图像监控系统的设计

图像监控系统的设计

第一节监视系统设计的意义

和典型网络结构

图像通信、监控是提高企业部门的工作效率，更好地发挥人和物的潜在能力的最有力的工具。应用电视系统设计的目的就是在充分满足用户要求的情况下，使设备配置得当，投资最少。具体就是根据用户提出的使用要求和准备的投资对系统规模进行设计，包括系统间多个设备的合理配置。系统的管理操作和设备是否方便灵活;对系统可靠是否有进一步发展和扩充的可能性、兼容性以及人机关系的协调。

当前我国应用电视系统主要用于生产过程的调度监侧，对它的功能要求有以下几点:

<1)将基层观察点的被摄图像传送到中心控制室去。控制室可以对所控荃层点的摄像机进行遥控，对被摄图像应有保存的功能。

(2)配合通话系统。通话系统可以从电视系统独立出来，也可以同步控制，最好采用双工传箱。

(3)由于操作者一般是非专业人员，因此要求操作和显示必须明显直观，简单易学。

设计监视系统首先要确定系统的网络结构。应用于监视系统的网络大部分分为星型网络和多点型网络两种，前者用于较小系统，后者用于有主副点的较大规棋系统。

监视系统工程的设计，应根据使用要求、工程规模、系统造价以及用户的特殊需要来综合考虑。然后由设计者提出实施设想和措施，即总体设计方案。其中包括系统说明、系统功能、设备选用，有关问题的解决方法和措施，系统能够达到的水平和有关技术指标和工程顶算等，因为监视系统应用范围很广，设计要考虑的项目也很多，不能将其全部列出。以下对设计中的几个问题和常用的措施以及设计方法作一简要介绍。

一、监视系统基本模型

监视系统的设计首先要确定系统选用什么样的模型。由于监视系统安装的场合不同.如银行、仓库、机场、海关、码头、超级市场、宾馆、医院、工厂、交通、监狱、展览馆等等。因而对每一种场合都制定出某种特定模型比较困难。但在一般的设计中;根据拟造系

统的规模可将监视系统归为4种墓本模型。

1.第一种是最简单的系统只有数台摄像机，不需要遥控，以手动操作切换器选择画面。如图1-1监视系统模型1所示。

图1-1监视系统模型1

2.第二种是在第一种形式的基础上加上简易摄像机遥控器，如图1-2监视系统模型2所示，其遥控为直接控制方式，它的控制线数将随其控制功能的增加而增加，这种方式比较适用于监控点在室内的系统，在摄像机离控制室距离较远时，不宜使用。

图1-2监视系统模型2

3.第三种监视系统棋必如图1-3监视系统模型3所示。这种形式应用较多，它具备一般监视系统的基本功能。遥控部分采用间接控制方式，降低了对控制线的要求，同时也增加了传输距离。但它对大型监视系统不适用，特别是遥控点较多、距离较远(几公里以上)时，由于每一个遥控功能需要一根控制线，所以不便用光纤传输。

图1-3监视系统模型3

4.第四种是利用微机来调控，可自动顺序切换和遥控编码、解码传输的系统。它对大型监控电视系统和超长距离的传输更具有优越性。由于徽机控制信号均可采用串行码传输，故以遥控前端设备外，可设置若干副控台，其控制功能和主控部分相同，也可用软件形式加以限制。这种形式如图1-4监视系统模型4所示。

图1-4监视系统模型4

二、设计步骤与设备选型

1.第一步与用户商谈确定系统的基本功能。

2.第二步是现场调研和取得第一手数据。现场调研应围绕生产过程和现场环垅两个方面。对于生产过程的了解是确定系统基本功能，选择摄像机的基本位置(设点)和选择系统网络结构的基础，对千现场环境的测量为设备选型提供基本依据。

3.第三步是摄像机的选择。摄像机是监控系统的核心设备，它的种类很多:有黑白和彩色的;普通照度和低照度的，高分辨率的和低分辨率的。真空管型的和固体CCD，以及红外摄像机等，不同类型的摄像机价格差别很大。

应从下面几个方面确定摄像机。

①摄像机选型

摄像机的种类较多，根据实际需要选择制式，如图1-5摄像机型式图所示。

图1-5摄像机型式图

②黑白与彩色

并不是彩色摄像机一定比黑白像摄机好。彩色摄像机在使用中要受到很多限钊;耍调整白平衡，对于光源的色温要有要求，对照度要足够高，否则即使拍出来也是蓝绿蓝绿的画面。彩色摄像机的主要技术指标一般都是黑白机低，它主要用于对色彩有一定要求，对照度和分拼率要求不高的场合，如商店，有色彩区别的工厂生产流水线等。要注意，这里的色彩是指相对的色彩而不是严格的色彩，也就是只要求分辨出是红的，是蓝的……就可以了，因为由色彩合成的三角形知，由目前的这种R,G.B取样结构不可能确定三角形边上准确的一点。因此这种彩色摄像机若用在对色彩要求准确的场合，如印染，手术过程等就会引起误差。而黑白摄像机对光源的色温没有要求，且容易达到对照度，清晰度的较高要求，所以应优先选用黑白摄像机。

③清晰度要求

在标准照度下，使用标准的白色透光率为89.9%的透射式侧试卡，所能分辨出来的垂直黑白条纹的条数称为水平清晰度。能分辨出的水平黑白条纹的条数称为垂直清晰度。对Vidicon型，较好的可达到550线。IT-CCD一般为380线，FT-CCD可达450线，且整个画面清晰度均匀，相同清晰度下观看效果要优于Vidi-con型。彩色机的清晰度比前者低，一般在380线左右。清晰度越高要求的视频通道频带越宽，因而对传输线的要求也就越高，因此对清晰度的要求应适当，否则甚至会多花钱，办不好事。

④照度要求

摄像机的照度指标分为两种。一种是推荐照度:比标准照度小10倍时的环境照度称为推荐照度, Vidicon型一般是301 x，固体型在251x上下。由于一般应用场合的照度远没有达到标准照度，因此这时的分辨率要低一些。另一种是极限照度:就是将摄像机AGC电路接入以后摄像机所能达到的照度称为极限照度。由负反反馈理论可知，接入AGC电路的前里放大器后，信号中的嗓声也同样放大，因而SIN降低，所以虽然这时画面的整体亮度提高，显示出物体的层次，同时画面上将出现很明显的黑白嗓声，观看的干净程度变差。

摄像机的发展非常迅速，国内市场竞争激烈，一些公司的广告宣传也多有失实之处，指标吹得过高而定义不清。如有些广告上说摄像机照度要求为零点几勒克斯，这是指摄像机的犯面照度，也就是最后投射到CCD芯片或光靶上的光的强度。而环境光线到达靶面之前经过镜头要有几十倍甚至几百倍的衰减，所以要求的环境照度要比艳面照度高得多，阅读产品时要着重注意。

在确定摄像机照度指标时，要考虑所在点所处的环境，在一天中最高的亮度和最低的亮度，这个环境照度值要高于靶面亮度，并留出一定余量。应先确定照度后再考虑摄像机选型。虽然低照度摄像机配自动光圈后可适应光线变化较大的场合，但若全部采用会使造价提高效倍。设计时，应对摄像机工作时的照度进行测量。光线不足时应先考虑增加光源，再考虑使用自动光圈镜头。对于低照度，又不需要长时间不间断监视的场合.可将摄像机与照明某统联网，接到信号时同时才打开摄像机和照明光探进行监视。

对于需要长时间连续工作的场合，则应选用长寿命的CCD摄像机和较低照度的摄像机。

⑧信嗓比。倍嗓比反映了视报信号棍入多种嗓声的情况。S/N高的信号，画面清晰干净;S/N低的画面混浊，对比度小。广播级的摄像机要求S/N在55-6OdB，传输设备的信嗓比应在60dB以上。在应用电视领城一般要求不低于37dB,级好在45dB，传输设备要求在45dB 以上。

⑥制式。彩色机有NTSC制和PAL侧，黑白机一般有525行/60场和625行/50场两种。我国应用电视创式一般与广播电视制式标准相同，即黑白为625行/50场，彩色为PAL制。

此外，选择摄像机时还应考虑电源锁相,外同步,工作温度，湿度，体积，重量，供电方式，操作复杂程度等.