安防基础培训教材06.ppt

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我们是通过镜头和摄像机成像，由视频电缆把信号传输给监视器显示，相对于广播电视来说，这是个封闭的链路，所以我们称其为闭路电视。

电视成像原理,典型的模拟监控系统结构,典型的模拟监控系统结构,摄像机原理,感光元器件,CCD：

ChargedCoupledDevice电荷耦合器CMOS：

ComplementaryMetalOxideSemiconductor互补金属氧化物半导体,CCD与CMOS,CCD传感器（概念）,CCD基本概念CCD是什么？

CCD（ChargeCoupledDevice）称为电荷耦合器件。

是一种把光信号转换成电信号并进行存储、转移的器件。

摄像头的主要传感部件是CCD芯片，CCD芯片就像是人的视网膜，是摄像头的核心部件。

CCD传感器（尺寸）,CCD的尺寸即摄象机靶面。

目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。

在选择摄像头时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。

在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。

H（mm）,V（mm）,CCD摄像机结构图,CCD摄像机结构图,名词解释,CCD像素,CCD像素是CCD的主要性能指标。

简单的说，所谓的像素，就是CCD上光电感应元件的数量，一个感光元件经过感光，光电信号转换，A/D转换等步骤以后，在输出的监视器上就形成一个点，我们如果把影像放大数倍，会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成，这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”。

像素数越多则意味着每一个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。

总象素：

795596（47万象素）有效象素：

752582（44万象素）有效象素周围的其他象素负责另外的工作，如决定“黑色是什么”。

很多时候，并不是所有感应器上的象素都能被运用。

分辨率,分辨率是用电视线（简称线TVLINES）来表示的。

彩色摄象机的典型分辨率是在320到500电视线之间，主要有330线、380线、420线、460线、500线等不同档次。

分辨率与CCD和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关，通常规律是1MHz的频带宽度相当于清晰度为80线。

频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。

分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数，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再能分辨出黑白相间的线条。

分辨率（测试方法）,分辨率的测试通常是用摄像机去拍摄分辨率测试卡，并通过波形监视器来读取数据的。

具体方法如下：

1）将分辨率测试卡置于标准测试灯光盒上，距摄像机3m远。

摄像机的视频输出端接示波器。

2）景物照度设定为2000lx，光源色温设定为3200K和5600K。

3）调节镜头焦距（或选配合适的定焦镜头并前后稍稍移动摄像机）使分辨率卡的图像充满监视器屏幕，并通过精确对焦使图像最清晰。

标准测试灯光盒,分辨率测试卡,3m,摄像机,75欧姆视频电缆,示波器,监视器,分辨率（分辨率测试卡）,中心水平分辨率,中心垂直分辨率,最小照度,照度又称灵敏度，是CCD对环境光线的敏感程度，或者说是CCD正常成像时所需要的最暗光线。

照度的单位是勒克斯（Lux），数值越小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。

照度是反映光照强度的一种单位，单位是每平方米的流明数，1Lux大约等于1烛光在1米距离的照度1Lux=1Lm/m2（Lm是光通量的单位）。

黑白摄像机的灵敏度大约是0.020.5Lux（勒克斯），彩色摄像机多在1Lux以上。

摄像的灵敏度与镜头F值有关，0.97Lux/F0.75=2.5Lux/F1.2=3.4Lux/F1.6普通型：

正常工作所需照度13LUX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,扫描制式,根据各国供电所采用的频率不同，有PAL制和NTSC制之分。

50HZ：

PAL制，隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR），标准为625行，50场。

60HZ：

NTSC制式，525行，60场（黑白为EIA）。

摄象机电源,交流有220V、24V，直流有12V。

同步方式,对单台摄象机而言，主要的同步方式有下列三种：

内同步利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。

外同步利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象机的外同步输入端来实现同步。

电源同步也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄象机的交流电源来完成垂直推动同步，即摄象机和电源零线同步。

当图像出现因交流电源造成的网波干扰时，选到此项，就可消除交流电源的干扰。

背光补偿（BLC）,通常，摄象机的自动增益控制是通过对整个视场的平均亮度来调节增益的，但如果视场中包含一个很亮的背景区域，而观察的主体目标处于亮场的包围中，画面会显示一片昏暗，无层次。

放大器检测到的信号平均电平很高，增益的倍数也随之减少，无法改进画面主体目标的明暗度。

当背景光补偿为开启时，摄象机仅对整个视场的部份区域进行检测，来得到整个视场的平均信号电平，从而确定AGC电路的工作值。

由于子区域的平均电平很低，所以增益也会较高。

整个画面都会更加明亮。

电子快门（SHUTTER）,这是一个类比于照像机的机械快门功能提出的一个术语，相当于控制CCD图像传感受器的感光时间，感光时间越长，电荷积累时间也就越长，输出信号电流的强度也就越大。

在照度较高的地方，感光时间要求短些，否则画面会偏白。

在照度较低的地方，感光时间要求长些，这样画面会积累较多的电荷，从而使图像变得清晰，即所谓的场积累。

CCD摄像机的电子快门还可以有效的防止高速移动物体的拖影现象。

宽动态（WideDynamicRange）,目的：

当摄象机摄取宽动态范围的场景时，画面上可能会同时出现明亮区域及灰暗区域，而监视器往往不能有效地照顾到这两个区域。

如明亮区域显示合适时，灰暗区域则可能过于黑暗，反之，当灰暗区域显示合适时，明亮区域则可能亮得过载。

宽动态技术可以有效缩小宽动态范围图象的亮暗差别，使两个区域的图象同时在监视器屏幕上清晰的显示出来。

摄象机的动态范围通常是指画面最亮部分和画面最暗部分的比率，也称为图象的最大对比度。

通常CCD传感器可以获得的最大对比度强度约1：

1000（即60dB），,10,1,10-1,10-2,10-3,102,103,104,105,106,lx,照度,120dB,60dB,白平衡,所谓白平衡，就是摄像机对白色物体的还原。

上图中中间的图像彩色还原是正常的，而右侧的图像明显偏蓝，左侧图像则偏红，因此左侧及右侧的图像都为白平衡不正常的图像。

色温,光源色温（）蜡烛2000钨丝灯2500-3200碳棒灯4000-5500荧光灯4500-6500日光（平均）5400有云天气下的日光6500-7000阴天的日光12000-18000从上表可见，不同光线下色温相差十分悬殊，造成摄像机在不同的光线下彩色还原不同。

为解决这个问题，摄像机都具有白平衡校正功能，对不同的色温进行补偿，从而真实地还原拍摄物体的色彩。

白平衡（色温）,由上可见，虽然五种光源都是白光，但他们的色温却相差很大。

人眼虽可以自然适应不同的色温，但在某些特殊的场合却也很难调节。

例如，在同一房间内同时开启白炽灯及日光灯照明，则人眼会感觉被白炽灯照射的白色墙壁偏红，而被日光灯照射的白色墙壁偏蓝。

由此不难想象，彩色摄象机在不同的环境色温下，也应该正确地重现白光，这就需要进行白平衡调整。

摄像机,75欧姆视频电缆,监视器,镜头,镜头的主要功能,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最佳状态。

镜头安装方式,有C和CS方式，两者的螺纹均为每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，CS式距焦点距离为12.5毫米。

镜头规格,摄象机镜头规格应视摄象机的尺寸而定，两者需要相对应。

即：

摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。

摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。

摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。

如果镜头尺寸与摄象机靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。

ALC,自动光圈镜头上的（自动镜头控制）调整用于设定测光系统，可以以整个画面的平均亮度，也可以以画面中最亮部分（峰值）来设定基准信号强度，供给自动光圈调整使用。

已在出厂时经过设定，可不作调整，但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高的目标时，明亮目标物之影像可能会造成白电平削波现象，而使得全部屏幕变成白色，此时可以调节来变换画面。

镜头（焦距）,焦距,光组主点到焦点的距离.而镜头的焦距实际上就是构成镜头的组合光组的焦距,它决定了摄取图象的大小,用不同焦距的镜头对同一位置的某物体摄像时,配长焦距镜头的摄象机所摄取的景物尺寸就大,反之,配短焦距镜头的摄象机所摄取的景物尺寸就小.当已知被摄物体的大小及该物体到镜头的距离,则可估算所选配镜头的焦距f=hD/H=vD/V,镜头（焦距）,如图所示,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.例如,已知被摄物体距镜头中心的距离为3m,物体的高度为1.8m,所用的摄象机CCD靶面为1/2in,查得其对应的靶面垂直尺寸为4.8m,则镜头的选配为f=vD/V=4.830001800=8.02mm于是,该现场摄象机的镜头应选配焦距为8mm的镜头,光阑系数（F）,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。

每个镜头上都标有最大F值，例如6mm/F1.4代表最大孔径为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2开根号倍，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。

f=25视场角=14.2,f=3.5视场角=94.6,镜头（视场角）,f=8视场角=42.6,镜头,焦距,1/2inCCD靶面,不同焦距镜头所对应的视场角,Q：

客户经常会问的问题：

你的摄像机能看多远？

镜头（景深）,一般来说,在安装摄象机并调整镜头焦距（对焦）以获得清晰图象时,通常要求在较大的光圈下进行调整,这样便于对所监视的目标的才精确对焦,否则就可能有一定的误差,光照较强时,由于光圈自动缩小（景深宽）使被监视的目标较清晰,而一旦光照变暗,被监视的目标则由于光圈自动变大（景深变窄）而变得模糊起来,应用技术说明,红外摄像技术,内置红外灯红外灯同步：

当红外灯打开时，摄像机处于黑白模式红外灯开启时照度为0Lux应用于完全无可见光的任何地方,红外摄像技术,紫外线,可视光线,红外线,红外摄像技术,红外摄像技术,全景摄像技术,全景摄像技术,当强光抑制功能发挥作用的时候BMBTM强光抑制功能确保得到强光笼罩下物体的最佳影像质量。

主要应用夜间高速路监控停车库,BM