电视监控系统的前端设备

1、电视监控系统的前端设备一般由摄像机、手动或电动镜头、云台、防护罩、监听器、报警探测器和多功能解码器等部件构成，它们各司其职，并通过有线、无线或光纤传播媒介与中心控制系统的多种设备建立相应的联系(传播视/音频信号及控制、报警信号）。在实际的电视监控系统中,这些前端设备不一定同步使用，但实现监控现场图像采集的摄像机和镜头是必不可少的。21摄像机摄像机是获取监视现场图像的前端设备,它以面阵C图像传感器为核心部件,外加同步信号产生电路、视频信号解决电路及电源等。近年来,新型的低成本MOS图像传感器有了较迅速的发展，基于MOS图像传感器的摄像机已开始被应用于对图像质量规定不高的可视电话或会议电视系统中。由于MO图像传感器的辨别率和低照度等到重要指标临时还比不上CD图像传感器，因此，在电视监控系统中使用摄像机仍为CCD摄像机。摄像机具有黑白和彩色之分,由于黑白摄像机具有高辨别率、低照度等长处,特别是它可以在红外光照下成像,因此在电视监控系统中，黑白CCD摄像机仍具有较高的市场占有率。顺便指出，在各商家列出的闭路电视监控器材清单中的摄像机一般都是不带镜头的(一体化摄像机除外）,因此在实际应用中,应根

2、据监控现场的实际环境及顾客规定，为摄像机配合适的镜头（详见本章第2-节)。2.1.1黑白CCD摄像机的重要参数在电视监控系统中选择摄像机,一般要看几种重要的参数，即辨别率、最低照度和信噪比等,此外还要考虑摄像机的附带功能及价格和此后服务等因素。如下对摄像机的几种重要参数作一简介。、CCD尺寸及像素数 CC尺寸指的是C图像传感器感光面的对角线尺寸，初期的CCD尺寸比较大，为lin、2in和/n等几种，因而近年来用于电视监控摄像机的CCD尺寸以13in为主流。像素数指的是摄像机C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500H582V，有些则组出了前两者的乘积值，如万像素。对于一定尺寸的CD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辨别率也就越高。例如，在电视监控摄像机中使用的CC传感器的像素有的已达到48万像素。B、辨别率辨别率是衡量摄像机优劣的一种重要参数,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（应比摄像机的辨别率高)上可以看到的最多线数。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

3、用摄像机的辨别率一般在80460线之间，广播级摄像机的辨别率则可达到70线左右。C、低照度低照度指的是当被摄景物的光亮度低到一定限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F12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(原则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.。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35V了，反映在监视器的屏幕上,将是一屏很难辨别出层次的、灰暗的图像。、信噪比及伽玛校正系数信噪比也是摄像机的一种重要参数。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G（自动增益控制）关闭时的值,由于当AGC接通时，会对小信号进行提高，使得噪声电平也相应提高。CC摄像机的信噪比的典型值一般为4555d。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值,其典型值为=0.45。现行摄像机大都采用了固定的值。.2黑白CD

4、摄像机的附带功能除了上述简介的基本参数外,各品牌的摄像机大都尚有某些附带的功能，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，下面简要简介一下。A、电动光圈接口目前在市场上见到的原则C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（一般为视频驱动方式），也就是说，它只能配接型的自动光圈镜头,有些则可同步提供两种驱动方式(视频驱动和直流驱动)供顾客选择，因此，它可以配接任何自动光圈镜头。这里，视频驱动(Videorir,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,使镜头光圈调节电动机转动；直流驱动(DCDriver，简称D)方式则是指摄像机内部增长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某些(由于增长了一部分电路）,但所选配的自动光圈镜头则因其内部不具有驱动电路而体积稍小某些，价格也就低某些。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同样。一般摄像机的自动光圈接口设立在机身的背面板上，但也

5、有某些则设在机身的侧面。图21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用,但不同摄像机对其各针脚的定义又不完全相似。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。若同步具有两种光圈驱动方式，则具体将该接口定义为还是驱动方式，须由此外的拨动开关来选择(如JETCO公司的J系列摄像机），也有的由摄像机盖板内视频解决板上不同的插座位置来选择,并在出厂前设定一种方式(如NTUR的V-34C摄像机）,尚有的干脆在摄像机机身侧面及背面板上直接设定两个不同的自动光圈接口（如JVC的TS2E摄像机）。（1）（）（3)(1）阴式方四孔型(）阴式圆四孔型（3）接线端子型图2-1摄像机的自动光圈接口B、电子快门电子快门（EleconicSutter）是比照照相机的机械快门功能提出一种术语，它相称于控制C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。通过调节光生信号电荷的积累时间（即调节时钟脉冲的宽度），即可实现控制CCD感光时间的

6、功能。C、自动增益控制摄像机输出的视频信号必须达到电视传播规定的原则电平,即。为了能在不同的景物照度条件下都能输出的原则视频信号，必须使放大器的增益可以在较大的范畴内进行调节。这种增益调节一般都是通过检测视频信号的平均电平而自动完毕的，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,在低照度时的敏捷度会有所提高，但此时的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同步放大的缘故。D、背光补偿背光补偿（BclhtCompensation)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种子区域（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拟定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减少，整个视场的可视性得到改善。、线锁定同步线锁定同步(LINO）是一种运用交流电源来锁定摄像机场同步脉冲的一种同步方式。当图像浮现因交

7、流电源导致的网波干扰时，将此开关拨到线锁定同步(L）的位置,就可消除交流电源的干扰。21.3摄像机的使用摄像机的使用很简朴,一般只要对的安装镜头、连通信号电缆，接通电源即可工作。但在实际使用中，如果不能对的地安装镜头并调节摄像机及镜头的状态,则也许达不到预期使用效果。如下简要简介摄像机的对的使用措施。A、安装镜头摄像机必须配接镜头才可使用，一般应根据应用现场的实际状况来选配合适的镜头，如定焦镜头或变焦镜头、手动光圈镜头或自动光圈镜头、原则镜头或广角镜头或长焦镜头等。此外还应注意镜头与摄像机的接口，是C型接口还是CS型接口(这一点要牢记,否则用C型镜头直接往C接口摄像机上旋入时极有也许损坏摄像机的CCD芯片)。安装镜头时,一方面去掉摄像机及镜头的保护盖,然后将镜头轻轻旋入摄像机的镜头接口并使之到位。对于自动光圈镜头,还应将镜头的控制线连接到摄像机的自动光圈接口上，对于电动两可变镜头或三可变镜头，只要旋转镜头到位，则临时不需校正其平衡状态(只有在后焦聚调节完毕后才需要最后校正其平衡状态)。B、调节镜头光圈与对焦关闭摄像机上电子快门及逆光补偿等开关，将摄像机对准欲监视的场景，调节镜头的光圈与

8、对焦环，使监视器上的图像最佳。如果是在光照度变化比较大的场合使用摄像机，最佳配接自动光圈镜头并作摄像机的电子快门开关置于F。如果选用了手动光圈则应将摄像机的电子快门开关置于O，并在应用现场最为明亮（环境光照度最大)时,将镜头光圈尽量开大并仍使图像为最佳(不能使图像过于发白而过载),镜头即调节完毕。装好防护罩并上好支架即可。由于光圈较大，景深范畴相对较小,对焦距时应尽量照顾到整个监视现场的清晰度。当现场照度减少时，电子快门将自动调节为慢速，配合较大的光圈，仍可使图像满意。在以上调节过程中,若不注旨在光线明亮时将镜头的光圈尽量开大,而是关得比较小,则摄像机的电子快门会自动调在低速上，因此仍可以在监视器上形成较好的图像；但当光线变暗时,由于镜头的光圈比较小，而电子快门也已经处在最慢(1/5s）了，此时的成像就也许是灰暗一片了。C、后焦距的调节后焦距也称背焦距，指的是当安装上原则镜头(原则CCS接口镜头）时,能使被摄景物的成像正好成在CCD图像传感器的靶面上,一般摄像机在出厂时,对后焦距都做了合适的调节，因此，在配接定焦镜头的应用场合，一般都不需要调节摄像机的后焦。在有些应用场合,也许浮现当镜

9、头对焦环调节到极限位置时仍不能使图像清晰,此时一方面必须确认镜头的接口与否对的。如果确认无误,就需要对摄像机的后焦距进行调节。根据经验，在绝大多数摄像机配接电动变焦镜头的应用场合,往往都需要对摄像机的后焦距进行调节。后焦距调节的环节如下：a、将镜头对的安装到摄像机上。b、将镜头光圈尽量开到最大（目的是缩小景深范畴,以精确找到成像焦点）。c、通过变焦距调节（ZomIn)将镜头推至望远（Tel）状态,拍摄10以外的一种物体的特写，再通过调节聚焦(ocus）将特写图像调清晰。d、进行与上一步相反的变焦距调节(ZoOu)将镜头拉回至广角（We）状态，此时画面变为涉及上述特写物体的全景图像,但此时不能再作聚焦调节（注意：如果此时的图像变模糊也不能调节聚焦），而是准备下一步的后焦调节。、将摄像机前端用于固定后焦调节环的内六角螺钉旋松,并旋转后焦调节环(对没有后焦调节环的摄像机则直接旋转镜头而带动其内置的后焦环），直至画面最清晰为止，然后临时旋紧内六角螺钉。f、重新推镜头到望远状态,看看刚刚拍摄的特写物体与否仍然清晰,如不清晰再反复上述第、c环节。、一般只需一两个回合就可完毕后焦距调节了。h、旋紧内六角螺钉,将光圈调节到合适的位置。2.2镜头镜头是电视监控系统中必不可少的部件，镜头与C摄像机配合，可以将远距离目的成像在摄像机的CCD靶面上。镜头的种类繁多，从焦距上分类,可分为短焦距、中焦距、和焦距和变焦距镜头;从视场的大小分类，可分为广角、原则、远摄镜头;从构造上分类，还可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(指光圈、焦距、聚焦这三者

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