闭路电视监控系统(Closed Circuit Television, CCTV)

(8) 摄像机电源。交流有220 V、110 V、24 V，直流为12 V或9 V。PAL系统多为220VAC类电源，微型摄像机多为 12VDC或9VDC类电源。
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闭路电视监控系统 3．CCD彩色摄像机的可调整功能
3．CCD的 可调整功能
1) 同步方式的选择
(1) 对单台摄像机而言，主要的同步方式有下列三种：
5～3 lx 330～420 线 较差 较差 不可调整 较淡(不可调整) 46 dB 1/60～1/2 000 s 20～50 mA
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闭路电视监控系统 1．CCD摄像机的分类
1．CCD摄像 机的分类
1) 依成像色彩划分
● 彩色摄像机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景 物的颜色。因有颜色而使信息量增大。一般认为彩色摄像机的 信息量是黑白摄像机的10倍。
对于多台摄像机系统，利用外同步，使每一台摄像机可以 在同样的条件下同步作业，这样即使其中一台摄像机转换到其 他景物，同步摄像机的画面亦不会失真。
对于多摄像机系统固定外同步，只要所有的视频输入信号 是垂直同步的，则在变换摄像机输出时，就不会造成画面失真。 但是由于多摄像机系统中的各台摄像机供电可能取自三相电源 中的不同相位，甚至整个系统与交流电源不同步，此时可采取 下述两种措施：
● 内同步——利用摄像机内部的同步信号发生电路(晶体 振荡电路)产生同步信号来完成操作。
● 外同步——利用外同步信号发生器产生的同步信号送 到摄像机的外同步输入端来实现同步。可将摄像机信号电缆上 的VD同步脉冲输入完成外VD同步。
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闭路电视监控系统
● 电源同步——也称之为线性锁定或行锁定(line lock)， 是利用摄Leabharlann Baidu机的交流电源来完成垂直推动同步，即摄像机和电 源零线同步。
● 黑白摄像机：适用于光线不足的地区及夜间无法安装照 明设备的场所。在仅监视景物的位置或移动情况时，通常可选 用分辨率高于彩色摄像机的黑白摄像机。
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闭路电视监控系统
分辨率划分
2) 依摄像机分辨率划分
● 低档型摄像机：影像像素在25万像素(pixel)左右，彩 色分辨率为330～420线，黑白分辨率为380～450线。
定焦摄像机 变倍一体摄像机
解码器
显示器
半数字化监 控系统
电话机
球型摄像机 吸顶球机
云台+摄像机
解码器
硬盘录像机
RS232/RS485 报警控制器
电话拨号器
UPS
报警探测器
声光报警灯
LAN
来自市电220V
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半数字化监控系统
闭路电视监控系统
6. 1. 4全数字化监控系统的组成
4对超五类双绞线
显示器
网络摄像机
● 高分辨率摄像机：影像在38万像素以上，彩色分辨率大 于或等于480线，黑白分辨率在600线以上。
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闭路电视监控系统
灵敏度(照 度)划分
3) 依灵敏度(照度)划分
● 普通型：正常工作所需照度为1～3 lx。
● 月光型：正常工作所需照度为0.1 lx左右。
● 星光型：正常工作所需照度为0.01 lx以下。
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闭路电视监控系统 ● 一是均采用同一个外同步信号发生器产生的同步信号 送入各台摄像机的外同步输入端来调节同步。 ● 二是调节各台摄像机的“相位调节”电位器，因摄像 机在出厂时，其垂直同步是与交流电的上升沿正过零点同相 的，故使用相位延迟电路可使每台摄像机有不同的相移，从 而获得合适的垂直同步。相位调整范围为0°～360°。
闭路电视监控系统
目录
6.1 闭路电视监控系统
Closed Circuit Television， CCTV 6.1.1电视监控系统分类 6.1.2模拟监控系统的组成及原理 6.1.3半数字化监控系统的几种型式 6.1.4全数字化监控系统的结构
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闭路电视监控系统 6.1.1电视监控系统分类
分类及组成
闭路电视监控系统 传输
光纤传输
光纤
视频光端机
视频光端机
双绞线传输
超五类双绞线
无线传输
无线
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闭路电视监控系统
电视监控系统的前端设备
前端设备
1.1 摄像机
在闭路监控系统中，摄像机(Camera)又称摄像头严格来说， 摄像机是摄像头和镜头的总称，而实际上，摄像头与镜头大部 分是分开购买的，用户根据目标物体的大小和摄像头与物体的 距离，通过计算得到镜头的焦距，所以每个用户需要的镜头都 是依据实际情况而定的，不要以为摄像机(头)上已经有镜头。
8) 按供电电源系统划分 常见的有AC110 V，AC220 V，AC240 V，AC24 V，DC12 V 等几种。 9) 按电源频率划分 ● 欧洲规格(50 Hz)：彩色PAL，黑白CCIR。 ● 美洲规格(60 Hz)：彩色NTSC，黑白EIA。
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闭路电视监控系统 2．CCD彩色摄像机的主要技术指标
1)模拟监控系统
2)数字化监控系统
3)半数字化监控系统
6. 1. 2模拟监控系统的组成
设备由四大部分组成 : 第一部分是图像生成部分，有各类摄像机及镜头并附加 云台、 解码器等； 第二部分是分配控制部分，有视频分配器、视频放大器、 画面分割器、矩阵主机、操作键盘等； 第三部分是记录存储部分，有各种录像机等； 第四部分是显示部分，有主显示器、监视器、屏幕墙等。
(4)
ISC3000连 接示意图
(5)
(6)
(7)
(1) BNC接口模拟显示设备
(4) 报警输入设备
(7) VGA接口模拟显示设备
(10) 报警输出设备
(9)
(10)
(11)
(12)
(8)
(2) 拾音器 (5) 音箱 (8) 串行设备（如PC机） (11) 交流电源线
(3) 云台摄像机 (6) 麦克风 (9) IP网接入 (12) 接地 10
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闭路电视监控系统
摄像机图
摄像机(头)实物
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闭路电视监控系统 感光传感部件是摄像头的关键部分。感光芯片就像人的视 网膜，是摄像头的核心。它利用光电原理，摄取景物并配合监 视器显像。依芯片材质不同，感光传感部件可分为下列几种： ● CMOS：省电，便宜，但照度不好； ● CCD：主流器件；(Charge Couple Device) ● MOS：已过时，很少使用； ● VIDICOM：光导管，也已过时。
声光报警灯
来自市电220V
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模拟系统
闭路电视监控系统
定焦摄像机
监视器
监控PC
模拟+计算机
变倍一体摄像机 球型摄像机 吸顶球机
5
矩阵主机
分
配
器
画面分割器
电话机
长延时录像机
电话拨号器
云台+摄像机
解码器
UPS
报警探测器
声光报警灯
来自市电220V
模拟+计算机监控系统
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闭路电视监控系统 6. 1. 3半数字化监控系统的组成
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闭路电视监控系统 4) 电子快门
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 来操纵快门的。电子快门控制摄像机CCD的累积时间，当电子 快门关闭时，对于NTSC摄像机，其CCD累积时间为1/60 s；对 于PAL摄像机，则为1/50 s。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 s到1/10 000 s 的范围；对于PAL型摄像机，其电子快门则以311步覆盖从1/50 s到1/10 000 s的范围。当电子快门速度增加时，在每个视频场 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。
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闭路电视监控系统
视频扫描制式
5) 按视频扫描制式划分
按视频扫描制式划分，主要有PAL制和NTSC制两种。
6) 按信号处理制式划分
● ANALOG：模拟信号处理。
● ASP：半数字信号处理。
● DSP：数字信号处理。
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闭路电视监控系统 7) 按摄像机外观划分
外观划分
按外观分有传统标准枪型、机板型、针孔型、半球型、子 弹型等简单型，也有鱼眼机板型、针孔镜头、灯饰型、侦烟型 等伪装型，也有一体机，红外线型等综合一体型。
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闭路电视监控系统 信号传输用电缆：
视频信号：视频同轴电缆、光缆、双绞线 控制信号：双绞线、光缆 电源：电源线
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闭路电视监控系统
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闭路电视监控系统
模拟系统
定焦摄像机 变倍一体摄像机
球型摄像机 吸顶球机
云台+摄像机
解码器
监视器
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矩阵主机
分
配
器
画面分割器
电话机
长延时录像机 电话拨号器
UPS
报警探测器
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闭路电视监控系统
背景光补偿
3) 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的显示状 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。
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闭路电视监控系统
水平分辨率
(3) 水平分辨率。分辨率是用电视线(简称线)来表示的， 彩色摄像头的分辨率在330～500线之间。分辨率与CCD和镜头 有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关，通常规律是 1 MHz的频带宽度相当于清晰度为80线。频带越宽，图像越清 晰，线数值相对越大。
(4) 最小照度。最小照度也称为灵敏度，表示CCD对环境 光线的敏感程度，或者说是CCD正常成像时所需要的最暗光线。 照度的单位是勒克斯(lx)，数值越小，表示需要的光线越少， 摄像头也越灵敏。黑白摄像机的灵敏度大约是0.02～0.5 lx，彩 色摄像机多在1 lx以上。另外，摄像机的灵敏度还与镜头有关， 0.97 lx/F0.75相当于2.5 lx/F1.2，也相当于3.4 lx/F1。
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闭路电视监控系统
(5) 信噪比。信噪比典型值为46 dB，若为50 dB，则图 像有少量噪声，但图像质量良好；若为60 dB，则图像质量优 良，不出现噪声。
(6) 视频输出。多为1 Vpp、75 Ω，均采用BNC接头。
(7) 扫描制式。有PAL制(隔行扫描)和NTSC制(逐行扫描) 之分。中国大陆采用PAL制式(黑白为CCIR)，标准为625行， 50场。日本为NTSC制式，标准为525行，60场(黑白为EIA)。 一般只在医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。
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闭路电视监控系统
自动增益控制
2) 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的 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。
● 红外型：采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像。
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闭路电视监控系统
CCD靶面大小
4) 按CCD靶面大小划分 ●1英寸——靶面尺寸为宽12.7 mm×高9.6 mm，对角线长16 mm。 ● 2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8 mm×高6.6 mm，对角线11 mm。 ● 1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4 mm×高4.8 mm，对角线8 mm。 ● 1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8 mm×高3.6 mm，对角线6 mm。 ● 1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2 mm×高2.4 mm，对角线4 mm。
2．CCD主 要技术指标
(1) CCD尺寸，亦即摄像机靶面。在相同的光学镜头下， 成像尺寸越大，视场角越大。成像尺寸越小的摄像机的体积可 以做得更小些。CCD尺寸原来多为1/2英寸，现在1/3英寸的已 普及化，1/4英寸和1/5英寸也已商品化。
(2) CCD像素。这是CCD的主要性能指标，它决定了显示 图像的清晰程度，分辨率越高，图像细节的表现越好。CCD是 由面阵感光元素组成，每一个元素称为像素，像素越多，图像 越清晰。现在市场上大多以25万和38万像素划界，38万像素以 上者为高清晰度摄像机。
全数字化监 控系统
视频服务器 变倍一体摄像机
球型摄像机
吸顶球机
云台+摄像机
AC/DC电源
网络交换机
电话机
硬盘录像机 RS232/RS485
报警控制器
电话拨号器
UPS
LAN
报警探测器 来自市电220V
全数字化监控系统
声光报警灯
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闭路电视监控系统
全数字化远 程监控系统
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闭路电视监控系统 表1-1 CCD与CMOS的性能比较
性能
照度 分辨率 对比 解像度 颜色像位 色彩浓度 噪声比 电子快门 消耗功率
CCD
5～0.000 01 lx 330～600 线 较佳 较佳 可调整 较浓(可调整) 40 dB 1/60～1/100 000 s 70～300 mA
CM OS