【转】摄像机选型和施工问题- 时光漫步者的日志- 网易博客

【转】摄像机选型和施工问题

2010-04-10 22:18:54 阅读6 评论0 字号:

摄像头的主要传感部件是CCD,它具有灵敏度高、畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点,CCD是电耦合器件(Charge Couple Device)的简称,它能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移,也可将储存之电荷取出使电压发生变化,因此是理想的摄象元件。是代替摄像管传感器的新型器件。
    CCD的工作原理是:被摄物体反射光线,传播到镜头,经镜头聚焦到CCD芯片上,CCD根据光的强弱积聚相应的电荷,经周期性放电,产生表示一幅幅画面的电信号,经过滤波、放大处理,通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号。这个标准的视频信号同家用的录像机、VCD机、家用摄像机的视频输出是一样的,所以也可以录像或接到电视机上观看。 
  CCD芯片就像人的视网膜,是摄像头的核心。目前我国尚无能力制造,市场上大部分摄像头采用的是日本SONY、SHARP、松下、LG等公司生产的芯片,现在韩国也有能力生产,但质量就要稍逊一筹。 因为芯片生产时产生不同等级,各厂家获得途径不同等原因,造成CCD采集效果也大不相同。在购买时,可以采取如下方法检测:接通电源,连接视频电缆到监视器,关闭镜头光圈,看图像全黑时是否有亮点,屏幕上雪花大不大,这些是检测CCD芯片最简单直接的方法,而且不需要其它专用仪器。然后可以打开光圈,看一个静物,如果是彩色摄像头,{zh0}摄取一个色彩鲜艳的物体,查看监视器上的图像是否偏色,扭曲,色彩或灰度是否平滑。好的CCD可以很好的还原景物的色彩,使物体看起来清晰自然;而残次品的图像就会有偏色现象,即使面对一张白纸,图像也会显示蓝色或红色。个别CCD由于生产车间的灰尘,CCD靶面上会有杂质,在一般情况下,杂质不会影响图像,但在弱光或显微摄像时,细小的灰尘也会造成不良的后果,如果用于此类工作,一定要仔细挑选。 
所有摄象机都有一个将来自    CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器,其放大量即增益,等效于有较高的灵敏度,可使其在微光下灵敏,然而在亮光照的环境中放大器将过载,使视频信号畸变。为此,需利用摄象机的自动增益控制(AGC)电路去探测视频信号的电平,适时地开关AGC,从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作,此即动态范围,即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度,从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。
在CCD摄象机内,是用光学电控影像表面的电荷积累时间来操纵快门。电子快门控制摄象机CCD的累积时间,当电子快门关闭时,对NTSC摄象机,其CCD累积时间为1/60秒;对于PAL摄象机,则为1/50秒。当摄象机的电子快门打开时,对于NTSC摄象机,其电子快门以261步覆盖从1/60秒到1/10000秒的范围;对于PAL型摄象机,其电子快门则以311步覆盖从1/50秒到1/10000秒的范围。当电子快门速度增加时,在每个视频场允许的时间内,聚焦在CCD上的光减少,结果将降低摄象机的灵敏度,然而,较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个“停顿动作”效应,这将大大地增加摄象机的动态分辨率。
2、由于DSP技术而能自动跟踪白平衡,即可以在任何条件检测和跟踪“白色”,并以数字运算处理功能来再现原始的色彩。传统的摄象机因系对画面上的全部色彩作平均处理,这样如果彩色物体在画面上占据很大面积,那么彩色重现将不平衡,也就是不能重现原始色彩。DSP摄象机是将一个画面分成48个小处理区域,这样就能够有效地检测白色,即使画面上只有很小的一块白色,该摄象机也能跟踪它从而再现出原始的色彩。 在拍摄网格状物体时,可将由摄象机彩色噪声引起的图像混叠减至最少
镜头的安装方式:有C式和CS式两种,两者的螺纹均为1英寸32牙,直径为1英寸,差别是镜头距CCD靶面的距离不同,C式安装座从基准面到焦点的距离为17.562毫米,比CS式距离CCD靶面多一个专用接圈的长度,CS式距焦点距离为12.5毫米。别小看这一个接圈,如果没有它,镜头与摄像头就不能正常聚焦,图像变得模糊不清。所以在安装镜头前,先看一看摄像头和镜头是不是同一种接口方式,如果不是,就需要根据具体情况增减接圈。有的摄像头不用接圈,而采用后像调节环(如松下产品),调节时,用螺丝刀拧松调节环上的螺丝,转动调节环,此时CCD靶面会相对安装基座向后(前)运动,也起到接圈的作用。另外(如SONY,JVC)采用的方式类似后像调节环,它的固定螺丝一般在摄像头的侧面,拧松后,调节顶端的一个齿轮,也可以使图像清晰而不用加减接圈。
    AGC ON/OFF(自动增益控制):摄像头内有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器,其放大量即增益,等效于有较高的灵敏度,然而在亮光照的环境下放大器将过载,使视频信号畸变。当开关在ON时,在低亮度条件下xx打开镜头光圈,自动增加增益以获得清晰的图像。开关在OFF时,在低亮度下可获得自然而低噪声的图像。
    ATW ON/OFF(自动白平衡):开关拨到ON时,通过镜头来检测光源的特性/色温,从而自动连续设定白电平,即使特性/色温改变也能控制红色和蓝色信号的增益。
    ALC/ELC(自动亮度控制/电子亮度控制):当选择ELC 时,电子快门根据射入的光线亮度而连续自动改变CCD图像传感器的曝光时间(一般从1/50到1/10000秒连续调节)。选择这种方式时,可以用固定或手动光圈镜头替代ALC自动光圈镜头。
     需要注意的是:在室外或明亮的环境下,由于ELC控制范围有限,还是应该选择ALC式镜头;在某些独特的照明条件下,可能出现下列情况:
    ①在聚光灯或窗户等高亮度物体上有强烈的拖尾或模糊现象
    ②图像显著地闪烁和色彩重现性不稳定
    ③白平衡有周期性变化,如果发生这些现象,应使用ALC 镜头。
     以固定光圈镜头采用ELC方式时,图像的景深可能小于使用ALC式镜头所获得的景深。因此,摄像头在xx打开固定光圈镜头而采用ELC方式时,景深会比使用ALC式镜头时小,而且图像上远处的物体可能不在焦点上。
     当镜头是自动光圈镜头时,需要将开关拨到ALC方式。
     BLC ON/OFF(背光补偿开关):当强大而无用的背景照明影响到中部重要物体的清晰度时,应该把开关拨到ON位置。
注意:①当与云台配用或照明迅速改变时,建议把该开关放在OFF位置,因为在ON位置时,镜头光圈速度变慢;
      ②如果所需物体不在图像中间时,背光补偿可能不会充分发挥作用。
LL/INT(同步选择开关):此开关用以选择摄像头同步方式,INT为内同步2:1隔行同步;LL为电源同步。有些摄像头还有一个LL PHASE电源同步相位控制器,当摄像头使用于电源同步状态时,此装置可调整视频输出信号的相位,调整范围大概是一帧。(调整需要专业人员进行)
    VIDEO/DC(镜头控制信号选择开关):ALC自动光圈镜头的控制信号有两种,当需要将直流控制信号的自动光圈镜头安装在摄像头上时,应该选择DC位置;
需要安装视频控制信号的自动光圈镜头时,应该选择VIDEO位置。
    当选择ALC自动光圈视频驱动镜头时,还会有一个视频电平控制(VIDEO LEVEL L/H)可能需要调整,该控制器调节输出给自动光圈镜头的控制电平,用以控制镜头光圈的开大和缩小(即进光量)。
    在摄像头的配件中,有一个黑色的小插头,插头有四个针,联接摄像头上的黑色插座。如果用DC驱动的自动光圈镜头,镜头上已经作好了插头,只要插在插座上,把选择开关拨到DC即可;如果用视频驱动的自动光圈镜头,需要用户根据说明书上的标注,用烙铁焊好。由于厂家定义不同,所以焊法也有区别,请安装时留意。
     SOFT/SHARP(细节电平选择开关):该开关用以调节输出图像是清晰(SHARP)还是平滑(SOFT),通常出厂设定在SHARP位置。
   FLICKERLESS(无闪动方式):在电源频率为50 Hz的地区,CCD积累时间为1/50秒,如果使用NTSC制式摄像机,其垂直同步频率为60Hz,这样将造成视觉影像不同步,在监视器上出现闪动;反之,在电源为60Hz的地区用PAL制式摄像机也会有此现象。为克服此现象,在电子快门设置了无闪动方式档,对NTSC制式摄像机提供1/100秒,对PAL制式摄像机提供1/120秒的固定快门速度,可以防止监视器上图像出现闪烁。手动电子快门:有些用户使用CCD摄取运动速度比较快的物体,如果用1/50秒速度拍摄,会产生拖尾现象,严重影响图像质量。有些摄像头给出了手动电子快门,使CCD的电荷耦合速度固定在某一值,例如1/500、1/1000、1/2000秒等等,此时CCD的电荷耦合速度提高,这样采集下来的图像相对来说会减少拖尾现象,而且对于观测高速运动或电火花一类物体,必须使用此设置。所以,某些专用摄像头给出了手动电子快门,提供给特殊用途的用户。手动电子快门的调整需要参看随机说明书,在此就不再赘述了。
    补充说明:有很多用户要求在晚间没有光线的环境下监控,请注意:由于CCD摄像头同样是靠光线反射来成像,如果没有光,它的图像只会是一片漆黑再加上很多雪花。如何得到图像呢?一种方法是加可见光照明,如路灯、探照灯;一种是加红外灯(特别是要求不能安装可见光源的场合),对于彩色CCD摄像头,对红外光响应不够,有一些日夜两用彩色摄像头在夜间会自动转成黑白模式。所以,您的监控系统要求夜间使用,一定要采用黑白CCD摄像头。
     红外灯有室内、室外,短距离和长距离之分,一般常用室内10~20米范围的红外灯,由于墙壁的反射,图像效果还不错;用在室外长距离的红外灯效果就不会很理想,而且价格昂贵,不到必要时一般不采用。
    镜头相当于人眼的晶状体,如果没有晶状体,人眼看不到任何物体;如果没有镜头,那么摄像头所输出的图像就是白茫茫的一片,没有清晰的图像输出,这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的。当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时,也就是人们常说的近视眼,眼前的景物就变得模糊不清;摄像头与镜头的配合也有类似现象,当图像变得不清楚时,可以调整摄像头的后焦点,改变CCD芯片与镜头基准面的距离(相当于调整人眼晶状体的位置),可以将模糊的图像变得清晰。
     由此可见,镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。工程设计人员和施工人员都要经常与镜头打交道:设计人员要根据物距、成像大小计算镜头焦距,施工人员经常进行现场调试,其中一部分就是把镜头调整到{zj0}状态。
描述镜头成像质量的内在指标是镜头的光学传递函数与畸变,但对拥护而言,需要了解的仅仅是镜头的空间分辨率,以每毫米能够分辨的黑白条纹数为计量单位,计算公式为:镜头分辨率N=180/画幅格式的高度。由于摄象机CCD靶面大小已经标准化,如1/2英寸摄象机,其靶面为宽6.4mm*高4.8mm,1/3英寸摄象机为宽4.8mm*高3.6mm。因此对1/2英寸格式的CCD靶面,镜头的{zd1}分辨率应为38对线/mm,对1/3英寸格式摄象机,镜头的分辨率应大于50对线,摄象机的靶面越小,对镜头的分辨率越高。
变焦镜头有手动伸缩镜头和自动伸缩镜头两大类。伸缩镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内变化,因此可以使被监控的目标放大或缩小,所以也常被成为变倍镜头。典型的光学放大规格有6倍(6.0~36mm,F1.2)、8倍(4.5~36mm,F1.6)、10倍(8.0~80mm,F1.2)、12倍(6.0~72mm,F1.2)、20倍(10~200mm,F1.2)等档次,并以电动伸缩镜头应用最普遍。为增大放大倍数,除光学放大外还可施以电子数码放大。 在电动伸缩镜头中,光圈的调整有三种,即:自动光圈、直流驱动自动光圈、电动调整光圈。其聚焦和变倍的调整,则只有电动调整和预置两种,电动调整是由镜头内的马达驱动,而预置则是通过镜头内的电位计预先设置调整停止位,这样可以免除成像必须逐次调整的过程,可xx与快速定位。在球形罩一体化摄像系统中,大部分采用带预置位的伸缩镜头。
· 手动、自动光圈镜头的应用范围 手动光圈镜头是的最简单的镜头,适用于光照条件相对稳定的条件下,手动光圈由数片金属薄片构成。光通量靠镜头外径上的一个环调节。旋转此圈可使光圈收小或放大。在照明条件变化大的环境中或不是用来监视某个固定目标,应采用自动光圈镜头,比如在户外或人工照明经常开关的地方,自动光圈镜头的光圈的动作由马达驱动,马达受控于摄像机的视频信号。手动光圈镜头和自动光圈镜头又有定焦距(光圈)镜头自动光圈镜头和电动变焦距镜头之分。
· 定焦距(光圈)镜头,一般与电子快门摄像机配套,适用于室内监视某个固定目标的场所作用。定焦距镜头一般又分为长焦距镜头,中焦距镜头和短焦距镜头。中焦距镜头是焦距与成像尺寸相近的镜头;焦距小于成像尺寸的称为短距镜头,短焦距镜头又称广角镜头,该镜头的焦距通常是28mm以下的镜头,短焦距镜头主要用于环境照明条件差,监视范围要求宽的场合,焦距大于成像尺寸的称为长焦距镜头,长焦距镜头又称望远镜头,这类镜头的焦距一般在150mm以上,主要用于监视较远处的景物。
· 1 焦距:焦距的大小决定着视场角的大小,焦距数值小,视场角大,所观察的范围也大,但距离远的物体分辨不很清楚;焦距数值大,视场角小,观察范围小,只要焦距选择合适,即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。由于焦距和视场角是一一对应的,一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角,所以在选择镜头焦距时,应该充分考虑是观测细节重要,还是有一个大的观测范围重要,如果要看细节,就选择长焦距镜头;如果看近距离大场面,就选择小焦距的广角镜头。
· 2 光阑系数:即光通量,用F表示,以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量。每个镜头上都标有{zd0}F值,例如6mm/F1.4代表{zd0}孔径为4.29毫米。光通量与F值的平方成反比关系,F值越小,光通量越大。镜头上光圈指数序列的标值为1.4,2,2.8,4,5.6,8,11,16,22等,其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的2倍。也就是说镜头的通光孔径分别是1/1.4,1/2,1/2.8,1/4,1/5.6,1/8,1/11,1/16,1/22,前一数值是后一数值的根号2倍,因此光圈指数越小,则通光孔径越大,成像靶面上的照度也就越大。另外镜头的光圈还有手动(MANUAL IRIS)和自动光圈(AUTO IRIS)之分。配合摄像头使用,手动光圈适合亮度变化不大的场合,它的进光量通过镜头上的光圈环调节,一次性调整合适为止。自动光圈镜头会随着光线的变化而自动调整,用于室外、入口等光线变化大且频繁的场合。
· 3 自动光圈镜头:自动光圈镜头目前分为两类:一类称为视频(VIDEO)驱动型,镜头本身包含放大器电路,用以将摄像头传来的视频幅度信号转换成对光圈马达的控制。另一类称为直流(DC)驱动型,利用摄像头上的直流电压来直接控制光圈。这种镜头只包含电流计式光圈马达,要求摄像头内有放大器电路。对于各类自动光圈镜头,通常还有两项可调整旋钮,一是ALC调节(测光调节),有以峰值测光和根据目标发光条件平均测光两种选择,一般取平均测光档;另一个是LEVEL调节(灵敏度),可将输出图像变得明亮或者暗淡。
· 4 变倍镜头:变倍镜头分为手动(MANUAL ZOOM LENS)和电动(AUTO ZOOM LENS)两种,手动变倍镜头一般用于科研项目而不用在闭路监视系统中。在监控很大的场面时,摄像头通常要配合电动镜头和云台使用。电动镜头的好处是变焦范围大,既可以看大范围的情况,也可以聚焦某个细节,再加上云台可以上下左右的转动,可视范围就非常大了。电动镜头有6倍、10倍、15倍、20倍等多种倍率,如果再知道基准焦距,就可以确定镜头焦距的可变范围。例如一个6倍电动镜头,基准焦距为8.5毫米,那么其变焦范围就是8.5到51毫米连续可调,视场角为31.3到5.5度。电动镜头的控制电压一般是直流8V~16V,{zd0}电流为30毫安。所以在选控制器时,要充分考虑传输线缆长度,如果距离太远,线路产生的电压下降会导致镜头无法控制,必须提高输入控制电压或更换视频矩阵主机配合解码器控制。
2视场角的计算 如果知道了水平或垂直视场角便可按公式计算出现场宽度和高度。 水平视场角β(水平观看的角度) β=2tg-1= 垂直视场角q(垂直观看的角度) q=2tg-1= 式中w、H、f同上 水平视场角与垂直视场角的关系如下: q=或=q 表2中列出了不同尺寸摄像层和不同焦距f时的水平视场角b的值,如果知道了水平或垂直场角便可按下式计算出视场角便可按下式计算出视场高度H和视场宽度W. H=2Ltg、W=2Ltg 例如;摄像机的摄像管为17mm(2/3in),镜头焦距f为12mm,从表2中查得水平视场角为40℃而镜头与被摄取物体的距离为2m,试求视场的宽度w。 W=2Ltg=2×2tg=1.46m 则H=W=×1.46=1.059m 焦距f越和长,视场角越小,监视的目标也就小。
图解法 如前所示,摄像机镜头的视场由宽(W)。高(H)和与摄像机的距离(L)决定,一旦决定了摄像机要监视的景物,正确地选择镜头的焦距就由来3个因素决定; *.欲监视景物的尺寸 *.摄像机与景物的距离 *.摄像机成像器的尺士:1/3"、1/2"、2/3"或1"。图解选择镜头步骤: 所需的视场与镜头的焦距有一个简单的关系。利用这个关系可选择适当的镜头。 估计或实测视场的{zd0}宽度;估计或实测量摄像机与被摄景物间的距离;使用1/3”镜头时使用图2,使用1/2镜头时使用图3,使用2/3”镜头时使用图4,使用1镜头时使用图5。具体方法:在以W和L为座标轴的图示2-5中,查出应选用的镜头焦距。为确保景物xx包含在视场之中,应选用座标交点上,面那条线指示的数值。例如:视场宽50m,距离40m,使用1/3"格式的镜头,在座标图中的交点比代表4mm镜头的线偏上一点。这表明如果使用4mm镜头就不能覆盖50m的视场。而用2.8mm的镜头则可以xx覆盖视场。
其中,f代表焦距,v代表CCD靶面垂直高度,V代表被观测物体高度,h代表CCD靶面水平宽度,H代表被观测物体宽度。
     举例:假设用1/2”CCD摄像头观测,被测物体宽440毫米,高330毫米,镜头焦点距物体2500毫米。由公式可以算出:
                     焦距f=6.4X2500/440≈36毫米  或
                     焦距f=4.8X2500/330≈36毫米
     当焦距数值算出后,如果没有对应焦距的镜头是很正常的,这时可以根据产品目录选择相近的型号,一般选择比计算值小的,这样视角还会大一些。
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,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。顺序视频切换器是使来自多台摄象机的图像在一台监视器上选择显示一幅,再显示另一幅,摄象机的显示顺序和显示停留时间可由用户程序设置或修改。顺序视频切换器采用垂直间隔切换,以xx监视器上的图像闪烁、抖动或滚动,使观察监视器的人可以舒适地观看。所谓垂直间隔切换,是视频播放时切换视频的一种方式。切换器中的电子系统寻找每一台摄象机的垂直同步脉冲,然后切换这一垂直脉冲间的视频,xx监视器上的垂直滚动和抖动,得到无滚动切换的效果。实现无滚动切换的前提是摄象机需要有行同步电路,这样多台摄象机用同一交流电源相位的电源供电时,可使多台摄象机同时产生垂直同步脉冲,这也是使用24V交流电源的摄象机能在闭路电视监控系统中得到广泛应用的原因之一。
  这是随着计算机应用的普及而出现的电脑式切换器,有的由计算机芯片和外围电路控制,有的直接以微机控制,除完成常规的视频矩阵切换和对摄象机前端的控制功能外,它同时具有很强的计算机功能。例如它有较强的键盘密码系统可以有效地防止无权者操作使用;它有启动配置程序,能够以下拉式菜单的方式进行程序控制;它有系统诊断程序以监视系统所有功能;有打印机接口可以输出整个系统的操作情况;它有网络互联功能,有多种输入/输出接口,有的系统还有视频图像的移动探测报警功能。微机一体化控制系统均内置有多路报警输入与输出,可配接多台分控键盘和连接较多的解码器。大型系统可用于分级层控连网。
选择及安装
    目前市场上常用的主机虽然品牌不同、外型各异,但功能相差不大。
    选择时首先要确定自己有多少个摄像机需要控制,是不是还会扩充,把现有的和将来有可能扩充的摄像机数目相加,选择控制器的输入路数。比如一个居住小区,目前只盖好了10栋楼房,后期会有15栋,每栋楼房安装1只摄像机,那么最少也要有25路视频输入给控制主机,(由于控制主机大部分以输入、输出模块形式扩充,输入以8的倍数递增)所以需要选择32输入主机。
    选择控制器的输出路数是看监控室内需要几台监视器。比如上面举的例子,如果监控室需要至少4台监视器,那么输出就选择4路或5路输出(输出多一些不会影响性能,但价格会增加)的控制主机。
    目前控制主机常用的输入有8、16、32、48、64、80、96、128到512路,一般以8或16的倍数递增;输出从2、4、5、8、16、24到32,一般以2或4的倍数递增。
    主机的控制码有多种,大部分不兼容,必须配合其系列产品或说明可以使用的设备工作。如解码器、辅助跟随器、报警接口、分控键盘、多媒体软件等。
    解码器功能是把主机的控制码转换成模拟信号输出:提供云台24伏或220伏交流电压,镜头12伏直流电压,辅助24伏交流电压,2个辅助开关,有的还提供12伏直流供电。解码器是控制系统中最常用的设备,前端有一个云台或电动镜头,就需要有一个解码器。解码器分为室内型和室外型,室外型有一个防水箱,并提供雨刷工作电压。安装时必须提供解码器的220伏电源,跳开解码器的地址码以免冲突。还有要注意云台的工作电压,因为云台工作电压有24伏和220伏两种,如果与解码器配合不对,轻则无法工作,重则烧毁云台电机,造成不必要的损失。
    解码器到云台、镜头的联接线不要太长,因为控制镜头的电压为直流12伏左右,传输太远则压降太大,会导致镜头不能控制。另外由于多芯控制电缆比屏蔽双绞线要贵,所以成本也会增加。
    室外解码器要做好防水处理,在进线口处用防水胶封好是一种不错的方法,而且操作简单。
    从主机到解码器通常采用屏蔽双绞线,一条线上可以并联多台解码器,总长度不超过1500米(视现场情况而定)。如果解码器数量太大,需要增加一些辅助设备,如增加控制码分配器或在{zh1}一台解码器上并联一个匹配电阻(以厂家的说明为准)。
    除监控室以外还要有人操作云台、镜头等设备,需要配分控键盘,每个主机可以带分控键盘的个数不同,分控键盘的功能也有差异,有的可以控制监视器的输出,有的可以控制变速云台。分控键盘与主机一般也用屏蔽双绞线联接。
    现在由于计算机多媒体技术的发展,监控系统也有向其靠拢的趋势,多数厂商在设计监控主机时留有计算机接口,通过联接电缆和接口与计算机的串行口通讯,在计算机上插一块视频捕捉卡来观看图像,插一块声卡来监听声音。多媒体控制软件一般有如下功能:设置系统控制主机的型号,设置通讯口,设置系统密码,设置操作人员的操作等级,画电子地图,设置前端摄像机的性质(是否带云台、电动镜头),对已有的地图进行增加和删除修改,对报警探测器布防和撤防,控制视频的切换,云台转动,镜头聚焦,辅助开关的闭合等等。由于多媒体软件操作界面良好,使操作者更容易理解接受,现在已广泛应用。
    安装注意事项:由于监控主机输出信号是485码,与模拟信号是无法抗衡的,所以在安装时要做好设备的接地工作,保证回路内没有强电反馈给通讯口,否则会烧坏通讯芯片,使主机无法工作。
原则上,录一个讯号{zh0}的方式是1对1,也就是用一个录影机录取单一摄影机摄取的画面,每秒录30个画面,不经任何压缩,解析度愈高愈好(通常是S-VHS)。但如果需要同时监控很多场所,用一对一方式会使系统庞大、设备数量多、耗材及人力管理上费用大幅提高,为解决上述问题,画面处理器应运而生。画面处理器为{zd0}程度地简化系统,提高系统运转效率,一般用一台监视器显示多路摄像机图像或一台录像机记录多台摄像机信号的装置。
一类为画面分割器(多为四分割器Quad), 四分割器(Quad)是将四个视频信号同时进行数字化处理,经像素压缩法将每个单一画面压缩成1/4画面大小,分别放置于信号中1/4的位置,在监视器上组合成四分割画面显示。萤幕被分成4个画面,录影机同时实时地录取4个画面。VCR将它视为一个单一的画面来处理。这种方式只有编码的处理程序,在回放时不须经过解码器,虽然有很多四分割允许画面在回放时以全画面回送,但这只是电子放大,即把1/4画面放大成单画面,因四分割拨放全部的动作,故会牺牲掉画面的解析度及品质。当对整个动作的要求高于对画面清晰度的要求时,四分割是个很好的选择。例如工业处理控制及xx时。
另一类为多工处理器(Multiplexers),也成为图框压缩处理器,是按图像最小单位--场或帧,即1/60秒(场切换)或1/30秒(桢切换)的图像时间依序编码个别处理,按摄像机的顺序依次录在磁带上,编上识别码,录像回放时取出相同识别码的图像集中存放在相应图像存储器上,再进行像素压缩后送给监视器以多画面方式显示。这种科技让录影机依序录下每支摄影机输入的画面。每个图框都是全画面(若系统只单取一个图场,其解析度就会缩减成一半),故在画质上不会有损失。然而画面的更新速率却被摄影机的数量瓜分了,所以会有画面延迟的现象,。如果要录10支摄影机的画面,每支摄影机每秒只能取3个图框。虽然回放时每秒仍然有30个图框,但却不是30个不同的图框。当使用多工处理器时,每秒钟可录下来的图框数会减少。市面上不难看到图框处理器接16支以上的摄影机,并与960小时长时间录放影机连接。这种组合方式会造成每几分钟才录一个画面的结果,与其他方式相较显得较没效率。
画面分割器Quad可以实时监视画面动作,没有延迟现象,录像时是将四画面组成一个视频信号进行录像,录像回放时也是以四分割的方式实时回放。有些产品可以进行电子变焦(Zoom)式的放大处理,但其像素少且清晰度大幅下降,以致于没有意义,故可认为它不能大画面回放。Multiplexers由于不损失画面像素但损失了时间,因此录像回放时会产生延迟现象,动画效果强烈,所看到的画面是不连续的,回放时可以分割回放,也可以大画面回放。由上分析Quad的优点是无丢失记录,取证效果好,缺点是不能不能大画面(在不牺牲像素的境况下)回放,而多工处理器Multiplexers是回放功能好,能大画面回放,也能多画面回放,缺点是丢失图像,产生动画效果。
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。摄象机防护罩的选择,首先是要包容所使用的摄象机加镜头,并留有适当的富余空间,其次是依据使用环境选择适合的防护罩类型,在此基础上,将包括防护罩及云台在内的整个摄像前端之重量累计,选择具有相应承重值的支架。还要看整体结构,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。
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。
视频分配器
   经过视频矩阵切换器输出的视频信号,可能要送往监视器、录象机、传输装置、硬拷贝成像等终端设备,完成成像的显示与记录功能,在此,经常会遇到同一个视频信号需要同时送往几个不同之处的要求,在个数为二时,利用转接插头或者某些终端装置上配有的二路输出器来完成;但在个数较多时,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。则需要使用视频分配器,实现一路视频输入、多路视频输出的功能,使之可在无扭曲或无清晰度损失情况下观察视频输出。通常视频分配器除提供多路独立视频输出外,兼具视频信号放大功能,故也成为视频分配放大器。
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、29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。清晰度:彩色监视器一般在300-500线黑白监视器一般在700-1000线,专业监视器与普通电视机的差别在于:其一是电视清晰度较高;其二是防磁性能好,以便并排安装时不会互干扰,而普通电视机则不具备防磁功能;其三是可靠性好,监视器可以接受长时间不间断工作,而普通的电视机则不能。在最小系统中可以仅有单台监视器,而在大系统中则可能是由数十台监视器组成的电视墙;监视器可以是黑白的,但更多的是彩色监视器;既可以是6英寸、9英寸的小屏幕监视器,也可以是40英寸左右的大型监视器、等离子体平板显示器或上百英寸的投影;在实际应用中,既可用专业级的纯监视器,也可用价格便宜的彩电取而代之;在图像显示质量方面,有用标准分辨率的监视器,也有追求高图像质量而采用的高分辨率监视器。从使用角度而言,实用性是对其作出选择的前提,特别体现在下列各点上:
    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
1、同轴电缆传输
     在闭路监控系统中,同轴电缆是传输视频图像最常用的媒介。同轴电缆截面的圆心为导体,外用聚乙烯同心圆状绝缘体覆盖,再外面是金属编织物的屏蔽层,最外层为聚乙烯封皮。同轴电缆对外界电磁波和静电场具有屏蔽作用,导体截面积越大,传输损耗越小,可以将视频信号传送更长的距离。
     摄像机输出通过同轴电缆直接传输至监视器,若要保证能够清晰地加以显示,则同轴电缆的长度有限制。如果要传得更远,一种方法是改用截面积更大的同轴电缆类型,另一种方法是在靠近监视器处安装一台后均衡视频放大器(post equalizing video mplifier),通过补偿视频信号中容易衰减的高频部分使经过长距离传输的视频信号仍能保持一定的强度,以此来增长传输距离。需要指出的是,后均衡视频放大器只能安装在靠近监视器之处,如果安装在摄像机附近则失效。此外,所有电缆均应是阻抗为75欧姆的纯铜芯电缆,{jd1}不可用镀铜或铝芯电缆。 采用同轴电缆传送视频信号时,由于存在不平衡电源线负载等因素会导致各点之间存在地电位差,其电压峰-峰幅值在0~10V。为此应采用被动式接地隔离变压器(GROUND ISOLATION TRANSFORMER),它可放置在同轴电缆中存在地电位差的任何一处,并可放置多个,用它可以xx存在地电位差带来的问题,并有效地降低50Hz频率共模电压。
 2、光纤视频传输  
     光纤是能使光以最小的衰减从一端传到另一端的透明玻璃或塑料纤维,光纤的{zd0}特性是抗电子噪声干扰,通讯距离远。
     光纤有多模光纤和单模光纤之分。单模光纤只有单一的传播路径,一般用于长距离传输,多模光纤有多种传播路径,多模光纤的带宽为50M Hz~500M Hz/Km,单模光纤的带宽为2000MHz/Km,光纤波长有850nm,1310 nm和1550 nm等。850nm波长区为多模光纤通信方式;1550 nm波长区为单模光纤通信方式;1310 nm波长区有多模和单模两种;850nm的衰减较大,但对于2~3MILE(1MILE=1604m)的通信较经济。光纤尺寸按纤维直径划分有50μm缓变型多模光纤、62.5μm缓变增强型多模光纤和8.3μm突变型单模光纤,光纤的包层直径均为125μm,故有62.5/125μm、50/125μm、9/125μm等不同种类。由光纤集合而成的光缆,室外松管型为多芯光缆,室内紧包缓冲型有单缆和双缆之分。
     闭路电视监控系统中的视频图像、音频、控制信号都可以通过光纤进行传输,传输系统也是由一个发射机和一个接收机组成,主要有下列传送形式:
现在单模光纤在波长1.31μm 或1.55μm时光速的低损耗窗口,每公里衰减可作到   0.2~0.4分贝以下,是同轴电缆每公里损耗的1%,因此模拟光纤多路电视传输系统可实现20公里无中断传输,这个基本上能满足超远距离的电视监控系统。同轴电缆由于衰减大,用它组成的传输网,干线放大器之间的距离一般为427~610米,即每公里需要增加1至2个干线放大器。这无疑增加了系统的复杂性和降低了系统的可靠性。而且在干线传输中最多可串接20多个放大器,因而最长只能传输10公里左右,再长会由于中继放大器的噪声和失真的累加,使信号达不到规定的标准。
     用光缆作干线传输系统容量大、能双向传输、系统指标好、安全可靠性高。主要缺点是建网造价高,施工技术难度大,但它能适应长距离的大系统干线使用。
3、射频传输
     在布线有限制的情况下,近距离的无线传输是最方便的。无线视频传输由发射机和接收机组成,每对发射机和接收机有相同的频率,可以传输彩色和黑白视频信号,并可以有声音通道。无线传输的设备体积小巧,重量轻,一般采用直流供电。另外由于无线传输具有一定的穿透性,不需要布视频电缆等特点,也常用于电视监控系统(一般常用于公安、铁路、医院等场所)。
     值得注意的是,现在常用的无线传输设备采用2400兆赫兹频率,传输范围有限,一般只能传输200~300米。而大功率设备又有可能干扰正常的无线电通讯,受到限制,在这里就不再赘述了。
4、电话线传输
     另一种长距离传输视频的方法是利用现有的电话线路。由于近几年电话的安装和普及,电话线路分布到各个地区,构成了现成的传输网络。电话线传输系统就是利用现有的网络,在发送端加一个发射机,在监控端加一个接收机,不需要电脑,通过调制解调器与电话线相连,这样就构成了一个传输系统。
     由于电话线路带宽限制和视频图像数据量大的矛盾,传输到终端的图像都不连续,而且分辨率越高,帧与帧之间的间隔就越长;反之,如果想取得相对连续的图像,就必然以牺牲清晰度为代价。
打个比方来说,我们日常所走的道路相当于传输线路,来来往往的行人车辆相当于视频信息。如果道路宽阔,行人车辆稀少,交通必然顺畅;如果道路狭窄,行人车辆却很多,必然产生交通堵塞。信息的传输也是如此,线路频带宽(道路宽阔),接头和联接设备少(路口和红绿灯少),信息量固定(车流量一定),那么图像的连续性和清晰度也是保持一定;如果线路频带窄,信息量大,那么只能象我们平日上班经常遇到的一样,大家排在停车线后,依次通过。如果强行通过,对人来说,可能发生交通事故;对设备来说,就会发生数据混乱,也可能导致更严重的后果。
     在选择传输方式时,根据自己的情况和要求,考虑传输距离,对图像的连续性、图像的清晰度要求,系统造价,地理条件限制等因素,合理的选择适合自己要求的方式,这样才会有好的效果。
根据所要防范的场所和区域,选择不同的报警探头。一般来说,门窗可以安装门磁开关,卧室、客厅安装红外微波探头和紧急按钮,窗户安装玻璃破碎传感器,厨房安装烟雾xxx,报警控制主机安装在房间隐蔽的地方以便布防和撤防。报警主机可以进行编程,对报警单元的常开、常闭输出信号进行判别,确认相应区域是否有报警发生。对于小区安防和金融单位,还需要安装电话拨号器,当意外发生时,通过电话线路传送报警信息给公安、消防部门或房屋主人。
1.      热感红外线探测器 任何物体因表面热度的不同,都会辐射出强弱不等的红外线。因物体的不同,其所辐射之红外线波长亦有差异。热感红外线探测器即用此方式来探测人体。红外探测主要用来探测人体和其它一些入侵的移动物体,当人体进入探测区域,稳定不变的热辐射被破坏,产生一个变化的热辐射,红外传感器接收后放大、处理,发出报警信号。由于暖气、空调等电器影响,红外传感器会产生误报,所以设备中又添加了微波探测器。
3.      红外微波探头是报警系统中常用的设备之一,它的价格一般在300~900元之间。它的工作原理集红外和微波于一身。当红外和微波探测器同时有报警信号时,探头才会有报警输出,降低了误报的可能。红外微波探头有多种型号,对应不同的探测距离,有的探测一个扇型区域,有的探测一个狭长地段(如走廊),有的是360度探测,一定要根据具体需要选择合适的型号,这样才能达到效果。探测器的灵敏度一般是可以调节的。
7.      红外对射探头 利用光束遮断方式的探测器 当有人横跨过监控防护区时,遮断不可见的红外线光束而引发警报。常用于室外围墙报警,它总是成对使用:一个发射,一个接收。发射机发出一束或多束人眼无法看到的红外光,形成警戒线,有物体通过,光线被遮挡,接收机信号发生变化,放大处理后报警。红外对射探头要选择合适的响应时间:太短容易引起不必要的干扰,如小鸟飞过,小动物穿过等;太长会发生漏报。通常以10米/秒的速度来确定最短遮光时间。若人的宽度为20厘米,则最短遮断时间为20毫秒。大于20毫秒报警,小于20毫秒不报警。  
警报接收与处理主机也称为防盗主机,是报警探头的中枢,它负责接收报警信号,控制延迟时间,驱动报警输出等工作。它将某区域内的所有防盗防侵入传感器组合在一起,形成一个防盗管区,一旦发生报警,则在防盗主机上可以一目了然地反映出区域所在。防盗主机目前以多回路分区防护为主流,视系统规模不同,防区数最多为2~100回路,优越的系统更可显示出警报来源是该区域内的哪一个报警传感器及所在位置,以方便采取相应的接警对策。现代的防盗主机都采用微处理器控制,内有只读存储器和数码显示装置,普遍能够编程并有较高的智能,主要表现为:
·          通过报警主机可以把防区分为三类:即时报警、延时报警、24小时防区。即时报警是在布防状态下,探测器一旦触发报警主机就有响应;延时报警是在布防状态下,探测器虽然触发,但报警主机并不马上响应,而是进入延时状态(延时时间可以编程设置),超过延时时间尚未撤防,主机才报警;24小时防区连接的通常是烟雾探测器或玻璃破碎探测器,不管主机是在布防状态还是在撤防状态,只要探测器有输出,主机就报警。
五、与视频系统的联动   安全防范报警系统通常独立工作,也可以与闭路电视监控系统配合使用,使报警探测器与摄像机、录像机联动,构成一个更完善的系统。报警系统和视频监控系统联合使用是最方便的,特别是一个大的监控区域,保安人员不可能迅速赶到现场,也不能分身去多个地方,如果连接有闭路监视系统,就可以坐在控制室里观察报警现场的情况,查看是否有罪犯侵入,如果有,可以打开录像机记录,通知公安部门报警,或根据具体情况采取紧急措施。
何谓照度?照度(LUX)数值达到多少为低照度?多少数值能适应摄取影像的周围环境?
    照度是反映光照强度的一种单位,其物理意义是照射到单位面积上的光通量,照度的单位是每平方米的流明(Lm)数,也叫做勒克斯(Lux): 1Lux=1Lm/平方米上式中,Lm是光通量的单位,其定义是纯铂在熔化温度(约1770℃)时,其1/60平方米的表面面积于1球面度的立体角内所辐射的光量。
    为了对照度的量有一个感性的认识,下面举一例进行计算,一只100W的白炽灯,其发出的总光通量约为1200Lm,若假定该光通量均匀地分布在一半球面上,则距该光源1m和5m处的光照度值可分别按下列步骤求得: 半径为1m的半球面积为2π×12=6.28平方米 距光源1m处的光照度值为: 1200Lm/6.28平方米=191Lux同理、半径为5m的半球面积为:2π×52=157平方米 距光源5m处的光照度值为: 1200Lm/157平方米=7.64Lux
1LUX大约等于1烛光在1米距离的照度,我们在摄像机参数规格中常见的{zd1}照度(MINIMUM.ILLUMINATION),表示该摄像机只需在所标示的LUX数值下,即能获取清晰的影像画面,此数值越小越好,说明CCD的灵敏度越高。同样条件下,黑白摄像机所需的照度远比尚须处理色彩浓度的彩色摄像机要低10倍。
    一般情况:夏日阳光下为100,000LUX;阴天室外为10000LUX;室内日光灯为100LUX;距60W台灯60CM桌面为300LUX;电视台演播室为1000LUX;黄昏室内为10LUX;夜间路灯为0.1LUX;烛光(20CM远处)10~15LUX。
目前市场上标榜的低照度摄像机无论是厂商或是进口商,对低照度的定义众说纷纭,莫衷一是,彩色摄像机从0.0004LUX~1LUX,黑白摄像机从0.0003~0.1LUX均有,(若搭配红外线,则均可达0LUX),这就是国内市场在CCTV产业的技术规格方面并无统一标准,而产生各说各话的情况。
    行业内人士强调,照度能低到多少,不仅要看镜头的光圈大小(F值),更要看是在什麽条件限制下才能出现所标示的LUX值,否则只是流于数字的游戏罢了!以光圈大小(F值)而言,光圈愈大则其所代表的F值愈小,所需的照度愈低。另外电子灵敏度(ELECTRONIC、SENSITIVITY)是否提高,单一画面累积帧数为多少?红外线是ON还是OFF?……等都应了解清楚,才不致被规格所标示的照度数值所混淆。
    低照度摄像机在中国市场的演进过程
    低照度摄像机在中国市场的演进简单分为以下三步:白天彩色/晚上黑白(COLOR/MONO);低速快门(SLOW/SHUTTER)及超感度摄像机(EXVIEW/HAD)。
昼夜型(COLOR/MONO)摄像机的照度在国内市场上{zd1}标示数值甚至为0LUX,我们不禁要问:“摄像机乃光学原理制成,0照度下如何成像?”
    白天彩色/晚上黑白(COLOR/MONO)摄像机是利用黑白影像对红外线感度较高的特点,在一定的光源条件,利用线路切换的方式将影像由彩色转为黑白,以便于搭配红外线。
    在彩色/黑白线路转换的技术演进过程中,早期像PHILIPS(飞利浦)、IKEGAMI(池上)、日本JVC曾采用2颗SENSOR(1颗彩色、1颗黑白)共用一组电路再行切换,目前此类摄像机已采用单一CCD(彩色)设计,在白天或光源充足时为彩色摄像机,当夜晚降临或光源不足时(一般在1LUX~3LUX)即利用数位电路将彩色信号xx掉,成为黑白影像,且为了搭配红外线,亦拿掉了彩色摄像机不可缺的红外线滤除器,此种作法虽可在夜晚达到“低照度”的目的,白天却有影像模糊,色彩不自然的缺点,并且摄像机的摄像距离会受到红外灯照射距离的限制。据厂商表示,为了弥补此一缺点,日本SANYO曾推出利用马达控制滤光片开合(即随着彩色/黑白影像的切换,开合滤光片)的机种,但此机种似乎也已于市场消失。然而,COLOR MONO摄像机是否属于“低照度”摄像机,仍相当具争议性,专家指出,真正的“低照度摄像机”应指摄像机本身(所采用的元件,技术)可达到的功能,而白天彩色/晚上黑白的摄像机因受限于CCD感度,本身并无法改变,只是利用线路切换及搭配红外光的方式将功能提升,不能算是低照度摄像机。
    二、低速快门(SLOW/SHUTTER)
    此类摄像机又称为(画面)累积型摄像机,是利用电脑记忆体的技术,连续将几个因光线不足而较显模糊的画面累积起来,成为一个影像清晰的画面,运用SLOW   SHUTTER技术降低摄像机照度至0.008LUX/F1.2(×128),并且画面能够累积的帧数(128帧)是属于甚至包括进口品牌再内的{lx1}水平。此类型低照度摄像机适用于禁止红、紫外线破坏的博物馆,夜间生物活动观察,夜间军事海岸线监视等,属性较静态场所的监视。
    台湾利凌企业营销部经理许潭彬认为,运用SLOW   SHUTTER技术的摄像机才是真正的低照度摄像机;台湾凌安科技业务经理张智明认为,标准的低照度摄像机应是指(画面)累积型的摄像机。
    目前属于此类型的低照度摄像机,台湾厂商以lilin为主导,进口品牌有NEC、IKEGAMI、FUJULSU、MITSUBISHI、SAMSUNG等,大多数进口品牌价格昂贵,且累积帧数少(32帧),如日本池上(IKEGAMI)ICD-870P照度0.03/F1.2(×32)。为此工程、经销商更为青睐的应属于技术上同样{lx1}的台湾博凯(P-CAM)。
    三、超感度摄像机(EXVIEW/HAD)
    超感度摄像机(EXVIEW/HAD),又称24小时摄像机,为”98年全世界最热门的机种,其彩色照度可达0.05LUX,黑白则可达0.003-0.001LUX(亦可搭配红外线以达0LUX)不仅能清晰的辩识影像,更是实时连续的画面。
    此类型摄像机主要是采用SONY元件厂于”97年所推出的EXVIEW/HAD/CCD(超感CCD),其运用专利技术将CCD每一画素的开口率提高,进而达到更低照度的要求,由于该CCD的制程成本仍高,在99年统计时全球每个月的总量也还不到4000台;相对的成品制造商要研发此类摄像机的技术门槛也较高。
    2000北京博览会期间,美国discover推出的夜视系列机中DIS888C、DIS988C 即采用EXVIEW HAD CCD技术,展示了其无与伦比的夜视效果 ,其采取的技术是EXVIEW HAD CCD+画面累积技术,并且基本xx了拖影现象,估计以目前全球技术而言也属于{lx1}水平。专业人士认为若EXVIEW/HAD/CCD一旦普及,则此类摄像机将会是{zj1}明日之星架势的监视摄像机。
?         OC-3/STM-1:在光纤的世界里占有重要的地位。OC-3代表「美规」,STM-1代表「欧规」。它们的频宽是相对应的,而且是成「倍数」发展。比如说,OC-3=STM-1=155Mbps,OC-12=STM-4=622 Mbps,依此类推。现在美国已经发展到OC-192,未来的趋势不言而喻。所以当频宽愈大的时候,监控市场就会朝向网路市场发展,而光纤所扮演的角色也就日益重要。
ATM(Asynchronous Transfer Mode,非同步传输模式),它是一种透过光纤网路来传递声音、影像的一种「模式」。我们都晓得声音的传递速度比影像快,所以理应会「不同步」到达。但非同步传输可让它们同时到,所以当它们在光纤内传递时,先将它们的结构转换,然后再同步化,称为SDH(Signalized Digital Hierarchy)。早期,ATM的发展是为了电信事业,如今却被广泛地应用在视讯会议上。
 对远端监控而言,频宽愈大是愈有利的,把它放在IP网路上无非是为了省钱。若把它放在ATM上监控,的确会很有效率,而且是实时(Real Time)的,因为ATMxx符合QoS(Quality of Service)的条件,如:坚持影像张数、颜色稳定度、坚持影像品质、不互相干扰、可预期延持的时间。换言之,ATM是为了QoS而产生的,而IP 网路中最快的Giga Ethernet是为了「接近」QoS而产生的。 
总之,传输的方式有很多种,无论它的前端、后端是什么,最重要的还是在于「频宽」。今天若要解决此一问题,{wy}的方法便是使用「光纤」,配合Giga Ethernet或是ATM。而发展光纤网路一定要数位化,因为数位不会因距离的变化有所衰减,频宽终因光纤设备的提升、普及而愈来愈容易取得,也变得便宜。铜缆网路终因未来实行FTTH(Fibre To The Home)而xx消失,传统监控{zh1}一定会被IP网站监控所取代,最终监控业与资讯业一定会Merge。
系统主要技术指标:系统指标:
    一、图像发射机:
       1、传输频率:    l波段     1.0ghz---1.8ghz
                        s波段     2.2ghz---2.8ghz
                        ku波段    10.75ghz---12.75ghz
       2、射频带宽:    b=20mhz
       3、调制方式:    图像—fm,伴音—fm—fm
       4、调频频偏:    △fp-p=16调制方式
       5、微分增益:    3db
       6、微分相位:    3°
       7、视频输入:    1ⅴp-p/75Ω
       8、音频输入:    0.5vp-p1600Ω
       9、输出阻抗:     50Ω
       10、功  率:      30db-33db
       11、体  积:      150x60x54
       12、传输视距:    ≤50km
     二、天线
        1、天线增益:    l波段     21db
                        s波段     24db
                        ku波段    34db
        2、驻波比:      ≤1.5
        3、极化方式:    圆极化 线极化
        4、带宽:       20mhz
     三、滤波放大器
        1、高频增益:     ≥35db和60db
        2、高频噪声系数比:≤1.5db
     四、接收机
        1、接收系统:     vs=10uv(rm=50Ω)
        2、接收调频门限:c/n≤6db
        3、视频信噪比:  s/n>40db
        4、微分增益:    3db
        5、微分相位:    ≤2°
        6、色度/亮度时延差:≤10us
        7、音频响应:    25hz--15khz
        8、接收机输入端:dc+18v
        9、接收机电压: ac160v--ac240v
        10、体积:       142x50x27
2、无线指令遥控系统:
    无线指令遥控系统是对摄像机、云台、镜头等的远程遥控。它可和多种矩阵主机相接,该系统控制灵活,操作简单。配合微波图像系统可组成无线电视监控网。
    二、实际应用:
    1、某支行远程监控系统:
    用户要求:将各储蓄所图像、声音、报警信号传到支行监控室进行集中监控,监控室能时时任意收看各储蓄所图像、声音;储蓄所发生突发事件时,营业员按下紧急按钮监控室自动切换图像、声音,自动录像并进行声光报警;监控室能和各储蓄所对话;行长在行长室通过副控能随时对各储蓄所进行服务态度、劳动纪律、储蓄人员多少等检查并可和某营业员对话。
    实地考察:用户储蓄所距支行最近3公里,最远18公里。
    设计安装:根据用户要求和实地考察结果,结合我方施工经验,我方做如下方案:
    每各储蓄所装微波图像发射系统一套,接收端放在支行,行长室装副控系统一套。储蓄所通过微波图像发射系统将图像、声音、报警传到支行监控室,监控室通过矩阵系统收看图像、收听声音、处理报警。
   将发射机和发射天线装在储蓄所{zg}点,把视频、音频和报警与发射机相接;将接收天线架到支行{zg}点,接收信号接入矩阵实现用户要求。
   经过调试运行,系统达到设计要求,监控室能时时看到各储蓄所清晰的图像、监听到各储蓄所声音、当各储蓄所报警时,监控室能及时准确切换图像同时录像并进行声光报警;行长室能任意收看各储蓄所的图像、监听各储蓄所的声音,用户非常满意。
    2、某公安局:
    用户要求:
    (1)能监控管区内重要路口的图像,并对路口可疑点进行特写录像;
    (2)能监控管区内重要部位(看守所、政府大院等)的图像,并能对突发事件特写录像;
    (3)局长室能随时查看各监控点的图像,并能控制监控点的云台、镜头等设备;
    (4)夜晚在微弱的灯光下也能实现以上功能。
    实地考察:
    用户监控室距监控点最近2公里,最远28公里左右,站在最远点的{zg}处向公安局看,视野比较开阔。
    设计安装:
    根据用户要求和实地考察结果,结合我方施工经验,我们系统设计安装如下:
    (1)在每监控点安装云台、摄像机(具有夜视功能DIS888)、十倍可变镜头、防护罩等,同时装无线指令解收系统、微波图像发射系统,将云台等接入无线指令系统,将视频信号接入微波发射系统;
    (2)在监控室装无线指令发射系统,功率选为25瓦,对应每个监控点装微波图像接收系统,并将该系统接入矩阵系统;
    (3)在局长室装副控系统一套。
    在安装过程中将天线尽可能的装到{zg}点,室外要做好防水处理。经过安装调试,系统达到设计要求,监控室能收到各监控点的清晰图像,并能远程遥控各监控点的云台、镜头等设备,通过对镜头的操作,可对某一特定物体进行特写放大同时可录像;局长室可随意收看各监控点的图像并可远程遥控,用户非常满意
红色曲线是目前{zxj}的CCD的感应光谱,过去的CCD通常只能感应到可见光区域(500nm-700nm)的影像,这种先进的CCD却能感应到可见光、红外光、远红外光(350nm-110nm)的影像;但仅仅能感应到影像是不够的,还必须运用先进的数码电路技术对感应到的影像进行处理,才能输出高清晰的图像信号,这种技术能够将CCD感应到的微弱信号大幅度提升,但并不会过分放大本来已经很强的信号,经过处理的摄像机感应光谱如图中的黑色曲线所示,均匀地覆盖整个光谱区域,700nm-800nm是人眼最易受干扰的区域,所以将这部分滤掉了。
  怎样才能使摄像机做到低照度呢?首先我们分析一下影响照度的几个部分,我们知道摄像机最为核心的部件是CCD图像传感器。CCD(ChargeCoupled/Device)称为电荷藕合器件,它可以把外界的影像通过光学系统(镜头、滤光片)在图像传感器上成像。目前,{zx1}的Exview HAD技术可以使CCD具有更高感光度,其主要的技术改进是在传统的Hyper HAD结构中,有一个OCL镜头定位在CCD上的每一个像素,使光线集中的拍摄感光区域,令感度提高。Exview  HAD在此基础上更进一大步,使OCL拥有接近零间隙结构,xx了每个微型镜头拍摄时产生的无影区域,这令小孔累积层收到{zd0}数量的光线,(图略)
采用Exview  HAD CCD的摄像机,对外界光线的敏感程度会大大提高,在近红外区域,其感度更可以高到普通摄像机的4倍,(图略),因此,即使在非常暗的环境下,这种摄像机通常可以看到人眼看不到的物体,因此,这一技术的出现,迎合了监控市场的需求,美国天霸系列摄像机采用的是当今技术最{lx1}的CCD及数字处理蕊片,对各种光照环境下均可表现出{zj0}的效果,特别是配合专用的红外照明设备,可以得到高清晰度的黑白图像,实现0照度的监控.(xx无光的情况下)。
  我们可以看出,在近红外760mm-1100mm的近红外区域,如果配合合适波长的红外照明,就可以实现清晰的黑白图像。
    红外灯是一种比较特殊的照明方式,它是利用人眼感觉不到的近红灯波长的光谱来提供照明,因此,它具有隐蔽性好,发光效率高等优点,但目前也存在着不足之处,主要是只能提供黑白图像,另外造价相对较高.。JI30红外照明灯,采用大功率的半导体砷化镓蕊片,配合高效的光学系统,其发光效率可以比可见光的照明效果更为理想。我们从实验效果看到,选用天霸DIS888彩色超低照度摄像机配JI30红外灯在全黑的环境下的照明效果优于五只手电筒在同等条件下的照明效果。
    目前这种组合的监控系统的应用前景十分广泛,特别是政府机关、xx、公安、海关等安全部分都迫切需求这种高清晰度的彩色转黑白监控方式。一方面保留了彩色摄像机在白天获取信息量大的优势,另一方面克服了传流的彩色摄像机无法在黑暗的环境下获取图像的缺点。所以,这必将是监控系统前端的发展趋势。不难预料,在不久的将来,所有的监控用的摄像机都将具备这样的功能。
    超低照度摄像机是近年来随着半导技术的提高而发展起来的监控行业的又一个热点产品。由于闭路电视监控系统在安全技术防范领域的发展很快,目前已广泛应用到金融、文博、酒店、写字楼、交通管理、交通运输、商业、医院、工厂、学校、住宅小区物业管理等各个领域。传统的摄像机由于难以满足24小时连续监控(因为不可能在任何地点都做到24小时照明)的需求,新一代的超低照度摄像机抓住这一良机迅速发展起来,美国缔佳DIS888C数码摄像机正是这类代表新一代技术机型的代表。
2000北京国际社会公共安全产品及xx装备博览会上,各款夜视、超低照度摄像机的公开亮相,成为这次博览会安防器材的关注焦点,这是继D.S.P数码摄像机推出后再次掀起的风潮。专家认为EXVIEW HAD CCD+累积画面技术摄像机将会是{zj1}明日之星架势的监视摄像机。    
    当今世界已进入数字化、网络化、信息化为特征的新经济时代,我国经济的发展、社会稳定和公共安全,对安防产品提出了更高的要求,在此次2000北京国际社会安全产品及xx装备博览会上,各款夜视、超低照度摄像机的公开亮相,成为这次博览会安防器材的关注焦点,这是继D.S.P数码摄像机推出后再次掀起的风潮。
    早前除了一些特殊机种,如“夜视仪”等被少数运用在军事或特殊用途外,夜间监视用的低照度摄像机因有碍于技术与价格的问题而极少有人问津,随着市场需求的不断提高,人们不再满足于普通摄像机所能达到的一般标准(彩色摄像机在1LUX/F1.2,黑白摄像机在0.1LUX/F1.2),于是供应者为了使夜间监视同样获得清晰影像,便在摄像机外加装红外线投射器,以照亮所监视的环境,也即后面所讲到的白天彩色/晚上黑白(COLOR/MONO)摄像机。然而有些场所并不适合灯光照明,因此微光超低照度摄像机一直有着特定市场需求。近两年来随着元件技术提升及厂商的投入研制,适用于CCTV领域的低照度摄像机正稳步成长。
自CCD问世以来,经过几十年的发展,尺寸已由大于1英寸变为1/4英寸,单片CCD彩色摄像机的水平解象度已达480线,黑白机的灵敏度已达0.002Lux,背光补偿由纯电子电路补偿发展到现在的双倍速CCD补偿,信噪比高达50db;功能由单一摄像发展为可旋转、倾斜以及带多个预定位置的一体化摄像机等等,功能越来越完善,技术已相当成熟。摄像机是闭路监控设备的龙头,由摄像机的技术进步带动监视器、录像机和控制设备的发展是深刻的,也是有目共睹的。所有这些进步都和现代科学技术发展同步。
    人类社会即将步入二十一世纪,到新世纪的下半叶,科学技术水平将发展到一个新的阶段,闭路监控设备是否有存在的必要,如果有,又会发展到何种状态,请允许本人就这些问题作一些似是而非的想象和猜测。
    首先,由于人类的思维多样性和行动的千差万别,极小部分人危害社会公共安全的行为将继续存在,闭路监控系统在社会共公安全领域仍将发挥着不可替代的作用,其应用范围不仅不会缩小,反而会扩大。它的发展将和当时的科学技术水平相同步,和现在的设备相比应该有质的飞跃。
摄像机
    CCD将不会成为摄像机的关键器件,CCD摄像机将会沦为儿童的玩具,也可能在一些要求不高的场合还能见到它的身影。使用全息技术、雷达技术和图像处理技术的摄像机将被广泛使用,所摄取的图像将更加xx,清晰度会有质的飞跃,具体说来应该具有如下特点:
1、用不可见光作光源
    来的摄像机使用雷达技术,滤掉可见光,自身发出一种特殊波段的不可见光波作为光源,这些光波到达普通目标时,将有95%以上的能量被反射,一部分反射波被摄像机的天线所接受,摄像机再把这些反射波转换为图像信号,完成摄像过程。因为它们不需要可见光源,可以同时使用在有光和无光的场合,这将大大扩展其应用范围,克服现在的摄像机受光照条件限制而产生的所有缺点,如照度、背光补偿等等问题。
2、镜头将消失
    由于摄像机不依靠可见光作为光源,因此不需要现在的光学镜头收集光线,各种灵巧的接收天线将被安装于被监控场所各处,完成类似于现在的镜头功能。
3、所摄取的图像将为三维立体图象
    由于摄像机依靠天线接收目标的反射波而成象,只要把这些光的波长控制在一定范围,使其对常见尺寸的目标产生衍射,这些衍射波的反射波可到达摄像机的接收天线,使摄像机能够收集目标被遮挡部分的信息,达到摄取目标全方位图像信息的目的,再通过全息技术处理,{zh1}可得到目标的三维图像。这种技术的实现可能先以在目标的各种不同方位安装接收天线作为过渡。现在闭路监控工程中的“遮挡”问题将成为历史,在未来的闭路监控工程中将不存在遮挡,摄像机的发射功率将成为衡量摄像机档次的主要技术指标。在一个宽广的多柱的室内停车场只要安装一只功率足够的摄像机,将可看到任意角落的图象,不留任何死角,真正做到明察秋毫。在未来的监控工程中所要做的必要工作将是解决在摄像机有效射程中的不让监看部分的屏蔽问题,即在这些部分涂上透明的吸波材料,使它们对摄像机天线的反射能量在摄像机接收灵敏度之下。摄像机所摄取的三维图像具有极强的现场感,通过带图像处理技术的放象机回放时能使观察者身临其境。摄像机所摄取的图像的回放和处理任务将落到放象机上,在下面的介绍中我们将对放象机作具体的想象。
4、云台将正式退出历史舞台
    上面已谈到未来的摄像机将用天线取代现代的光学镜头,云台作为现代监控工程中用作扩展摄像机监视范围的重要辅助器件,在未来的监控系统中将毫无作用,因为那时的摄像机通过接收天线的安装位置和改变摄像机的功率即可解决全景覆盖问题,因此不需要转动摄像机的位置来摄取某处的特定图像,还因为所摄取的图像为三维立体图像,放像设备又具有高信噪比的局部高倍电子放大功能,因此云台和光学变焦功能将都没有存在的必要。
5、具有自动存贮图像信息功能
    这种摄像机具有较大容量的内存,可以自动存贮最近2000小时的图像信息,这些存贮器也可以随时更换,以便在调看其存贮图像信息时不影响它的正常贮存。
6、智能化
    这种摄像机将继承现有摄像机的动态检测功能,根据需要,可以设定为只有目标进入监视区才存贮图像信息或设定为只记录动态图像,省去静态图像,以充分利用存贮空间。
7、具有报警功能
    由于它已经具备移动检测功能,所以它可以取代现在的移动xxx,实现报警功能。在装有监控设备的场合不需要再装报警系统。
8、可接多个监听头
    它可以接多达几十个监听头,将音频信号和视频信号同时存贮,回放时自动指示音频信号来自那个监听头,还可以根据需要选取某一xxx的声音。
    从以上的描述可知二十一世纪下半叶的摄像机与现代摄像机有很大的不同,它由发射天线和接收天线及信号处理存贮部分组成,发射天线只有一只,接收天线可以有多只,天线和处理部分可以分离。安装摄像机就是安装天线,处理存贮部分可以安装在控制室。
二、监视器
    摄像机的变化将导致监视器的相应变化,监视器将向超薄型和高清晰度发展,可以同时输入数字信号和模拟信号。
三、放像机
    由于摄像机已具备图像信息存贮功能,现在的录像机将不被使用。提取图像的任务主要由放像机完成。放像机具有强大的图像处理功能,只要将摄像机的存贮器连接到放像机上,操作放像机就可以任意截取特定时段的图像。它还可以选取任意局部图像(包括位置和大小)进入高倍电子放大,放大的同时噪波被很好的抑制。观看三维图像时,只要选取要看的区域,通过调节操纵杆,可以观看任意角度的图像,结合高倍电子放大功能,人体从面部的毛孔到鞋跟的皮纹都能看得清清楚楚,更不用说钞票的面值,当然提取相应的音频信号更是最基本的功能
四、监控工程
     未来的监控工程安装将变得轻松自如,摄像机的数量将大大减少,一个大型广场也许只要一只大中型功率的摄像机就足以看清每个角落。在室内安装时,关键的工作是选择好发射和接收天线的位置,在不让被监看的目标上涂上透明的吸波材料,省去了调焦对方位的烦锁工序。控制室的设备也将更加简洁,值班人员的劳动强度也将大大减小,不需频繁的云台镜头操作等等。在室外安装省确了麻烦的防护系统,只要装好避雷装置即可,这些确实是工程公司的一大福音。
二十一世纪,是一个美好的世纪,是一个充满希望的世纪,也是闭路监控行业得到飞速发展的世纪。
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