閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)知識培訓

1、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)知識培訓2012年3月為什么叫閉路電視 我們是通過鏡頭和攝像機成像，由視頻電纜把信號傳輸給監(jiān)視器顯示，相對于廣播電視來說，這是個封閉的鏈路，所以我們稱其為閉路電視。閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的組成部分1、攝像部分 攝像機、鏡頭、云臺、解碼器、防護罩等。2、傳輸部分 同軸電纜、光纖等。3、控制部分 矩陣、硬盤錄像機等。4、顯示部分 監(jiān)視器、顯示器等。典型閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)攝像機-分類（圖像種類） 黑白固定攝像機固定攝像機 彩色固定攝像機 日夜轉(zhuǎn)換型固定攝像機 黑白云臺攝像機云臺攝像機 彩色云臺攝像機 日夜型云臺攝像機攝像機-成像傳感器 CCD 電荷耦合器件（主流） CMOS 互補金

2、屬氧化物半導體 （CCD圖像傳感器在分辨率和低照度等主要指標上要大大強于CMOS圖像傳感器）攝像機CCD尺寸 CCD的尺寸即攝象機靶面的大小。目前采用的芯片大多數(shù)為1/3”和1/4”。選擇攝像機時，特別是對攝像角度有比較嚴格要求的時候，CCD靶面的大小，CCD與鏡頭的配合情況將直接影響視場角的大小和圖像的清晰度。相同的光學鏡頭下，成像尺寸越大，視場角越大。 1靶面尺寸 寬12.7mm高9.6mm 對角線16mm2/3靶面尺寸 寬8.8mm高6.6mm 對角線11mm1/2靶面尺寸 寬6.4mm高4.8mm 對角線 8mm1/3靶面尺寸 寬4.8mm高3.6mm 對角線 6mm1/4靶面尺寸 寬

3、3.2mm高2.4mm 對角線 4mm攝像機CCD像素CCD的像素是CCD的主要性能指標。它決定了顯示圖像的清晰程度，分辨率越高，圖像細節(jié) 的表現(xiàn)越好。CCD是由面陣感光元素組成，每一個元素稱為像素，像素越多，圖像越清晰?，F(xiàn)在市場上大多以25萬和38萬像素為劃界，38萬像素以上者為高清晰度攝象機 。攝像機分辨率分辨率是用電視線（簡稱線TV LINES）來表示的。彩色攝象機的典型分辨率是在320到500電視線之間，主要有380線、420線、460線、480線、500線等不同檔次。分辨率與CCD和鏡頭有關(guān)，還與攝像頭電路通道的頻帶寬度直接相關(guān)，通常規(guī)律是1MHz的頻帶寬度相當于清晰度為80線。 頻

4、帶越寬，圖像越清晰，線數(shù)值相對越大。攝像機照度照度又稱靈敏度，是CCD對環(huán)境光線的敏感程度，或者說是CCD正常成像時所需要的最暗光線。照度的單位是勒克斯（Lux），數(shù)值越小，表示需要的光線越少，攝像頭也越靈敏。照度是反映光照強度的一種單位，單位是每平方米的流明數(shù)，1Lux大約等于1燭光在1米距離的照度1Lux=1Lm/m2（Lm是光通量的單位）。黑白攝像機的靈敏度大約是0.020.5Lux(勒克斯)，彩色攝像機多在1Lux以上。攝像的靈敏度與鏡頭F值有關(guān)，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.

5、1LUX左右 星光型：正常工作所需照度0.01LUX以下 攝像機信噪比信噪比是信號電壓對于噪聲電壓的比值，通常用符號S/N來表示。由于在一般情況下，信號電壓遠高于噪聲電壓，比值非常大，信噪比的單位用DB來表示。一般攝像機給出的信噪比值均是在AGC（自動增益控制）關(guān)閉時的值，因為當AGC接通時，會對小信號進行提升，使得噪聲電平也相應(yīng)提高。信噪比的典型值為4555db，若為50db，則圖像有少量噪聲，但圖像質(zhì)量良好；若為60db，則圖像質(zhì)量優(yōu)良，不出現(xiàn)噪聲。攝像機制式 CCIR50HZ 625行 50場 25幀/秒（中國） 黑白 EIA60HZ 525行 60場 30幀/秒 PAL50HZ 625

6、行 50場 25幀/秒（中國） 彩色 NTSC60HZ 525行 60場 30幀/秒攝像機同步方式內(nèi)同步利用攝像機內(nèi)部的晶體振蕩電路產(chǎn)生同步信號來完成操作。 外同步利用一個外同步信號發(fā)生器產(chǎn)生的同步信號送到攝像機的外同步輸入端來實現(xiàn)同步。 電源同步也稱之為線性鎖定或行鎖定，是利用攝像機的交流電源來完成垂直推動同步，即攝像機和電源零線同步。 攝像機視頻輸出1Vp-p、75采用BNC接頭攝像機電源交流有220V、24V直流有12V 攝像機鏡頭安裝方式有C和CS方式，兩者的螺紋均為每1英寸32牙，直徑為1英寸，差別是鏡頭距CCD靶面的距離不同。C式安裝座從基準面到焦點的距離為17.562毫米，CS式

7、距焦點距離為12.5毫米。攝像機自動增益控制所謂自動增益AGC，是利用攝像機的自動增益控制AGC電路去探測視頻信號的電平，適時地打開增益電路，從而使攝像機能夠在較大的光照范圍內(nèi)工作。即在低照度時自動增加攝像機的靈敏度，從而提高圖像信號的強度（即畫面的亮度）來獲得較為清晰的圖像。攝像機背光補償（BLC）光補償能提供在非常強的背景光線前面目標的理想的曝光，無論主要的目標移到中間、上、下、左、右或者熒幕的任一位置。傳統(tǒng)攝像機 額外的區(qū)域選擇 完美的曝光區(qū)域 攝像機超寬動態(tài)超寬動態(tài)是在非常強烈的對比下讓攝像機看到影像的特色。攝像機電子快門（SHUTTER）這是一個類比于照像機的機械快門功能提出的一個術(shù)

8、語，相當于控制CCD圖像傳感受器的感光時間，感光時間越長，電荷積累時間也就越長，輸出信號電流的強度也就越大。在照度較高的地方，感光時間要求短些，否則畫面會偏白。在照度較低的地方，感光時間要求長些，這樣畫面會積累較多的電荷，從而使圖像變得清晰。CCD攝像機的電子快門還可以有效的防止高速移動物體的拖影現(xiàn)象。攝像機低速快門（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，但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。 攝像機白平衡所謂白平衡，就是攝像

9、機對白色物體的還原。上圖中中間的圖像彩色還原是正常的，而右側(cè)的圖像明顯偏藍，左側(cè)圖像則偏紅，因此左側(cè)及右側(cè)的圖像都為白平衡不正常的圖像。攝像機色溫光源色溫（）蠟燭2000鎢絲燈2500-3200碳棒燈4000-5500熒光燈4500-6500日光（平均）5400有云天氣下的日光6500-7000陰天的日光12000-18000從上表可見，不同光線下色溫相差十分懸殊，造成攝像機在不同的光線下彩色還原不同。為解決這個問題，攝像機都具有白平衡校正功能，對不同的色溫進行補償，從而真實地還原拍攝物體的色彩。 攝像機白平衡功能分類圖像的各種色彩是由紅、綠、藍三種顏色組成的，當電路中的紅、綠、藍三種色彩各自

10、的的信號電壓相等時，可以在監(jiān)視器上輸出純白色的被攝景物，此時稱之為白平衡。此時，攝像機能夠顯示最真實的被攝物體。白平衡如果未調(diào)節(jié)好，顯示的畫面將出現(xiàn)偏色（紅、藍、綠）的情況。攝像機的白平衡功能分兩種：自動白平衡及手動白平衡功能。攝像機自動白平衡自動白平衡是攝像機能夠根據(jù)拍攝的光線條件在一定色溫范圍內(nèi)自動地進行白平衡校正而不需要干預，其能夠自動校正的色溫范圍大約在2500K-7000K之間，超過此范圍，攝像機將無法進行自動校正而造成拍攝畫面色彩失真，此時就應(yīng)當使用手動白平衡功能進行白平衡的校正。自動白平衡又分為自動方式和按鈕方式。攝像機白平衡連續(xù)方式（AWC）連續(xù)方式此時白平衡設(shè)置將隨著景物色彩

11、溫度的改變而連續(xù)地調(diào)整，范圍為28006000K。這種方式對于景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場合是最適宜的，使色彩表現(xiàn)自然，但對于景物中很少甚至沒有白色時，連續(xù)的白平衡不能產(chǎn)生最佳的彩色效果。攝像機白平衡按鈕方式（ATW）按鈕方式先將攝象機對準諸如白墻、白紙等白色目標，然后將自動方式開關(guān)撥到設(shè)置位置，保留在該位置幾秒鐘或者至圖像呈現(xiàn)白色為止，在白平衡被執(zhí)行后，將設(shè)置開關(guān)撥回以鎖定該白平衡的設(shè)置，此時白平衡設(shè)置將保持在攝象機的存儲器中，直至再次執(zhí)行被改變?yōu)橹?，其范圍?30010000K，在此期間，即使攝象機斷電也不會丟失該設(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)用場合。攝像

12、機手動白平衡（MAW）開手動白平衡將關(guān)閉自動白平衡，此時改變圖像的紅色或蘭色狀況有多達107個等級供調(diào)節(jié)，如增加或減少紅色各一個等級、增加或減少蘭色各一個等級。除次之外，有的攝象機還有將白平衡固定在3200K（白熾燈水平）和5500K（日光水平）等檔次的命令。攝像機數(shù)字信號處理DSP在模擬制式的基礎(chǔ)上引入部分數(shù)字化處理技術(shù)，稱為數(shù)字信號處理（DSP，DIGITAL SIGNAL PROCESSOR）攝象機。該種攝象機具有以下優(yōu)點： 、由于采用了數(shù)字檢測和數(shù)字運算技術(shù)而具有智能化背景光補償功能。常規(guī)攝象機要求被攝景物置于畫面中央并要占據(jù)較大的面積方能有較好的背景光補償，否則過亮的背景光可能會降低

13、圖像中心的透明度。而DSP攝象機是將一個畫面劃分成48個小處理區(qū)域來有效地檢測目標，這樣即使是很小的、很薄的或不在畫面中心區(qū)域的景物均能清楚地呈現(xiàn)。 、由于DSP技術(shù)而能自動跟蹤白平衡，即可以在任何條件檢測和跟蹤“白色”，并以數(shù)字運算處理功能來再現(xiàn)原始的色彩。傳統(tǒng)的攝象機因系對畫面上的全部色彩作平均處理，這樣如果彩色物體在畫面上占據(jù)很大面積，那么彩色重現(xiàn)將不平衡，也就是不能重現(xiàn)原始色彩。DSP攝象機是將一個畫面分成48個小處理區(qū)域，這樣就能夠有效地檢測白色，即使畫面上只有很小的一塊白色，該攝象機也能跟蹤它從而再現(xiàn)出原始的色彩。 在拍攝網(wǎng)格狀物體時，可將由攝象機彩色噪聲引起的圖像混疊減至最少。

14、鏡頭主要功能鏡頭相當于人眼的晶狀體，如果沒有晶狀體，人眼看不到任何物體；如果沒有鏡頭，那么攝像頭所輸出的圖像就是白茫茫的一片，沒有清晰的圖像輸出，這與我們家用攝像機和照相機的原理是一致的。 當人眼的肌肉無法將晶狀體拉伸至正常位置時，也就是人們常說的近視眼，眼前的景物就變得模糊不清；攝像頭與鏡頭的配合也有類似現(xiàn)象，當圖像變得不清楚時，可以調(diào)整攝像頭的后焦點，改變CCD芯片與鏡頭基準面的距離（相當于調(diào)整人眼晶狀體的位置），可以將模糊的圖像變得清晰。由此可見，鏡頭在閉路監(jiān)控系統(tǒng)中的作用是非常重要的。工程設(shè)計人員和施工人員都要經(jīng)常與鏡頭打交道：設(shè)計人員要根據(jù)物距、成像大小計算鏡頭焦距，施工人員經(jīng)常進行

15、現(xiàn)場調(diào)試，其中一部分就是把鏡頭調(diào)整到最佳狀態(tài)。 鏡頭安裝方式所有的攝象機鏡頭均是螺紋口的，攝象機的鏡頭安裝有兩種工業(yè)標準，即安裝座和安裝座。兩者螺紋部分相同，但兩者從鏡頭到感光表面的距離不同。安裝座：從鏡頭安裝基準面到焦點的距離是17.526mm。安裝座：特種安裝，此時應(yīng)將攝象機前部的墊圈取下再安裝鏡頭。其鏡頭安裝基準面到焦點的距離是12.5mm。 如果要將一個安裝座鏡頭安裝到一個安裝座攝象機上時，則需要使用CCS鏡頭轉(zhuǎn)換器。 鏡頭規(guī)格攝象機鏡頭規(guī)格應(yīng)視攝象機的尺寸而定，兩者需要相對應(yīng)。即：攝象機的靶面大小為英寸時，鏡頭應(yīng)選英寸。 攝象機的靶面大小為英寸時，鏡頭應(yīng)選英寸。 攝象機的靶面大小為英

16、寸時，鏡頭應(yīng)選英寸。 如果鏡頭尺寸與攝象機靶面尺寸不一致時，觀察角度將不符合設(shè)計要求，或者發(fā)生畫面在焦點以外等問題。 鏡頭光圈鏡頭有手動光圈（manual iris）和自動光圈（auto iris）之分。手動光圈鏡頭適合于亮度不變的應(yīng)用場合；自動光圈鏡頭因亮度變更時其光圈亦作自動調(diào)整，故適用亮度變化的場合。鏡頭自動光圈自動光圈鏡頭有兩類：1、將一個視頻信號及電源從攝象機輸送到透鏡來控制鏡頭上的光圈，稱為視頻輸入型；2、利用攝象機上的直流電壓來直接控制光圈，稱為輸入型。鏡頭焦距焦距的大小決定著視場角的大小，焦距數(shù)值小，視場角大，所觀察的范圍也大；焦距數(shù)值大，視場角小，觀察范圍小，只要焦距選擇合適

17、，即便距離很遠的物體也可以看得清清楚楚。 由于焦距和視場角是一一對應(yīng)的，一個確定的焦距就意味著一個確定的視場角，所以在選擇鏡頭焦距時，應(yīng)該充分考慮是觀測細節(jié)重要，還是有一個大的觀測范圍重要，如果要看細節(jié)，就選擇長焦距鏡頭；如果看近距離大場面，就選擇小焦距的廣角鏡頭。鏡頭手動變焦和電動變焦 變倍鏡頭分為手動（MANUAL ZOOM LENS）和電動（AUTO ZOOM LENS）兩種。在監(jiān)控很大的場面時，攝像頭通常要配合電動鏡頭和云臺使用。電動鏡頭的好處是變焦范圍大，既可以看大范圍的情況，也可以聚焦某個細節(jié)，再加上云臺可以上下左右的轉(zhuǎn)動，可視范圍就非常大了。電動鏡頭有6倍、10倍、15倍、20倍

18、等多種倍率，如果再知道基準焦距，就可以確定鏡頭焦距的可變范圍。鏡頭視場角選擇鏡頭時，如果鏡頭的視場角太小，可能會出現(xiàn)監(jiān)視死角。但是如果選擇的鏡頭視場角太大，又可能造成被監(jiān)視的主體畫面尺寸太小，難以辯認，且畫面邊緣出現(xiàn)畸變。選擇一個合適的視場角，能保證畫面盡可能的大而清晰。 鏡頭視場角對照表 視頻傳輸同軸電纜 SYV - 75 - 5SYV-75-5 有效傳輸距離300米以內(nèi)SYV-75-7 有效傳輸距離500米以內(nèi)型號阻抗線徑視頻傳輸光纖多模光纖 有效傳輸距離2公里左右單模光纖 有效傳輸距離2公里以上到幾十公里視頻控制主機 固定的矩陣切換器 可擴展的 嵌入式硬盤錄像機 PC式矩陣工作原理字符疊加CPURS-485收發(fā)器報警檢測控制面板音頻矩陣切換視頻信號輸出音頻信號輸出外設(shè)接口：解碼器、報警接口箱、主、副控鍵盤、多媒體等音頻信號輸入報警輸入視頻矩陣切換視頻信號輸入RS-232畫面分割器矩陣切換示意圖1 2 3 4 5 6 7 8視頻輸入1234視頻輸出此交叉點閉合矩陣主要功能實現(xiàn)多路視/音頻信號的選擇切換（輸出到指定的監(jiān)視器）；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