视频监控系统教程
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
不同品牌及型号的摄像机所带自动光圈接口的位置及形式是不完全一样。一般摄像机的自动光圈接口设置在机身的后面板上，但也有一些则设在机身的侧面。图 2-1 示出几种不同形式的自动光圈的接口，其中阴式方四孔接口最为常见，但不同摄像机对其各针脚的定义又不完全相同。一般视频驱动自动光圈接口使用 3 个针，即电源、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。若同时具有两种光圈驱动方式，则具体将该接口定义为 VD 还是 DD 驱动方式，须由另外的拨动开关来选择，也有的由摄像机盖板内视频处理板上不同的插座位置来选择，并在出厂前设定一种方式，还有的干脆在摄像机机身侧面及后面板上直接设定两个不同的自动光圈接口。
CCD 摄像机的附带功能
除了上述介绍的基本参数外，各品牌的摄像机大都还有一些附带的功能，如自动光圈接口、电子快门、自动增益控制、逆光补偿、线锁定同步及外同步等，下面简要介绍一下。
A 、电动光圈接口 ：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，其中有些只提供一种驱动方式（通常为视频驱动方式），也就是说，它只能配接 VD 型的自动光圈镜头，有些则可同时提供两种驱动方式（视频驱动和直流驱动）供用户选择，因此，它可以配接任何自动光圈镜头。这里，视频驱动（ VideoDriver ，简称 VD ）方式是指摄像机将视频信号电平输出到自动光圈镜头的内部，再由其内部的驱动电路输出控制电压，使镜头光圈调整电动机转动；直流驱动（ DCDriver ，简称 DD ）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，因此，具有直流驱动接口的摄像机的成本就稍许高一些（因为增加了一部分电路），但所选配的自动光圈镜头则因其内部不含有驱动电路而体积稍小一些，价格也就低一些。
（ 1 ）阴式方四孔型（ 2 ）阴式圆四孔型（ 3 ）接线端子型
B 、电子快门 ：电子快门（ ElectronicShutter ）是比照照相机的机械快门功能提出一个术语，它相当于控制 CCD 图像传感器的感光时间。由于 CCD 感光的实质是信号电荷的积累，则感光时间越长，信号电荷的积累时间就越长，输出信号电流的幅值也就越大。通过调整光生信号电荷的积累时间（即调整时钟脉冲的宽度），即可实现控制 CCD 感光时间的功能。
C 、低照度 ：低照度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。测定此参数时，还应特别注明镜头的最大相对孔径。例如，使用 F1.2 的镜头，当被景物的光亮度值低到 0.04lx 时，摄像机输出的视频信号幅值为最大幅值的 50% ，即达到 350mV （标准视频信号最大幅起来 700mV ），则称此摄像机的最低照度为 0.04lx/F1.2 。被摄景物的光亮度值再低，摄像要输出的视频信号的幅值就达不到 350mV 了，反映在监视器的屏幕上，将是一屏很难分辨出层次的、灰暗的图像。
在监控系统中选择摄像机，一般要看几个主要的参数，即分辨率、最低照度和信噪比等，另外还要考虑摄像机的附带功能及价格和今后服务等因素。以下对摄像机的几个主要参数作一介绍。
A 、 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尺寸，用于电视监控摄像机的 CCD 尺寸以 1/ 4in 、 1/ 3in 为主流。像素数指的是摄像机 CCD 传感器的最大像素数，有些给出了水平及垂直方向的像素数，如 500H*582V ，有些则组出了前两者的乘积值，如 30 万像素。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。例如，在电视监控摄像机中使用的 CCD 传感器的像素有的已达到 48 万像素。
B 、分辨率 ：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（应比摄像机的分辨率高）上能够看到的最多线数。当超过这一线数时，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相间的线条。工业监视用摄像机的分辨率通常在 380~480 线之间，广播级摄像机的分辨率则可达到 700 线左右。
视频监控系统教程
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，一般直接将监视器接在硬盘录象机上即可。如果摄像机数量很多，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”来实现。
专用监视器价格较贵，为了节省开支，也可用普通电视机替代。
第二章：摄像机的主要参数
D 、信噪比及伽玛校正系数 ：信噪比也是摄像机的ห้องสมุดไป่ตู้个主要参数。其基本定义是信号对于噪声的比值乘以 20log ，一般摄像机给出的信噪比值均是在 AGC （自动增益控制）关闭时的值，因为当 AGC 接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。 CCD 摄像机的信噪比的典型值一般为 45~55dB 。测量信噪比参数时，应使用视频杂波测量仪直接连接于摄像机的视频输出端子上。伽玛校正系数前面提到的γ值，其典型值为γ =0.45 。现行摄像机大都采用了固定的γ值。
C 、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。为了能在不同的景物照度条件下都能输出的标准视频信号，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。具有 AGC 功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但此时的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。
D 、背光补偿 ：背光补偿（ Back – lightCompensation ）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。当引入背光补偿功能时，摄像机仅对整个视场的一个子区域（如从第 80 行 ~200 行的中心区域）进行检测，通过求此区域的平均信号电平来确定 AGC 电路的工作点。由于子区域的平均电平很低， AGC 放大器会有较高的增益，使输出视频信号的幅值提高，从而使监视器上的主体画面明朗。此时的背景画面会更加明亮，但其与主体画面的主观亮度差会大大降低，整个视场的可视性得到改善。
CCD 摄像机的附带功能
除了上述介绍的基本参数外，各品牌的摄像机大都还有一些附带的功能，如自动光圈接口、电子快门、自动增益控制、逆光补偿、线锁定同步及外同步等，下面简要介绍一下。
A 、电动光圈接口 ：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，其中有些只提供一种驱动方式（通常为视频驱动方式），也就是说，它只能配接 VD 型的自动光圈镜头，有些则可同时提供两种驱动方式（视频驱动和直流驱动）供用户选择，因此，它可以配接任何自动光圈镜头。这里，视频驱动（ VideoDriver ，简称 VD ）方式是指摄像机将视频信号电平输出到自动光圈镜头的内部，再由其内部的驱动电路输出控制电压，使镜头光圈调整电动机转动；直流驱动（ DCDriver ，简称 DD ）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，因此，具有直流驱动接口的摄像机的成本就稍许高一些（因为增加了一部分电路），但所选配的自动光圈镜头则因其内部不含有驱动电路而体积稍小一些，价格也就低一些。
（ 1 ）阴式方四孔型（ 2 ）阴式圆四孔型（ 3 ）接线端子型
B 、电子快门 ：电子快门（ ElectronicShutter ）是比照照相机的机械快门功能提出一个术语，它相当于控制 CCD 图像传感器的感光时间。由于 CCD 感光的实质是信号电荷的积累，则感光时间越长，信号电荷的积累时间就越长，输出信号电流的幅值也就越大。通过调整光生信号电荷的积累时间（即调整时钟脉冲的宽度），即可实现控制 CCD 感光时间的功能。
C 、低照度 ：低照度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。测定此参数时，还应特别注明镜头的最大相对孔径。例如，使用 F1.2 的镜头，当被景物的光亮度值低到 0.04lx 时，摄像机输出的视频信号幅值为最大幅值的 50% ，即达到 350mV （标准视频信号最大幅起来 700mV ），则称此摄像机的最低照度为 0.04lx/F1.2 。被摄景物的光亮度值再低，摄像要输出的视频信号的幅值就达不到 350mV 了，反映在监视器的屏幕上，将是一屏很难分辨出层次的、灰暗的图像。
在监控系统中选择摄像机，一般要看几个主要的参数，即分辨率、最低照度和信噪比等，另外还要考虑摄像机的附带功能及价格和今后服务等因素。以下对摄像机的几个主要参数作一介绍。
A 、 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尺寸，用于电视监控摄像机的 CCD 尺寸以 1/ 4in 、 1/ 3in 为主流。像素数指的是摄像机 CCD 传感器的最大像素数，有些给出了水平及垂直方向的像素数，如 500H*582V ，有些则组出了前两者的乘积值，如 30 万像素。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。例如，在电视监控摄像机中使用的 CCD 传感器的像素有的已达到 48 万像素。
B 、分辨率 ：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（应比摄像机的分辨率高）上能够看到的最多线数。当超过这一线数时，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相间的线条。工业监视用摄像机的分辨率通常在 380~480 线之间，广播级摄像机的分辨率则可达到 700 线左右。
视频监控系统教程
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，一般直接将监视器接在硬盘录象机上即可。如果摄像机数量很多，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”来实现。
专用监视器价格较贵，为了节省开支，也可用普通电视机替代。
第二章：摄像机的主要参数
D 、信噪比及伽玛校正系数 ：信噪比也是摄像机的ห้องสมุดไป่ตู้个主要参数。其基本定义是信号对于噪声的比值乘以 20log ，一般摄像机给出的信噪比值均是在 AGC （自动增益控制）关闭时的值，因为当 AGC 接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。 CCD 摄像机的信噪比的典型值一般为 45~55dB 。测量信噪比参数时，应使用视频杂波测量仪直接连接于摄像机的视频输出端子上。伽玛校正系数前面提到的γ值，其典型值为γ =0.45 。现行摄像机大都采用了固定的γ值。
C 、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。为了能在不同的景物照度条件下都能输出的标准视频信号，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。具有 AGC 功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但此时的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。
D 、背光补偿 ：背光补偿（ Back – lightCompensation ）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。当引入背光补偿功能时，摄像机仅对整个视场的一个子区域（如从第 80 行 ~200 行的中心区域）进行检测，通过求此区域的平均信号电平来确定 AGC 电路的工作点。由于子区域的平均电平很低， AGC 放大器会有较高的增益，使输出视频信号的幅值提高，从而使监视器上的主体画面明朗。此时的背景画面会更加明亮，但其与主体画面的主观亮度差会大大降低，整个视场的可视性得到改善。