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在实际应用中,并不一定使每一个监视点都按全方位来配置,通常仅是在整个监控系统中的某几个特殊的监视点才配备全方位设备。
例如,在前述的某招待所的定点监控系统中,也可考虑将监视停车场情况的定点摄像机改为全方位摄像机(更换电动变焦镜头并增加全方位云台),再在控制室内增加一台控制器,这样就可以把对停车场的监视范围扩大了,既可以对整个停车场进行扫视,也可以对某个局部进行监视。
电视监控系统的前端设备
电视监控系统的前端设备通常由摄像机、手动或电动镜头、云台、防护罩、监听器、报警探测器和多功能解码器等部件组成,它们各司其职,并通过有线、无线或光纤传输媒介与中心控制系统的各种设备建立相应的联系(传输视/音频信号及控制、报警信号)。
在实际的电视监控系统中,这些前端设备不一定同时使用,但实现监控现场图像采集的摄像机和镜头是必不可少的。
2.1摄像机
摄像机是获取监视现场图像的前端设备,它以面阵CCD图像传感器为核心部件,外加同步信号产生电路、视频信号处理电路及电源等。
近年来,新型的低成本MOS图像传感器有了较快速的发展,基于MOS图像传感器的摄像机已开始被应用于对图像质量要求不高的可视电话或会议电视系统中。
由于MOS图像传感器的分辨率和低照度等到主要指标暂时还比不上CCD图像传感器,因此,在电视监控系统中使用摄像机仍为CCD摄像机。
摄像机具有黑白和彩色之分,由于黑白摄像机具有高分辨率、低照度等优点,特别是它可以在红外光照下成像,因此在电视监控系统中,黑白CCD摄像机仍具有较高的市场占有率。
顺便指出,在各商家列出的闭路电视监控器材清单中的摄像机通常都是不带镜头的(一体化摄像机除外),因此在实际应用中,应根据监控现场的实际环境及用户要求,为摄像机配合适的镜头。
2.1.1黑白CCD摄像机的主要参数
在电视监控系统中选择摄像机,一般要看几个主要的参数,即分辨率、最低照度和信噪比等,另外还要考虑摄像机的附带功能及价格和今后服务等因素。
以下对摄像机的几个主要参数作一介绍。
A、CCD尺寸及像素数
CCD尺寸指的是CCD图像传感器感光面的对角线尺寸,早期的CCD尺寸比较大,为lin、2/3in和1/2in等几种,因而近年来用于电视监控摄像机的CCD尺寸以1/3in为主流。
像素数指的是摄像机CCD传感器的最大像素数,有些给出了水平及垂直方向的像素数,如500H*582V,有些则组出了前两者的乘积值,如30万像素。
对于一定尺寸的CCD芯片,像素数越多则意味着每一像素单元的面积越小,因而由该芯片构成的摄像机的分辨率也就越高。
例如,在电视监控摄像机中使用的CCD传感器的像素有的已达到48万像素。
B、分辨率
分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数,它指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时,在监视器(应比摄像机的分辨率高)上能够看到的最多线数。
当超过这一线数时,屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相间的线条。
工业监视用摄像机的分辨率通常在380~460线之间,广播级摄像机的分辨率则可达到700线左右。
C、低照度
低照度指的是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。
测定此参数时,还应特别注明镜头的最大相对孔径。
例如,使用F1.2的镜头,当被景物的光亮度值低到0.04lx时,摄像机输出的视频信号幅值为最大幅值的50%,即达到350mV(标准视频信号最大幅起来700mV),则称此摄像机的最低照度为0.04lx/F1.2。
被摄景物的光亮度值再低,摄像要输出的视频信号的幅值就达不到350mV了,反映在监视器的屏幕上,将是一屏很难分辨出层次的、灰暗的图像。
D、信噪比及伽玛校正系数
信噪比也是摄像机的一个主要参数。
其基本定义是信号对于噪声的比值乘以20log,一般摄像机给出的信噪比值均是在AGC(自动增益控制)关闭时的值,因为当AGC接通时,会对小信号进行提升,使得噪声电平也相应提高。
CCD摄像机的信噪比的典型值一般为45~55dB。
测量信噪比参数时,应使用视频杂波测量仪直接连接于摄像机的视频输出端子上。
监控基础培训(三)
在实际应用中,经常听到有用户提出诸如某摄像机能够“看多远”之类的问题,比如100m、500m甚至1km远外的物体还能否在监视器上清晰地显示出来。
有了前面关于镜头的成像尺寸、焦距及视场角等概念后,这个问题就不难解释了,即“看多远”问题与许多因素有关。
比如说,用某定焦镜头可以看清100m远处的钞票的面值。
一般来说,镜头焦距越长,“看”得就越远,但同时视场角却变小,结果观看的范围变窄了。
举个简单的例子,若用标准镜头刚好看清远处某人的基本特征(是男或是女),则换用长焦距镜头则可能看清其面部特征(是否有痣或疤),但却无法看见该人穿的是什么裤子和鞋(这部分已经“涨”出了画面),而换用广角镜头则只可能看到画面中有人(连男女都分辨不出),但却可看清该人在整个监视场景中的所处的位置,周围还有什么别的人物或参照物。
因此,关于“看多远”的较为科学的说法应该是“在屏幕上成的像大小可对应于实际观测距离处多高或多宽的景物”。
例如,用8mm镜头观测10m远处的景物,如果该处有10个人站成一排则刚好可横向充满整个监视器屏幕。
接口
镜头的安装方式有C型安装和CS型安装两种。
图2-4画出了这两种镜头的接口部位示意图。
其中上半部为CS型镜头,下半部为C型镜头。
在电视监控系统中常用的镜头是C型安装镜头(in32牙螺纹座),这是一种国际公认的标准。
这种镜头安装部位的口径是25.4mm(in),从镜头安装基准面到焦点的距离是17.526mm。
大多数摄像机的镜头接口则做成CS型,因此将C型镜头安装到CS接口的摄像机时需增配一个5mm厚的接圈,而将CS镜头安装到CS接口的摄像机时就不需接圈。
在实际应用中,如果误对CS型镜头加装接圈后安装到CS接口摄像机上,会因为镜头的成像面不能落到摄像机的CCD靶面上而不能得到清晰的图像,而如果对C型镜头不加接圈就直接接到CS接口摄像机上,则可能使镜头的后镜面碰到CCD的靶面的保护玻璃,造成CCD摄像机的损坏,这一点在实用中需特别注意。
镜头的种类
镜头的种类有许多种,每一种镜头都有其特点。
根据功能与结构的不同,这些镜头的价格相差非常大,如电动变焦镜头要比普通定焦镜头的价格高约10倍,因此,只有正确了解各种镜头的特性,才能更加灵活地选择镜头。
A、固定光圈定焦镜头
固定光圈定焦镜头是相对较为简单的一种镜头,该镜头上只有一个可手动调整的对焦调整环(环上标有若干距离参考值),左右旋转该环可使成在CCD靶面上的像最为清晰,此时在监视器屏幕上得到图像也最为清晰。
由于是固定光圈镜头,因此在镜头上没有光圈调整环,也就是说该镜头的光圈是不可调整的,因而进入镜头的光通量是不能通过简单地改变镜头因素而改变,而只能通过改变被摄现场的光照度来调整,如增减被摄现场的照明灯光等。
这种镜头一般应用于光照度比较均匀的场合,如室内全天以灯光照明为主的场合,在其他场合则需与带有自动电子快门功能的CCD摄像机合用(当然,目前市面上绝大多数的CCD摄像机均带有自动电子快门功能),通过电子快门的调整来模拟光通量的改变。
B、手动光圈定焦镜头
手动光圈定焦镜头比固定光圈定焦镜头增加了光圈调整环,其光圈调整范围一般可从F1.2或F1.4到全关闭,能很方便地适应被摄现场的光照度,然而由于光圈的调整是通过手动人为地进行的,一旦摄像机安装完毕,位置固定下来,再频繁地调整光圈就不那么容易了,因此,这种镜头一般也是应用于光照度比较均匀的场合,而在其他场合则也需与带有自动电子快门功能的CCD摄像机合用,如早晚与中午、晴天与阴天等光照度变化比较大的场合,通过电子快门的调整来模拟光通量的改变。
C、自动光圈定焦镜头
自动光圈定焦镜头在结构上有了比较大的改变,它相当于在手动光圈定焦镜头的光圈调整环上增加一个由齿轮啮合传动的微型电动机,并从其驱动电路上引出3芯或4芯线传送给自动光圈镜头,至使镜头内的微型电动机相应做正向或反向转动,从而高速光圈的大小。
自动光圈镜头又分为含放大器(视频驱动型)与不含放大器(直流驱动型)两种规格。
D、手动变焦镜头
顾名思义,手动变焦镜头的焦距是可变的,它有一个焦距调整环,可以在一定范围内调整镜头的焦距,其变比一般为2~3倍,焦距一般在3.6~8mm。
在实际工程应用中,通过手动调节镜头的变焦环,可以方便地选择监视现场的视场角,如:
可选择对整个房间的监视或是选择对房间内某个局部区域的监视。
当对于监视现场的环境情况不十分了解时,采用这种镜头显然是非常重要的了。
对于大多数电视监控系统工程来说,当摄像机安装位置固定下来后,再频繁地手动变焦是很不方便的,因此,工程完工后,手动变焦镜头的焦距一般很少再去调整,而仅仅起到定焦镜头的作用。
因而手动变焦镜头一般用在要求较为严格而用定焦镜头又不易满足要求的场合。
但这种镜头却受到工程人员的青睐,因为在施工调试过程中使用这种镜头,通过在一定范围的焦距调节,一般总可以找到一个可使用户满意的观测范围(不用反复更换不同焦距的镜头),这一点在外地施工中尤为显得方便。
E、自动光圈电动变焦镜头
此种镜头与前述的自动光圈定焦镜头相比另外增加了两个微型电动机,其中一个电动机与镜头的变焦环啮合,当其受控而转动时可改变镜头的焦距(Zoom);
另一个电动机与镜头的对焦环啮合,当其受控而转动时可完成镜头的对焦(Focus)。
由于该镜头增加了两个可遥控调整的功能,因而此种镜头也称作电动两可变镜头。
自动光圈电动变焦镜头一般引出两组多芯线,其中一组为自动光圈控制线,其原理和接法与前述的自动光圈定焦镜头的控制线完全相同;
另一组为控制镜头变焦及对焦的控制线,一般与云台镜头控制器及解码器相连。
当操作远程控制室内云台镜头控制器及解码器的变焦或对焦按钮时,将会在此变焦或对焦的控制线上施加一个或正或负的直流电压,该电压加在相应的微型电动机上,使镜头完成变焦及对焦调整功能。
监控基础培训(四)
1.3云台与防护罩
云台是承载摄像机进行水平和垂直两个方向转动的装置。
云台内装两个电动机。
这两个电动机一个负责水平方向的转动,另一个负责垂直方向的转动。
水平转动的角度一般为350?
,垂直转动则有±
45?
、±
35?
75?
等等。
水平及垂直转动的角度大小可通过限位开关进行调整。
云台的分类大致如下:
1.3.1室内用云台及室外用云台
室内用云台承重小,没有防雨装置。
室外用云台承重大,有防雨装置。
有些高档的室外云台除有防雨装置外,还有防冻加温装置。
1.3.2承重
为适应安装不同的摄像机及防护罩,云台的承重应是不同的。
应根据选用的摄像机及防护罩的总重量来选用合适承重的云台。
室内云台的承重量较小,云台的体积和自重也较小。
室外用云台因为肯定要在它的上面安装带有防护罩(往往还是全天候防护罩)的摄像机,所以承重量都较大。
它的体积和自重也较大。
目前出厂的室内云台承重量大约1.5kg~7kg左右,室外用云台承重量大约为7kg~50kg左右。
还有些云台是微型云台,比如与摄像机一起安装在半球型防护罩内或全天候防护罩内的云台。
1.3.3控制方式
一般的云台均属于有线控制的电动云台。
控制线的输入端有五个,其中一个为电源的公共端,另外四个分为上、下、左、右控制端。
如果将电源的一端接在公共端上,电源的另一端接在“上”时,则云台带动摄像机头向上转,其余类推。
还有的云台内装继电器等控制电路,这样的云台往往有六个控制输入端。
一个是电源的公共端,另四个是上、下、左、右端,还有一个则是自动转动端。
当电源的一端接在公共端,电源另一端接在“自动”端,云台将带摄像机头按一定的转动速度进行上、下、左、右的自动转动。
在电源供电电压方面,目前常见的有交流24V和220V两种。
云台的耗电功率,一般是承重量小的功耗小,承重量大的功耗大。
目前,还有直流6V供电的室内用小型云台,可在其内部安装电池,并用红外遥控器进行遥控。
目前大多数云台仍采用有线摇控方式。
云台的安装位置距控制中心较近,且数量不多时,一般从控制台直接输出控制信号进行控制。
而当云台的安装位置距离控制中心较远且数量较多时,往往采用总线方式传送编码的控制信号并通过终端解码器解出控制信号再去控制云台的转动。
在选用云台时,最好选用在云台固定不动的位置上安装有控制输入端及视频输入输出端接口的云台,并且在固定部位与转动部位之间(即与摄像机之间)有用软螺旋线形成的摄像机及镜头的控制输入线和视频输出线的连线。
这样的云台安装使用后不会因长期使用导致转动部分的连线损坏。
特别是室外用的云台更应如此。
防护罩是使摄像机在有灰尘、雨水、高低温等情况下正常使用的防护装置。
防护罩一般分为两类。
一类是室内用防护罩,这种防护罩结构简单,价格便宜。
其主要功能是防止摄像机落尘并有一定的安全防护作用,如防盗、防破坏等。
室外防护罩一般为全天候防护罩,即无论刮风、下雨、下雪、高温、低温等恶劣情况,都能使安装在防护罩内的摄像机正常工作。
因而这种防护罩具有降温、加温、防雨、防雪等功能。
同是,为了在雨雪天气仍能使摄像机正常摄取图像,一般在全天候防护罩的玻璃窗前安装有可控制的雨刷。
目前较好的全天候防护罩是采用半导体器件加温和降温的防护罩。
这种防护罩内装有半导体元件,即可自动加温,也可自动降温,并且功耗较小。
1.4解码器
在具体的闭路电视监控系统工程中,解码器是属于前端设备的,它一般安装在配有云台及电动镜头的摄像机附近,有多芯控制电缆直接与云台及电动镜头相联,另有通信线(通常为两芯护套线或两芯屏蔽线)与监控室内的系统主机相联。
SP8060系列解码器不能单独使用,而必须与SP8000、SP8200、SP8300矩阵控制系统和SP8050配合使用。
同一系统中有很多解码器,所以每个解码器上都有一个拨码开关,它决定了该解码器在该系统中的编号(即ID号),在使用解码器时首先必须对拨码开关进行设置。
在设置时,必须跟系统中的摄像机编号一致。
如不一致,会出现操作混乱,例如:
当摄像机的信号连接到SP8000系列主机第一视频输入口,即CAM1,而相对应的解码器的编号应设为1。
否则,操作解码器时,很可能在监视器上看不见云台的转动和镜头的动作,甚至可能认为此解码器有故障。
SP8060、SP8060O解码器具有自检功能,即不需远端主机的控制,直接在解码器上操作拨码开关,此测试云台及电动镜头的工作是否正常来判断连线是否正确,同时镜头电压可在6V、8V、10V、12V之间进行选择,以适应不同的镜头电源。
SP8060系列解码器的通讯指示灯,当通讯正确时,指示灯闪亮,这样,就很容易判断此解码器与系统主机连线是否正确。
摄像监控系统实用知识问答
问:
摄像头可照到多远的地方?
其拍摄的角度和范围有多大?
答:
简单的说,摄像头所拍摄的范围及角度和视力正常的人眼力极为相似,也就是说,从摄像头传送到屏幕的画面,就和正常人眼扫射同一场景的情形几乎是一样的(可视距离约在20-30公尺)。
假设摄像头被放在屋子一角,那么它所拍摄到的结果会和一个人站在同一定点所看到的结果一样。
因此,您可以不必担心所购买的摄像头是不是只能拍摄到另一个地方,或是两侧的视野角度太窄的问题,因为摄像头都是做成“广角”镜头,拍摄到的结果和由人眼看到的结果几乎没什么两样。
摄像头可拍摄的角度,与其所装配的镜头有极大的关系,镜头的规格“专业”的分类是以焦距为单位,大概的定义如下:
(此专业的分类和我们平时所认定的规格有些差距,如我们称25mm为望远镜头,但就专业的摄影角度而言,只能算是标准镜头)
鱼眼镜头如:
6mm
超广角镜头如:
1.8/2.4mm
广角镜头如:
2.8/3.5mm
标准镜头如:
50/55mm
望远镜头如:
80/105/135/200mm
超望远镜头如:
400/600/800/1000mm
注:
镜头焦距的计算方式为镜头镜片组之中心(镜头是由多片镜片所组成,每一片镜片皆有其特殊功能)到焦点(底片)之长度,如55mm即镜片中心到感光组件上焦点为55mm。
所以大致上,广角镜头的长度小于标准镜头,标准镜头的长度又小于望远镜头。
不同的焦距长度,其拍摄的角度又有不同,它们的关系如下:
焦距长度(f)摄角(θ)焦距长度(f)摄角(θ)
15mm
111°
85mm
29°
17mm
104°
100mm
24°
20mm
94°
135mm
18°
24mm
84°
200mm
12°
28mm
75°
300mm
8°
35mm
64°
600mm
4.1°
55mm
43°
800mm
3.1°
58mm
41°
120mm
2.1°
一般针孔摄影头所使用的镜头焦距,大多小于“鱼眼镜头”,因此可看到的范围相当大,甚至有的拍摄角度可以到达180°
,不过虽然可视的角度变大了,但是影像中的对焦也跟着缩小,所以虽然理论上,针孔摄影机的对焦范围由数公分到无限远处,但是无限远处的东西太小了,若针孔摄影头本身的分辨率不够高的话,太远的物体就看不到了;
所以说摄像头的可视距离,与摄像头本身的分辨率成正必比。
问:
摄像头的寿命有多久?
这要看摄像头本身的电路设计而定,如有些以COMS为基础的摄像头使用上一般都比以CCD为基础的摄像头寿命要短;
COMS的摄像头有些甚至使用几个月便告终正寝,而CCD摄像头若配合品质优良的供电器皆可持续通电使用几个月,甚至数年都没什么问题。
一般摄像头的工作温度为―10度~50度,所以在这个范围之外,是有可能导致摄像头故障或暂时失灵的。
问:
要录下四个摄像头的监视内容,需要使用四台录像机吗?
如果加装一台四分割,就可以只用一台录像机直接录下这四分割的画面,也就是同时录下四台摄像头的监视画面。
我想买一台摄像头,是想监视我的汽车用,大概要装在四楼的高度,拍摄时间都是在深夜,请问应选用什么摄像头才可拍得很清楚?
一般房屋如果没有特别挑高的话,4楼到1楼的“垂直距离”差不多有12~15米,如果停车的位置和建筑物又有一段距离的话,那四楼阳台(或窗口)到车子的距离还会更远(可能会超过15米),针孔或鱼眼式摄像头显然投光距离不够,只有5公尺,且因为是“广角镜头”,所以拍摄的清晰效果会和您站在家里的阳台看车子的程度差不多,因此可以看得到小偷,但因为人有点小所以不会太清楚。
考虑到夜间使用。
因此建议您购买:
1、望远型黑白摄像头(标准型夜视效果较佳),配合红外线发射器一个,发射 距离20米左右。
2、望远型红外黑白摄像头。
观看拍摄结果使用家中的电视即可
问:
我家为三居室,平时家中无人,只有一保姆,想请教一下如何安置一套隐密式监视录像设备,含影像与声音,录像时间至少12小时?
我们的建议如下:
1、有声摄像头组件:
摄像头内置麦克风,一般可接收10公尺范围内声音,所以若安装的环境面积不是很大,应都可以接收。
另外要考虑的是拍摄时房内光光线是否充足?
若光线不足的话必须改买具有红外拍摄 功能的监视器,再个别加一个微型麦克风
在光线不佳的情况下最好选用黑白摄像头,一般来讲使用黑白摄像头体积小,易于隐蔽。
2、四分割:
因为同时需要录三台摄像机,所以必须加装一台四分割才能一次录整个画面,依需求选择彩色和黑白
3、录像:
专业长时间录像机对个人来说很昂贵,可以使用计算机作长时间的录像与远程监视。
(对于安装监视器我们要提醒您的是应遵守国家的有关法律法规,虽然在自己家里安装,但监视保姆可能有侵犯隐私权的法律问题,应向有关部门咨询。
据了解,国家于去年发布了“技术安全防范管理规定”,一切用于安防监视系统的安装都应由有资质的专业公司
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