安防知识大全之摄像机篇Word格式.docx

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什么是摄像机快门45

什么是星光模式45

什么是星光摄像机46

透析红外夜视监控系统的技术问题46

选购监控摄像机需要注意几点什么49

真假SONY芯片摄像机揭秘50

11个方面辨别监控摄像机的好坏55

摄像机

摄像部分一般安装在现场,它包括摄像机、镜头、防护罩、支架和电动云台。

它的作用是对监视区域进行摄像并将其转换成电信号。

像机分为彩色和黑白两种，一般黑白摄像机要比彩色的灵敏度高，比较适合用于光线不足的地方，如果使用的目的只是监视景物的位置和移动，可采用黑白摄像机；

如果要分辨被摄像物体的细节，比如分辨衣服和景物的颜色，则采用彩色的比较好。

摄像机的规格可分为1/3〃、1/2〃和2/3〃等，安装方式有固定和带云台二种。

在闭路监控系统中，摄像机又称摄像头或CCD（ChargeCoupledDevice）即电荷耦合器件。

严格来说，摄像机是摄像头和镜头的总称，而实际上，摄像头与镜头大部分是分开购买的，用户根据目标物体的大小和摄像头与物体的距离，通过计算得到镜头的焦距，所以每个用户需要的镜头都是依据实际情况而定的，不要以为摄像机（头）上已经有镜头。

摄像头的主要传感部件是CCD，它具有灵敏度高、畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点，CCD是电耦合器件（ChargeCoupleDevice）的简称，它能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移，也可将储存之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄像元件。

是代替摄像管传感器的新型器件。

CCD的工作原理是：

被摄物体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过滤波、放大处理，通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号。

这个标准的视频信号同家用的录像机、VCD机、家用摄像机的视频输出是一样的，所以也可以录像或接到电视机上观看。

CCD摄像机的选择和分类

CCD芯片就像人的视网膜，是摄像头的核心。

目前我国尚无能力制造，市场上大部分摄像头采用的是日本SONY、SHARP、松下、LG等公司生产的芯片，现在韩国也有能力生产，但质量就要稍逊一筹。

因为芯片生产时产生不同等级，各厂家获得途径不同等原因，造成CCD采集效果也大不相同。

在购买时，可以采取如下方法检测：

接通电源，连接视频电缆到监视器，关闭镜头光圈，看图像全黑时是否有亮点，屏幕上雪花大不大，这些是检测CCD芯片最简单直接的方法，而且不需要其它专用仪器。

然后可以打开光圈，看一个静物，如果是彩色摄像头，最好摄取一个色彩鲜艳的物体，查看监视器上的图像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。

好的CCD可以很好的还原景物的色彩，使物体看起来清晰自然；

而残次品的图像就会有偏色现象，即使面对一张白纸，图像也会显示蓝色或红色。

个别CCD由于生产车间的灰尘，CCD靶面上会有杂质，在一般情况下，杂质不会影响图像，但在弱光或显微摄像时，细小的灰尘也会造成不良的后果，如果用于此类工作，一定要仔细挑选。

１、依成像色彩划分

彩色摄像机：

适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。

黑白摄像机：

适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用黑白摄像机。

２、依分辨率灵敏度等划分

影像像素在38万以下的为一般型，其中尤以25万像素（512*492）、分辨率为400线的产品最普遍。

影像像素在38万以上的高分辨率型。

３、按CCD靶面大小划分

CCD芯片已经开发出多种尺寸：

目前采用的芯片大多数为1/3"

和1/4"

。

在购买摄像头时，特别是对摄像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。

1英寸--靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。

2/3英寸--靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。

1/2英寸--靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。

1/3英寸--靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。

1/4英寸--靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。

４、按扫描制式划分

PAL制，NTSC制。

中国采用隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR），标准为625行，50场，只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。

另外，日本为NTSC制式，525行，60场（黑白为EIA）。

５、依供电电源划分

110VAC（NTSC制式多属此类），220VAC，24VAC。

12VDC或9VDC（微型摄像机多属此类）。

６、按同步方式划分

内同步：

用摄像机内同步信号发生电路产生的同步信号来完成操作。

外同步：

使用一个外同步信号发生器，将同步信号送入摄像机的外同步输入端。

功率同步（线性锁定，linelock）：

用摄像机AC电源完成垂直推动同步。

外VD同步：

将摄像机信号电缆上的VD同步脉冲输入完成外VD同步。

多台摄像机外同步：

对多台摄像机固定外同步，使每一台摄像机可以在同样的条件下作业，因各摄像机同步，这样即使其中一台摄像机转换到其他景物，同步摄像机的画面亦不会失真。

7、按照度划分，CCD又分为：

普通型正常工作所需照度1~3LUX

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

红外型采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像

8、按外观分：

有机板型、针孔型、半球型。

CCD彩色摄像机的主要技术指标

（１）CCD尺寸，亦即摄像机靶面。

原多为1/2英寸，现在1/3英寸的已普及化，1/4英寸和1/5英寸也已商品化。

（２）CCD像素，是CCD的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，分辨率越高，图像细节的表现越好。

CCD是由面阵感光元素组成，每一个元素称为像素，像素越多，图像越清晰。

现在市场上大多以25万和38万像素为划界，38万像素以上者为高清晰度摄像机。

（３）水平分辨率。

彩色摄像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。

分辨率是用电视线（简称线TVLINES）来表示的，彩色摄像头的分辨率在330~500线之间。

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。

（４）最小照度，也称为灵敏度。

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。

月光级和星光级等高增感度摄像机可工作在很暗条件，2~3lux属一般照度，现在也有低于1lux的普通摄像机问世。

（５）扫描制式。

有PAL制和NTSC制之分。

（６）摄像机电源。

交流有220V、110V、24V，直流为12V或9V。

（７）信噪比。

典型值为46db，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。

（８）视频输出。

多为1Vp-p、75Ω，均采用BNC接头。

（９）镜头安装方式。

有C和CS方式，二者间不同之处在于感光距离不同。

２、CCD彩色摄像机的可调整功能

（１）同步方式的选择

A、对单台摄像机而言，主要的同步方式有下列三种：

内同步--利用摄像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像机的外同步输入端来实现同步。

电源同步--也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄像机的交流电源来完成垂直推动同步，即摄像机和电源零线同步。

B、对于多摄像机系统，希望所有的视频输入信号是垂直同步的，这样在变换摄像机输出时，不会造成画面失真，但是由于多摄像机系统中的各台摄像机供电可能取自三相电源中的不同相位，甚至整个系统与交流电源不同步，此时可采取的措施有：

均采用同一个外同步信号发生器产生的同步信号送入各台摄像机的外同步输入端来调节同步。

调节各台摄像机的"

相位调节"

电位器，因摄像机在出厂时，其垂直同步是与交流电的上升沿正过零点同相的，故使用相位延迟电路可使每台摄像机有不同的相移，从而获得合适的垂直同步，相位调整范围0~360度。

（２）自动增益控制

所有摄像机都有一个将来自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，等效于有较高的灵敏度，可使其在微光下灵敏，然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。

为此，需利用摄像机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGC，从而使摄像机能够在较大的光照范围内工作，此即动态范围，即在低照度时自动增加摄像机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。

（３）背景光补偿

通常，摄像机的AGC工作点是通过对整个视场的内容作平均来确定的，但如果视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景目标，则此时确定的AGC工作点有可能对于前景目标是不够合适的，背景光补偿有可能改善前景目标显示状况。

当背景光补偿为开启时，摄像机仅对整个视场的一个子区域求平均来确定其AGC工作点，此时如果前景目标位于该子区域内时，则前景目标的可视性有望改善。

（４）电子快门

在CCD摄像机内，是用光学电控影像表面的电荷积累时间来操纵快门。

电子快门控制摄像机CCD的累积时间，当电子快门关闭时，对NTSC摄像机，其CCD累积时间为1/60秒；

对于PAL摄像机，则为1/50秒。

当摄像机的电子快门打开时，对于NTSC摄像机，其电子快门以261步覆盖从1/60秒到1/10000秒的范围；

对于PAL型摄像机，其电子快门则以311步覆盖从1/50秒到1/10000秒的范围。

当电子快门速度增加时，在每个视频场允许的时间内，聚焦在CCD上的光减少，结果将降低摄像机的灵敏度，然而，较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个"

停顿动作"

效应，这将大大地增加摄像机的动态分辨率。

（５）白平衡

白平衡只用于彩色摄像机，其用途是实现摄像机图像能精确反映景物状况，有手动白平衡和自动白平衡两种方式。

A、自动白平衡

连续方式--此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围为2800~6000K。

这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的，使色彩表现自然，但对于景物中很少甚至没有白色时，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。

按钮方式--先将摄像机对准诸如白墙、白纸等白色目标，然后将自动方式开关从手动拨到设置位置，保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止，在白平衡被执行后，将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置，此时白平衡设置将保持在摄像机的存储器中，直至再次执行被改变为止，其范围为2300~10000K，在此期间，即使摄像机断电也不会丢失该设置。

以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠，适用于大部分应用场合。

B、手动白平衡

开手动白平衡将关闭自动白平衡，此时改变图像的红色或兰色状况有多达107个等级供调节，如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一个等级。

除次之外，有的摄像机还有将白平衡固定在3200K（白炽灯水平）和5500K（日光水平）等档次命令。

（６）色彩调整对于大多数应用而言，是不需要对摄像机作色彩调整的，如需调整则需细心调整以免影响其他色彩，可调色彩方式有：

红色-黄色色彩增加，此时将红色向洋红色移动一步。

红色-黄色色彩减少，此时将红色向黄色移动一步。

兰色-黄色色彩增加，此时将兰色向青兰色移动一步。

兰色-黄色色彩减少，此时将兰色向洋红色移动一步。

３、数字化式的调整控制方法

新型摄像机对前述各项可选参数的调整采用数字式调整控制，此时不必手动调节电位计而是采用辅助控制码，而且这些调整参数被储存在数字记忆单元中，增加了稳定性和可靠性。

DSP摄像机在模拟制式的基础上引入部分数字化处理技术，称为数字信号处理（DSP，DIGITALSIGNALPROCESSOR）摄像机。

该种摄像机具有以下优点：

１、由于采用了数字检测和数字运算技术而具有智能化背景光补偿功能。

常规摄像机要求被摄景物置于画面中央并要占据较大的面积方能有较好的背景光补偿，否则过亮的背景光可能会降低图像中心的透明度。

而DSP摄像机是将一个画面划分成48个小处理区域来有效地检测目标，这样即使是很小的、很薄的或不在画面中心区域的景物均能清楚地呈现。

２、由于DSP技术而能自动跟踪白平衡，即可以在任何条件检测和跟踪"

白色"

，并以数字运算处理功能来再现原始的色彩。

传统的摄像机因系对画面上的全部色彩作平均处理，这样如果彩色物体在画面上占据很大面积，那么彩色重现将不平衡，也就是不能重现原始色彩。

DSP摄像机是将一个画面分成48个小处理区域，这样就能够有效地检测白色，即使画面上只有很小的一块白色，该摄像机也能跟踪它从而再现出原始的色彩。

在拍摄网格状物体时，可将由摄像机彩色噪声引起的图像混叠减至最少。

C与CS接口的区别在于镜头与摄像机接触面至镜头焦平面（摄像机CCD光电感应器应处的位置）的距离不同，C型接口此距离为17.5mm.,CS型接口此距离为12.5mm.。

C型镜头与C型摄像机，CS型镜头与CS型摄像机可以配合使用。

C型镜头与CS型摄像机之间增加一个5mm的C/CS转接环可以配合使用。

CS型镜头与C型摄像机无法配合使用。

CCD摄像机的分类

　　依成像色彩划分

（1）彩色摄像机：

因有颜色而使信息量增大，信息量一般认为是黑白摄像机的10倍。

（2）黑白摄像机：

是用于光线不足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用分辨率通常高于彩色摄像机的黑白摄像机。

　　依摄像机分辨率划分

（1）影像像素在25万像素（pixel）左右、彩色分辨率为330线、黑白分辨率400线左右的低档型。

（2）影像像素在25万~38万之间、彩色分辨率为420线、黑白分辨率在500线上下的中档型

　　（3）影像在38万点以上、彩色分辨率大于或等于480线、黑白分辨率，600线以上的高分辨率。

　　依摄像机灵敏度划分

（1）普通型：

正常工作所需照度为1~31x

（2）月光型：

正常工作所需照度为0.1x左右

　　（3）星光型：

正常工作所需照度为0.01x以下

　　（4）红外照明型：

原则上可以为零照度，采用红外光源成像。

　　按摄像元件的CCD靶面的大小划分

（1）lin靶面尺寸为宽12.7mmX高9.6mm,对角线16mm

（2）2/3in靶面尺寸为宽8.8mmX高6.6mm,对角线11mm

　　（3）1/2in靶面尺寸为宽6.4mmX高4.8mm,对角线8mm

　　（4）1/3in靶面尺寸为宽4.8mmX高3.6mm,对角线6mm

　　（5）1/4in靶面尺寸为宽3.2mmX高2.4mm,对角线4mm

　　（6）1/5in正在开发之中，尚未推出正式产品

　　此外CCD摄像机有PAL制和NTSC制之分，还可以按图像信号处理方式划分或按摄像机结构区分。

CCD摄像机的安装与调整

镜头的安装方式：

有C式和CS式两种，两者的螺纹均为1英寸32牙，直径为1英寸，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，比CS式距离CCD靶面多一个专用接圈的长度，CS式距焦点距离为12.5毫米。

别小看这一个接圈，如果没有它，镜头与摄像头就不能正常聚焦，图像变得模糊不清。

所以在安装镜头前，先看一看摄像头和镜头是不是同一种接口方式，如果不是，就需要根据具体情况增减接圈。

有的摄像头不用接圈，而采用后像调节环（如松下产品），调节时，用螺丝刀拧松调节环上的螺丝，转动调节环，此时CCD靶面会相对安装基座向后（前）运动，也起到接圈的作用。

另外（如SONY，JVC）采用的方式类似后像调节环，它的固定螺丝一般在摄像机的侧面。

拧松后，调节顶端的一个齿轮，也可以使图像清晰而不用加减接圈。

定焦镜头后截距的调整

使用摄像机自动电子快门功能，将镜头光圈调到最大，镜头聚焦环按景物实际距离调整，然后调节镜头后截距直至图像最清晰。

变焦镜头后截距的调整

1.打开摄像机自动电子快门功能。

2.用控制器将镜头光圈调到最大。

3.将摄像机对准30米以外的物体，聚焦调至无穷远处（大部分镜头是面对镜头将前面的聚焦调节环顺时针旋转到头）。

4.用控制器调整镜头变焦将景物推至最远，调整镜头后截距使景物最清楚。

5.用控制器调整镜头变焦将景物拉至最近，微调镜头聚焦使景物最清楚。

6.重复4~5步数遍，直至景物在镜头变焦过程中始终清楚。

CCD摄像机的选购技巧

1.什么是CCD摄像机？

　　CCD是ChargeCoupledDevice（电荷耦合器件）的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。

2.CCD摄像机的工作方式

　　被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。

视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。

3.分辨率的选择

　　评估摄像机分辨率的指标是水平分辨率，其单位为线对，即成像后可以分辨的黑白线对的数目。

常用的黑白摄像机的分辨率一般为380-600，彩色为380-480，其数值越大成像越清晰。

一般的监视场合，用400线左右的黑白摄像机就可以满足要求。

而对于医疗、图像处理等特殊场合，用600线的摄像机能得到更清晰的图像。

4.成像灵敏度

　　通常用最低环境照度要求来表明摄像机灵敏度，黑白摄像机的灵敏度大约是0.02-0.5Lux（勒克斯），彩色摄像机多在1Lux以上。

0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合；

在夜间使用或环境光线较弱时，推荐使用0.02Lux的摄像机。

与近红外灯配合使用时，也必须使用低照度的摄像机。

另外摄像的灵敏度还与镜头有关，0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2相当于3.4Lux/F1.

4。

参考环境照度：

　　夏日阳光下100000Lux阴天室外10000Lux

　　电视台演播室1000Lux距60W台灯60cm桌面300Lux

　　室内日光灯100Lux黄昏室内10Lux

　　20cm处烛光10-15Lux夜间路灯0.1Lux

5.电子快门

　　电子快门的时间在1/50-1/100000秒之间，摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式，可根据环境的亮暗自动调节快门时间，得到清晰的图像。

有些摄像机允许用户自行手动调节快门时间，以适应某些特殊应用场合。

6.外同步与外触发

　　外同步是指不同的视频设备之间用同一同步信号来保证视频信号的同步，它可保证不同的设备输出的视频信号具有相同的帧、行的起止时间。

为了实现外同步，需要给摄像机输入一个复合同步信号（C-sync）或复合视频信号。

外同步并不能保证用户从指定时刻得到完整的连续的一帧图像，要实现这种功能，必须使用一些特殊的具有外触发功能的摄像机。

7.光谱响应特性

　　CCD器件由硅材料制成，对近红外比较敏感，光谱响应可延伸至1.0um左右。

其响应峰值为绿光（550nm），分布曲线如右图所示。

夜间隐蔽监视时，可以用近红外灯照明，人眼看不清环境情况，在监视器上却可以清晰成像。

由于CCD传感器表面有一层吸收紫外的透明电极，所以CCD对紫外不敏感。

彩色摄像机的成像单元上有红、绿、兰三色滤光条，所以彩色摄像机对红外、紫外均不敏感。

8.CCD芯片的尺寸

　　CCD的成像尺寸常用的有1/2"

、1/3"

等，成像尺寸越小的摄像机的体积可以做得更小些。

在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。

CCD摄像机质量对网络摄像机的影响

提要：

网络摄象机（网络摄象服务器、视频服务器、网络视频转换器等）采用的CCD摄像机的质量对带宽的影响很大，采用优质的CCD摄像机可以大大减少网络摄象机的带宽。

1.问题的提出

网络摄象机技术的发展，特别是宽带网络的普及，使得基于网络的网络监控应用正在普及。

灵活的监视和控制配置、与信息网络紧密融合、长距离远程监控等优势都是传统监控所不可比拟的。

如何正确掌握及合理应用网络摄象机是用户面临的新课题。

网络摄象机实际应用中的主要问题，第一是图像压缩技术问题：

第二就是网络带宽数据传输问题。

所谓解决带宽问题的实质就是如何在有限的带宽上传输更高质量的图像，当然还有计算机操作系统软件管理能力的提高（解压）问题；

图像数据压缩技术的发展以及高速中央处理器的应用等都是解决网络摄象机图像压缩问题的基础技术，许多技术（特别是MPEG4）的发展，无疑使我们今天的网络摄象机能够比以前取得更大的图像压缩比。

但是否有了这些就足够了呢？

答案是否定的。

2.提高原始参考图像质量是图像压缩的关键

在一定的压缩技术和一定的应用环境下，是什么因素影响网络摄象机的带宽呢？

这就是系统前端使用的CCD摄像机是否能够送出稳定干净的图像，即每一帧都作为新增加原始参考图像呢，还是作为不变的可压缩的变异图像，这个因素往往被大家忽视。

不稳定不干净的图像输入到网络摄象机后，网络摄象机识别为新增加的原始参考图像而被重新传输。

本来不变的可压缩的变异图像被误判成新增加原始参考图像，表现为带有色偏、色滚、画面扭曲或滚动、干扰条纹、噪点等等。

实践证明，网络摄象机传输的这些不稳定不干净的图像本来应该作为没有变异的图像传输，那么这些图像数据所占用的传输带宽就一定很大。

为什么会出现这个结果呢？

这要从图像数据压缩原理去理解。

图像数据压缩通常主要通过两个环节来实现：

第一个环节是对图像尺寸的压缩，图像尺寸越小，图像数据就越短，从而达到压缩数据量的目的。

第二个环节是对图像形成过程的压缩，就是在连续图像传输的过程中，我们只传输图像中变化的部分，而使相对静止的部分不传输，这样使图像数据变短而实现了压缩，也就减少占用过多的带宽，。

比如，我们监控一个房间里的情况。

在房间里没有人或动物走动时，我们看到的图像是静止的，此时网络摄象机没有必要重复传输那么多相同的画面，所以静止状态所占用的带宽很小。

而当有人或动物走动时