第一章視頻監(jiān)控系統(tǒng)的介紹

1.1視頻監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

雖然中國安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展比國外發(fā)展較快的國家延遲了近20年，城市治安管理應(yīng)

用安防監(jiān)控技術(shù)的起步較晚，但是實(shí)際上從90年代中期開始，我國就已經(jīng)開始了較大

規(guī)模的城市監(jiān)控應(yīng)用，隨著中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，安防產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣

泛（如政府機(jī)關(guān)、道路交通、教育、金融、電信、石油、電力水利等），智能建筑、大

型公共場所、工廠企業(yè)、商場、新型社區(qū)等大量增加，新增需求點(diǎn)越來越多；再有，隨

著居民收入的提高，消費(fèi)水平和結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變化，人們的自我保護(hù)意識(shí)也有所改

變，大多數(shù)人愿意通過安全產(chǎn)品保障自己的財(cái)產(chǎn)及生命安全，從而使安全產(chǎn)品的需求不

斷提高；另一方面，“911事件”以后國際恐怖活動(dòng)猖獗，極大刺激了世界各國對(duì)安防

產(chǎn)品的進(jìn)口需求，同時(shí)，由政府推動(dòng)的“應(yīng)急體系”、“平安社會(huì)”、“平安城市”、

“科技強(qiáng)警”、“3111”工程等重大項(xiàng)目的實(shí)施，也有力地促進(jìn)了公安及社會(huì)各方面對(duì)

安防產(chǎn)品需求的升溫。

據(jù)統(tǒng)計(jì)2006年規(guī)模以上社會(huì)公共安全設(shè)備及器材企業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值同比增長

34.44%；2007年全國安防防范行業(yè)的市場規(guī)模為958億元同比增長31.05%。在宏觀經(jīng)

濟(jì)有利因素的帶動(dòng)下，預(yù)計(jì)2008年至2010年安全防范行業(yè)的增長率分別為23.6996、

23.70%,21.39虬安防產(chǎn)品市場按產(chǎn)品類別來分，可以劃分為視頻監(jiān)控產(chǎn)品市場、出入

控制產(chǎn)品市場、防盜報(bào)警產(chǎn)品市場、其他市場四部分，而視頻監(jiān)控產(chǎn)品是市場的主體占

到總體的56.5%o我們的視頻監(jiān)控產(chǎn)品市場是非常大的。

在國內(nèi)外市場上，主要推出的是數(shù)字控制的模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控兩類產(chǎn)

品。前者技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟、性能穩(wěn)定，并在實(shí)際工程應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用；后者

是新近崛起的以計(jì)算機(jī)技術(shù)及圖像視頻壓縮為核心的新型視頻監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)解決了

模擬系統(tǒng)部分弊端而迅速崛起，但仍需進(jìn)一步完善和發(fā)展。目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)正處在

數(shù)控模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)混合應(yīng)用并將逐漸向數(shù)字系統(tǒng)過渡的階段。

前端一體化、視頻數(shù)字化、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化是視頻監(jiān)控系統(tǒng)公認(rèn)的發(fā)展方

向，而數(shù)字化是網(wǎng)絡(luò)化的前提，網(wǎng)絡(luò)化又是系統(tǒng)集成化的基礎(chǔ)，所以，視頻監(jiān)控發(fā)展的

最大兩個(gè)特點(diǎn)就是數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。

1、數(shù)字化

數(shù)字化是21世紀(jì)的特征，是以信息技術(shù)為核心的電子技術(shù)發(fā)展的必然，數(shù)字化是

邁向成長的通行證，隨著時(shí)代的發(fā)展，我們的生存環(huán)境將變得越來越數(shù)字化。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化首先應(yīng)該是系統(tǒng)中信息流(包括視頻、音頻、控制等)從模擬

狀態(tài)轉(zhuǎn)為數(shù)字狀態(tài),這將徹底打破“經(jīng)典閉路電視系統(tǒng)是以攝像機(jī)成像技術(shù)為中心”的

結(jié)構(gòu)，根本上改變視頻監(jiān)控系統(tǒng)從信息采集、數(shù)據(jù)處理、傳輸、系統(tǒng)控制等的方式和結(jié)

構(gòu)形式。信息流的數(shù)字化、編碼壓縮、開放式的協(xié)議，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)與安防系統(tǒng)中其

它各子系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)無縫連接，并在統(tǒng)一的操作平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)管理和控制，這也是系統(tǒng)集成

化的含義。

3、網(wǎng)絡(luò)化

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化將意味著系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將由集總式向集散式系統(tǒng)過渡。集散式

系統(tǒng)采用多層分級(jí)的結(jié)構(gòu)形式，具有微內(nèi)核技術(shù)的實(shí)時(shí)多任務(wù)、多用戶、分布式操作系

統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)搶先任務(wù)調(diào)度算法的快速響應(yīng)。組成集散式監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件采用標(biāo)準(zhǔn)

化、模塊化和系列化的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)備的配置具有通用性強(qiáng)、開放性好、系統(tǒng)組態(tài)靈活、

控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、人機(jī)界面友好以及系統(tǒng)安裝、調(diào)試和維修簡單化，系統(tǒng)

運(yùn)行互為熱備份，容錯(cuò)可靠等優(yōu)點(diǎn)。

系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化在某種程度上打破了布控區(qū)域和設(shè)備擴(kuò)展的地域和數(shù)量界限。系統(tǒng)網(wǎng)

絡(luò)化將使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件和軟件資源的共享以及任務(wù)和負(fù)載的共享，這也是系統(tǒng)集成

的一個(gè)重要概念。

L2視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成簡介

電視監(jiān)控系統(tǒng)的英文縮寫是：CCTV(closed-circuittelevision),閉路電視監(jiān)控系

統(tǒng)是一個(gè)跨行業(yè)的綜合性保安系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)用了世界上最先進(jìn)的傳感技術(shù)、監(jiān)控?cái)z像

技術(shù)、通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，組成一個(gè)多功能全方位監(jiān)控的高智能化的處理系統(tǒng)。閉

路電視監(jiān)控系統(tǒng)因其能給人最直接的視覺、聽覺感受，以及對(duì)被監(jiān)控對(duì)象的可視性、實(shí)

時(shí)性及客觀性的記錄，因而已成為當(dāng)前安全防范領(lǐng)域的主要手段，被廣泛應(yīng)用。.

一個(gè)完整的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端音視頻數(shù)據(jù)采集設(shè)備、傳送介質(zhì)、終端監(jiān)

視、錄像和控制設(shè)備組成。

前端設(shè)備：是指系統(tǒng)前端采什么集音視頻信息的設(shè)備。操作者通過前端設(shè)備獲取必

要的聲音、圖像及報(bào)警等需要被監(jiān)視的信息。系統(tǒng)前端設(shè)備主要包括攝像機(jī)、鏡頭、云

臺(tái)、解碼控制器、和報(bào)警探測器等。

傳送介質(zhì)：是將前端設(shè)備采集到的信息傳送到控制設(shè)備及終端設(shè)備的傳輸通道。主

要包括視頻線、電源線和信號(hào)線，一般來說，視頻信號(hào)采用同軸視頻電纜傳輸，也可用

光纖、微波、雙絞線等介質(zhì)傳輸。

控制設(shè)備：是整個(gè)系統(tǒng)的最重要的部分，它起著協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作的作用。人們正

是通過控制設(shè)備來獲取所需的監(jiān)控功能。滿足不同監(jiān)控目的的需要?？刂圃O(shè)備主要包括

音、視頻矩陣切換控制器、控制鍵盤、報(bào)警控制器和操作控制臺(tái)。

終端設(shè)備：是系統(tǒng)對(duì)所獲取的聲音、圖像、報(bào)警等信息進(jìn)行綜合后，以各種方式予

以顯示的設(shè)備。系統(tǒng)正是通過終端設(shè)備的顯示來提供給人最直接的視覺、聽覺感受，以

及被監(jiān)控對(duì)象提供的可視性、實(shí)時(shí)性及客觀性的記錄。系統(tǒng)終端設(shè)備主要包括監(jiān)視器、

錄像機(jī)等。

CCTV系統(tǒng)構(gòu)成

CRTMonitor

Camera切換器VCR(Time-laps)Coax-Cable

LCDMonitor

(Switchei)

Optical-Fiba

分割器PlasmaMonitor

(Quad)PSTN

分配器ISDN

(Multiplexer)

ADSL

.附件：GSM

Lens

HousingLAN,WAN

Pan-tile

第二章攝像部分

2.1攝像機(jī)的分類

攝像機(jī)依感光元器件可分為CCD攝像機(jī)和CMOS攝像機(jī)。CCD和CMOS在制造上的

主要區(qū)別是CCD是集成在半導(dǎo)體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱做金屬氧化物的半

導(dǎo)體材料上，工作原理沒有本質(zhì)的區(qū)別。

CCD是電荷耦合器件(chargecoupleddeice)的簡稱。CCD攝像機(jī)可以依成像色

彩劃分、分辨率劃分、靈敏度劃分、按CCD靶面大小劃分等

1、依成像色彩劃分

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。

黑白攝像機(jī)：適用于光線不充足地區(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)，可選用黑白攝像機(jī)。

2、依分辨率靈敏度等劃分

影像像素在38萬以下的為一般型，其中尤以25萬像素(512*492)、分辨率為400線的

產(chǎn)品最普遍。

影像像素在38萬以上的高分辨率型。

3、按CCD靶面大小劃分

CCD芯片已經(jīng)開發(fā)出多種尺寸:

目前采用的芯片大多數(shù)為1/3”和1/4”。在購買攝像頭時(shí)，特別是對(duì)攝像角度有比較

嚴(yán)格要求的時(shí)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。

CCD靶面

八芯片規(guī)格cco尺寸!?佻n

v2/3-8.8X66

1/2-64X48

1/3-4.8X3.6

1W3.2X24

V~~>腿，叫

1英寸——靶面尺寸為寬12.7mm*高9.6mm,對(duì)角線16mm。

2/3英寸——靶面尺寸為寬8.8mm*高6.6mm,對(duì)角線11mm。

1/2英寸---靶面尺寸為寬6.4mm*高4.8mm,對(duì)角線8mm。

1/3英寸----靶面尺寸為寬4.8mm*高3.6mm,對(duì)角線6mm。

1/4英寸----靶面尺寸為寬3.2mm*高2.4mm,對(duì)角線4mm。

4、按掃描制式劃分

PAL缶hNTSC制。中國采用隔行掃描（PAL）制式（黑白為CCIR）,標(biāo)準(zhǔn)為625行，50

場，只有醫(yī)療或其它專業(yè)領(lǐng)域才用到一些非標(biāo)準(zhǔn)制式。另外，日本為NTSC制式，525

行，60場（黑白為EIA）。

5、依供電電源劃分

110VAC（NTSC制式多屬此類）；

220VAC

24VAC

12VDC

9VDC（微型攝像機(jī)多屬此類）。

6、按同步方式劃分

內(nèi)同步：用攝像機(jī)內(nèi)同步信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的同步信號(hào)來完成操作。

外同步：使用一個(gè)外同步信號(hào)發(fā)生器，將同步信號(hào)送入攝像機(jī)的外同步輸入端。

功率同步（線性鎖定，linelock）：用攝像機(jī)AC電源完成垂直推動(dòng)同步。

外VD同步：將攝像機(jī)信號(hào)電纜上的VD同步脈沖輸入完成外VD同步。

多臺(tái)攝像機(jī)外同步：對(duì)多臺(tái)攝像機(jī)固定外同步，使每一臺(tái)攝像機(jī)可以在同樣的條件下作

業(yè)，因各攝像機(jī)同步，這樣即使其中一臺(tái)攝像機(jī)轉(zhuǎn)換到其他景物，同步攝像機(jī)的畫面亦

不會(huì)失真。

7、按照度劃分，CCD又分為：

普通型正常工作所需照度P3LUX

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

紅外型采用紅外燈照明，在沒有光線的情況下也可以成像

8、按動(dòng)態(tài)范圍分類

普通型：普通攝像機(jī)可提供3:1對(duì)比度的動(dòng)態(tài)范圍（人眼可接受的對(duì)比度為1000：1）

寬動(dòng)態(tài)：寬動(dòng)態(tài)的攝像機(jī)要求是在非常強(qiáng)烈的光照對(duì)比下也能看到影像的細(xì)節(jié)。寬動(dòng)態(tài)

攝像機(jī)比傳統(tǒng)只具有3:1動(dòng)態(tài)范圍的攝像機(jī)超出了幾十倍以上。

CCD和CMOS的區(qū)別

CCD傳感器將信號(hào)電荷包按照一定的次序轉(zhuǎn)移到一個(gè)公共的輸出結(jié)構(gòu)中，在這里信號(hào)電荷

被轉(zhuǎn)換為電壓，同時(shí)作為一個(gè)緩沖區(qū)域?qū)⑵渌统觥?/p>

相機(jī)

（印刷電路板）CMOS圖象傳感器

光一也

轉(zhuǎn)換

時(shí)序

偏發(fā)生黯

置

行

行

發(fā)

驅(qū)

存

生

動(dòng)

取

器

振蕩㈱

7V電荷一電

I、壓轉(zhuǎn)換

列放大

線驅(qū)動(dòng)益

列多路數(shù)據(jù)選擇

接視頻捕捉卡模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換

CMOS圖象傳感器中，信號(hào)電荷到電壓的轉(zhuǎn)換在每個(gè)象素內(nèi)部進(jìn)行。

盡管CCD表示“電荷耦合器件”而CMOS表示“互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體”，從技術(shù)

的角度比較，CCD與CMOS有如下四個(gè)方面的不同：

1.信息讀取方式

CCD電荷耦合器存儲(chǔ)的電荷信息，需在同步信號(hào)控制下一位一位地實(shí)施轉(zhuǎn)移后讀取，

電荷信息轉(zhuǎn)移和讀取輸出需要有時(shí)鐘控制電路和三組不同的電源相配合，整個(gè)電路較為復(fù)

雜。CMOS光電傳感器經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后直接產(chǎn)生電流（或電壓）信號(hào)，信號(hào)讀取十分簡單。

2.速度

CCD電荷耦合器需在同步時(shí)鐘的控制下，以行為單位一位一位地輸出信息，速度較慢;

而CMOS光電傳感器采集光信號(hào)的同時(shí)就可以取出電信號(hào)，還能同時(shí)處理各單元的圖像信

息，速度比CCD電荷耦合器快很多。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)使得CMOS傳感器對(duì)于高幀攝像機(jī)非常有用，

高幀速度能達(dá)到400到100000幀/秒。

3.電源及耗電量

CCD電荷耦合器大多需要三組電源供電，耗電量較大；CMOS光電傳感器只需使用一個(gè)

電源，耗電量非常小，僅為CCD電荷耦合器的1/8到1/10,CMOS光電傳感器在節(jié)能方面具

有很大優(yōu)勢。

4.成像質(zhì)量

CCD電荷耦合器制作技術(shù)起步早，技術(shù)成熟，采用PN結(jié)或二氧化硅（Si02）隔離層隔

離噪聲，成像質(zhì)量相對(duì)CMOS光電傳感器有一定優(yōu)勢。由于CMOS光電傳感器集成度高，各

光電傳感元件、電路之間距離很近，相互之間的光、電、磁干擾較嚴(yán)重，噪聲對(duì)圖像質(zhì)量

影響很大，使CMOS光電傳感器很長一段時(shí)間無法進(jìn)入實(shí)用。近年，隨著CMOS電路消噪技

術(shù)的不斷發(fā)展，為生產(chǎn)高密度優(yōu)質(zhì)的CMOS圖像傳感器提供了良好的條件。

此外，CCD與CMOS兩種傳感器在“內(nèi)部結(jié)構(gòu)”和“外部結(jié)構(gòu)”上都是不同的：

1.內(nèi)部結(jié)構(gòu)（傳感器本身的結(jié)構(gòu)）

CCD的成像點(diǎn)為X-Y縱橫矩陣排列，每個(gè)成像點(diǎn)由一個(gè)光電二極管和其控制的一個(gè)鄰近電

荷存儲(chǔ)區(qū)組成。光電二極管將光線（光量子）轉(zhuǎn)換為電荷（電子），聚集的電子數(shù)量與光線

的強(qiáng)度成正比。在讀取這些電荷時(shí)，各行數(shù)據(jù)被移動(dòng)到垂直電荷傳輸方向的緩存器中。每

行的電荷信息被連續(xù)讀出，再通過電荷/電壓轉(zhuǎn)換器和放大器傳感。這種構(gòu)造產(chǎn)生的圖像具

有低噪音、高性能的特點(diǎn)。但是生產(chǎn)CCD需采用時(shí)鐘信號(hào)、偏壓技術(shù)，因此整個(gè)構(gòu)造復(fù)雜,

增大了耗電量，也增加了成本。

CMOS傳感器周圍的電子器件，如數(shù)字邏輯電路、時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器以及模/數(shù)轉(zhuǎn)換器等，可

在同一加工程序中得以集成。CMOS傳感器的構(gòu)造如同一個(gè)存儲(chǔ)器，每個(gè)成像點(diǎn)包含一個(gè)光

電二極管、一個(gè)電荷/電壓轉(zhuǎn)換單元、一個(gè)重新設(shè)置和選擇晶體管，以及一個(gè)放大器，覆蓋

在整個(gè)傳感器上的是金屬互連器（計(jì)時(shí)應(yīng)用和讀取信號(hào)）以及縱向排列的輸出信號(hào)互連器,

它可以通過簡單的X-Y尋址技術(shù)讀取信號(hào)。

2.外部結(jié)構(gòu)（傳感器在產(chǎn)品上的應(yīng)用結(jié)構(gòu)）

CCD電荷耦合器需在同步時(shí)鐘的控制下，以行為單位一位一位地輸出信息，速度較慢;

而CMOS光電傳感器采集光信號(hào)的同時(shí)就可以取出電信號(hào)，還能同時(shí)處理各單元的圖像信

息，速度比CCD電荷耦合器快很多。

CMOS光電傳感器的加工采用半導(dǎo)體廠家生產(chǎn)集成電路的流程，可以將數(shù)字相機(jī)的所有

部件集成到一?塊芯片上，如光敏元件、圖像信號(hào)放大器、信號(hào)讀取電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、圖

像信號(hào)處理器及控制器等，都可集成到一塊芯片上，還具有附加DRAM的優(yōu)點(diǎn)。只需要一個(gè)

芯片就可以實(shí)現(xiàn)很多功能，因此采用CMOS芯片的光電圖像轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的整體成本很低。

CMOS傳感器提供高集成度、低功耗和在保證圖象質(zhì)量(尤其是低照度下)前提下的更

小的系統(tǒng)體積和一定的靈活性。它適合于對(duì)圖象質(zhì)量要求不高的大批量應(yīng)用場合。這就決

定了它最佳的應(yīng)用場合是監(jiān)控領(lǐng)域、視頻會(huì)議、手持設(shè)備、條碼掃描、傳真、消費(fèi)級(jí)掃描

儀、玩具和汽車應(yīng)用。CCD則提供更好的像質(zhì)及系統(tǒng)的靈活性，它仍然是高端圖象應(yīng)用的

首選，例如數(shù)碼相機(jī)、廣播電視、高性能工業(yè)圖象應(yīng)用以及絕大多數(shù)科學(xué)研究和醫(yī)療應(yīng)用

場合。更進(jìn)一步，CCD由于其靈活性可以獲得比CMOS器件更強(qiáng)系統(tǒng)差異。

2.2攝像機(jī)的工作原理及主要技術(shù)參數(shù)

ChargeCoupledDevice(CCD)電荷耦合器件。CCD是一種半導(dǎo)體裝置，能夠把

光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。CCD芯片就像人的視網(wǎng)膜，是攝像頭的核心。目前我國尚無

能力制造，市場上大部分?jǐn)z像頭采用的是日本SONY、SHARP,松下、LG等公司生產(chǎn)的芯

片一，現(xiàn)在韓國也有能力生產(chǎn)，但質(zhì)量就要稍遜一籌。因?yàn)樾酒a(chǎn)時(shí)產(chǎn)生不同等級(jí)，

各廠家獲得途徑不同等原因，造成CCD采集效果也大不相同。在購買時(shí)，可以采取如下

方法檢測：接通電源，連接視頻電纜到監(jiān)視器，關(guān)閉鏡頭光圈，看圖像全黑時(shí)是否有亮

點(diǎn)，屏幕上雪花大不大，這些是檢測CCD芯片最簡單直接的方法，而且不需要其它專用

儀器。然后可以打開光圈，看一個(gè)靜物，如果是彩色攝像頭，最好攝取一個(gè)色彩鮮艷的

物體，查看監(jiān)視器上的圖像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。好的CCD可以很好

的還原景物的色彩，使物體看起來清晰自然；而殘次品的圖像就會(huì)有偏色現(xiàn)象，即使面

對(duì)一張白紙，圖像也會(huì)顯示藍(lán)色或紅色。個(gè)別CCD由于生產(chǎn)車間的灰塵，CCD靶面上會(huì)

有雜質(zhì)，在一般情況下，雜質(zhì)不會(huì)影響圖像，但在弱光或顯微攝像時(shí)，細(xì)小的灰塵也會(huì)

造成不良的后果，如果用于此類工作，一定要仔細(xì)挑選。

Iris

Composite

Video

CCTVCamerablockdiagram

CCD:就像是人的眼睛,把光影像轉(zhuǎn)成電子訊號(hào),靠的就是上頭的感光點(diǎn),每一點(diǎn)就像一顆

太陽能電池,被光照到后會(huì)產(chǎn)生電能,依照光的強(qiáng)度不同,會(huì)產(chǎn)生不同大小的電能.

V-Driver:CCD里頭每一點(diǎn)被光照到產(chǎn)生電能,就是靠這顆V-DRIVER,它會(huì)產(chǎn)生不同的脈

波,把CCD每點(diǎn)的訊號(hào)“擠”出來.

CDS/AGC:CCD擠出來的訊號(hào),在這顆晶片內(nèi)做濾波和放大,送進(jìn)D.S.P

到以上階段,記住!全都是模擬訊號(hào)

D.S.P:重頭戲來了，D.S.P是DigitalSignalProcessor的縮寫，也就是數(shù)位訊號(hào)處理

器，可是不是說CDS/AGC出來是模擬訊號(hào)嗎？因此DSP里頭包了--顆Decoder（A/D

Converter,模擬數(shù)位轉(zhuǎn)換器），先把模擬轉(zhuǎn)成數(shù)位,再做一大堆的運(yùn)算（顏色,亮度，白平

衡…..），然后再把數(shù)位轉(zhuǎn)模擬（Encoder,也是包在DSP里頭），就是視頻輸出了.挺復(fù)雜

的,我們所謂的方案就是以用那顆DSP來說的）

T.G:TimingGen:這是在控制整個(gè)處理過程的快慢用的,現(xiàn)在一般看不到了，都包在DSP

內(nèi)了.

由這些攝像部分原理電路和電源模塊電路等組成一個(gè)電路板一CCD板，加鏡頭即為

單板機(jī)

CCD彩色攝像機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

CCD尺寸：亦即攝像機(jī)靶面。

CCD像素：是CCD的主要性能指標(biāo)，它決定了顯示圖像的清晰程度，分辨率越高，圖

像細(xì)節(jié)的表現(xiàn)越好。CCD是由面陣感光元素組成，每一個(gè)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像機(jī)。

水平分辨率：彩色攝像機(jī)的典型分辨率是在320到500電視線之間，主要有330線、

380線、420線、460線、500線等不同檔次。分辨率是用電視線（簡稱線

TVLINES）來表示的，彩色攝像頭的分辨率在330~500線之間。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(dāng)于清晰度為80線。頻帶越寬，圖像越清晰，線數(shù)值

相對(duì)越大。

最小照度：也稱為靈敏度。是CCD對(duì)環(huán)境光線的敏感程度，或者說是CCD正常成像

時(shí)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。月光級(jí)和星光級(jí)等高增感度攝像機(jī)可工作在

很暗條件，2~31ux屬一般照度，現(xiàn)在也有低于llux的普通攝像機(jī)問世。

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ILux以上。

0.ILux的攝像機(jī)用于普通的監(jiān)視場合；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)。另外攝像的

靈敏度還與鏡頭有關(guān)，0.97Lux/F0.75相當(dāng)于2.5Lux/Fl.2相當(dāng)于3.4Lux/Fl.

參考環(huán)境照度：夏日陽光下lOOOOOLux陰天室外lOOOOLux

電視臺(tái)演播室lOOOLux60W臺(tái)燈60cm桌面300Lux

室內(nèi)日光燈lOOLux黃昏室內(nèi)lOLux

20cm處燭光10-15Lux夜間路燈0.ILux

掃描制式：有PAL制和NTSC制之分。常見的電視信號(hào)制式是PAL和NTSC,另外還有

SECAM等。NTSC即正交平衡調(diào)幅制。PAL為逐行倒像正交平衡調(diào)幅制。

NTSC（美國全國電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì),NationalTe1evisionStandardsCommittee）＞

PAL（逐行倒相,PhaseAlternateLine）以及SECAM（順序傳送與存儲(chǔ)彩色電視系統(tǒng)，

法國采用的--種電視制式，SEquentialCouleurAvecMemoire）oPAL電視標(biāo)準(zhǔn)，每秒25

幀，電視掃描線為625線，奇場在前，偶場在后，標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化PAL電視標(biāo)準(zhǔn)分辨率為

720*576,24比特的色彩位深，畫面的寬高比為4：3,PAL電視標(biāo)準(zhǔn)用于中國、歐洲等

國家和地區(qū)。NTSC電視標(biāo)準(zhǔn)，每秒29.97幀（簡化為30幀），電視掃描線為525線，

偶場在前，奇場在后，標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化NTSC電視標(biāo)準(zhǔn)分辨率為720*486,24比特的色彩

位深，畫面的寬高比為4：3oNTSC電視標(biāo)準(zhǔn)用于美、日等國家和地區(qū)。

攝像機(jī)電源：交流有220V、110V、24V,直流為12V或9V。

信噪比：典型值為46db,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。

視頻輸出：多為IVp-p、75Q,均采用BNC接頭。

鏡頭安裝方式：有C和CS方式，二者間不同之處在于感光距離不同。

鏡像功能MIR:圖像左右相反,成鏡像.

防閃爍FLK：當(dāng)有燈光閃爍的頻率不一致導(dǎo)致閃爍時(shí)可調(diào)節(jié)至一致。

自動(dòng)增益控制AGC

所有攝像機(jī)都有一個(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

量即增益，等效于有較高的靈敏度，可使其在微光下靈敏，然而在亮光照的環(huán)境中放大

器將過載，使視頻信號(hào)畸變。為此，需利用攝像機(jī)的自動(dòng)增益控制（AGC）電路去探測視

頻信號(hào)的電平，適時(shí)地開關(guān)AGC,從而使攝像機(jī)能夠在較大的光照范圍內(nèi)工作，此即動(dòng)態(tài)

范圍，即在低照度時(shí)自動(dòng)增加攝像機(jī)的靈敏度，從而提高圖像信號(hào)的強(qiáng)度來獲得清晰的

圖像。

背光補(bǔ)償BLC

通常，攝像機(jī)的AGC工作點(diǎn)是通過對(duì)整個(gè)視場的內(nèi)容作平均來確定的，但如果視場

中包含一個(gè)很亮的背景區(qū)域和一個(gè)很暗的前景目標(biāo)，則此時(shí)確定的AGC工作點(diǎn)有可能對(duì)

于前景目標(biāo)是不夠合適的，背景光補(bǔ)償有可能改善前景目標(biāo)顯示狀況。

當(dāng)背景光補(bǔ)償為開啟時(shí)，攝像機(jī)僅對(duì)整個(gè)視場的一個(gè)子區(qū)域求平均來確定其AGC工作點(diǎn),

此時(shí)如果前景目標(biāo)位于該子區(qū)域內(nèi)時(shí)，則前景目標(biāo)的可視性有望改善。

強(qiáng)光抑制ELC：強(qiáng)光抑制功能是一種獨(dú)有的背光補(bǔ)償技術(shù)，它可以偵測是否存在強(qiáng)光點(diǎn)

并給該區(qū)域提供所需的補(bǔ)償獲的更清晰的影像。在夜晚街道或停車場內(nèi)讀取車輛車牌上

的號(hào)碼時(shí)，強(qiáng)光抑制就非常有用了。

自動(dòng)電子快門AES

在CCD攝像機(jī)內(nèi)，是用光學(xué)電控影像表面的電荷積累時(shí)間來操縱快門。電子快門控

制攝像機(jī)CCD的累積時(shí)間，當(dāng)電子快門關(guān)閉時(shí)，對(duì)NTSC攝像機(jī)，其CCD累積時(shí)間為1/60

秒；對(duì)于PAL攝像機(jī)，則為1/50秒。當(dāng)攝像機(jī)的電子快門打開時(shí)，對(duì)于NTSC攝像機(jī)，

其電子快門以261步覆蓋從1/60秒到1/10000秒的范圍；對(duì)于PAL型攝像機(jī)，其電子快

門則以311步覆蓋從1/50秒到1/10000秒的范圍。當(dāng)電子快門速度增加時(shí)，在每個(gè)視頻

場允許的時(shí)間內(nèi)，聚焦在CCD上的光減少，結(jié)果將降低攝像機(jī)的靈敏度，然而，較高的

快門速度對(duì)于觀察運(yùn)動(dòng)圖像會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“停頓動(dòng)作”效應(yīng)，這將大大地增加攝像機(jī)的動(dòng)

態(tài)分辨率。

自動(dòng)白平衡AWB

白平衡只用于彩色攝像機(jī)，就是攝像機(jī)對(duì)白色物體的還原。其用途是實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)圖

像能精確反映景物狀況，有手動(dòng)白平衡和自動(dòng)白平衡兩種方式。

A、自動(dòng)白平衡

連續(xù)方式——此時(shí)白平衡設(shè)置將隨著景物色彩溫度的改變而連續(xù)地調(diào)整，范圍為

2800~6000Ko這種方式對(duì)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(duì)于景物中很少甚至沒有白色時(shí)，連續(xù)的白平衡不能產(chǎn)生最佳的彩色

效果。

按鈕方式——先將攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)諸如白墻、白紙等白色目標(biāo)，然后將自動(dòng)方式開關(guān)從手動(dòng)

撥到設(shè)置位置，保留在該位置兒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(dòng)方式開關(guān)撥回手動(dòng)位置以鎖定該白平衡的設(shè)置，此時(shí)白平衡設(shè)置將保持在攝像機(jī)的

存儲(chǔ)器中，直至再次執(zhí)行被改變?yōu)橹梗浞秶鸀?300~10000K,在此期間，即使攝像機(jī)斷

電也不會(huì)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。

B、手動(dòng)白平衡

開手動(dòng)白平衡將關(guān)閉自動(dòng)白平衡，此時(shí)改變圖像的紅色或藍(lán)色狀況有多達(dá)107個(gè)等

級(jí)供調(diào)節(jié)，如增加或減少紅色各一個(gè)等級(jí)、增加或減少藍(lán)色各一個(gè)等級(jí)。除次之外，有

的攝像機(jī)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。

為了了解白平衡，就必須了解另一個(gè)重要的概念：色溫。所謂色溫，簡而言之，就

是定量地以開爾文溫度表示色彩。當(dāng)物體被電燈或太陽加熱到一定的溫度時(shí)，就會(huì)發(fā)出

一定的光線，此光線不僅含有亮度的成份，更含有顏色的成份，而色溫越高，藍(lán)色的成

份越多，圖像就會(huì)偏藍(lán)；相反，色溫越低，紅色的成份就越多，圖像就會(huì)偏紅。因此，

如果照射物體的光線發(fā)生了變化，那末其反映出的色彩也會(huì)發(fā)生了變化，而這種變化反

映到攝像機(jī)里，就會(huì)產(chǎn)生在不同光線下彩色還原不同的現(xiàn)象。下面的表格顯示了一些光

線下的色溫情況。

光源色溫（K）

蠟燭2000

鐺絲燈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(jī)在不同的光線下彩色還原

不同。為解決這個(gè)問題，現(xiàn)在的攝像機(jī)都具有白平衡校正功能，對(duì)不同的色溫進(jìn)行補(bǔ)償，

從而真實(shí)地還原拍攝物體的色彩。

各種攝像機(jī)的原理

1、槍式攝像機(jī)

槍式攝像機(jī)由CCD電路板、后背電路板、外殼、背焦環(huán)組成。使用時(shí)加裝鏡頭形成

完整的前端攝像機(jī)。

標(biāo)準(zhǔn)槍機(jī)：420TVL彩色

日夜型槍機(jī)：由DSP控制，在達(dá)到一定照度（一般為10LUX）左右，控制攝像機(jī)使

輸出為黑白視頻。

高解析、低照度等只是DSP和CCD不同，其原理都一樣。

2、紅外攝像機(jī)

紅外燈按其紅外光輻射機(jī)理分為半導(dǎo)體固體發(fā)光（紅外發(fā)射二級(jí)管）紅外燈和熱輻

射紅外燈兩種。

先介紹一下濾光片,它正確名稱叫“光學(xué)低通濾波器”（0LPF）!

濾光片的功用：

濾除紅外線：彩色CCD也可感應(yīng)紅外線,就是因?yàn)闀?huì)感應(yīng)紅外線,會(huì)導(dǎo)致D.S.P無法

算出正確顏色，，因此須加一片濾光片,把光線中紅外線部份隔開,所以只有彩色CCD需要

裝濾光片，黑白就不用了?？捎缅兡し绞郊八{(lán)玻璃,鍍膜分真空鍍膜及化學(xué)鍍膜方式,化學(xué)

鍍膜是將石英片浸入溶劑中加以電鍍,成本低但鍍膜厚度不平均且容易脫落,真空鍍膜是

用真空蒸鍍法,鍍膜均勻且不易脫落，但成本高.以上我們稱IRCoating,目地在濾除紅

外線，另外還要加上所謂的AR-Coating的鍍膜，目地是增加透光率，因?yàn)楣饩€在透過不

同介質(zhì)時(shí)（比如從空氣進(jìn)入石英片），會(huì)產(chǎn)生部分的折射及反射,加上AR-Coating后,濾光

片可達(dá)到98-99%的穿透率,否則只有90-95的穿透率,這對(duì)CCD的感光度當(dāng)然有影響.

修整進(jìn)光:因?yàn)镃CD上是一顆顆的感光體（CELL）構(gòu)成,最好光線是直射進(jìn)來，但為了怕

干擾到鄰近感光體,就需要對(duì)光線加以修整，因此那片濾光片不是玻璃,而是石英片一,利用

石英的物理偏光特性,把進(jìn)來的光線，保留直射部份,反射掉斜射部份,避免去影響旁邊的

感光點(diǎn)。利用石英的物理偏光特性,把進(jìn)來的光線，保留直射部份,反射掉斜射部份，但只

能對(duì)一個(gè)方向修整,通常攝像機(jī)只考慮到水平分辨率，因此只對(duì)光線做水平修整，因此在

貼濾光片時(shí)方向要對(duì),不可弄反了.那如果垂直光線也要修整的話怎辦?很簡單,就黏兩片,

把其中一片轉(zhuǎn)90度就行了，因此就有這種也叫“兩片式”的濾光片,一片用在水平修整,

一片用在垂直修整,其中一片再做IR-Coating來濾紅外線.。那更高級(jí)的呢?就是兩片石

英中間夾片藍(lán)玻璃,那就各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)就有了，這種“三片式”常見于日本進(jìn)口機(jī)。

普通攝象機(jī)使用能透過一定比例紅外光線的雙峰濾片，其優(yōu)點(diǎn)是成本低廉，但由于

自然光線中含有較多的紅外成份，當(dāng)其進(jìn)入CCD后會(huì)干擾色彩還原，比如綠色植物變得

灰白，紅色衣服變成灰綠色等等（有陽光室外環(huán)境尤其明顯）。在夜間由于雙峰濾光片的

過濾作用，使CCD不能充分利用所有光線，其低照性能難以令人滿意。

雙濾光片的使用有效解決了雙峰濾光片產(chǎn)生問題。雙濾光片由一個(gè)紅外截止濾

光片和一個(gè)全光譜光學(xué)玻璃構(gòu)成，當(dāng)白天的光線充分時(shí)紅外截止濾光片工作，CCD還原出

真實(shí)彩色，當(dāng)夜間光線不足時(shí)，紅外截止濾光片自動(dòng)移開，全光譜光學(xué)玻璃開始工作，

使CCD充分利用到所有光線，從而大大提高了低照性能。

雙CCD就是一個(gè)彩色CCD（加濾光片的）和一個(gè)黑白CCD（不加濾光片的）晝夜交替使

用。

紅外攝像機(jī)紅外燈板上一個(gè)光敏電阻，當(dāng)光線達(dá)到較低時(shí)可以控制紅外燈的打開，

同時(shí)攝像機(jī)切換到黑白模式，這樣就可以提高分辨率，圖像效果。我們紅外攝像機(jī)的濾

光片使850nm波長的紅外線可以進(jìn)入，這樣使晚上可以感紅外光，但也會(huì)使白天的圖像

部分顏色偏掉。

一般市場上主要采用紅外發(fā)射二極管的紅外燈，其原理及特性我們介紹如下：由紅

外發(fā)光二級(jí)管矩陣組成發(fā)光體。紅外發(fā)射二級(jí)管由紅外輻射效率高的材料（常用神化錢

GaAs）制成PN結(jié)，外加正向偏壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光。光譜功率分布為中心波

長830?950nm,半峰帶寬約40nm左右，它是窄帶分布，為普通CCD黑白攝像機(jī)可感受的

范圍。其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以完全無紅暴，（采用940?950nm波長紅外管）或僅有微弱紅

暴（紅暴為有可見紅光）和壽命長。紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率用輻照度uW/m2表示。

-一般來說，其紅外輻射功率與正向工作電流成正比，但在接近正向電流的最大額定值時(shí),

器件的溫度因電流的熱耗而上升，使光發(fā)射功率下降。紅外二極管電流過小，將影響其

輻射功率的發(fā)揮，但工作電流過大將影響其壽命，甚至使紅外二極管燒毀。

下面是對(duì)紅外燈的一些理解：

1，大家別以為紅外燈只有一種角度的，他外燈的視角一般分為8-9度，15度，30

度，45度，80度，90度等兒種，紅外燈和攝像機(jī)的搭配是根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境所用的鏡頭所配

的，如果紅外燈的角度和鏡頭的可視角度不匹配將會(huì)出現(xiàn)手電筒或者紅外距離很近的不

良效果。市面上有很多紅外機(jī)子都會(huì)出現(xiàn)手電筒現(xiàn)象，如果你拿到的紅外機(jī)子有這種現(xiàn)

象我可以告訴你這個(gè)攝像機(jī)的廠家不是什么好廠家，他連最基本的理論都不懂就推出來

賣給客戶，是極不負(fù)責(zé)任的，為了賺錢隨便配個(gè)燈板就拿出來賣了。會(huì)害人的。我在很

多地方看到人家拍的圖片，好多都出現(xiàn)這種狀況，導(dǎo)致工程驗(yàn)收不過關(guān)，自己竟然還不

知道問題出在哪。所以一般客戶在下單前必須考慮場地所用的鏡頭告知我們！以便搭配

合適的紅外攝像機(jī)，達(dá)到最佳效果。如果紅外燈數(shù)量相同，但角度不同，反映出來的效

果也會(huì)不同，這點(diǎn)要根據(jù)客戶不同的環(huán)境來選配。舉個(gè)例子！我們標(biāo)有50-60米的機(jī)子

是相對(duì)16MM或者25MM的鏡頭來測量的！當(dāng)如果你用一個(gè)4MM或者更小的鏡頭那根本就

不可能打到50米，因?yàn)樾＄R頭它的可視角度要大很多，那么我們要配相對(duì)應(yīng)的紅外燈以

便紅外能投射到整個(gè)畫面并且沒有暗角。但這樣的紅外燈的角度必定要大很多！所以他

是不可能投射到50米那么遠(yuǎn)的！再打個(gè)比方，我們常用的手電筒，聚光的時(shí)候能把光束

打得很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)，但我們轉(zhuǎn)到散光的位置的時(shí)候就很近了。這跟紅外燈是一樣道理的！

2,市場上紅外燈的價(jià)格也相差極大，65的燈管單價(jià)有0.1幾元一0.7元不等，68

以上有0.6元-2元不等的，甚至3元的，再大的10兒20兒元的都有，紅外燈的功率還

分為10MIL,12MIL,14MIL,16MIL及更大功率的燈管，所以單是紅外燈的品質(zhì)不同就會(huì)

造成紅外攝像機(jī)有幾十元的差價(jià)了。

3,另外一臺(tái)攝像機(jī)的芯片不同廠家所做出來的造價(jià)也不同,一些低劣的廠家為

了省成本他們會(huì)用一些比較便宜的周邊元器件，所以造出來的芯片也會(huì)便宜兒元到10

幾元的不等。

4,價(jià)格越貴的紅外燈管其壽命越長，功率越大，效果也就越好；所以選購紅

外攝像機(jī)的時(shí)候，不要僅僅局限在紅外燈的數(shù)量與其大小之上。合適才是最重要的。

3、IP攝像機(jī)

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的應(yīng)用，使得圖像監(jiān)控技術(shù)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。首先，網(wǎng)絡(luò)的綜合布線代

替了傳統(tǒng)的視頻模擬布線，實(shí)現(xiàn)了真正的三網(wǎng)（視頻、音頻、數(shù)據(jù)）合一，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)即

插即用，工程實(shí)施簡便，系統(tǒng)擴(kuò)充方便；其次，跨區(qū)域遠(yuǎn)程監(jiān)控成為可能，特別是利用互

聯(lián)網(wǎng)，圖像監(jiān)控已經(jīng)沒有距離限制，而且圖像清晰，穩(wěn)定可靠；再者，圖像的存儲(chǔ)、檢索

十分安全、方便、可異地存儲(chǔ)，多機(jī)備份存儲(chǔ)以及快速非線性查找等。

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)一般由鏡頭、圖像傳感器、聲音傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、圖像、聲音、控制

器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、外部報(bào)警、控制接口等部分組成。

4、寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)

室內(nèi)照度為lOOLux,而外面風(fēng)景的照度可能是10,000Lux,對(duì)比就是

10,000/100=100:10這個(gè)對(duì)比人眼能很容易地看到，因?yàn)槿搜勰芴幚?000:1的對(duì)比度,然

而傳統(tǒng)的閉路監(jiān)控?cái)z像機(jī)處理它會(huì)有很大的問題，傳統(tǒng)攝像機(jī)只有3:1的對(duì)比性能，它只

能選擇使用1/60秒的電子快門來取得室內(nèi)目標(biāo)的正確曝光，但是室外的影像會(huì)被清除掉

（全白）；或者換種方法攝像機(jī)選擇1/6000秒取得室外影像完美的曝光，但是室內(nèi)的影像

會(huì)被清除（全黑）。這是一個(gè)自從攝像機(jī)被發(fā)明以來就一直長期存在的缺陷。

所謂寬動(dòng)態(tài),就是把問題集中在解決逆光環(huán)境下所產(chǎn)生的問題.解決方法就是用一-顆CCD,

但是上面的每一點(diǎn)在單一時(shí)間內(nèi)曝光兩次，一次長曝光（低快門），一次短曝光（高快門），

所以每一點(diǎn)都有兩個(gè)數(shù)據(jù)輸此就叫“雙輸出CCD”，正因?yàn)槊奎c(diǎn)有兩個(gè)數(shù)據(jù)輸出，總資料

量就比一般CCD多了一倍,因此傳輸?shù)乃俣鹊么笊弦槐恫拍馨奄Y料搬出來，所以又叫“雙

速CCD（DoubleSpeedCCD）.就這樣了！雙輸出CCD扔出一個(gè)長曝光及短曝光的訊號(hào)給

DSP,DSP去運(yùn)算再加總，所謂“寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)”就出來了.

2.3鏡頭介紹

鏡頭相當(dāng)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(jī)和照相機(jī)的原理是一致的。當(dāng)人眼的肌肉無法將晶狀體拉伸至正常位置時(shí)，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(dāng)

圖像變得不清楚時(shí)，可以調(diào)整攝像頭的后焦點(diǎn)，改變CCD芯片與鏡頭基準(zhǔn)面的距離（相

當(dāng)于調(diào)整人眼晶狀體的位置），可以將模糊的圖像變得清晰。工程設(shè)計(jì)人員和施工人員都

要經(jīng)常與鏡頭打交道：設(shè)計(jì)人員要根據(jù)物距、成像大小計(jì)算鏡頭焦距，施工人員經(jīng)常進(jìn)

行現(xiàn)場調(diào)試，其中一部分就是把鏡頭調(diào)整到最佳狀態(tài)。

1、鏡頭的分類

按外形功能分按尺寸大小分按光圈分按變焦類型分按焦距長矩分

球面鏡頭1”25mm自動(dòng)光圈電動(dòng)變焦長焦距鏡頭

非球面鏡頭1/2”3mm手動(dòng)光圈手動(dòng)變焦標(biāo)準(zhǔn)鏡頭

針孔鏡頭1/3”8.5mm固定光圈固定焦距廣角鏡頭

魚眼鏡頭2/3”17mm

（1）以鏡頭安裝分類

所有的攝象機(jī)鏡頭均是螺紋口的，cCD攝象機(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。兩者螺紋部分相同，但兩者從鏡頭到感光表面的距離不同。

C安裝座：從鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離是17.526mm。

CS安裝座：特種C安裝，此時(shí)應(yīng)將攝象機(jī)前部的墊圈取下再安裝鏡頭。其鏡頭安

裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離是12.5mm。如果要將一個(gè)C安裝座鏡頭安裝到一個(gè)CS安裝座攝

象機(jī)上時(shí)，則需要使用鏡頭轉(zhuǎn)換器。

（2）以攝象機(jī)鏡頭規(guī)格分類

攝象機(jī)鏡頭規(guī)格應(yīng)視攝象機(jī)的CCD尺寸而定，兩者應(yīng)相對(duì)應(yīng)。即

攝象機(jī)的CCD靶面大小為1/2英寸時(shí)，鏡頭應(yīng)選1/2英寸。

攝象機(jī)的CCD靶面大小為1/3英寸時(shí)，鏡頭應(yīng)選1/3英寸。

攝象機(jī)的CCD靶面大小為1/4英寸時(shí)，鏡頭應(yīng)選1/4英寸、

如果鏡頭尺寸與攝象機(jī)CCD靶面尺寸不一致時(shí)，觀察角度將不符合設(shè)計(jì)要求，或

者發(fā)生畫面在焦點(diǎn)以外等問題。

（3）以鏡頭光圈分類

鏡頭有手動(dòng)光圈（manualiris）和自動(dòng)光圈（autoiris）之分，配合攝象機(jī)使用，

手動(dòng)光圈鏡頭適合于亮度不變的應(yīng)用場合，自動(dòng)光圈鏡頭因亮度變更時(shí)其光圈亦作自動(dòng)

調(diào)整，故適用亮度變化的場合。自動(dòng)光圈鏡頭有兩類：一類是將一個(gè)視頻信號(hào)及電源從

攝象機(jī)輸送到透鏡來控制鏡頭上的光圈，稱為視頻輸入型，另一類則利用攝象機(jī)上的直

流電壓來直接控制光圈，稱為DC輸入型。

自動(dòng)光圈鏡頭上的ALC（自動(dòng)鏡頭控制）調(diào)整用于設(shè)定測光系統(tǒng)，可以整個(gè)畫面

的平均亮度，也可以畫面中最亮部分（峰值）來設(shè)定基準(zhǔn)信號(hào)強(qiáng)度，供給自動(dòng)光圈調(diào)整

使用。一般而言，ALC已在出廠時(shí)經(jīng)過設(shè)定，可不作調(diào)整，但是對(duì)于拍攝景物中包含

有一個(gè)亮度極高的目標(biāo)時(shí)，明亮目標(biāo)物之影像可能會(huì)造成“白電平削波”現(xiàn)象，而使得

全部屏幕變成白色，此時(shí)可以調(diào)節(jié)ALC來變換畫面。

另外，自動(dòng)光圈鏡頭裝有光圈環(huán)，轉(zhuǎn)動(dòng)光圈環(huán)時(shí)，通過鏡頭的光通量會(huì)發(fā)生變化，

光通量即光圈，一般用F表示，其取值為鏡頭焦距與鏡頭通光口徑之比，即：F=f?（焦

距）/D（鏡頭實(shí)際有效口徑），F(xiàn)值越小，則光圈越大。

采用自動(dòng)光圈鏡頭，對(duì)于下列應(yīng)用情況是理想的選擇，它們是:

在諸如太陽光直射等非常亮的情況下，用自動(dòng)光圈鏡頭可有較寬的動(dòng)態(tài)范圍。

要求在整個(gè)視野有良好的聚焦時(shí)，用自動(dòng)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(hào)導(dǎo)致的模糊最小時(shí)，應(yīng)使用自動(dòng)光圈鏡頭。

(4)以鏡頭的視場大小分類

標(biāo)準(zhǔn)鏡頭：視角30度左右，在1/2英寸CCD攝象機(jī)中，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為1

2mm,在1/3英寸CCD攝象機(jī)中，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為8mm。

廣角鏡頭：視角90度以上，焦距可小于幾毫米，可提供較寬廣的視景。

遠(yuǎn)攝鏡頭：視角20度以內(nèi)，焦距可達(dá)幾米甚至幾十米，此鏡頭可在遠(yuǎn)距離情況下

將拍攝的物體影響放大，但使觀察范圍變小。

變倍鏡頭(zoomlens)：也稱為伸縮鏡頭，有手動(dòng)變倍鏡頭和電動(dòng)變倍鏡頭兩類。

可變焦點(diǎn)鏡頭(vari-focuslens)：它介于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭與廣角鏡頭之間，焦距連續(xù)可

變，即可將遠(yuǎn)距離物體放大，同時(shí)又可提供一個(gè)寬廣視景，使監(jiān)視范圍增加。變焦鏡頭

可通過設(shè)置自動(dòng)聚焦于最小焦距和最大焦距兩個(gè)位置，但是從最小焦距到最大焦距之間

的聚焦，則需通過手動(dòng)聚焦實(shí)現(xiàn)。

針孔鏡頭：鏡頭直徑幾毫米，可隱蔽安裝。

(5)從鏡頭焦距上分

短焦距鏡頭：因入射角較寬，可提供一個(gè)較寬廣的視野。

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

長焦距鏡頭：因入射角較狹窄，故僅能提供狹窄視景，適用于長距離監(jiān)視。

變焦距鏡頭：通常為電動(dòng)式，可作廣角、標(biāo)準(zhǔn)或遠(yuǎn)望等鏡頭使用。

2、選擇鏡頭的技術(shù)依據(jù)

(1)鏡頭的成像尺寸

應(yīng)與攝象機(jī)CCD靶面尺寸相一致，如前所述，有1英寸、2/3英寸、1/2英

寸、1/3英寸-、1/4英寸、1/5英寸等規(guī)格。

(2)鏡頭焦距與視野角度

首先根據(jù)攝象機(jī)到被監(jiān)控目標(biāo)的距離，選擇鏡頭的焦距，鏡頭焦距f確定后，則由

攝象機(jī)靶面決定了視野。

(3)光圈或通光量

鏡頭的通光量以鏡頭的焦距和通光孔徑的比值來衡量，以F為標(biāo)記，每個(gè)鏡頭上均

標(biāo)有其最大的F值，通光量與F值的平方成反比關(guān)系，F(xiàn)值越小，則光圈越大。所以應(yīng)

根據(jù)被監(jiān)控部分的光線變化程度來選擇用手動(dòng)光圈還是用自動(dòng)光圈鏡頭。

2＞變焦鏡頭(zoomlens)

變焦鏡頭有手動(dòng)伸縮鏡頭和自動(dòng)伸縮鏡頭兩大類。伸縮鏡頭由于在一個(gè)鏡頭內(nèi)能夠

使鏡頭焦距在一定范圍內(nèi)變化，因此可以使被監(jiān)控的目標(biāo)放大或縮小，所以也常被成為

變倍鏡頭。典型的光學(xué)放大規(guī)格有6倍(6.0~36mm,F1.2)、8倍(4.5~36mm,Fl.6)、1

0倍(8.0~80mm,FL2)、12倍(6.0~72mm,FL2)、20倍(200mm,FL2)等檔次，

并以電動(dòng)伸縮鏡頭應(yīng)用最普遍。為增大放大倍數(shù)，除光學(xué)放大外還可施以電子數(shù)碼放大。

在電動(dòng)伸縮鏡頭中，光圈的調(diào)整有三種，即：自動(dòng)光圈、直流驅(qū)動(dòng)自動(dòng)光圈、電動(dòng)調(diào)整

光圈。其聚焦和變倍的調(diào)整，則只有電動(dòng)調(diào)整和預(yù)置兩種，電動(dòng)調(diào)整是由鏡頭內(nèi)的馬達(dá)

驅(qū)動(dòng)，而預(yù)置則是通過鏡頭內(nèi)的電位計(jì)預(yù)先設(shè)置調(diào)整停止位，這樣可以免除成像必須逐

次調(diào)整的過程，可精確與快速定位。在球形罩一體化攝像系統(tǒng)中，大部分采用帶預(yù)置位

的伸縮鏡頭。

另一項(xiàng)令用戶感興趣的則是快速聚焦功能，它由測焦系統(tǒng)與電動(dòng)變焦反饋控制系

統(tǒng)構(gòu)成。

3、鏡頭與攝像機(jī)CCD尺寸的關(guān)系

1/2”鏡頭既可用于1/2”攝像機(jī)，也可用于1/3”攝像機(jī)，但視角會(huì)減少25%左右。

1/3”鏡頭不能用于1/2”攝像機(jī),只能用于1/3”攝像機(jī)。

4、不同種類鏡頭的應(yīng)用范圍

手動(dòng)、自動(dòng)光圈鏡頭的應(yīng)用范圍手動(dòng)光圈鏡頭是的最簡單的鏡頭，適用于光照條件

相對(duì)穩(wěn)定的條件下，手動(dòng)光圈由數(shù)片金屬薄片構(gòu)成。光通量靠鏡頭外徑上的一個(gè)環(huán)調(diào)節(jié)。

旋轉(zhuǎn)此圈可使光圈收小或放大。在照明條件變化大的環(huán)境中或不是用來監(jiān)視某個(gè)固定目

標(biāo)，應(yīng)采用自動(dòng)光圈鏡頭，比如在戶外或人工照明經(jīng)常開關(guān)的地方，自動(dòng)光圈鏡頭的光

圈的動(dòng)作由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，馬達(dá)受控于攝像機(jī)的視頻信號(hào)。手動(dòng)光圈鏡頭和自動(dòng)光圈鏡頭又

有定焦距(光圈)鏡頭自動(dòng)光圈鏡頭和電動(dòng)變焦距鏡頭之分。

手動(dòng)光圈鏡頭，可與電子快門攝像機(jī)配套，在各種光線下均可使用。

自動(dòng)光圈鏡頭，(EF)可與任何CCD攝像機(jī)配套，在各種光線下均可使用，特別用于

被監(jiān)視表面亮度變化大、范圍較大的場所。為了避免引起光暈現(xiàn)象和燒壞靶面，一般都

配自動(dòng)光圈鏡頭。

5、鏡頭的主要性能指標(biāo)有以下兒個(gè)：

1焦距：焦距的大小決定著視場角的大小，焦距數(shù)值小，景深大，視場角大，所觀察

的范圍也大，但距離遠(yuǎn)的物體分辨不很清楚；焦距數(shù)值大，景深小，視場角小，觀察范圍

小，只要焦距選擇合適，即便距離很遠(yuǎn)的物體也可以看得清清楚楚。由于焦距和視場角

是一一對(duì)應(yīng)的，一個(gè)確定的焦距就意味著一個(gè)確定的視場角，所以在選擇鏡頭焦距時(shí)，

應(yīng)該充分考慮是觀測細(xì)節(jié)重要，還是有一個(gè)大的觀測范圍重要，如果要看細(xì)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。

2自動(dòng)光圈鏡頭：自動(dòng)光圈鏡頭目前分為兩類：一類稱為視頻（VIDEO）驅(qū)動(dòng)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(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)光圈馬達(dá)的控制。

另一類稱為直流（DC）驅(qū)動(dòng)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(jì)式光圈馬達(dá)，要求攝像頭內(nèi)有放大器電路。對(duì)于各類自動(dòng)光圈鏡頭，通常還

有兩項(xiàng)可調(diào)整旋鈕，一是ALC調(diào)節(jié)（測光調(diào)節(jié)），有以峰值測光和根據(jù)目標(biāo)發(fā)光條件平均

測光兩種選擇，?般取平均測光檔；另一個(gè)是LEVEL調(diào)節(jié)（靈敏度），可將輸出圖像變得

明亮或者暗淡。

6、焦距的計(jì)算：

1公式計(jì)算法：視場和焦距的計(jì)算視場系指被攝取物體的大小，視場的大小是以鏡

頭至被攝取物體距離，鏡頭焦頭及所要求的成像大小確定的。

1、鏡頭的焦距，視場大小及鏡頭到被攝取物體的距離的計(jì)算如下；

f=wL/W2、f=hL/h

f;鏡頭焦距w：圖象的寬度（被攝物體在ccd靶面上成象寬度）

W：被攝物體寬度

L：被攝物體至鏡頭的距離

h：圖象高度（被攝物體在ccd靶面上成像高度）視場（攝取場景）高度

H：被攝物體的高度

ccd靶面規(guī)格尺寸：單位mm

規(guī)格1/3”1/2”2/3”

W4.86.48.812.7

H3.64.86.69.6

由于攝像機(jī)畫面寬度和高度與電視接收機(jī)畫面寬度和高度一樣，其比例均為4:3,當(dāng)

L不變，H或W增大時(shí)，f變小，當(dāng)H或W不變，L增大時(shí)，f增大。

圖解法如前所示，攝像機(jī)鏡頭的視場由寬（W）o高（H）和與攝像機(jī)的距離（L）決

定，一旦決定了攝像機(jī)要監(jiān)視的景物，正確地選擇鏡頭的焦距就由來3個(gè)因素決定；*.

欲監(jiān)視景物的尺寸*.攝像機(jī)與景物的距離禮攝像機(jī)成像器的尺士：1/3〃、1/2〃。

HCCD傳感器

f=vD/V或f=hD/H

其中，f代表焦距，v代表CCD靶面垂直高度，V代表被觀測物體高度，h代表CCD

靶面水平寬度，H代表被觀測物體寬度。

舉例：假設(shè)用1/3”CCD攝像頭觀測，被測物體寬15米，高5米，鏡頭焦點(diǎn)距物體

10米。由公式可以算出：

焦距f=4.8X10/15=3.6毫米

如果要以高為計(jì)算：焦距f=3.6X10/5"7.2毫米

當(dāng)焦距數(shù)值算出后，如果沒有對(duì)應(yīng)焦距的鏡頭是很正常的，這時(shí)可以根據(jù)產(chǎn)品目錄

選擇相近的型號(hào)，一般選擇比計(jì)算值小的，這樣視角還會(huì)大一些。

2.4球型攝像機(jī)的工作原理

球機(jī)是一種集成度相當(dāng)高的產(chǎn)品，集成了云臺(tái)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、和攝像機(jī)系統(tǒng)三個(gè)

原理部分.云臺(tái)系統(tǒng)是指電機(jī)帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)部分，通訊系統(tǒng)是指對(duì)電機(jī)的控制以及對(duì)圖象和

信號(hào)的處理部分，攝像機(jī)系統(tǒng)是指采用的一體機(jī)機(jī)心。而兒大系統(tǒng)之間，起著橫向的連

接的是一塊主控核心cpu和電源部分。電源部分通過與各大系統(tǒng)之間供電，很多地方是

采用的二極管、三極管等微電流供電，而核心cpu是實(shí)現(xiàn)所有功能正常運(yùn)行。

一體化智能球形攝像機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備，成像是否清晰、聚焦是否準(zhǔn)確迅

速是個(gè)極其關(guān)鍵性指標(biāo)，而這又取決于產(chǎn)品所選用的關(guān)鍵部件------體化攝像機(jī)。一體

機(jī)的主要指標(biāo)：CCD參數(shù)、清晰度、照度、變焦倍數(shù)等等。

云臺(tái)系統(tǒng)控制著球機(jī)的上、下、左、右，其主要的指標(biāo)有水平和垂直的極限角度、

轉(zhuǎn)速、預(yù)置位軌跡等功能的狀況。

所謂智能的突出表現(xiàn)，其代表為：預(yù)制點(diǎn)及連續(xù)旋轉(zhuǎn)功能。預(yù)置點(diǎn)是用戶可以對(duì)監(jiān)

控畫面的場景提前進(jìn)行的編號(hào)，此編號(hào)就為預(yù)置點(diǎn)。無論畫面停留在任何地方，通過預(yù)

置點(diǎn)的調(diào)用，場景會(huì)立即出現(xiàn)在監(jiān)視器（顯示器）上，而無須其他復(fù)雜的操作。連續(xù)旋

轉(zhuǎn)是指云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)不再是從左到右或從右到左的旋轉(zhuǎn)，而是可以沿一個(gè)方向連續(xù)的旋轉(zhuǎn),

突破了云臺(tái)只能0-355度的旋轉(zhuǎn)范圍。

智能球型攝像機(jī)的分類

(1)以云臺(tái)的轉(zhuǎn)速為劃分依據(jù)：包括高速球(0-360/S)；中速球(0-60/S)和低速

球(0-30/S)o

(2)以使用環(huán)境區(qū)分：室內(nèi)智能球型攝像機(jī)和室外智能球型攝像機(jī)，室外智能球包

括防水裝置和恒溫裝置，多為雙層帶加熱和風(fēng)扇。

(3)以安裝方式劃分：吊裝(通過支架吊于屋頂及天花板)；側(cè)裝(通過支架固定

在墻面或立桿)；嵌入(直接在天花板開孔，無支架)。

根據(jù)使用的一-體化攝像機(jī)也可以進(jìn)行分類。

智能球型攝像機(jī)的選購

由于目前國內(nèi)光電技術(shù)、微電機(jī)制造技術(shù)和生產(chǎn)工藝等方面的原因，一體化智能球

機(jī)的三個(gè)主要部件(內(nèi)置變焦鏡頭的一體化攝像機(jī)、電刷、高性能電機(jī))兒乎全部依賴

進(jìn)口。使用智能球型攝像機(jī)應(yīng)注意品牌和服務(wù)，因?yàn)椴煌瑥S家生產(chǎn)的智能球型攝像機(jī)在

功能上節(jié)本相同，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻有天壤之別。

高速球的通訊問題還有就是涉及到通訊協(xié)議和通訊方式的問題，通訊協(xié)議是指高速

球跟主機(jī)系統(tǒng)相通訊時(shí)候，選擇的通訊協(xié)議，比如pelco、曼碼、松下、菲利普協(xié)議等。

通訊方式是指這些通訊協(xié)議采用什么方式來進(jìn)行通訊，比如485通訊方式、232通訊方式、

422通訊方式、同軸視控通訊方式，一般來講，高速球都采用485通訊方式，而通訊協(xié)議

各個(gè)不同廠家不同。

高速球與球型云臺(tái)、中速球、勻速球的區(qū)別

1、