監(jiān)控基礎培訓.ppt

1、閉路電視監(jiān)控基礎知識,2010.04,電視成像原理,閉路電視,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。,電視的制式,黑白電視的基本制式,彩色電視的基本制式 正交平衡調幅制式。由美國國家電視系統(tǒng)委員會制定，簡稱NTSC制 正交平衡調幅、逐行倒相制式。取其英文詞頭縮寫簡稱為PAL制；GB1264790通用型應用電視制式規(guī)定彩色電視采用PAL制 ,CCIR-D/PAL 行輪換調頻制式。這是以法國為主研制的一種彩色電視系統(tǒng)，由法文縮寫，簡稱為SECAM制。,攝像機的主要技術參數(shù),CCD基本概念 CC

2、D是什么？ CCD（Charge Coupled Device）稱為電荷耦合器件。是一種把光信號轉換成電信號并進行存儲、轉移的器件。 攝像頭的主要傳感部件是CCD芯片，CCD芯片就像人的視網膜，是攝像頭的核心。,一、CCD尺寸,CCD的尺寸即攝象機靶面。目前采用的芯片大多數(shù)為1/3”和1/4”。在選擇攝像頭時，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。在相同的光學鏡頭下，成像尺寸越大，視場角越大 1 英寸靶面尺寸為寬12.7mm高9.6mm，對角線16mm。2/3英寸靶面尺寸為寬 8.8mm高6.6mm，對角線11mm。

3、1/2英寸靶面尺寸為寬 6.4mm高4.8mm，對角線 8mm。1/3英寸靶面尺寸為寬 4.8mm高3.6mm，對角線 6mm。1/4英寸靶面尺寸為寬 3.2mm高2.4mm，對角線 4mm。,二、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。 現(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 。,三、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330線、380線、4

4、20線、460線、500線等不同檔次。 分辨率與CCD和鏡頭有關，還與攝像頭電路通道的頻帶寬度直接相關，通常規(guī)律是1MHz的頻帶寬度相當于清晰度為80線。 頻帶越寬，圖像越清晰，線數(shù)值相對越大。,四、 最小照度,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

5、上。攝像的靈敏度與鏡頭F值有關，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,五、掃描制式,根據(jù)各國供電所采用的頻率不同，有PAL制和NTSC制之分。 50HZ：PAL制，隔行掃描（PAL）制式（黑白為CCIR），標準為625行，50場。 60HZ：NTSC制式，525行，60場（黑白為EIA）。,六、攝象機電源,交流有220V、110V、24V， 直流有 12V 、 9V。,七、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

6、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，但圖像質量良好；若為60db，則圖像質量優(yōu)良，不出現(xiàn)噪聲。,八、視頻輸出,1Vp-p、75， 采用BNC接頭。,九、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式距焦點距離為12.5毫米。 在安裝鏡頭

7、前，先確定攝像頭和鏡頭是不是同一種接口方式，如果不是，就需要根據(jù)具體情況增減接圈。有的攝像頭不用接圈，而采用后像調節(jié)環(huán)，調節(jié)時，用螺絲刀擰松調節(jié)環(huán)上的螺絲，轉動調節(jié)環(huán)，此時CCD靶面會相對安裝基座向后（前）運動，也起到接圈的作用。另外采用的方式類似后像調節(jié)環(huán)，它的固定螺絲一般在攝像機的側面。擰松后，調節(jié)頂端的一個齒輪，也可以使圖象清晰而不用加減接圈。,十、同步方式,對單臺攝象機而言，主要的同步方式有下列三種： 內同步利用攝象機內部的晶體振蕩電路產生同步信號來完成操作。 外同步利用一個外同步信號發(fā)生器產生的同步信號送到攝象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，是利用攝象

8、機的交流電源來完成垂直推動同步，即攝象機和電源零線同步。,十一、自動增益控制,所有攝象機都有一個把來自CCD的信號放大到可以使用水準的視頻放大器，其放大量即增益，將微弱的信號放大到能正常使用，從而使攝像機能在亮度較低的環(huán)境下使用。然而在亮光照的環(huán)境中放大器將過載，使視頻信號畸變。這樣需利用攝象機的自動增益控制（AGC）電路去探測視頻信號的電平，適時地開關AGC，從而使攝象機能夠在較大的光照范圍內工作，即在低照度時自動增加攝象機的靈敏度，從而提高圖像信號的強度來獲得清晰的圖像。 而照度較高時能自動降低增益放大倍數(shù)，保證圖像不發(fā)生畸變。 自動增益打開時，信號電壓和噪聲電壓被同時放大，信噪比將會減小

9、。,十二、背光補償,通常，攝象機的自動增益控制是通過對整個視場的平均亮度來調節(jié)增益的，但如果視場中包含一個很亮的背景區(qū)域，而觀察的主體目標處于亮場的包圍中，畫面會顯示一片昏暗，無層次。放大器檢測到的信號平均電平很高，增益的倍數(shù)也隨之減少，無法改進畫面主體目標的明暗度。當背景光補償為開啟時，攝象機僅對整個視場的部份區(qū)域進行檢測，來得到整個視場的平均信號電平，從而確定AGC電路的工作值。由于子區(qū)域的平均電平很低，所以增益也會較高。整個畫面都會更加明亮。,十三、電子快門,這是一個類比于照像機的機械快門功能提出的一個術語，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

10、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。,十四、白平衡,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。白平衡如果未調節(jié)好，顯示的畫面將出現(xiàn)偏色（紅、藍、綠）的情況。 白平衡設置有兩種方式，自動白平衡和手動白平衡,A、自動白平衡,連續(xù)方式此時白平衡設置將隨著景物色彩溫度的改變而連

11、續(xù)地調整，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)的白平衡不能產生最佳的彩色效果。 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從手動撥到設置位置，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，將自動方式開關撥回手動位置以鎖定該白平衡的設置，此時白平衡設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置。以按鈕方式設置白平衡最為精確和可靠，適用于大部分應用場合。,B、手動白平衡,開手動白平

12、衡將關閉自動白平衡，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）等檔次命令。,十五、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。,十六、數(shù)字信號處理DSP,在模擬制式的基礎上引入部分數(shù)字化處理技術，稱為數(shù)字信號處理（DSP，DIGITA

13、L 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

14、，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。,十七、超感度攝像機（EXVIEW/HAD）,一般的超低照度攝像機大都采用Exview HAD 技術，采用Exview HAD CCD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?？梢钥吹饺搜劭床坏降奈矬w，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

15、，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。,鏡頭的主要功能,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，可以調整攝像頭的后焦點，改變CCD芯片與鏡頭基準面的距離（相當

16、于調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。工程設計人員和施工人員都要經常與鏡頭打交道：設計人員要根據(jù)物距、成像大小計算鏡頭焦距，施工人員經常進行現(xiàn)場調試，其中一部分就是把鏡頭調整到最佳狀態(tài)。,1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

17、象機上時，則需要使用CCS鏡頭轉換器。,2鏡頭規(guī)格,攝象機鏡頭規(guī)格應視攝象機的尺寸而定，兩者需要相對應。即：攝象機的靶面大小為英寸時，鏡頭應選英寸。 攝象機的靶面大小為英寸時，鏡頭應選英寸。 攝象機的靶面大小為英寸時，鏡頭應選英寸。 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計要求，或者發(fā)生畫面在焦點以外等問題。,3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用場合；自動光圈鏡頭因亮度變更時其光圈亦作自動調整，故適用亮度變化的場合。,自動光圈鏡頭,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

18、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。,ALC,自動光圈鏡頭上的（自動鏡頭控制）調整用于設定測光系統(tǒng)，可以以整個畫面的平均亮度，也可以以畫面中最亮部分（峰值）來設定基準信號強度，供給自動光圈調整使用。已在出廠時經過設定，可不作調整，但是對于拍攝景物中包含有一個亮度極高的目標時，明亮目標物之影像可能會造成白電平削波現(xiàn)象，而使得全部屏幕變成白色，此時可以調節(jié)來變換畫面。,光圈孔徑,自動光圈鏡頭裝有光圈環(huán)，轉動光圈環(huán)時，通過鏡頭的光通量會發(fā)生變化，光通量即光圈，一般用表示，其取值為鏡頭焦距與鏡頭通光口徑之比，即：f（焦距）（鏡頭實際有效口徑）

19、，值越小，則光圈越大。 采用自動光圈鏡頭，在諸如太陽光直射等非常亮的情況下，用自動光圈鏡頭可有較寬的動態(tài)范圍。 要求在整個視野有良好的聚焦時，用自動光圈鏡頭有比固定光圈鏡頭更大的景深。 要求在亮光上因光信號導致的模糊最小時，應使用自動光圈鏡頭。,鏡頭的主要性能指標,一、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，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)，

20、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。,二、光闌系數(shù),光闌系數(shù)即光通量，用F表示，以鏡頭焦距f和通光孔徑D的比值來衡量。每個鏡頭上都標有最大F值，例如6mm/F1.4代表最大孔徑為4.29毫米。光通量與F值的平方成反比關系，F(xiàn)值越小，光通量越大。鏡頭上光圈指數(shù)序列的標值為1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22等，其規(guī)律是前一個標值時的曝光量正好是后一個標值對應曝光量的2倍。也就是說鏡頭的通光孔徑分別是1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一數(shù)值是后一數(shù)值的根號2倍，因此光圈指數(shù)越小，則通光孔徑越大，成像

21、靶面上的照度也就越大。,三、手動光圈鏡頭和自動光圈鏡頭,鏡頭的光圈 手動光圈（MANUAL IRIS）和 自動光圈（AUTO IRIS）之分。 配合攝像頭使用，手動光圈適合亮度變化不大的場合，它的進光量通過鏡頭上的光圈環(huán)調節(jié)，一次性調整合適為止。自動光圈鏡頭會隨著光線的變化而自動調整，用于室外、入口等光線變化大且頻繁的場合。,自動光圈鏡頭：,自動光圈鏡頭目前分為兩類： 1、視頻（VIDEO）驅動型，鏡頭本身包含放大器電路，用以將攝像頭傳來的視頻幅度信號轉換成對光圈馬達的控制。 2、直流（DC）驅動型，利用攝像頭上的直流電壓來直接控制光圈。這種鏡頭只包含電流計式光圈馬達，要求攝像頭內有放大器電路。 對于各類自動光圈鏡頭，通常還有兩項可調整旋