电视监控系统基础教程.docx
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电视监控系统基础教程
电视监控系统基础教程
№1-闭路电视监控系统介绍
№2-CCD摄像机选购技巧
№3-CCD摄像机质量对网络摄像机的影响
№4-CCTVMonitor介绍
№5-CCTV闭路电视监控系统设备简介1
№6-CCTV闭路电视监控系统设备简介2
№7-数字视频录像机（DVR）的基本分类
№8-H.264视频编码基本知识
№9-IP网络摄像机安装注意事项
№10-安防监控系统的组成
№11-安全防范技术基本概念
№12-安防监控系统防雷保护设计浅谈
№13-CCD摄像机的分类
№14-摄像机低照度概念
№15-低照度摄像机的正确认识
№16-低照度摄象机与红外灯
№17-电缆传输失真与频率加权补偿
№18-电视监控系统前端设备选择
№19-摄像机防护罩
№20-防火线缆
№21-高性能线缆标准与识别
№22-红外基本原理介绍
№23-红外探测器基本介绍
№24-画面分割器
№25-基础名词解释
№26-监控图像传输方式
№27-监控系统常见问题解答
№28-监控系统设备简单介绍
№29-接地的概念
№30-CCTV镜头1
№31-CCTV镜头2
№32-CCTV控制系统
№33-流媒体技术基础
№34-模拟与数字监控对比
№35-浅谈楼宇对讲系统中防盗报警系统的设计
№36-浅析红外热成像技术
№37-如何选择适用的DVR
№38-入侵控测器基本介绍
№39-入侵控测器系统技术要求
№40-软压缩与硬压缩的区别
№41-摄像机的定焦与变焦镜头
№42-摄像机介绍
№43-视频安防系统技术要求
№44-常用视频格式
№45-视频切换与控制主机的功能原理
№46-视频压缩编解码标准综述
№47-术语解释
№48-数字监控重点名词解释
№49-特性阻抗之诠释与测试
№50-图像和图形知识
№51-显示与记录设备
№52-关于线缆代号意义！
№53-摄像机基本设置
№54-常见小知识
№55-什么是嵌入式系统
№1-闭路电视监控系统介绍
闭路电视监控系统是安全技术防范体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统，它可以通过遥控摄像机及其辅助设备（镜头、云台等）直接观看被监视场所的一切情况，可以把被监视场所的情况一目了然。
同时，电视监控系统还可以与防盗报警系统等其它安全技术防范体系联动运行，使其防范能力更加强大。
闭路监控系统能在人们无法直接观察的场合，却能实时、形象、真实地反映被监视控制对象的画面，并已成为人们在现代化管理中监控的一种极为有效的观察工具。
由于它具有只需一人在控制中心操作就可观察许多区域，甚至远距离区域的独特功能，被认为是保安工作之必须手段。
闭路电视监控系统（CCTV）能提供某些重要区域近距离的观察、监视和控制。
系统符合国家有关技术规范。
一般在系统应设置电视摄像机，以实现全方位监控。
系统的主要设备应配置电视监视器、时滞录像机和画面处理器等，使用户能调看任意一个画面和遥控操作任意一台有遥控功能摄像机的云台和变焦功能。
根据用途选择合适的系统配置，CCTV监控系统能够满足您多方面的需求：
室外云台：
除具备室内云台所有的功能外还具有防水、防爆功能
半球形彩色/黑白摄像机：
吊顶式安装，外形美观，适用于各种场合
彩色监视器：
用于显示前端
彩色摄像机的视频画面
时序切换系统：
在一台监视器上依次切换显示多个摄像机的图像，可以进行重点的切换画面显示，切换时间可以调整。
即使摄像机数量增加，监视器也不必增加，所以该系统可以节约成本，非常经济。
数字分割系统：
把一台监视器的画面多分割以同时显示4个到16个摄像机的图像，只需一人就能够同时监视多个场所的现场情况。
所有摄像机图像可以编程成组或切换在1台高清晰度监视器上同时分割显示，也可以自由切换选择按顺序单独显示或设置为4分割或9分割等显示状态。
系统中的重点摄像机图像送入一台16画面处理器并由一台24小时录像机使用一盒普通180分钟录像带实时录像，录像可以回放，以便为管理提供证据。
远距离操作摄像机放大系统：
全方位旋转云台彩色32倍变焦摄像机，通过系统控制键盘的操作可以实现摄像机图像自上下左右旋转扫描，对摄像机云台转向、镜头焦距、镜头光圈等进行遥控操作，远距离捕捉现场物体的全景和放大后的细节，放大倍数可以预定。
各类镜头汇总：
电动变焦镜、自动光圈镜头、手动光圈镜头
数字式彩色摄像机：
具有自动电子快门、自动跟踪、白平衡、背光补偿、彩色还原准确等功能。
闭路监控系统能在人们无法直接观察的场合，却能实时、形象、真实地反映被监视控制对象的画面，并已成为人们在现代化管理中监控的一种极为有效的观察工具。
由于它具有只需一人在控制中心操作就可观察许多区域，甚至远距离区域的独特功能，被认为是保安工作之必须手段。
因此闭路电视监控系统在现代建筑中起独特作用,闭路监控的含义并不局限于对一个商业中心各类银行中心职员及储存仓库的监督和管理，它的用途还相当广泛。
例如：
用于医院的监护室，同时观察若干病人的病情；用于交通中心，监测高速路、港口或地铁的交通流量以及用于学校，保障学生体育运动的安全等。
在危险的环境中以及在光线昏暗的条件下，这种监视仍可正常进行。
闭路电视监控系统（CCTV）能提供某些重要区域近距离的观察、监视和控制。
系统符合国家有关技术规范。
一般在系统应设置电视摄像机，以实现全方位监控。
系统的主要设备应配置电视监视器、时滞录像机和画面处理器等，使用户能调看任意一个画面和遥控操作任意一台有遥控功能摄像机的云台和变焦功能。
闭路监控系统主要由下列几部分组成：
1、产生图像的摄像机或成像装置；
2、图像的传输与控制设备；
3、图像的处理与显示设备。
闭路电视监控系统的技术要求主要是：
摄像机的清晰度、系统的传输带宽、视频信号的信噪比、电视信号的制式、摄像机达到较高画质和操作的功能以及系统各器件的环境适应度。
画面处理器：
画面处理器，能够同时在一台显视器上显视一至十六个画面，用一台录像机录完一至十六个画面的信号
专业录像机：
具有24小时的长延时录像功能，回放画面清晰
视频切换器：
自动视频切换器，用于视频信号的顺序切换
保护罩支架云台镜头控制器
矩阵系统键盘矩阵系统主机解码器
闭路电视监视系统广泛应用于社会各个部分，是当今最为有效的安全设施之一。
安众网向顾客普及从简单的家庭用小型监视设备，机关、厂矿、学校、商场的中型监视系统；同时安众网以雄厚的技术实力为后盾，有能力为金融机构、公路、机场等大型场所，提供要求更高的综合性、网络化的监视系统。
№2-CCD摄像机选购技巧
1.什么是CCD摄像机？
CCD是ChargeCoupledDevice（电荷耦合器件）的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。
2.CCD摄像机的工作方式
被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。
视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。
3.分辨率的选择
评估摄像机分辨率的指标是水平分辨率，其单位为线对，即成像后可以分辨的黑白线对的数目。
常用的黑白摄像机的分辨率一般为380-600，彩色为380-480，其数值越大成像越清晰。
一般的监视场合，用400线左右的黑白摄像机就可以满足要求。
而对于医疗、图像处理等特殊场合，用600线的摄像机能得到更清晰的图像。
4.成像灵敏度
通常用最低环境照度要求来表明摄像机灵敏度，黑白摄像机的灵敏度大约是0.02-0.5Lux（勒克斯），彩色摄像机多在1Lux以上。
0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合；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.
4。
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
5.电子快门
电子快门的时间在1/50-1/100000秒之间，摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式，可根据环境的亮暗自动调节快门时间，得到清晰的图像。
有些摄像机允许用户自行手动调节快门时间，以适应某些特殊应用场合。
6.外同步与外触发
外同步是指不同的视频设备之间用同一同步信号来保证视频信号的同步，它可保证不同的设备输出的视频信号具有相同的帧、行的起止时间。
为了实现外同步，需要给摄像机输入一个复合同步信号（C-sync）或复合视频信号。
外同步并不能保证用户从指定时刻得到完整的连续的一帧图像，要实现这种功能，必须使用一些特殊的具有外触发功能的摄像机。
7.光谱响应特性
CCD器件由硅材料制成，对近红外比较敏感，光谱响应可延伸至1.0um左右。
其响应峰值为绿光（550nm），分布曲线如右图所示。
夜间隐蔽监视时，可以用近红外灯照明，人眼看不清环境情况，在监视器上却可以清晰成像。
由于CCD传感器表面有一层吸收紫外的透明电极，所以CCD对紫外不敏感。
彩色摄像机的成像单元上有红、绿、兰三色滤光条，所以彩色摄像机对红外、紫外均不敏感。
8.CCD芯片的尺寸
CCD的成像尺寸常用的有1/2"、1/3"等，成像尺寸越小的摄像机的体积可以做得更小些。
在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。
芯片规格成像面大小（宽X高）对角线1/26.4x4.8mm8mm1/34.8x3.6mm6mm
№3-CCD摄像机质量对网络摄像机的影响
提要：
网络摄象机（网络摄象服务器、视频服务器、网络视频转换器等）采用的CCD摄像机的质量对带宽的影响很大，采用优质的CCD摄像机可以大大减少网络摄象机的带宽。
1.问题的提出
网络摄象机技术的发展，特别是宽带网络的普及，使得基于网络的网络监控应用正在普及。
灵活的监视和控制配置、与信息网络紧密融合、长距离远程监控等优势都是传统监控所不可比拟的。
如何正确掌握及合理应用网络摄象机是用户面临的新课题。
网络摄象机实际应用中的主要问题，第一是图像压缩技术问题：
第二就是网络带宽数据传输问题。
所谓解决带宽问题的实质就是如何在有限的带宽上传输更高质量的图像，当然还有计算机操作系统软件管理能力的提高（解压）问题；图像数据压缩技术的发展以及高速中央处理器的应用等都是解决网络摄象机图像压缩问题的基础技术，许多技术（特别是MPEG4）的发展，无疑使我们今天的网络摄象机能够比以前取得更大的图像压缩比。
但是否有了这些就足够了呢？
答案是否定的。
2.提高原始参考图像质量是图像压缩的关键
在一定的压缩技术和一定的应用环境下，是什么因素影响网络摄象机的带宽呢？
这就是系统前端使用的CCD摄像机是否能够送出稳定干净的图像，即每一帧都作为新增加原始参考图像呢，还是作为不变的可压缩的变异图像，这个因素往往被大家忽视。
不稳定不干净的图像输入到网络摄象机后，网络摄象机识别为新增加的原始参考图像而被重新传输。
本来不变的可压缩的变异图像被误判成新增加原始参考图像，表现为带有色偏、色滚、画面扭曲或滚动、干扰条纹、噪点等等。
实践证明，网络摄象机传输的这些不稳定不干净的图像本来应该作为没有变异的图像传输，那么这些图像数据所占用的传输带宽就一定很大。
为什么会出现这个结果呢？
这要从图像数据压缩原理去理解。
图像数据压缩通常主要通过两个环节来实现：
第一个环节是对图像尺寸的压缩，图像尺寸越小，图像数据就越短，从而达到压缩数据量的目的。
第二个环节是对图像形成过程的压缩，就是在连续图像传输的过程中，我们只传输图像中变化的部分，而使相对静止的部分不传输，这样使图像数据变短而实现了压缩，也就减少占用过多的带宽，。
比如，我们监控一个房间里的情况。
在房间里没有人或动物走动时，我们看到的图像是静止的，此时网络摄象机没有必要重复传输那么多相同的画面，所以静止状态所占用的带宽很小。
而当有人或动物走动时，网络摄象机只需传输图像变化的部分，这样就使整个图像数据大为减短。
图像数据虽然减短了，但是仍然忠实的记录了房间内的全部情况。
网络摄象机在识别图像是静止还是活动的依据主要是检测图像的灰度（或色阶）是否发生变化，没变化就是静止的，反之就是活动的。
可是影响灰度变化的因素不仅是移动的人和物体，而且还有光线的变化和我们上面提到的不稳定和不干净图像噪声信号的影响，在网络摄象机的眼里，即使是静止的房间，对于这些不稳定不干净的图像它也认为是变异的画面而增加了图像的数据，而这些是我们不需要的。
3.采用优质CCD摄像机确保变异图像减少
采用优质CCD摄像机可以提高信噪比和实现高速追踪白平衡是确保变异画面减少，从而减少网络摄象机带宽的关键。
没有噪声的画面就是干净的画面，表现的指标就是信噪比高，相反，信噪声比不好的CCD摄像机的画面中充满噪点，而噪点在画面中的位置是没有重复性的，每一祯画面都不一样，在网络摄象机看来每幅都是全屏变化的图像，压缩后数据最大，占用的带宽也最多。
实验表明，这样的画面数据比干净画面的数据要大30%以上甚至更多，这就是我们很多用户的网络摄象机带宽增大的主要原因之一。
另外一个参数是CCD摄像机的追踪白平衡的速度，这个参数实际上反映的是CCD摄像机中所用的DSP芯片的运算速度指标，普通CCD摄像机的DSP的运算速度为10万次/秒，优质CCD摄像机中的DSP的运算速度可达1000万次/秒，整整差100倍。
DSP快了有什么好处呢？
比较容易想到的是色彩漂移问题，因为运算速度快慢直接影响到它对白平衡跟踪的速度。
我们可以用日光灯环境来说明这个问题。
一般的CCD摄像机白平衡速度通常是在120毫秒到160毫秒之间，也就是说大致需要6—8个图场（PAL制为50场/秒）才能完成1个白平衡的变化，这样的速度肯定跟不上日光灯光源的变化。
日光灯1秒钟亮灭的变化为100次，也就是20毫秒就要变化一次，显然一般摄像机是跟不上这个变化速度的，因此在日光灯照明的环境下，所摄图像就会产生色偏和色漂移的现象，原本静止的画面就会变成颜色周期性变化的“活动“图像，这样受骗的自然又是网络摄象机了。
但是如果CCD摄像机的DSP的运算速度快，如仅用1毫秒就可以平衡一次白平衡的变化，就完全可以得到非常稳定的图像。
№4-CCTVMonitor介绍
当CCTVMonitor接上摄影机或录放影机后，现场或所录的影像便呈现在Monitor上，就像平时所看到的电视屏幕，那究竟影像是如何形成的？
影像形成的动作原理影像信号输入Monitor后，Monitor必须将此复合信号（comp。
sitesignal）给予分离并解码。
主要分离出R、G、B三原色信号与H（水平）、V（垂直）二个同步信号。
R、G、B三原色信号经过解码后，并加以放大以便推动CRT的阴极（cathode），释放出电子束。
此电子束经过Mask（屏幕）后撞击萤光（phosphor），而产生亮点。
H（水平）与V（垂直）二个同步信号则分别经过放大处理以便使Monitor的偏向线圈产生扫瞄电流，此电流所产生的磁力带动电子束的运行方向。
如此配合便是我们所看到的影像画面了！
萤幕（Display）分类市面上的萤幕种类有大家最为熟悉的电视萤幕，还有个人的PCMonitor，以及CCTV产业中的Monitor。
而萤暮又区分为数种类型，例如一般的CRT映像管萤幕及新流行的液晶显示萤幕等等，以下便是更详细的分类：
基本上监视器的萤幕分为发光型与非发光型。
一、发光型1．CRT（CathodeRayTube）阴极射管线2．VFD（VACuumFIuorescentDispIay）萤光显示管3．LED（LightEmitterDispIay）发光二极体4．PDP（PIasmaDispIayPaneI）电浆显示板5．EL（EIectroLuminecent）电光光面板）其中CRT是CCTV监视器最常采用的萤幕映像管，另外VFD与CRT类似，多用於小型管与数字显示；PDP分有AC与DC型，具有高亮度、多色彩、高解析度的侵点，常用於战斗机上的仪表版：
EL於1935年为法国Destriau所发明，分有AC与DC型及有机无机型。
可以作为LCD的光源，柔软可弯曲、色彩多、价格低、轻、薄、省电，如常用於车上的冷光仪表板。
二、非发光型此种萤幕本身不具有发光的功能，包括：
1．LCD（LiquidCrystaIDispIay）液晶显示2．ECD（EIectroChromicChemicaIDisPIay）电化著色显示3．EPID（EIectrophoreticIndicationDispIay）电泳动显示LCD是属於较新的萤幕显示方式，具有省电与轻薄的优点。
PCCamera所采用就是LCD，而一些CCTVMOnitor也开始采用。
虽然LCD是监视器萤幕的趋势，但是它仍然无法取代传统的CCTVMonitor。
因为LCD本身不发光，如果装於室外，便无法辨识；另外，LCD有视角上的问题，角度一偏斜，就会看不清楚。
而监视器多半置於室外，观看距离较长，装置LCDMonitor就会产生上述的问题。
另外，ECD属於电化学，是使用氧化还原法，可以著色与消色（On、O的达到显示效果。
目前仅CRT、LED、LCD、PDP可以达到高解析度的要求；CRT、LED、PDP、VFD可达到高亮度的要求；CRT、LED、VFD、EL、LCD可达到多色彩的要求。
系统分类一、电源系统1．电压系统：
100V．127V．220V．260V2．频率系统：
50／50Hz3．插头型式：
A、B、C、D、E、F等六种。
由於各地区的电压系统、频率系统、插头型式不一，因此监视器的制造必须符合各地区的标准而生产不同规格的监视器。
例如澳洲与南非的电压系统高达250V，如果要外销至澳洲与南非就必须生产符合260V的产品。
在频率与插头型式方面也是如此，有些国家的插头是3孔插头，而台湾明年规定所有新的建筑物都要改成3孔插头，这样也较符合用电安全。
二、彩色系统世界上有3种彩色方式即NTSC方式，以L方式及SECAM方式，彩色方式及采用国家如下：
1．NTSC：
NatiOnaITVSvstemCommittee，FH（Horizontal）水平频率：
15．7KHz，FV（VErticalFrequency）垂直频率：
60Hz，Burst（系色信号）：
3．58MHz采用国家包括美国、加拿大、瓜地马拉、台湾、日本、夏威夷、波多黎各、墨西哥等。
2．PAL：
PhaSeAIternatingLine，FH：
15.625KHz，FV：
5OHz，Burst：
斗．斗3MHz采用国家包括英国、荷兰、澳大利亚、瑞士、瑞典、丹麦、西德、挪威、比利时、西班牙、葡萄牙及其属地，如曾是属地的香港及印尼。
（法国除外之欧洲自由国家）PAL系统是全世界最多国家采用的系统，而paL系统中又区分成数个系统，如中国大陆所采用的是自行研发的PAL。
D系统，英、德则是PAL．B或PAL．G系统。
3．SECAM：
SequentiaICoIorAndMOduIation，FH：
15．625KHz，FV：
主OHz采用国家包括法国、苏俄、甸牙利、东德、保加利亚、波兰。
（主要地区为法国及东欧国家）。
由以上得知，每个地区的系统不尽相同，而中东地区因为受到来自各国驻军的影响，包括了数种以上的系统。
为了适应各国不同的系统，目前较先进的CCTVMonitor朝向多系统发展，如此不仅可符合外销多国的需求，也能减少库存的压力。
在售价上现在多系统的监视器已与单系统的监视器价格并核差别。
三、扫瞄系统1．InterIace：
交织扫瞄，如NTSC，趴L，1Frame：
2FieId，NTSC有307固画面／SEC。
InterIace是二个FieId曼起来形成一个画面，容易有书面闪烁的情形，一般电视所采用的就是InterIace，不过因为距离远及动态书面，所以较感觉不出闪烁的情形。
InterIace比Non．InterIace能达到较高
№5-CCTV闭路电视监控系统设备简介1
CCTV即ClosedCircuitTelevision的缩写，是闭路电视系统的意思。
其利用电学原理，透过光学镜头所摄取的影像光能，经由摄影机内的芯片（CCD）或摄像管（tube）转变为电能，再经由电缆线及一些用途不同的辅助器材传送到监视器上，使电能回复光能呈现在屏幕上。
目前大多数新式系统中，除特殊运用外，多采用CCD摄影机，此种趋势在将来会更普遍。
所谓CCD（chargecoupleddevice，电荷耦合组件）为一摄像组件，此组件可将光线变成电荷，并可将电荷储存及转移，且能令储藏之电荷取出，使电压发生变化。
●CCD摄影机与摄像管摄影机比较时，具有下列优点：
（1）体积小，重量轻。
（2）低残像。
（3）磁场不会影响到画面。
（4）抗震动、抗撞击。
（5）寿命长。
▼CCD尺寸
摄影机所使用之CCD可分为2/3"、1/2"、1/3"等尺寸类别。
因为影像表面变小，图素数量及敏感度（sensitivity）随之减少。
最近已将此问题解决，为了节省成本，制造商多采用1/3"CCD。
▼电源
（1）交流电源（ACmains）
（2）24V交流电源（24VAC）此类摄影机另需加装一个24VAC的转接器。
（3）单电缆（onecable）此类摄影机之电源（DCpower）来自同轴电缆（需加装控制器），此电缆供视频信号输出使用。
▼分辨率（resolution）
通常是指水平解晰度，除非特别指定"垂直"时。
（1）水平解晰度（horizontalresolution）其数目是由明显的垂直交互黑白线条之最大数目乘以0.75而得。
一般以CCD之图素（pixel）数量及摄影机的电子特性决定。
（2）垂直解晰度（verticalresolusion）其数目是由明显的水平交互黑白线条之最大数目而得。
一般以扫描线的数目及扫描方法而得。
▼黑白/彩色若监视一个景物的位置或景物的移动时，建议选用黑白摄影机。
彩色摄影机适用于景物细部辨别做实时（realtime）的监视。
通常黑白摄影机比彩色摄影机更为敏感，所以黑白摄影机适用于光线不足之地区或夜晚无法安装照明设备之地点。
▼照度（illumination）依照安装地点的亮度来选择摄影机。
如果地点的亮度超过最低物体亮度10倍以上时，画面一定清晰。
■同步系统（synchronizationsystem）
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