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成都监控安装视频监控前端组成

业主卡 2019-02-22 247人围观 ,发现0个评论

视频监控前端组成

视频监控系统的前端主要由摄像机、云台、防护罩、解码器、报警探头、安装支架和红外射灯等构成。

1.摄像机

摄像机是视频监控系统最前端的设备,通常安装在小区进出口、楼梯口、电梯轿箱、走廊、过道、重要路口和营业大厅等重要场合,以进行图像的采集工作。摄像机根据摄像器件不同,可分为电真空管和固体摄像器件(又称图像传感器)。固体摄像器件已被广泛运用,下面主要介绍其工作原理。

摄像机根据固体摄像器件的不同,可分为有CCD(ChargeCoupledDevice)和CMOS两种。它们的共同特点,都是将光信号转换为电信号,只是在电荷的转移方式上有所不同。

(1)CCD摄像机的工作原理

CMOS摄像机是每个像素点均配有一个放大器,即刻把电荷转换为电压,成都监控安装然后利用MOS开关依次传输出去,而CCD摄像机是把各像素点产生的电荷依次以势阱方式接力传送(类似水桶传递方式),并在出口转换为电压。由于CCD摄像机具有高灵敏度和良好的信噪比,所以被广泛用于专业摄像机和视频监控系统中;而CMOS摄像机因其工作电压要求低,功耗小,已被广泛用在手机摄像中。

下面将围绕CCD摄像机相关的技术问题进行介绍。

1)CCD的成像原理。1970年美国贝尔实验室研制出了第一块CCD固体摄像器件,即电荷耦合器件。1983年美国RGA公司推出了三板式(即3个CCCD传感器,用于分别接收R、G、B三基色信号)CCD彩色摄像机。

CCD摄像机的关键部件是CCD芯片。在CCD芯片的单晶娃基片上,呈二维状排列着数量几十万乃至上百万颗光敏器件(通常称为像素),相当于人视网膜上的感光细胞。每个像素的尺寸仅有0.008x0.008mm,相当于人头发丝端面的1/10那么大。而且每个像素都是相对独立的光电转换单元。CCD在外加电压(常称为驱动脉冲电压)驱动下,在光(图像)照射在芯片后被转换为电荷,电荷的数量与光照强度及照射时间成正比。光的强弱不同,与之相对应的光敏器件产生的电荷数量也不同。各个像素积累的电荷在视频时序的控制下,依次以势阱接力传送,经滤波、放大、处理后形成电视标准信号。

CCD芯片电荷的积累与光的强弱、时间长短、CCD芯片面积、光敏器件多少有关。故一定尺寸的CCD芯片,光敏器件数量越多,光敏器件单元的面积越小,摄像机的分辨率也就越局。

当CCD面对强光时,会在图像上产生纵向白色亮线影响图像质量,因此在实用中必须加以注意。例如,摄像机镜头应避免直对灯光。

2)CCD尺寸。CCD尺寸表示摄像机成像靶面的大小,CCD面积越大,感光器件的面积越大,捕获的光子越多,感光性能就越好,信噪比就越低,成像效果就越好。

常用的规格有:l/3in、l>2in、2/3in和lin等。常用的CCD尺寸见表2-1。

表2-1常用的CCD尺寸

表2-1常用的CCD尺寸

3)CCD器件片数。理论上CCD传感器在采集红、绿、蓝三基色时,必须用3组CCD传感器件来承担,每组CCD转换一种颜色,才能完成三基色像素的转换。这样,图像的分辨率、信噪比都比较理想,但伴随而来的是,摄像机的结构复杂,造价升高,因此只有广播级和专业级使用的摄像机才采用三片式CCD传感器。三片式摄像机机身通常标有3-CCD字样。

视频监控摄像机多半采用单片式CCD传感器。不难看出,单片式CCD传感器所能转换的像素与三片式CCD传感器相比必然大为减少,因此它的分辨率也就比较低。故单片式摄像机通常用在图像清晰度要求不高的地方,如安防视频监控系统。

此外,还有介于单片式和三片式之间的产品,即二片式摄像机。二片式CCD传感器中的其中一片专用于采集绿光(因为CCD对绿光的感受度低),另一片用于采集红、蓝光。

(2)CCD摄像机的基本结构

CCD摄像机的基本结构大致可分为3部分,即光学系统(主要指镜头、光圈)、光电转换系统(主要指固体摄像器件一~€CD传感器)以及电路系统。

CCD摄像机的成像系统如图2-7所示。图中自右至左,镜头组件依次由透镜、电子快门、透镜组1、透镜组2以及CCD芯片组成。拍摄的图像是由右边沿着此条光路投射在CCD上的。组件中的焦距调节系统和快门系统是由透镜组1和电子快门构成的,二者连接在一起。在电动机的驱动下,透镜组1和电子快门可以左右移动,进行焦距调节,从而获得最清晰的图像。电子快门用来控制曝光时间的长短。多组透镜用来光学变焦成像。左边的CCD芯片,将光信号转换为电信号。CCD芯片感光器件面积越大,成像面积也越大,同理,所记录的图像细节越多,清晰度也越高,各像素间的互扰小,图像质量好。

(3)摄像机的镜头及主要技术参数

摄像机的镜头由若干个光学透镜按一定的方式组合而成,其外形如图2-8所示。镜头的主要技术参数如下所述。

image.png

图2-7CCD摄像机的成像系统

图2-8摄像机镜头

图2-8摄像机镜头

a)固定光圈定焦镜头b)手动光圈(变焦)镜头c)电动变焦(变倍)镜头

1)焦距。在一束平行光从凸透镜的主轴穿过凸透镜后,出射光线交汇与光轴的某一点,该点称为焦点(用F表示)。过入射光线与出

射光线的交点作垂直于光轴的平面,平面与光轴的交点是镜头的中心,焦点到镜头中心的距离就是镜头焦距(用/表示)(如图2-9所示),通常以mm为单位。摄像机镜头就相当于一个凸透镜,

CCD就处在这个凸纖的焦点上。

图2_9镜头焦距

图2_9镜头焦距

2)视场角与焦距。我们常用视场角来表征观察视野的范围。摄像机的视场角可简单表述为镜头对这个视野的高度和宽度的张角。视场角与镜头的焦距/及摄像机靶面尺寸(水平尺寸A及垂直尺寸0的大小有关,镜头的水平视场角M及垂直视场角⑽可分别由式(2-2)和式(2-3)计算,即

ah=2arctan(h/2f)(2-2)

av=2arctan(v/2/)(2-3)

由以上两式可知,镜头的焦距/越短,其视场角越大,物体的成像尺寸就越小,监视的范围就越宽;反之,焦距/越长,视场角越小,物体的成像尺寸就越大,监视的范围就越窄。变焦与视场角关系图如图2-10所示。

图2-10变焦与视场角关系图

图2-10变焦与视场角关系图

在实际应用中,如果所选择的镜头的视场角太小,可能就会因此出现监视死角;而如果所选择的镜头的视场角太大,就又可能造成被监视的主体画面尺寸太小,清晰度变低而难以辨认。因此,只有根据具体的应用环境来选择视场角合适的镜头,才能保证既不出现监视死角,又能使被监视的主体画面尽可能大而清晰。

镜头视场角可分为图像水平视场角以及图像垂直视场角,且图像水平视场角大于图像垂直视场角,通常所指的视场角一紐是指水平视场角。

3)变焦镜头。通常将镜头分为定焦镜头和变焦镜头。定焦指的是焦距不可变,而变焦指的是可根据采集图像的需要随时改变焦距。

CCD摄像机变焦有两种方式,即光学变焦和数码变焦。

①光学变焦。光学变焦是通过改变镜头中镜片与景物的相对位置来改变物体成像倍数的过程。当镜头的镜片组件沿着水平方向移动的时候,焦距就会发生变化。如焦距拉长后,远处某一特定选中的景物就会变得更加清晰。图2-lla所示框内的楼宇,在焦距被拉长后,则给人以景物被拉近了的感觉,效果如图2-llb所示。

变焦距镜头的最长焦距与最短焦距之比,称为焦倍数。

图2-11光学变焦效果a)框内楼宇b)焦距拉长后的图像

图2-11光学变焦效果a)框内楼宇b)焦距拉长后的图像

②数码变焦。数码变焦又称为数字变焦,其工作原理是,通过数码相机内的处理器,把图片内的每个像素面积放大或缩小,给人以变焦的效果。这种手法,如同用图像处理软件把图片的面积放大一样,把原来CCD影像;fi应器上的一部分像素使用“插值”处理手段,将CCD影像感应器上的这部分像素放大到整个画面上。实际上数码变焦并没有改变镜头的焦距。从光学的角度看,由于焦距没有实质改变,所以画面粗糙,图像质量较差,因此数码变焦并没有太大的现实意义。

4)镜头光圈。光圈通常由一组很薄的弧型金属叶片组成,它们被安装在镜头的透镜中间。光圈的作用是控制进入镜头光量的大小,也就是控制CCD靶面照度大小,以适应不同的拍摄之需,否则图像的层次将大为减少。光圈的大小,一般以“相对孔径”来进行度量,其值是镜头光孔的直径和焦距之比。例如,镜头的最大光孔直径为25mm,焦距为50mm,那么这个镜头的最大相对孔径就是1:2。相对孔径的倒数称为光圈系数,通常用F来表示这一参数。例如,镜头的相对孔径是1:2,那么其光圈也就是F2.0。由于光圈系数是相对孔径的倒数,并非光圈的物理孔径,所以光圈系数的标称值数字越大,也就表示其实际光圈越小。F值越小,表明可通过镜头进入摄像机CCD的光线越多,随着F值的增大,其实际光孔随之减小。

在镜头的标环上将字母F省略,光圈调节环上常标有的1.4,2,2.8,4,5.6,8,…,C是光圈数,用Close的词头C表示。当光瞳直径为零时称全光闭。

5)电子决门。快门的作用是控制镜头通过光的时间,即改变曝光时间来实现控制电荷的累积量,即光像转变为电子的时间。主要用于拍摄捕捉快速移动的物体,能减少高速移动物体的模糊,提高动态清晰度,但会使灵敏度下降,时间控制范围在(1/50)〜(l/l〇〇〇〇〇)S之间。视频监控摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式,有些摄像机允许用户自行设置手动调节快门时间,以适应某些特殊的应用场合。

光圈和快门的组合形成了曝光量,曝光量与通光时间(由快门速度决定)和通光面积(由光圈大小决定)有关。在相同快门时间内,不同的光圈有不同的效果。不同光圈的效果图如图2-12所示。

图2-12不同光圈的效果图a)同等快门大光圈b)同等快门小光圈

图2-12不同光圈的效果图a)同等快门大光圈b)同等快门小光圈

6)镜头接口。镜头接口与摄像机接口要一致。摄像机和镜头的安装方式有C型和CS型两种。CS型摄像机可以和CS型镜头直接配接,也可以和C型镜头配接,但不能直接安装使用。因为C型接口镜头从安装基准面到焦点的距离为17.526mm,而CS型接口的镜头安装基准面到焦点距离为12.5mm。因此,当C型镜头安装到CS型接口摄像机时,它们之间需要加装一个5mm厚的适配器(垫圈),切不可在无适配器的情况下强行安装,否则将损坏CCD传感器。镜头接口如图2-13所示。

image.png

图2-13镜头接口

a)适配器b)C型镜头c)CS型镜头

在镜头规格及镜头焦距一定的前提下,CS型接口镜头的视场角将大于C型接口镜头的视场角。

市面上摄像机镜头多半具有C/CS型两种接口方式,但以CS型接口方式为主。

(4)镜头的种类1)按镜头视场角分。

标准镜头。视角在30°左右,一般用于走道及小区周界等场所,使用范围较广。

广角镜头。视角在90°以上,一般用于电梯轿箱内、大厅等短视距大视角场所,图像有变形。

长焦距镜头。视角在20°以内,焦距的范围从几十毫米到上百毫米,用于远距离监视。

2)按镜头焦距分。

固定光圈定焦镜头。这种镜头只设有一个供手工左右调整的对焦调整环,使成像在CCD靶面上的图像最清晰。这产镜头光圈固定不能调整,结构简单,价格便宜。

可变焦镜头,又称伸^镜头、变倍镜头。变焦是指镜头的焦距连续可变,变化范围介于标准镜头与广角镜头之间。有手动变倍镜头和电动变倍镜头。视频监控一般不用手动变倍镜头。常用的电动变倍镜头有6倍、16倍、22倍、27倍等多种倍率,主要用于一体化摄像机上。在视频监控中,可用手动变焦镜头根据需要和现场的条件来改变监控的视场角,在调整完毕后无特殊需要一般不再调整。

3)按镜头光圈分。镜头光圈有手动光圈(manual)和自动光圈(auto)之分0

手动光圈定焦镜头。在定焦镜头的基础上增加了光圈调节环。

自动光圈驱动控制方式有两种。一种是通过视频信号控制镜头光圈,称为视频(VIDEO)驱动型,它将摄像机采集的视频信号转换为光圈驱动电压。视频驱动信号正比于视频信号亮度的高低,根据驱动信号强弱来实现对光圈大小的调整。目前市场上的一体化摄像机一般都具有视频驱动型自动光圈调整功能。另一种是DC型即电源驱动型,将视频信号整流滤波为直流信号输出,以控制光圈,故又称为直接驱动。市面上有些CCD摄像机是两种驱动方式兼备,有些则只带其中的一种驱动方式。

一般在摄像机的侧面有插座提供自动光圈镜头用的电源与视频控制信号。有的摄像机有(自动光圈)镜头选择开关,一端标有VIDEO,表示输出视频控制信号;另一端标有DC,表示输出直流控制信号。

4)可变镜头。可变镜头分为单可变镜头、二可变镜头和三可变镜头。

单可变镜头。通常是自动光圈镜头,而聚焦和焦距需人为调节。

二可变镜头。一般是自动光圈和自动聚焦的镜头,而焦距需人为调节。

三可变镜头。光圈、聚焦、焦距均为自动调整。.

5)特殊镜头。针孔镜头。其镜头小如针孔,直径仅一'至几毫米,镜头的后iW与普通镜头相似,可与摄像机连接。在视频监控中常用于隐蔽拍摄,经常被安装在如顶棚或墙体内。

类似于针孔镜头的还有光学纤维镜头。

(5)镜头的选择

1)参考以下各种使用环境进行配置。

手动光圈、自动光圈镜头的选用。

使用何种类型光圈,应视环境照度而定。

在照度相对稳定、光线变化不明显的环境下,如电梯轿箱内、无阳光直射的走廊和房间,可选用手动光圈镜头,调试时应根据现场环境的实际照度,一次性调定镜头光圈大小即可。顺便一提的是,调试时应注意光圈不宜调的过大,否则导致过载图像发白。

在照度变化较大的场合,如室外环境照度,白天应将光圈调在50000~100OOOlx之间,而夜间有路灯情况下则可调为l〇lx。光线变化较大,在需要24h监看时,宜选用自动光圈镜头,以适应这一照度的变化。

定焦、变焦镜头的选用。定焦、变焦镜头的选用取决于被监视场景范围的大小以及所要求被监视场景画面的清晰程度。也就是说,对于狭小的监视场合,宜采用定焦镜头,如走廊、电梯轿箱;在开阔的监视环境,如小区广场、休闲草坪、道路、工厂的厂房和车间,既需要监视大范围视场,又需要监视远处某一特定画面的细节,则应考虑选用变焦(倍)镜头(如电动三可变镜头)。

2)镜头尺寸的选择。镜^尺寸选择,可参照图2-14所示的镜头与实物关系图图解,按式(2-4)和式(2-5)计算。

镜头与实物关系图

图2-14镜头与实物关系图

f=vD/V(2-4)

f=hD/H(2-5)

式中/"一摄像机镜头尺寸,单位为mrn;V—景物实际高度,单位为m;H—一景物实

际宽度,单位为m;——镜头至景物之间实测距离;v——图像高度,单位为mm;/r图像宽度,单位为mm。

例如,摄像机镜头为l/2in,CCD尺寸为”=4.8mm,6.4mm,镜头至景物距离D=2.5m,景物的实际高度为F=2.5m。将以上参数代人式(2-4)中,可得

/=4.8mmx2.5m/2.5m=4.8mm

对计算得出的焦距数值,不一定有相应数值的焦距镜头,这时可根据产品目录所提供的技术参数选择最接近的规格。通常选用数值小的,这样获得的视场角大一些。在此例中,据此宜选用4mm的定焦镜头。

(6)CCD摄像机的主要技术指标以下为市面上主流摄像机厂家的规格参数。

•MODEL型号:YH-270o

•成像器件(PickupDevice):1/4SonyCCD。

•感光面积(PhotosensitiveArea):3.6mmx2.4mm。

•像素(NumberofPixels):PAL:752(H)x582(V)NTSC:768(H)x492(V)。

•信号制式(SystemofSignal)••PAL/NTSC。

•水平解晰度(HorizontalResolution):480线〇•最低照度(MiniumIllumination):0•51x/Fl.2。

•光学变焦(OpticalZoom):27x(3.9〜105.3mm)。

•电子变焦(DigitalZoom):10x。

•背光补偿(BacklightCompensation):Auto/自动。

®自动增益补偿:AGCAuto/自动Q•白平衡(WhiteBalance):Auto/自动◦

•电子快门(ElectronicShutter):1/50(1/60)~1/100000〇•信噪比(S/NRatio):>52dB。

❼伽玛校正(GammaCorrection):>0.45〇

•工作温度(OperationTemperature):-20〜50T1〇

❼同步方式(Sync.System):Internal/内同步。

*视频输出幅度(VideoOutput):<〗.0V(p-p)/75HY/COutput。

❷所需电源(PowerSupply):DC12V,200mA。

®尺寸Dimensions(mm):104(L)x60(W)x69(H)。

•重量Weight(g):300。

*可视距离(IRViewDistance):100m。

1)摄像机分辨率。

摄像机分辨率通常指的是水平分辨率。它是表示摄像机分辨图像细节的能力。分辨率取决于CCD芯片的分解力和摄像视频系统的带宽。其单位为线对,用电视线(TVL)表示,即成像后可以分辨的黑白线对的数目。该数值越高,说明图像的清晰度越高。常用黑白摄像机的分辨率一般为380〜600线,彩色为380〜480线。

在很多场合,人们喜欢用像素来表达摄像机的清晰度,那么两者如何对应呢?根据测算,摄像机像素在25万左右,对应彩色机分辨率为330线左右,黑白机分辨率为400线左右,属于低档机;摄像机像素在25万至38万之间,对应彩色机分辨率为420线左右,黑白机分辨率在500线左右,属中档机;摄像机像素在38万点以上,彩色机分辨率大于或等于480线,黑白机分辨率在600线以上,属高档机。

一般监视场合,用400线左右的黑白摄像机就可以满足我国行业标准GB/T16676—1996中规定380线的要求。因为人眼对彩色分辨率较低,彩色摄像机水平清晰度一般选择大于350线即可。

2)成像灵敏度(照度)。

摄像机成像灵敏度指的是,当光圈大小一定时,在保证图像达到一定标准的情况下,摄像机成像器件(CCD)所需的最低照度,此时所需要的靶面照度值,称为摄像机成像灵敏度,又称为照度,用lx(勒克斯)表示。其值越小,灵敏度越高;其值越大,灵敏度越低。

黑白摄像机的灵敏度在0.02〜0.51x(勒克斯)之间;彩色摄像机多在llx以上。最低照度为l~31x的属于普通型;O.llx左右的称为月光型;O.Ollx以下的称为星光型。

另外,摄像的灵敏度还与镜头大小有关,例如,〇.971x/F0.75相当于2.51x/Fl.2,也相当于2.41x/:Fl。这里F0.75、F1.2、F1,表示摄像机的镜头大小,故灵敏度高的摄像机的镜头可以取小一点,反之,镜头要取大点的。

3)信噪比。

信噪比即信号电压与噪声电压的比值,通常用符号S/N来表示,它是摄像机的一个重要技术指标。信噪比之值越高越好,意味着干扰噪点对画面的干扰不明显。CCD摄像机信噪比的典型值在45~55dB之间,一般视频监控系统选择在50dB左右,行业的标准规定信噪比不小于38dB。

经验值是,信噪比在48dB以上的摄像机质量较高,适合于摄取较暗场景;信噪比在45~48dB之间的摄像机质量一般,可用于光线比较充足或照度变化不大的场合。

4)白平衡。

白平衡装置只用于彩色摄影机中。彩色摄像机在采像过程中,输出的信息为红(R)、绿(〇)、蓝(8)三原色,当三者的分量相等(即^=%=%)时,将其混合后为白色。

我们不难发现:彩色摄像机所摄图像在荧光灯下偏绿,在钨丝灯光下偏黄,拍摄纯白的物体时则偏红色,问题就出在“白平衡”上,也就是三者之间的幅度出现了差异。导致三者幅度值差异很大的因素是,投射到景物上的光线的光谱特性以及光功率。因为CCD不能像人眼一样自动跟随光线的变ft而变化,所以摄像机设置了白平衡装置,用来修正外部光线所造成的误差,即无论环境光线如何变化,摄像机都默认为白色,以平衡其他颜色在有色光线下的色调。

白平衡的调整就是让摄像机的红、绿、蓝3个通道的信号增益相等,即t/R==%。

摄像机在白平衡调整中,简单有效的办法是,在荧光灯下,摄像机对准白色墙壁,然后分别调节红、绿、蓝3个电路,直至所拍摄的图像(白色墙壁)呈白色为止。当然,视频监控通常为24h不间断式,环境的照度变化比较大,加上摄像机的技术条件,这种调整方式有它的局限性。因此白平衡装置除了有手动白平衡外,还设有自动白平衡方式。视频监控通常采用自动跟踪方式。

5)背景光补偿。

首先了解一下什么是“背光”。

通常所说的“背光”,是指被采集的物体背面有强光,导致主体曝光不足而变黑的情况。如夜间汽车开大灯,车体被背光所掩饰,尤其是车牌部分更是模糊不清,不利于视频监控效果,如图2-15a所示。背景光补偿(也称为逆光补偿或逆光补正)正是基于这一特殊现象提出的一项技术措施。所谓的背景光补偿,就是对画面进行分割和检测。根据经验,通常一幅画面第80〜200行之间为监控的重点区域,多为过度感光部分,其余部分如车体、车牌处于黑暗状态,对两个区域分别进行检测后,不难得出,两者所测得的平均电平是不等的,前者的电平高于后者,故AGC电路起控,过度感光部分降低增益,黑暗部分则提高增益,从而提高了黑暗区域的感光灵敏度,导致输出视频幅值加大,因此使监视器显示的主体画面得到明显改善,如图2-15b所示。

图2-15背光补偿效果图

图2-15背光补偿效果图

6)同步方式。

“同步”是指操作人员在切换监视画面时,画面不应出现扭曲或上下移动,而应是一幅完好的画面。要实现这一目标,摄像机除了发送视频信号以外,还必须向监视器发送同步信号,即视频信号+同步信号。

产生同步信号的方式如下。

内同步方式。指CCD摄像机除了采集图像外,自身还内置有同步信号产生电路,两者叠加后,发送到终端的监视器上。当摄像机单机工作时,采用内同步方式即可。

外同步方式。即摄像机只负责采集图像,自身不产生同步信号,所需的同步信号由一个外部同步信号发生器提供,用它统一指挥系统内多台摄像机的同步状态,以保证每台摄

明补偿可分为普通、红外补偿(日夜型)。

基于工作的需要,有的半球形还内置了云台,如图2-17〇所示。

2)全球形摄像机。

全球形摄像机通常由摄像机、内置云台、内置解码器、防护罩和摄像机吊架组成,又称为智能球摄像机。

全球形摄像机最具代表性的功能是,具有扫描预制点设置及连续无限位旋转。

预置点的功能是,用户可根据需要,对监控画面的某些场景提前进行预先编号预置,使用中可调用预置点,这时无论摄像机镜头停留在任何地方,预置点的场景都会立即出现在监视器(显示器)上,而无需其他复杂的操作。

无刷电动机的无限位连续旋转是指云台的转动不再是从左到右或从右到左的旋转,而是可以沿一个方向连续的旋转,突破了云台只能旋转〇°~355°的范围,实现了无盲点监控。

全球形摄像机的分类如下。

①按云台的转速划分。

高速球形摄像机俗称高速球,如图2-18所示。其主要特点是具有高速的旋转能力,水平转动0°~300°/s(有的可达480°/s);上下(垂直)转动达0°~120°/s,使用时旋转的速度可自由选择。

图2-18高速球形摄像机

图2-18高速球形摄像机

a)高速全球形摄像机b)室外中速球形摄像机C)室内中速球形摄像机d)室外恒速球形摄像机

中速球形摄像机俗称中速球,通常水平转动0°〜80°/s,上下转动0°~40°/s可选。恒速球形摄像机俗称恒速球,水平为〇°~350°/s;垂直为0°~90°/s。

按使用环境划分。可分为室内球形摄像机和室外球形摄像机。

按安装方式划分。吊装,通过支架吊于屋顶及顶棚;侧装,通过支架固定在墙面或立杆;嵌入式,直接在顶棚开孔安装,无支架。

相对于传统的摄像机、镜头、云台、防护罩、解码器组合,智能球机安装结构简单,所需连接的线缆数量少,几乎不需要调试,降低了安装难度。

3)枪式摄像机。

枪式摄像机(如图2-19所示)适合于大部分监控场合。之所以称为枪式摄像机(俗称“枪机”),是因为就它的外形而言,从外表是分不出它的品质高低的。

图2-19枪式摄像机

图2-19枪式摄像机

枪机由摄像机和镜头两大部分组成,在销售场合两者通常是分开的(一体化摄像机和 红外一体机除外),因此在实际应用中,应根据监控的实际环境及用户的要求,为摄像机配 置合适的镜头。

枪式摄像机由于自身结构上的原因,不适合用于隐蔽监控的场合。

4)—体化摄像机。

习惯上,人们经常把某一功能结合到摄像机就称之为XXX—体机,如:半球形一体机、 快速球形一体机、云台一体化摄像机、红外一体机都被称为一体化摄像机。类似这样的产品 应该说它们只是功能上的简单组合而已。业内比较一 致看法的是,一体化摄像机应将高清晰度、内置电动 三可变(光圈、聚焦、焦距)镜头、防水、内置云 台和解码器(带有RS-485通信接口)等功能集于一 身。一体化摄像机如图2-20所示。

一体化摄像机可分为彩色高清晰度型和昼夜型。

由于一体化摄像机镜头为内建式,所以维护时更

图2-20 —体化摄像机

图2-20 —体化摄像机

换镜头较为不便。另外,当其运行时,镜头伸缩频繁,机身磨损较大,相对来说,一体机寿命要比传统摄像机短。

5)特形摄像机(如图2-21所示)。

图2-21特形摄像机

图2-21特形摄像机

a)烟感型摄像机b)针孔型摄像机C)飞碟型摄像机d)抗爆型摄像机

抗爆型摄像机。

抗爆型摄像机外罩的材料及密封都优于普通球形摄像机,因此适用于易燃、易爆环境。

飞碟型摄像机。飞碟型摄像机集摄像机、防护罩、镜头于一体的飞碟型设计,适合 隐蔽安装,主要应用于电梯轿箱、楼道等场所。

烟感型摄像机。烟感型摄像机的工作状态其实与烟雾丝毫无关,只不过是外形借烟 感探头的外壳进行了巧妙的伪装而已,其工作原理、技术指标与普通半球形摄像机并无多大差异。

针孔摄像机。

针孔摄像机如图2-21所示。它在用途上与烟感型摄像机有相似之处,用于需要伪装 和隐蔽的地方。为隐蔽上的需要,它的体型显得更小,因此机内配置的CCD图像传感器尺寸也较小,通常只有l/4in,内置纽扣式镜头直径仅为0.7mm (不同机型参数略有差异)。

为配合伪装上的需要,针孔摄像机通常还与其他物品结合,制成领带式、纽扣式、公文包式以及其他形形色色的式样。

6)红外一体化摄像机。

红外一体化摄像机指的是摄像机与红外灯组合在一起的一种摄像机,如图2-22所示。安装时无需再配置红外补偿灯。

在摄像机安装之前镜头可选配安装。光圈为固定式,不可调。在选购时,要确定好监视的距离,一般有10m、20m、30m、50m、60m。

图2-22红外一体化摄像机

图2-22红外一体化摄像机

7)网络摄像机。

可将网络摄像机看做是一台普通摄像机与网络技术的结合体,它能够像其他任何一种网络设备一样直接接入到网络中。网络摄像机拥有自己独立的IP地址,除了具备一般传统摄像机所具有的图像捕捉功能外,机内还内置了数字化压缩控制器和基于Web的操作系统,使得视频数据经压缩加密后,不仅可基于计算机局域网,而且可通过互联网送至终端用户。远端用户也可在自己的PC上根据网络摄像机带的独立IP地址,无需专业软件,即可对网络摄像机进行实时监控现场、图像编辑和存储的操作,还可以通过授权控制摄像机的云台和镜头。

网络摄像机由镜头、图像传感器、声音传感器、A-D转换器、图像、声音、控制器和网络服务器、外部报警、控制接口等部分组成,与前面介绍的摄像机工作原理基本相同,只是视频信号后期处理有所不同。普通摄像机把转换获得的电信号加工成电视标准信号,传至终端显示;而网络摄像机则是把这些电信号压缩编码转换为可在网络上进行传输的数字信号。网络摄像机如图2-23所示。

网络摄像机用于住宅小区、办公楼、银行、商场和生产单位的现场监控场所。由于采用网络进行视频信号的传输,所以在很大程度上省去了布设同轴电缆的工程量

图2-23网络摄像机

图2-23网络摄像机

8)DSP摄像机(数码摄像机)。

数码摄像机是在模拟制式摄像机的基础上,引入部分数字化处理技术,故也称为数字信号处理(DigitalSignalProcessor,DSP)摄像机0

DSP摄像机具有以下优点。

DSP摄像机通常把各种参数存放在存储器里,调节时采用数字设定、计算机控制,取消了大量的调节电位器,减少了调节点,也减少了调节量。另外,许多无法以模拟方式处理的工作可以在数字处理中实现,例如采用二维数字滤波、肤色轮廓校正、细节补偿频率微调、准确的彩色矩阵、精确的7校正等技术,因此大大提高了图像的质量。在背光补偿方式上,常规摄像机需要被摄景物处于画面中央,且要占有较大的面积才能获取较大的信息量,否则会影响背光补偿的效果,而DSP摄像机由于采用了数字检测和数字运算技术,所以不在只是提取画面的中央部分(如松下摄像机,是将一个画面划分成48个小区域,同时对每个小区域的平均亮度进行检测,对比各个区域的电平幅度,对太高的,表现为感光过度,就降低

增益;对太低的,表现为亮度不足,就提高增益),即使监视物体不在画面的中央,哪怕所占的画面很小,让背光掩饰了的lip照样可被检出,达到了补偿的效果。

DSP摄像机在自动跟踪白平衡k术上也有很大不同,如松下DSP摄像机采用的办法是,将一个画面分成48个小区域(与背光补偿的方式类似),只要其中的一块画面上有很小的白色,就可以被检出,并以它为参照系,对系统的白平衡进行调整。

9)昼夜型摄像机。视频监控使用的昼夜型摄像机,在昼夜两用技术上采用的办法是,摄像机内置红外滤光片,白天或光源充足时滤光片启用,避免白光过冲,造成图像偏色,这时它是一台良好的彩色摄像机;当夜晚降临或照度不足时,滤光片自动移开,让红外光进入,以提高CCD的感知度,但所摄图像为黑白,此时它又成为一台地地道道的黑白摄像机。

10)无线小型摄像机。无线小型摄像机由3大部分构成,即图像和音频信号采集、无线发射器以及接收系统,如图2-24所示。

发射器的工作频率在2.4〜2.483GHZ之间,属于S频段。通常发射器与接收器成对使用,也可以一台发射器多个接收器同频道接收使用;一台发射器通常置有多个频道供用户选择。

此外,发射器信号输人端口除了可输人摄像头采集的图像外,也可用来接入其他视频信号,如DVD、VCD、录像机等节目。发射功率一般控制在500mW以内,发射距离不超过1000m。

接收器有的自带显示屏,经过调谐可直接收听、观看;有的则需通过电视机才能收看。豪华型接收机还具有USB和A/V插口,除可现场收看外,还可通过计算机编辑、录制和存储。

无线小型摄像机的特点是,前端与后端之间不需要布线,使用灵活方便,可以自由移动,特别适用于临时应急情况。

图2-24无线小型摄像机

图2-24无线小型摄像机

(9)摄像机的选用

根据环境照度选用摄像机,分为以下几种情况,基本原则如下。

1)根据现场光线选用。对于光线不理想(地下车库、浓荫下)场合,应尽量选用照度较低的摄像机,如带红外补偿的彩色摄像机,或昼夜型摄像机、两用型摄像机、黑白摄像机。

一般的监视场合,选用照度〇.llx的摄像机即可。

2)根据清晰度要求选用。若遇用户对图像的清晰度有特别要求的情况,则宜选用黑白摄像机。黑白摄像机的分辨率一般可达380~600线,彩色为380〜480线。不难看出,黑白摄像机在清晰度上要优于彩色摄像机,需要高清晰度画面的场合,推荐采用黑白摄像机,而不要追求画面是否为彩色。

3)根据使用时段选用。若遇需要摄像机全天候工作的情况,则应特别关注夜间或光线较弱情况下的监视效果,宜选用白天和晚上都能使用的昼夜两用摄像机,或黑白摄像机。

4)根据特殊场合选用。在某些场合下,监控主体会被强烈亮光所掩蔽,如夜间汽车大灯照射下的车体、车牌部分就难以辨别,这时应选用具有强光抑制功能的摄像机。

另外,需要隐蔽的场合可选用半球形或针孔摄像机。

5)根据安装方式选用。对于固定安装及无特殊要求的场合,可选用普通枪式摄像机或半球形摄像机。

如采用云台安装方式,可选用一体化摄像机,其特点是,内置电动变焦镜头,小巧美观,安装方便。也可釆用普通枪式摄像机再另配电动变焦镜头的方式,但价格相对较高,安装时也不及一体化摄像机方便。

若遇安装空间狭小的情况,则可选择内置云台、解码器的球形摄像机。

6)根据安装地点选用。普通枪式摄像机,既可壁式安装又可吊顶安装,不受室内、室外的限制。

半球形摄像机,只能顶棚安装,故多用于室内且安装高度受到一定限制。但和枪式摄像机相比,不需另配镜头、防护罩、支架,安装方便,美观隐蔽,同时有较好的性价比。

根据上述要点,整理为常用摄像机使用场合参考表,根据安装地点选用摄像机参考表和室内、外照度参考表,分别如表2-2、表2-3、表2-4所示。

表2-2常用摄像机使用场合参考表

表2-2常用摄像机使用场合参考表

表2-3根据安装地点选用摄像机参考表

表2-3根据安装地点选用摄像机参考表

表2-4室内、外照度参考表

表2-4室内、外照度参考表





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