監(jiān)控?cái)z像機(jī)學(xué)習(xí)教程

1、監(jiān)控?cái)z像機(jī)學(xué)習(xí)教程第一節(jié)、攝像機(jī)攝像機(jī)的發(fā)展速度很快,從攝像管到CCD元件,以其構(gòu)成的CCD攝像機(jī)具有體積小、重量輕、不受磁場(chǎng)影響、具有抗震動(dòng)和撞擊等特點(diǎn),同時(shí)清晰度、照度、可靠性等指標(biāo)大大提高而被廣泛應(yīng)用。CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件的縮寫(xiě),它是一種半導(dǎo)體成像器件,因而具有靈敏度高、抗強(qiáng)光、畸變小、體積小、壽命長(zhǎng)、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。被攝物體的圖像經(jīng)過(guò)鏡頭聚焦至CCD芯片上,CCD根據(jù)光的強(qiáng)弱積累相應(yīng)比例的電荷,各個(gè)像素積累的電荷在視頻時(shí)序的控制下,逐點(diǎn)外移,經(jīng)濾波、放大處理后,形成視頻信號(hào)輸出。視頻信號(hào)連接到監(jiān)視器或電視機(jī)的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的

2、視頻圖像。一、CCD攝像機(jī)的分類(lèi)按照成像色彩劃分CCD攝像機(jī)按成像色彩劃分為彩色攝像機(jī)和黑白攝像機(jī)兩種。除色度處理方面不同外,其它原理基本一致。主要有光學(xué)系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)組成。其中光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是攝像機(jī)的核心。自然圖像通過(guò)光學(xué)鏡頭成像于攝像機(jī)的光靶面上,彩色攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)中使用相干分色棱鏡或特殊條狀濾色鏡將光信號(hào)分成紅、綠、藍(lán)三色光信號(hào),光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過(guò)攝像管或CCD 元件利用電視掃描方法把光圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成隨時(shí)間變化的視頻電信號(hào),再經(jīng)放大、處理、編碼而成為全電視信號(hào)。按照分辨率劃分按照分辨率劃分為25萬(wàn)像素左右,對(duì)應(yīng)彩色330線/黑白400線的低檔型;25萬(wàn)至38萬(wàn)像素之間,對(duì)

3、應(yīng)彩色420線/黑白500線的中檔型;38萬(wàn)像素以上,對(duì)應(yīng)彩色大于或等于460線黑白570線以上的高檔型。按照攝像機(jī)靈敏度劃分按照靈敏度可分為最低照度1至3lux的普通型;0.1lux左右的月光型;0.01lux以下的星光型以及原則上可以為0Lux,采用紅外光源成像的紅外照明型。按照CCD靶面尺寸劃分?jǐn)z像機(jī)攝像器件(CCD的尺寸分為1英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸等。其中以1/3英寸和1/2英寸最為常見(jiàn)。CCD尺寸水平(mm垂直(mm對(duì)角線(mm1英寸12.7 9.6 162/3英寸8.8 6.6 111/2英寸 6.4 4.8 81/3英寸 4.8 3.6 61/4英寸 3.6 2

4、.4 41/5英寸的CCD攝像機(jī)正待開(kāi)發(fā)之中,將來(lái)也會(huì)在市場(chǎng)上占有一定比例。一般來(lái)說(shuō),大的CCD芯片,其相應(yīng)的象素面積也較大,接收所攝光的面積增大,必然使象素輸出電荷增多,靈敏度上升,在弱光條件下具有較好的拍攝能力,容易使攝像機(jī)整體質(zhì)量提高,圖像細(xì)部明顯細(xì)膩?zhàn)匀?。而光學(xué)系統(tǒng)聚焦影像時(shí)的焦平面越小,則成像過(guò)程中丟失的細(xì)節(jié)就越多,得到的影像放大后細(xì)部過(guò)渡就可能有突變的現(xiàn)象,顯得不自然。另外小尺寸CCD擁有更多的象素和更高的分辨率也會(huì)導(dǎo)致單個(gè)像素的感光面積縮小,有曝光不足的可能。單個(gè)像素的面積越小,其感光性能越低,信噪比越低,動(dòng)態(tài)范圍越窄。每個(gè)象素上的信息趨于與在它附近的象素的信息混合(在電子學(xué)上這

5、個(gè)概念叫做色度亮度干擾。二、CCD傳感器的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)CCD是攝像機(jī)的核心器件,因此其性能高低將直接影響攝像機(jī)的品質(zhì),并且CCD的發(fā)展是攝像機(jī)更新?lián)Q代的基礎(chǔ)。CCD傳感器有兩種,第一種是特殊CCD傳感器,如紅外CCD芯片(紅外焦平面陣列器件、高靈敏度背照式和電子轟擊式CCD、EBCCD等,另外還有大靶面如2048×2048、4096×4096可見(jiàn)光CCD傳感器、寬光譜范圍(紫外光可見(jiàn)光近紅外光3-5m中紅外光8-14um遠(yuǎn)紅外光焦平面陣列傳感器等。目前已有商業(yè)化產(chǎn)品,并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。第二種是通用型或消費(fèi)型CCD傳感器,在許多方面都有較大地進(jìn)展,總的方向是提高CCD攝像

6、機(jī)的綜合性能。CCD傳感器的像面尺寸向集成化、輕量化方向的發(fā)展。由于制造CCD傳感器的硅片和加工成本都很高,所以很希望一片6.5英寸的硅片上光刻出更多的CCD傳感器芯片;由于光刻機(jī)的進(jìn)步,所以在仍保持具有很高靈敏度的特性下,CCD 傳感器的尺寸向1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸、1/5英寸的方向發(fā)展。在1993年,1/2英寸的CCD傳感器占總產(chǎn)量的5%;1/4英寸的CCD傳感器占總產(chǎn)量的10%;1/3英寸的CCD傳感器占總產(chǎn)量的85%。在1997年,在總產(chǎn)量比1993年增加200%以上的情況下,1/2英寸的CCD傳感器仍有很大發(fā)展,已占總產(chǎn)量的15%(1/2英寸由于靶面較大仍有許多場(chǎng)合需要,

7、尤其在科研領(lǐng)域中;1/4英寸的CCD傳感占總產(chǎn)量的60%。也就是說(shuō),1/2英寸較大靶面尺寸CCD傳感器仍有很大增長(zhǎng)。1/4英寸的CCD傳感器的產(chǎn)量比1/3英寸的CCD傳感器來(lái)說(shuō),占總產(chǎn)量的比例在減少。CCD傳感器向高素?cái)?shù)、多制式發(fā)展各種CCD傳感器的像面尺寸在減少,但其像素?cái)?shù)在增加,已由早期的512(H×596(V向795(H×596(V發(fā)展,甚至出現(xiàn)超過(guò)百萬(wàn)像素的CCD傳感器。為提高水平方向和垂直方向的分辨能力,已從通常的隔行掃描向逐行掃描格式發(fā)展。降低CCD傳感器的工作電壓、減少功耗在初期研制的CCD攝像機(jī)有+24V、+22V、+17V和+5V等,目前通用的為+12V。

8、為配合PC攝像機(jī)和網(wǎng)絡(luò)圖像傳輸?shù)膽?yīng)用,逐步以+12V和+5V兩種工作電壓為主。提高CCD攝像機(jī)的制造效率為了降低CCD攝像機(jī)的制造成本,實(shí)現(xiàn)高速自動(dòng)化生產(chǎn),制造廠家追求緊密性結(jié)構(gòu),致力于CCD攝像機(jī)的小型化,即由Dip On Board(DOB過(guò)錫板工藝改進(jìn)為Chip On Board(COB板上連接IC芯片的貼片方式。到目前為止,已實(shí)現(xiàn)多層板的Multi Chip Module(MCM多芯片集成模組化制造技術(shù)。CCD攝像機(jī)的數(shù)字化在制造CCD攝像機(jī)時(shí),從以往的Analog模擬系統(tǒng)逐步實(shí)現(xiàn)DSP數(shù)字化處理,可以借助電子計(jì)算機(jī)和專(zhuān)門(mén)軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)CCD攝像機(jī),特別是對(duì)彩色CCD攝像機(jī)的各種參數(shù)的

9、量化調(diào)整,可以確保CCD攝像機(jī)性能指標(biāo)的優(yōu)化一致性以及在特殊使用條件下的參數(shù)量化修改。三、CCD攝像機(jī)的技術(shù)性能、特點(diǎn)及進(jìn)展Hyper-D高動(dòng)態(tài)范圍CCD攝像機(jī)CCD攝像機(jī)是一種用來(lái)模擬人眼的光電探測(cè)器。但是人眼在觀察目標(biāo)時(shí),可以看清目標(biāo)的最低照度為1Lux,當(dāng)目標(biāo)照度達(dá)到3×105Lux時(shí),即為人眼動(dòng)態(tài)范圍,這種攝像機(jī)被稱(chēng)為Hyper-D CCD攝像機(jī)。從模擬Analog CCD攝像機(jī)向DSP數(shù)字處理CCD攝像機(jī)方向的發(fā)展采用DSP技術(shù),可以使CCD攝像機(jī)在數(shù)字檢測(cè)和數(shù)字運(yùn)算技術(shù)上能夠有效實(shí)現(xiàn)智能化逆光背景補(bǔ)償;能夠自動(dòng)跟蹤白平衡,即可以在任何條件下檢測(cè)和跟蹤“白色”,并以數(shù)字運(yùn)算

10、處理功能來(lái)再現(xiàn)原始的景物色彩。電腦攝像機(jī)(PC camera和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(Network Camera由于計(jì)算機(jī)的進(jìn)步和發(fā)展,可通過(guò)計(jì)算機(jī)主板上的USB接口通用串行總線和IEEE1394高速串行綜合數(shù)據(jù)傳輸接口以及PCMCIA來(lái)輸入。USB接口的傳輸速率是12Mbps,IEEE1394接口的傳輸速率是100-400Mbps。隨著國(guó)際信息高速公路的實(shí)施,對(duì)于CCD攝像機(jī)作為系統(tǒng)的前端圖像傳感器正向著適合網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的方向發(fā)展。CCD攝像機(jī)不僅需具有高分辨率的圖像質(zhì)量,而且還需具有小巧、使用簡(jiǎn)便、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。當(dāng)前人們關(guān)注的Consumer CCD攝像機(jī)在不久的將來(lái)會(huì)普及到千家萬(wàn)戶(hù)。逐行掃描(Pro

11、gressive Scan方式CCD攝像機(jī)Progressive Scan CCD攝像機(jī)即逐行掃描CCD,是相對(duì)通用的隔行掃描CCD攝像機(jī)而言的。CCD攝像機(jī)的垂直分辨率一般僅能達(dá)到350TV線,這是由于使用2場(chǎng),每場(chǎng)以311條線掃描,以21隔行掃描,對(duì)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)會(huì)由于奇場(chǎng)和偶場(chǎng)合為一幀,使用兩個(gè)瞬間狀態(tài)的信息被平滑了,分辨率會(huì)不降。而用PC逐行掃描方式攝像機(jī)拍攝的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)是在同一瞬間將兩場(chǎng)圖像同時(shí)采集成為一幀圖像,達(dá)到提高垂直分辨率的作用。綜上所述,到21世紀(jì),世界將進(jìn)入信息時(shí)代,數(shù)字化、計(jì)算機(jī)化、通訊、電視融為一體的網(wǎng)絡(luò)化即將成為現(xiàn)實(shí),讓人們?nèi)ッ鎸?duì)、去學(xué)習(xí)、去研究。從整個(gè)系統(tǒng)來(lái)講,CCD攝

12、像機(jī)是核心的元件之一,但由于我國(guó)CCD攝像機(jī)制造技術(shù)和CCD傳感器生產(chǎn)線正處于發(fā)展和不斷完善的階段,因此,目前我國(guó)CCD產(chǎn)業(yè)亟待發(fā)展,才能適應(yīng)市場(chǎng)的需求。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng),信息產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加快,CCD攝像機(jī)的市場(chǎng)會(huì)越來(lái)越大,應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)⑸钊氲矫恳粋€(gè)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域,將給人們帶來(lái)新的概念。四、CCD攝像機(jī)常見(jiàn)性能和主要性能指標(biāo)現(xiàn)在攝像機(jī)的功能很多,如自動(dòng)白平衡調(diào)整、自動(dòng)增益調(diào)整、電子快門(mén)、逆光補(bǔ)償、多種同步方式、Y/C分離輸出等等。但考察攝像機(jī)檔次的最主要指標(biāo)是水平清晰度、最低照度(靈敏度和信噪比。清晰度清晰度數(shù)是衡量攝像機(jī)優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù),它指的是當(dāng)攝像機(jī)攝取等間隔排列的黑白相間條紋時(shí),

13、在監(jiān)視器(應(yīng)比攝像機(jī)的分辨率高上能夠看到的最多線數(shù)。當(dāng)超過(guò)這一線數(shù)時(shí),屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相間的線條。工業(yè)監(jiān)視用攝像機(jī)的分辨率通常在380460線之間,廣播級(jí)攝像機(jī)的分辨率則可達(dá)到700線左右。清晰度是由攝像器件像素多少?zèng)Q定的,顯然攝像器件的像素越多,得到的圖像越清晰,反之也然。清晰度越高,說(shuō)明攝像機(jī)檔次越高,反之越低。最低照度視頻信號(hào)的標(biāo)稱(chēng)值為1Vp-p,標(biāo)準(zhǔn)值為0.7Vp-p,最低照度時(shí)的視頻信號(hào)值為1/3到1/2的標(biāo)準(zhǔn)植。所以攝像機(jī)在最低照度時(shí)的圖像,決不會(huì)“如同白晝一樣”。另外,攝像機(jī)在最低照度時(shí)產(chǎn)生的圖像清晰度,是用電視信號(hào)測(cè)試卡進(jìn)行測(cè)式的,其黑白相間的條紋,

14、要求黑色反射率近于0%,白色反射率大于89.9%。而我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)觀察時(shí)有時(shí)不具備這樣的條件,比如:樹(shù)葉和草地的反射率很低,反差很小,就不易獲得清晰圖像。因此實(shí)際使用當(dāng)中不能以攝像機(jī)標(biāo)稱(chēng)的最低照度作為衡量現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境照度的標(biāo)準(zhǔn)。信噪比信噪比也是攝像機(jī)的一個(gè)重要的性能指標(biāo)。當(dāng)攝像機(jī)攝取較亮場(chǎng)景時(shí),監(jiān)視器顯示的畫(huà)面通常比較明快,觀察者不易看出畫(huà)面中的干擾噪點(diǎn);而當(dāng)攝像機(jī)攝取較暗的場(chǎng)景時(shí),監(jiān)視器顯示的畫(huà)面就比較昏暗,觀察者此時(shí)很容易看到畫(huà)面中雪花狀的干擾噪點(diǎn)。干擾噪點(diǎn)的強(qiáng)弱(也即干擾噪點(diǎn)對(duì)畫(huà)面的影響程度與攝像機(jī)信噪比指標(biāo)的好壞有直接關(guān)系,即攝像機(jī)的信噪比越高,干擾噪點(diǎn)對(duì)畫(huà)面的影響就越小。所謂“信噪比”指的是

15、信號(hào)電壓對(duì)于噪聲電壓的比值,通常用符號(hào)S/N來(lái)表示。由于在一般情況下,信號(hào)電壓遠(yuǎn)高于噪聲電壓,比值非常大,因此,實(shí)際計(jì)算攝像機(jī)信噪比的大小通常都是對(duì)均方信號(hào)電壓與均方噪聲電壓的比值取以10為底的對(duì)數(shù)再乘以系數(shù)20,單位用dB 表示。一般攝像機(jī)給出的信噪比值均是在AGC(自動(dòng)增益控制關(guān)閉時(shí)的值,因?yàn)楫?dāng)AGC接通時(shí),會(huì)對(duì)小信號(hào)進(jìn)行提升,使得噪聲電平也相應(yīng)提高。CCD攝像機(jī)信噪比的典型值一般為45dB55dB。測(cè)量信噪比參數(shù)時(shí),應(yīng)使用視頻雜波測(cè)量?jī)x直接連接于攝像機(jī)的視頻輸出端子上。自動(dòng)增益控制(AGCAGCAutomatic Gain Control的縮寫(xiě)。所有攝象機(jī)都有一個(gè)將來(lái)自CCD的信號(hào)放大到

16、可以使用水準(zhǔn)的視頻放大器,其放大量即增益,等效于有較高的靈敏度,可使其在微光下靈敏,然而在亮光照的環(huán)境中放大器將過(guò)載,使視頻信號(hào)畸變。為此,需利用攝象機(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)地開(kāi)關(guān)AGC,從而使攝象機(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)增加攝象機(jī)的靈敏度,從而提高圖像信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)獲得清晰的圖像。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。背景光補(bǔ)償(BLCBLCBackLight Compesation的縮寫(xiě),也稱(chēng)作逆光補(bǔ)償或逆光補(bǔ)正,它可以有效補(bǔ)償攝像機(jī)在逆光環(huán)境下拍攝

17、時(shí)畫(huà)面主體黑暗的缺陷。通常,攝象機(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,但如果視場(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。當(dāng)引入背光補(bǔ)償功能時(shí),攝像機(jī)僅對(duì)整個(gè)視場(chǎng)的一個(gè)子區(qū)域(如從第80行 200行的中心區(qū)域進(jìn)行檢測(cè),通過(guò)求此區(qū)域的平均信號(hào)電平來(lái)確定AGC電路的工作點(diǎn)。由于子區(qū)域的平均電平很低,AGC放大器會(huì)有較高的增益,使輸出視頻信號(hào)的幅值提高,從而使監(jiān)視器上的主體畫(huà)面明朗。此時(shí)的背景畫(huà)面會(huì)更加明亮,但其與主體畫(huà)面的主觀亮度差會(huì)大大降低,整個(gè)視場(chǎng)的可視性得到改善。當(dāng)背景光補(bǔ)償為開(kāi)

18、啟時(shí),攝象機(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。電子快門(mén)(ES電子快門(mén)的英文全稱(chēng)為Electronic Shutter,是對(duì)比照相機(jī)的機(jī)械快門(mén)功能提出一個(gè)術(shù)語(yǔ),它相當(dāng)于控制CCD圖像傳感器的感光時(shí)間。由于CCD感光的實(shí)質(zhì)是信號(hào)電荷的積累,則感光時(shí)間越長(zhǎng),信號(hào)電荷的積累時(shí)間就越長(zhǎng),輸出信號(hào)電流的幅值也就越大。通過(guò)調(diào)整光生信號(hào)電荷的積累時(shí)間(即調(diào)整時(shí)鐘脈沖的寬度,即可實(shí)現(xiàn)控制CCD感光時(shí)間的功能。白平衡(WB白平衡(White Balance,只用于彩色攝象機(jī),其用途是實(shí)現(xiàn)攝象機(jī)圖像能精確反映景物狀況,有手動(dòng)白平衡和自動(dòng)

19、白平衡兩種方式。自動(dòng)白平衡(AWB,Automatic White Balance有分為連續(xù)白平衡和自動(dòng)控制白平衡。連續(xù)白平衡也稱(chēng)為自動(dòng)跟蹤白平衡(Automatic Tracking White balance,ATW,是隨著景物色彩溫度的改變而連續(xù)地調(diào)整,范圍為28006000K。這種方式對(duì)于景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場(chǎng)合是最適宜的,使色彩表現(xiàn)自然,但對(duì)于景物中很少甚至沒(méi)有白色時(shí),如場(chǎng)景大部分是藍(lán)天白云或夕陽(yáng)等高色溫物體及場(chǎng)景比較昏暗的場(chǎng)合下,連續(xù)的白平衡不能產(chǎn)生最佳的彩色效果。自動(dòng)控制白平衡(Automatic White balance Control,AWC,需要先將攝象機(jī)對(duì)

20、準(zhǔn)諸如白墻、白紙等白色參考目標(biāo),然后將通過(guò)菜單或開(kāi)關(guān)設(shè)置從手動(dòng)改變?yōu)樽詣?dòng)方式,保留在該位置幾秒鐘或者至圖像呈現(xiàn)白色為止,在白平衡被執(zhí)行后,將自動(dòng)方式開(kāi)關(guān)撥回手動(dòng)位置以鎖定該白平衡的設(shè)置,此時(shí)白平衡設(shè)置將保持在攝象機(jī)的存儲(chǔ)器中,直至再次執(zhí)行被改變?yōu)橹?其范圍為230010000K,在此期間,即使攝象機(jī)斷電也不會(huì)丟失該設(shè)置。以按鈕方式設(shè)置白平衡最為精確和可靠,適用于大部分應(yīng)用場(chǎng)合。手動(dòng)白平衡關(guān)閉自動(dòng)白平衡,通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)紅色或藍(lán)色調(diào)整裝置,以改變紅色或藍(lán)色狀況,一般可調(diào)等級(jí)多達(dá)107個(gè),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)。除次之外,有的攝象機(jī)還有將白平衡固定在3200K(白熾燈水平

21、和5500K(日光水平等檔次命令。同步方式攝像機(jī)的同步方式一般有內(nèi)同步、電源同步和外同步。內(nèi)同步(INT是利用攝象機(jī)內(nèi)部的晶體振蕩電路產(chǎn)生同步信號(hào)來(lái)完成操作。電源同步(LL,Line Locked,也稱(chēng)之為線性鎖定或行鎖定,是利用攝象機(jī)的交流電源來(lái)完成垂直推動(dòng)同步,即攝象機(jī)和電源零線同步。外同步(EXT利用一個(gè)外同步信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的同步信號(hào)送到攝象機(jī)的外同步輸入端來(lái)實(shí)現(xiàn)同步。同步信號(hào)可以是彩色復(fù)合視頻或黑色突法信號(hào)(VBS、黑白復(fù)合視頻或復(fù)合同步信號(hào)(VS,也可以是如矩陣等外部設(shè)備的復(fù)用垂直驅(qū)動(dòng)信號(hào)(VD2和復(fù)合視頻輸出信號(hào)。五、一體化攝像機(jī)對(duì)于廠商而言,發(fā)展一體化特殊型攝像機(jī)的本意是為了提供

22、消費(fèi)者一個(gè)使用方便、安裝簡(jiǎn)單、功能齊全的產(chǎn)品。因此廠商將鏡頭內(nèi)建于攝像機(jī)中,使客戶(hù)免除另外購(gòu)買(mǎi)鏡頭及裝配的步驟。此外,一般傳統(tǒng)攝像機(jī)造型呆板,以小型或特殊設(shè)計(jì)的外觀取代舊式機(jī)種,甚至以多種附加功能,例如防水、防彈或電腦遙控、電源自動(dòng)偵測(cè)等,提高產(chǎn)品價(jià)格,皆是廠商推出一體化攝像機(jī)的目的。產(chǎn)品類(lèi)型就目前產(chǎn)品外型來(lái)看,一體化攝像機(jī)可大致分為特殊型以及一般型。所謂特殊型,是強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品具備特殊防護(hù)功能,以免除防護(hù)罩的使用為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn),其產(chǎn)品外殼多為圓柱體,項(xiàng)目包括防水型、防暴(爆型、防彈型攝像機(jī)等。以防水型為例,采用特殊材質(zhì)如鋁合金,增強(qiáng)外殼防水等級(jí),強(qiáng)調(diào)不須外加防護(hù)罩。為了提升產(chǎn)品附加價(jià)值,進(jìn)而發(fā)展自動(dòng)

23、對(duì)焦功能,或提供IR光源,在夜間也能提供清晰圖像。一般型則是從原有的傳統(tǒng)攝像機(jī)造型而來(lái),同樣具備四方外表,而鏡頭內(nèi)建,體積較小。相較于特殊型或傳統(tǒng)攝像機(jī),目前一般型的一體化攝像機(jī)皆具備各式基本功能,如自動(dòng)光圈、自動(dòng)變焦、460電視線以上的清晰度、自動(dòng)白平衡、背光補(bǔ)償?shù)鹊?。鏡頭為發(fā)展關(guān)鍵一體化攝像機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵部分在于鏡頭以及攝像機(jī)內(nèi)部的線路設(shè)計(jì)。鏡頭決定其顯像效果、光圈、對(duì)焦功能外,也是攝像機(jī)的最大成本。而線路設(shè)計(jì)則是影響攝像機(jī)各項(xiàng)功能運(yùn)作的關(guān)鍵。鏡頭就鏡頭的形式來(lái)看,不論是機(jī)板型(Board Lens或一般型鏡頭,可藉由手動(dòng)調(diào)整光圈以及焦距的伸縮鏡頭(Zoom Lens發(fā)展已久,因此使用普及。

24、而近年來(lái),在鏡頭制造商技術(shù)進(jìn)步的情況下,變焦鏡頭(Vari-focal Lens以其自動(dòng)對(duì)焦的優(yōu)點(diǎn)而受攝像機(jī)制造商喜愛(ài)。由于變焦鏡頭體積較小、可自動(dòng)變焦,因此廣泛應(yīng)用于快速球型攝像機(jī)以及一體化攝像機(jī)中。而伸縮鏡頭因體積大、價(jià)格較變焦鏡頭高出許多,因此一體化攝像機(jī)制造商多采用變焦鏡頭,使用率逐漸增加。據(jù)了解,目前以3.58mm的鏡頭使用最為普及。對(duì)一體化攝像機(jī)而言,由于體積較小,因此多半采用機(jī)板型鏡頭(Board Lens。相較于一般鏡頭,機(jī)板型鏡頭價(jià)格便宜、尺寸較小,但由于鏡頭與攝像機(jī)的空隙較小,因此安裝制造較為困難。在鏡頭尺寸部分,過(guò)去以1/3”鏡頭使用最多,但1/4”鏡頭較小更適用于一體化

25、攝像機(jī),加上近年來(lái)IC廠商大量生產(chǎn)晶片,帶動(dòng)1/4”晶片的成本降低,使用量逐漸凌駕1/3”鏡頭。然而,1/3”鏡頭所攝取的圖像效果最好,仍有不少一體化攝像機(jī)制造商使用,因此仍有相當(dāng)大的發(fā)展空間。線路設(shè)計(jì)線路設(shè)計(jì)關(guān)系著如何依現(xiàn)有攝像機(jī)結(jié)構(gòu),搭配鏡頭的自動(dòng)光圈線路,以做到最佳效果。一般而言,自動(dòng)光圈有二種驅(qū)動(dòng)方式,一是Video Driver,另一種是DC Driver。Video Driver鏡頭是將光圈馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路板安裝于鏡頭內(nèi),利用攝像機(jī)輸出圖像信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電路板,再由驅(qū)動(dòng)電路板來(lái)改變光圈馬達(dá),使光圈變化,成本與施工都比較貴。DC Driver鏡頭是配合部分?jǐn)z像機(jī)制造商,將原先安裝于鏡頭中的

26、驅(qū)動(dòng)電路板轉(zhuǎn)至攝像機(jī)中,因此鏡頭不需要驅(qū)動(dòng)電路板,直接由攝像機(jī)輸出DC電流來(lái)改變光圈馬達(dá),使光圈產(chǎn)生變化,由于接頭固定,成本較低,施工也較為容易。目前一體化攝像機(jī)市場(chǎng)上兩種都有使用。另外,線路設(shè)計(jì)也同時(shí)影響著攝像機(jī)的附加功能,例如快門(mén)速度調(diào)整可從1/60到1/100,000,自動(dòng)白平衡、自動(dòng)增益,或提供屏幕菜單功能,使用者可由OSD調(diào)整各項(xiàng)功能。此外,圖像放大(Zoom也是廠商的強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)之一。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),放大方式有數(shù)字放大以及光學(xué)放大兩種,數(shù)字放大是以圖像模擬的方式放大,容易有畫(huà)面失真、模糊(馬賽克的情況出現(xiàn),而光學(xué)式放大則不會(huì)有此問(wèn)題。因此,對(duì)使用者而言,在考慮圖像放大的倍數(shù)時(shí),應(yīng)以光學(xué)式放大

27、倍數(shù)為準(zhǔn)。發(fā)展瓶頸根據(jù)目前一體化攝像機(jī)發(fā)展情況來(lái)看， 自動(dòng)光圈鏡頭的控制、 鏡頭與攝像機(jī)的搭配以及后續(xù) 的擴(kuò)充能力，仍是廠商的發(fā)展瓶頸。所謂后續(xù)的擴(kuò)充能力，在于產(chǎn)品新功能開(kāi)發(fā)、如何與其 他周邊整合以及小系統(tǒng)的建置，是廠商在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。 目前主要鏡頭供應(yīng)地為日本及韓國(guó)，其中以日本的制造量最大、銷(xiāo)售量最高，然而日本鏡頭 價(jià)格高，連帶的提高一體化攝像機(jī)的制造成本。 未來(lái)發(fā)展 一體化攝像機(jī)是為符合客戶(hù)安裝便利的需求所開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)品，未來(lái)也將繼續(xù)朝此目標(biāo)邁進(jìn)， 例如如何讓圖像品質(zhì)更真實(shí)，開(kāi)發(fā)能與電腦結(jié)合的使用介面等。許多廠商表示，多工球型 攝像機(jī)不但鏡頭內(nèi)建，更能做到 360 度旋轉(zhuǎn)監(jiān)視、 鏡頭、 光圈、 快門(mén)調(diào)整， 以及定位點(diǎn)功能， 當(dāng)是“一體化攝像機(jī)”的發(fā)展極致。 六、球型攝像機(jī) 球型攝像機(jī)是指將攝像機(jī)、 鏡頭等設(shè)備組合內(nèi)置在球型防護(hù)罩內(nèi)的攝像設(shè)備。 以球型防護(hù)罩 區(qū)分， 有全球型和半球型； 以球型攝像機(jī)的性能區(qū)分為定焦鏡頭球型攝像機(jī)或定焦鏡頭球罩 型攝像機(jī)和內(nèi)置攝像機(jī)、變焦鏡頭、云臺(tái)、解碼器等設(shè)備的一體化智能球機(jī)；以安裝方式區(qū) 分，有懸吊式、吸頂式和嵌入式等；以應(yīng)用環(huán)境區(qū)分為室內(nèi)型和室外型。 球型攝像機(jī)造型美觀、安裝隱密