网络摄像机的发展史Word文件下载.docx

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步入21世纪初期后，MPEG-4的压缩算法应用于网络监控领域，开始了正式的网络视频产品市场应用宣传与推广，市场逐渐开始接受并适应了网络视频编码器与模拟摄像机配套应用的方式。

之后几年，网络视频技术已普遍被广大客户认可，并逐步开始大规模应用，这为网络摄像机的发展奠定了良好的技术基础和应用环境。

直到2004年后，在网络视频技术日渐成熟和网络视频服务器产品竞争日趋激烈的阶段，各主要厂商开始将网络视频技术转向网络摄像机，并逐步推出了各种型号的产品。

截至2008年底，在全世界从几个厂商快速发展到成百上千的网络摄像机的生产厂商，编码技术也已经趋向于H.264编码方式。

由此可见，用网络摄像机可取代传统模拟CCTV监控产品，网络摄像机已给监控市场带来全新的冲击。

IP摄像机早期主要应用在工业和科技领域，如油田和无人值守的电信机房等，这些场所的监控点分散、位置偏僻，且所处地形复杂而危险。

IP摄像机在这些特殊环境中的应用优势是显而易见的，可以省去传统监控解决方案中的布线工作，实现了即插即看的性能，同时也免去了复杂的网络配置。

近年来IP摄像机的应用范围逐渐广泛，除了工业及科研方面在日常生活中的应用也越来越多，尤其一些住宅，公共场所和商业场所等。

监控摄像机培训

从第一代摄像机发展到现在，摄像机取得了巨大的发展，从黑白到彩色，从普通枪机到一体机，宽动态，低照度、分辨率、信噪比等技术指标迅速提升，然其基本原理基本没有改变。

摄像机主要由镜头、影像传感器（主要是CCD器件）、DSP等组成，被摄物体经过镜头聚焦至CCD上，CCD由多个X-Y纵横排列的像素点组成，每个像素都由一个光电二极管及相关电路组成，光电二极管将光线转变成电荷，收集到的电荷总量与光线强度成比例,所积累的电荷在相关电路的控制下，逐点移出，经滤波、放大，再经过DSP处理后形成视频信号输出。

CCD是摄像机的核心器件，其性能高低将直接影响摄像机的品质，目前CCD主要被索尼、松下、夏普等厂家垄断，DSP也基本掌握在国外知名厂家手中。

CCD按色彩来分有黑白、彩色之分，按尺寸来分主要有1/4，1/3，1/2尺寸等规格，按分辨率有高解低解、工艺不同灵敏度高低不同等，价格也千差万别，不同CCD和DSP的组合，配合不同的镜头，形成我们市场上形式多样的产品。

　　CCD是一种半导体装置，能够把光学影像转化为数字信号。

CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。

一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。

CCD的作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号。

CCD在摄像机、数码相机和扫描仪中应用广泛，只不过摄像机中使用的是点阵CCD，即包括x、y两个方向用于摄取平面图像，而扫描仪中使用的是线性CCD，它只有x一个方向，y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成。

　　CCD的加工工艺有两种，一种是TTL工艺，一种是CMOS工艺，现在市场上所说的CCD和CMOS其实都是CCD，只不过是加工工艺不同，前者是毫安级的耗电量，二后者是微安级的耗电量。

TTL工艺下的CCD成像质量要优于CMOS工艺下的CCCCD它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。

CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。

当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。

　　ＣＣＤ在摄像机里是一个极其重要的部件，它起到将光线转换成电信号的作用，类似于人的眼睛，因此其性能的好坏将直接影响到摄像机的性能。

　　衡量ＣＣＤ好坏的指标很多，有像素数量，CCD尺寸，灵敏度，信噪比等，其中像素数以及ＣＣＤ尺寸是重要的指标。

像素数是指ＣＣＤ上感光元件的数量。

摄像机拍摄的画面可以理解为由很多个小的点组成，每个点就是一个像素。

显然，像素数越多，画面就会越清晰，如果ＣＣＤ没有足够的像素的话，拍摄出来的画面的清晰度就会大受影响，因此，理论上ＣＣＤ的像素数量应该越多越好。

但ＣＣＤ像素数的增加会使制造成本以及成品率下降，而且在现行电视标准下，像素数增加到某一数量后，再增加对拍摄画面清晰度的提高效果变得不明显，因此，一般一百万左右的像素数对一般的使用已经依分辨率灵敏度等划分

影像像素在38万以下的为一般型，其中尤以25万像素（512*492）、分辨率为400线的产品最普遍。

影像像素在38万以上的为高分辨率型。

目前市面上可见的模拟摄像机大多像素在44万左右，分辨率已经提升到540~650，甚至已经有厂家宣称具备700线以上模拟摄像机了。

这里不讨论高清摄像机里面的百万像素级传感器，它们跟模拟摄像机不是一个类别。

CCD靶面大小划分

CCD芯片已经开发出多种尺寸：

　　目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。

在购买摄像头时，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。

　　1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。

　　2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。

　　1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。

　　1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。

　　1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。

扫描制式划分

　　PAL制、NTSC制。

中国采用隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR），标准为625行，50场，只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。

另外，日本为NTSC制式，525行，60场。

按照度划分，CCD又分为：

　　普通型正常工作所需照度1~3LUX

　　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

在夜间使用或环境光线较弱时，推荐使用0.02Lux的摄像机。

与近红外灯配合使用时，也必须使用低照度的摄像机。

另外摄像的灵敏度还与镜头有关，0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2相当于3.4Lux/F1.参考环境照度：

　夏日阳光下100000Lux阴天室外10000Lux电视台演播室1000Lux距60W台灯60cm桌面300Lux室内日光灯100Lux黄昏室内10Lux　20cm处烛光10-15Lux夜间路灯0.1Lux视频场允许的时间内，聚焦在CCD上的光减少，结果将降低摄像机的灵敏度，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，这将大大地增加摄像机的动态分辨率

ccd与dspP制N制分辨率

Sony1/43142+227AK3142+226AK420线

229AK228AK480线

1/33142+405AK3142+404AK420线

255AK254AK420线低照

633AK632AK420线低照

2163/4103/3172+405AK---404AK470线

2163/4103+409AK408AK480线

259AK258AK480线低照

639AK480线低照

3172+409AK3172+408AK520线

259AK258AK520线低照

639AK520线低照

1/22163/4103+429AK428AK480线

3172+429AK428AK520线

Sharp1/438603/38627+24212411420线

1/323212311420线

今天，因为成本，使用1/2CCD的越来越少。

在这里要强调一下分辨率的问题，经常有人提到摄像机像素550线.600线，现阶段行业老大SONYccd分辨率最高的也就520线，同时，监控显示屏的分辨率一般为500线，高于显示屏的分辨率是无用的。

600线的摄像机是网络摄像机，使用液晶显示器。

但是网络摄像机还不成熟。

监控摄像机的供电：

监控摄像机的供电一般有四种:

220V,110V,24V,12V.前三种都需要加变压电源板将电压转成12V，12V是最主要的供电电压，也是最稳定的。

自动增益控制

　　所有摄像机都有一个将来自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，需利用摄像机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGC，从而使摄像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像机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。

背景光补偿

　　通常，摄像机的AGC工作点是通过对整个视场的内容作平均来确定的，但如果视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景目标，则此时确定的AGC工作点有可能对于前景目标是不够合适的，背景光补偿有可能改善前景目标显示状况。

　　当背景光补偿为开启时，摄像机仅对整个视场的一个子区域求平均来确定其AGC工作点，此时如果前景目标位于该子区域内时，则前景目标的可视性有望改善。

电子快门

　　在CCD摄像机内，是用光学电控影像表面的电荷积累时间来操纵快门。

电子快门控制摄像机CCD的累积时间，当电子快门关闭时，对NTSC摄像机，其CCD累积时间为1/60秒；

对于PAL摄像机，则为1/50秒。

当摄像机的电子快门打开时，对于NTSC摄像机，其电子快门以261步覆盖从1/60秒到1/10000秒的范围；

对于PAL型摄像机，其电子快门则以311步覆盖从1/50秒到1/10000秒的范围。

白平衡

　　白平衡只用于彩色摄像机，其用途是实现摄像机图像能精确反映景物状况，有手动白平衡和自动白平衡两种方式。

　　A、自动白平衡

　　连续方式——此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围为2800~6000K。

这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的，使色彩表现自然，但对于景物中很少甚至没有白色时，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。

　　按钮方式——先将摄像机对准诸如白墙、白纸等白色目标，然后将自动方式开关从手动拨到设置位置，保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止，在白平衡被执行后，将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置，此时白平衡设置将保持在摄像机的存储器中，直至再次执行被改变为止，其范围为2300~10000K，在此期间，即使摄像机断电也不会丢失该设置。

以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠，适用于大部分应用场合。

　　B、手动白平衡

　　开手动白平衡将关闭自动白平衡，此时改变图像的红色或蓝色状况有多达107个等级供调节，如增加或减少红色各一个等级、增加或减少蓝色各一个等级。

除次之外，有的摄像机还有将白平衡固定在3200K（白炽灯水平）和5500K（日光水平）等档次命令。

红外灯:

光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米（10-9nm）到1毫米（mm）左右。

人眼可见的只是其中一部分，我们称其为可见光，可见光的波长范围为380nm-780nm，可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光，波长比紫光短的称为紫外光，波长比红外光长的称为红外光。

红外灯正是依据光的特性而开发的，目的是感应红外光从而让夜间的监控变得明亮起来。

红外灯的分类：

从规格上分--红外灯分5MM灯，8MM灯，12MM灯等，这里的毫米数表示灯的直径，直径越大功率越大。

红外灯其实就是发光二极管，为了加强夜视监控，先后出现了食人鱼灯和阵列式红外灯。

特别是阵列式红外灯，将发光单元高度集成，在相同亮度指标下比普通红外灯功率更高，夜视效果更好。

理论上寿命更长，但现阶段阵列式红外灯还不成熟，且价格较高，因此应用并未普及。

红外灯角度的问题:

不同焦距的镜头选择相适应角度的红外灯，如果红外灯的角度和摄像机镜头的角度不匹配，那么红外夜视效果会相差很多。

红外灯是不是角度越大越好？

不论是用户还是工程商一般都认可这种说法，他们认为红外灯发射角度越大，选用镜头余地也越大，这样选广角镜头才不会出现“手电筒”现象。

因此，大家都拼命地说自己的红外灯角度如何之大，有80度还有180度。

这种说法其实是很不科学的，说白了就是不负责任。

其实，从某一个具体的红外灯来说，它的功率是额定的，也就是他的发光转换功率是固定的，如果想发光角度大，那自然会牺牲照射距离，相反，如果保证照射距离就会牺牲角度！

另外，使用大角度的红外灯配合小角度的镜头，存在光的浪费现象。

比如，一盏红外灯，发光角度是80度，（相当于f3.5mm镜头的角度），如果配合f35mm的镜头，那么，会有百分之九十九的光是在镜头视场角以外，也就是说，只有百分之一的光是有用的，其它都浪费了。

一般情况下，红外灯的角度与镜头的角度一致，是最科学的搭配。

其次，并不是红外灯角度越大，画面效果越好。

具体不同的应用环境，还会因为红外灯角度过大，影响成像效果，比如走廊，因其“狭长”的特点，如果红外灯角度大，近处边缘成像太亮，形成“光幕”现象，远处中心反而看不见，只有一片发白现象。

所以，实际选择是要求走廊的红外灯应该比镜头的角度略窄，效果才会更加理想。

♦通光量的问题：

相对孔径，决定了镜头的通光能力，相对孔径F1.0的镜头通光量是相对孔径F2.0的镜头通光量的四倍。

同样的摄像机和红外灯，采用不同的两种镜头，红外作用距离可相差一倍或更多焦点偏移的问题：

可见光与红外光由于波长不同，通过透镜后成像焦点也不在一个平面上，导致白天可见光条件下清晰，夜间红外线条件下模糊，或者夜间红外线条件下清晰，白天可见光条件下模糊。

可以用两个办法解决。

第一，采用自动聚焦一体机，第二，采用IR专用焦点不偏移镜头。

♦ 

色彩问题：

红外线在可见光条件下对于摄像机来讲是一种杂光，会对摄像机成像的清晰度和色彩进行干扰，彩色摄像机的滤光片就是阻止红外线参与成像。

要想使彩色摄像机感应红外线通常采用两种做法，第一，切换滤光片，在可见光条件下挡住红外线进入；

在无可见光的条件下移开滤光片，让红外线进入，这种方案图像质量好，但成本高，切换机构也存有一定故障率。

二，在滤光片上设计一个特定的红外线通道，允许与红外灯波长相同的红外线进来，这种办法不增加成本，但色彩还原差一些。

镜头与红外灯的搭配:

2.8，3.6，4MM--75度，6MM--60度，8MM--45度，12MM--30度，16MM以上配15度。

镜头在CCD上角度：

1/41/31/2

2.8MM648097

3.6MM516884

4.0MM456074

6.0MM303857

8.0MM233040

12MM152030

16MM111522

25MM71014

镜头的区分：

1.镜头依据视角大小可分为广角.标准和长焦镜头。

视角达到64度以上就叫广角镜头；

视角30度左右就叫标准镜头，它和人的眼睛视角接近；

视角低于15度就可以叫长焦镜头。

2.镜头也分1/4.1/3.1/2,1/4不能用在1/3.1/2上，1/3不能用在1/2上，1/3能用在1/4上，1/2能用在1/3和1/4上，最常用的是1/3镜头。

镜头分小镜头和大镜头，小镜头螺纹直径4.7MM,光圈一般为2.0;

大镜头螺纹直径9.7MM，光圈有1.6，1.4，1.2.光圈越大，镜头的通光口径越大，它分手动镜头与自动光圈镜头。

手动镜头分固定焦距和手动焦距；

固定光圈和手动光圈。

比如：

6MM是固定焦距固定光圈镜头，3.5-8MM；

4-9MM是手动焦距固定光圈镜头。

如果上面有手动光圈调节环的，就是手动焦距手动光圈镜头。

自动光圈镜头的光圈是自动的，焦距也分固定与手动变焦，与手动镜头一样。

自动光圈镜头又分DC驱动和视频驱动；

DC驱动自动光圈镜头是通过四根线控制镜头的，其两根为DC12V或DC24V电源来驱动镜头中的马达，另两根控制线通过镜头内的光感应点感应外部光源的照度来控制光圈的大小,四根线直接由摄像机的电源驱动；

视频驱动自动光圈镜头则是通过三根线来控制镜头的，其中一根为视频触发信号来起动光圈，并控制光圈大小，另二根为DC12V或DC24V电源线驱动电机马达，视频驱动有内置的电源板，视频信号传输到电源板，电源板再驱动镜头。

目前市场上大多黑白或彩色摄像机虽然有自动光圈镜头接口，但除了少数可以兼容二种镜头以外，大多数摄像机不能兼容，只能使用电源驱动自动光圈镜头或视频驱动自动光圈镜头。

现在一般使用DC驱动镜头。

在此说明一下:

时常有人提到百万像素镜头，其实镜头是光学产品，主要材料是光学玻璃。

它只有分辨率之说，没有像素的高低。

在选择镜头时，有以下五个因素确定镜头标准：

（1）监控现场的大小；

（2）被摄物体的大小；

（3）物距；

（4）焦距；

（5）CCD靶面尺寸。

手动、自动光圈镜头的选用

　　手动、自动光圈镜头的选用取决于使用环境的照度是否恒定。

对于在环境照度恒定的情况下，如电梯轿箱内、封闭走廊里、无阳光直射的房间内，均可选用手动光圈镜头，这样可在系统初装调试中根据环境的实际照度，一次性整定镜头光圈大小，获得满意亮度画面即可。

对于环境照度处于经常变化的情况，如随日照时间而照度变化较大的门厅、窗口及大堂内等，均需选用自动光圈镜头（必须配以带有自动光圈镜头插座的摄像机），这样便可以实现画面亮度的自动调节，获得良好的较为恒定亮度的监视画面。

需要指出的是，在使用自动光圈镜头、自动增益控制或自动电子快门摄像机时，镜头光圈F值也会发生变化。

例如，在摄像机近处有景物，反射回强光给摄像机，或附近有灯光照射摄像机，这时摄像机的灵敏度将减小、自动光圈的尺寸将被关小，光通量也将受到很大影响。

定焦、变焦镜头的选用

在狭小的被监视环境中如电梯轿箱内，狭小房间均应采用短焦距广角或超广角定焦镜头，如选用镜头规格为1/3，镜头焦距为3.6mm或2.8mm镜头，这些镜头视场角均大于68度，这对于摄像机在狭小空间里一般标高为2.5m左右时，其镜头的视场角范围足以覆盖整个近距离狭小被监视空间。

在开阔的被监视环境中，首先应根据被监视环境的开阔程度，用户要求在系统末端监视器上所看到的被监视场景画面的清晰程度，以及被监视场景的中心点到摄像机镜头之间的直线距离为参考依据，在直线距离一定且满足覆盖整个被监视场景画面的前提下，应尽量考虑选用长焦距镜头，这样可以在系统末端监视器上获得一幅具有较清晰细节的被监视场景画面。

在这种环境中也可考虑选用变焦镜头，在选用时也应考虑两点：

（1）在调节至最短焦距时（看全景）应能满足覆盖主要被监视场景画面的要求；

（2）在调节至最长焦距时（看细节）应能满足观察被监视场景画面细节的要求。

通常情况下，在室内的仓库、车间、厂房等环境中一般选用6倍或者10倍镜头即可满足要求，而在室外的库区、码头、广场、车站等环境中，可根据实际要求选用10倍、16倍或22倍镜头。

需要强调的是，变焦镜头一般只给出1：

F的最大值，即光圈F的最小值（光圈实际尺寸最大值），F=f/D,那么D为定值，在f焦距拉大10倍时，F变得很大（即光圈实际尺寸变得很小）。

光通量将受到很大影响。

在这里要讲一讲镜头的倍数。

以一体机为例：

22倍或27倍，它的倍数并不是人眼视场距离的22倍，而是在起始焦距上的变倍，如它的最小焦距是4mm,那么它的最大焦距就是88mm,因为它的CCD是1/4,标准焦距大约是10mm,那么，它的最大远望距离大约是9倍，而不是望远镜中22倍。

同样，27倍一体机只是将起始焦距调小了，如3.2mm,那它的最大焦距就是86.4mm,因此，27倍和22倍的长焦基本上是一样的，区别在于起始焦距角度更大，能观测更广的视场。

正确选用镜头焦距的理论计算

摄取景物的镜头视场角是极为重要的参数，镜头视场角随镜头焦距及摄像机规格大小而变化，覆盖景物镜头的焦距可用公式计算：

（1）f=u·

D/U

（2）f=h·

D/H

1/3″CCD　F=4.8×

D/U或F=3.6×

D/H　　

1/2″CCD　F=6.4×

D/U或F=4.8×

D/H

f：

镜头焦距、U：

景物实际高度、H：

景物实际宽度、D：

镜头至景物实测距离、u：

图像高度、h：

图像宽度

举例说明：

/

当选用1/2″镜头时，图像尺寸为u=4.8mm，h=6.4mm。

镜头至景物距离D=3500mm，景物的实际高度为U=2500mm（景物的实际宽度可由下式算出H=1.333·

U，这种关系由摄像机取景器CCD片决定）。

将以上参数代