系统主机是大中型电视监控系统的核心设备，它通常是将系统控制单元与视频矩阵切换器集成为一体，简称系统主机，而系统主机的核心部件则为微处理器（CPU）。常用的微处理器有Inter公司的8031、89C51、华邦公司的78E58。系统主机的主要任务是实现多路视/音频信号的选择切换（输出到指定的监视器或录像机）并在视频信号上叠加时间、日期、视频输入号及标题、监视状态等重要信息在监视器上显示，并通过通信线对指定地址的前端设备（云台、电动镜头、雨刷、照明灯或摄像机电源等）进行各种控制。工作中，微处理通过扫描通信端口是否由控制面板、主控键盘、副控键盘、报警接口箱、多媒体传来的控制指令，还会扫描主机本身报警接口板是否有报警输出。当控制面板或控制键盘上有键被按下时，微处理器可正确判断该按键的功能含义，并向相应控制电路发出控制指令信号。例如，向视频矩阵切换器中的多路模拟开关芯片发出8-4-2-1选通码使其选通指定通道摄像机的视频信号输入，同时在该路视频信号上叠加字符，然后将该路输入信号在指定的输出口输出、显示。如系统主机同时含有内置（或外挂）音频矩阵切换器，则同样的控制码还可将选定摄像机外所对应的监听头的声音信号一并选不定，并送到与上述视频输出通道编号相同的音频矩阵输出端口，使视频信号与音频信号同步切换。如果控制键盘发出的是对于前端设备的控制指令（含有地址码信息），则该指令经编码后通过双绞线传送到远端指定地址的解码器。解码器经过通信接口芯片收到系统主机传来的控制指令后对其进行解码，解出主控端的命令，使解码器内的相应继电器吸合，输出相应的控制信号（电压量或开关量）至指定的外接设备，使外接设备做与主控端指令相符合的动作。这些受控的外接设备包括云台、电动三可变镜头、室外防护罩的雨刮器及除霜器、摄像机的电源、红外灯或其他可控制设备。系统主机主要型号有SP8000、SP8200、SP8300系列。报警接口箱、多媒体将报警信号控制指令通过RS-485通讯线回传到系统主机，因此系统主机在扫描通信端口时不仅要判断是否有分控键盘的控制指令，还要判断是否有报警接口箱送来的报警信息，如有则联动该现场图像的切换。并把报警信息传送给多媒体。 3. 1 SP8000、SP8200系列 该系列有OSD Con Screen Display 菜单设置，通控制面板或键盘的编程锁可发进入菜单，在菜单中可以进行下列设置：系统设置，监视器设置、摄像机设置、键盘设置、报警设置、权限设置。它们的结构及功能如下： 3. 1. 1 系统设置 时间日期：进入此项可设置年、月、日、时、分、秒。 程序切换：就是预先设置好摄像机切换队列，在队列中摄像机号，停留时间、预置号，辅助功能可设置，。同时整个系统可以设置32个队列，每个队列可设置32个摄像机。这样就可以通过键盘直接在某一监视器上调年任意队列。 同步切换：将一组摄像机画面顺序切地换到一组连续的监视器上显示。 群组切换：将一组同步队列摄像机画面顺序地切换到一组同步队列的监视器上显示。这功能实际上就是调用多个同步切换。 语言设置：支持中文、英文两种语言。这两种语言可进行选择。 系统复位：使整个系统重新回到出厂状态。进行后用户设置的数据将全部丢失。 3. 1. 2 监视器设置选择摄像机标题、系统时间日期、当前状态信息是否要在该监视器上显示。 3. 1. 3 摄像机设置系统可通过标准区位码选择字符来输入摄像机的标题。系统内置二级16x16点阵的汉字库及图标。 3. 1. 4 键盘设置 键盘密码：整个系统可带16个键盘，而每个键盘操作的权力等级均可设置，总共有16级，高优先级的键盘优先于低优先级键盘操作。密码由用户通过自己的键盘输入密码，用户必须要记住此密码。因键盘登录主机时，必须要输入密码，如密码不对，不能登录。如果密码忘记了，可以进入菜单项进行查看。 设置记录：进入此项可查询最近32次进入菜单的操作员以及时间日期。 3. 1. 5 报警设置 自动设防：可以设置哪一个报警点在什么时间自动布上防，在什么时间自动撤防。时间是按24小时制计算。 报警输出：将多个报警控测器与多个摄像机、监视器进行关联设置，当发现报警时，系统主机就会把关联的摄像机画面切换到关联的监视器上，启动与摄像机相对应的解码器的辅助功能。 设防状态：查看报警探测器在什么时候设防和撤防，不能设置。 报警记录：记录了最近发生的32个报警事件，包括报警点号码、报警发生的时间日期。 3. 1. 6权限 键盘/监视器权限：通过设置，可以权限哪些键盘，只能访问哪些监视器，也就是有些操作用户不能看某监视器的图像。 键盘/摄像机权限：就是键盘不能调看己被它权限的摄像机，同时也不能操作相对应的前端设备（如解码器）。 键盘/摄像机控制权限：键盘能调调看己被它权限的摄像机图像，但不能操作相对应的前端设备（如解码器）。 监视器/摄像机权限：监视器只能观看允许它看到的摄像机画面。如果建立了这种权限关系，键盘就不能把摄像机调用到那个监视器上。 键盘/警点权限：就是键盘不能设、撤防于己被它权限的报警探测器。 3. 2 控制部分由图3-1可见，系统主机的控制部分主要由微处理器CPU1、CPU2及周边设备组成，其中微处理器CPU1是系统的核心，它不断地对主控制键盘、通讯接口及报警控制单元进行扫描，查询本地及远端控制键盘是否有键按下。如果有键按下，CPU1会正确解释该按键的含义，并发出指令控制相应设备的动作；CPU1与CPU2通过双口RAM不断地交换数据，CPU1把要显示的时间、日期及字符交给CPU2去完成，CPU2根据要求从字符图形存储器读出字符送到视频输出模块去显示。如果报警控制电路接收到报警信号，CPU则根据报警探测器的端口号将对应于该端口号的摄像机画面切换到主输出监视器其他指定的监视器上，同时将报警信号送到其他外设。 图3-1 集成监系统的工作原理 3. 3 视音频矩阵切换部分由图可见，视频信号经驱动电路，提高带负载能力后，直接输入到矩阵交叉的电子开关，控制部分根据控制面板或键盘的指令输出选通码到矩阵交叉电子开关，使其选通指定通道摄像机的视频信号输入到指定的输出口。矩阵交叉电子开关是视音频矩阵切换部分的核心部件，是由16个输入口、8个输出口及控制部分组成，型号为MT8816，任意一个输入口的信号可输出到任意一个输出口上。图3-2示出了“8入4出”矩阵切换方式示意图。 图3-2 “8入4出”矩阵切换方式示意图由图3-2可以看出，矩阵切换方式是由多条视频输入子线与多条视频输出母线构成的，所有子母线的交点均可由开关控制。因此，每一条视频母线都是一个“N选1”的开关排，母线上的每一个交叉点就是一个开关。当某一子母交叉点接通时，该交叉点对应着的视频输入信号（由子线输入）就被切换到视频母线的输出端。视图中第3行第6列处的交叉点闭合，则可把第6路视频输入信号切换到第3路输出端口上。上述切换方式中，同一母线上的各子母交叉点可以按一定的次序依次闭合，但不能同时闭合。因而上述切换方式可以将任意一路或多路输入视频信号以一定的次序输出在任意一路输出端口上。由于图3-2中的各交叉点排成了一个8*4的矩阵（一般为M*N矩阵），故此种切换器被形象地称为矩阵切换器。 3. 4 通信部分系统主机与分控键盘、解码器、报警接口箱等之间的通信采用RS-485通讯方式。 RS—485通信方式是目前国内厂家应用比较多的一种编码通信方式。使用的芯片主要是MAXIM公司的MAX1487以及TI公司（Texas Instruments）的SN75176、SN65KBC184和SN75LBC184等。实际上，MAXIM公司的RS-485通信IC系列包括有多个系列的几十种芯片，例如有+5V供电和+3V供电系列以及可逻辑选择全双工/半双工系列等。由于MAX487和MAX1487允许在通信总线上并接128片同样芯片，使得该主机最多可以挂接128个解码器，满足了一般中型监控系统的需要。 RS-485通信芯片可以有全双工通信或半双工通信两种工作方式，其中全双工通信需要4根通信线（两对双绞线）。MAX487和MAX1487均为半双工通信方式，可以在同一对双绞线上分时完成双向通信（芯片要么处于发送数据状态，要么处于接收芯片状态）。该芯片采用单一5V电源供电，可接受 –7 ~ +12V信号输入电平。图3-3示出MAX487和MAX1487的结构及典型工作电路。 图3-3 MAX487和MAX1487的结构及典型工作电路 RS—485接收器的单位输入阻抗为12kΩ,总线上最多可以带32个芯片，而MAX487和MAX1487采用了1/4单位负载，即48KΩ，因此总线上的{zd0}负载数量增加为原来的4倍，达128个芯片。表3-1与表3-2分别列出了MAX487与MAX1487芯片的发射与接收真值表，由此表可以看出，只有RE为高电平“1”及DE为低电平“0”这两个条件同时满足时，器件才关闭，此时器件消耗电流仅为0.1μA。表3-1 发射真值表输入 输出 RE DE DI Z（B） Y（A） × 1 1 0 1 × 1 0 1 0 0 0 × 高阻 高阻 1 0 × 关闭 关闭表3-2 接收真值表输入 输出 RE DE A-B R0 0 0 ≥＋0. 2V 1 0 0 ≤－0. 2V 0 0 0 输入开路 1 1 0 × 关闭 RS—485通信的标准通信长度约为1.2km，如增加双绞线的线径，则通信长度还可延长。实际应用中，用RVV-2/1.0的两芯护套线作通信线，其通信长度可达2km以上。但是，当RS—485通信线的长度再长时，一般就需要使用中继器了，它可以将RS—485通信控制信号进行放大、整形后再继续传输。在某些应用场合，使用光隔离型的中继器还可以将前端设备与中心端设备的“地”隔离开，避免因前端与中心端的地电位不同而造成的干扰。图3-4 MAX487和MAX1487的典型网络应用图3-4示出了MAX487和MAX1487的典型网络应用，整个网络上最多可以并接128个同样的芯片。需要注意的是，为减小反射，线路两终端要接上120Ω的匹配电阻。在实际电视监控工程调试过程中，有时可能会出现系统控制“时有时无”的现象，表现为受控的云台或电动镜头有时可正常动作，有时则不能（或延时）动作，或是动作之后停不住，这些现象大都是因监控系统的RS—485通信不良所造成。其原因可解释为：由于系统通信不良，当在中心端持续按住控制键盘上的控制按钮或操纵杆使系统主机连续地发出控制指令码时，前端解码器不一定全部即刻收到，但随后也可能会收到一个正确的控制指令码，于是解码器解出该码的含义，使云台或电动镜头动作；但是当中心端的控制操作完成后，前端解码器又不能马上收到停止动作的指令，因此继续刚才的动作，直到偶尔又收到一个停止操作的控制指令码后才停止动作。要找出上述故障的原因可以有几种方法：在确认接线无误、线路无误的情况下，首先检查解码器上的RS—485通信终端匹配电阻（最远端为120Ω端接，其余不接，实际工程中也遇到过全不接终端电阻的效果{zh0}）。或者用万用表测量单个通信芯片的端脚直流电阻R0及整个系统的通信端口直流电阻R2，并与理论计算值进行比较（R2=R0/n，其中n为整个系统中所并接的解码器的数量），如果差异过大则可认定是通信芯片的问题，并通过逐点排除找到有问题的芯片。如果通信线路有很多支路，可以断开支路来判断通信故障的大概范围。 3. 5 控制键盘控制键盘是集成监控系统中必不可少的设备，对于摄像机画面的选择切换、对于云台及电动镜头的xxx控制、对于室外防护罩的雨刷及辅助照明灯的控制等必须通过对控制键盘的操作来实现。 SP8000、SP8300系列都自带控制键盘（直接装于面板上），SP8200主机的控制键盘是外置的，它通过通信线与系统主机相连。在控制键盘上一般有很多数字键及功能键，其中数字键用于选择摄像机输入及监视器输出，功能键则用于对选定的前端设备进行各种控制操作，面板键盘、主控键盘允许对系统进行编程设置。在控制键盘上通常还设有LED显示屏或液晶显示屏，用于显示控制指令或系统内各监视点的工作状态。一个系统只有一个主控键盘，但可以有若干分控键盘，其中分控键盘往往是放置于各主管领导的办公室内，用于对整个电视监控系统进行远端控制操作。 SP8050、SP8055控制键盘实际上也是一个单片机应用系统，内含单片机、程序存储器、控制数据编码器、数据收发器及状态显示驱动器等。它通过通信线向系统主机发送指令。控制键盘都是通过两芯、三芯或四芯屏蔽线以RS-485通信方式与主机相连。

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、xxx、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（详见本章第2-2节）。 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、{zd1}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{zd0}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{zd0}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{zd0}幅值的50%，即达到350mV（标准视频信号{zd0}幅起来 700mV），则称此摄像机的{zd1}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。伽玛校正系数前面提到的γ值，其典型值为γ=0. 45。现行摄像机大都采用了固定的γ值。 2. 1. 2 黑白CCD摄像机的附带功能除了上述介绍的基本参数外，各品牌的摄像机大都还有一些附带的功能，如自动光圈接口、电子快门、自动增益控制、逆光补偿、线锁定同步及外同步等，下面简要介绍一下。 A、电动光圈接口 目前在市场上见到的标准CCD摄像机大都带有驱动自动光圈镜头的接口，其中有些只提供一种驱动方式（通常为视频驱动方式），也就是说，它只能配接VD型的自动光圈镜头，有些则可同时提供两种驱动方式（视频驱动和直流驱动）供用户选择，因此，它可以配接任何自动光圈镜头。这里，视频驱动（Video Driver，简称VD）方式是指摄像机将视频信号电平输出到自动光圈镜头的内部，再由其内部的驱动电路输出控制电压，使镜头光圈调整电动机转动；直流驱动（DC Driver，简称DD）方式则是指摄像机内部增加了镜头光圈电动机的驱动电路，可以直接输出直流控制电压到镜头内的光圈电动机并使其转动，因此，具有直流驱动接口的摄像机的成本就稍许高一些（因为增加了一部分电路），但所选配的自动光圈镜头则因其内部不含有驱动电路而体积稍小一些，价格也就低一些。不同品牌及型号的摄像机所带自动光圈接口的位置及形式是不xx一样。一般摄像机的自动光圈接口设置在机身的后面板上，但也有一些则设在机身的侧面。图2-1示出几种不同形式的自动光圈的接口，其中阴式方四孔接口最为常见，但不同摄像机对其各针脚的定义又不xx相同。一般视频驱动自动光圈接口使用3个针，即电源、视频、接地；而直流驱动自动光圈接口使用4个针，即阻尼正、阻尼负、驱动正、驱动负。若同时具有两种光圈驱动方式，则具体将该接口定义为VD还是DD驱动方式，须由另外的拨动开关来选择（如JETCOM公司的JC系列摄像机），也有的由摄像机盖板内视频处理板上不同的插座位置来选择，并在出厂前设定一种方式（如NATURE的NV-434CA摄像机），还有的干脆在摄像机机身侧面及后面板上直接设定两个不同的自动光圈接口（如JVC的TX-S240E摄像机）。 （1） （2） （3）（1）阴式方四孔型（2）阴式圆四孔型（3）接线端子型图2-1摄像机的自动光圈接口 B、电子快门 电子快门（Electronic Shutter）是比照照相机的机械快门功能提出一个术语，它相当于控制CCD图像传感器的感光时间。由于CCD感光的实质是信号电荷的积累，则感光时间越长，信号电荷的积累时间就越长，输出信号电流的幅值也就越大。通过调整光生信号电荷的积累时间（即调整时钟脉冲的宽度），即可实现控制CCD感光时间的功能。 C、自动增益控制 摄像机输出的视频信号必须达到电视传输规定的标准电平，即。为了能在不同的景物照度条件下都能输出的标准视频信号，必须使放大器的增益能够在较大的范围内进行调节。这种增益调节通常都是通过检测视频信号的平均电平而自动完成的，实现此功能的电路称为自动增益控制电路，简称AGC电路。具有AGC功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但此时的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。 D、背光补偿 背光补偿（Back – light Compensation）也称作逆光补偿或逆光补正，它可以有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。当引入背光补偿功能时，摄像机仅对整个视场的一个子区域（如从第80行 ~ 200行的中心区域）进行检测，通过求此区域的平均信号电平来确定AGC电路的工作点。由于子区域的平均电平很低，AGC放大器会有较高的增益，使输出视频信号的幅值提高，从而使监视器上的主体画面明朗。此时的背景画面会更加明亮，但其与主体画面的主观亮度差会大大降低，整个视场的可视性得到改善。 E、 线锁定同步 线锁定同步（LINE LOCK）是一种利用交流电源来锁定摄像机场同步脉冲的一种同步方式。当图像出现因交流电源造成的网波干扰时，将此开关拨到线锁定同步（LL）的位置，就可xx交流电源的干扰。 2. 1. 3 摄像机的使用摄像机的使用很简单，通常只要正确安装镜头、连通信号电缆，接通电源即可工作。但在实际使用中，如果不能正确地安装镜头并调整摄像机及镜头的状态，则可能达不到预期使用效果。以下简要介绍摄像机的正确使用方法。 A、安装镜头 摄像机必须配接镜头才可使用，一般应根据应用现场的实际情况来选配合适的镜头，如定焦镜头或变焦镜头、手动光圈镜头或自动光圈镜头、标准镜头或广角镜头或长焦镜头等。另外还应注意镜头与摄像机的接口，是C型接口还是CS型接口（这一点要切记，否则用C型镜头直接往CS接口摄像机上旋入时极有可能损坏摄像机的CCD芯片）。安装镜头时，首先去掉摄像机及镜头的保护盖，然后将镜头轻轻旋入摄像机的镜头接口并使之到位。对于自动光圈镜头，还应将镜头的控制线连接到摄像机的自动光圈接口上，对于电动两可变镜头或三可变镜头，只要旋转镜头到位，则暂时不需校正其平衡状态（只有在后焦聚调整完毕后才需要{zh1}校正其平衡状态）。 B、调整镜头光圈与对焦 关闭摄像机上电子快门及逆光补偿等开关，将摄像机对准欲监视的场景，调整镜头的光圈与对焦环，使监视器上的图像{zj0}。如果是在光照度变化比较大的场合使用摄像机，{zh0}配接自动光圈镜头并作摄像机的电子快门开关置于OFF。如果选用了手动光圈则应将摄像机的电子快门开关置于ON，并在应用现场最为明亮（环境光照度{zd0}）时，将镜头光圈尽可能开大并仍使图像为{zj0}（不能使图像过于发白而过载），镜头即调整完毕。装好防护罩并上好支架即可。由于光圈较大，景深范围相对较小，对焦距时应尽可能照顾到整个监视现场的清晰度。当现场照度降低时，电子快门将自动调整为慢速，配合较大的光圈，仍可使图像满意。在以上调整过程中，若不注意在光线明亮时将镜头的光圈尽可能开大，而是关得比较小，则摄像机的电子快门会自动调在低速上，因此仍可以在监视器上形成较好的图像；但当光线变暗时，由于镜头的光圈比较小，而电子快门也已经处于最慢（1/50s）了，此时的成像就可能是昏暗一片了。 C、后焦距的调整 后焦距也称背焦距，指的是当安装上标准镜头（标准C/CS接口镜头）时，能使被摄景物的成像恰好成在CCD图像传感器的靶面上，一般摄像机在出厂时，对后焦距都做了适当的调整，因此，在配接定焦镜头的应用场合，一般都不需要调整摄像机的后焦。在有些应用场合，可能出现当镜头对焦环调整到极限位置时仍不能使图像清晰，此时首先必须确认镜头的接口是否正确。如果确认无误，就需要对摄像机的后焦距进行调整。根据经验，在绝大多数摄像机配接电动变焦镜头的应用场合，往往都需要对摄像机的后焦距进行调整。后焦距调整的步骤如下： a、将镜头正确安装到摄像机上。 b、将镜头光圈尽可能开到{zd0}（目的是缩小景深范围，以准确找到成像焦点）。 c、通过变焦距调整（Zoom In）将镜头推至望远（Tele）状态，拍摄10m以外的一个物体的特写，再通过调整聚焦（Focus）将特写图像调清晰。 d、进行与上一步相反的变焦距调整（Zoom Out）将镜头拉回至广角（Wide）状态，此时画面变为包含上述特写物体的全景图像，但此时不能再作聚焦调整（注意：如果此时的图像变模糊也不能调整聚焦），而是准备下一步的后焦调整。 e、将摄像机前端用于固定后焦调节环的内六角螺钉旋松，并旋转后焦调节环（对没有后焦调节环的摄像机则直接旋转镜头而带动其内置的后焦环），直至画面最清晰为止，然后暂时旋紧内六角螺钉。 f、重新推镜头到望远状态，看看刚才拍摄的特写物体是否仍然清晰，如不清晰再重复上述第a、b、c步骤。 g、通常只需一两个回合就可完成后焦距调整了。 h、旋紧内六角螺钉，将光圈调整到适当的位置。 2. 2 镜头镜头是电视监控系统中必不可少的部件，镜头与CCD摄像机配合，可以将远距离目标成像在摄像机的CCD靶面上。镜头的种类繁多，从焦距上分类，可分为短焦距、中焦距、和焦距和变焦距镜头；从视场的大小分类，可分为广角、标准、远摄镜头；从结构上分类，还可分为固定光圈定焦镜头、手动光圈定焦镜头、自动光圈定焦镜头、手动变焦镜头、自动光圈电动变焦镜头、电动三可变镜头（指光圈、焦距、聚焦这三者均可变）等类型。由于镜头选择得合适与否，直接关系到摄像质量的优劣，因此，在实际应用中必须合理选择镜头。 2. 2. 1 镜头的参数镜头的光学特性包括成像尺寸、焦距、相对孔径和视场角等几个参数，一般在镜头所附的说明书中都有注明，以下分别介绍。 A、成像尺寸镜头一般可分为25. 4mm（lin）、16. 9mm（2/3in）、12. 7mm（1/2in）、8.47mm（1/3in）和6.35mm（1/4in）等几种规格，它们分别对应着不同的成像尺寸，选用镜头时，应使镜头的成像尺寸与摄像机的靶面尺寸大小相吻合。表2-1列出了几种常见CCD芯片的靶面尺寸，表中单位为mm。标称芯片尺寸 CCD感光靶面尺寸 25. 4 1＇＇ 16. 9 2/3＇＇ 12. 7 1/2＇＇ 8. 47 1/3＇＇ 6. 35 1/4＇＇对角线 16 11 8 6 4. 5 垂直 9. 6 6. 6 4. 8 3. 6 2. 7 水平 12. 7 8. 8 6. 4 4. 8 3. 6 表2-1 几种常见CCD芯片的靶面尺寸由表2-1可知，12. 7mm（1/2in）的镜头应配12. 7mm（1/2in）靶面的摄像机，当镜头的成像尺寸比摄像机靶面的尺寸大时，不会影响成像，但实际成像的视场角要比该镜头的标称视场角小（参见图2-2），而当镜头的成像尺寸比摄像机靶面的尺寸小时，就会影响成像，表现为成像的画面四周被镜筒遮挡，在画面的4个角上出现黑角（参见图2-2）。 (1) (2) (1)镜头成像尺寸比CCD靶面尺寸大 (2)镜头成像尺寸比CCD靶面尺寸小图2-2 镜头成像尺寸与CCD靶面尺寸的关系 B、焦距在实际应用中，经常会有用户提出该摄像机能看清多么远的物体或该摄像机能看清多么宽的场景等问题，这实际上由所选用的镜头的焦距来决定，因为焦距决定了摄取图像的大小，用不同焦距的镜头对同一位置的某物体摄像时，配长焦距镜头的摄像机所摄取的景物尺寸就大，反之，配短焦距镜头的摄像机所摄取的景物尺寸就小。当然，被摄物体成像的清晰度还与所选用的CCD摄像机的分辨率及监视器的分辨率有关。理论上，任何一种镜头均可拍摄很远的物体，并在CCD靶面上成一很小的像，但受CCD单元（像素）物理尺寸的限制，当成像小到小于CCD传感器的一个像素大小时，便不再能形成被摄物体的像，即使成像有几个像素大小，该像也难以辨识为何物。当已知被摄物体的大小及该物体到镜头距离，则可根据下两式估算所选取配镜头的焦距： f=hD/H f=vD/V 式中，D为镜头中心到被摄物体的距离；H和V分别为被摄物体的水平尺寸和垂直尺寸；v为靶面成像的高度；h为靶面成像的水平宽度。成像场景的大小与成像物体的显示尺寸是互相矛盾的，举个例子来说，用同一支摄像机对同一个停车场进行监视，选用短焦距镜头可以对整个停车场的全景进行监视并看到出入口外的车辆进出，但却不能看清该辆车的牌照号码（该车在监视器屏幕上仅占据了很小的面积）；而选用长焦距镜头虽可以看清该辆车的牌照号码（该车占据了屏幕上的大部分面积），却又不能监视到整个停车场的全貌。因此当需要既监视全景以要看清局部时，一般应考虑配用电动两可变或电动三可变镜头。当然，在选定了镜头的前提下，选用高分辨率的摄像机及监视器则可以在被监视物体成像尺寸较小时也能看清局部细节。 C、相对孔径为了控制通过镜头的光通量大小，在镜头的后部均设置了光阑（俗称光圈）。假定光阑的有效孔径为d，由于光线折射的关系，镜头实际的有效孔径为D，D与焦距f之比定义为相对孔径A，即 A=D/f 镜头的相对孔径决定于被摄像的照度，像的照度E与镜头的相对孔径平方成正比，一般习惯上用相对孔径的倒数来表示镜头光阑的大小，即 F=f/D 式中，F一般称为光栏F数，标注在镜头光栏调整圈上，其标值为1. 4、2、2. 8、4、5. 6、8、11、16、22等序列值，每两个相邻数值中，后一个数值是前一个数值的倍。由于像面照度与光栏的平方成正比，所以光栏每变化一档，像面亮度就变化一倍。F值越小，光栏越大，到达摄像机靶面的光通量就越大。 D、视场角镜头有一个确定的视野，镜头对这个视野的高度和宽度的张角称为视场角。视场角与镜头的焦距f及摄像机靶面尺寸（水平尺寸h及垂直尺寸v）的大小有关，镜头的水平视场角ah及垂直视场角av可分别由下式来计算，即 ah=2arctg（h/2f） av=2arctg（v/2f）由以上两式可知，镜头的焦距f越短，其视场角越大，或者，摄像机靶面尺寸h或v越大，其视场角也越大。如果所选择的镜头的视场角太小，可能会因出现监视死角而漏监；而若所选择的镜头的视场角太大，又可能造成被监视的主体画面尺寸太小，难以辨认，且画面边缘出现畸变。因此，只有根据具体的应用环境选择视场角合适的镜头，才能保证既不出现监视死角，又能使被监视的主体画面尽可能大而清晰。表2-2列出了几种常用镜头的水平视场角，表中的参数是以日本精工系列镜头为参考给出的。焦距/mm 镜头尺寸/in 2. 8 3. 5 4. 0 4. 8 6. 0 8. 0 12. 0 16. 0 25. 0 1/3 86. 3 67. 4 62. 0 52. 2 42. 3 32. 6 22. 1 17. 1 10. 6 1/2 94. 6 69. 4 57. 1 42. 6 29.7 22. 6 14. 2 2/3 59. 2 30. 8 19. 4 1 27. 8 表2-2 列出了几种常用镜头的水平视场角图2-3为不同焦距镜头所对应的视场角示意图（设所用镜头均配接1/2in靶面CCD摄像机）。