监控系统的基础知识
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Fiber Options Inc. ...light years ahead 36
多模光纤
• 62.5um的光纤最常用 • 典Hale Waihona Puke Baidu距离到3km • 用于：
– CCTV – 广播 – 数据通信
Fiber Options Inc. ...light years ahead 37
多模光纤
• 带宽达600 MHz/km • 损耗为1至4 dB/km (光纤/波长固定)
• 纤芯直径为50/62.5/85/100微米
• 使用850nm及1310nm传输
• 原器件及设备成本从中到低
• 通常使用LED发射
Fiber Options Inc. ...light years ahead 38
单模光纤
• 典型距离达21km • 用于：
– 长途电信 – 长途CCTV – 长途广播 – 长途数据通信
介质 同轴线
适用距离 <500m
传输设备 同轴视频放大器
双绞线
光 纤
200~2000m
>2000m
双绞线视频传输设备
光端机
传输通道
• 有线传输通道： 同轴电缆（视频基带、射频传输）、电话线 （用于对图像质量要求不高的情况下）、光纤、 计算机网络 • 无线传输通道： 卫星、微波、无线网桥、手机（GSM） • 3、视频监控传输接口 ISDN、DDN、ADSL、2M、RJ45(IP)、光纤、 ATM等
40
光纤
为什么使用光纤？
体积小
光缆与铜缆比较 • 光缆(8芯PVC封装62.5/125)
10mm = = 8芯光缆(64视频 > 2km) RG-11/U (1视频 < 1km)
• 铜缆
10.29mm
Fiber Options Inc. ...light years ahead
42
重量轻
光缆对铜缆
46
性能稳定
• 光纤不易受潮湿影响 • 不易被腐蚀
• 无需定期维护
• 寿命长
Fiber Options Inc. ...light years ahead
47
• 控制与记录部分是负责对摄像机及其辅助部件（如镜头、云台、雨刷 等）的控制，并对图像、声音信号进行记录。目前硬盘录像机的技术 发展得较完善，它不但可以记录图像和声音，而且还包含了画面分割 切换、云台镜头控制等功能，基本上取代了以往使用的画面切换器、 画面分割器、云台控制器、镜头控制器等产品。如果客户要求能对云 台、镜头（特别是高速球）进行非常方便的控制，则可以加配控制键 盘。
44
安全
• 发生火灾时不短路
• 用于下列环境非常理想： • 危险环境 • 爆炸环境
Fiber Options Inc. ...light years ahead
45
不会短路
光纤是玻璃材料的
• 不携带电流 • 不产生：
–热 – 火花
Fiber Options Inc. ...light years ahead
前端功能性故障分析
• 图象总是发白发亮，整个图象白茫茫的一遍，无法看清。 或者图象发暗，例如看到人的脸总是发黑。 分析：摄象机或镜头的电平调节有问题！ • 图象有时正常，有时发白，具有规律性。 分析：摄象机的选型有问题！ • 图象白天很正常，晚上转成黑白后，看到的图象就象动画 一样，不实时。 分析：摄象机启用了帧积累功能！ • 图象白天很清楚，晚上无法转成黑白，看到的屏幕仅仅是 彩色的雪花噪点。 分析：摄象机仅为单彩色。
• 1芯PVC封装光纤
10.45kg/km
• RG-11/U
121.68kg/km
Fiber Options Inc. ...light years ahead
43
抗噪声
光纤是绝缘材料
• 不受电磁干扰(EMI)
• 不受无线电干扰(RFI)
• 不受高压影响
• 不受地回路电压影响
Fiber Options Inc. ...light years ahead
◆ CMOS：互补性氧化金属半导体，传感器中每个象素都
9
最低照度
最低照度是用来衡量摄像机在多暗的环境下能看 得清楚的一个指标。
0.15lux 下对比拍摄
普通摄像机
低照度摄像机
水平解析度
测量方法： 1、分辨率检测卡+人眼观测 2、分辨率检测卡+分析仪
水平解析度是用 来衡量摄像机清 晰度的一个指标。
• 显示部分一般由几台或多台监视器组成。在摄像机数量不是很多，要 求不是很高的情况下，一般直将监视器接在硬盘录像机上即可。如摄 像机数量很多，并要求多台监视器对画面进行复杂的切换显示，则须 配备矩阵系统来实现。场馆内也使用了三星电子的监视器。
中控室设备产品图片
画面处理器
监视器
矩阵主机
录象机
云镜控制器
半球摄象机
网络摄象机
前端镜头设备的产品图片
自动光圈镜头
两可变/三可变镜头
电动变焦镜头
前端辅助设备产品图片
支
架
护
罩
前端辅助设备产品图片
云 台
球 型 云 台
解
码 器
传输系统
• 图象/音频信号的传输 有线方式 无线方式 • 控制信号的传输 包括报警联动、等等信号
•
传输部分是系统的图像信号通路。一般来说，传输部分单指的是传输图像、 声音信号。在监控系统中用来传输图象信号的介质主要有同轴电缆、双绞线 和光纤，对应的传输设备分别是同轴视频放大器、双绞线视频传输设备和光 端机。要组建一个高质量的监控网络，就必须搞清楚这三种在传输方式上， 近距离一般采用视频线传输，在200米-2000米的距离一般采用双绞线传输 ， 更远的距离则可采用光纤传输。对于远距离传输，还需配备视频信号放大、 图像信号的较正与补偿设备。要注意传输方式的特点和使用环境，以便针对 实际工程需要采取合适的传输介质和设备。同时控制中心需要通过控制台对 摄像机、镜头、云台等进行控制，因而在传输系统中还包含有控制信号的传 输。
光纤
什么是光纤?
三大类光纤
• 玻璃 (硅石) • 塑封硅石 (pcs) • 塑料
Fiber Options Inc. ...light years ahead
33
光缆的构成
• 光纤 (纤芯、包层及外护套)
– 外护套用于减震
• 缓冲层 • 加强单元 • 封装
Fiber Options Inc. ...light years ahead
信噪比
信噪比：信号与噪声的比率 信噪比 一般超过50db 且信噪比越大越好
动态范围
动态范围表示图像中所包含的从“最暗”至“最亮”的 范围。动态范围越大，所能表现的层次越丰富，所包含 的色彩空间也越广。
宽动态效果对比
扫描制式
电视制式是指一个国家的电视系统所采用的特定制度和技
术标准。现在世界上共有三种电视制式。
摄像机的基本参数
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 图像传感器 最低照度 水平解析度 信噪比 动态范围 扫描制式 摄像机电源 摄像机镜头
图像传感器
◆ CCD：电荷耦合器件，传感器中每一行中的每一个象素
的电荷数据都会依次传送到下一个象素中，在底部进行输 出，再经由传感器边缘的放大器统一进行放大输出。 会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方 式将数据输出。
应用于逆光场景。为了突出前景特征，设置背光补偿区域，提升前景亮度。
注：因为亮度是整个画面同时提升，故提升后，前景亮度合适，背景亮度 却过曝
电子快门
AES设置成1/50S
AES设置成1/500S
白平衡
色还原性，同样的景物，处在同样色温的光源的照射下，彩色 摄像机在分色处理过程中，又能对彩色信号的亮度﹑色度﹑饱 和度（颜色的纯度）施加影响，改变一定色温光照下的色度， 使其更加接近自然光照下人眼已有的习惯感觉，这种功能称为 白平衡。
DC 12V AC 24V
AC 220V
电源同步功能一般使用的是AC24V！
镜头
• 镜头的分类 • 镜头的参数 • 镜头的选型
背光补偿-BLC
应用于逆光场景。为了突出前景特征，设置背光补偿区域，提升前景亮度。
注：因为亮度是整个画面同时提升，故提升后，前景亮度合适，背景亮度 却过曝
背光补偿-BLC
• 2、图象质量不好 A、镜头是否有指纹或太脏。 Ｂ．光圈有否调好。 Ｃ．视频电缆接触不良。 Ｄ．电子快门或白平衡设置有无问题。 Ｅ．传输距离是否太远。 Ｆ．电压是否正常。 Ｇ．附近是否存在干扰源。 Ｈ．在电梯里安装时要保证绝缘免受干扰。 Ｉ．CS接口有否接对。 J、聚焦及摄象机后焦距是否调节好。
前端解码器部分
• 1． 接通电源，电源指示灯不亮 A． 检查电源有否加到接线柱。 B．检查电源保险丝是否损坏。 • 2． 通电即烧保险 A．检查接线端子的公共端（com）有没有错，特别 是 COM端与上下左右等端子短路。 Ｂ．检查云台输出电压选择有否选对。
前端解码器部分
• 3． 电源灯亮但无法控制 A．信号线是否接对，即485通信端正负是否接反。 Ｂ．观察控制时信号灯闪烁否。 Ｃ．控制协议是否设置正确。 D、用外接24VAC 法判断云台是否正常（24VAC一端接到 云台的COM，一端接到上下左右自动的任意一端） • 4． 控制不灵乱转 A．检查控制码信号线。 Ｂ．同一条信号线控制线过长。 C．同一条信号线串（并）接过多的解码器。
低照度
应用于夜晚或阴天等场景
23
宽动态
采用双速CCD，进行两次曝光，并通过DSP对两次曝光的 信息进行处理，重新组合，使明暗都看得清晰。 注：因是两幅画面处理而成，故在明暗的交界处会有毛刺感。 因是两次曝光，故宽动态功能不太适用于高速运动物体的监控
前端摄象机设备图片样本
一体化机
枪机
高速球型摄象机
监控系统常见故障分析
监控前端摄象机部分
• 1、无图象输出 A． 检查电源是否接好，电源电压是否足 够。 Ｂ．BNC接头或视频电缆是否接触不良。 Ｃ．镜头光圈有否打开。 Ｄ．视频或直流驱动的自动光圈镜头控制线是 否接对或驱动模式是否选择对。 说明：假设为摄象机直接连接到监视器的理想模 型
监控前端摄象机部分
34
光缆结构
黑色 聚亚安酯 外护套 加强单元
缓冲层 硅石保护层 包层 (硅石) 纤芯(硅石)
Fiber Options Inc. ...light years ahead 35
玻璃光纤
• 单模
– 纤芯直径8到10um
– 长距离－21km(典型距离)
• 多模
– 纤芯直径50到100um
– 中距离－ 3km(典型距离)
Fiber Options Inc. ...light years ahead
39
单模
• 带宽为4 GHz • 损耗典型值为0.3dB至0.7dB/km (光纤/波长固定)
• 纤芯直径为8 到10um
• 使用 1310nm至1550nm传输
• 连续成本较高
• 用边发射LED或激光发射
Fiber Options Inc. ...light years ahead
PAL制：采用25fps帧率，目前全世界大部分国家（包括欧洲 多数国家、非洲、澳洲和中国）使用；625线50场 NTSC制：采用30fps帧率（精确地讲为29.97 fps），美国、 日本、加拿大等国使用； SECAM制：采用25fps帧率，主要用于法国、前苏联及东欧 国家。
摄像机电源
目前监控类摄像机电源主要有三种：
安防监控技术基础培训
江西省盈泰电子科技有限公司 技术部 2011.03.20
提纲
• 监控系统的构成
前端系统 中端传输 后端控制和显示部分
• 监控系统常见故障分析
监控系统的构成
• 前端系统—视频图象/音频的采集、转换 • 传输系统 • 后端中控设备和显示记录设备
监控系统典型结构图
前端系统设备介绍
• 图象采集部分 1、摄象机
何谓CCD—电荷耦合器件（charge coupled deice)（光信号转换为 信号） 几个重要指标—清晰度、照度（灵敏度）、信噪比、CCD靶面 电
2、镜头 • 辅助设备部分 1、云台、防护罩、支架 2、解码器
摄象机的分类
• 依成像色彩划分—彩色、黑白 • 依摄像机灵敏度划分—普通型、月光型、星 光型 红外照明型 • 依制式划分—PAL和NTSC • 依外形样式划分—枪机、球型机（含高速球） • 依信号处理方式划分—模拟、数字（网络型）
摄像机基础知识
Control signals
• 摄像机构成
镜头 Ｂ Ｇ Ｇ Ｒ
Data signals
BＧBＧ
ＧＲＧＲ CDS AGC ＤＳＰ
CVBS 信号输出
CCD
滤光片 模拟摄像机主要 由三部分组成：
监视器
DVR
ＴＧ
镜头，传感器，处理器
镜头：将景物成像在传感器的感光面上； 图像传感器（CCD）：将光信号转化成电信号； 处理器（DSP）：进行模数转换，图像处理，实现各种功能，输出CVBS信号
多模光纤
• 62.5um的光纤最常用 • 典Hale Waihona Puke Baidu距离到3km • 用于：
– CCTV – 广播 – 数据通信
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多模光纤
• 带宽达600 MHz/km • 损耗为1至4 dB/km (光纤/波长固定)
• 纤芯直径为50/62.5/85/100微米
• 使用850nm及1310nm传输
• 原器件及设备成本从中到低
• 通常使用LED发射
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单模光纤
• 典型距离达21km • 用于：
– 长途电信 – 长途CCTV – 长途广播 – 长途数据通信
介质 同轴线
适用距离 <500m
传输设备 同轴视频放大器
双绞线
光 纤
200~2000m
>2000m
双绞线视频传输设备
光端机
传输通道
• 有线传输通道： 同轴电缆（视频基带、射频传输）、电话线 （用于对图像质量要求不高的情况下）、光纤、 计算机网络 • 无线传输通道： 卫星、微波、无线网桥、手机（GSM） • 3、视频监控传输接口 ISDN、DDN、ADSL、2M、RJ45(IP)、光纤、 ATM等
40
光纤
为什么使用光纤？
体积小
光缆与铜缆比较 • 光缆(8芯PVC封装62.5/125)
10mm = = 8芯光缆(64视频 > 2km) RG-11/U (1视频 < 1km)
• 铜缆
10.29mm
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42
重量轻
光缆对铜缆
46
性能稳定
• 光纤不易受潮湿影响 • 不易被腐蚀
• 无需定期维护
• 寿命长
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47
• 控制与记录部分是负责对摄像机及其辅助部件（如镜头、云台、雨刷 等）的控制，并对图像、声音信号进行记录。目前硬盘录像机的技术 发展得较完善，它不但可以记录图像和声音，而且还包含了画面分割 切换、云台镜头控制等功能，基本上取代了以往使用的画面切换器、 画面分割器、云台控制器、镜头控制器等产品。如果客户要求能对云 台、镜头（特别是高速球）进行非常方便的控制，则可以加配控制键 盘。
44
安全
• 发生火灾时不短路
• 用于下列环境非常理想： • 危险环境 • 爆炸环境
Fiber Options Inc. ...light years ahead
45
不会短路
光纤是玻璃材料的
• 不携带电流 • 不产生：
–热 – 火花
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前端功能性故障分析
• 图象总是发白发亮，整个图象白茫茫的一遍，无法看清。 或者图象发暗，例如看到人的脸总是发黑。 分析：摄象机或镜头的电平调节有问题！ • 图象有时正常，有时发白，具有规律性。 分析：摄象机的选型有问题！ • 图象白天很正常，晚上转成黑白后，看到的图象就象动画 一样，不实时。 分析：摄象机启用了帧积累功能！ • 图象白天很清楚，晚上无法转成黑白，看到的屏幕仅仅是 彩色的雪花噪点。 分析：摄象机仅为单彩色。
• 1芯PVC封装光纤
10.45kg/km
• RG-11/U
121.68kg/km
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43
抗噪声
光纤是绝缘材料
• 不受电磁干扰(EMI)
• 不受无线电干扰(RFI)
• 不受高压影响
• 不受地回路电压影响
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◆ CMOS：互补性氧化金属半导体，传感器中每个象素都
9
最低照度
最低照度是用来衡量摄像机在多暗的环境下能看 得清楚的一个指标。
0.15lux 下对比拍摄
普通摄像机
低照度摄像机
水平解析度
测量方法： 1、分辨率检测卡+人眼观测 2、分辨率检测卡+分析仪
水平解析度是用 来衡量摄像机清 晰度的一个指标。
• 显示部分一般由几台或多台监视器组成。在摄像机数量不是很多，要 求不是很高的情况下，一般直将监视器接在硬盘录像机上即可。如摄 像机数量很多，并要求多台监视器对画面进行复杂的切换显示，则须 配备矩阵系统来实现。场馆内也使用了三星电子的监视器。
中控室设备产品图片
画面处理器
监视器
矩阵主机
录象机
云镜控制器
半球摄象机
网络摄象机
前端镜头设备的产品图片
自动光圈镜头
两可变/三可变镜头
电动变焦镜头
前端辅助设备产品图片
支
架
护
罩
前端辅助设备产品图片
云 台
球 型 云 台
解
码 器
传输系统
• 图象/音频信号的传输 有线方式 无线方式 • 控制信号的传输 包括报警联动、等等信号
•
传输部分是系统的图像信号通路。一般来说，传输部分单指的是传输图像、 声音信号。在监控系统中用来传输图象信号的介质主要有同轴电缆、双绞线 和光纤，对应的传输设备分别是同轴视频放大器、双绞线视频传输设备和光 端机。要组建一个高质量的监控网络，就必须搞清楚这三种在传输方式上， 近距离一般采用视频线传输，在200米-2000米的距离一般采用双绞线传输 ， 更远的距离则可采用光纤传输。对于远距离传输，还需配备视频信号放大、 图像信号的较正与补偿设备。要注意传输方式的特点和使用环境，以便针对 实际工程需要采取合适的传输介质和设备。同时控制中心需要通过控制台对 摄像机、镜头、云台等进行控制，因而在传输系统中还包含有控制信号的传 输。
光纤
什么是光纤?
三大类光纤
• 玻璃 (硅石) • 塑封硅石 (pcs) • 塑料
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33
光缆的构成
• 光纤 (纤芯、包层及外护套)
– 外护套用于减震
• 缓冲层 • 加强单元 • 封装
Fiber Options Inc. ...light years ahead
信噪比
信噪比：信号与噪声的比率 信噪比 一般超过50db 且信噪比越大越好
动态范围
动态范围表示图像中所包含的从“最暗”至“最亮”的 范围。动态范围越大，所能表现的层次越丰富，所包含 的色彩空间也越广。
宽动态效果对比
扫描制式
电视制式是指一个国家的电视系统所采用的特定制度和技
术标准。现在世界上共有三种电视制式。
摄像机的基本参数
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 图像传感器 最低照度 水平解析度 信噪比 动态范围 扫描制式 摄像机电源 摄像机镜头
图像传感器
◆ CCD：电荷耦合器件，传感器中每一行中的每一个象素
的电荷数据都会依次传送到下一个象素中，在底部进行输 出，再经由传感器边缘的放大器统一进行放大输出。 会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方 式将数据输出。
应用于逆光场景。为了突出前景特征，设置背光补偿区域，提升前景亮度。
注：因为亮度是整个画面同时提升，故提升后，前景亮度合适，背景亮度 却过曝
电子快门
AES设置成1/50S
AES设置成1/500S
白平衡
色还原性，同样的景物，处在同样色温的光源的照射下，彩色 摄像机在分色处理过程中，又能对彩色信号的亮度﹑色度﹑饱 和度（颜色的纯度）施加影响，改变一定色温光照下的色度， 使其更加接近自然光照下人眼已有的习惯感觉，这种功能称为 白平衡。
DC 12V AC 24V
AC 220V
电源同步功能一般使用的是AC24V！
镜头
• 镜头的分类 • 镜头的参数 • 镜头的选型
背光补偿-BLC
应用于逆光场景。为了突出前景特征，设置背光补偿区域，提升前景亮度。
注：因为亮度是整个画面同时提升，故提升后，前景亮度合适，背景亮度 却过曝
背光补偿-BLC
• 2、图象质量不好 A、镜头是否有指纹或太脏。 Ｂ．光圈有否调好。 Ｃ．视频电缆接触不良。 Ｄ．电子快门或白平衡设置有无问题。 Ｅ．传输距离是否太远。 Ｆ．电压是否正常。 Ｇ．附近是否存在干扰源。 Ｈ．在电梯里安装时要保证绝缘免受干扰。 Ｉ．CS接口有否接对。 J、聚焦及摄象机后焦距是否调节好。
前端解码器部分
• 1． 接通电源，电源指示灯不亮 A． 检查电源有否加到接线柱。 B．检查电源保险丝是否损坏。 • 2． 通电即烧保险 A．检查接线端子的公共端（com）有没有错，特别 是 COM端与上下左右等端子短路。 Ｂ．检查云台输出电压选择有否选对。
前端解码器部分
• 3． 电源灯亮但无法控制 A．信号线是否接对，即485通信端正负是否接反。 Ｂ．观察控制时信号灯闪烁否。 Ｃ．控制协议是否设置正确。 D、用外接24VAC 法判断云台是否正常（24VAC一端接到 云台的COM，一端接到上下左右自动的任意一端） • 4． 控制不灵乱转 A．检查控制码信号线。 Ｂ．同一条信号线控制线过长。 C．同一条信号线串（并）接过多的解码器。
低照度
应用于夜晚或阴天等场景
23
宽动态
采用双速CCD，进行两次曝光，并通过DSP对两次曝光的 信息进行处理，重新组合，使明暗都看得清晰。 注：因是两幅画面处理而成，故在明暗的交界处会有毛刺感。 因是两次曝光，故宽动态功能不太适用于高速运动物体的监控
前端摄象机设备图片样本
一体化机
枪机
高速球型摄象机
监控系统常见故障分析
监控前端摄象机部分
• 1、无图象输出 A． 检查电源是否接好，电源电压是否足 够。 Ｂ．BNC接头或视频电缆是否接触不良。 Ｃ．镜头光圈有否打开。 Ｄ．视频或直流驱动的自动光圈镜头控制线是 否接对或驱动模式是否选择对。 说明：假设为摄象机直接连接到监视器的理想模 型
监控前端摄象机部分
34
光缆结构
黑色 聚亚安酯 外护套 加强单元
缓冲层 硅石保护层 包层 (硅石) 纤芯(硅石)
Fiber Options Inc. ...light years ahead 35
玻璃光纤
• 单模
– 纤芯直径8到10um
– 长距离－21km(典型距离)
• 多模
– 纤芯直径50到100um
– 中距离－ 3km(典型距离)
Fiber Options Inc. ...light years ahead
39
单模
• 带宽为4 GHz • 损耗典型值为0.3dB至0.7dB/km (光纤/波长固定)
• 纤芯直径为8 到10um
• 使用 1310nm至1550nm传输
• 连续成本较高
• 用边发射LED或激光发射
Fiber Options Inc. ...light years ahead
PAL制：采用25fps帧率，目前全世界大部分国家（包括欧洲 多数国家、非洲、澳洲和中国）使用；625线50场 NTSC制：采用30fps帧率（精确地讲为29.97 fps），美国、 日本、加拿大等国使用； SECAM制：采用25fps帧率，主要用于法国、前苏联及东欧 国家。
摄像机电源
目前监控类摄像机电源主要有三种：
安防监控技术基础培训
江西省盈泰电子科技有限公司 技术部 2011.03.20
提纲
• 监控系统的构成
前端系统 中端传输 后端控制和显示部分
• 监控系统常见故障分析
监控系统的构成
• 前端系统—视频图象/音频的采集、转换 • 传输系统 • 后端中控设备和显示记录设备
监控系统典型结构图
前端系统设备介绍
• 图象采集部分 1、摄象机
何谓CCD—电荷耦合器件（charge coupled deice)（光信号转换为 信号） 几个重要指标—清晰度、照度（灵敏度）、信噪比、CCD靶面 电
2、镜头 • 辅助设备部分 1、云台、防护罩、支架 2、解码器
摄象机的分类
• 依成像色彩划分—彩色、黑白 • 依摄像机灵敏度划分—普通型、月光型、星 光型 红外照明型 • 依制式划分—PAL和NTSC • 依外形样式划分—枪机、球型机（含高速球） • 依信号处理方式划分—模拟、数字（网络型）
摄像机基础知识
Control signals
• 摄像机构成
镜头 Ｂ Ｇ Ｇ Ｒ
Data signals
BＧBＧ
ＧＲＧＲ CDS AGC ＤＳＰ
CVBS 信号输出
CCD
滤光片 模拟摄像机主要 由三部分组成：
监视器
DVR
ＴＧ
镜头，传感器，处理器
镜头：将景物成像在传感器的感光面上； 图像传感器（CCD）：将光信号转化成电信号； 处理器（DSP）：进行模数转换，图像处理，实现各种功能，输出CVBS信号