安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識(shí)之從入門到精通(入門篇最終修改)

1、安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識(shí)之-從入門到精通 （入門篇）主編：研發(fā)中心-產(chǎn)品管理部安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識(shí)之一從入門到精通（入門篇）資料版本V1.1日期 2014年5月浙江大華技術(shù)股份有限公司版權(quán)所有，保留一切權(quán)利。非經(jīng)本公司書面許可，任何單位和個(gè)人不得擅自摘抄、復(fù)制本 書的部分或全部，并不得以任何形式傳播。前言浙江大華技術(shù)股份有限公司（下簡稱：大華股份）經(jīng)過十年的磨練，向著“行業(yè)領(lǐng)先，產(chǎn)業(yè)報(bào)國”的目標(biāo)不斷創(chuàng)新和發(fā)展壯大。今天的大華公司已經(jīng)是安防監(jiān)控領(lǐng)域里舉足輕重的企業(yè)。大華公司提供視頻監(jiān)控后端存儲(chǔ)、前端采集、通信傳輸、系統(tǒng)管理、解碼上墻的完整解決方案。為了幫助大家更好的理解大華產(chǎn)品，幫助新員工、在職員工熟悉安防

2、專業(yè)知識(shí)，了解掌握公司產(chǎn)品，特別編寫了“視頻監(jiān)控技術(shù)與產(chǎn)品入門”基礎(chǔ)資料庫，這套資料庫包括：行業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)：1. 安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識(shí)之從入門到精通（入門篇）2. 安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識(shí)之?dāng)z像機(jī)技術(shù)3. 安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識(shí)之 DVR 技術(shù)4. 安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識(shí)之 ITS 技術(shù)5. 安防監(jiān)控基礎(chǔ)知識(shí)之軟件技術(shù)產(chǎn)品基礎(chǔ)知識(shí)：1. 大華股份監(jiān)控產(chǎn)品知識(shí)前端產(chǎn)品2. 大華股份監(jiān)控產(chǎn)品知識(shí)后端產(chǎn)品3. 大華股份監(jiān)控產(chǎn)品知識(shí)智能交通產(chǎn)品4. 大華股份監(jiān)控產(chǎn)品知識(shí)顯示產(chǎn)品5. 安防系統(tǒng)方案基礎(chǔ)知識(shí)解決方案基礎(chǔ)6. 安防系統(tǒng)方案基礎(chǔ)知識(shí)常見安防解決方案剖析本套叢書深入簡出的介紹了大華產(chǎn)品的原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和業(yè)務(wù)性能等，嘗試

3、用通俗易懂的語言將復(fù)雜的視頻監(jiān)控產(chǎn)品展現(xiàn)在具備不同知識(shí)結(jié)構(gòu)的讀者面前。讀者對象本套叢書適合于以下讀者閱讀：大華公司新員工大華公司非開發(fā)人員大華公司客戶（受控版）目錄第一章 安防監(jiān)控概述1.1 安全防范基礎(chǔ)知識(shí)1.1.1 安 全防范基本概念根據(jù)現(xiàn)在漢語詞典的解釋，所謂安全，就是沒有危險(xiǎn)、不受侵害、不出事故；所謂防范，就是防備、戒備，而防備是指作好準(zhǔn)備以應(yīng)付攻擊或避免受害，戒備是指防備和保護(hù)。綜合上述解釋，是否可以給安全防范下如下定義：做好準(zhǔn)備和保護(hù)，以應(yīng)付攻擊或者避免受害，從而使被保護(hù)對象處于沒有危險(xiǎn)、不受侵害、不出現(xiàn)事故的安全狀態(tài)。顯而易見， 安全是目的，防范是手段，通過防范的手段達(dá)到或?qū)崿F(xiàn)安

4、全的目的，就是安全防范的基本 內(nèi)涵。1.1.2 安 全防范的三種基本防范手段：人防、物防和技防安全防范是社會(huì)公共安全的一部分，安全防范行業(yè)是社會(huì)公共安全行業(yè)的一個(gè)分支。就防范手段而言，安全防范包括人力防范、實(shí)體（物）防范和技術(shù)防范三個(gè)范疇。其中人力防范和實(shí)體防范是古已有之的傳統(tǒng)防范手段，它們是安全防范的基礎(chǔ)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些傳統(tǒng)的防范手段也不斷融入新科技的內(nèi)容。技術(shù)防范的概念是在近代科學(xué)技術(shù)（最初是電子報(bào)警技術(shù)）用于安全防范領(lǐng)域并逐漸形成的一種獨(dú)立防范手段的過程中所產(chǎn)生的一種新的防范概念。由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及應(yīng)用，“技術(shù)防范”的概念也越來越普及，越來越為警察執(zhí)法部門和社

5、會(huì)公眾所認(rèn)可和接受，以致成為使用頻率很高的一個(gè)新詞匯，技術(shù)防范的內(nèi)容也隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷更新。在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的當(dāng)今時(shí)代，可以說幾乎所有的高新技術(shù)都將或遲或早的移植、應(yīng)用于安全防范工 作中。因此，“技術(shù)防范”在安全防范技術(shù)中的地位和作用將越來越重要，它已經(jīng)帶來了 安全防范的一次新的革命。安全防范的三個(gè)基本要素是：探測、延遲與反應(yīng)。探測（ Detection）是指感知顯形和 隱性風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生并發(fā)出報(bào)警；延遲（ Delay）是指延長和推延風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的進(jìn)程； 反應(yīng)（Response）是指組織力量為制止風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生所采取的快速行動(dòng)。在安全防范的 三種基本手段中，要實(shí)現(xiàn)防范的最終目的，都要

6、圍繞探測、延遲、反應(yīng)這三個(gè)基本防范要 素開展工作、采取措施，以預(yù)防和阻止風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生。當(dāng)然，三種防范手段在實(shí)施防范 的過程中，所起的作用有所不同?；A(chǔ)的人力防范手段（人防）是利用人們自身的傳感器（眼、耳等）進(jìn)行探測，發(fā)現(xiàn)妨害或破壞安全的目標(biāo)，作出反應(yīng)；用聲音警告、恐嚇、設(shè)障、武器還擊等手段來延遲或阻止危險(xiǎn)的發(fā)生，在自身力量不足時(shí)還要發(fā)出求援信號(hào)，以期待做出進(jìn)一步的反應(yīng)，制止危險(xiǎn)的發(fā)生或處理已發(fā)生的危險(xiǎn)。實(shí)體防范(物防)的主要作用在于推遲危險(xiǎn)的發(fā)生，為“反應(yīng)“提供足夠的時(shí)間?，F(xiàn)代的實(shí)體防范，已不是單純物質(zhì)屏障的被動(dòng)防范，而是越來越多地采用高科技地手段，一方面使實(shí)體屏障被破壞地可能性變小，增大延

7、遲時(shí)間；另一方面也使實(shí)體屏障本身增加探測和反應(yīng)的功能。技術(shù)防范手段可以說是人力防范手段和實(shí)體防范手段的功能延伸和加強(qiáng)，是對人力防范和實(shí)體防范在技術(shù)手段上的補(bǔ)充和加強(qiáng)。它要融入人力防范和實(shí)體防范之中，使人力防范和實(shí)體防范在探測、延遲、反應(yīng)三個(gè)基本要素中間不斷地增加高科技含量，不斷提高探測能力、延遲能力和反應(yīng)能力，使防范手段真正起到作用，達(dá)到預(yù)期的目的。探測、延遲和反應(yīng)三個(gè)基本要素之間是相互聯(lián)系、缺一不可的關(guān)系。一方面，探測要準(zhǔn)確無誤、延遲時(shí)間長短要合適，反應(yīng)要迅速；另一方面，反應(yīng)的總時(shí)間應(yīng)小于(至多等于)探測加延遲的總時(shí)間。1.1.3 安全防范技術(shù)與安全技術(shù)防范安全防范技術(shù)是用于安全防范的專門技

8、術(shù)，在國外，安全防范技術(shù)通常分為三類：物理技術(shù)防范(Physical Protection)、電子防范技術(shù)(Electronic Protection)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué) 防范技術(shù)(Biometric Protection)。這里的物理防范技術(shù)主要指實(shí)體防范技術(shù)，如建筑物 和實(shí)體屏障以及與其匹配的各種實(shí)物設(shè)施、設(shè)備和產(chǎn)品(如門、窗、柜、鎖等)；電子防范技術(shù)主要是指應(yīng)用于安全防范的電子、通信、計(jì)算機(jī)與信息處理及其相關(guān)技術(shù)，如：電子報(bào)警技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、出入口控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及其相關(guān)的各種軟件、系統(tǒng)工程等。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)防范技術(shù)是法庭科學(xué)的物證鑒定技術(shù)和安全防范技術(shù)中的模式識(shí)別相結(jié)合的產(chǎn)物，他主

9、要是指利用人體的生物學(xué)特征進(jìn)行安全技術(shù)防范的一種特殊技術(shù)門類，現(xiàn)在應(yīng)用較廣的有指紋、掌紋、眼紋、聲紋等識(shí)別控制技術(shù)。安全技術(shù)防范是以安全防范技術(shù)為先導(dǎo)，以人力防范為基礎(chǔ)，以技術(shù)防范和實(shí)體防范為手段，所建立的一種具有探測、延遲、反應(yīng)有序結(jié)合的安全防范服務(wù)保障體系。他是以預(yù)防損失和預(yù)防犯罪為目的的一項(xiàng)公安業(yè)務(wù)和社會(huì)公共事業(yè)。對于警察執(zhí)法部門而言，安全技術(shù)防范就是利用安全防范技術(shù)開展安全防范工作的一項(xiàng)公安業(yè)務(wù)；而對于社會(huì)經(jīng)濟(jì)部門來說，安全技術(shù)防范就是利用安全防范技術(shù)為社會(huì)公眾提供一種安全服務(wù)的產(chǎn)業(yè)。既然是一種產(chǎn)業(yè)，就要有產(chǎn)品的研制與開發(fā)，就要有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與工程的施工、服務(wù)和管理。1.1.4 安全防范

10、技術(shù)的專業(yè)體系安全技術(shù)防范作為社會(huì)公共安全科學(xué)技術(shù)的一個(gè)分支，具有其相對獨(dú)立的技術(shù)內(nèi)容和專業(yè)體系。根據(jù)我國安全防范行業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀和未來發(fā)展，我們可以將安全防范技術(shù)按照學(xué)科專業(yè)、產(chǎn)品屬性和應(yīng)用領(lǐng)域的不同進(jìn)行如下分類：1. 入侵探測與防盜報(bào)警技術(shù)2. 視頻監(jiān)控技術(shù)3. 出入口目標(biāo)識(shí)別與控制技術(shù)4. 報(bào)警信息傳輸技術(shù)5. 移動(dòng)目標(biāo)反劫、防盜報(bào)警技術(shù)6. 社區(qū)安防與社會(huì)救助應(yīng)急報(bào)警技術(shù)7. 實(shí)體防護(hù)技術(shù)8. 防爆安檢技術(shù)9. 安全防范網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)集成技術(shù)10. 安全防范工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)由于安全防范技術(shù)是正在發(fā)展中的新興技術(shù)領(lǐng)域，因此上述專業(yè)的劃分只具有相對意義。實(shí)際上上述各項(xiàng)專業(yè)技術(shù)本身，都涉及諸多不

11、同的自然科學(xué)和技術(shù)的門類，它們之間又互相交叉和相互滲透，專業(yè)的界限會(huì)變得越來越不明顯，同一技術(shù)同時(shí)應(yīng)用于不同專業(yè)的情況也會(huì)越來越多。我公司主要涉及的是視頻監(jiān)控技術(shù)，但目前的視頻監(jiān)控技術(shù)也不是單一的，也涉及到與入侵探測、防盜報(bào)警系統(tǒng)相結(jié)合的一些聯(lián)動(dòng)報(bào)警技術(shù)。1.2 視頻監(jiān)控簡介本文介紹的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，主要指的是閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)的視頻信號(hào)是非公開傳輸?shù)?，只能提供給特定的使用者觀看，因此稱為閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)。英文縮寫是： CCTV(closed-circuit television) ，閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)跨行業(yè)的綜合性保安系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)用了世界上最先進(jìn)的傳感技術(shù)、監(jiān)控?cái)z像技術(shù)、通訊

12、技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，組成一個(gè)多功能全方位監(jiān)控的高智能化的處理系統(tǒng)。閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)因其能給人最直接的視覺、聽覺感受，以及對被監(jiān)控對象的可視性、實(shí)時(shí)性及客觀性的記錄，因而已成為當(dāng)前安全防范領(lǐng)域的主要手段，被廣泛應(yīng)用。視頻監(jiān)控系統(tǒng)一直是監(jiān)控領(lǐng)域中的熱點(diǎn)，它以直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而在各個(gè)行 業(yè)得到廣泛應(yīng)用，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展與電子、通信的發(fā)展息息相關(guān)，就其發(fā)展的階段看,主要經(jīng)歷了以下階段。1.2.1 基于模擬傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)在20世紀(jì)90年代初及其以前，主要是以模擬設(shè)備為主的閉路監(jiān)控系統(tǒng)，稱為第一代 視頻監(jiān)控系統(tǒng)，即模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)。這種基于模擬圖像的視頻監(jiān)控系統(tǒng)從電視機(jī)、攝像 機(jī)誕生的那天，就

13、已經(jīng)誕生。其視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由攝像機(jī)、視頻切換矩陣、監(jiān)視器、錄 像機(jī)等組成，通過視頻線、控制線連接，主要用于安保、生產(chǎn)管理場合。其特點(diǎn)是模擬視 頻信號(hào)傳輸，使用串口控制，傳輸距離有限，遠(yuǎn)距離傳輸需要光傳輸設(shè)備，監(jiān)控方式單一， 智能化，集成度不高。系統(tǒng)構(gòu)成：前汽攝像機(jī)+視頻光端機(jī)視糠峰+VCR樵僑機(jī)1.2.2 ?；旌弦曨l監(jiān)控系統(tǒng)20世紀(jì)90年代中期，隨著計(jì)算機(jī)處理能力的提高和數(shù)字視頻技術(shù)、嵌入式技術(shù)的發(fā)展，人們利用計(jì)算機(jī)以及專用大規(guī)模集成電路的高速數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)行視頻的采集和處理，從而大大提高了圖像質(zhì)量，增強(qiáng)了視頻監(jiān)控的功能。整個(gè)系統(tǒng)的視頻、音頻信號(hào)的采集、存儲(chǔ)主要為數(shù)字形式，質(zhì)量較高，但是視頻

14、信號(hào)的傳輸和現(xiàn)實(shí)，基本還是模擬信號(hào)。DVR（數(shù)字硬盤錄像機(jī)）是第二代多媒體監(jiān)控系統(tǒng)的核心產(chǎn)品，有采用PC平臺(tái)（已經(jīng)趨于淘汰）和嵌入式 DVR兩種流行產(chǎn)品。在較大型的項(xiàng)目中，仍然會(huì)使用視頻矩陣，使圖像能夠分配給任意的監(jiān)視器使用。整個(gè)系統(tǒng)數(shù)字視頻信號(hào)和模擬視頻信號(hào)處理并存。1.2.3 網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)到了 20世紀(jì)90年代末特別是近 5年；隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬、計(jì)算機(jī)處理能力和存儲(chǔ)容量的 迅速提高，以及各種實(shí)用視頻信息處理技術(shù)的出現(xiàn)，視頻監(jiān)控進(jìn)入了全新的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，稱 為第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)。第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)為依托，以數(shù) 字視頻的壓縮、傳輸、存儲(chǔ)和播放為核心，以智能實(shí)用的圖像分

15、析為特色，引發(fā)了視頻監(jiān) 控行業(yè)的技術(shù)革命。第三代視頻監(jiān)控領(lǐng)域，集中了多媒體技術(shù)、數(shù)字圖像處理及遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)茸钚录夹g(shù)。 不僅僅可以解決圖像傳輸、遠(yuǎn)程控制、現(xiàn)場信號(hào)采集等監(jiān)控功能，還可提供高質(zhì)量的監(jiān)控 圖像和便捷的監(jiān)控方式。第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般基于TCP/IP架構(gòu)，符合通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢。系統(tǒng)所有硬件軟件全都采用專業(yè)設(shè)計(jì)、具備專業(yè)的制造工藝。在編解碼方面，采用 專用的高速DSP處理芯片，系統(tǒng)軟件采用穩(wěn)定性最高的實(shí)時(shí)專用操作系統(tǒng)，因此具有功能 強(qiáng)大、可靠性高、功耗小、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、軟件的擴(kuò)展升級方便等優(yōu)點(diǎn)，具有非常廣泛 而靈活的應(yīng)用。示意圖如下：1.2.4 大規(guī)模數(shù)?；旌弦曨l監(jiān)控系統(tǒng)近幾年，平安

16、城市、智慧城市概念以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)從早期 的僅僅提供清晰的，可控制的圖像到目前的越來越多的面向用戶實(shí)戰(zhàn)需求、面向各種業(yè)務(wù) 處理以及智能化應(yīng)用發(fā)展。用戶的需求也由早期的需要機(jī)器設(shè)備提供清晰可用的視頻信號(hào) 發(fā)展到了需要機(jī)器設(shè)備在原始視頻信號(hào)的基礎(chǔ)上提供更多的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用；面對越來越海量的 設(shè)備和信息，用戶越來越多的需要通過智能化應(yīng)用，用機(jī)器代替人力協(xié)助處理信息，人工 智能可以對信息進(jìn)行識(shí)別、統(tǒng)計(jì)、歸納、挖掘等處理，輔助使用者進(jìn)行決策，擺脫過去諸 如人工視頻巡檢、監(jiān)看、設(shè)備維護(hù)等這種繁重的體力勞動(dòng)。軟件在視頻監(jiān)控中的作用越來 越大，同時(shí)TCP/IP技術(shù)由于其自生的一些問題，還是不能

17、完全取代模擬以及非IP數(shù)字信號(hào)技術(shù)。因此，面對復(fù)雜的應(yīng)用，在一些大型項(xiàng)目中，會(huì)涉及到大規(guī)模、多技術(shù)混合應(yīng)用 的的情況，同時(shí)，監(jiān)控設(shè)備也開始向多業(yè)務(wù)處理，模數(shù)混合發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)綜合應(yīng)用為目的。系統(tǒng)構(gòu)成：攝像機(jī)+光端機(jī)十多功能矩陣+DVR/DVS+SAN/NAS+流媒體服務(wù)器+綜合業(yè)務(wù)管理平臺(tái)第二章前端部分知識(shí)2.1 攝像機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)2.1.1 圖像傳感器原理現(xiàn)代安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開圖像傳感器技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。而在圖像傳感器中，日商所獨(dú)占的CCD專感器與百家爭鳴的 CMO贊感器都在盡力克服自身的缺點(diǎn)，希望成為市場上 的主流技術(shù)。2.1.1.1 CCD/CMOS感器技術(shù)簡介1) 技術(shù)簡介CCD/CMO圈

18、像傳感器是當(dāng)前主流的兩種器件，其實(shí)物如下圖所示。從外觀上看它們并沒有實(shí)質(zhì)的差異。CCDCMOS傳感器實(shí)物CCD (Charge Coupled Device )是電荷耦合器件的英文簡寫。它由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室于1969 年發(fā)明。CMOS( Complementary Metal Oxide Semiconductor ),是互補(bǔ)金屬氧化物 半導(dǎo)體的英文簡寫。它本意是一種半導(dǎo)體制造工藝，當(dāng)標(biāo)識(shí)圖像傳感器時(shí)特制采用CMOS工藝制造的器件。2) 成像原理CCD/CMOS 光無論是CCDE是CMOS它們都采用感光元件作為影像捕獲的基本手段,元件單元的核心都是一個(gè)感光二極管，該二極管在接受光線照射之后能夠產(chǎn)

19、生輸出電流或電壓，而電流的強(qiáng)度則與光照的強(qiáng)度對應(yīng)。輸出的電壓或電流經(jīng)過放大器放大，A/D轉(zhuǎn)換后就成為可以被計(jì)算機(jī)其他數(shù)字器件處理的圖像數(shù)據(jù)?；竟ぷ髁鞒倘缦聢D:基本工作流程由于每個(gè)像素單元是一樣的，所以對光線的反應(yīng)也近似，這樣是沒有辦法區(qū)分出色彩 的，因此在彩色成像時(shí)，按照一定的規(guī)律在每個(gè)像素前放置一個(gè)微小的顏色透鏡，這樣就 可以使不同的像素單元僅對某一色彩的光線產(chǎn)生光敏特性。根據(jù)建立在大量統(tǒng)計(jì)規(guī)律的基 礎(chǔ)上所體現(xiàn)的人的視覺特性，目前多采用 RGB (red, green, blue)三原色矩陣來對顏色 進(jìn)行分離如同圖所示。這樣每個(gè)像素單元對光的反應(yīng)就表示一種顏色的光強(qiáng)，在該像素點(diǎn) 上的其他顏

20、色就依據(jù)周圍像素的顏色強(qiáng)度通過差值來得到，這個(gè)差值過程通常也稱為解馬 賽克。其過程如下圖所示。通過這種方式雖然降低了圖像顏色的分辨率，但用一片傳感器 就可以獲得彩色圖像數(shù)據(jù)，同是減少了要存貯的數(shù)據(jù)量。利用rGRB巨陣采集彩色圖像插值組合RGB 輸出圖像彩色還原原理2.1.1.2 CCD/CMOS感器主要區(qū)別CCD CMOS1態(tài)圖像傳感器在光檢測方面都利用了硅的光電效應(yīng)原理，其根本不同 點(diǎn)在于像素光生成電荷的讀出方式。造成這種差異的原因在于：CCD勺特殊工藝可保證數(shù)據(jù)在傳送時(shí)不會(huì)失真，因此各個(gè)象素的數(shù)據(jù)可匯聚至邊緣再進(jìn)行放大處理；而CMOS：藝的數(shù)據(jù)在傳送距離較長時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，因此，必須先放大再

21、整合各個(gè)象素的數(shù)據(jù)。對于CMOS感器，每一個(gè)感光元件都直接整合了放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換邏輯，當(dāng)感光二極 管接受光照、產(chǎn)生模擬的電信號(hào)之后，電信號(hào)首先被該感光元件中的放大器放大，然后直 接轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。換句話說，在CMOS感器中，每一個(gè)感光元件都可產(chǎn)生最終的數(shù)字輸出。CMOS像傳感器芯片的結(jié)構(gòu)如圖所示。典型的CMOS素單元主要由感光區(qū)和采樣電容及放大器構(gòu)成，多個(gè)單元構(gòu)成一個(gè)像素陣列（二維可編址傳感器陣列），傳感器的 每一列與一個(gè)位線相連，行允許、線允許所選擇的行內(nèi)每一個(gè)敏感單元輸出信號(hào)送入它所 對應(yīng)的位線上，位線末端是多路選擇器，按照各列獨(dú)立的列編址進(jìn)行選擇，輸出相應(yīng)像素 信號(hào)。采樣電容CMO

22、S 傳感器結(jié)構(gòu)示意圖而在CC茨感器中，每一個(gè)感光元件都不對輸出的電流作進(jìn)一步的處理，而是將它直接輸出到感光元件的存儲(chǔ)單元，由于感光元件生成的電信號(hào)實(shí)在太微弱了，無法直接進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換工作，因此這些輸出數(shù)據(jù)必須做統(tǒng)一的放大處理，這項(xiàng)任務(wù)是由CC臏感器中的放大器專門負(fù)責(zé)，經(jīng)放大器處理之后，每個(gè)像點(diǎn)的電信號(hào)強(qiáng)度都獲得同樣幅度的增大；但由于CCm身無法將模擬信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，因此還需要一個(gè)專門的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行處理。但在周邊組成上，CCDJ感光元件與CMOS感光元件也不相同，如下圖所示，CCD勺感光元件除了感光二極管之外，包括一個(gè)用于控制相鄰電荷的存儲(chǔ)單元，感光二極管占據(jù)了絕大多數(shù)面積，不像 CM

23、OS樣，每個(gè)感光元件還集成了采樣電容、放大器、A/D裝換等器件。因此在相同面積下，CCD勺感光區(qū)域占據(jù)了較多的面積，而CMOS于其復(fù)雜結(jié)構(gòu)，感光面積比 CCDI低了約20%!至更多。串行時(shí)鐘圖表CCD傳感器結(jié)構(gòu)示意圖正是由于CCDfCMOS結(jié)構(gòu)工藝的不同，導(dǎo)致了他們在物理特性上的很多差異，主 要有以下幾方面：靈敏度差異由于CMOS采樣及放大電路與感光區(qū)集成在一起，所以 CMOS有效感光面積就比 CCD、了很多，表現(xiàn)就是在相同像素面積的情況下， CMOS靈敏度比CCDO艮多。分辨率差異如上所述，CMOS個(gè)像素的構(gòu)成相對復(fù)雜，因此像素尺寸通常不容易做的更小，所以在 相同尺寸（感光面積）的情況下，C

24、MOS成的像素?cái)?shù)一般情況下比 CC要少，導(dǎo)致相同尺寸的分辨率較低。噪聲差異由于CMOS感器的每個(gè)感光二極管都需搭配一個(gè)放大器，而放大器屬于模擬電路， 很難讓每個(gè)放大器所得到的結(jié)果保持一致，因此與只有一個(gè)放大器放在芯片邊緣的 CC睽感器相比，CMOS感器的噪聲就會(huì)增加很多，影響圖像品質(zhì)。功耗差異CMOS感器的圖像采集方式為主動(dòng)式，感光二極管所產(chǎn)生的電荷會(huì)直接由晶體管放大輸出，但CC法感器為被動(dòng)式采集，需外加電壓讓每個(gè)象素中的電荷移動(dòng)，而此外加電壓通常需要達(dá)到1218V;因此，CC茂感器除了在電源管理電路設(shè)計(jì)上的難度更高之外，高驅(qū)動(dòng)電壓更使其功耗遠(yuǎn)高于 CMOS感器的水平。實(shí)際應(yīng)用中，CCDJ發(fā)熱

25、量也要比CMOS出很多，甚至需要對散熱進(jìn)行額外的設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度差異由于CMOS個(gè)像素都集成了放大器、采樣及 A/D轉(zhuǎn)換電路，因此，信號(hào)的處理可并行進(jìn)行，而CC咯個(gè)象素的數(shù)據(jù)匯聚至邊緣再統(tǒng)一進(jìn)行放大處理，只能采用串行處理的方式；因而數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度要遠(yuǎn)低于 CMOS高速的CMOS像采集幀率每秒可達(dá)到 3000甚 至5000幀。雖然CCDT采取分多區(qū)域多通道同時(shí)輸出等手段，但幀率也很難達(dá)到100幀,并同時(shí)會(huì)涉及圖像拼接技術(shù)，導(dǎo)致增加系統(tǒng)復(fù)雜度，影響圖像質(zhì)量。成本差異由于CMOS感器采用一般半導(dǎo)體電路最常用的CMOS藝，可以輕易地將周邊電路（如AGC、 CDS、 Timing generator 等

26、 ）集成到傳感器芯片中，因此可以節(jié)省外圍芯片的成本；除此之外，由于 CC床用電荷傳遞的方式傳送數(shù)據(jù)，只要其中有一個(gè)象素不能運(yùn)行，就會(huì)導(dǎo)致一整排的數(shù)據(jù)不能傳送，因此控制CC睽感器的成品率比CMOS感器困難許多，即使有經(jīng)驗(yàn)的廠商也很難在產(chǎn)品問世的半年內(nèi)突破50%的水平，因此，CCD傳感器的成本會(huì)高于CMOS感器。不過，隨著CCDf CMOS感器技術(shù)的進(jìn)步，兩者的差異有逐漸縮小的態(tài)勢，例如， CC茨感器一直在功耗上作改進(jìn)，以應(yīng)用于移動(dòng)通信市場；CMOS感器則在改善分辨率與靈敏度方面的不足，以應(yīng)用于更高端的圖像產(chǎn)品。2.1.1.3 CCD/CMOS感器存在的主要問題以目前的技術(shù)情形來看，CCD和CMO

27、STB還不是完美無缺的，在某些情況下都有可能產(chǎn)生一些畫面的問題，如開花模糊現(xiàn)象（ Bloom）;還有一些現(xiàn)象是某種傳感器特有的現(xiàn) 象，如 CCD可能會(huì)出現(xiàn)一種叫做 Smear （遇強(qiáng)光產(chǎn)生光條）的現(xiàn)象，俗稱漏光；而 CMOS 則有 Skew/Wobble/Partial Exposure （ 歪斜/抖動(dòng)/部分曝光） 的問題，俗稱果凍現(xiàn)象。1） Bloom 現(xiàn)象Bloom 現(xiàn)象是指畫面中有太陽或者照明燈等因?yàn)槲矬w的光過于明亮，超出了圖像傳感器處理的容量限制而發(fā)生的一種亮物體周圍被光暈包圍的現(xiàn)象。如下圖所示。Bloom現(xiàn)象這種現(xiàn)象的主要成因可以用下圖形象的表示。傳感器感光單元依靠勢阱來儲(chǔ)存光電效應(yīng)

28、生成的電子，就像一個(gè)個(gè)的小容器，它們的容量是有一定限制的，當(dāng)某些容器裝滿后,如果繼續(xù)有電子注入的話，它們就會(huì)向周圍的容器溢出，離已裝滿容器越近的所受影響越大，越遠(yuǎn)的越小，在圖像上直觀的表現(xiàn)就是光暈。圖表Bloom 成因示意圖2) Smear 現(xiàn)象Smear現(xiàn)象是CCD專感器特有的現(xiàn)象。它是指在CCD在拍攝高亮或強(qiáng)反光物體時(shí)，畫面出現(xiàn)垂直亮線的現(xiàn)象，如下圖所示。它的根本原因和Bloom現(xiàn)象相似，也是由于能量太CCD專感器的特殊結(jié)構(gòu)，造成溢出大，導(dǎo)致CCDt光器件中電子勢阱的電子溢出，但由于的電子上下流動(dòng)而形成了圖像上的亮條。smear現(xiàn)象目前，CCDT以用行間轉(zhuǎn)移(ILT)的方式smear問題的

29、。在這種模式下，每個(gè)像素被分為感光區(qū)和電荷轉(zhuǎn)移區(qū)，電荷轉(zhuǎn)移區(qū)不感光，這樣在曝光結(jié)束時(shí)先將電荷一次性轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移區(qū)，再讀出，這樣讀出過程就沒有電荷積分，就不會(huì)產(chǎn)生因電子運(yùn)動(dòng)而引起的Smear現(xiàn)象。但顯然ILT方式減少了像素的感光面積，降低了靈敏度。3) Skew/Wobble/Partial Exposure 現(xiàn)象CMO咽為工作方式不同，不會(huì)有 Smear的問題，但卻有 Skew/Wobble/PartialExposure的問題，這是因?yàn)槟壳岸鄶?shù)CMOS機(jī)的制造廠商采用的是卷簾式快門(rollingshutter),而不是全局式快門 (global shutter) 設(shè)計(jì)的關(guān)系。Rolling

30、shutter通常采用的結(jié)構(gòu)，每次僅對一行像素進(jìn)行曝光控制，即一行曝光后再對下一行進(jìn)行曝光，這樣如果目標(biāo)物體是運(yùn)動(dòng)的或相機(jī)與物體有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)如 下圖所示的情形，相對運(yùn)動(dòng)越劇烈，現(xiàn)象越明顯；如果相機(jī)和物體相對水平方向晃動(dòng)的話, 甚至?xí)霈F(xiàn)物體成波浪樣扭曲的情況。Skew/Wobble/Partial Exposure 現(xiàn)象要解決卷簾快門帶來的果凍現(xiàn)象，可采用全局快門( global shutter )，但全局快 門要采用更多的晶體管，同樣減小了感光面積，對靈敏度有較大的影響。2.1.1.4CCD/CMOS展趨勢盡管CCD在影像品質(zhì)等各方面均優(yōu)于CMOS但不可否認(rèn)的 CMOSM有低成本、低

31、耗電以及高整合度的特性。CMOS的低成本和穩(wěn)定供貨，成為廠商的最愛，也因此其制造技術(shù)不斷地改良更新，使得 CCD與CMOS兩者的差異逐漸縮小。新一代的 CCD以耗電量減 少作為改進(jìn)目標(biāo)，CMOS系列，則開始朝向大尺寸面積與高速影像處理芯片集成，借助后續(xù)的影像處理修正噪點(diǎn)以提高畫質(zhì)表現(xiàn)，目前高速影像處理芯片已經(jīng)可以勝任高像素 CMOS所產(chǎn)生的影像。除此之外，還有背照式CMO波術(shù)的問世，可大大提高 CMOS勺靈敏度水平，CMO外來跨足高階的影像市場產(chǎn)品，前景可期。相較于CMOS的急起直追，CCD廠商也加快步伐進(jìn)行新技術(shù)開發(fā)，不斷進(jìn)行耗電量的 改善，甚至有廠商宣稱其CCD傳感器組件的耗電量只有 35

32、mW/單就耗電量而言，該 CCD已經(jīng)超越CMOSR4 4080mW勺水平。值得一提的是國內(nèi) CCDS像傳感器的研制工作也在穩(wěn)步地進(jìn)行。目前在實(shí)驗(yàn)室已做出 了從32* 32至1 756X 581、800 X 800等多種CCM像傳感器器件，基本上形成了系列化產(chǎn) 品。由于受經(jīng)費(fèi)、設(shè)備等因素影響，國內(nèi)CCD圖像傳感器的研究進(jìn)展尚不夠迅速，目前還沒有生產(chǎn)能力，與國際先進(jìn)水平相比差距很大。據(jù)悉，信息產(chǎn)業(yè)部下屬研究所目前已從美國和俄羅斯引進(jìn)可見光和紅外 CCDK片生產(chǎn)線并開展試驗(yàn)工作，這將大大促進(jìn)我國CCD芯片的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程?？傊瑘D像傳感器的發(fā)展趨勢就是：更大的面積，更高的分辨率，更高的感光度或靈 敏度，

33、更寬的動(dòng)態(tài)范圍，更高的集成度，更低的功耗，以適應(yīng)更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域及更靈活 的應(yīng)用方式。2.1.2攝像機(jī)硬件方案知識(shí)從事安防行業(yè)，首先我們來了解攝像機(jī)方案，攝像機(jī)方案簡單說就是指DS可口CCD/CMO的搭配（根據(jù) DSP的型號(hào)和高解或低解的 CCDf配）。攝像機(jī)方案目前都弄得 神神秘秘的，資料也不多見，相信大家一聽說攝像方案就覺得頭大，是高手才能掌握的知 識(shí)，市場也魚目混珠。現(xiàn)在先弄清楚攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)，如下圖：圖中的每個(gè)部分就是一個(gè)零器件，組合起來就是一個(gè)整體，一個(gè)可用的“機(jī)器”，也 就是一個(gè)“方案”。下面解析各個(gè)部分的功能：1. CCD相當(dāng)與人的眼睛，它的主要工作就是把光影像轉(zhuǎn)成電子信號(hào)。CCD

34、上有感光點(diǎn)，每一點(diǎn)就像一顆太陽能電池，被光照到后會(huì)產(chǎn)生電能，依照光的照度不同，會(huì) 產(chǎn)生不同的電能。2. V-Driver : CCD里頭每一點(diǎn)被光照到產(chǎn)生電能，那如何取出來？就是靠這顆V-DRIVER,它會(huì)產(chǎn)生不同的脈波，把CCD§點(diǎn)的訊號(hào)“打”出來。我們通常說是CCD勺驅(qū)動(dòng)。3. CDS/AGC CCD出來的訊號(hào)，在這顆晶片內(nèi)做處理后，送進(jìn)DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）。4. DSP Digital Signal Processor（數(shù)字信號(hào)處理器），主要針對算法運(yùn)算而產(chǎn)生的一種 MCU不只是在攝像機(jī)設(shè)計(jì)中用到DSP現(xiàn)在好多行業(yè)都用到DSP特別是在算法方面，DSP的應(yīng)用是相當(dāng)廣的，是比較

35、流行的MCU從DS/AGC出來的模擬信號(hào)傳送到DSP進(jìn)行處理，順便說一下，DSP是數(shù)字信號(hào)處理器，怎么能處理模擬信號(hào)呢？因?yàn)镈SP內(nèi)部有一個(gè) A/D Converter (模數(shù)轉(zhuǎn)換器)把模擬轉(zhuǎn)換成數(shù)字后再進(jìn)行運(yùn)算，在攝像 機(jī)中主要是進(jìn)行顏色，亮度，白平衡等運(yùn)算。運(yùn)算后又把信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出，也就 是視頻輸出了。5. T.G:控制整個(gè)處理過程快慢用的，一般都包含在DSP里的，就不多說了。以上部分再加上鏡頭，就是整個(gè)攝像機(jī)了。了解了攝像機(jī)結(jié)構(gòu)后，現(xiàn)在來講攝像機(jī)的方案，方案主要是針對DSP來說的，把DSP和CCDf配起來就是我們所說的方案了，目前攝像機(jī)市場上應(yīng)用比較多，占主流地位的是SON4口

36、SHAR性產(chǎn)的DSR SON也要有以下幾種方案：1) SS-1; CXD2163BRSON修司推出這顆 DSP之前已推出了 CXD2163當(dāng)初把 CXD2163這個(gè)方案叫做 SS-1 , 用CXD2163做出來的機(jī)子一直有問題，所以不久就推出CXD2163BR用來代替 CXD2163方案人們也一直叫做 SS-1。SS-1可接高解 CCD( ICX408AK/超低照度ICX258AK ( NTSC和ICX409AK/超低照度 ICX259AK (PAD ),還可以接彳氐角軍 CCD(ICX404AK (NTSC 和 ICX405AK (PAL.)(注意： 以上CCD尺寸是1/3,還有好多型號(hào)的

37、CC彼有列出，可參考有關(guān)方面的書籍)這顆 DSP 能夠做到電源同步(電源同步一一也稱之為線性鎖定或行鎖定，是利用攝像機(jī)的交流電源 來完成垂直推動(dòng)同步，即攝像機(jī)和電源零線同步)。所以現(xiàn)在好多廠家都在用來做高解的 機(jī)子。2)SS-11; CXD3141 或 CXD3142這顆DS幅1999年推出的，這款 DSP只能接低解的CCD 3142比3141多了鏡像功能,SONY如果SS-11也做到電源同步，就會(huì)產(chǎn)生很大的噪訊。所以目前還沒做成電源同步, 目前420線的機(jī)子幾乎就是這個(gè)方案。3) SS-HQ1; CXD3172AR這顆DSP是SONY200件推出的，就是 520線機(jī)子用的 DSP 3172目

38、前的技術(shù)還不是 特別成熟，存在許多問題，其中發(fā)熱太大，發(fā)熱量比其他DSP大好多，致使一些工程師并不喜歡用。SS-HQ1能接高低解的 CCD而且電源也能做到同步，總體上還是比SS-1好,就是發(fā)熱問題還沒解決。4) SS-11X; CXD4103R這顆DSP是2005年推出的，是SONYB前最新的DSP它解決了 SS-HQ1的發(fā)熱問題,但是電源同步時(shí)噪訊大。可接高低解的CCD5) SHARP 氐角系 CCD被業(yè)內(nèi)人士作為低檔機(jī)使用，最近又出了D5 (38627)。聽說效果可以跟 SONY媲美,除了 SONY SHARP7卜，還有松下，韓國的 NEXTCHIP臺(tái)1的 A-NOVAADPXXXX,其中

39、韓 國NEXTCHI松司推出的 DSP主要接SHARP氐解或SONX氐解的CCD2.1.3模擬攝像機(jī)模擬攝像頭可以將視頻采集設(shè)備產(chǎn)生的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而將其儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)里。模擬攝像頭捕捉到的視頻信號(hào)必須經(jīng)過特定的視頻捕捉卡將模 擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字模式，并加以壓縮后才可以轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)上運(yùn)用。1.1.1.1 攝像機(jī)構(gòu)成模擬攝像機(jī)主要由三部分組成：鏡頭，傳感器，處理器。1）鏡頭：將景物成像在傳感器的感光面上；2）圖像傳感器（CCD :將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；3）處理器（DSP :進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，圖像處理，實(shí)現(xiàn)各種功能，輸出CVBS言號(hào)。1.1.1.2 攝像機(jī)的基本參數(shù)1. 圖像傳感器監(jiān)控類攝

40、像機(jī)使用的圖像傳感器分兩種：1） CCD-目前占主流的市場份額2） COMS后起之秀，未來的發(fā)展趨勢CCD與CMOS對比傳感器類型項(xiàng)林低黑度效果包意逐厚度動(dòng)態(tài)茶國喙聲CCD蚣較好籟若技好CMO5較小2. 傳感器的尺寸圖像傳感器的尺寸基本決定了攝像機(jī)的檔次。傳感器尺寸對照表（mm）尺寸長寬對角線應(yīng)用1英寸12.79.616百萬像素，工業(yè)檢測2/3英寸8.86£11百萬像素，工業(yè)檢測1/2英寸6.44.88交通監(jiān)捽. hk檢測1Z3英寸4.8366普通機(jī)1/4英寸3.22.44低端監(jiān)控或者一體機(jī)3. 最低照度最低照度是用來衡量攝像機(jī)在黑暗的環(huán)境下能看清物體的一個(gè)指標(biāo)，該數(shù)字越低，說 明攝

41、像機(jī)靈敏度越高，性能越好。國家標(biāo)準(zhǔn)對彩色攝像機(jī)亮度靈敏度的特性說明為：“攝 像機(jī)產(chǎn)生的亮度輸出電平為額定電平的一半時(shí)，物體的最小照度?！?. 動(dòng)態(tài)范圍寬動(dòng)態(tài)就是為了使場景中特別亮的部位和特別暗的部位同時(shí)都能看得特別清楚而應(yīng)用 的技術(shù)。動(dòng)態(tài)范圍表示圖像中所包含的從“最暗”至“最亮”的范圍。動(dòng)態(tài)范圍越大，所 能表現(xiàn)的層次越豐富，所包含的色彩空間也越廣。當(dāng)在強(qiáng)光源照射下的高亮度區(qū)域及陰影、 逆光等相對亮度較低的區(qū)域在圖像中同時(shí)存在時(shí)，攝像機(jī)輸出的圖像會(huì)出現(xiàn)明亮區(qū)域因曝 光過度而成白色，而黑暗區(qū)域因曝光不足成為黑色，嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。5. 背光補(bǔ)償普通攝像機(jī)當(dāng)所拍攝物體后面有強(qiáng)光時(shí)，會(huì)使主體畫面發(fā)黑，

42、從而只能顯出輪廓。而 背光補(bǔ)償技術(shù)則可使攝像機(jī)能夠在任何環(huán)境中拍攝時(shí)自動(dòng)進(jìn)行背光補(bǔ)足，使用戶獲得最清 晰和最亮麗的圖像。6. 強(qiáng)光抑制當(dāng)強(qiáng)光（如車燈）進(jìn)入監(jiān)控范圍時(shí)，攝像機(jī)開啟PLC （強(qiáng)光抑制）功能，可以降低自動(dòng)光圈對強(qiáng)光的敏感度，避免光圈快速的閉合，而使得畫面快速變暗，達(dá)到強(qiáng)光抑制的效 果。ATM取款機(jī)的監(jiān)控區(qū)域7. 隱私遮擋在設(shè)備監(jiān)控的范圍內(nèi)，可以遮蔽一些區(qū)域以保護(hù)隱私。譬如在里，用戶輸入密碼的地方則需要隱私遮蔽。8. 白平衡所謂白平衡，就是攝像機(jī)對白色物體的還原，它可以校正室內(nèi)和室外環(huán)境的色溫。不管是在室內(nèi)還是室外環(huán)境，人眼看見白色仍是白色，這是因?yàn)槿搜勰苓m應(yīng)色溫的改變。攝像機(jī)并不能同

43、樣的適應(yīng)，所以光線發(fā)生改變后拍出來的白色就會(huì)變色。白平衡技術(shù)可以糾正這個(gè)問題。9. 電子快門電子快門設(shè)置越高，拍攝移動(dòng)中的物體的邊緣會(huì)清晰，但低照效果會(huì)差；10. 日夜切換1 ）電子式日夜切換：采用雙通濾光片，攝像機(jī)內(nèi)部程序?qū)崿F(xiàn)彩色轉(zhuǎn)黑白功能2）機(jī)械式日夜切換：采用兩塊濾光片，日用與夜用分開，由馬達(dá)或者線圈控制其來回切換，從而達(dá)到更好的圖像效果。11. 自動(dòng)增益為了在監(jiān)視器觀看時(shí)，盡可能保持在一定的亮度范圍內(nèi)因此對亮度信號(hào)的處理就要用一個(gè)放大器，根據(jù)情況隨時(shí)自動(dòng)控制放大量，這就是所謂的自動(dòng)增益控制（AGC）。2.1.4 智能球機(jī)通常把內(nèi)置一體化攝像機(jī)（含變焦鏡頭）、云臺(tái)結(jié)構(gòu)、解碼器，采用球形護(hù)

44、罩的一體化前端成像設(shè)備稱為一體化智能球型攝像機(jī)。它具有體積小、外形美觀、功能強(qiáng)大、安裝方便、使用簡單、維護(hù)容易等特點(diǎn)，又被人們通俗地叫為“快球”、“智能快球”或“球機(jī)”。球型攝像機(jī)是指將攝像機(jī)、鏡頭等設(shè)備組合內(nèi)置在球型防護(hù)罩內(nèi)的攝像設(shè)備。以球型防護(hù)罩區(qū)分，有全球型和半球型；以球型攝像機(jī)的性能區(qū)分為定焦鏡頭球型攝像機(jī)或定焦 鏡頭球罩型攝像機(jī)和內(nèi)置攝像機(jī)、變焦鏡頭、云臺(tái)、解碼器等設(shè)備的一體化智能球機(jī)；以安裝方式區(qū)分，有懸吊式、吸頂式和嵌入式等；以應(yīng)用環(huán)境區(qū)分為室內(nèi)型和室外型。球型攝像機(jī)造型美觀、安裝隱密、使用方便、功能齊全，深受廣大用戶的青睞。特別是一體化智能球機(jī)以單一設(shè)備取代了傳統(tǒng)的攝像機(jī)、變焦

45、鏡頭、快速云臺(tái)、遙控解碼器等設(shè)備的組合，在性能價(jià)格比上占有很大的優(yōu)勢，成為球型攝像機(jī)的主流，因此我們常說的球機(jī)實(shí)際上是指這種智能球機(jī)。球機(jī)功能2.1.4.1預(yù)置點(diǎn)或預(yù)置位所謂預(yù)置功能是指智能快球能將當(dāng)前狀態(tài)下云臺(tái)的水平角度、傾斜角度和攝像機(jī)鏡頭焦距等相關(guān)參數(shù)儲(chǔ)存到存儲(chǔ)器中，需要時(shí)可以迅速調(diào)用這些參數(shù)并將云臺(tái)和攝像頭調(diào)整至 該位置。自動(dòng)巡航所謂自動(dòng)巡航是指可通過預(yù)先編程，將某些預(yù)置點(diǎn)按要求的順序編排到自動(dòng)巡航隊(duì)列中，只需一個(gè)外部命令就可讓球機(jī)自動(dòng)地按設(shè)定的預(yù)置點(diǎn)順序以設(shè)定的時(shí)間間隔往復(fù)不停 地運(yùn)動(dòng)自動(dòng)掃描所謂自動(dòng)掃描是指預(yù)先設(shè)定左限位和右限位，可以實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)在左右限位之間以設(shè)定的速度水平自動(dòng)來回

46、掃描。模式（PATTERN或花樣掃描所謂模式（PATTERN功能是用戶啟動(dòng)（PATTERN錄制功能后，球機(jī)能夠連續(xù)記錄用 戶在某一段時(shí)間內(nèi)對球機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)及鏡頭操作的運(yùn)行軌跡，通過操作命令可以將錄下的操作過程自動(dòng)循環(huán)的回放。業(yè)界也有把這稱為自學(xué)習(xí)或智能記憶等。自動(dòng)運(yùn)行（AUTO PARKING）所謂自動(dòng)運(yùn)行功能是使用者在一段時(shí)間（時(shí)間可自由設(shè)置）內(nèi)沒有操作時(shí)，智能球能自動(dòng)回到使用者預(yù)先設(shè)置的某一個(gè)重要的預(yù)置位（即通常所說的看守位）或執(zhí)行某一預(yù)先設(shè)定的功能：自動(dòng)掃描、花樣掃描或自動(dòng)巡航等。焦距控制用戶可以通過控制鍵盤調(diào)整焦距的遠(yuǎn)近，得到所需的全景畫面，或是近景視圖。聚焦控制系統(tǒng)默認(rèn)自動(dòng)聚焦。鏡頭變焦時(shí)

47、，攝像機(jī)會(huì)以物景畫面的中心自動(dòng)對焦，保持清晰圖像；在特殊情況下用戶可以手動(dòng)聚焦，達(dá)到希望的圖像效果。光圈控制攝像機(jī)有自動(dòng)背光補(bǔ)償功能。在強(qiáng)光背景下，自動(dòng)對較黑暗的目標(biāo)進(jìn)行亮度補(bǔ)償。對 光亮的背景進(jìn)行采光調(diào)整。避免因背景亮度過高而造成整個(gè)畫面一團(tuán)光亮，目標(biāo)卻因黑暗而不可辨別的情形，從而實(shí)現(xiàn)清晰視圖。自動(dòng)翻轉(zhuǎn)操作者將智能快球的鏡頭操作到底部（垂直）時(shí), 球機(jī)的鏡頭會(huì)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)180°，并隨即向上轉(zhuǎn)，可直接觀看到背面的景物，從而實(shí)現(xiàn)縱向180°的全程連續(xù)監(jiān)視。焦距 / 速度自動(dòng)匹配操作者手動(dòng)控制智能快球時(shí)，對焦距較長的情況，球機(jī)高速的反應(yīng)使得輕微觸動(dòng)搖桿可能使畫面迅速移動(dòng)，從而造成

48、畫面丟失?；谌诵曰紤]，要求智能快球必須具有根據(jù)焦距的遠(yuǎn)近自動(dòng)調(diào)整云臺(tái)水平和垂直轉(zhuǎn)速，使得監(jiān)控時(shí)手動(dòng)跟蹤目標(biāo)操作更為簡便易行。其他功能區(qū)域顯示、隱私保護(hù)、白平衡控制、背光補(bǔ)償控制、彩色/ 黑白轉(zhuǎn)換控制。2.1.4.1 球機(jī)分類不論一體化球機(jī)的外觀如何，是多少倍的鏡頭，具有多少預(yù)置位，采用什么協(xié)議，根據(jù)它所采用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，分為兩大類：一類是步進(jìn)電機(jī)球機(jī)，如PELCO、 PHILIPS 、KALATEL等；另一類是直流電機(jī)球機(jī)，如VCb AD等。上述兩類球機(jī)各有什么特點(diǎn)：步進(jìn)電機(jī)球機(jī)具有定位準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動(dòng)控制算法簡單，但是存在功耗大，散熱量大，電機(jī)易損（一般壽命僅為三年左右）等不足。直流電

49、機(jī)球機(jī)具有功耗低、散熱量小、結(jié)構(gòu)簡單、電機(jī)不易損壞（一般壽命在8 10 年），驅(qū)動(dòng)控制算法相對復(fù)雜，是最新一代環(huán)保節(jié)能型產(chǎn)品，就定位精度而言略有偏差，但是不影響監(jiān)控使用效果，因?yàn)榍驒C(jī)內(nèi)置的一體化攝像機(jī)均自帶廣角鏡頭組。2.1.4.2 球機(jī)核心部件一體化智能球形攝像機(jī)是一種涉及光學(xué)、機(jī)械、電子等領(lǐng)域的高科技產(chǎn)品。由于目前國內(nèi)光電技術(shù)、微電機(jī)制造技術(shù)和生產(chǎn)工藝等方面的原因，一體化球機(jī)的三個(gè)主要部件（內(nèi)置變焦鏡頭的一體化攝像機(jī)、電刷、高性能電機(jī)）幾乎全部依賴進(jìn)口。一體化智能球形攝像機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備，成像是否清晰、聚焦是否準(zhǔn)確迅速是個(gè)極其關(guān)鍵性指標(biāo)，而這又取決于產(chǎn)品所選用的第一個(gè)關(guān)鍵部件“一體

50、化攝像機(jī)”。目前全世界范圍內(nèi)球機(jī)生產(chǎn)廠家比較認(rèn)可的一體化攝像機(jī)品牌是：日立（ HITACHI）、索尼（SONY、三洋（SANYO 。這些一級品牌的一體化攝像機(jī)，以色彩正、聚焦靈敏、質(zhì)量穩(wěn)定、使用壽命長（100 萬次以上）而著稱，顯示分辨率在470 線左右，是球機(jī)市場大多數(shù)知名品牌廠家的首選。次一級的一體化攝像機(jī)品牌以韓國為主：三星（SAMSUNG、喜恩碧、LG等。相對于一級品牌的一體化攝像機(jī)而言，這些攝像機(jī)基本存在一定的色偏（或者偏紅，或者偏藍(lán)），聚焦速度也要比前者慢上2050%£右，但質(zhì)量穩(wěn)定，顯示分辨率也是470線左右，是韓國球機(jī)廠家的主要選擇，也是國內(nèi)一般球機(jī)廠家或仿冒國外品牌

51、球機(jī)廠家的選擇。對于廠商而言，發(fā)展一體化特殊型攝像機(jī)的本意是為了提供消費(fèi)者一個(gè)使用方便、安裝簡單、功能齊全的產(chǎn)品。因此廠商將鏡頭內(nèi)建于攝像機(jī)中，使客戶免除另外購買鏡頭及裝配的步驟。此外，一般傳統(tǒng)攝像機(jī)造型呆板，以小型或特殊設(shè)計(jì)的外觀取代舊式機(jī)種，甚至以多種附加功能，例如：防水、防彈或電腦遙控、電源自動(dòng)偵測等，提高產(chǎn)品價(jià)格，皆是廠商 推出一體化攝像機(jī)的目的。2.1.4.3 產(chǎn)品類型就目前產(chǎn)品外型來看，一體化攝像機(jī)可大致分為特殊型以及一般型。所謂特殊型，是強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品具備特殊防護(hù)功能，以免除防護(hù)罩的使用為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，其產(chǎn)品外殼多為圓柱體，項(xiàng)目包括防水型、防暴（爆）型、防彈型攝像機(jī)等。以防水型為例，采用

52、特殊材質(zhì)如鋁合金，增強(qiáng)外殼防水等級，強(qiáng)調(diào)不須外加防護(hù)罩。為了提升產(chǎn)品附加價(jià)值，進(jìn)而發(fā)展自動(dòng)對焦功能，或提供IR 光源，在夜間也能提供清晰圖像。一般型則是從原有的傳統(tǒng)攝像機(jī)造型而來，同樣具備四方外表，而鏡頭內(nèi)建，體積較小。相較于特殊型或傳統(tǒng)攝像機(jī)，目前一般型的一體化攝像機(jī)皆具備各式基本功能，如自動(dòng)光圈、自動(dòng)變焦、460 電視線以上的清晰度、自動(dòng)白平衡、背光補(bǔ)償?shù)鹊取?.1.4.4 鏡頭為發(fā)展關(guān)鍵一體化攝像機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵部分在于鏡頭以及攝像機(jī)內(nèi)部的線路設(shè)計(jì)。鏡頭決定其顯像效果、光圈、對焦功能外，也是攝像機(jī)的最大成本。而線路設(shè)計(jì)則是影響攝像機(jī)各項(xiàng)功能 運(yùn)作的關(guān)鍵。鏡頭就鏡頭的形式來看，不論是機(jī)板型（B

53、oard Lens ）或一般型鏡頭，可藉由手動(dòng)調(diào)整光圈以及焦距的伸縮鏡頭（ Zoom Lens）發(fā)展已久，因此使用普及。而近年來，在鏡頭制造商技術(shù)進(jìn)步的情況下，變焦鏡頭（Vari-focal Lens ）以其自動(dòng)對焦的優(yōu)點(diǎn)而受攝像機(jī)制造商喜愛。由于變焦鏡頭體積較小、可自動(dòng)變焦，因此廣泛應(yīng)用于快速球型攝像機(jī)以及一體化攝像機(jī)中。而伸縮鏡頭因體積大、價(jià)格較變焦鏡頭高出許多，因此一體化攝像機(jī)制造商多采用變焦鏡頭，使用率逐漸增加。據(jù)了解，目前以3.58mm 的鏡頭使用最為普及。對一體化攝像機(jī)而言，由于體積較小，因此多半采用機(jī)板型鏡頭（Board Lens ）。相較于一般鏡頭，機(jī)板型鏡頭價(jià)格便宜、尺寸較小

54、，但由于鏡頭與攝像機(jī)的空隙較小，因此安裝制造較為困難。在鏡頭尺寸部分，過去以1/3 ”鏡頭使用最多，但 1/4 ”鏡頭較小更適用于一體化攝像機(jī)，加上近年來IC 廠商大量生產(chǎn)晶片，帶動(dòng)1/4 ”晶片的成本降低，使用量逐漸凌駕1/3 ”鏡頭。然而， 1/3 ”鏡頭所攝取的圖像效果最好，仍有不少一體化攝像機(jī)制造商使用，因此仍有相當(dāng)大的發(fā)展空間。2.1.4.5 線路設(shè)計(jì)線路設(shè)計(jì)關(guān)系著如何依現(xiàn)有攝像機(jī)結(jié)構(gòu)，搭配鏡頭的自動(dòng)光圈線路，以做到最佳效果。一般而言，自動(dòng)光圈有二種驅(qū)動(dòng)方式，一是Video Driver ，另一種是DC Driver 。Video Driver 鏡頭是將光圈馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路板安裝于鏡頭

55、內(nèi)，利用攝像機(jī)輸出圖像信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電路板，再由驅(qū)動(dòng)電路板來改變光圈馬達(dá)，使光圈變化，成本與施工都比較貴。DCDriver 鏡頭是配合部分?jǐn)z像機(jī)制造商，將原先安裝于鏡頭中的驅(qū)動(dòng)電路板轉(zhuǎn)至攝像機(jī)中，因此鏡頭不需要驅(qū)動(dòng)電路板，直接由攝像機(jī)輸出DC 電流來改變光圈馬達(dá)，使光圈產(chǎn)生變化，由于接頭固定，成本較低，施工也較為容易。目前一體化攝像機(jī)市場上兩種都有使用。另外，線路設(shè)計(jì)也同時(shí)影響著攝像機(jī)的附加功能，例如快門速度調(diào)整可從1/60 到1/100 ， 000，自動(dòng)白平衡、自動(dòng)增益，或提供屏幕菜單功能，使用者可由OSD 調(diào)整各項(xiàng)功能。此外，圖像放大（zoom）也是廠商的強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)之一。簡單來說，放大方式有數(shù)字放大以及光學(xué)放大兩種，數(shù)字放大是以圖像模擬的方式放大，容易有畫面失真、模糊（馬賽克）的情況出現(xiàn)，而光學(xué)式放大則不會(huì)有此問題。因此，對使用者而言，在考慮圖像放大的倍數(shù)時(shí)，應(yīng)以光學(xué)式放大倍數(shù)為準(zhǔn)。2.1.4.6 發(fā)展瓶頸根據(jù)目前一體化攝像機(jī)發(fā)展情況來看，自動(dòng)光圈鏡頭的控制、鏡頭與攝像機(jī)的搭配以及后續(xù)的擴(kuò)充能力，仍是廠商的發(fā)展瓶頸。所謂后續(xù)的擴(kuò)充能力，在于產(chǎn)品新功能開發(fā)、如何與其他周邊整合以及小系統(tǒng)的建置，是廠商在設(shè)計(jì)開發(fā)的重點(diǎn)。目前主要鏡頭