CCD監(jiān)控?cái)z像機(jī)的初步認(rèn)識(shí)一、CCD攝像機(jī)的初步認(rèn)識(shí)

1.什么是CCD攝像機(jī)？

CCD是ChargeCoupledDevice(電荷耦合器件)的縮寫，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、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。

2.CCD攝像機(jī)的工作方式被攝物體的圖像經(jīng)過鏡頭聚焦至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視頻圖像。

3.分辨率的選擇評(píng)估攝像機(jī)分辨率的指標(biāo)是水平分辨率，其單位為線對(duì)，即成像后可以分辨的黑白線對(duì)的數(shù)目。常用的黑白攝像機(jī)的分辨率一般為380-600，彩色為330-480，其數(shù)值越大成像越清晰。一般的監(jiān)視場(chǎng)合，用400線左右的黑白攝像機(jī)就可以滿足要求。而對(duì)于醫(yī)療、圖像處理等特殊場(chǎng)合，用600線的攝像機(jī)能得到更清晰的圖像。

4.成像靈敏度通常用最低環(huán)境照度要求來表明攝像機(jī)靈敏度，黑白攝像機(jī)的靈敏度大約是0.02-0.5Lux(勒克斯)，彩色攝像機(jī)多在1Lux以上。0.1Lux的攝像機(jī)用于普通的監(jiān)視場(chǎng)合；在夜間使用或環(huán)境光線較弱時(shí)，推薦使用0.02Lux的攝像機(jī)。與近紅外燈配合使用時(shí)，也必須使用低照度的攝像機(jī)。另外攝像機(jī)的靈敏度還與鏡頭有關(guān)，0.97Lux/F0.75相當(dāng)于2.5Lux/F1.2相當(dāng)于3.4Lux/F1.

參考環(huán)境照度：夏日陽光下100000Lux，陰天室外10000Lux，電視臺(tái)演播室1000Lux，距60W臺(tái)燈60cm桌面300Lux，室內(nèi)日光燈100Lux，

黃昏室內(nèi)10Lux，20cm處燭光10-15Lux，

夜間路燈0.1Lux。

5.電子快門電子快門的時(shí)間在1/50-1/100000秒之間，攝像機(jī)的電子快門一般設(shè)置為自動(dòng)電子快門方式，可根據(jù)環(huán)境的亮暗自動(dòng)調(diào)節(jié)快門時(shí)間，得到清晰的圖像。有些攝像機(jī)允許用戶自行手動(dòng)調(diào)節(jié)快門時(shí)間，以適應(yīng)某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合。

6.外同步與外觸發(fā)外同步是指不同的視頻設(shè)備之間用同一同步信號(hào)來保證視頻信號(hào)的同步，它可保證不同的設(shè)備輸出的視頻信號(hào)具有相同的幀、行的起止時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)外同步，需要給攝像機(jī)輸入一個(gè)復(fù)合同步信號(hào)(C-sync)或復(fù)合視頻信號(hào)。外同步并不能保證用戶從指定時(shí)刻得到完整的連續(xù)的一幀圖像，要實(shí)現(xiàn)這種功能，必須使用一些特殊的具有外觸發(fā)功能的攝像機(jī)。

7.光譜響應(yīng)特性CCD器件由硅材料制成，對(duì)近紅外比較敏感，光譜響應(yīng)可延伸至1.0um左右。其響應(yīng)峰值為綠光(550nm)。夜間隱蔽監(jiān)視時(shí)，可以用近紅外燈照明，人眼看不清環(huán)境情況，在監(jiān)視器上卻可以清晰成像。由于CCD傳感器表面有一層吸收紫外的透明電極，所以CCD對(duì)紫外不敏感。彩色攝像機(jī)的成像單元上有紅、綠、藍(lán)三色濾光條，所以彩色攝像機(jī)對(duì)紅外、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，成像尺寸越小的攝像機(jī)的體積可以做得更小些。在相同的光學(xué)鏡頭下，成像尺寸越大，視場(chǎng)角越大。芯片規(guī)格成像面大小(寬X高)對(duì)角線1/26.4x4.8mm8mm1/34.8x3.6mm6mm二、CCD攝像機(jī)的分類

安全防范系統(tǒng)中，圖像的生成當(dāng)前主要是來自CCD攝像機(jī),CCD是電荷耦合器件（chargecoupleddeice）的簡稱，它能夠?qū)⒐饩€變?yōu)殡姾刹㈦姾纱鎯?chǔ)及轉(zhuǎn)移，也可將存儲(chǔ)的電荷取出使電壓發(fā)生變化，因此是理想的攝像機(jī)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)和撞擊之特性而被廣泛應(yīng)用。CCD攝像機(jī)大致可分為下列幾大類：

1、依成像色彩劃分

(1)彩色攝像機(jī)：適用于景物細(xì)部辨別，如辨別衣著或景物的顏色。因有顏色而使信息量增大，信息量一般認(rèn)為是黑白攝像機(jī)的10倍。

(2)黑白攝像機(jī)：是用于光線不足地區(qū)及夜間無法安裝照明設(shè)備的地區(qū)，在僅監(jiān)視景物的位置或移動(dòng)時(shí)，可選用分辨率通常高于彩色攝像機(jī)的黑白攝像機(jī)。

依攝像機(jī)分辨率劃分

(1)影像像素在25萬像素（pixel）左右、彩色分辨率為330線、黑白分辨率在420線左右的低檔型。

(2)影像像素在25萬~38萬之間、彩色分辨率為420線、黑白分辨率在500線左右的中檔型

(3)影像在38萬點(diǎn)以上、彩色分辨率大于或等于480線、黑白分辨率在570線以上的高分辨率。

2、依攝像機(jī)靈敏度劃分

(1)普通型：正常工作所需照度為1~3Lux

(2)月光型：正常工作所需照度為0.1Lux左右

(3)星光型：正常工作所需照度為0.01Lux以下

(4)紅外照明型：原則上可以為零照度，采用紅外光源成像。

3、按攝像元件的CCD靶面的大小劃分

(1)linch靶面尺寸為寬12.7mmX高9.6mm,對(duì)角線16mm

(2)2/3inch靶面尺寸為寬8.8mmX高6.6mm,對(duì)角線11mm

(3)1/2inch靶面尺寸為寬6.4mmX高4.8mm,對(duì)角線8mm

(4)1/3inch靶面尺寸為寬4.8mmX高3.6mm,對(duì)角線6mm

(5)1/4inch靶面尺寸為寬3.2mmX高2.4mm,對(duì)角線4mm

此外CCD攝像機(jī)有PAL制和NTSC制之分，還可以按圖像信號(hào)處理方式劃分或按攝像機(jī)結(jié)構(gòu)區(qū)分。

三、CCD的安裝和調(diào)整

鏡頭的安裝方式：有C式和CS式兩種，兩者的螺紋均為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(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離為17.562毫米，比CS式距離CCD靶面多一個(gè)專用接圈的長度，CS式距焦點(diǎn)距離為12.5毫米。別小看這一個(gè)接圈，如果沒有它，鏡頭與攝像頭就不能正常聚焦，圖象變得模糊不清。所以在安裝鏡頭前，先看一看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(diào)節(jié)環(huán)（如松下產(chǎn)品），調(diào)節(jié)時(shí)，用螺絲刀擰松調(diào)節(jié)環(huán)上的螺絲，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)，此時(shí)CCD靶面會(huì)相對(duì)安裝基座向后（前）運(yùn)動(dòng)，也起到接圈的作用。另外（如SONY，JVC）采用的方式類似后像調(diào)節(jié)環(huán)，它的固定螺絲一般在攝像機(jī)的側(cè)面。擰松后，調(diào)節(jié)頂端的一個(gè)齒輪，也可以使圖象清晰而不用加減接圈。

1、AGCON/OFF（自動(dòng)增益控制）：攝像頭內(nèi)有一個(gè)將來自CCD的信號(hào)放大到可以使用水準(zhǔn)的視頻放大器，其放大即增益，等效于有較高的靈敏度，然而在亮光照的環(huán)境下放大器將過載，使視頻信號(hào)畸變。當(dāng)開關(guān)在ON時(shí)，在低亮度條件下完全打開鏡頭光圈，自動(dòng)增加增益以獲得清晰的圖象。開關(guān)在OFF時(shí)，在低亮度下可獲得自然而低噪聲的圖像。

2、ATWON/OFF（自動(dòng)白平衡）：開關(guān)撥到ON時(shí)，通過鏡頭來檢測(cè)光源的特性/色溫，從而自動(dòng)連續(xù)設(shè)定白電平，即使特性/色溫改變也能控制紅色和藍(lán)色信號(hào)的增益。

3、ALC/ELC（自動(dòng)亮度控制/電子亮度控制）：當(dāng)選擇ELC時(shí)，電子快門根據(jù)射入的光線亮度而連續(xù)自動(dòng)改變CCD圖像傳感器的曝光時(shí)間（一般從1/50到1/10000秒連續(xù)調(diào)節(jié)）。選擇這種方式時(shí)，可以用固定或手動(dòng)光圈鏡頭替代ALC自動(dòng)光圈鏡頭。?

需要注意的是：在室外或明亮的環(huán)境下，由于ELC控制范圍有限，還是應(yīng)該選擇ALC式鏡頭；在某些獨(dú)特的照明條件下，可能出現(xiàn)下列情況：

①在聚光燈或窗戶等高亮度物體上有強(qiáng)烈的拖尾或模糊現(xiàn)象。

②圖象顯著地閃爍和色彩重現(xiàn)性不穩(wěn)定。

③白平衡有周期性變化，如果發(fā)生這些現(xiàn)象，應(yīng)使用ALC鏡頭。以固定光圈鏡頭采用ELC方式時(shí)，圖象的景深可能小于使用ALC式鏡頭所獲得的景深。因此，攝像頭在完全打開固定光圈鏡頭而采用ELC方式時(shí)。景深會(huì)比使用ALC式鏡頭時(shí)小，而且圖象上遠(yuǎn)處的物體可能不在焦點(diǎn)上。當(dāng)鏡頭是自動(dòng)光圈鏡頭時(shí)，需要將開關(guān)撥到ALC方式。

4、BLCON/OFF（背光補(bǔ)償開關(guān)）：當(dāng)強(qiáng)大而無用的背景照明影響到中部重要物體的清晰度時(shí)，應(yīng)該把開關(guān)撥到ON位置。

注意：①當(dāng)與云臺(tái)配用或照明迅速改變時(shí)，建議把該開關(guān)放在OFF位置，因?yàn)樵贠N位置時(shí)，鏡頭光圈速度變慢；

②如果所需物體不在圖像中間時(shí)，背光補(bǔ)償可能不會(huì)充分發(fā)揮作用。

5、LL/INT（同步選擇開關(guān)）：此開關(guān)用以選擇攝像頭同步方式，INT為內(nèi)同步2，1隔行同步；LL為電源同步。有些攝像頭還有一個(gè)LLPHASE電源同步相位控制器。當(dāng)攝像頭使用于電源同步狀態(tài)時(shí)，此裝置可調(diào)整視頻輸出信號(hào)的相位，調(diào)整范圍大概是一幀。（調(diào)整需要專業(yè)人員進(jìn)行）

6、VIDEO/DC（鏡頭控制信號(hào)選擇開關(guān)）：ALC自動(dòng)光圈鏡頭的控制信號(hào)有兩種，當(dāng)需要將直流控制信號(hào)的自動(dòng)光圈鏡頭安裝在攝像頭上時(shí)，應(yīng)該選擇DC位置，需要安裝視頻控制信號(hào)的自動(dòng)光圈鏡頭時(shí)，應(yīng)該選擇VIDEO位置。當(dāng)選擇ALC自動(dòng)光圈視頻驅(qū)動(dòng)鏡頭時(shí)，還會(huì)有一個(gè)視頻電平控制（VIDEOLEVELL/H）可能需要調(diào)整，該控制器調(diào)節(jié)輸出給自動(dòng)光圈鏡頭的控制電平，用以控制鏡頭光圈的開大和縮?。ò歼M(jìn)光亮）。

在攝像頭的配件中，有一個(gè)黑色的小插頭，插頭有四個(gè)針，連接攝像頭上的黑色插座。如果用DC驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)光圈鏡頭，鏡頭上已經(jīng)做好了插頭，只要插在插座上，把選擇開關(guān)撥到DC即可；如果用視頻驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)光圈鏡頭，工作人員在焊接插頭時(shí)，要根據(jù)說明書上的標(biāo)注用烙鐵進(jìn)行焊接，不能出現(xiàn)焊接錯(cuò)誤的情況。

7、SOFT/SHARP（細(xì)節(jié)電平選擇開關(guān)）：該開關(guān)用以調(diào)節(jié)輸出圖像是清晰（SHARP）還是平滑（SOFT），通常出廠設(shè)定在SHARP位置。

8、FLICKERLESS（無閃動(dòng)方式）：在電源頻率為50Hz的地區(qū)，CCD積累時(shí)間為1/50秒，如果使用NISC制式攝像機(jī)，其垂直同步頻率為60Hz，這樣將造成視覺影像不同步，在監(jiān)視器上出現(xiàn)閃動(dòng)；反之，在電源為60Hz的地區(qū)用PAL制式攝像機(jī)也會(huì)有此現(xiàn)象。為克服此現(xiàn)象，在電子快門設(shè)置了無閃動(dòng)方式檔，對(duì)NISC制式攝像機(jī)提供1/100秒，對(duì)PAL制式攝像機(jī)提供1/120秒的固定快門速度，可以防止監(jiān)視器上圖像出現(xiàn)閃爍。

9、手動(dòng)電子快門：有些用戶使用CCD攝取運(yùn)動(dòng)速度比較快的物體，如果以1/50秒速度拍攝，會(huì)產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。有些攝像頭給出了手動(dòng)電子快門，使CCD的電荷耦合速度固定在某一值，例如1/500、1/1000、1/2000秒等等，此時(shí)CCD的電荷耦合速度提高，這樣采集下來的圖像相對(duì)來說會(huì)減少拖尾現(xiàn)象，而且對(duì)于觀測(cè)高速運(yùn)動(dòng)或電火花一類物體，必須使用此設(shè)置。所以，某些專用攝像頭給出了手動(dòng)電子快門，提供給特殊用途的用戶。

四、攝像機(jī)鏡頭的分類和技術(shù)特性

(1)以鏡頭安裝方式分類

與普通照相機(jī)所用卡口鏡頭不同，所有攝像機(jī)的鏡頭均是螺紋口的，CCD攝像機(jī)的鏡頭安裝有兩種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即C安裝座和Cs安裝座。兩者之螺紋部分相同，都是1英寸32牙螺紋座，直徑均為25.4mm。不同之處在于C安裝座從鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離是17.526mm;Cs安裝從鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離則為12.5mm。如果要將一個(gè)C安裝座鏡頭裝到一個(gè)CS安裝座攝像機(jī)上時(shí)，則需要使用鏡頭轉(zhuǎn)換器，即C/CS調(diào)節(jié)圈。

(2)以鏡頭視場(chǎng)大小分類

標(biāo)準(zhǔn)鏡頭：視角300左右，當(dāng)鏡頭焦距近似等于攝像靶面對(duì)角線長度時(shí)，則定為該機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。在2/3英寸CCD攝像機(jī)中，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為16mm，在1/2英寸CCD攝像機(jī)中，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為12mm，在1/3英寸CCD攝像機(jī)中，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為8mm。

廣角鏡頭：視角550以上，焦距可小到幾毫米，能提供較寬廣的視景。

遠(yuǎn)攝鏡頭：視角200以內(nèi)，焦距可達(dá)幾十厘米、幾十分米，這種鏡頭可在遠(yuǎn)距離情況下將拍攝的物體影像放大，但觀察范圍將縮小。

變焦鏡頭：又稱伸縮鏡頭，有手動(dòng)變焦和電動(dòng)變焦兩類，可對(duì)所監(jiān)視場(chǎng)景的視場(chǎng)角及目標(biāo)物進(jìn)行變焦距攝取圖像，適合長距離變化觀察和攝取目標(biāo)。

變焦鏡頭的特點(diǎn)是：在成像清晰的情況下，通過鏡頭焦距的變化來改變圖像大小與視場(chǎng)大小。

針孔鏡頭：鏡頭端頭直徑僅幾毫米,可隱蔽安裝。針孔鏡頭或棱鏡鏡頭適用于有遮蓋物或有特殊要求的環(huán)境中，此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)鏡頭或容易受損、或容易被發(fā)現(xiàn)，采用針孔鏡頭或棱鏡鏡頭可滿足類似特殊要求，比如在工業(yè)窯爐及精神病院等場(chǎng)所。

(3)以鏡頭光圈分類

鏡頭有手動(dòng)光圈和自動(dòng)光圈之分，手動(dòng)光圈鏡頭適合于亮度變化較小場(chǎng)所，自動(dòng)光圈鏡頭因光照度發(fā)生大幅度變化時(shí)，其光圈亦作自動(dòng)調(diào)整，可提供必要的動(dòng)態(tài)范圍，使攝像機(jī)產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的視頻信號(hào)，故適合于亮度變化較大場(chǎng)所。自動(dòng)光圈有兩類：一類是通過視頻信號(hào)控制鏡頭光圈,稱為視頻驅(qū)動(dòng)型，另一類是利用機(jī)上直流電壓直接控制光圈，稱為DC驅(qū)動(dòng)型。

(4)從鏡頭焦距上分類

短焦距鏡頭：因入射角較寬，故可提供一個(gè)較寬闊的視景。

中焦距鏡頭：即標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，焦距的長度視CCD靶面的尺寸而定。

長焦距鏡頭：因入射角較窄，故僅能提供一個(gè)狹窄的視景，適用于遠(yuǎn)距離監(jiān)視。

(5)焦距和視場(chǎng)角

焦距是從透鏡中心到一個(gè)平面的距離，在此平面可產(chǎn)生一個(gè)目標(biāo)物之清晰影像，通常用焦距值f表示。鏡頭焦距f、鏡頭到目標(biāo)物的距離d、視野H×V之間的關(guān)系。

由此可知，鏡頭的焦距與視場(chǎng)角的大小成反比，即焦距越長，視場(chǎng)角越小；焦距越短，視場(chǎng)角越大。

(6)相對(duì)孔徑和光圈

鏡頭的相對(duì)孔徑是鏡頭的入射膛D與焦距f之比，它是決定鏡頭通光能力的重要指標(biāo)。式F=f/D表示，即光圈數(shù)。F值越小，頭上均標(biāo)有其最大的F值，如6mm/F1，距f為6mm，最大孔徑為4.29mm。對(duì)孔徑的平方成正比，在鏡頭的標(biāo)環(huán)上常標(biāo)有1.4、2、2.8、4、5.16、22等檔。CCD攝像機(jī)與鏡頭的選配原則

一、CCD攝像機(jī)的選用原則

CCD攝像機(jī)與鏡頭的選用原則是根據(jù)使用場(chǎng)合、監(jiān)視對(duì)象、目標(biāo)距離、安裝環(huán)境及監(jiān)視目的來選擇所需的攝像機(jī)。一般來講，在保證攝像系統(tǒng)可靠性及基本質(zhì)量的前提下盡可能采用中低檔次的攝像機(jī)和鏡頭，這一方面可以節(jié)省投資，另一方面,通常檔次越高的設(shè)備由于其造價(jià)高產(chǎn)量必然較少，故相對(duì)來說可靠性指標(biāo)比之中低檔次產(chǎn)品要低，而維護(hù)使用的費(fèi)用及技術(shù)水平卻要求較高。作為電視監(jiān)控系統(tǒng)不能像電視臺(tái)那樣配備水平較高的專業(yè)技術(shù)人員，因操作的限制，高檔次設(shè)備得不到高質(zhì)量畫面的例子屢見不鮮的。彩色攝像機(jī)能辨別出景物或衣著的顏色，適合觀察和辨認(rèn)目標(biāo)細(xì)節(jié)，但造價(jià)較高,清晰度較低，若進(jìn)行宏觀監(jiān)視，目標(biāo)場(chǎng)景色彩又較為豐富，此時(shí)最好采用彩色攝像機(jī)。從技術(shù)發(fā)展來看，彩色攝像機(jī)應(yīng)用比重越來越大。

黑白攝像機(jī)清晰度較高，靈敏度也高于彩色攝像機(jī)，但沒有色彩體現(xiàn)，所以在照度不高，目標(biāo)沒有明顯的色彩標(biāo)志和差異，同時(shí)又希望較清晰地反映出目標(biāo)下，應(yīng)選用黑白攝像機(jī)。

球形攝像機(jī)（DomeCamera），是科學(xué)技術(shù)發(fā)展?jié)B透到安全防范領(lǐng)域的代表之一，它是集CCD攝像機(jī)、變焦鏡頭、全方位云臺(tái)及解碼驅(qū)動(dòng)器于一體的新型攝像系統(tǒng)，其在性能方面已實(shí)現(xiàn)了云臺(tái)的高速及無級(jí)變速運(yùn)動(dòng)、鏡頭變焦及光圈的精確預(yù)置、程序式的多預(yù)置設(shè)定，甚至運(yùn)動(dòng)過程中的焦功能，從而使攝像系統(tǒng)具備自動(dòng)巡視和部分自動(dòng)跟蹤功能，從單純的功能型向智能型轉(zhuǎn)變。球形攝像機(jī)近年來被廣泛地應(yīng)用在賓館、醫(yī)院、娛樂場(chǎng)所、營業(yè)場(chǎng)所及室外等領(lǐng)域，尤其是人群行為與場(chǎng)景需要特別關(guān)注之處。

帶視頻移動(dòng)檢測(cè)報(bào)警功能的攝像機(jī)應(yīng)用在銀行、博物館、軍事重地等領(lǐng)域,具有更有效、更完美的優(yōu)勢(shì)。

二、CCD攝像機(jī)與鏡頭的配合原則

在選擇CCD攝像機(jī)與鏡頭的配合時(shí)，首先要明確機(jī)械接口是否一致，盡量選用同一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的接口，以免給安裝帶來麻煩，其次要求鏡頭成像規(guī)格與攝像機(jī)CCD靶面規(guī)格一致，即鏡頭標(biāo)明的為1/3英寸，則選用攝像機(jī)的規(guī)格也應(yīng)為1/3英寸。否則不能相互配合。例如：使用1/3英寸攝像機(jī)，還勉強(qiáng)可以裝備1/2英寸鏡頭，此時(shí)攝像系統(tǒng)顯現(xiàn)的視場(chǎng)角要比鏡頭標(biāo)明的視角小很多；但反過來把1/2英寸鏡頭用于2/3英寸攝像機(jī)時(shí)，則圖像就不能充滿屏幕，圖像邊緣不是發(fā)黑就是發(fā)虛。當(dāng)確定了攝像點(diǎn)位置后，就可根據(jù)監(jiān)視目標(biāo)選擇合適的鏡頭了。選擇的依據(jù)是監(jiān)視的視野和亮度變化的范圍，同時(shí)兼顧所選攝像機(jī)CCD靶面尺寸。視野決定使用定焦鏡頭還是變焦鏡頭，變焦選擇倍數(shù)范圍。亮度變化范圍決定是否使用自動(dòng)光圈鏡頭。

無論選用定焦鏡頭還是變焦鏡頭都要確定焦距，為了獲得最佳的監(jiān)視效果，一般都應(yīng)根據(jù)工程條件進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選用標(biāo)準(zhǔn)焦距的鏡頭，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)焦距鏡頭的焦距與計(jì)算結(jié)果相差較大時(shí)，應(yīng)調(diào)查攝像機(jī)的安裝位置，再核算直至滿意為止。攝像機(jī)與被監(jiān)視目標(biāo)有公式。f=v×d/V[式中f為計(jì)算焦距；V為視場(chǎng)高；v為像場(chǎng)高(即CCD靶面高)；d為物距。

例如：某CCD攝像機(jī)采用1/3英寸靶面，用以監(jiān)視商場(chǎng)收銀臺(tái)，有效范圍為2m×2m，攝像機(jī)安裝于距收銀臺(tái)7m處，該攝像機(jī)需配多大焦距鏡頭?

利用式(1)有：v=3.6mmV=2md=7m

因此：f=3.6×7/2=12.6mm

故可采用標(biāo)稱焦距為12mm的定焦鏡頭。變焦鏡頭焦距的計(jì)算與定焦鏡頭一樣，只要最大和最小焦距能滿足視野要求即可。一般來說,監(jiān)視固定目標(biāo)應(yīng)該選用定焦鏡頭。對(duì)于具有一定空間范圍，兼有宏觀和微觀監(jiān)視要求,需要經(jīng)常反復(fù)監(jiān)視、沒有同時(shí)監(jiān)視要求的場(chǎng)合，宜采用變焦鏡頭并配合云臺(tái)，否則盡量采用定焦鏡頭。在需要秘密監(jiān)視或特殊應(yīng)用場(chǎng)合，針孔(棱形)鏡頭可輕而易舉地達(dá)到監(jiān)控目的。

焦距調(diào)整的步驟

1將鏡頭正確安裝到攝像機(jī)上；

2將鏡頭光圈開到最大，并把對(duì)焦環(huán)旋至無限遠(yuǎn)處

3拍攝一個(gè)10m以外的物體；

4將攝像機(jī)前端用于固定后焦調(diào)節(jié)環(huán)的內(nèi)六角螺釘旋松，并旋轉(zhuǎn)后焦調(diào)節(jié)環(huán)（對(duì)沒有后焦調(diào)節(jié)環(huán)的攝像機(jī)則直接旋轉(zhuǎn)鏡頭而帶動(dòng)其內(nèi)置的后焦環(huán)，直至畫面最清晰為止；

5重新旋緊內(nèi)六角或一字螺釘。第三節(jié)攝像機(jī)的紅外光原理

本節(jié)闡明了在夜視環(huán)境下利用紅外線光源進(jìn)行監(jiān)控設(shè)計(jì)CCTV系統(tǒng)的程序。

在設(shè)計(jì)CCTV系統(tǒng)配置紅外線光源的過程中，存在的最主要問題是紅外線是無法用勒克斯（LUX）來測(cè)量。那么如何才能識(shí)別攝像機(jī)的敏感度？如何才能知道在不同的距離能夠觀察到什么？另一些需要回答的問題是不同的攝像機(jī)對(duì)紅外線的敏感度，怎樣分析光譜圖以及鏡頭的效果。要理解這些問題的答案，首先要對(duì)物理領(lǐng)域的三個(gè)主要方面有一個(gè)基本的了解。一：光的波長；二：照明度的逆向平方定律；三：通過透鏡的光的傳播。紅外光源可以在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境過于黑暗的情況下為攝像機(jī)提供光線以生成影像，這當(dāng)然是一個(gè)折衷的辦法，因?yàn)橐@得最好的影像效果需要提供充足的白光，但并不總是有這種條件。在很多情況下，使用高能量的泛光會(huì)引起許多麻煩，并且當(dāng)有交通工具對(duì)著光線開時(shí)會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)。使用平頂攝像機(jī)時(shí)就很難覆蓋大面積的范圍，在這種情況下光源只需要照著攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)的地方，紅外光就能夠提供所需影像。

一、光的波長

電磁光輻射：

日光是能量的電磁輻射形態(tài)。雖然不同形態(tài)的電磁光輻射與物質(zhì)相互作用時(shí)的方式各不相同，但它們的傳播特性都是相同的。電磁光是以毫微米為計(jì)量單位，即波長。1米等于1，000，000，000毫微米（nm）。頻率是由光速除以波長，即波長為830nm的光的頻率是3.6×1014Hz。

日光是光譜中可以被肉眼看到的那一部分。圖1所示為整個(gè)光譜中很窄的一段。圖1：Diagram1電磁波：

光線的傳播可以以波的運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行簡單描述，它有以下特性：

電磁波的傳播無須任何介質(zhì)，所以它可以在真空中傳播；

不同的電磁光有不同的波長或頻率；

通過可視光線從無線電波到伽瑪射線；

所有的電磁波以同樣的速度傳播；

真空中300,000,000米/秒，光速；

波以直線傳播，但受以下幾個(gè)方面的因素影響：

反射。物體表面發(fā)生的方向的反轉(zhuǎn)，如鏡子。

折射。產(chǎn)生在不同表面邊緣的角度的變化，如插在水中的棍子明顯地彎曲。

衍射。透過物體的縫隙或邊緣而產(chǎn)生的一種偏差。可視光：

可視光就是肉眼可以看見的光的波長，約在380nm—760nm之間。當(dāng)肉眼同時(shí)觀察到這些波長的光時(shí)，無法區(qū)分出單一種波長的光，導(dǎo)致的結(jié)果就是我們看見了白光。因此，白光并非是單個(gè)波長的光，而是這些波長的光的總和。這種效果可以通過將白光透過棱鏡的辦法從反面來證實(shí)。如上所述，不同波長的光有不同的折射角度，因此，當(dāng)光束通過棱鏡時(shí)就因每一個(gè)波長的光折射的不同而分散進(jìn)它所組成的光譜。結(jié)果就是如果用白屏幕在棱鏡另一邊來顯示透過棱鏡的光，那么在白屏幕上就會(huì)顯示出所有單個(gè)顏色來。這種效果如圖2所示。光譜顯示出來，彩虹的七色顯示出來。實(shí)際上它是有一個(gè)連續(xù)的色調(diào)范圍的，但肉眼只能見到主要的顏色。真正的彩虹就是以同樣的方式通過大氣層中的小霧滴將光進(jìn)行反射和折射而產(chǎn)生的。

圖2：

Diagram2

紅外線的波長應(yīng)超過715nm。人的肉眼可以看見的光的波長的范圍與CCTV所用的兩種主要紅外線的比較在圖3中已說明。

圖3：Diagram3光能量的計(jì)量：

正如所述，光是電磁光的一種形式，它的功率用瓦特來計(jì)量，它的強(qiáng)度用瓦特每平方米（W/M2）來計(jì)量。這種計(jì)量方法適用于所有的波長?？梢暪庾V常以流明（光通量單位）計(jì)量功率，以勒克斯計(jì)量強(qiáng)度。流明是與可感覺到的能量或亮度相關(guān)，正因?yàn)榇嗽颍髅髋c瓦特之間的聯(lián)系是基于波長。流明值實(shí)際上在紅外線波長下減為零。這就是為什么無法用勒克斯值來表述紅外線輻射。光輻射計(jì)量單位是瓦特，計(jì)量它需要輻射計(jì)，但它非常昂貴，只有實(shí)驗(yàn)室才有，一般的公司是沒有的。攝像機(jī)對(duì)紅外線的敏感度：CCD攝像機(jī)的傳感器是由成千上萬個(gè)細(xì)小的感光二極管組成，一個(gè)分辨率為570線的攝像機(jī)由超過400，000個(gè)這樣的二極管組成。傳感器的主要材料有兩種，鍺和硅。這些材料遇到圖4中所示的光的波長時(shí)會(huì)有不同的感應(yīng)。

圖4：

Diagram4

因此，對(duì)于CCTV系統(tǒng)來說，芯片所用的材料對(duì)每種可視紅外線的感應(yīng)有著重要的意義?？蓴y式攝像機(jī)巨大的市場(chǎng)推動(dòng)了用于CCTV攝像機(jī)上的傳感器的發(fā)展，而可攜式攝像機(jī)僅僅是用于可視光譜。因此任何可視光譜以外的感應(yīng)都是無用的并且降低了傳感器的敏感性。傳感器生產(chǎn)商斥巨資發(fā)展傳感器，以精確遵從人眼的光譜范圍，即光色素曲線。這種傳感器不能定義為紅外線攝像機(jī)。這一點(diǎn)對(duì)CCTV系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者來說至關(guān)重要，因?yàn)槊吭露加行碌臄z像機(jī)推向市場(chǎng)，有必要經(jīng)常檢測(cè)它們與紅外線光源的適配性。有的生產(chǎn)商在這方面幫助不大卻常常過于樂觀。要注意“與紅外線光源的適配性”，并要求提供光譜感應(yīng)圖。

附帶說一句，所有的攝像機(jī)傳感器都是單色的，有顏色是因?yàn)樵阽R頭前插加了紅、黃、綠色的濾鏡。這就是為什么彩色攝像機(jī)比單色攝像機(jī)的穩(wěn)定性差。同樣由于加了濾鏡的緣故，彩色對(duì)紅外線不太敏感。因此，所有關(guān)于攝像機(jī)對(duì)紅外線光源的敏感性和適配性都被限制在單色攝像機(jī)上。除了雙模式攝像機(jī)才能在這兩方面潛在地提供最優(yōu)性能這點(diǎn)證實(shí)了彩色攝像機(jī)比單色攝像機(jī)的敏感性差，而且業(yè)界最終承認(rèn)了這一事實(shí)。攝像機(jī)光譜感應(yīng)：

攝像機(jī)對(duì)光線的光譜有不同的感應(yīng)。它通常用圖表的方式來說明相對(duì)的光譜敏感度。圖5表明了每一部分光譜的相對(duì)的感應(yīng)度，范圍通常在0—1.0之間。下圖所示的是兩臺(tái)攝像機(jī)的光譜敏感度曲線。從中可以清楚看到攝像機(jī)A非常有效地覆蓋了可視光譜部分，攝像機(jī)B對(duì)紅外線光非常敏感。由于能夠覆蓋的波長的范圍很大，可以說攝像機(jī)B符合所有的要求。但不僅如此，更深入的一點(diǎn)是在白天使用紅外感應(yīng)攝像機(jī)可以產(chǎn)生不同范圍的灰色調(diào)，因?yàn)樗軌蛴^察到肉眼見不到的更清晰的紅外影像。同時(shí)由于紅外光替代了可視光，紅外線感應(yīng)攝像機(jī)可使自動(dòng)虹膜關(guān)閉。我們可以觀察到如果場(chǎng)景中有一片樹葉，葉綠素的反射波長大約是715nm，那么這時(shí)得到的影像是亮白色的而不是灰色的。在實(shí)踐中，感應(yīng)擴(kuò)展紅外線光的傳感器要比光色素傳感器更加靈敏。

圖表5：

Diagram5

一盞大功率的紅外線燈一般用的是鎢絲燈泡，這種燈泡（現(xiàn)在有些長壽燈泡用的是石英絲）光源前面有一個(gè)濾光器用來防止光譜的波長升到所需的紅外線部分。有各種濾光器允許不同的波長通過，最常見的可以通過的光線波長在715nm以上。這個(gè)波長剛好在可視光的極限，顯示出的是一團(tuán)昏暗的紅光。在780nm波長，光線就變?nèi)趿?，到?30nm波長，肉眼就不可見了。如果要達(dá)到最好的性能，就必須使攝像機(jī)與光源相匹配。圖6、7說明了圖表的最重要部分在于攝像機(jī)的感應(yīng)與紅外線濾光器感應(yīng)的交迭。攝像機(jī)感應(yīng)器有效地將落在它上面的所有波長的光線整合在感應(yīng)曲線里。因此對(duì)攝像機(jī)對(duì)于紅外線輻射的敏感性應(yīng)以“交迭曲線下的區(qū)域”來進(jìn)行測(cè)量，而不僅僅是715或830nm。這就是為什么最基本的一點(diǎn)是要清楚攝像機(jī)和紅外線濾光器感應(yīng)曲線的形態(tài)。所以敏感度是由攝像機(jī)曲線所覆蓋的區(qū)域和光源曲線決定的，而不是由曲線的高度和振幅來決定。在上圖給出的攝像機(jī)曲線上，圖6、7又疊加了典型的紅外線性能曲線。它說明即使攝像機(jī)的感應(yīng)度在900nm以上，在這個(gè)曲線下的區(qū)域它的敏感性也會(huì)削弱。

圖8所示為僅在白天使用的紅外線感應(yīng)攝像機(jī)這個(gè)曲線下的區(qū)域。（圖略）

正常的測(cè)量不到的輻射=2x曲線下的區(qū)域，因此其他所有對(duì)應(yīng)于感應(yīng)器的值都應(yīng)該是敏感度的兩倍。

圖表6、7、8

Diagram6

Diagram7

Diagram

8光線與照明度：

只有自然光才能提供絕對(duì)平穩(wěn)的照明度，盡管有時(shí)它要受云彩和陰影的干擾。所有的人造光都會(huì)因離光源距離的增加而相應(yīng)的光線要減弱。這是因?yàn)檎彰鞫鹊哪嫦蚱椒蕉?，?dāng)距離加倍時(shí)，照明度就會(huì)降到其值的1/4。

二、照明度的逆向平方定律

當(dāng)發(fā)光通量從光源傳播到遠(yuǎn)處，亮度（勒克斯）就隨之減弱。它們之間的關(guān)系可用逆向平方定律來闡明，見圖表9：

Diagram9InverseSquareLawOfIllumination亮度與在一定距離下的效應(yīng)之間的關(guān)系用公式表示：E=I/D2

這個(gè)因數(shù)在考慮適合攝像機(jī)的光線時(shí)非常重要。例如一個(gè)光源在20米的距離可發(fā)出的亮度為30LUX，在40米距離可發(fā)出的亮度為7.5LUX，但在60米的距離可發(fā)出的亮度只有3.3LUX。其他隨之而來的效應(yīng)是光級(jí)的寬范圍會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)虹膜鏡頭出現(xiàn)問題，如果放置不準(zhǔn)確，前面的光線就會(huì)使虹膜關(guān)閉并失去遠(yuǎn)處的影像。逆向即如果虹膜放置于遠(yuǎn)距離光源，在這種情況下就會(huì)在前面位置產(chǎn)生大量閃光。

圖10

Diagram10圖表10闡明了超過100米的實(shí)際光級(jí)，從100米到10米的比例是100：1。此說明只適用于白光，因?yàn)榧t外線光無法用勒克斯來計(jì)量。本定律的效應(yīng)以同樣的方式影響著紅外線光。當(dāng)在一個(gè)平頂變焦裝置上使用紅外線光源時(shí)，這種影響是災(zāi)難性的。如果要對(duì)遠(yuǎn)處的物體進(jìn)行變焦處理，那么對(duì)應(yīng)這個(gè)距離所用的能量就要足夠。問題是當(dāng)聚焦于近處的物體上時(shí)，得到的像片常常會(huì)曝光過度。照明度的余弦定律：

影響一個(gè)區(qū)域內(nèi)光線水平的另一個(gè)因素是光線以一種角度落在物體的表面。當(dāng)紅外線燈安裝在高于地面的位置時(shí)，這種情況在CCTV系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生。不需要講太多的理論，圖表12.7闡述的很清楚。

圖表11：照明度的余弦定律

Diagram11CosineLawOfIllumination圖表11說明了光線以一個(gè)角度落在物體表面的效應(yīng)。表面的有效區(qū)域隨著入射線的余弦值而成比例的遞減。避開復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題，這就是說從一個(gè)散射目標(biāo)而來的光線應(yīng)與目標(biāo)的這個(gè)角度的余弦值和特定的反射比成比例。但這只適用于反射鏡。如果遇到一個(gè)很強(qiáng)的反射表面（反射鏡），就不會(huì)有能量順著入射線的路徑反射回?cái)z像機(jī)。這就是為什么從某個(gè)角度觀察鏡子時(shí)看到的是黑的。

圖表12：燈和光束的角度調(diào)節(jié)

Diagram12AdjustmentForAngleOfBeamAndLamp此圖中的最亮點(diǎn)在光束的中心。在最遠(yuǎn)端的光線是最弱的。從圖表12可知，距離越遠(yuǎn)，光線亮度就越弱。在燈光范圍外，余弦定律公式可以被修正到接近光線水平。有必要將光束的角度和燈光所照的角度綜合起來考慮。最遠(yuǎn)點(diǎn)的總角度等于垂直的燈光角度加上光束角度的一半。

E=

I

COSθ（θ為燈的角度）+1/2光束角度

D2

例如，一盞300瓦的燈在10米距離下的亮度為20勒克斯，光束的角度為600，安裝的角度為300。那么最遠(yuǎn)點(diǎn)的光線亮度大約為10勒克斯。均衡光線的分布：

德溫特?zé)襞萁栌美走_(dá)天線的設(shè)計(jì)原理，使得無論目標(biāo)物體的范圍和高度如何都能夠獲得均衡的光線。

從前文中可知，-照到100米處的目標(biāo)所需的能量是照在10米處的目標(biāo)的能量的100倍。抵消掉逆向平方定律的效應(yīng)是必要的。德溫特系的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是為短、長范圍的目標(biāo)提供合適的光照。假設(shè)用一盞60MW/M2的燈照在100米和10米的目標(biāo)上，圖表13對(duì)此作出了說明，圖表13：此設(shè)計(jì)理念是單盞燈提供5勒克斯的當(dāng)量均衡地分布在10米到100米之間的范圍內(nèi)；如果用兩盞燈，那么當(dāng)量光分布為10勒克斯。逆向平方定律適用于獲得其它距離下的亮度值。因此距離為200米時(shí)單盞燈的當(dāng)量為1.25勒克斯，即距離加倍，光亮為四分之一。當(dāng)燈泡傳送的光束能量是1000毫瓦時(shí)，它能在100米范圍內(nèi)提供10毫瓦/每平方米的能量；當(dāng)燈泡傳送的光束能量是10毫瓦時(shí)，它能在10米的范圍內(nèi)提供10毫瓦/每平方米的能量。垂直光束的結(jié)構(gòu)使得10米處物體得到與100米處的物體同樣的光照強(qiáng)度。三、通過透鏡的光的傳播。

攝像機(jī)的攝像敏感度：

為作研究，對(duì)5臺(tái)普通攝像機(jī)的傳感器所需的能量進(jìn)行比較以求得一個(gè)可靠的性能標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)中采用一種可以發(fā)出合適光能量的以微瓦/平方米為計(jì)算單位的光源；選用兩種單頻光源，波長分別為595nm、880nm。模擬可視光譜中間的波長，這種波長同時(shí)又靠近紅外線波長。同樣對(duì)傳感器的兩個(gè)輸出值進(jìn)行了測(cè)試。一個(gè)提供噪音為12分貝的信號(hào)，另一個(gè)則提供0.7伏全錄像信號(hào)。結(jié)果見表1。

其中的四臺(tái)攝像機(jī)敏感度的性能相似，水平都在0.1勒克斯左右；剩下的一臺(tái)攝像機(jī)的敏感度為0.05勒克斯。注意波長為880nm時(shí)攝像機(jī)敏感性的巨大差異！盡管它們?cè)诟鞣矫娑际呛细竦模绾嫌玫膱D象，可接受的圖象，50IRE等。換句話說它們既相同又不同！在可視光譜的中間、波長為595nm時(shí)，在12分貝的標(biāo)準(zhǔn)下所需要的能量幾乎沒有差異；但對(duì)全錄像差異就很大，最大值與最小值的比例為4.7:1。

波長為880nm的光源在12分貝標(biāo)準(zhǔn)的變異比為5.7:1，但對(duì)全錄像這個(gè)差異比就擴(kuò)大到10:1。

對(duì)這種結(jié)構(gòu)作更進(jìn)一步的分析已超出了本資料的范圍，但還是有必要將它們列出以闡明不同的傳感器在不同的波長下所需的不同的光能量。鏡頭：

從景物中返回的光線首先要通過的就是鏡頭。如果鏡頭出現(xiàn)了問題，那么隨之相應(yīng)得到的影像就很差。除了為一個(gè)特別要求的場(chǎng)景選擇焦距外，從現(xiàn)場(chǎng)將影像傳送到監(jiān)視器的過程中對(duì)這種一流的元件基本不考慮焦距的問題。選擇透鏡時(shí)有幾個(gè)因素會(huì)對(duì)紅外線下的系統(tǒng)產(chǎn)生影響。光譜感應(yīng)

如上所論，攝像機(jī)對(duì)光線的波長有各種感應(yīng)，鏡頭也存在這個(gè)問題。正如CCTV攝像機(jī)傳感器受可攜式攝像機(jī)市場(chǎng)的引導(dǎo)，與可攜式攝像機(jī)鏡頭一樣，CCTV鏡頭也同樣受攝像市場(chǎng)的引導(dǎo)。它們?nèi)蓟谠诳梢暪庀律蓤D像的需要。即使在黑暗的環(huán)境下閃光通常也會(huì)模擬可視光。因此鏡頭對(duì)光譜的感應(yīng)是偏向光譜中的可視部分。圖14是一例鏡頭光譜感應(yīng)圖。在這個(gè)例子中在715nm下鏡頭對(duì)光的感應(yīng)只是550nm下的60%，不同構(gòu)造的鏡頭之間會(huì)有很大的區(qū)別并對(duì)系統(tǒng)的紅外性能產(chǎn)生重要的影響。所以，你應(yīng)與鏡頭制造商聯(lián)系得到鏡頭光譜感應(yīng)圖。對(duì)不能提供此圖的生產(chǎn)商應(yīng)保持警惕。

圖表14：

Diagram14光圈：

鏡頭的f值是焦距與有效物體鏡頭直徑的比率。它只是一個(gè)機(jī)械比值，并不能由此推算出鏡頭的效率。但它可以影響傳送到傳感器的光線能量，并對(duì)最終形成的影像起決定性作用。傳統(tǒng)的攝像機(jī)生產(chǎn)商以光圈數(shù)值f1.4來表述鏡頭敏感度。如果所有的生產(chǎn)商都這樣處理就沒有什么問題，但實(shí)際并非這樣。有的認(rèn)為反射比為75%，有些認(rèn)為反射比為89%，諸如此類。有些用AGC表示敏感度，而不是AGC增益本身是什么。攝像機(jī)SPECMANSHIP是一個(gè)廣泛的學(xué)科，本資料中不能對(duì)此作詳細(xì)的論述，但足以說明鏡頭的f數(shù)值是相當(dāng)重要的。簡單地說，F(xiàn)數(shù)值越小，傳送到傳感器的光線就越多，因此，F(xiàn)1.2的數(shù)值比F1.8的數(shù)值要好。通過不同光圈的光線的百分比見表2，它給出了落在鏡頭上的光線被傳感器接收到的百分比。黑體字的FSTOPS是整STOPS，在這個(gè)范圍的每一個(gè)數(shù)值都將通過的光線減半或加倍。其中有兩個(gè)中STOPS，它們是CCTV鏡頭中最常見的。

表2：

F值

F1.0

F1.2

F1.4

F1.8

F2.0

F2.8

F4.0

F5.6

%

20%

15%

10%

7.5%

5%

2.5%

1.25%

0.625%在f1.4的光圈下，只有10%的光被送到傳感器。有些廠家認(rèn)定攝像機(jī)的敏感度在于面板或傳感器。在這些情況下，用這些比率將所需的光轉(zhuǎn)換到鏡頭上，例如：1勒克斯的面板敏感度需要10LUX、光圈為f1.4的鏡頭或者20LUX、光圈為f2.0的鏡頭。也許忽略f1.2的鏡頭與f1.4的鏡頭之間的差異并不重要，特別是后者較前者價(jià)格上便宜很多。重要的是f1.4鏡頭將同樣的能量傳送到傳感器只需要50%以上的光線。比較分銷商產(chǎn)品目錄中抽取的兩個(gè)12mm自動(dòng)虹膜鏡頭樣品，一個(gè)是f1.4，另一個(gè)是f1.2，f1.4鏡頭的價(jià)格是75.00美元，f1.2鏡頭的價(jià)格是152.00美元！在這種具有競爭性的價(jià)格下，一位缺乏經(jīng)驗(yàn)的估價(jià)者會(huì)選用哪種鏡頭？在一個(gè)由十臺(tái)攝像機(jī)組成的系統(tǒng)中，這種差價(jià)上的選擇意味著可節(jié)省下750美元或者甚至是1000美元。傳感器尺寸的效果：

前面早已闡述過，光是一種用每平方米瓦特來計(jì)量的能量。因此如果知道傳感器的尺寸就可以很容易計(jì)算出用瓦特表示的合成矢量。常用的傳感器標(biāo)稱面積見表3。

表3：傳感器的面積傳感器尺寸

2/3″

1/2″

1/3″標(biāo)稱面積mm2

68

36

17傳感器中每個(gè)單一的像素所產(chǎn)生的能量直接與它的面積成比例對(duì)應(yīng)。如果三臺(tái)攝像機(jī)的分辨率都是500線，那么每個(gè)傳感器上像素的數(shù)量一定是相同的。結(jié)果就是每個(gè)尺寸小的傳感器上的像素也同樣小。因此對(duì)于相同光圈的設(shè)定值其所產(chǎn)生的能量要少，即等量的光能量。如果以例說明，一個(gè)1000W/M2的光源通過一個(gè)f1.8光圈的鏡頭被傳送到傳感器，通過f1.8光圈的鏡頭傳送的光量為7.5%=75MW/M2，由此可以計(jì)算出每個(gè)傳感器的輸出功率，能量乘以傳感器面積。結(jié)果見表4。因此，1/2″和2/3″的傳感器就不能為全影像信號(hào)提供足夠的能量，需要為這些傳感器配上光圈較大的鏡頭以保證輸送足夠的能量來維持輸出功率。在表5中進(jìn)行了總結(jié)。

表5：傳感器尺寸2/3″

1/2″

1/3″傳感面積

68mm2

36mm2

17mm2光圈

F1.8

F1.2

F0.85傳送光線%

7.5%

15%

30%功率輸出

5.1MW

5.1MW

5.1MW這就是為什么許多1/3″攝像機(jī)要指定用f1.0的光圈，有時(shí)是f0.9的光圈。不過只有少量的鏡頭是1/3″的。如果要使用長焦鏡頭，通常光圈就較?。ㄏ喈?dāng)多數(shù)），傳送很少量的光能。

與此相反的論調(diào)是，如果傳感器的尺寸與像素的尺寸相同，那么所需要的光也相同。像素的總數(shù)越少，最終的分辨率就越低。傳感器與鏡頭的規(guī)格：大量的鏡頭適用于2/3″和1″的攝像機(jī)。有大量規(guī)格的鏡頭配合少量規(guī)格的攝像機(jī)是一種優(yōu)勢(shì)，但其中有一個(gè)缺點(diǎn)，一個(gè)2/3″的鏡頭將場(chǎng)景等面積聚焦在一個(gè)1/2″的傳感器，但只有相對(duì)于傳感器面積的那部分光能才能被轉(zhuǎn)換成功率。見圖15。

圖15：

Diagram15,2/3"lenswitha1/2"sensor.1/2″的傳感器面積只是2/3″的傳感器面積的53%，因此只有這個(gè)比例的光能才能被轉(zhuǎn)換成輸出功率繼而轉(zhuǎn)換為錄像信號(hào)。這使得F1.4鏡頭相當(dāng)于F2.0鏡頭。1/3″的傳感器面積只是2/3″的傳感器面積的25%，相當(dāng)于F2.8鏡頭！所以這是另一個(gè)需要改進(jìn)的因素。傳輸比率：

正如所述，f-數(shù)值只是一個(gè)比例，雖然可以用它測(cè)量通過鏡頭傳送的光量，但不能用它來測(cè)量鏡頭的功率。鏡頭的功率是用傳輸比率即一個(gè)T數(shù)值來測(cè)量。前面已經(jīng)講述過，鏡頭是由幾個(gè)不同的玻璃元件排列在一起，將觀察到影像正確地發(fā)射到攝像機(jī)的傳感器上。每次當(dāng)光線通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的玻璃元件被傳輸?shù)娇諝獗砻鏁r(shí)都會(huì)有損耗。鏡頭設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)商利用一系列的技術(shù)來降低這個(gè)因素的影響。損耗掉的光線的量與玻璃的材質(zhì)、厚度、玻璃曲線及每個(gè)鏡頭的涂層有關(guān)，光線可能在通過鏡頭時(shí)因吸收和反射被消耗，也會(huì)因內(nèi)部的反射被消耗。

傳輸比率是由透明度比率計(jì)算得來，它的作用是依據(jù)鏡頭的材質(zhì)將光圈調(diào)到一個(gè)有效值。例如，一個(gè)透明度比為0.85的高質(zhì)量f1.4鏡頭有效光圈值是f1.58，透明度比為0.6質(zhì)量較低的鏡頭的有效光圈是f1.8，這表明大量的傳感器可用的光線已被消耗。影響鏡頭的其它因素：

在設(shè)計(jì)鏡頭的過程中還有幾方面能夠影響監(jiān)視器最終畫面效果的因素。

閃光，由內(nèi)部反射導(dǎo)致的光線損耗引起的。

散光，由于鏡頭的曲率在垂直和水平面的不同而引起的。

球體變形，由于凸鏡的表面并非完全是球狀，光線并不能全部聚焦在同一點(diǎn)上。

桶狀失真，來自鏡頭外部的光線不能象來自內(nèi)部的光線那樣聚焦在同一點(diǎn)上，通常在大角度鏡頭中被放大。

色彩失真，不同頻率的光以不同的角度折射，產(chǎn)生模糊的影像。

高質(zhì)量的鏡頭會(huì)將這些影響降到最低；但低質(zhì)量的鏡頭會(huì)強(qiáng)化這些影響。高質(zhì)量鏡頭和便宜鏡頭之間成本的差異不大，但對(duì)性能的影響卻很大。紅外聚焦：

與在自然光下的物體焦距相比較，紅外光下物體的焦距存在不同。這是由于不同的折射角度造成的，事實(shí)上鏡頭主要針對(duì)光譜中的可視光部分進(jìn)行補(bǔ)償。因此夜晚時(shí)在紅外線下，紅外攝像機(jī)的調(diào)焦必須設(shè)定好焦點(diǎn)并將焦點(diǎn)調(diào)后一點(diǎn)。紅外線下進(jìn)行調(diào)焦的要求很嚴(yán)格，因?yàn)殡S著景深的弱化光圈被打在最大。這個(gè)問題在白天以較小的光圈就可以解決。還有一個(gè)因素就是燈的角度必須精確地調(diào)到與攝像機(jī)的角度一致，幾個(gè)度數(shù)的差異會(huì)導(dǎo)致浪費(fèi)大量可利用的光線。有些鏡頭在同一焦點(diǎn)下既可聚焦可視光又可聚焦紅外光，然而購買它得花費(fèi)相當(dāng)于成本四倍的價(jià)錢。反射比：

攝像機(jī)只能接收到從物體反射回來的光能量，這個(gè)因素也必須考慮在內(nèi)。下面列出反射比的一些典型數(shù)值：

馬特白色測(cè)試卡89%

雪景85%

玻璃窗和墻70%

混凝土上的白色馬特涂料60%

無涂料的混凝土，停車場(chǎng)40%

紅磚35%

田園、樹木、草地20%（60%—70%I/R）

空曠的瀝青地5%怎樣知道攝像機(jī)是540線還是480線??

最簡單的是看主芯片，如果是3141或者3142R那么就肯定是420線，不可能做到480線.

國內(nèi)說的sony彩色480線的機(jī)器dsp芯片（那塊最大的）老的是2163，新的是3172，最新的是4103.關(guān)鍵還是ccd，小部分的廠家會(huì)故意開個(gè)圓孔讓你看到ccd的型號(hào)。假高線dsp是一樣的，不過ccd就不是409級(jí)別了。還是405.還有很多的假的是混合型搭配：ccd是sony的，dsp是其他的或者ccd不是sony的，dsp是sony的，更有甚者ccd和dsp都不是sony的.

有經(jīng)驗(yàn)的用戶其實(shí)都不用拆的，看圖像就知道了。

補(bǔ)：國內(nèi)1/3inch420線sony配置：3142（3141）＋405，1/4sony的是3142（3141）＋227

國內(nèi)1/3inch480線sony配置：4103（2163）＋409，1/4sony的是4103（2162）＋229

國內(nèi)1/3inch520線sony配置：3172＋409

1/3sony低照度的ccd是255（普線）和259（高線），最新的是633（普線）和639（高線），與dsp的搭配是一樣。

什么叫BNC頭?

BNC接頭，是一種用于同軸電纜的連接器，全稱是BayonetNutConnector（刺刀螺母連接器，這個(gè)名稱形象地描述了這種接頭外形），又稱為BritishNavalConnector（英國海軍連接器，可能是英國海軍最早使用這種接頭）或BayonetNeillConselman（NeillConselman刺刀，這種接頭是一個(gè)名叫NeillConselman的人發(fā)明的）。

BNC接頭可沒有被淘汰，因?yàn)橥S電纜是一種屏蔽電纜，有傳送距離長、信號(hào)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。目前它還被大量用于通信系統(tǒng)中，如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的E1接口就是用兩根BNC接頭的同軸電纜來連接的，在高檔的監(jiān)視器、音響設(shè)備中也經(jīng)常用來傳送音頻、視頻信號(hào)。

被淘汰只不過是10Base-2以太網(wǎng)，這種網(wǎng)絡(luò)使用50歐的RG-58A/U同軸電纜的，速率為10Mb的，總線型網(wǎng)絡(luò)，維護(hù)不便。所以現(xiàn)在組建這種網(wǎng)絡(luò)的BNC接口網(wǎng)卡也被淘汰了。高速球有什么功能?

高速球有幾個(gè)最基本的功能，第一是運(yùn)行速度快、第二是運(yùn)行平穩(wěn)、第三是定位精確。

1、高速功能：要求預(yù)置位速度強(qiáng)調(diào)快，基本達(dá)到250度/秒以上；第二手控速度強(qiáng)調(diào)平穩(wěn)，控制靈敏靈活，不能過快，不能生硬，支持變速。

2、預(yù)置位功能：必須帶有64個(gè)以上的預(yù)置位，同時(shí)要求預(yù)置位必須準(zhǔn)確，斷電后也能記憶該預(yù)置位。

3、巡航掃描：必須可以設(shè)置高速球能在各個(gè)預(yù)置位之間巡航掃描功能。

4、軌跡記憶功能：要求高速球能記憶多條任意的軌跡路線，同時(shí)能將軌跡路線通過設(shè)置進(jìn)行調(diào)用。

5、菜單顯示功能：能夠顯示一個(gè)完善的操作菜單，通過菜單進(jìn)行對(duì)運(yùn)行速度、預(yù)置位停留時(shí)間、運(yùn)行模式等的修改，通過菜單能進(jìn)行攝像機(jī)參數(shù)的修改，以及編程，自動(dòng)跟蹤、隱私遮蔽等功能。

6、自帶報(bào)警輸入輸出：在高速球上加一個(gè)報(bào)警輸入輸出模塊。

7、網(wǎng)絡(luò)高速球，光纖高速球：在高速球里再集成網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器模塊或者光端機(jī)模塊。為什么實(shí)際使用距離達(dá)不到標(biāo)稱距離?

很多用戶在使用紅外燈后，反映：紅外燈使用距離，達(dá)不到產(chǎn)品標(biāo)稱的距離，如：100米的燈，只能照射到70、80米遠(yuǎn)。其實(shí)這是一種正?，F(xiàn)象。紅外燈產(chǎn)品標(biāo)稱距離，根據(jù)行業(yè)習(xí)慣，是在0照度、黑白攝象機(jī)環(huán)境下測(cè)試的值，如果使用彩色攝象機(jī)、彩色轉(zhuǎn)黑白攝象機(jī)的情況下，照射距離自然會(huì)有折扣。一般情況下，彩色攝象機(jī)是不感應(yīng)紅外光的。同時(shí)，不同廠家生產(chǎn)的彩色轉(zhuǎn)黑白攝象機(jī)，對(duì)紅外光的感應(yīng)效果也是不同的，因此，在實(shí)際使用過