电视监控系统基本
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控制部分则负责所有设备的控制与图像信号 的处理。
三、系统规模
小型电视监控系统,一般摄像机数量<10个。 中型电视监控系统,一般摄像机数量在10~ 100个范围内。监控系统可根据管理需要设 置若干级管理的控制键盘及相应的监视器。 大型电视监控系统,一般摄像机数量>10个, 它是将中型监控系统联网组合而成的,系统 设总控制器和分控制器进行监控管理。
电视监控系统基本结构
一、系统组成 二、系统功能 三、系统规模 四、基本参数
一、系统组成
1、摄像机
根据摄像机的性能、功能、使用环境、结构颜色等 有以下分类: (1)按性能分类 A 普通摄像机:工作于室内正常照明或室外白天。 B 暗光摄像机:工作于室内无正常照明的环境里。 C 微光摄像机:工作于室外月光或星光下。 D 红外摄像机:工作于室内、外无照明的场所。
E 报警自动切换。具有报警信号输入接口和输出接口, 当系统收到报警信号时将自动切 换到报警画面及启 动录像机设备,并将报警状态输出到指定的监视器 上。 F 报警状态自动输出系统。可将报警状态自动输出到 打印机和监视器上。 G 多个控制键盘输入接口。
H RS-485输出接口及控制输出接口。
Fra Baidu bibliotek
(4)其它控制 A 电动变焦镜头的控制。变焦镜头是在固定成像面的情况下能 够连续调整焦距的镜头, 它与电动旋转云台组合可以对相当 广阔的范围进行监视,而且还可以对该范围内任意部分进行 特写。对它的控制就是变焦、聚焦和光圈三种功能,每种有 长短、远近或开闭两种控制,总计六种控制。 B 云台的控制。电动旋转云台需要左右和上下四种控制,有些 云台还有自动巡视功能, 所以要增加云台自动控制。 C 切换设备的控制。切换的控制一般要求和云台、镜头的控制 同步,即切换到哪一路图 像,就控制哪一路的设备。 电视监控系统还有许多高级的控制。比如现在一些把云台、 变焦镜头和摄像机封装在一起的一体化摄像机,它们配有高 级的伺服系统,云台可以有很高的旋转速度,还可以预置监 视点和巡视路径,这样,平时可以按设定的路线进行自动巡 视,一旦发生报警,就能很快地对准报警点,进行定点的监 视和录像。一台摄像机可以起到几个摄像机的作用。
16、景深 在摄取图像时,调节摄像机镜头,使距离摄像机一 定距离的景物清晰成像的过程,叫做对焦(聚焦), 那个景物所在的点,称为对焦点,因为"清晰"并不 是一种绝对的概念,所以,对焦点前(靠近摄像 机)、后一定距离内的景物的成像都可以是清晰的, 这个前后范围的总和,就叫做景深,意思是只要在 这个范围之内的景物,都能清楚地拍摄到。景深的 大小,首先与镜头焦距有关,焦距长的镜头,景深 小,焦距短的镜头景深大。其次,景深与光圈有关, 光圈越小(数值越大,例如f16的光圈比f11的光圈 小),景深就越大;光圈越大(数值越小,例如 f2.8的光圈大于f5.6)景深就越小。其次,前景深小 于后后景深,也就是说,精确对焦之后,对焦点前 面只有很短一点距离内的景物能清晰成像,而对焦 点后面很长一段距离内的景物,都是清晰的。
2.传输电缆
(1)同轴电缆——用于传输短距离的视频信号, 当传输黑白视频信号时,传输2公里之外,需 加均衡放大器。
(2)光缆——当需要长距离传输视频及控制信号 时,采用光缆传输。传输距离在几十公里内 无需加中继器。
3.控制设备
(1)视频切换器 具有画面切换输出,固定画 面输出等功能。 (2)多画面分割控制器 具有顺序切换、画中 画、多画面输出显示回放影像,互联的摄像 机报警显示,点触式暂停画面,报警记录回 放,时间、日期、标题显示等功能。
9 、背光补偿 也称作逆光补偿或逆光补正,它可以有效补 偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗 的缺陷。 10 、线锁定同步 是一种利用交流电源来锁定摄像机场同步脉 冲的一种同步方式。当图像出现因交流电源 造成的网波干扰时,将此开关拨到线锁定同 步( L 、 L )的位置,就可以消除交流电源 的干扰。
7 、电子快门 是比照照相机的机械快门功能提出的一个术语,它 相当于控制 CCD 图像传感器的感光时间。 8 、自动增益控制 摄像机输出的视频信号必须达到电视传输规定的标 准电平,即 0.7VPP ,为了能在不同的景物照度条 件下都能输出 0.7VPP 的标准视频信号,必须使放 大器的增益能够在较大的范围内进行调节。这种增 益调节通常都是通过检测视频信号的平均电平而自 动完成的,实现此功能的电路称为自动增益控制电 路,简称 AGC 电路。
(2)按功能分类 A视频报警摄像机:在监视范围内如有目 标在移动时,就能向控制器发出报警信号。 B广角摄像机:用于监视大范围的场所。 C针孔振摄像机:用于隐蔽监视局部范围。 (3)按使用环境分类 A室内摄像机:摄像机外部无防护装置, 使用环境有要求。 B室外摄像机:在摄像机外安装防护罩。 内设降温风扇、遮阳罩、加热器、雨刷等。 适 应室外温、湿度等环境的变化。
13 、镜头 镜头是电视监控中必不可少的部件,镜头与 CCD 摄像机配合,可以将远距离目标成像在摄像机 的 CCD 靶面上。镜头的种类繁多,从焦距上分类, 可以分为短焦距、中焦距、长焦距和变焦距镜头; 从视场的大小分类,可以分为广角、标准、远摄镜 头;从结构上分类,还可以分为固定光圈定焦镜头、 手动光圈定焦镜头,自动光圈定焦镜头,手动变焦 镜头、自动光圈电动变焦镜头、电动三可变镜头 (光圈、焦距、聚焦这三者均可)等类型。 14、镜头成像尺寸 镜头一般可分为 25.4mm(1in) 、 16.9mm(2/3in) 、 12.7mm(1/2in) 、 8.47mm(1/3in) 和 6.35mm ( 1/4in )等几种规格,它们分别对应着不同的成 像尺寸,选用镜头时,应使镜头的成像尺寸大小相 吻合。
四、摄像机的基本参数
1、摄像机 是获取监视现场图像的前端设备,它以面 阵 CCD 图像传感器为核心部件,外加同步 信号产生电路、视频信号处理电路及电源等。 摄像机的扫描制式 监控现场的景物能过镜头在摄像机的感光 靶面上成像,再经过扫描转换将该图像以连 续的电信号形式输出。
2、CCD 图像传感器 称为电荷耦合器件, CCD 摄像机的核心部 件是面阵型 CCD 图像传感器,它由集成在 同一硅片上的数十万个等效的微型 MOS 电 容器构成。 CCD 尺寸及像素数 CCD 尺寸指的是 CCD 图像传感器感光面 的对角线的尺寸。 3、像素数 指的是摄像机 CCD 传感器的电大像素数, 对于一定尺寸的 CCD 芯片,像素数越多则 意味着每一像素单元的面积越小,因而由该 芯片构成的摄像机的分辨率也就越高。
17 、CCD Charge Coupled Device电荷耦合器件:电荷耦合器 件是一种新型半导体器件,中文译为"电子耦合组件 ",它就像传统摄像机的底片一样,是感应光线的电 路装置,你可以将它想象成一颗颗微小的感应粒子, 铺满在光学镜头后方,当光线与图像从镜头透过、 投射到CCD表面时,CCD就会产生电流,将感应到 的内容转换成数码资料储存起来。CCD像素数目越 多、单一像素尺寸越大,收集到的图像就会越清晰。
(4)按结构组成分类 A 固定式摄像机:监视固定目标。 B 可旋转式:带旋转云台摄像机,可做上、下、 左、右、旋转。 C 球形摄像机:可做360°水平旋转,90°垂直 旋转,预置旋转位置。 D半球形摄像机:吸顶安装,可做上、下、左、 右旋转。
(5)按图像颜色分类 A 黑白摄像机:灵敏度和清晰度高,但不能显示 图像颜色。 B 彩色摄像机:能显示图像颜色,灵敏度和清晰 度在同种情况下比黑白摄像机低。
4.显示终端及录像机
(1)显示终端(监示器) 前端摄像机传送到终端 的视频信号由监视器再现为图像。按功能的 不同可分为图像监视器和电视监视器。 A 图像监视器。它与电视接收机相比不含 高频调谐、中频放大、检波、音频放大等电 路 。其特点是:视频带宽可达7~8MHz, 水平清晰度达500~600线以上。显像管框内 的画面在水平和垂直方向的大小可以自由调 整,以便于对图像的全部画面进行检查。
15、镜头焦距 在实际应用中,经常会有用户提出该摄像机 能看清多么远的物体或该摄像机能看清多少 宽的场景等问题,这实际上由所先用的镜头 的焦距来决定,因为焦距决定了摄像图像的 大小 ,用不同焦距的镜头对同一位置的某一 物体摄像时,配长焦距镜头的摄像机所摄取 的景物尺寸的就大,反之,配短焦距镜头的 摄像机所摄取的景物尺寸就小。
(3)矩阵切换系统 A 分区控制功能:对键盘、监视器、摄像机进行授权。 键盘到监视器:设定哪些键盘可以控制哪些监视器。 监视器到摄像机的分区:设定哪些监视器可显示哪 些摄像机的图像。 键盘到摄像机的分区:设定 哪些键盘可调用哪些摄像机的图像。 键盘到摄像机控制的分区:设定哪些键盘可控制哪 些摄像机的动作。 B 分组同步切换。将系统中全部或部分摄像机分成若 干组,每一组摄像机可以同步地切 换到一组监视器 上。 C 任意切换。是指摄像机的任意组合,而且任一台摄 像机画面的显示时间独立可调,同 一台摄像机的画 面可以多次出现在同一组切换中,随时将任意一组 切换调到任意一台监视器上。
B 电视监视器。这种监视器兼有图像监视 器和电视接收机的功能。其特点是:可作为 录 像机的监视接收机,将广播电视信号转换 为视频信号,在屏幕显示的同时送往录像机 进行录像。作为录像机的录像信号重放时的 图像显示设备。可以输入摄像机直接传送来 的视频信号和音频信号,进行监视和 ,并同 时送往记录设备录音、录像。
(2)录像机 录像机的工作原理是通过磁头与涂有强磁性 材料的磁带之间的作用,把视频和音频信号 用磁信息方式记录在磁带上,并可将磁带上 的磁信息还原为音视频电信号。 电视监 视系统中一般都采用长时间录像机,它除了 以标准速度进行记录和重放之外,还 具有下 述功能: A 以标准速度记录的图像可以用慢速度或 静像方式进行重放。 B 以长时间记录的图像可以用快速或静像 方式重放.
11 、白平衡与黑平衡 白平衡是彩色摄像机的重要参数,它直接影响重现 图像的彩色效果,当摄像机的白平衡设置不当时, 重现图像就会出现偏色现象,特别是会使原本不带 色彩的景物也着上了颜色。黑平衡也是彩色摄像机 的一个重要参数,它是指摄像机在拍摄黑色景物或 者盖上镜头盖时,输出的 3 个基本电平应相等,使 在监视器屏幕上重现出纯黑色。 12、水平相位调整 水平相位( HP )也称作行相位,它与彩色副载波 具有严格的锁定关系。 垂直相位调整 也称作场相位,它与行相位也具有严 格的锁定关系,主要是用于保证正确的电视扫描规 律。
5、信噪比 也是摄像机的一个主要参数。其基本定义是信号对 于噪声的比值乘以 20log 。 CCD 摄像机的信噪比 的典型值一般为 45---55dB 。 6 、自动光圈接口 : 目前在市场上见到的标准 CCD 摄像机大都带有驱 动自动光圈镜头的接口,有些可同时提供两种驱动 方式(视频驱动、直流驱动)视频驱动方式是指摄 像机将视频信号电动机转动;直流驱动方式则是指 摄像机内部增加了镜头光圈电动机的驱动电路,可 以直接输出直流控制电压到镜头内的光圈电动机并 使其转动。一般视频驱动自动光圈接口使用 3 个针, 即电源正、视频、接地;而直流驱动自动光圈接口 使用 4 个针,即阻尼正、阻尼负、驱动正、驱动负。
二、系统功能
摄像部分是安装在现场的,它包括摄像机、 镜头、防护罩、支架和电动云台,它的任务 是对被摄体进行摄像并将其转换成电信号。
传输部分的任务是把现场摄像机发出的电信 号传送到控制中心,它一般包括线缆、调制 与解调设备、线路驱动设备等。
显示与记录部分把从现场传来的电信号转换
成图像在监视设备上显示,如果有必要,就 用录像机录下来,所以它包含的主要设备是 监视器和录像机。
4:分辨率 是衡量摄像机优劣的一个重要参数,它指 的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条 纹时,在监视器上能够看到的最多线数。 最低照度 也是衡量摄像机优劣的一个重要参数,有 时省掉“最低”两个字而直接简称照度。它 指的是当被摄景物的光亮度低到一定程度而 使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定 值时的景物光亮度值。