CCD摄像机

安全防范系统中，图像的生成当前主要是来自CCD摄像机，CCD是电荷耦合器件（charge coupled deice)的简称，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄像机元件，以其构成的CCD摄像机具有体积小、重量轻、部受磁场影响、具有抗震东和撞击之特性而被广泛应用。

CCD摄像机大致可分为下列几大类：
一、色彩划分
(1)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。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。

二、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。
三、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摄像机靶面小，将能降低成本,因此1/3英寸及以下的摄像机将占据越来越大的市场份额。

衡量CCD摄像机性能的技术指标主要有以下几个方面：

清晰度：一般多指水平清晰度。电视监控系统水平清晰度要求彩色摄像机在300线以上，黑白摄像机在350线以上。

灵敏度({zd1}照度)：灵敏度用“勒克斯”，(Lx)表示。如某一摄像机的{zd1}照度为0.1lx，其灵敏度一般0.1lx以上的摄像机为普通型；0.1lxi以下的摄像机为星、月光级高灵敏度型，也称作电子增感摄像机或夜视型摄像机。

信噪比：摄像机的图象信号与它的噪声信号之比，用S/N表示。S表示摄像机在假设元噪声时的图像信号值，N表示摄像机本身产生的噪声值(比如热噪声)，二者之比即为信噪比,用分贝(dB)表示。信噪比越高越好，典型值为46dB。

视频输出：一般用输出信号电压的峰一峰值表示，多为1Vp-p～1.2Vp-p,即1V～1.2V峰-峰值负极性输出，且为750复合视频信号，采用BNC接头(同步头朝下)。

摄像机镜头的分类和技术特性

(1)以镜头安装方式分类

与普通照相机所用卡口镜头不同，所有摄像机的镜头均是螺纹口的，CCD摄像机的镜头安装有两种工业标准，即C安装座和Cs安装座。两者之螺纹部分相同，都是1英寸32牙螺纹座，直径均为25.4mm。不同之处在于C安装座从镜头安装基准面到焦点的距离是17.526mm;Cs安装从镜头安装基准面到焦点的距离则为12.5mm。如果要将一个C安装座镜头装到一个CS安装座摄像机上时，则需要使用镜头转换器，即C/CS调节圈。

(2)以镜头视场大小分类

标准镜头：视角300左右，当镜头焦距近似等于摄像靶面对角线长度时，则定为该机的标准镜头。在2/3英寸CCD摄像机中，标准镜头焦距定为16mm，在1/2英寸CCD摄像机中，标准镜头焦距定为12mm，在1/3英寸CCD摄像机中，标准镜头焦距定为8mm。

广角镜头：视角550以上，焦距可小到几毫米，能提供较宽广的视景。

远摄镜头：视角200以内，焦距可达几十厘米、几十分米，这种镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影像放大，但观察范围将缩小。

变焦镜头：又称伸缩镜头，有手动变焦和电动变焦两类，可对所监视场景的视场角及目标物进行变焦距摄取图像，适合长距离变化观察和摄取目标。

变焦镜头的特点是：在成像清晰的情况下，通过镜头焦距的变化来改变图像大小与视场大小。

针孔镜头：镜头端头直径仅几毫米,可隐蔽安装。针孔镜头或棱镜镜头适用于有遮盖物或有特殊要求的环境中，此时标准镜头或容易受损、或容易被发现，采用针孔镜头或棱镜镜头可满足类似特殊要求，比如在工业窑炉及精神病院等场所。

(3)以镜头光圈分类

镜头有手动光圈和自动光圈之分，手动光圈镜头适合于亮度变化较小场所，自动光圈镜头因光照度发生大幅度变化时，其光圈亦作自动调整，可提供必要的动态范围，使摄像机产生优质的视频信号，故适合于亮度变化较大场所。自动光圈有两类：一类是通过视频信号控制镜头光圈,称为视频输入型，另一类是利用机上直流电压直接控制光圈，称为DC输入型。

(4)从镜头焦距上分类

短焦距镜头：因入射角较宽，故可提供一个较宽阔的视景。

中焦距镜头：即标准镜头，焦距的长度视CCD靶面的尺寸而定。

长焦距镜头：因人射角较窄，故仅能提供一个狭窄的视景，适用于远距离监视。

(5)焦距和视场角

焦距是从透镜中心到一个平面的距离，在此平面可产生一个目标物之清晰影像，通常用焦距值f表示。镜头焦距f、镜头到目标物的距离d、视野H×V之间的关系。

由此可知，镜头的焦距与视场角的大小成反比，即焦距越长，视场角越小；焦距越短，视场角越大。

(6)相对孔径和光圈

镜头的相对孔径是镜头的人射膛D与焦距f之比，它是决定镜头通光能力的重要指标。式F=f/D表示，即光圈数。F值越小，头上均标有其{zd0}的F值，如6mm/F1，距f为6mm，{zd0}孔径为4.29mm。对孔径的平方成正比，在镜头的标环上常标有1.4、2、2.8、4、5.16、22等档。

另一个值得注意的是景深问题，像机通过镜头，除了能把一还使该景物前后一面上，这段范围叫做景深。物距有关，焦距越短景深越大，距越近，景深越小。

CCD摄像机与镜头的选配原则

CCD摄像机的选用原则

CCD摄像机与镜头的选用原则是根据使用场合、监视对象、目标距离、安装环境及监视目的来选择所需的摄像机。

一般来讲，在保证摄像系统可靠性及基本质量的前提下尽可能采用中低档次的摄像机和镜头，这一方面可以节省投资，另一方面,通常档次越高的设备由于其造价高产量必然较少，故相对来说可靠性指标比之中低档次产品要低，而维护使用的费用及技术水平却要求较高。作为电视监控系统不能像电视台那样配备水平较高的专业技术人员，因操作的限制，xx次设备得不到高质量画面的例子屡见不鲜的。彩色摄像机能辨别出景物或衣着的颜色，适合观察和辨认目标细节，但造价较高,清晰度较低，若进行宏观监视，目标场景色彩又较为丰富，此时{zh0}采用彩色摄像机。从技术发展来看，彩色摄像机应用比重越来越大。

黑白摄像机清晰度较高，灵敏度也高于彩色摄像机，但没有色彩体现，所以在照度不高，目标没有明显的色彩标志和差异，同时又希望较清晰地反映出目标下，应选用黑白摄像机。

球形摄像机，是科学技术发展渗透到安全防范领域的代表之一，它是集CCD摄像机、变焦镜头、全方位去台及解码驱动器于一体的新型摄像系统，其在性能方面已实现了云台的高速及无级变速运动、镜头变焦及光圈的xx预置、程序式的多预置设定，甚至运动过程中的焦功能，从而使摄像系统具备自动巡视和部分自动跟踪功能，从单纯的功能型向智能型转变。球形摄像机近年来被广泛地应用在宾馆、医院、娱乐场所、营业场所及室外等领域，尤其是行为与场景需要特别关注之处。

带视频移动检测报警功能的摄像机应用在银行、博物馆、军事重地等领域,具有更有效、更xx的优势。

CCD摄像机与镜头的配合原则

在选择CCD摄像机与镜头的配合时，首先要明确机械接口是否一致，尽量选用同一种工业标准的接口，以免给安装带来麻烦，其次要求镜头成像规格与摄像机CCD靶面规格一致，即镜头标明的为1/3英寸，则选用摄像机的规格也应为1/3英寸。否则不能相互配合。例如：使用1/3英寸摄像机，还勉强可以装备1/2英寸镜头，此时摄像系统显现的视场角要比镜头标明的视角小很多；但反过来把1/2英寸镜头用于2/3英寸摄像机时，则图像就不能充满屏幕，图像边缘不是发黑就是发虚。

当确定了摄像点位置后，就可根据监视目标选择合适的镜头了。选择的依据是监视的视野和亮度变化的范围，同时兼顾所选摄像机CCD靶面尺寸。视野决定使用定焦镜头还是变焦镜头，变焦选择倍数范围。亮度变化范围决定是否使用自动光圈镜头。

无论选用定焦镜头还是变焦镜头都要确定焦距，为了获得{zj0}的监视效果，一般都应根据工程条件进行计算，根据计算结果选用标称焦距的镜头，当标称焦距镜头的焦距与计算结果相差较大时，应调查摄像机的安装位置，再核算直至满意为止。摄像机与被监视目标有公式。f=v×d/V[式中　f　为计算焦距；V　为视场高；v　为像场高(即CCD靶面高)；d　为物距。

例如：某CCD摄像机采用1/3英寸靶面，用以监视商场收银台，有效范围为2m×2m，摄像机安装于距收银台7m处，该摄像机需配多大焦距镜头?

利用式(1)有：v=3.6mm V=2md=7m???因此：f=3.6×7/2=12.6mm

故可采用标称焦距为12mm的定焦镜头。变焦镜头焦距的计算与定焦镜头一样，只要{zd0}和最小焦距能满足视野要求即可。

一般来说,监视固定目标应该选用定焦镜头。对于具有一定空间范围，兼有宏观和微观监视要求,需要经常反复监视恒、没有同时监视要求的场合，宜采用变焦镜头并配合云台，否则尽量采用定焦镜头。在需要秘密监视或特殊应用场合，针孔(棱形)镜头可轻而易举地达到监控目的。

焦距调整的步骤

1 将镜头正确安装到摄像机上；

2将镜头光圈开到{zd0}，并把对焦环旋至无限远处

3拍摄一个10m以外的物体；

4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；

5重新旋紧内六角或一字螺钉。

一、云台

　　云台就是两个交流电组成的安装平台，可以水平和垂直的运动。这里讲的云台区别于照相器材中的云台，照相器材的云台一般来说只是一个三脚架，只能通过手来调节方位；而监控系统所说的云台是通过控制系统在远端可以控制其转动方向的。

    云台的类型：

    按使用环境分为室内型和室外型，主要区别是室外型密封性能好，防水、防尘，负载大。

    按安装方式分为侧装和吊装，即云台是安装在天花板上还是安装在墙壁上。

    按外形分为普通型和球型，球型云台是把云台安置在一个半球形、球形防护罩中，除了防止灰尘干扰图像外，还隐蔽、美观、快速。

    在挑选云台时要考虑安装环境、安装方式、工作电压、负载大小，也要考虑性能价格比和外型是否美观。

二、支架

　　如果摄像机只是固定监控某个位置不需要转动，那么只用摄像机支架就可以满足要求了。普通摄像机支架安装简单，价格低廉，而且种类繁多。普通支架有短的、长的、直的、弯的，根据不同的要求选择不同的型号。室外支架主要考虑负载能力是否合乎要求，再有就是安装位置，因为从实践中我们发现，很多室外摄像机安装位置特殊，有的安装在电线杆上，有的立于塔吊上，有的安装在铁架上……由于种种原因，现有的支架可能难以满足要求，需要另外加工或改进才能满足需求。

三、防护罩

防护罩也是监控系统中最常用的设备之一，主要分为室内和室外两种。

室内防护罩主要区别是体积大小，外形是否美观，表面处理是否合格。功能主要是防尘、防破坏。

室外防护罩密封性能一定要好，保证雨水不能进入防护罩内部侵蚀摄像机。有的室外防护罩还带有排风扇、加热板、雨刮器，可以更好的保护设备。当天气太热时，排风扇自动工作；太冷时加热板自动工作；当防护罩玻璃上有雨水时，可以通过控制系统启动雨刮器。

挑选防护罩时先看整体结构，安装孔越少越利于防水，再看内部线路是否便于联接，{zh1}还要考虑外观、重量、安装座等等。

四、监视器

　　监视器是监控系统的标准输出，有了监视器我们才能观看前端送过来的图像。监视器分彩色、黑白两，尺寸有9、10、12、14、15、17、21英寸等，常用的是14英寸。监视器也有分辨率，同摄像机一样用线数表示，实际使用时一般要求监视器线数要与摄像机匹配。另外，有些监视器还有音频输入、S-video输入、RGB分量输入等，除了音频输入监控系统用到外，其余功能大部分用于图像处理工作，在此不作介绍。

五、视频放大器

　　当视频传输距离比较远时，{zh0}采用线径较粗的视频线，同时可以在线路内增加视频放大器增强信号强度达到远距离传输目的。视频放大器可以增强视频的亮度、色度和同步信号，但线路内干扰信号也会被放大，另外，回路中不能串接太多视频放大器，否则会出现饱和现象，导致图像失真。

六、视频分配器

　　一路视频信号对应一台监视器或录像机，若想一台摄像机的图像送给多个管理者看，{zh0}选择视频分配器。因为并联视频信号衰减较大，送给多个输出设备后由于阻抗不匹配等原因，图像会严重失真，线路也不稳定。视频分配器除了阻抗匹配，还有视频增益，使视频信号可以同时送给多个输出设备而不受影响。

七、视频切换器

多路视频信号要送到同一处监控，可以一路视频对应一台监视器，但监视器占地大，价格贵，如果不要求时时刻刻监控，可以在监控室增设一台切换器，把摄像机输出信号接到切换器的输入端，切换器的输出端接监视器，切换器的输入端分为2、4、 6、8、12、16路，输出端分为单路和双路，而且还可以同步切换音频（视型号而定）。

切换器有手动切换、自动切换两种工作方式，手动方式是想看哪一路就把开关拨到哪一路；自动方式是让预设的视频按顺序延时切换，切换时间通过一个旋钮可以调节，一般在1秒到35秒之间。

切换器的价格便宜（一般只有三五百元），联接简单，操作方便，但在一个时间段内只能看输入中的一个图像。要在一台监视器上同时观看多个摄像机图像，就需要用画面分割器。

八、画面分割器

　　画面分割器有四分割、九分割、十六分割几种，可以在一台监视器上同时显示 4、9、16个摄像机的图像，也可以送到录像机上记录。四分割是最常用的设备之一，其性能价格比也较好，图像的质量和连续性可以满足大部分要求。九分割和十六分割价格较贵，而且分割后每路图像的分辨率和连续性都会下降，录像效果不好。另外还有六分割、八分割、双四分割设备，但图像比率、清晰度、连续性并不理想，市场使用率更小。大部分分割器除了可以同时显示图像外，也可以显示单幅画面，可以叠加时间和字符，设置自动切换，联接报警器材。

九、录像机

监控系统中最常用的记录设备是民用录像机和长延时录像机，因其操作简单易学，录像带也容易保存和购买。与家用录像机不同，延时录像机可以长时间工作，可以录制24小时（用普通VHS 录像带）甚至上百小时的图像，可以联接报警器材，收到报警信号自动启动录像，可以叠加时间日期，可以编制录像机自动录像程序，选择录像速度，录像带到头后是自动停止还是倒带重录…… 延时录像机的性能虽然出众，但价格不菲，而且目前分辨率不是很高，在延时录像时图像也会丢失一部分，回放的图像是一顿一顿跳跃的。

十、数字硬盘录像机（DVR）

    目前可谓进入了数字化监控主机的春秋战国时期，客观地说，数字化产品因为紧跟计算机技术的快速发展，在硬盘录像，网络互动，视频报警，工作时间表，多画面显示等方面都有突出的表现，赢得了不少人的青睐。

    现阶段{zj1}有代表性的数字监控产品DVR主要分类：
    从结构上划分：基于工控机为主的数字硬盘录像机DVR；基于PC架构的嵌入式DVR；脱离PC架构的嵌入式DVR；
    从实现监控的路数上划分：1-4路的低路数数字监控产品；6-10路的中路数数字监控产品；12-16路及以上高路数数字监控产品；
    从存储状况来划分：数字监控产品可分为带存储的DVR和不带存储的前端监控产品；

十一、*

    *：智能解码驱动