智能视频监控系统的构建及应用Word文档格式.docx
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目前已具有雄厚的实力但摆在我们面前的问题还很多。
例如，集中智能系统和分散智能系统有机结合的问题；
复合探测器怎样尽快为市场接受并大量应用的问题；
特殊恶劣环境的报警及联动控制问题；
城市和区域自动报警联网问题等。
随着智能化技术的不断发展，安全防范、火灾报警及联动控制也将全面进入智能化。
电视监控系统可分为闭路（有线）电视监控（CCTV）系统和无线电视监控系统。
有线电视监控系统有着保密性强，不易受干扰，也不干扰其他电器设备，不占用无线电空间，传输信号稳定可靠，设备费用较低等很多优点，得到普遍使用及推广。
无线系统有着无线传输不需要布线，施工简单等优点，但有很多地方是不能与有线（闭路）系统相比的，所以一般不采用。
本论文主要讨论闭路电视监控（CCTV）系统，简称电视监控系统或CCTV系统。
CCTV系统是应用电缆或光缆在闭合的环路内传输电视信号，从摄像到图像显示。
并按一定要求进行录像的独立完整电视系统。
CCTV可分为工业（管理）电视系统和保安电视监控系统。
工业电视监控系统应用于工厂企业的生产调度、质量监测或对人眼不便直接观察的场所（如核反应堆、有毒、有害工序等）进行监视，也用于商家、公司的经营管理。
保安电视监控系统应用于写字楼、酒店、宾馆、超级商场、银行、证券、交易所、文物展厅、展品库、停车场、机要保密室、档案室、车站、机场以及某些建筑的出人口、主要通道、电梯轿厢等场所。
其作用是对现场进行实时图像监控，并能采用录像等方式进行记录。
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第2章CCTV系统的组成
CCTV系统（模拟系统）一般由摄像机，监听微型话筒（传声器）、云台、解码器、防尘罩（这些属于前端设备）、监视器、控制器、录像机、控制机框（这些属于机房设备）、传输电缆和控制电缆等组成。
概括地说，由前端图像获取、控制信号和图像信号传输、终端显示和图像处理、信号控制设备等组成。
2.1模拟系统前端部分的功能
前端用于获取被监控区域地图像，一般由摄像机和镜头、云台、解码器、防尘罩等组成。
摄像部分的作用是把系统所监视的目标，即把被摄物体的光、声信号变成电信号，然后送入系统的传输分配部分进行传送。
摄像部分的核心是电视摄像机，它是光电信号转换的主体设备，是整个系统的眼睛。
摄像机的种类很多，不同的系统可以根据不同的使用目的选择不同的摄像机以及镜头、滤色片等。
2.2传输部分的作用
摄像机输出的视频（有时包括音频）信号馈送到中心机房或其他监视点。
控制中心的控制信号同样通过传输部分送到现场，以控制现场的云台和摄像机工作。
传输方式有两种：
有线传输和无线传输。
近距离系统的传输一般采用以未经调制的原始视频信号即基带传输，有时也采用调制成载波传送。
采用光缆为传输介质的系统为光通信方式传送。
传输分配部分主要有以下几种：
1）馈线传输馈线有同轴电缆（以及多芯电缆）、平衡式电缆、光缆。
2）视频电缆补偿器在长距离传输中，对长距离传输造成的视频信号损耗进行补偿放大，以保证信号的长距离传输而不影响图像质量。
3）视频放大器用于系统的干线上，当传输距离较远时，对视频信号进行放大，以补偿传输过程中的信号衰减。
具有双向传输功能的系统，必须采用双向放大器，这种双向放大器可以同时对下行和上行信号给予补偿放大。
根据需要，视频（有时包括音频）信号和控制信号也可调制成微波。
开路发送。
因此，我们说传输信号的传输分为有线和无线两种方式，有线常用同轴电缆、电话线、双绞线和光纤等。
无线常用微波，红外线等。
2．3终端设备的功能终端用于显示和记录、视
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频处理、输出控制信号、接受前端传来的信号。
一般包括监视器、各种控制设备和记录设备等。
2.3控制部分
控制部分的作用是在中心机房通过有关设各对系统的现场设备（摄像机。
云台，灯光，防护罩等）进行远距离遥控。
控制部分的主要设备有以下几种。
1）集中控制器集中控制器一般装在中心机房、调度室或某些监视点上。
使用控制器再配合一些辅助设备，可以对摄像机工作状态，如电源的接通、关断、光圈大小、远距离、近距离（广角）变焦等进行遥控。
对云台控制，输出交流电压至云台，以此驱动云台内电机转动，从而完成云台水平旋转、垂直俯仰旋转。
2）微机控制器微机控制器是一种较先进的多功能控制器，它采用微处理机技术，其稳定性和可靠性好。
微机控制器与相应的解码器、云台控制器、视频切换器等设备配套使用。
可以较方便地组成l级或2级控制，并留有功能扩展接口。
并装于云台上，在监控室通过控制器对云台进行遥控，带动摄像机做水平和垂直旋转，同时可控制摄像机镜头焦距的改变（广角、标准或远望的连续变化）。
此外，根据实际需要，系统除了图像系统以外有时还配置控制系统，报警输入，报警输出联动接口，语音复核系统等。
2.42.4监控系统数字部分的组成
数字视频监视系统，它的图像获取部分仍然采用比较成熟的模拟摄像机部分。
他的信号传输主要通过综合布线来完成。
也就是利用双绞电缆、光缆来传输各种数据信号．其终端部分，主要采用视频服务器、硬盘录像机。
通过各种专用软件来处理显示各种控制信号和图像信号。
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闭路电视主要设备参数和如何合理有效的第3章闭路电视主要设备参数和如何合理有效的选取
3.1摄像机的功能和技术参数
在系统中，摄像机处于系统的最前端，它将被摄物体的光图像转变为电信号一视频信号，为系统提供信号源，因此它是系统中最重要的设备之一。
3.1.1摄像机分类
按CCD靶面大小（aXb）分有lin，2／3in，1／2in，l／3in，l／4in等，见表3—1。
按组合方式分有：
分体式摄像机，即只有摄像机机身、镜头、防尘罩、云台等，根据需要自由配置。
一体化普通摄像机，即摄像机、镜头、防尘罩设计为一体。
还有快球型摄像机，即摄像机、镜头、防尘罩、快速云台设计成一体，外形为球形或半球形。
表3一lCCD摄像机靶面像场值
CCD管径像场尺寸
1in2/3in1/2in1/3in1/4in（25.4mm）（17mm）（13mm）（8.5mm）（6.5mm）9.612.86.68.84.66.43.64.82.43.2
相场高a/mm像场宽b/mm
因此在选择摄像机时，应首先确定选择何种类型，以便满足使用要求。
在一般的电视监控系统中多选择1／3～1／2in，PAL制，380～480线AC220V或DCl2V的CCD摄像机。
这样既符合中国国情又能满足一般摄像需求．
3.1.2摄像机的性能
1）黑白摄像机与彩色摄像机黑白摄像机与彩色摄像机的性能差别比较大，见表3—2。
同档次的黑白摄像机很多性能都高于彩色摄像机。
当选用彩色摄像机时，由于其灵敏度较低，必须具备较好的照明条件。
如采用彩色摄像机，则后面的所有设备（矩阵、画面分割器、显示器等）都必须用彩色机，整个系统的价格会更高．2）照度（或称灵敏度）。
各种摄像器件的灵敏度不同，故各种摄像机的最低照度也不同。
最低照度的意思是指摄像机在此照度（光线强度）时，用规定的定焦距镜头、光圈在FI．4St摄像，可以获得看得见轮廓的图像，图像信号的有效幅度不
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低于额定值（0．7V）的10％（即>
O．07V）。
通常由真空摄像器件（Vidicon）摄像的最低照度约为5．OLx，电荷耦合器件（CCD）摄像机的最低照度，黑白的为0．2Lx，彩色的为I．OLx．各种环境的大约照度参见表3—3．从此表中可以建立起照度的概念，这个物理量反映了光照的强度，单位为勒克斯（1x）．低照度都是在这种条件下的参数。
AGC还可保证图像信号在一定范围内波动时，获得稳定的输出。
表3-2黑白和彩色摄像机对比摄像机参数
黑白高高小只有黑白低
彩色约低10倍以上约低20%大有彩色、真实高得多
灵敏度分解力尺寸、重量图像观察感觉价格
表3-3各种条件的相对照度（大约）
照度/1χ2×
10-58×
10-43×
10﹣1251050100
明暗例明暗的夜晚星光月圆剧场内观众席曙光一般车库宾馆走廊宾馆大厅
照度/1χ2003004005003×
1033×
103×
1053×
100
明暗例教室设计室、打字室精细作业室自选商场阴天室外晴天室外阳光下水边阳光下室外
为了获得满意的图像，所需的照度应比所选摄像机的最低照度大得多。
例如，为获得额定信号幅度，就应增大10倍。
如果所选镜头光圈达不到F1．4，最大光圈只能是F4，则FI．4和F4的进光量相差三挡光圈（F2．8、F3．6）即8倍，此时应比最低照度大80倍的照度，才能获得额定信号幅度，，这一点在电视监控系统的设计中要特别注意，否则工程完工后才发现图像质量太差，便难予解决了。
如有的场所光线实在太暗，为获得良好的图像，必须增加照明设施，也可用红外照明（隐蔽性好），还可用红外摄像机。
还有一种彩色一黑白摄像机，当光照度低于5～lOlX时，自转变为黑白摄像，此时的最低照度可达0．1lx。
此类摄像机多用于光照度变化特别大的室外监控系统，在这样的场所白天、夜晚都可获得清晰的图像，只不过白天是彩色，夜里是黑白。
故照度是衡量摄像机在什么光照强度的情况下，可以输出正常图像信号的一个指标。
在给出照度的这一指标时，
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往往是给出“正常照度”和“最低照度”两个指标。
“正常照度”是指摄像机在这个照度下工作时，能输出满意的图像信号。
“最低照度”是指如果低于这个“最低照度”摄像机输出的图像信号就难以使用，时，或者说摄像机至少要工作在“最低照度”之上。
照度或灵敏度一般用“勒克斯”（1x）表示。
如某一摄像机的最低照度为0．0llx，或某一摄像机的灵敏度为0．011x。
3）同步：
在切换图像时，为了防止图像闪跳，系统设备之间需采用外同步信号连接器。
目前一般利用控制器来进行同步，外同步在控制器中连接，这样摄像机可以采用单电缆多功能传输方式。
摄像机一般都具有电源同步功能，但需注意同一系统中所有摄像机应使用同一交流电源，这样全部摄像机才能同步在同一电源相位上，让系统获得电源同步。
4）电源摄像机的电源一般有交流220V、IlOV、24V，直流24V、12V几种，要根据现场需要适当选择。
5）功耗摄像机的功耗：
一般在3～20W之间，各种摄像机的说明书中都有此项指标。
设计时要注意一组电源线供多少台摄像机，应采用多少平方毫米的电线，还要考虑计算供给电源的容量。
6）CCD尺寸：
CCD摄像机扫描的有效面积（光靶面积），是用等效的摄像管直径来标称的，参见表2-I．CCD的尺寸决定着镜头的选择（在镜头一节中要讲），但要注意CCD尺寸的大小与摄像机的分辨率并无直接关系，l／3in摄像机的分辨率可能比I／2in的还要高，所以不一定光靶面积越大越好。
7）制式：
摄像机同家用电视机、录像机一样，也有制式之分，有PAL制和NTSC制等．由于我国电视信号的制式是PAL制，所以摄像机一般选用PAL制，购买时要注意根据设计系统所用的制式进行选择，要求全系统中所有设备都要在同一制式上，否则系统将不可能正常工作。
8）清晰度：
清晰度有水平清晰度和垂直清晰度。
电视制式限制了垂直方向的清晰度，各种制式有一个最高的限制，PAL制约为400线．摄像机的清晰度是用水平清晰度来表示的。
如果用Rh表示水平清晰度，V表示画面的垂直高度，H表示水平长度，M表示一条水平线上能再现的象素数，那么水平清晰度由下式定义：
Rh=V／H．M一般V和H的比是3／4，即0．75，当然清晰度越高越好，但价钱也越高，所以要根据实际需要慎重选择．高清晰度的摄像机还要配高清晰度的显示器才有意义，一般选择450～480线的，清晰度已经很好了。
故清晰度一般都给出水平清晰度．电视监控系统使用的摄像机，要求彩色摄像机水平清晰度在300线以上，黑自摄像机在350线以上。
这样的指标即可满足一般电视监控系统的要求。
9）自动增益控制（AGC）：
在低亮度的情况下，自动增益功能可以提高图像信
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号的强度以获得清晰的图像。
目前市场上CCD摄像机的最低照度都是在这种条件下的参数。
AGC还可保证图像信号在一定范围内波动时，获得稳定的输出。
10）自动白平衡：
对彩色摄像机而言，白平衡是衡量红、绿、蓝三基色是否平衡的参数。
白平衡正常，才能真实地还原被摄物体的色彩。
彩色摄像机的自动白平衡就是让其实现自动调整。
此功能又分自动自平衡（AwB）和自动跟踪白色平衡（ATw）。
AWB功能可以自动测量色温并保存起来。
ATW功能可以随时对被摄物体的色温进行跟踪测量，并自动调整白色平衡以真实地还原色彩，这在光源经常改变，如晚上使用水银灯等情况下非常有用。
黑白摄像机没有此功能。
11）电子亮度控制：
有些CCD摄像机可以利用电子快门，根据射入光线的亮度来调节CCD图像传感器的曝光时间，从而在光线变化较大时也可以不采用自动光圈镜头。
使用电子亮度控制时，被摄物体的景深要比使用自动光圈镜头日寸要小．12）逆光补偿：
在逆光的情况下，采用普通摄像机摄取的物体的图像会发黑不清。
具有逆光补偿功能的摄像机在这种情况下仍能得到被摄物体的清晰图像，这是因为它采用了特殊的逆光补偿电路。
这种电路可以检测被摄物体在整幅图像中的尺寸和对比度，并自动计算所需的补偿电平进行补偿。
有此功能的摄像机价格较高，设计系统时应尽量选择顺光布置摄像机。
3.2摄像机镜头
摄像机光学镜头的作用是把被观察目标的光像聚焦于摄像管的靶面或CCD传感器件上，在传感器件上产生的图像将是物体的倒像，尽管用一个简单的凸透镜就可实现上述目的，但这时的图像质量不高，不能在中心和边缘都获得清晰的图像，为此往往附加若干透镜元件，组成一组复合透镜，方能得到满意的图像。
摄像机镜头按照其功能和操作方法可分为常用镜头和特殊镜头两大类：
1）常用镜头。
常用镜头又分为定焦距（固定）镜头和变焦距镜头两种。
定焦距（固定）镜头焦距是固定的，采用手动聚焦操作，光圈调节有手动和自动两种。
通常用在监视固定场所。
变焦距镜头焦距是可调的，既可以电动调焦，聚焦操作，也可以手动调焦，聚焦操作。
变焦距镜头光圈分电动和自动两种。
自动光圈镜头也是常用的一种镜头。
由于它的光圈是自动的（由摄像机输出的电信号去自动控制光圈的大小），所以适于光照度经常变化的场所。
又由于它的焦距是电动可变的，因而可对所监视场所的视场角及目的物进行变焦距摄取图像。
适合远距离观察和摄取目标。
常用
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在监视移动物体。
2）特殊镜头。
这种镜头是根据特殊的工作环境或特殊的用途专用设计的镜头。
短焦距镜头：
入射角较宽，可提供较宽的视景．中焦距镜头：
标准镜头，焦距长度视CCI）光靶尺寸而定。
长焦距镜头：
入射角较窄，故仅能提供狭窄的视景，适用于远距离监视。
变焦距镜头：
通常为电动式，可作广角，标准或远望镜头使用。
3.3云台
云台是电视监控（CCTV）系统中不可缺少的配套设备之一．它与摄像机配合使用能达到上下左右转动的目的。
扩大一台摄像机的监视范围，同时能在一定范围内跟踪目标进行摄像，提高了摄像机的使用价值。
由于使用环境不同，云台的种类很多。
云台按用途分为：
通用型云台和特殊型云台。
通用型云台又可分为遥控电动云台和手动固定云台两类。
目前遥控电动云台由于其操作，方便可靠，得到普遍应用。
特殊云台可分为防爆型云台、耐高温云台和水下云台等。
电动云台由微型电动机驱动，通过减速装置使输出轴获得所要求的转矩和速度，带动摄像机进行各方向转动跟踪监视。
电动云台的工作角度可调节微动开关进行限位。
由于采用了自锁能力的蜗轮蜗杆减速机构，所以当电动机停止工作时，摄像机能立即悬停于任意工作位置，以达到使摄像机能够在设定范围内跟踪监视对象的技术要求，借助于遥控装置还可对摄像机进行遥控。
选择云台时，除考虑电参数外，还应考虑移动时云台所承受的重量，计算出摄像机和镜头组合的总重量加上防护罩和任何附加部件的重量，如是室外使用还要考虑可能增加云台负重的各种因素，如强风、冰雪等。
云台在大多数监控摄像机上是不需要的，因为很多摄像机是用来固定监视某一个目标或区域的，如电梯的轿箱、宾馆饭店的走道、银行的柜台、金库、各种出入口等都不需要摄像机旋转，可安装成固定式的。
室内用云台承重小，没有防雨装置。
室外用云台承重大，有防雨装置。
有些高档的室外云台除有防雨装置外，还有防冻加温装置。
在现代建筑的监视系统中，最常用的是室内和室外全方位普通云台，其选择主要有以下几项指标。
1）回转范围云台的回转范围分水平旋转角度和垂直旋转角度两个指标。
水平旋转角度决定了云台的水平回旋范围，一般为0。
～350。
。
垂直转动则有±
35。
、
9
±
45。
、±
75。
等等。
水平及垂直转动的角度大小可通过限位开关进行调整。
2）承重云台的最大承载能力是指，摄像机（包括防护罩）的重心到云台工作面的距离为50mlll，该重心必须通过云台的回转中心，而且与云台的工作面垂直，此时云台能承受的重力为云台的最大承载能力。
云台对于这点的最大承载力是云台的标称值。
室内摄像机防护设备比较简单，重量轻，所以室内云台承载能力设计得很小，一般在8kg左右。
室外云台必须有防水性能，同时，与其相配合的室防护罩由于考虑全天候工作，有的还有防冻加温装置，体积大，重量也大，所以其承载能力设计得较大，一般在10kg以上。
3）控制方式一般的电动云台，控制线为5根，其中l根为电源的公共端，另外4根分为上、下、左、右控制．如果将电源的一端接在公共端上，电源的另一端接在。
上”时，则云台带动摄像机头向上转，其余类推。
还有的云台内装继电器控制电路，这样的云台往往有6个控制输入端．1个是电源的公共端，另4个是上、下、左、右端，还有1个则是自动转动端。
当电源的一端接在公共端，电源另一端接在“自动”端，云台将带动摄像机头按一定的转动速度进行上、下、左、右的自动转动。
在电源供电电压方面，目前常见的有交流24V和220V两种。
云台的耗电功率，一般是承重量小的功耗小，承重量大的功耗大。
云台的安装位置距控制中心较近，且数量不多时，一般采用从控制台直接输出控制信号，用多芯控制电缆进行直接控制。
而当云台的安装位置距离控制中心较远，且数量较多时，往往采用总线方式传送编码的控制信号通过终端解码箱解出控制信号再去控制云台的转动。
4）旋转速度在对目标进行跟踪时，对云台的旋转速度有一定的要求．从经济上考虑，普通云台的转速是恒定的，水平旋转速度一般在3。
／S～10。
／S，垂直在4。
／S左右。
云台的转速越高，电机的功率就越大，价格也越高。
有些应用场合需要在很短的时间内移动到指定的位置，一方面要求有位置控制，另一方面要有很高的转速．目前一些
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