安防知识培训资料(doc 22页)

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安防知识
什么是CMOS摄像机？和CCD摄像机有何不同？
CMOS传感器是一种通常比CCD传感器低10倍感光度的传感器。

因为人眼能看到1Lux照度（满月的夜晚）以下的目标，CCD传感器通常能看到比人眼略好在0.1~3Lux，是CMOS传感器感光度的3到10倍。

镜头探析
1．镜头的种类（根据应用场合分类）
广角镜头：视角90度以上，观察范围较大近处图像有变形。

标准镜头：视角30度左右，使用范围较广。

长焦镜头：视角20度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米。

变焦镜头：镜头焦距连续可变，焦距可以从广角变到长焦，焦距越长则成像越大。

针孔镜头：用于隐蔽观察，经常被安装在如天花板或墙壁等地方。

2．被摄物体的大小、距离与焦距的关系
假设被摄物体的宽度和高度分别为W.H,被摄物体与镜头间的距离为L，镜头的焦距为F。

3．相对孔径
为了控制通过镜头的光通量的大小，在镜头的后部均设置了光圈。

假定光圈的有效孔径为d，由于光线折射的关系，镜光实际有效的有效孔径为D，比d大，D与焦距f之比定义为相对孔径A，即A=D/f，镜头的相对孔径决定被摄像的照度，像的照度与镜头的相对孔径的倒数来表示镜
头光圈的大小。

F值越小，光圈越大，到达CCD芯片的光通量就越大。

所以在焦距f相同的情况下，F值越小，表示镜头越好。

4．镜头的焦距
1）定焦距：焦距固定不变，可分为有光圈和无光圈两种。

有光圈：镜头光圈的大小可以调节。

根据环境江照的变化，应相应调节光圈的大小。

光圈的大小可以通过手动或自动调节，人为手工调节光圈的，称为手动光圈。

镜头自带微型电机自动调整光圈的，称为自动光圈。

无光圈：即定光圈，其通光量是固定不变的。

主要用于光源恒定或摄像机自带电子快门的情况。

2）变焦距：焦距可以根据需要进行调整，使被摄物体的图像放大或缩小。

常用的变焦镜头为六倍、十售变焦。

三可变和二可变镜头
三可变镜头：可调焦距、调聚焦、调光圈。

二可变镜头：可调焦调、调聚焦、自动光圈。

5．先配镜头原则
为了获得预期的摄像效果，在选配镜头时，应着重注意六个基本要素：A）被摄物体的大小
B）被摄物体的细节尺寸
C）物距
D）焦距
E）CCD摄像机靶面的尺寸
F）镜头及摄像系统的分辨率
操作步骤：
* 移开镜头防尖装置，连接上镜头。

对监视器色彩还原度的要求比电视机更高，故专业监视器的视放通道在亮度、色度处理和R、G、B处理上应具备精确的补偿电路和延迟电路，以确保亮/色信号和R、G、B信号的相位同步。

三是整机稳定度：监视器在构成闭路监控系统时，通常需要每天24小时，每年365天连续无间断的通电使用（而电视机通常每天仅工作几小时），并且某些监视器的应用环境可能较为恶劣，这就要求监视器的可靠性和稳定性更高。

与电视机相比而言，在设计上，监视器的电流、功耗、温度及抗电干扰、电冲击的能力和裕度以及平均无故障使用时间均要远大于电视机，同时监视器还必须使用全屏蔽金属外壳确保电磁兼容和干扰性能；在元器件的选型上，监视器使用的元器件的耐压、电流、温度、湿度等各方面特性都要高于电视机使用的元器件；而在安装、调试尤其是元器件和整机老化的工艺要求上，监视器的要求也更高，电视机制造时整机老化通常是在流水线上常温通电8小时左右，而监视器的整机老化则需要在高温、高湿密闭环境的老化流水线上通电老化24小时以上，以确保整机的稳定性。

由上面的分析可见，如果使用电视机作为监控系统的终端监视器，除了可能感觉到图像较为模糊（清晰度较低、色彩还原度较差）之外，电视机使用的元器件也不适合无间断连续使用的要求。

如果强行使用电视机作为监视器。

轻则易于产生故障，严重时可能会由于电视机的工作温度过高而引起意外事故。

二、隔行监视器和逐行监视器有什么区别？
隔行和逐行主要是指监视器显像管的扫描方式。

监视器的图像是二维图像，而其重现过程是将二维输入图像变成一位的像素串，在通过水平扫描过程实现画面从左侧向右侧的匀速移动；垂直扫描则将水平扫描线匀速地由垂
直方向移动。

隔行扫描是指将一幅图像分成两场进行扫描，第一场（奇数场）扫描1、3、5等奇数行，第二场（偶数场）扫描2、4、6等偶数行，两场合起来构成一幅完整的图像（即一帧）。

因此对于PAL制而言，每秒扫描50场，场频为50HZ，而帧频为25HZ；对NTSC而言，场频为60HZ，而帧频为30HZ，虽然在人的视觉上屏幕重现的是连续的图像，但由于奇数场合偶数场切换都会造成屏幕闪烁和明显的行间隔线的效果。

而逐行扫描则指其扫描行按次序一行接一行扫描的方式。

隔行扫描监视器有图像质量差，清晰度低，噪波大和图像闪烁严重等缺点。

逐行扫描监视器则是为了消除隔行扫描的缺陷，将模拟视频信号转换为数字信号，通过数字彩色解码，借助数字信号存储和控制技术实现一行或一场信号的重复使用（即低速读入、高速读出）的50HZ逐行扫描方式，或者再提高帧频，实现60HZ、75HZ以致85HZ的逐行扫描方式。

逐行扫描技术由于将输入信号通过A/D转换变成数字视频信号再由数字解码和数字图像处理电路进行行、场扫描处理，通道带宽大大提升（可达到
10MHZ—20MHZ）、清晰度大大提高、噪声大大降低，同时逐行显示消除了行间隔线和行间闪烁，而帧频的提高（如60HZ—85HZ）则减轻或消除了大面积的图像闪烁。

因此逐行监视器一经问世，便深受用户的欢迎。

当然，由于逐行监视器采用一行或一场的重复使用，行频比隔行提高了一倍，由15625HZ变成31250HZ，75Hz逐行的行频为46875Hz。

行频提高之后，行输出级的稳定性和可靠性将受到严重的考验，整机的设计和制造成本大大提高，因此整机的价格也较高。

三、目前市场上标称100Hz监视器是隔行还是逐行的？
如问题2所述，由于50HZ隔行监视器存在明显缺陷，我们可通过倍行的方式实现50Hz逐行扫描，或通过倍场的方式实现100Hz隔行扫描，另外还可通过倍行+变频（50Hz场频*1.2或*1.5）形成60Hz逐行或
75Hz逐行扫描，但截至目前为止，我们尚未发现国内外研发机构及芯片制造商推出倍行+倍场即100Hz逐行的技术和芯片，此外，要实现100Hz逐行显示时，显像管偏转线圈所承受的行频将达到62500Hz的驱动频率，这一高行频的显像管目前的技术也难于制造出来（显示器使用的显示管除外），因此可以断定的是目前市场上标称100Hz的监视器只能是100Hz隔行扫描监视器。

100Hz隔行扫描技术在前几年的电视机市场曾经风靡一时，其代表性芯片方案如飞利浦的MK-9倍频处理模块、东芝公司的数码100模块等。

但是随着美国像素科技和泰鼎公司的等倍（变）频60Hz（75Hz）逐行处理模块的出现。

100Hz隔行扫描技术已逐步被淘汰。

100Hz隔行扫描技与50Hz隔行扫描技术同样存在行间闪烁、视在爬行、行蠕动、图像粗糙和边缘锯齿等现象。

而60Hz及75Hz逐行扫描监视器则由于采用了高帧和逐行技术而较为理想的消除了上述100Hz扫描存在的缺陷，因而100Hz隔行技术已基本上被60Hz或75Hz逐行技术所取代。

四、监视器为什么较易受磁化？如果监视器被磁化应如何处理？
地磁场和监视器显像管周边的带磁物质，如金属机柜的漏磁等均会使电子枪电子束产生附加偏转，影响色纯度和电子枪R、G、B三叔电子束的运动轨迹精度。

另外，彩色显像管内部金属阴罩板及其支架以外部的防爆环等金属部件，在彩色监视器移动时将改变与地磁场的取向，地磁场间磁化这些部件，直接或间接地影响显像管的色纯度和会聚，在屏幕上将会造成某一局部的偏色。

故此建议监视器摆放是尽可能南北摆放（屏幕垂直南北向）且远离磁性物体，尽可能减弱地磁场的影响。

监视器中设有自动消磁电路，监视器在每次开机使用时可以消除通常情况下CRT内部金属部件被外来磁场磁化的影响。

如果监视器被磁化（表现为色纯不良）现象较轻微的，多次开关机即可使
被磁化的金属部件消磁；如果磁化严重即使多次开关机仍色纯不良的，则只好使用外部消磁的方法了。

五、CRT监视器与LED监视器在性能上有什么区别？CRT监视器会否被LCD监视器所取代？
使用阴极射线显像管（CRT）的彩色监视器和使用液晶显示屏（LCD）的彩色监视器在图像重现原理上是由区别的，前者采用磁偏转驱动实现行场扫描的方式（也称模拟驱动方式），而后者采用点阵驱动的方式（也称数字驱动方式）。

因而前者往往使用电视线来定义其清晰度，而后者则通过像素数来定义其分辨率。

CRT监视器的清晰度主要有监视器的通道带宽和显像管的点距和会聚误差决定，而后者则由所使用LCD屏的像素数决定。

CRT监视器具有价格低廉、亮度高、视角宽、使用寿命较高的优点，而LCD监视器则有体积小（平板形）、重量轻、图像无闪动无辐射的优点，但是LCD监视器的主要缺点是造价高、视角窄（侧面观看时图像变暗、彩色飘移甚者出现反色）、使用寿命短（通常LCD屏幕在烧机5000小时之后其亮度下降为正常亮度的60%以下，但CRT的平均寿命可达3万小时以上）等缺点。

应该肯定的是：价格、视角和使用寿命是影响LCD 监视器普及的三大瓶颈。

当然，LCD作为平板显示器件的一项最为成熟的前沿产品，已越来越受到国内外有关厂家的重视，其技术正在不断地进步。

目前新型采用面内切换技术的薄膜品体（TFT）工艺的LCD屏的水平视角已可达到160°、垂直视角已可达到140°；与此同时，LCD屏的价格将随着产品的逐步普及和产量的逐步上升而逐渐下降；LCD的使用寿命也将随着LCD背光源及液晶材料技术的不断进步而提高。

因此无可置疑的是若干年后（可能是5年或10年之后）LCD监视器完全有可能取代CRT 监视器成为监视器市场的主流产品。

六、监视器作为矩阵控制系统的监视器终端时，为什么在矩阵控制器切换图像是会出现一段时间的不同步现象？
在监控系统中，每路前端设备（如摄像机）等输出的图像信号中的场同步信号如果存在相位差，则矩阵控制器切换各路图像信号时，监视器便会出现一段时间的不同步现象，相位差越大，不同步的时间就越长。

因此建议在构建监控系统时，应尽量选用带有外同步（GEN-LOOK）输入的前端设备，并且所有的前端设备均使用外同步方式，即各路图像信号的同步都受同一同步信号控制，促使监视器屏幕显示同步。

七、在使用监视器观察图像时，为什么有时会出现图像扭曲、变形失真、行场不同步甚至无输入信号的故障、现象？
1、监视器的行业标准规定，专业监视器的输入信号幅度为1Vp-P±3dB （约0.7Vp-P—1.4Vp-p），输入阻抗为75欧姆。

因此，如果输入信号由于线缆衰减、阻抗不匹配或传输电缆的BNC头制作不规范等原因，造成输入信号幅度远低于0.7p-p；或者由于摄像机的输出不规范或接入了某些不规范的接入设备（如分配器、放大器等）导致输入信号幅度远大于1.4Vp-p时，均有可能造成图像失真、行场不同步等现象。

2、由于视频频率范围较宽，视频信号在传输过程中较易受到干扰（包括50Hz电源干扰，电磁波干扰等），从而影响图像质量。

干扰严重的可能造成图像扭曲、变形、滚道、行场不同步。

因此监控系统安装过程中，视频线必须远离电磁波干扰源。

3、前端设备、控制主机设备及终端设备之间的电位有电位差也会干扰视频信号，造成图像信号的畸变或图像出现滚道，如果在整个系统带电接入时（即前端设备、主控设备及终端设备均处于通电状态下接入BNC头连接前后端设备时），可能由于前后端设备的地线（实际上是便是传输电缆的屏蔽层）之间的电位差造成地对地跳火，这一跳火严重时会击毁输入端
的元件或PCB板砂锅内的地级敷线。

造成输入端开路，输入无图像故障。

因此监控系统工程的建设应严格按规范设计、施工。

接地母线应采用足够截面积的铜制导线，确保前后端的地对地电阻<1Ω，接地线不得形成封闭回路，不得与强电网零线短接或混接。

八、监视器的清晰度是如何定义的？有什么仪器可以检测出监视器的清晰度？
监视器的清晰度是由监视器视频通道的带宽和显像管的点距和会聚误差决定的，对于PAL信号而言，其通道带宽与清晰度这件的折算关系为1M78线，对NTSC制式而言，为1M56线；此外，要确保监视器相应的清晰度，监视器使用的显像管的点距和会聚误差也必须达到相应的要求，例如对会聚误差而言：监视器水平清晰度≤水平宽度（mm）/中心会聚误差（mm）
必须指出的是，某些厂家在监视器出场时对监视器的清晰度的标称有夸大行为。

实际上对于监视器清晰度的评判一方面可以通过图像主观评价判别出来，另一方面也可以通过专用仪器----带多波群图像的图像信号发生器的显示结果判别出来。

九、同一支彩色摄像机在不同的彩色监视器上为什么有的能显示出彩色，有的只能显示黑白图像？
摄像机和监视器作为监视系统的前、后端设备，其原理刚好相反，前者是通过CCD（或其他传感器件）将被摄对象的成像转变成为电信号，并经视频处理电路处理成为视频信号；而监视器则用于将视频信号通过视频通道的解码电路分解出红（R）、绿（G）、蓝（B）和亮度（Y）信号，并通过释放电路驱动显像管的电子枪形成R、G、B三束电子束摄向屏幕。

输入视频信号还同时通过同步分离电路分离出行、场同步信号，并通过行、场偏转线圈产生行、场扫描信号，促使摄向屏幕的电子束一一落在相应位
置，最终重现一幅幅稳定的图像。

对于PAL彩色视频信号而言，其色度信号通常被调制在中心频率为4.43MHz的彩色副载波上，如果摄像机产生的彩色副载波频率产生偏移，或者监视器解码电路的4.43MHz负载波振荡器的中心频率产生偏移，则有可能使重现的图像不能显示出彩色，而变成寄生有网纹信号的黑白图像。

画面分割器
在有多个摄像机组成的电视监控系统中，通常采用视频切换器使多路图像在一台监视器上轮流显示。

但有时为了让监控人员能同时看到所有监控点的情况，往往采用多画面分割器使得多路图像同时显示在一台监视器上。

当采用几台多画面分割器时，就有可能用与多画面分割器相同数量的监视器将所有摄像机传送来的多个画面同时显示。

这样，既减少了监视器的数量，又能使监控人员一目了然地监视各个部位的情况。

常用的画面分割器为四画面、九画面和十六画面。

画面分割器的基本工作原理
采用图像压缩和数字化处理的方法，把几个画面按同样的比例压缩在一个监视器的屏幕上。

有的还带有内置顺序切换器的功能，此功能可将各摄像机输入的全屏画面按顺序和间隔时间轮流输出显示在监视器上(如同切换主机轮流切换画面那样)，并可用录像机按上述的顺序和时间间隔记录下来。

其间隔时间一般是可调的。

主要性能：
1.全压缩图像，数字化处理的彩色/黑白画面分割器；
2.四路(或九、十六路)视频输入并带有四路(或九、十六路)的环接输出；
3.内置可调校时间的顺序切换器和独立的切换输出。

根据摄像机的编号对全屏画面按顺序切换显示，敏路画面的显示时间可由用户自己进行优化编程调整；
4.高解像度以及实时更新率。

画面指标为512×512象素，更新率为25-30场/秒；
5.录像带重放时可实现1/4(或1/9、1/16)画面到全屏画面变焦(还原为实时全屏画面)；
6.与标准的SUPER-VHS录像机兼容(有的还具有S-VHS接口)；
7.有报警输入/输出接口，可与报警系统联动。

报警时可调用全屏画面并产生报警输出信号启动录像机或其它相关设备。

也就是说，当报警信号产生时，与该警报相关区域的场景将以全屏画面显示出来，并可自动录像。

用户可自行设定警报的持续时间和录像的持续时间。

报警输入接口数目与画面输入数目相同；
8.八个字符的摄像机名称。

用户可自已编程设定给每个摄像机最多达八个字符的名称；
9.报警画面叠加、视频信号丢失指标。

该功能可方便用户快速检查出现丢失的原因；
10.设置屏幕菜单编程/调用。

编程简单、操作容易，人-机界面友好；
11.电子保险锁。

用户可自行设定密码，被允许的操作者才能进行系统的操作。

何为全双工，何为半双工
全双工：同一时刻既可发又可收
半双工：同一时刻不可能既发又收，收发是时分的。

全双工要求：收与发各有单独的信道、可用于实现两个站之间通讯及星型网、环网、不可用于总线网。

半双工要求：收发可共用同一信道，可用于各种拓扑结构的局域网络最常用于总线网、半双工数据速率理论上是全双工的一半。

方向幕帘红外探测器
方向幕帘红外探测器一般是采用双向脉冲记数的工作方式，即A方向到B 方向报警，B方向到A方向不报警。

具有入侵方向识别能力，用户从内到外进入警戒区，不会触发报警，在一定时间内返回不会引发报警，只有非法入侵者从外界侵入才会触发报警，极大的方便了用户在设防的警戒区域内活动，同时又不触发报警系统。

安防监控系统的组成
安防监控系统是一门被人们日益重视的新兴专业，就目前发展看，应用普及越来越广，科技含量越来越高。

几乎所有高新科技都可促进其发展，尤其是信息时代的来临，更为该专业发展提供契机。

但就监控业界而言，系统组成一直没得到明确的划分，这使工程商和用户之间谈到安防监控系统时沟通很不方便。

对于安防监控系统，根据系统各部分功能的不同，我们将整个安防监控系统划分为七层——表现层、控制层、处理层、传输层、执行层、支撑
层、采集层。

当然，由于设备集成化越来越高，对于部分系统而言，某些设备可能会同时以多个层的身份存在于系统中。

一. 表现层
表现城是我们最直观感受到的，它展现了整个安防监控系统的品质。

如监控电视墙、监视器、高音报警喇叭、报警自动驳接电话等等都属于这一层。

二. 控制层
控制层是整个安防监控系统的核心，它是系统科技水平的最明确体现。

通常我们的控制方式有两种——模拟控制和数字控制。

模拟控制是早期的控制方式，其控制台通常由控制器或者模拟控制矩阵构成，适用于小型局部安防监控系统，这种控制方式成本较低，故障率较小。

但对于中大型安防监控系统而言，这种方式就显得操作复杂且无任何价格优势了，这时我们更为明智的选择应该是数字控制。

数字控制是将工控计算机作为监控系统的控制核心，它将复杂的模拟控制操作变为简单的鼠标点击操作，将巨大的模拟控制器堆叠缩小为一个工控计算机，将复杂而数量庞大的控制电缆变为一根串行电话线。

它将中远程监控变为事实、为Internet远程监控提供可能。

但数字控制也不是那么十全十美，控制主机的价格十分昂贵、模块浪费的情况、系统可能出现全线崩溃的危机、控制较为滞后等等问题仍然存在。

三. 处理层
处理层或许该称为音视频处理层，它将有传输层送过来的音视频信号加以分配、放大、分割等等处理，有机的将表现层与控制层加以连接。

音视频分配器、音视频放大器、视频分割器、音视频切换器等等设备都属于这一层。

四. 传输层
传输层相当于安防监控系统的血脉。

在小型安防监控系统中，我们最常见的传输层设备是视频线、音频线，对于中远程监控系统而言，我们常使用的是射频线、微波，对于远程监控而言，我们通常使用Internet这一廉价载体。

值得一提的是，新出现的传输层介质——网线/光纤。

大多数人在数字安防监控上存在一个误区，他们认为控制层使用的数字控制的安防监控系统就是数字安防监控系统了，其实不然。

纯数字安防监控系统的传输介质一定是网线或光纤。

信号从采集层出来时，就已经调制成数字信号了，数字信号在目前已趋成熟的网络上跑，理论上是无衰减的，这就保证远程监控图像的无损失显示，这是模拟传输无法比拟的。

当然，高性能的回报也需要高成本的投入，这是纯数字安防监控系统无法普及最重要的原因之一。

五. 执行层
执行层是我们控制指令的命令对象，在某些时候，它和我们后面所说的支撑诚、采集层不太好截然分开，我们认为受控对象即为执行层设备。

比如：云台、镜头、解码器、球等等。

六. 支撑层
顾名思义，支撑层是用于后端设备的支撑，保护和支撑采集层、执行层设备。

它包括支架、防护罩等等辅助设备。

七. 采集层
采集层是整个安防监控系统品质好坏的关键因素，也是系统成本开销最大的地方。

它包括镜头、摄像机、报警传感器等等
PAL
使用50Hz交泫电的国家采用的一种彩色电视标准，包括英国，中东，远东，欧洲和非注洲。

它规定每秒25帧图像
NTSC
由国际电视标准委员会规定的彩色电视广播标准。

它规定第秒30帧图像，广泛用于北美，日本和南美的许多国家
MPEG-4组织大力推举其互操作性
mpeg-4产业论坛于4月4日称，mpeg-4多媒体解码标准的发展势头越来越猛，因为测试mpeg-4产品的公司数量日渐增多。

据设在加州san ramon的mpeg-4产业论坛（m4if）称，皇家飞利浦电子公司、三星电子有限公司、苹果公司和ibm公司等总计29家公司成功地完成了mpeg-4第三轮互操作性测试。

一家经销商的产品编码常常可以用另一家销售商的解码器播放。

m4if发言人称：“这是测试开始以来m4if第一次在公开场合露面，因为我们已经达成了统一标准。

我们发现，参加互操作性测试的公司在大量增加。

在过去两天里有四家销售商决定参加测试，加入测试申请人数越来越多。

该发言人称，测试的下一步将是流式内容直播，m4if还在实施一项自认证计划，使销售商能够测试产品的适应性。

dicas数字图像解码公司总裁sebastian moeritz指出，互操作性是相当重要的，因为mpeg-4采用多销售商模式，而该模式是realnetworks公司和微软公司开发的解码技术所不具有的特征。

dicas 数字图像解码公司总部设在柏林，是视频解码技术的开发商，也是m4if的成员。

他指出：“mpeg-4提供的是用户无法从realnetworks公司和微软。