jiān)視器上同時觀看多個攝像機圖像 就需要用畫面分割器 5 分割器 QUAD MULTIPLEX 有二分割 四分割 九分割 十六分割等 可把多個影 像同時顯示在一個屏幕上 畫面分割器有四分割 九分割 十六分割幾種 可以在一臺監(jiān)視器 上同時顯示 4 9 16個攝像機的圖像 也可以送到錄像機上記錄 四分割是最常用的設備之一 其性能價格比也較好 圖像的質量和 連續(xù)性可以滿足大部分要求 九分割和十六分割價格較貴 而且分割后每路圖像的分辨率和連續(xù) 性都會下降 錄像效果不好 另外還有六分割 八分割 雙四分割設備 但圖像比率 清晰度 連續(xù)性并不理想 市場使用率更小 大部分分割器除了可以同時顯示圖像外 也可以顯示單幅畫面 可 以疊加時間和字符 設置自動切換 聯(lián)接報警器材 6 分配器 VIDEO DISTRIBUTIER 將一個影像信號分配給多個接收源 例如一臺CAMER A要接四臺MONITOR 因為并聯(lián)視頻信號衰減較大 送給多個輸出設備后由于阻抗不匹配 等原因 圖像會嚴重失真 線路也不穩(wěn)定 視頻分配器除了阻抗匹配 還有視頻增益 使視頻信號可以同時送 給多個輸出設備而不受影響 7 放大器 VIDEO AMPLIFIER 一般CAMERA的傳輸距離為300cm 而放大器可增強信號 強度 使傳輸距離更遠 當視頻傳輸距離比較遠時 最好采用線徑較粗的視頻線 同時可以 在線路內增加視頻放大器增強信號強度達到遠距離傳輸目的 視頻放大器可以增強視頻的亮度 色度和同步信號 但線路內干擾 信號也會被放大 另外 回路中不能串接太多視頻放大器 否則會 出現(xiàn)飽和現(xiàn)象 導致圖像失真 8 云臺 PAN TILT 用于改變CAMERA之方向 可分左右回轉 室內 用 及上下左右回轉臺 室內與室外用 主要區(qū)別是室外型密封性能好 防水 防塵 負載大 按安裝方式分為側裝和吊裝 即云臺是安裝在天花板上還是安裝在 墻壁上 按外形分為普通型和球型 球型云臺是把云臺安置在一個半球形 球形防護罩中 除了防止灰塵干擾圖像外 還隱蔽 美觀 快速 9 防護罩 HOUSING 用于保護CAMERA免于水 人為的破壞 一般內含風扇 散熱功用 電熱絲 除霧功用 雨刷 清洗鏡 面功用 及噴水器 清洗鏡面功用 室內防護罩主要區(qū)別是體積大小 外形是否美觀 表面處理是否合 格 功能主要是防塵 防破壞 室外防護罩密封性能一定要好 保證雨水不能進入防護罩內部侵蝕 攝像機 有的室外防護罩還帶有排風扇 加熱板 雨刮器 可以更好的保護 設備 當天氣太熱時 排風扇自動工作 太冷時加熱板自動工作 當防護 罩玻璃上有雨水時 可以通過控制系統(tǒng)啟動雨刮器 挑選防護罩時先看整體結構 安裝孔越少越利于防水 再看內部線 路是否便于聯(lián)接 最后還要考慮外觀 重量 安裝座等等 10 支架 MOUNTING BRACKET 用于固定CAMERA 防護罩及云臺 11 解碼器 RECEIVER 在具體的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)工程中 解碼 器是屬于前端設備的 它一般安裝在配有云臺及電動鏡頭的攝像機 附近 有多芯控制電纜直接與云臺及電動鏡頭相聯(lián) 另有通信線 通常為兩芯護套線或兩芯屏蔽線 與監(jiān)控室內的系統(tǒng)主機相聯(lián) 同一系統(tǒng)中有很多解碼器 所以每個解碼器上都有一個撥碼開關 它決定了該解碼器在該系統(tǒng)中的編號 即ID號 在使用解碼器時 首先必須對撥碼開關進行設置 在設置時 必須跟系統(tǒng)中的攝像機編號一致 如不一致 會出現(xiàn)操作混亂 例如當攝像機的信號連接到SP8000系 列主機第一視頻輸入口 即CAM1 而相對應的解碼器的編號應設為1 否則 操作解碼器時 很可能在監(jiān)視器上看不見云臺的轉動和鏡頭 的動作 甚至可能認為此解碼器有故障 12 監(jiān)控主機 MONITORING HOST 監(jiān)控主機是大中型電視監(jiān)控系統(tǒng)的核心設備 它通常是將系 統(tǒng)控制單元與視頻矩陣切換器集成為一體 簡稱系統(tǒng)主機 而系統(tǒng) 主機的核心部件則為微處理器 CPU 常用的微處理器有Inter公司的 8031 89C 51 華邦公司的78E58 系統(tǒng)主機的主要任務是實現(xiàn)多路視 音頻信號的選擇切換 輸出到指 定的監(jiān)視器或錄像機 并在視頻信號上疊加時間 日期 視頻輸入 號及標題 監(jiān)視狀態(tài)等重要信息在監(jiān)視器上顯示 并通過通信線對 指定地址的前端設備 云臺 電動鏡頭 雨刷 照明燈或攝像機電 源等 進行各種控制 工作中 微處理通過掃描通信端口是否由控制面板 主控鍵盤 副 控鍵盤 報警接口箱 多媒體傳來的控制指令 還會掃描主機本身 報警接口板是否有報警輸出 當控制面板或控制鍵盤上有鍵被按下時 微處理器可正確判斷該按 鍵的功能含義 并向相應控制電路發(fā)出控制指令信號 例如 向視頻矩陣切換器中的多路模擬開關芯片發(fā)出8 4 2 1選通碼使其選通指定通道攝像機的視頻信號輸入 同時在該路視頻 信號上疊加字符 然后將該路輸入信號在指定的輸出口輸出 顯示 如系統(tǒng)主機同時含有內置 或外掛 音頻矩陣切換器 則同樣的控 制碼還可將選定攝像機外所對應的監(jiān)聽頭的聲音信號一并選不定 并送到與上述視頻輸出通道編號相同的音頻矩陣輸出端口 使視頻 信號與音頻信號同步切換 如果控制鍵盤發(fā)出的是對于前端設備的控制指令 含有地址碼信息 則該指令經編碼后通過雙絞線傳送到遠端指定地址的解碼器 解碼器經過通信接口芯片收到系統(tǒng)主機傳來的控制指令后對其進行 解碼 解出主控端的命令 使解碼器內的相應繼電器吸合 輸出相 應的控制信號 電壓量或開關量 至指定的外接設備 使外接設備 做與主控端指令相符合的動作 這些受控的外接設備包括云臺 電動三可變鏡頭 室外防護罩的雨 刮器及除霜器 攝像機的電源 紅外燈或其他可控制設備 13 RS 485通信轉換器RS 485通信的標準通信長度約為1 2km 如增加雙絞線的線徑 則通信 長度還可延長 實際應用中 用RVV 2 1 0的兩芯護套線作通信線 其通信長度可達2km以上 但是 當RS 485通信線的長度再長時 一般就需要使用中繼器了 它可以將RS 485通信控制信號進行放大 整形后再繼續(xù)傳輸 在某些應用場合 使用光隔離型的中繼器還可以將前端設備與中心 端設備的 地 隔離開 避免因前端與中心端的地電位不同而造成 的干擾 14 紅外線照明器 INFRA RED LAMP 紅外線只可被攝影機感應 無法被肉眼看見 可用于夜晚輔 助照明 而又不讓人知道 有10m 50m 100m之分 1 何謂 可見光 紅橙黃綠藍靛紫 人眼可見之光 謂之可見光它 的波長大約從380nm至775nm 2 何謂紅外線 紅色光波再上去之光波 謂之紅外線它的波長大約從 775nm至1500nm 如下圖 紅外線人眼是無法看到的 就如同大哥大的 電波人眼也無法看到意思是一樣的3 何謂紫外線 紫色光波再下去 之光波 就是紫外線了 它的波長大約從380nm至100nm 如下圖 4 光 之安全性我們都知道太陽光含有輻射線 紫外線等等 紫外線照多了 會得皮膚癌 輻射線更是恐怖 那紅外線呢 太陽光的紅外線對人體有何損傷倒是不大曉得 不過人 造的紅外線 如夜視用之高能量紅外線 對人的眼睛倒是有潛在之危 險 如直視過久則可能產生視網膜病變 不過也沒那么恐怖啦 只要記 得不要一直看看太久就會沒事的 紅外線如何能夜視 讓我們從全黑的環(huán)境能看得到東西 它必須有一 媒介 這個媒介就是CCD攝影機 從上圖我們可以知道CCD攝影機除了 對可見光之反射有感應之外 它對于紅外線光之反射也一樣有感應 紅外線這個我們看不到的光 它卻看得到 而CCD攝影機所得到的訊號 輸送到電視轉換成影像 于是我們也能看到它所看到的了 5 透視鏡片SONY可透視的V8曾造成了社會大眾的恐慌 尤其是婦女同 胞人人自危 生怕會成為下一個被透視的主角 透視V8 有那么厲害嗎 透視鏡片又是什么 基本上有夜視 紅外線 0照度 功能的V8皆有透視衣物之可能 因其可接收紅外線 看得到紅 外線 但在白天 可見光 蓋過了紅外線 V8只能照到可見光照到的東 西 人眼所見 號稱 透視鏡片 的東東即是可將 可見光 濾掉的光學濾鏡 裝在V8鏡 頭之前 阻擋可見光進入V8 只讓紅外線進入 利用紅外線之特性 達 成透視之效果 6 紅外線透視 紅外線可以透視絲質或尼