電視監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備基礎(chǔ)知識

1、電視監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備基礎(chǔ)知識作者:日期:電視監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備基礎(chǔ)知識電視監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備通常由攝像機、手動或電動鏡頭、云臺、防護罩、監(jiān)聽器、報警探測器和多功能解碼器等部件組成，它們各司其職，并通過有線、無線或光纖傳輸媒介與中心控制系統(tǒng)的各種設(shè)備建立相應(yīng)的聯(lián)系（傳輸視/音頻信號及控制、報警信號）。在實際的電視監(jiān)控系統(tǒng)中，這些前端設(shè)備不一定同時使用，但實現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場圖像采集的攝像機和鏡頭是必不可少的。一、攝像機是獲取監(jiān)視現(xiàn)場圖像的前端設(shè)備，它以面陣CCDS像傳感器為核心部件，外加同步信號產(chǎn)生電路、視頻信號處理電路及電源等。近年來，新型的低成本MOS圖像傳感器有了較快速的發(fā)展，基于MOS圖像傳感

2、器的攝像機已開始被應(yīng)用于對圖像質(zhì)量要求不高的可視電話或會議電視系統(tǒng)中。由于MOS圖像傳感器的分辨率和低照度等到主要指標暫時還比不上CCDS像傳感器，因此，在電視監(jiān)控系統(tǒng)中使用攝像機仍為CCDg像機。攝像機具有黑白和彩色之分，由于黑白攝像機具有高分辨率、低照度等優(yōu)點，特別是它可以在紅外光照下成像，因此在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，黑白CCDg像機仍具有較高的市場占有率。順便指出，在各商家列出的閉路電視監(jiān)控器材清單中的攝像機通常都是不帶鏡頭的（一體化攝像機除外），因此在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)監(jiān)控現(xiàn)場的實際環(huán)境及用戶要求，為攝像機配合適的鏡頭。1.1黑白CCDg像機的主要參數(shù)在電視監(jiān)控系統(tǒng)中選擇攝像機，一般要看幾個

3、主要的參數(shù)，即分辨率、最低照度和信噪比等，另外還要考慮攝像機的附帶功能及價格和今后服務(wù)等因素。以下對攝像機的幾個主要參數(shù)作一介紹。A、CCD尺寸及像素數(shù)CCD尺寸指的是CCDS像傳感器感光面的對角線尺寸，早期的CCER寸比較大，為lin、2/3in和1/2in等幾種，因而近年來用于電視監(jiān)控攝像機的CCD尺寸以1/3in為主流。像素數(shù)指的是攝像機CCD專感器的最大像素數(shù)，有些給出了水平及垂直方向的像素數(shù)，如500H*582V有些則組出了前兩者的乘積值，如30萬像素。對于一定尺寸的CCD芯片，像素數(shù)越多則意味著每一像素單元的面積越小，因而由該芯片構(gòu)成的攝像機的分辨率也就越高。例如，在電視監(jiān)控攝像機

4、中使用的CCD專感器的像素有的已達到48萬像素。B、分辨率是衡量攝像機優(yōu)劣的一個重要參數(shù)，它指的是當攝像機攝取等間隔排列的黑白相間條紋時，在監(jiān)視器（應(yīng)比攝像機的分辨率高）上能夠看到的最多線數(shù)。當超過這一線數(shù)時，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相間的線條。工業(yè)監(jiān)視用攝像機的分辨率通常在380460線之間，廣播級攝像機的分辨率則可達到700線左右。C、低照度指的是當被攝景物的光亮度低到一定程度而使攝像機輸出的視頻信號電平低到某一規(guī)定值時的景物光亮度值。測定此參數(shù)時，還應(yīng)特別注明鏡頭的最大相對孔徑。例如，使用F1.2的鏡頭，當被景物的光亮度值低到0.04lux時，攝像機輸出的視頻信號幅值

5、為最大幅值的50%即達到350mV（標準視頻信號最大幅起來700mV，貝U稱此攝像機的最低照度為0.04lux/F1.2。被攝景物的光亮度值再低，攝像要輸出的視頻信號的幅值就達不到350mV了，反映在監(jiān)視器的屏幕上，將是一屏很難分辨出層次的、灰暗的圖像。D信噪比及伽瑪校正系數(shù)信噪比也是攝像機的一個主要參數(shù)。其基本定義是信號對于噪聲的比值乘以20log，一般攝像機給出的信噪比值均是在AGC（自動增益控制）關(guān)閉時的值，因為當AGC接通時，會對小信號進行提升，使得噪聲電平也相應(yīng)提高。CC攝像機的信噪比的典型值一般為4555dB測量信噪比參數(shù)時，應(yīng)使用視頻雜波測量儀直接連接于攝像機的視頻輸出端子上。伽

6、瑪校正系數(shù)前面提到的丫值，其典型值為丫=0.45。現(xiàn)行攝像機大都采用了固定的丫值。1.2黑白CCD攝像機的附帶功能除了上述介紹的基本參數(shù)外，各品牌的攝像機大都還有一些附帶的功能，如自動光圈接口、電子快門、自動增益控制、逆光補償、線鎖定同步及外同步等，下面簡要介紹一下。A、電動光圈接口目前在市場上見到的標準CCD攝像機大都帶有驅(qū)動自動光圈鏡頭的接口，其中有些只提供一種驅(qū)動方式（通常為視頻驅(qū)動方式），也就是說，它只能配接VD型的自動光圈鏡頭，有些則可同時提供兩種驅(qū)動方式（視頻驅(qū)動和直流驅(qū)動）供用戶選擇，因此，它可以配接任何自動光圈鏡頭。這里，視頻驅(qū)動（VideoDriver，簡稱VD方式是指攝像機

7、將視頻信號電平輸出到自動光圈鏡頭的內(nèi)部，再由其內(nèi)部的驅(qū)動電路輸出控制電壓，使鏡頭光圈調(diào)整電動機轉(zhuǎn)動；直流驅(qū)動（DCDriver，簡稱DD方式則是指攝像機內(nèi)部增加了鏡頭光圈電動機的驅(qū)動電路，可以直接輸出直流控制電壓到鏡頭內(nèi)的光圈電動機并使其轉(zhuǎn)動，因此，具有直流驅(qū)動接口的攝像機的成本就稍許高一些（因為增加了一部分電路），但所選配的自動光圈鏡頭則因其內(nèi)部不含有驅(qū)動電路而體積稍小一些，價格也就低一些。不同品牌及型號的攝像機所帶自動光圈接口的位置及形式是不完全一樣。一般攝像機的自動光圈接口設(shè)置在機身的后面板上，但也有一些則設(shè)在機身的側(cè)面。有幾種不同形式的自動光圈的接口，包括（1）陰式方四孔型（2）陰式圓

8、四孔型（3）接線端子型；其中陰式方四孔接口最為常見，但不同攝像機對其各針腳的定義又不完全相同。一般視頻驅(qū)動自動光圈接口使用3個針，即電源、視頻、接地；而直流驅(qū)動自動光圈接口使用4個針，即阻尼正、阻尼負、驅(qū)動正、驅(qū)動負。若同時具有兩種光圈驅(qū)動方式，則具體將該接口定義為VD還是DD驅(qū)動方式，須由另外的撥動開關(guān)來選擇（如JETCO公司的JC系列攝像機），也有的由攝像機蓋板內(nèi)視頻處理板上不同的插座位置來選擇，并在出廠前設(shè)定一種方式（如NATUR的NV-434CA攝像機），還有的干脆在攝像機機身側(cè)面及后面板上直接設(shè)定兩個不同的自動光圈接口（如JVC的TX-S240E攝像機）。B、電子快門電子快門（Ele

9、ctronicShutter）是比照照相機的機械快門功能提出一個術(shù)語，它相當于控制CCD圖像傳感器的感光時間。由于CCDS光的實質(zhì)是信號電荷的積累，則感光時間越長，信號電荷的積累時間就越長，輸出信號電流的幅值也就越大。通過調(diào)整光生信號電荷的積累時間（即調(diào)整時鐘脈沖的寬度），即可實現(xiàn)控制CCDS光時間的功能。C、自動增益控制攝像機輸出的視頻信號必須達到電視傳輸規(guī)定的標準電平，即。為了能在不同的景物照度條件下都能輸出的標準視頻信號，必須使放大器的增益能夠在較大的范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)。這種增益調(diào)節(jié)通常都是通過檢測視頻信號的平均電平而自動完成的，實現(xiàn)此功能的電路稱為自動增益控制電路，簡稱AGC電路。具有AG

10、C功能的攝像機，在低照度時的靈敏度會有所提高，但此時的噪點也會比較明顯。這是由于信號和噪聲被同時放大的緣故。D背光補償背光補償（Back-lightCompensation）也稱作逆光補償或逆光補正，它可以有效補償攝像機在逆光環(huán)境下拍攝時畫面主體黑暗的缺陷。當引入背光補償功能時，攝像機僅對整個視場的一個子區(qū)域（如從第80行200行的中心區(qū)域）進行檢測，通過求此區(qū)域的平均信號電平來確定AGC電路的工作點。由于子區(qū)域的平均電平很低，AGO大器會有較高的增益，使輸出視頻信號的幅值提高，從而使監(jiān)視器上的主體畫面明朗。此時的背景畫面會更加明亮，但其與主體畫面的主觀亮度差會大大降低，整個視場的可視性得到改

11、善。E、線鎖定同步線鎖定同步（LINELOCK是一種利用交流電源來鎖定攝像機場同步脈沖的一種同步方式。當圖像出現(xiàn)因交流電源造成的網(wǎng)波干擾時，將此開關(guān)撥到線鎖定同步（LL）的位置，就可消除交流電源的干擾。1.3攝像機的使用攝像機的使用很簡單，通常只要正確安裝鏡頭、連通信號電纜，接通電源即可工作。但在實際使用中，如果不能正確地安裝鏡頭并調(diào)整攝像機及鏡頭的狀態(tài)，則可能達不到預(yù)期使用效果。以下簡要介紹攝像機的正確使用方法。A、安裝鏡頭攝像機必須配接鏡頭才可使用，一般應(yīng)根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場的實際情況來選配合適的鏡頭，如定焦鏡頭或變焦鏡頭、手動光圈鏡頭或自動光圈鏡頭、標準鏡頭或廣角鏡頭或長焦鏡頭等。另外還應(yīng)注意鏡

12、頭與攝像機的接口，是C型接口還是CS型接口（這一點要切記，否則用C型鏡頭直接往CS接口攝像機上旋入時極有可能損壞攝像機的CCD芯片）。安裝鏡頭時，首先去掉攝像機及鏡頭的保護蓋，然后將鏡頭輕輕旋入攝像機的鏡頭接口并使之到位。對于自動光圈鏡頭，還應(yīng)將鏡頭的控制線連接到攝像機的自動光圈接口上，對于電動兩可變鏡頭或三可變鏡頭，只要旋轉(zhuǎn)鏡頭到位，則暫時不需校正其平衡狀態(tài)（只有在后焦聚調(diào)整完畢后才需要最后校正其平衡狀態(tài)）。B、調(diào)整鏡頭光圈與對焦關(guān)閉攝像機上電子快門及逆光補償?shù)乳_關(guān)，將攝像機對準欲監(jiān)視的場景，調(diào)整鏡頭的光圈與對焦環(huán)，使監(jiān)視器上的圖像最佳。如果是在光照度變化比較大的場合使用攝像機，最好配接自動

13、光圈鏡頭并作攝像機的電子快門開關(guān)置于OFF如果選用了手動光圈則應(yīng)將攝像機的電子快門開關(guān)置于ON并在應(yīng)用現(xiàn)場最為明亮（環(huán)境光照度最大）時，將鏡頭光圈盡可能開大并仍使圖像為最佳（不能使圖像過于發(fā)白而過載），鏡頭即調(diào)整完畢。裝好防護罩并上好支架即可。由于光圈較大，景深范圍相對較小，對焦距時應(yīng)盡可能照顧到整個監(jiān)視現(xiàn)場的清晰度。當現(xiàn)場照度降低時，電子快門將自動調(diào)整為慢速，配合較大的光圈，仍可使圖像滿意。在以上調(diào)整過程中，若不注意在光線明亮時將鏡頭的光圈盡可能開大，而是關(guān)得比較小，則攝像機的電子快門會自動調(diào)在低速上，因此仍可以在監(jiān)視器上形成較好的圖像；但當光線變暗時，由于鏡頭的光圈比較小，而電子快門也已經(jīng)

14、處于最慢（1/50S）了，此時的成像就可能是昏暗一片了。C、后焦距的調(diào)整后焦距也稱背焦距，指的是當安裝上標準鏡頭（標準C/CS接口鏡頭）時，能使被攝景物的成像恰好成在CCD圖像傳感器的靶面上，一般攝像機在出廠時，對后焦距都做了適當?shù)恼{(diào)整，因此，在配接定焦鏡頭的應(yīng)用場合，一般都不需要調(diào)整攝像機的后焦。在有些應(yīng)用場合，可能出現(xiàn)當鏡頭對焦環(huán)調(diào)整到極限位置時仍不能使圖像清晰，此時首先必須確認鏡頭的接口是否正確。如果確認無誤，就需要對攝像機的后焦距進行調(diào)整。根據(jù)經(jīng)驗，在絕大多數(shù)攝像機配接電動變焦鏡頭的應(yīng)用場合，往往都需要對攝像機的后焦距進行調(diào)整。后焦距調(diào)整的步驟如下：a、將鏡頭正確安裝到攝像機上。b、將

15、鏡頭光圈盡可能開到最大（目的是縮小景深范圍，以準確找到成像焦點）。c、通過變焦距調(diào)整（ZoomIn）將鏡頭推至望遠（Tele）狀態(tài)，拍攝10m以外的一個物體的特寫，再通過調(diào)整聚焦（Focus）將特寫圖像調(diào)清晰。d、進行與上一步相反的變焦距調(diào)整（ZoomOut）將鏡頭拉回至廣角（Wide）狀態(tài)，此時畫面變?yōu)榘鲜鎏貙懳矬w的全景圖像，但此時不能再作聚焦調(diào)整（注意：如果此時的圖像變模糊也不能調(diào)整聚焦），而是準備下一步的后焦調(diào)整。e、將攝像機前端用于固定后焦調(diào)節(jié)環(huán)的內(nèi)六角螺釘旋松，并旋轉(zhuǎn)后焦調(diào)節(jié)環(huán)（對沒有后焦調(diào)節(jié)環(huán)的攝像機則直接旋轉(zhuǎn)鏡頭而帶動其內(nèi)置的后焦環(huán)），直至畫面最清晰為止，然后暫時旋緊內(nèi)六角螺釘。f、重新推鏡頭到望遠狀態(tài)，看看剛才拍攝的特寫物體是否仍然清晰，如不清晰再重復上述第a、b、c步驟。g、通常只需一兩個回合就可完成后焦距調(diào)整了。h、旋緊內(nèi)六角螺釘，將光圈調(diào)整到適當?shù)奈恢谩?/p>