建筑消防与安防第二篇安全防范技术第2章闭路电视监控系统

1、第二章 闭路电视监控系统,闭路电视监控系统的主要功能是对建筑物内的现场情况进行监视，同时可以把监视现场的情况进行同步录像，也可以与防盗报警系统联动，是一种防范能力较强的综合系统。目前，在国内外市场上主要推出的是数字控制的模拟视频监控系统和数字视频监控系统两类产品。前者技术发展已经非常成熟，性能稳定，应用广泛；后者仍需进一步完善和发展。视频监控系统正处在模拟系统与数字系统混合应用并逐渐向数字系统过渡的阶段。,第一节 闭路电视监控系统的组成及组成方式,一、闭路电视监控系统的组成和功能闭路电视通常采用同轴电缆（或光缆）作为电视信号的传输介质，由于传输中不向空间发射信号，故被称为闭路电视监控(Closed circuit TeleviSion，CCTV)。闭路电视监控系统是安防领域的重要组成部分，系统通过遥控摄像机及其辅助设备（镜头、云台等），直接观察被监视场所的情况，同时可以把被监视场所的情况进行同步录像。另外，电视监控系统还可以与防盗报警系统等其他安全技术防范体系联动运行，使用户安全防范能力得到整体的提高。,1闭路电视监视系统的组成该系统由生成图像的摄像前端、传输线路、视频图像切换显示装置

2、、后端图像显示记录设备等四个主要环节构成。如图2-2-1所示。主要优点是技术成熟、价格低廉和安装使用方便。,（1）摄像前端装置，主要负责信号的采集，包括各类摄像机、定焦或变焦变倍镜头、实现摄像机上下左右运动及旋转扫描的云台、保护摄像机与镜头的防护罩等。,（2）传输系统中既有摄像前端向控制主机传输的视频图像，传输介质有同轴电缆、光缆或双绞线构成的有线传输方式以及由发射机、接收机组成的无线传输信道，也有从控制主机传送给摄像前端的控制信号。 （3）闭路电视监控主机，也称为视频信号矩阵切换控制器，是闭路电视监控系统的核心。主要功能是接收传输来的视频图像并按需要切换到指定的显示器上。 （4）后端设备，作用是对系统传输的图像信号进行切换、记录、重放、加工和复制。主要是成像和记录装置，包括视频显示器、视频分配器、多画面图像分割器、录像设备等。,2闭路电视监控系统实现的主要功能：,（1）与报警系统联网，发生报警触发录像并自动弹出报警区域的摄像机的图像。 （2）在中央控制室可以切换看到所有的图像。在图像的切换过程中感觉不到图像间的干扰。 （3）系统设有时间、日期、地点、摄像机编号提示，可在录像带上做标记

3、，便于分析和处理。 （4）系统可任意选择某个指定的摄像区域，便于重点监视或在某个范围内对多个摄像机区域做自动巡回显示。,（5）矩阵系统具有分组同步切换的功能，可将系统全部或部分摄像机分为若干个组，每组摄像机图像可以同时切换到一组监视器上。 （6）可以在必要的场所设置副控，通过副控键盘可以在监视器上切换看到所有的图像，并进行控制。 （7）在配置系统时，可以决定使用者进入系统的权限，即使用者可观看哪些摄像机，又能控制哪些摄像机，使用者可以用自己的键盘手动操作哪些继电器，操作哪些VCR和多画面分割器。,二、闭路电视监控系统的组成方式,根据监视对象监视方式不同，闭路电视监控系统的组成方式一般有四种类型。1.单头单尾方式2.单头多尾方式3.多头单尾方式4.多头多尾方式,1.单头单尾方式单头单尾方式图2-2-2 a）所示，由一台摄像机和一台监视器组成，用于一处连续监视一个目标或一个区域的场所。图2-2-2 b）增加了控制器件，可实现某些控制功能，比如遥控电动云台左右、上下旋转，调节摄像机镜头的焦距长短、光圈大小、远近焦距等。,a）,b）,图2-2-2 单头单尾方式,摄像机,监视器,摄像机,监视器,

4、2.单头多尾方式图2-2-3所示为单头多尾方式，由一台摄像机拍摄的图像，通过视频分配器可传送给多台监视器。多用于多处监视同一个目标或一个区域的场所。,3.多头单尾方式控制器图2-2-4 多头单尾方式摄像机监视器图2-2-4所示为多头单尾方式，多台摄像机拍摄的图像可以通过视频切换器在一台监视器上显示出来。多用于一处集中监视多个目标或区域的场所。,4.多头多尾方式图2-2-5所示为多头多尾方式，通过设置多个视频分配切换器或矩阵网络，各个摄像机拍摄的图像可以在多台监视器上任意切换。本方式用于多处监视多个目标或区域的场所。,第二节摄像前端图像生成环节,一、摄像机摄像机是一种把图像转换成电视信号的设备，它能把被监视现场的画面转换成图像信号，再通过监视器显示出来。,. 摄像机的分类（1）依成像色彩分类黑白摄像机(monochrome) 适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区，其分辨率通常高于彩色摄像机，可达600800线，在仅监视景物的位置或移动时选用。,彩色摄像机(Color camera) 适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。因有颜色而使信息量增大，信息量约为黑白摄像机的十倍

5、。在闭路电视监控方面发挥着举足轻重的作用。低分辨率彩色摄像机为330线，高分辨率为470线。彩色/黑白自动转换型摄像机 适用于光线有较大变化的室外场合。一般是白天以彩色成像，当接近黄昏照度低于某一阈值时开始至夜间以黑白成像。,（2）依摄像机采用技术分类模拟式摄像机DPS(数字信号处理)摄像机DV格式的数字摄像机。 （3）依摄像机成像光源分类正常照度可见光摄像机低照度摄像机(采用双CCD作彩色黑白转换的 日夜两用型、单CCD同轴多重型摄像机、低速快门 帧累积型摄像机)夜视红外摄像机。,电视监控用摄像机目前正朝着小型化、轻量化、廉价化、高图像质量、增加操作功能的方向发展。从技术上而言，围绕着摄像机的各种组成要素，包括摄像机的体积大小和外观、成像感应方式、分辨率、灵敏度、智能化程度（白平衡、逆光补偿、电子快门、同步方式、数字化处理、屏幕显示、自动增益等）、一体化水平、安装使用方式等诸多要素的千变万化，不断有新产品推出。当前，摄像机自身最突出的进步一是低照度和夜视性能大有长进，二是微型化方面进展迅速，三是网络传输功能大有提高。,2.CCD摄像机早期的摄像机采用硅靶管等作为光电转换器件，由于其性

6、能较低，需要采用磁聚焦和静电偏转系统，因此控制电路复杂，体积较大，目前已经很少采用。现在使用的摄像机绝大部分采用CCD电荷耦合器件作为光电转换器件，因此，通常称为CCD摄像机。CCD摄像机的优点是体积小、消耗功率小、寿命长、故障率低和不怕强光直接射照。,CCD彩色摄像机的主要性能指标：,（1）CCD像素值 像素越多,则图像分辨率越高、越清晰,如752(H)X582(V)像素。现多以25万像素和38万像素划界，38万像素以上者为高清晰度摄像机。现已出现单片式百万像素800电视线摄像机，1280(H)X960(V)。(2)水平分辨率(Resolution) 是衡量图像清晰度的标准，通常用电视线数TVL来表示，彩色摄像机的典型分辨率在320500线之间，低分辨率在420线以下，高分辨率多在460线以上。黑白摄像机的分辨率在400l000线之间。,水平分辨率与摄像器件和镜头的质量有关，还与摄像机系统的电路通道的频带宽度直接相关，通常规律是1MHZ的频带宽度相当于8O条电视线的清晰度。频带越宽，图像就越清晰，TVL的数值也就越大。一条电视线(TVL)=1.33像素(Pixel)，因此将水平像素值

7、H乘以3/4，得到的数值就是摄像机清晰度的电视线数值。,(3)最低照度 也称为灵敏度(Sensitivity)，是CCD器件对光的敏感程度，1国际烛照射量在距离为1cm、面积为1mm2 平面上的光通量定义为1lm(流明)，而1lm的光通量均匀分布在1m2面积上的照度称为1lx。(4)摄像靶面 也就是扫描区域，亦即CCD尺寸，目前状况是1/3“(8.5mm)摄像机占据主导地位，1/4“摄像机将会迅速上升，还出现了1/5“和1/6“的摄像机，1/2“(13mm)摄像机所占比例则急剧下降，1/5“已经商品化，影像面积小将能降低成本。,(5)信噪比 典型值为46dB;若为50dB，则图像质量良好，但是图像仍有少量噪声;若能达到60dB，则图像质量优良，不出现噪声。 (6)扫描制式 彩色有PAL制(标准为625行、50场即25帧)和NTSC制(标准为525行、60场即30帧)之分。黑白有CCIR和ETA之分。扫描系统多为2:1隔行扫描。 (7)摄像机电源 直流为12V或9V，交流有220V、llOV、24V，随着摄像机微型化，用直流供电的将越来越多，也有不少摄像机能以24VAC/l2VDC供电。

8、,(8)视频输出 多为lVp-p、75复合视频信号，均采用BNC接头。 (9)镜头安装方式 有C和CS方式，二者间不同之处在于到感光表面距离不同。 （10)摄像机菜谱中有无摄像机标识码ID显示，一般最多为16个字符。 (10)摄像机可否作遥控设置，例如摄像机与矩阵切换控制器或PC机之间可否以单根同轴电缆或用RS一485进行通讯。 (11)同步方式(Sync) 有电压同步锁定(Line一Lock)、外同步锁定(Genlock)、晶体震荡内同步锁定(Crystal一Lock).,除上述主要指标外，为了在具体应用中获得最佳视觉效果，在CCD彩色摄像机内还设置有一系列的可调整功能。包括同步方式的选择、自动增益控制AGC（Automatic Gain Control）、背景光补偿BLC（Backlight Compensation）可变电子快门AES（Automatic Electronic Shutter）白平衡WE（White Balance）等等。未来，较低价位的COMS摄像机也会占据一片市场，由于COMS摄像机体积小，有可能被直接嵌入计算机中而得到较广泛应用。,二、摄像机镜头当用户选定一

9、个摄像机后，应根据监视现场的环境，观测距离和要求，选购适合型号的摄像机镜头，安装在摄像机上，以满足不同的使用要求。,1.镜头的特性参数镜头的特性参数很多，主要有焦距、光圈、视场角、镜头安接口、景深等。由平行光线通过镜头折射在主轴上会聚成清晰的一点，此点即为焦点；由焦点至镜头中心的距离称为焦距f，镜头焦距示意图如图2-2-6所示。图中，F为焦点；f为焦距；y为景物；y为成像；a为物距；b为像距。1/a+1/b=1/f当物距a一定时，拍摄全景用短焦距；拍摄特写用长焦距。,（1）影响镜头焦距长短选择的因素成像大小。焦距长的成像大，焦距短的成像小。感光能力强弱。焦距长的感光能力弱，焦距短的感光 能力强。镜头视角（摄像范围）。焦距长的镜头视角小，焦距短的镜头视角大。,景深的大小（清晰范围）。焦距长的景深小，焦距短的景深大。镜头视角的大小，决定于镜头焦距的长短和所摄底片尺寸的大小。焦距短，而底片尺寸又大，则视角大，摄视范围也大；焦距长，而底片尺寸又小，则视角小，摄视范围也小。,视场角Qd=2arc tan(d/2f)rad，由于所用摄像机的摄像管画面尺寸一定，故视场角仅随焦距f而变化，长焦距视场角

10、小。镜头通光孔的口径俞大，通光量愈多；镜头通光孔的口径愈小，通光量愈少。焦距的长短也与通光量大小有关。通常以镜头的焦距与通光孔口径相比，其比值的大小即表示镜头感光能力的强弱。,镜头感光力一般以f系数（光圈系数）表示：f系数焦距/光束直径光束直径相同的条件下，其焦距越大，则f系数的数值就越大，镜头的感光能力就越弱。摄像时，向某一物体调焦，即在该物体前后形成一个清晰区，这个清晰区通常称为景深。凡是包含在这个区域内的物体，皆能摄成清晰的像。,以照相为例，由图2-2-7可见，A，B，C代表三个物体，以物体A为调焦目标，其焦点D聚在感光片上，成像最为清晰。离开照相机较远的物体B的焦点E聚在感光片的前面，较近的物体C的焦点F聚在感光片后面，它们的焦点因为离开了感光片，相就模糊起来，不那么清晰了，在感光片上形成的不是焦点，而是分散圈。,如果E和F的清晰度不及D，但看上去也不算模糊，仍可被人眼看清的话，那么就认为A，B，C三物体的像都是清晰的。影像的清晰范围就扩大到E和F之间的距离，称之为焦深。与焦深相对应的位置，即从物体B至C之间的距离，为景深。如果物体超出景深（即物体成像的焦点超出焦深），像就比较模糊而不能被人眼看清。,

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