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  摄像机镜头基础知识1.镜头的种类(根据应用场合分类) ? 广角镜头:视角90 度以上,观察范围较大近处图像有变形。 松下公司有WV-LA2R8C3、WV-LA210。 ? 标准镜头:视角30 度左右,使用范围较广。松下公司有WV-LA9C3B。 ? 长焦镜头:视角20 度以内,焦距可达几十毫米或上百毫米。松下公司有WV-LA18A、WV-LZ62/8 等。 ? 变焦镜头:镜头焦距连续可变,焦距可以从广角变到长焦,焦距越长则成像越大。松下公司型号有WV-LZ61/10、WV-LZ61/15 等。 ? 针孔镜头:用于隐蔽观察,经常被安装在如天花板或墙壁等地方。 2.被摄物体的大小、距离与焦距的关系 ? 假设被摄物体的宽度和高度分别为W.H,被摄物体与镜头间的距离为L,镜头的焦距为F。 3.相对孔径 ? 为了控制通过镜头的光通量的大小,在镜头的后部均设置了光圈。假定光圈的有效孔径为d,由于光线折射的关系,镜光实际有效的有效孔径为D,比d 大,D 与焦距f 之比定义为相对孔径A,即A=D/f,镜头的相对孔径决定被摄像的照度,像的照度与镜头的相对孔径的倒数来表示镜头光圈的大小。F 值越小,光圈越大,到达CCD 芯片的光通量就越大。所以在焦距f 相同的情况下,F 值越小,表示镜头越好。 4.镜头的焦距 1)定焦距:焦距固定不变,可分为有光圈和无光圈两种。 ?有光圈:镜头光圈的大小可以调节。根据环境江照的变化,应相应调节光圈的大小。光圈的大小可以通过 手动或自动调节,人为手工调节光圈的,称为手动光圈。镜头自带微型电机自动调整光圈的,称为自动光圈。无光圈:即定光圈,其通光量是固定不变的用于光源恒定或摄像机自带电子快门的情况。 2)变焦距:焦距可以根据需要进行调整,使被摄物体的图像放大或缩小。 ? 常用的变焦镜头为六倍、十售变焦。 ? 三可变和二可变镜头 ? 三可变镜头:可调焦距、调聚焦、调光圈。 ? 二可变镜头:可调焦调、调聚焦、自动光圈。 5.选配镜头原则 ? 为了获得预期的摄像效果,在选配镜头时,应着重注意六个基本要素: A)被摄物体的大小 B)被摄物体的细节尺寸 C)物距 D)焦距 E)CCD 摄像机靶面的尺寸 F)镜头及摄像系统的分辨率 ? 操作步骤: * 移开镜头防尖装置,连接上镜头。 * 如果使用CS 镜头,请降下C 圈(5mm),然后锁住CS 镜头装置。 * C 型镜头可直接安装使用。 * 连接视频输出(BNC)至监视器或其它设备。 * 插上DC12V 电源/AC220V * 检查LED 是否亮。 * 当图像一旦模糊时,请调整镜头焦距。 6、镜头的选择 ? 镜头光圈分手动和自动两种。以往由于摄像机的使用在室外或其它特殊场合等缘故,所以较多选用自动光圈镜头。 ? 虽然自动光圈镜头对监控点的光线变化适应性较强,但其价格也明显高于相同焦距的手动定焦镜头。而现在大多数的摄像机都有电子快门,室内的光源也较为稳定,因此,建议在室内情况下,采用手动光圈镜头即可;现在市场上用的自动光圈镜头分为二大类:a.电源驱动自动光圈镜头;b.视频驱动自动光圈镜头。电源驱动自动光圈镜头是通过四根线控制镜头的,其中两根为DC12V 电源来驱动镜头中的马达,另两根控制线通过镜头内的光感应点感应外部光源的照度来控制光圈的大小;视频驱动自动光圈镜头则是通过三根线来控制镜头的,其中一根为视频触发信号来起动光圈,并控制光圈大小,另二根为DC12V 电源线驱动电机马达。目前市场上大多黑白或彩色摄像机可以兼容二种自动光圈镜头镜头。但当监控点在室外时,应采用带自动光圈的镜头,因为室外的光线的动态范围变化较大,夏日阳光下环境照度达50000Lx-100000Lx;夜间路灯时仅为10Lx,变化幅度相当大。在这种情况下摄像机无论是否具有自动调整灵敏度功能即通过摄像机本身电子快门已不能适应这么宽的照度范围,也就无法达到控制图像效果的作用。 7、详细选择说明 ? 摄像机镜头是视频监视系统的最关键设备,它的质量(指标)优劣直接影响摄像机的整机指标,因此,摄像机镜头的选择是否恰当既关系到系统质量,又关系到工程造价。 ? 镜头相当于人眼的晶状体,如果没有晶状体,人眼看不到任何物体;如果没有镜头,那么摄像头所输出的图像就是白茫茫的一片,没有清晰的图像输出,这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的。当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时,也就是人们常说的近视眼,眼前的景物就变得模糊不清;摄像头与镜头的配合也有类似现象,当图像变得不清楚时,可以调整摄像头的后焦点,改变CCD 芯片与镜头基准面的距离(相当于调整人眼晶状体的位置),可以将模糊的图像变得清晰。 ? 由此可见,镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。工程设计人员和施工人员都要经常与镜头打交道:设计人员要根据物距、成像大小计算镜头焦距,施工人员经常进行现场调试,其中一部分就是把镜头调整到最佳状态。 镜头的分类 (1) 以镜头安装分类 所有的摄象机镜头均是螺纹口的,CCD摄象机的镜头安装有两种工业标准,即C安装座和CS安装座。两者螺纹部分相同,但两者从镜头到感光表面的距离不同。 C安装座:从镜头安装基准面到焦点的距离是17.526mm。 CS安装座:特种C安装,此时应将摄象机前部的垫圈取下再安装镜头。其镜头安装基准面到焦点的距离是12.5mm。如果要将一个C安装座镜头安装到一个CS安装座摄象机上时,则需要使用镜头转换器。 (2) 以摄象机镜头规格分类 摄象机镜头规格应视摄象机的CCD尺寸而定,两者应相对应。即 摄象机的CCD靶面大小为1/2英寸时,镜头应选1/2英寸。 摄象机的CCD靶面大小为1/3英寸时,镜头应选1/3英寸。 摄象机的CCD靶面大小为1/4英寸时,镜头应选1/4英寸。 如果镜头尺寸与摄象机CCD靶面尺寸不一致时,观察角度将不符合设计要求,或者发生画面在焦点以外等问题。 (3)以镜头光圈分类 ? 镜头有手动光圈(manual iris)和自动光圈(auto iris)之分,配合摄象机使用,手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合,自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整,故适用亮度变化的场合。自动光圈镜头有两类:一类是将一个视频信号及电源从摄象机输送到透镜来控制镜头上的光圈,称为视频输入型,另一类则利用摄象机上的直流电压来直接控制光圈,称为DC输入型。自动光圈镜头上的ALC(自动镜头控制)调整用于设定测光系统,可以整个画面的平均亮度,也可以画面中最亮部分(峰值)来设定基准信号强度,供给自动光圈调整使用。一般而言,ALC已在出厂时经过设定,可不作调整,但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高的目标时,明亮目标物之影像可能会造成“白电平削波”现象,而使得全部屏幕变成白色,此时可以调节ALC来变换画面。 ? 另外,自动光圈镜头装有光圈环,转动光圈环时,通过镜头的光通量会发生变化,光通量即光圈,一般用F表示,其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比,即:F=f(焦距)/D(镜头实际有效口径),F值越小,则光圈越大。 ? 采用自动光圈镜头,对于下列应用情况是理想的选择,在诸如太阳光直射等非常亮的情况下,用自动光圈镜头可有较宽的动态范围。要求在整个视野有良好的聚焦时,用自动光圈镜头有比固定光圈镜头更大的景深。要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时,应使用自动光圈镜头。 (4)以镜头的焦距(视场大小)分类 ? 标准镜头:视角30度左右,在1/2英寸CCD摄象机中,标准镜头焦距定为12mm,在1/3英寸CCD摄象机中,标准镜头焦距定为8mm。 ? 广角镜头:视角90度以上,焦距可小于几毫米,可提供较宽广的视景。 ? 远摄镜头:视角20度以内,焦距可达几米甚至几十米,此镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影响放大,但使观察范围变小。 ? 变倍镜头(zoom lens▼▲):也称为伸缩镜头,有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类。 ? 可变焦点镜头(vari-focus lens):它介于标准镜头与广角镜头之间,焦距连续可变,即可将远距离物体放大,同时又可提供一个宽广视景,使监视范围增加。变焦镜头可通过设置自动聚焦于最小焦距和最大焦距两个位置,但是从最小焦距到最大焦距之间的聚焦,则需通过手动聚焦实现。 ? 针孔镜头:镜头直径几毫米,可隐蔽安装。选择镜头的技术依据 (1)镜头的成像尺寸 ? 应与摄象机CCD靶面尺寸相一致,如前所述,有1英寸、2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸、1/5英寸等规格。 (2)镜头的分辨率 ? 描述镜头成像质量的内在指标是镜头的光学传递函数与畸变,但对用户而言,需要了解的仅仅是镜头的空间分辨率,以每毫米能够分辨的黑白条纹数为计量单位,计算公式为:镜头分辨率N=180/画幅格式的高度。由于摄象机CCD靶面大小已经标准化,如1/2英寸摄象机,其靶面为6.4mm*4.8mm,1/3英寸摄象机为4.8mm*3.6mm。因此对1/2英寸格式的CCD靶面,镜头的最低分辨率应为38对线英寸格式摄象机,镜头的分辨率应大于50对线,摄象机的靶面越小,对镜头的分辨率越高。 (3)镜头焦距与视野角度 ? 首先根据摄象机到被监控目标的距离,选择镜头的焦距,镜头焦距f 确定后,则由摄象机靶面决定了视野。 (4)光圈或通光量 ? 镜头的通光量以镜头的焦距和通光孔径的比值来衡量,以F为标记,每个镜头上均标有其最大的F值,通光量与F值的平方成反比关系,F值越小,则光圈越大。所以应根据被监控部分的光线变化程度来选择用手动光圈还是用自动光圈镜头。变焦镜头(zoom lens) ? 变焦镜头有手动伸缩镜头和自动伸缩镜头两大类。伸缩镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内变化,因此可以使被监控的目标放大或缩小,所以也常被成为变倍镜头。典型的光学放大规格有6倍(6.0~36mm,F1.2)、8倍(4.5~36mm,F1.6)、10倍(8.0~80mm,F1.2)、12倍(6.0~72mm,F1.2)、 20倍(10~200mm,F1.2)等档次,并以电动伸缩镜头应用最普遍。为增大放大倍数,除光学放大外还可施以电子数码放大。在电动伸缩镜头中,光圈的调整有三种,即:自动光圈、直流驱动自动光圈、电动调整光圈。其聚焦和变倍的调整,则只有电动调整和预置两种,电动调整是由镜头内的马达驱动,而预置则是通过镜头内的电位计预先设置调整停止位,这样可以免除成像必须逐次调整的过程,可精确与快速定位。在球形罩一体化摄像系统中,大部分采用带预置位的伸缩镜头。 ? 另一项令用户感兴趣的则是快速聚焦功能,它由测焦系统与电动变焦反馈控制系统构成。 、镜头与摄像机CCD 尺寸的关系 ? 1/2”镜头既可用于1/2”摄像机,也可用于1/3”摄像机,但视角会减少25%左右。 ? 1/3”镜头不能用于1/2”摄像机,只能用于1/3”摄像机。 、不同种类镜头的应用范围 · 手动、自动光圈镜头的应用范围 手动光圈镜头是的最简单的镜头,适用于光照条件相对稳定的条件下,手动光圈由数片金属薄片构成。光通量靠镜头外径上的一个环调节。旋转此圈可使光圈收小或放大。在照明条件变化大的环境中或不是用来监视某个固定目标,应采用自动光圈镜头,比如在户外或人工照明经常开关的地方,自动光圈镜头的光圈的动作由马达驱动,马达受控于摄像机的视频信号。手动光圈镜头和自动光圈镜头又有定焦距(光圈)镜头自动光圈镜头和电动变焦距镜头之分。 · 定焦距(光圈)镜头,一般与电子快门摄像机配套,适用于室内监视某个固定目标的场所作用。 定焦距镜头一般又分为长焦距镜头,中焦距镜头和短焦距镜头。中焦距镜头是焦距与成像尺寸相近的镜头;焦距小于成像尺寸的称为短距镜头,短焦距镜头又称广角镜头,该镜头的焦距通常是28mm 以下的镜头,短焦距镜头主要用于环境照明条件差,监视范围要求宽的场合,焦距大于成像尺寸的称为长焦距镜头,长焦距镜头又称望远镜头,这类镜头的焦距一般在150mm 以上,主要用于监视较远处的景物。 · 手动光圈镜头,可与电子快门摄像机配套,在各种光线下均可使用。 · 自动光圈镜头,(EF)可与任何CCD 摄像机配套,在各种光线下均可使用,特别用于被监视表面亮度变化大、范围较大的场所。为了避免引起光晕现象和烧坏靶面,一般都配自动光圈镜头。 · 电动变焦距镜头,可与任何CCD 摄像机配套,在各种光线下均可使用,变焦距镜头是通过遥控装置来进行光对焦,光圈开度,改变焦距大小的。镜头的主要性能指标有以下几个: · 1 焦距: 焦距的大小决定着视场角的大小,焦距数值小,视场角大,所观察的范围也大,但距离远的物体分辨不很清楚;焦距数值大,视场角小,观察范围小,只要焦距选择合适,即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。由于焦距和视场角是一一对应的,一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角,所以在选择镜头焦距时,应该充分考虑是观测细节重要,还是有一个大的观测范围重要,如果要看细节,就选择长焦距镜头;如果看近距离大场面,就选择小焦距的广角镜头。 · 2 光阑系数: 即光通量,用F 表示,以镜头焦距f 和通光孔径D 的比值来衡量。每个镜头上都标有最大F 值,例如6mm/F1.4 代表最大孔径为4.29 毫米。光通量与F 值的平方成反比关系,F 值越小,光通量越大。镜头上光圈指数序列的标值为1.4,2,2.8,4,5.6,8,11,16,22 等,其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的2 倍。也就是说镜头的通光孔径分别是1/1.4,1/2,1/2.8,1/4,1/5.6,1/8,1/11,1/16,1/22,前一数值是后一数值的根号2 倍,因此光圈指数越小,则通光孔径越大,成像靶面上的照度也就越 大。另外镜头的光圈还有手动(MANUAL IRIS)和自动光圈(AUTO IRIS)之分。配合摄像头使用,手动光圈适合亮度变化不大的场合,它的进光量通过镜头上的光圈环调节,一次性调整合适为止。自动光圈镜头会随着光线的变化而自动调整,用于室外、入口等光线变化大且频繁的场合。 · 3 自动光圈镜头: 自动光圈镜头目前分为两类:一类称为视频(VIDEO)驱动型,镜头本身包含放大器电路,用以将摄像头传来的视频幅度信号转换成对光圈马达的控制。另一类称为直流(DC)驱动型,利用摄像头上的直流电压来直接控制光圈。这种镜头只包含电流计式光圈马达,要求摄像头内有放大器电路。对于各类自动光圈镜头,通常还有两项可调整旋钮,一是ALC 调节(测光调节),有以峰值测光和根据目标发光条件平均测光两种选择,一般取平均测光档;另一个是LEVEL 调节(灵敏度),可将输出图像变得明亮或者暗淡。 · 4 变倍镜头:变倍镜头分为手动(MANUAL ZOOM LENS)和电动(AUTO ZOOM LENS)两种,手动变倍镜头一般用于科研项目而不用在闭路监视系统中。在监控很大的场面时,摄像头通常要配合电动镜头和云台使用。电动镜头的好处是变焦范围大,既可以看大范围的情况,也可以聚焦某个细节,再加上云台可以上下左右的转动, 可视范围就非常大了。电动镜头有6 倍、10 倍、15 倍、20 倍等多种倍率,如果再知道基准焦距,就可以确定镜头焦距的可变范围。例如一个6 倍电动镜头,基准焦距为8.5 毫米,那么其变焦范围就是8.5 到51 毫米连续可调,视场角为31.3到5.5 度。电动镜头的控制电压一般是直流8V~16V,最大电流为30 毫安。所以在选控制器时,要充分考虑传输线缆长度,如果距离太远,线路产生的电压下降会导致镜头无法控制,必须提高输入控制电压或更换视频矩阵主机配合解码器控制。镜头选型方法如果把摄像机比喻为人的眼睛,镜头就好比是眼球,它直接关系到监看物体的远近、范围和效果。镜头的选用应考虑一下几点:?? 1)? ?镜头尺寸应等于或大于摄像机成像面尺寸。例如:1/3″摄像机可选1/3″~1″整个范围内的镜头,但水平视角的大小都是一样的。只是使用大于1/3″的镜头能够更多地利用成形,更精确了镜头中心光路,所以可提高图像质量和分辨率。?? 2)? ?选用合适的镜头焦距。焦距越大,监看距离越远,水平视角越小,监视范围越窄;焦距越小,监看距离越近,水平视角越大,监视范围越宽。镜头焦距可按照以下公式估算。?? f=A×L/H?? (f--镜头焦距;A--摄像机CCD垂向尺寸;L--被摄物体到镜头距离;H--被摄物体高度) 格式? 1英寸 ?? 2/3英寸 ?? 1/2英寸 ?? 1/3英寸 ?? 1/4英寸 CCD垂向尺寸? 9.6㎜ 6.6㎜ ?? ? 4.8㎜ ?? 3.6㎜ ? ?? 2.7㎜ 3)? ?考虑环境光线的变化。光线对图像的采集效果起着十分重要的作用。一般来说,对于光线变化不明显的环境,我们常选用手动光圈镜头,将光圈手调到一个比较理想的数值后就可不动了;如果光线小时监看,应选用自动光圈,能够根据光线的明暗变化自动调节光圈值的大小,保证图像质量。但需注意的是,如果光线照度不◆●△▼●均匀,特别是监视目标与背景光反差较大时,采用自动光圈镜头效果不理想。?? 4)? ?考虑最佳监看范围。因为镜头焦距和水平视角成反比,因此既想看得远,又想看得宽阔和清晰,这是无法同时实现的。每个焦距的镜头都只能在一定范围内达到最佳的监看效果,所以如果监看的距离较远且范围较大,最好是增加摄像机的数量,或采用电动变焦镜头配合云台安装。?? 5)? ?镜头接口与摄像机接口要一致。现在的摄像机和镜头通常都是CS型接口,CS型摄像机可以和CS型、C型镜头配接,但和C型镜头接配时,必须在镜头和摄像机之间加接配环,否则可能碰坏CCD成像面的保护玻璃,造成CCD摄像机的损坏。C型摄像机不能和CS型镜头配接。 摄像机镜头选购指南在电视监控系统中如何根据现场被监视环境,正确选用摄像机镜头是非常重要的,因为它直接影响到系统组成后在系统末端监视器上所看到的被监视面画的效果能否满足系统的设计要求(就画面范围或图像细节而言),所以正确的选用摄像机镜头可以使系统得到最优化设计并可获得良好的监视效果。 摄像机镜头就光圈而言可分为手动光圈镜头及自动光圈镜头两种,就焦距而言又可分为定焦镜头及变焦镜头两种。 下面就以使用环境的不同谈如何正确选用摄像机镜头。 1、 手动、自动光圈镜头的选用 手动、自动光圈镜头的选用取决于使用环境的照度是否恒定。 对于在环境照度恒定的情况下,如电梯轿箱内、封闭走廊里、无阳光直射的房间内,均可选用手动光圈镜头,这样可在系统初装调试中根据环境的实际照度,一次性整定镜头光圈大小,获得满意亮度画面即可。 对于环境照度处于经常变化的情况,如随日照时间而照度变化较大的门厅、窗口及大堂内等,均需选用自动光圈镜头(必须配以带有自动光圈镜头插座的摄像机),这样便可以实现画面亮度的自动调节,获得良好的较为恒定亮度的监视画面。 对于自动光圈镜头的控制信号又可分为DC及VIDEO控制两种 , 即直流电压控制及视频信号控制。这在自动光圈镜头的类型选用上,摄像机自动光圈镜头插座的连接方式上,以及选择自动光圈镜头的驱动方式开关上,三者注意协调配合好即可。 2、定焦、变焦镜头的选用 定焦、变焦镜头的选用取决于被监视场景范围的大小 ,以及所要求◁☆●•○△被监视场景画面的清晰程度。 在镜头规格(镜头规格一般分为1/3″、1/2″和2/3″等)一定的情况下 ,镜头焦距与镜头视场角的关系为:镜头焦距越长,其镜头的视场角就越小(见图1所示);在镜头焦距一定的情况下,镜头规格与镜头视场角的关系为:镜头规格越大,其镜头的视场角也越大。所以由以上关系可知:在镜头物距一定的情况下,随着镜头焦距的变大,在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面范围就越小,但画面细节越来越清晰;而随着镜头规格的增大,在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面范围就增大,但其画面细节越来越模糊。在镜头规格及镜头焦距一定的前提下,CS型接口镜头的视场角将大于C型接口镜头的视场角。 镜头视场角可分为图像水平视场角以及图像垂直视场角,且图像水平视场角大于图像垂直视场角,通常我们所讲的视场角一般是指镜头的图像水平视场角。 对于一般变焦(倍)镜头而言 ,由于其最小焦距通常为6.0mm左右,故其变焦(倍)镜头的最大视场角为45°左右,如将此种镜头用于这种狭小的被监视环境中,其监视死角必然增大,虽然可通过对前端云台进行操作控制,以减少这种监视死角,但这样必将会增加系统的工程造价(系统需增加前端解码器、云台、防护罩等),以及系统操控的复杂性,所以在这种环境中,不宜采用变焦(倍)镜头。 在开阔的被监视环境中,首先应根据被监视环境的开阔程度,用户要求在系统末端监视器上所看到的被监视场景画面的清晰程度,以及被监视场景的中心点到摄像机镜头之间的直线距离为参考依据,在直线距离一定且满足覆盖整个被监视场景画面的前提下,应尽量考虑选用长焦距镜头,这样可以在系统末端监视器上获得一幅具有较清晰细节的被监视场景画面。在这种环境中也可考虑选用变焦(倍)镜头(电动三可变镜头),这可根据系统的设计要求以及系统的性能价格比决定,在选用时也应考虑两点:(1)在调节至最短焦距时(看全景)应能满足覆盖主要被监视场景画面的要求;(2)在调节至最长焦距时(看细节)应能满足观察被监视场景画面细节的要求。通常情况下,在室内的仓库、车间、厂房等环境中一般选用6倍或者10倍镜头即可满足要求,而在室外的库区、码头、广场、车站等环境中,可根据实际要求选用10倍、16倍或20倍镜头即可(一般情况下,镜头倍数越大,价格越高,可在综合考虑系统造价允许的前提下,适当选用高倍数变焦镜头)。 3、正确选用镜头焦△▪▲□△距的理论计算 摄取景物的镜头视场角是极为重要的参数 ,镜头视场角随镜头焦距及摄像机规格大小而变化(其变化关系如前所述),覆盖景物镜头的焦距可用下述公式计算: (1)f=uD/U (2)f=hD/H f:镜头焦距、U:景物实际高度、H:景物实际宽度、D:镜头至景物实测距离、u:图像高度、h:图像宽度 举例说明: 当选用1/2″镜头时,图像尺寸为u=4.8mm,h=6.4mm。镜头至景物距离D=3500mm,景物的实际高度为 U=2500mm(景物的实际宽度可由下式算出H=1.333?U,这种关系由摄像机取景器CCD片决定)。 将以上参数代入公式(1)中,可得f=4.8?3500/2500=6.72mm,故选用6mm定焦镜头即可。公式计算法:视场和焦距的计算视场系指被摄取物体的大小,视场的大小是以镜头至被摄取物体距离,镜头焦头及所要求的成像大小确定的。 镜头的焦距,视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算如下:f=wL/W f=hL/hf:镜头焦距 w:图象的宽度(被摄物体在靶面上成象宽度)W:被摄物体宽度 L:被摄物体至镜头的距离 h:图象高度(被摄物体在ccd靶面上成像高度)视场(摄取场景)高度 H:被摄物体的高度 CCD靶面规格尺寸:单位mm 规格 W H 1/3 4.83.6 1/2 6.44.8 2/3 8.86.6 1 12.7 9.6 由于摄像机画面宽度和高度与电视接收机画面宽度和高度一样,其比例均为4:3,当L不变,H或W增大时,f变小,当H或W不变,L增大时,f增大。视场角的计算 如果知道了水平或垂直视场角便可按公式计算出现场宽度和高度。水平视场角β(水平观看的角度) β=2tg-1= 垂直视场角q(垂直观看的角度) q=2tg-1= 式中w、H、f同上水平视场角与垂直视场角的关系如下: q=或=q 表2中列出了不同尺寸摄像层和不同焦距f时的水平视场角b的值,如果知道了水平或垂直场角便可按下式计算出视场角便可按下式计算出视场高度H和视场宽度W. H=2Ltg、W=2Ltg 例如;摄像机的摄像管为17mm(2/3in),镜头焦距f为12mm,从表2中查得水平视场角为40℃而镜头与被摄取物体的距离为2m,试求视场的宽度w。 W=2Ltg=2×2tg=1.46m 则H=W=×1.46=1.059m 焦距f越和长,视场角越小,监视的目标也就小。图解法 如前所示,摄像机镜头的视场由宽(W)。高(H)和与摄像机的距离(L)决定,一旦决定了摄像机要监视的景物,正确地选择镜头的焦距就由来3个因素决定; *.欲监视景物的尺寸 *.摄像机与景物的距离 *.摄像机成像器的尺士:1/3、1/2、2/3或1。 图解选择镜头步骤:所需的视场与镜头的焦距有一个简单的关系。利用这个关系可选择适当▲★-●的镜头。估计或实测视场的最大宽度;估计或实测量摄像机与被摄景物间的距离;使用1/3”镜头时使用图2,使用1/2镜头时使用图3,使用2/3”镜头时使用图4,使用1镜头时使用图5。具体方法:在以W和L为座标轴的图示2-5中,查出应选用的镜头焦距。为确保景物完全包含在视场之中,应选用座标交点上,面那条线指示的数值。例如:视场宽50m,距离40m,使用1/3格式的镜头,在座标图中的交点比代表4mm镜头的线偏上一点。这表明如果使用4mm镜头就不能覆盖50m的视场。而用2.8mm的镜头则可以完全覆盖视场。 f=vD/V f=hD/H 其中,f代表焦距,v代表CCD靶面垂直高度,V代表被观测物体高度,h代表CCD靶面水平宽度,H代表被观测物体宽度。 举例:假设用1/2”CCD摄像头观测,被测物体宽440毫米,高330毫米,镜头焦点距物体2500毫米。由公式可以算出: 焦距f=6.4X2500/440≈36毫米 或焦距f=4.8X2500/330≈36毫米 当焦距数值算出后,如果没有对应焦距的镜头是很正常的,这时可以根据产品目录选择相近的型号,一般选择比计算值小的,这样视角还会大一些。焦距计算公式: f=v× D/V---(1) f=h× D/H---(2) f: 镜头的焦距长度 V:拍摄对象的纵向尺寸 H:拍摄对象的横向尺寸 D:镜头至拍摄对象之间的距离 格式???????????????????? V(纵向)??????????????????????? H(横向) 1英???????????????????? 9.6mm?????????????????????????? 12.8mm 2/3英???????????????? ? 6.6mm?????????????????????????? 8.8mm 1/2英????????? ???? 4.8mm?????????????????????????? 6.4mm 1/3英寸?????????????????? 3.6mm??????????????????????????? 4.8mm 1/4英寸?????????????????? 2.7mm??????????????????????????? 3.6mm 举例说明: a) 垂向尺寸时: 1/2英寸摄象机v=4.8mm 景物垂向尺寸 V=330mm(33cm) 镜头至景物距离 D=2500mm(250cm) 将以上资料代入公式(1) f=4.8×2500/ 330= ≒36mm b) 横向尺寸时: 1/2英寸摄象机h=6.4mm 景物横向尺寸 H=440mm(44cm) 镜头至景物距离 D=2500mm(250cm) 将以上资料代入公式(2) f=6.4×2500/ 440=≒36mm 镜头用语说明 1.视角和视野 θ: 视角(A)视角数值可从下列公式求得 h : 摄象机画面尺寸 θ=2tan-1h/2f f: 焦点距离 (B)视野的数值可从下列公式求得 H: 视野 H=Hl/f L: 物距 2. F值(口径比) 镜头的亮度可通过镜头的口径和焦距计算出来。口径越大,焦距越短F值越小,因此可知镜头的亮度越好。 F值(F-Number)=f/A f=焦距(focal length) A=物径的有效径(aperture) 3. 摄象机画面尺寸 (1)摄象机的画面尺寸比为 1: 0.69:0.5:0.38 (2)使用同一镜头时,视角根据摄象机的画面尺寸而变化,摄象机的画面尺寸越小,视角越窄。 (3)当1/2的镜头用在1/3摄象机上时,显示的效果和用1/3镜头相似。 4. 凸缘背部与后焦距 (A)凸缘背部 从镜头安装的基本面到焦点面的距离 C接口(“C”Mount):17.526mm CS接口(“CS”Mount):12.5mm (B)后焦距 从镜头中心到焦点面的距离 (C)机械后焦距 从镜头主体的最后部到焦点面的距离,是判断镜头最后部是否接触到摄象机内部相吻合的标准。最精确的CCD角度与镜头角度公式摄像机CCD与镜头的参数:一:CCD尺寸: 1/4SONY 3.6mmⅹ2.4mm 对角线mm 对角线mm 对角线寸CCD(半球型镜头) 1/3寸CCD(半球型镜头) 1/3寸CCD(标准型镜头) 2.5mm 95 130 120 3.6mm 70 90 120 4mm 70 85 70 4.3mm 60 80 70 6mm 50 70 53 8mm 35 50 40 12mm 25 30 25 16mm 20 25 20 25mm 9 15 12 三:主要指标(镜头参数): 至于如何选择合适你的镜头,请先量摄影机与被拍摄物的距离--L,想要拍摄范围的宽度--W,再以三角函数来算一算: 角度 = 2 * Arc tan (W/2L) 录像回放格式CIF、DCIF、D1格式介绍CIF简介CIF是常用的标准化图像格式(Common Intermediate Format)。在H.323协议簇中,规定了视频采集设备的标准采集分辨率。CIF = 352×288像素 QCIF全称Quarter common intermediate format。QCIF也是常用的标准化图像格式。在H.323中,规定QCIF = 176×144像素。 CIF格式具有如下特性:?? (1) 电视图像的空间分辨率为家用录像系◇…=▲统(Video Home System,VHS)的分辨率,即352×288。?? (2) 使用非隔行扫描(non-interlaced scan)。?? (3) 使用NTSC帧速率,电视图像的最大帧速率为30 000/1001≈29.97幅/秒。?? (4) 使用1/2的PAL水平分辨率,即288线) 对亮度和两个色差信号(Y、Cb和Cr)分量分别进行编码,它们的取值范围同ITU-R BT.601。即黑色=16,白色=235,色差的最大值等于240,最小值等于16。 下面为5种CIF 图像格式的参数说明。参数次序为“图象格式 亮度取样的象素个数(dx) 亮度取样的行数 (dy) 色度取样的象素个数(dx/2) 色度取样的行数(dy/2)”。?? sub-QCIF 128×96 64 48?? QCIF 176×144 88 72?? CIF 352×288 176 144?? 4CIF 704×576 352 288(即我们经常说的D1)?? 16CIF 1408×1152 704 576 目前监控行业中主要使用Qcif(176×144)、CIF(352×288)、HALF D1(704×288)、D1 (704×576)等几种分辨率,CIF录像分辨率是主流分辨率,绝大部分产品都采用CIF分辨率。目前市场接受CIF分辨率,主要理由有四点:1、目前数码监控要求视频码流不能太高;2、视频传输带宽也有限制;3、使用HALF D1、D1分辨率可以提高清晰度,满足高质量的要求,但是以高码流为代价的。在现阶段,出现了众多D▪…□▷▷•1的产品,但市场份额非常小;4、采用CIF分辨率,信噪比在32db以上,一般用户是可以接受的,但不是理想的视频图像质量。目前业内人士正在尝试用HALF D1来寻求CIF、D1之间的平衡。但随着单块硬盘的容量达到750GB甚至1000GB,而国内的大部分DVR已经可以做到连接8块1000GB的硬盘,故D1逐渐会变成时常的主流。 DCIF分辨率是什么? 经过研究发现一种更为有效的监控视频编码分辨率(DCIF),其像素为528×384。DCIF分辨率的是视频图像来历是将奇、偶两个HALF D1,经反隔行变换,组成一个D1(720*576),D1作边界处理,变成4CIF(704×576),4CIF经水平3/4缩小、垂直2/3缩小,转换成528×384.528×384的像素数正好是CIF像素数的两倍,为了与常说的2CIF(704*288)区分,我们称之为DOUBLE CIF,简称DCIF。显然,DCIF在水平和垂直两个方向上,比Half D1更加均衡。 为什么选用DCIF分辨率? 数字化监控行业对数字监控产品提出两项要求:首先要求数据量低,保证系统能够长时间录像和稳定实时的网络传输;其次要求回放图像清晰度高,满足对细节的要求。而DCIF分辨率在目前的软硬件平台上,能很好的满足以上两项要求。 Half D1分辨率已被部分产品采用,用来解决CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点。但由于他相对于CIF只是水平分辨率的提升,图像质量提高不是特别明显,但码流增加很大。 经过对大量视频信号进行测试,基于目前的视频压缩算法,DCIF分辨率比Half D1能更好解决CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点,用来解决CIF和4CIF,特别是在512Kbps码率之间,能获得稳定的高质量图像,满足用户对较高图像质量的要求,为视频编码提供更好的选择。 CIF清晰度不够高和D1存储量高、价格高昂的缺点分辨率,静态回放分辨率理论上最高可达360TVline的图像质量,超过模拟监控中标准VHS磁带录像机280TVline的图像水平,达到公安部安防行业视频标准二级和三级项目的清晰度要求,满足绝大部分视频监控的要求。 什么是D1? 做闭路电视监控系统这一行久了,大家都以为D1是硬盘录像机显示、录像、回放的分辨率,实际上不是的,D1是数字电视系统显示格式的标准,共分为以下5种规格: D1:480i格式(525i):720×480(水平480线,隔行扫描),和NTSC模拟电视清晰度相同,行频为15.25kHz,相当于我们所说的4CIF(720×576) D2:480P格式(525p):720×480(水平480线隔行扫描要清晰不少,和逐行扫描DVD规◆■格相同,行频为31.5kHz D3:1080i格式(1125i):1920×1080(水平1080线,隔行扫描),高清放松采用最多的一种分辨率,分辨率为1920×1080i/60Hz,行频为33.75kHz D4:720p格式(750p):1280×720(水平720线,逐行◆▼扫描),虽然分辨率较D3要低,但是因为逐行扫描,市面上更多人感觉相对于1080I(实际逐次540线)视觉效果更加清晰。不过个人感觉来说,在最大分辨率达到1920×1080的情况下,D3要比D4感觉更加清晰,尤其是文字表现力上,分辨率为1280×720p/60Hz,行频为45kHz D5:1080p格式(1125p):1920×1080(水平1080线,逐行扫描),目前民用高清视频的最高标准,分辨率为1920×1080P/60Hz,行频为67.5KHZ。 其中D1 和D2标准是我们一般模拟电视的最高标准,并不能称的上高清晰,D3的1080i标准是高清晰电视的基本标准,它可以兼容720p格式,而D5的1080P只是专业上的标准,并不是民用级别的,上面所给出的60HZ只是理想状态下的场频,而它的行频为67.5KHZ,目前还没有如此高行频的电视问世,实际在专业领域里1080P的场频只有24HZ,25HZ和30HZ。 需要指出的一点是,D端子是日本独有的特殊接口,国内电视几乎没有带这种接口的,最多的是色差接口,而色差接口最多支持到D4,理论上肯定没有HDMI(纯数字信号,支持到1080P)的最高清晰度高,但在1920:1080以下分辨率的电视机上,一般也没有很大差别。 国内主流的硬盘录像机(DVR,Digital Video Recording)采用什么分辨率?怎样计算硬盘容量? 目前国内主流的硬盘录像机采用两种分辨率:CIF和D1。 硬盘录像机常见的路数有1路、2路、4路、8路、9路、12路和16路。最大可以连接8块2000GB的硬盘,总容量可高达1.6T(目前市面上最大的硬盘在1000GB左右),如果采用CIF分辨率,通常每1路的硬盘容量为180MB~250MB/小时,通常情况下取值200MB/小时;如果是D1的分辨率每小时录像需要的硬盘容量为720MB~1000MB/小时,通常情况下为了减少硬盘的容量可以按照500MB/小时计算,帧率智能设置比25fps少一些,码流也要少一些!相信大家可以计算出一台装满8块500GB的16路硬盘录像机可以录像多长时间了吧?计算举例:8路CIF格式24小时不间断录像30天所需硬盘容量? ?????????????????? 8路×200M×24小时×30天÷1024M = 1125G???????? (注:1G = 1024M)IPxx 防水等级 国际工业标准防水登记IP和日本工业标准的JIS防水等级是接近的,分0-8的9级,IP等级同样对防尘做了规定。 防尘等级 (第一个X表示) 0 :没有保护 1 :防止大的固体侵入 2 :防止中等大小的固体侵入 3 :防止小固体进入侵入 4 :防止物体大于 1mm 的固体进入 5 :防止有害的粉尘堆积 6 :完全防止粉尘进入 防水等级 (第二个X表示) 0 :没有保护 1 :水滴滴入到外壳无影响 2 :当外壳倾斜到 15 度时,水滴滴入到外壳无影响 3 :水或雨水从 60 度角落到外壳上无影响 4 :液体由任何方向泼到外壳没有伤害影响 5 :用水冲洗无任何伤害 6 :可用于船舱内的环境 7 :可于短时间内耐浸水( 1m ) 8 :于一定压力下长时间浸水 安防监控摄像机摄象机的选择和主要参数 闭路监控系统中,摄像机又称摄像头或CCD(Charge Coupled Device)即电荷耦合器件。严格来说,摄像机是摄像头和镜头的总称,而实际上,摄像头与镜头大部分是分开购买的,用户根据目标物体的大小和摄像头与物体的距离,通过计算得到镜头的焦距,所以每个用户需要的镜头都是依据实际情况而定的,不要以为摄像机(头)上已经有镜头。 摄像头的主要传感部件是CCD,它具有灵敏度高、畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点,CCD是电耦合器件(Charge Couple Device)的简称,它能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移,也可将储存之电荷取出使电压发生变化,因此是理想的摄象元件。是代替摄像管传感器的新型器件。 CCD的工作原理是:被摄物体反射光线,传播到镜头,经镜头聚焦到CCD芯片上,CCD根据光的强弱积聚相应的电荷,经周期性放电,产生表示一幅幅画面的电信号,经过滤波、放大处理,通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号。这个标准的视频信号同家用的录像机、VCD机、家用摄像机的视频输出是一样的,所以也可以录像或接到电视机上观看。 CCD摄象机的选择和分类 CCD芯片就像人的视网膜,是摄像头的核心。目前我国尚无能力制造,市场上大部分摄像头采用的是日本SONY、SHARP、松下、LG等公司生产的芯片,现在韩国也有能力生产,但质量就要稍逊一筹。 因为芯片生产时产生不同等级,各厂家获得途径不同等原因,造成CCD采集效果也大不相同。在购买时,可以采取如下方法检测:接通电源,连接视频电缆到监视器,关闭镜头光圈,看图像全黑时是否有亮点,屏幕上雪花大不大,这些是检测CCD芯片最简单直接的方法,而且不需要其它专用仪器。然后可以打开光圈,看一个静物,如果是彩色摄像头,最好摄取一个色彩鲜艳的物体,查看监视器上的图像是否偏色,扭曲,色彩或灰度是否平滑。好的CCD可以很好的还原景物的色彩,使物体看起来清晰自然;而残次品的图像就会有偏色现象,即使面对一张白纸,图像也会显示蓝色或红色。个别CCD由于生产车间的灰尘,CCD靶面上会有杂质,在一般情况下,杂质不会影响图像,但在弱光或显微摄像时,细小的灰尘也会造成不良的后果,如果用于此类工作,一定要仔细挑选。一、CCD监控摄像机分类 1、依成像色彩划分 彩色监控摄像机:适用于景物细部辨别,如辨别衣着或景物的颜色。 黑白监控摄像机:适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区,在仅监视景物的位置或移动时,可选用黑白监控摄像机。 2、依分辨率灵敏度等划分 影像像素在38万以下的为一般型,其中尤以25万像素(512*492)、分辨率为400线的产品最普遍。 影像像素在38万以上的高分辨率型。 3、按监控摄像机形状划分 监控摄像机按外形划分主要有:枪式监控摄像机、针孔型监控摄像机、半球型监控摄像机。 4、按CCD靶面大小划分 1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm,对角线mm,对角线mm,对角线mm,对角线mm,对角线、按扫描制式划分 PAL制。 NTSC制。 6、依供电电源划分 220VAC,PAL系统。 24VAC。 12VDC,国内摄像机多属此类。 、按同步方式划分 内同步:用摄像机内同步信号发生电路产生的同步信号来完成操作。 外同步:使用一个外▪▲□◁同步信号发生器,将同步信号送入摄像机的外同步输入端。 功率同步(线性锁定,line lock):用摄像机AC电源完成垂直推动同步。 外VD同步:将摄像机信号电缆上的VD同步脉冲输入完成外VD同步。 多台摄像机外同步:对多台摄像机固定外同步,使每一台监控摄像机可以在同样的条件下作业,因各摄像机同步,这样即使其中一台摄像机转换到其他景物,同步摄像机的画面亦不会失真。按照度划分,CCD又分为: 普通型 正常工作所需照度1~3LUX 月光型 正常工作所需照度0.1LUX左右 星光型 正常工作所需照度0.01LUX以下 红外型 采用红外灯照明,在没有光线的情况下也可以成像 二、CCD彩色监控摄像机基本知识 1、CCD彩色监控摄像机的主要技术指标 (1)CCD尺寸,亦即摄像机靶面。现在1/3英寸的已普及化,1/4英寸也已商品化。 (2)CCD像素,像素越多,则图像分辨率越高、越清晰,现多以25万和38万像素为划界,38万像素以上者为高清晰度摄像机。 (3)水平分辨率。彩色摄像机的典型分辨率是在320到500电视线TVL两种分辨率占主导地位。 (4)最小照度,也称为灵敏度。月光级和星光级等高增感度摄像机可工作在很暗条件,对一般摄像机而言,2~3lux属最低照度,现在1lux的普通▼▼▽●▽●摄像机比较普及,最为常用。 (5)扫描制式。有PAL制和NTSC制之分。 (6)摄像机电源。交流有220V、110V、24V,直流为12V 或9V。 (7)信噪比。典型值为46db,若为50db,则图像有少量噪声,但图像质量良好;若为60db,则图像质量优良,不出现噪声。 (8)视频输出。多为1Vp-p、75Ω,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感光距离不同。2、CCD彩色摄象机的可调整功能 (1)同步方式的选择 A、对单台摄象机而言,主要的同步方式有下列三种: 内同步--利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。 外同步--利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象机的外同步输入端来实现同步。 电源同步--也称之为线性锁定或行锁定,是利用摄象机的交流电源来完成垂直推动同步,即摄象机和电源零线同步。 B、对于多摄象机系统,希望所有的视频输入信号是垂直同步的,这样在变换摄象机输出时,不会造成画面失真,但是由于多摄象机系统中的各台摄象机供电可能取自三相电源中的不同相位,甚至整个系统与交流电源不同步,此时可采取的措施有: 均采用同一个外同步信号发生器产生的同步信号送入各台摄象机的外同步输入端来调节同步。 调节各台摄象机的“相位调节”电位器,因摄象机在出厂时,其垂直同步是与交流电的上升沿正过零点同相的,故使用相位延迟电路可使每台摄象机有不同的相移,从而获得合适的垂直同步,相位调整范围0~360度。 (2)自动增益控制 所有摄象机都有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器,其放大量即增益,等效于有较高的灵敏度,可使其在微光下灵敏,然而在亮光照的环境中放大器将过载,使视频信号畸变。为此,需利用摄象机的自动增益控制(AGC)电路去探测视频信号的电平,适时地开关AGC,从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作,此即动态范围,即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度,从而提高图像信号◇=△▲的强度来获得清晰的图像。 (3)▲●…△背景光补偿 通常,摄象机的AGC工作点是通过对整个视场的内容作平均来确定的,但如果视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景目标,则此时确定的AGC工作点有可能对于前景目标是不够合适的,背景光补偿有可能改善前景目标显示状况。 当背景光补偿为开启时,摄象机仅对整个视场的一个子区域求平均来确定其AGC工作点,此时如果前景目标位于该子区域内时,则前景目标的可视性有望改善。 (4)电子快门 在CCD摄象机内,是用光学电控影像表面的电荷积累时间来操纵快门。电子快门控制摄象机CCD的累积时间,当电子快门关闭时,对NTSC摄象机,其CCD累积时间为1/60秒;对于PAL摄象机,则为1/50秒。当摄象机的电子快门打开时,对于NTSC摄象机,其电子快门以261步覆盖从1/60秒到1/10000秒的范围;对于PAL型摄象机,其电子快门则以311步覆盖从1/50秒到1/10000秒的范围。当电子快门速▷•●度增加时,在每个视频场允许的时间内,聚焦在CCD上的光减少,结果将降低摄象机的灵敏度,然而,较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个“停顿动作”效应,这将大大地增加摄象机的动态分辨率。 (5)白平衡 白平衡只用于彩色摄象机,其用途是实现摄象机图像能精确反映景物状况,有手动白平衡和自动白平衡两种☆△◆▲■方式。 A、自动白平衡 连续方式--此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续地调整,范围为2800~6000K。三、监控摄像机选用经验谈 在监控系统应用中,监控摄像机选用十分关键,它直接决定了整个监控系统的图像效果。下面,我们各种场合的摄像机选用谈谈看法,以供大家参考。 摄像机选用主要依据两个要素进行:一是摄像机使用环境(应用场合);一是摄像机的相关主要参数。 一)监控摄像机应用场合---监控摄像机型式的选用 目前摄像机种类繁多,应用场合也各不相同。应用场合决定摄像机型式的选用,要正确选用摄像机,我们必须了解该摄像机的安装场合,确定安装型式。目前,摄像机安装应用场合主要有:写字楼、酒店、工厂、银行、监狱等。一般还分为室内和室外使用。 我们以酒店监控安装为例,说明摄像机的选用。根据目前惯例,酒店应用监控系统,其前端摄像机安装位置主要有:大堂、电梯、楼道走廊、停车场等。 安装位置 监控需求特点 选用摄像机型式 选用原因 停车场 监控范围大、动态性大 一体化摄像机(如BN-132WD) 或枪式摄像机+电动变焦镜头 一体化摄像机内置变焦镜头,适合动态范围大的场合,可对现场进行细节放大,而且安装调试也简单。 大堂 监控范围大、动态性大 一体化摄像机(如BN-132WD) 同上 电梯 监控范围固定,光线稳定 飞碟摄像机 (BN-030HUFO ) 电梯安装位置狭窄,安装小型半球摄像机,不易引起顾客放干,可以兼顾电梯的整体美观和图像监控效果 楼道走廊 监控范围固定,光线较为稳定 防爆半球摄像机(BN-0340HHL ) 酒店的吊顶较低,如吊装普通枪式摄像机,太抢眼破坏走廊的装修效果。吸顶安装半球摄像机,可以兼顾走廊整体美观和监控效果,而且安装调试简单 二)监控摄像机选用参数 选定监控摄像机型式后,我们还应该针对应用环境确定摄像机的具体参数,进而选定摄像机型号。一般来说,摄像机的主要参数有:清晰度、最低照度,其余参数为参考依据。 清晰度:目前市面上摄像机330TVL---480TVL居多,根据现在的应用情况,420TVL摄像机应用最为普遍,480TVL高清晰度摄像机应用情况其次; 最低照度:最低照度摄像机正常工作是对周围环境的最低要求。因此它也是选用摄像机的一个重要参数。 我们还是酒店监控为例,进行摄像机参数选用分析: 安装位置 监控参数要求 选用摄像机型式 选用原因 停车场 要求清晰度高、环境亮度变化大 一体化摄像机 (如BN-132WD ) 或昼夜形枪式摄像机+电动变焦镜头 BN-132WD 清晰度高达520TVL,内置镜头为自动光圈镜头,适宜亮度的变化 大堂 监控范围大、动态性大 一体化摄像机 (如BN-132WD) 同上 电梯 监控范围固定,光线稳定、视角大 小型半球摄像机 (BN-030DUFO) 电梯内部安装有灯光,因此光度变化不大,我们选用0.01-1LUX照度摄像机,420线mm广角镜头 楼道走廊 监控范围固定,光线较为稳定 半球摄像机(BN-0340DHL ) 走廊内部安装有灯光,因此光度变化不大,我们选用0.01-1LUX照度摄像机,420线mm广角镜头 三)各种类型监控摄像机适宜的应用场合 下面列举一些监控摄像机类型最适宜的应用场合,以供工程师进行★-●=•▽监控系统设计参考: 摄像机类型 应用场合 1 半球摄像机 电梯、有吊顶光线变化不大的室内应用场合 2 一体化摄像机 最适合安装在室内监控动态范围较大的场合,也适合安装在室外监控范围中等的场合(如需监控室外60m半径以内的目标) 3 枪式摄像机 可安装在室内外任何场合,但不太适合监控或安装范围较小的场合 4 水下摄像机 适用于水下安装使用 5 昼夜型摄像机 适用于环境亮度变化较大场合,如室内外晚上灯光较弱,白天亮度正常的场合 摄像机测试步骤测试摄像机主要测试晰度和色彩还原性、照度、逆光补偿,其次是测其球型失真、耗电量、最低工作电压,下面先把清晰度和色彩还原性以及照度、逆光补偿的测量步骤先介绍一下。 1.★◇▽▼•清晰度的测量 多个摄像机进行测试时,应使用相同镜头,(推荐使作定焦、二可变镜头),以测试卡中心圆出现在监视器屏幕的左右边为准,清晰准确的数出已给的刻度线组水平线。分别代表着垂直清晰度和水平清晰度,并相应的一组已给出了线线线,此时最好用黑白监视器。测试时可在远景物聚焦,也可边测边聚焦。最好能两者兼用,可看出此摄像机的差异(对远近会聚)。 2.彩色还原性的测试 测试此参数应选好的彩色监视器。首先远距离观察人物、服饰,看有无颜色失真,拿色彩鲜明的物体对比,看摄像机反应灵敏度,拿彩色画册放在摄像机前,看画面勾勒得清晰程度,过淡或过浓,再次应对运动的彩色物体进行摄像,看有无彩色拖尾、延滞、模糊等。测试条件如此摄像最代照度在50V时应在50+10V照度情况下测量,即每摄像机最代照度基础上加十伏,且光圈应保持最接近状态。 3.照度 将摄像机置于暗室,暗室前后为有源220V自炽灯,处设调压器,以调压器调节电压高代来调节暗室内灯的明暗,电压可以从0V调到250V。室内光照也可从最暗调至最明,测试时把摄像机光圈均开至最大时记录下一个最低照度值(把有源灯用调压器调暗至看不清暗室内置画面)再把光圈打至最小再记录下一个最低照度值,也可前后灯分别调压明灭。 4.逆光补偿 测试此参数有两种方法:一种是在暗室内,把摄像机前侧调压灯打开,调至最亮时,然后在灯的下方放置一图画或文字,把摄像机迎光摄像,看图像和文字能否看清,画面刺不刺眼,并调节AL、AX拔档开关,看有无变化,哪种效果最好。另一种是在阳光充足的情况下把摄像机向窗外照,此时看图像和文字能否看清楚。 5.球型失真 看球型失真把测试卡置于摄像机前端使整个球体出现在屏幕上,看圆球形有无椭圆,把摄像机前移,看圆中心有无放大,再远距离测试边、角、框有无弧形失线.耗电量 最低工作电压,使用万用表测量电流,使用小稳压器调节电压看。低照度摄像机的正确认识目前市场上标榜的低照度摄像机无论是厂商或是进口商, 对低照度的定义众说纷纭,莫衷一是,彩色摄像机从0.0004LUX~1LUX,黑白摄像机从0.0003~0.1LUX均有,(若搭配红外线LUX),这就是国内市场在CCTV产业的技术规格方面并无统一标准,而产生各说各话的情况。 行业内人士强调,照度能低到多少,不仅要看镜头的光圈大小(F值),更要看是在什麽条件限制下才能出现所标示的LUX值,否则只是流于数字的游戏罢了!以光圈大小(F值)而言,光圈愈大则其所代表的F值愈小,所需的照度愈低。另外电子灵敏度(ELECTRONIC、SENSITIVITY)是否提高,单一画面累积帧数为多少?红外线是ON还是OFF?……等都应了解清楚,才不致被规格所标示的照度数值所混淆。 低照度摄像机在中国市场的演进过程 低照度摄像机在中国市场的演进简单分为以下三步: 白天彩色/晚上黑白(COLOR/MONO);低速快门(SLOW/SHUTTER)及超感度摄像机(EXVIEW/HAD)。 一、白天彩色/晚上黑白(昼夜型摄像机COLOR/MONO) 此类摄像机目前在市场上仍有其特定的需求群。昼夜(COLOR/MONO)摄像机的照度在国内市场上最低标示数值甚至为0LUX,我们不禁要问:“摄像机乃光学原理制成,0照度下如何成像?” 白天彩色/晚上黑白(COLOR/MONO)摄像机是利用黑白影像对红外线感度较高的特点,在一定的光源条件,利用线路切换的方式将影像由彩色转为黑白,以便于搭配红外线。 在彩色/黑白线路转换的技术演进过程中,此类摄像机已采用单一CCD(彩色)设计,在白天或光源充足时为彩色摄像机,当夜晚降临或光源不足时(一般在1LUX~3LUX)即利用数位电路将彩色信号消除掉,成为黑白影像,且为了搭配红外线,亦拿掉了彩色摄像机不可缺的红外线滤除器,真正的“低照度摄像机”应指摄像机本身 (所采用的元件,技术)可达到的功能,而白天彩色/晚上黑白的摄像机因受限于CCD感度,本身并无法改变,只是利用线路切换及搭配红外光的方式将功能提升,不能算是低照度摄像机。 二、低速快门(SLOW/SHUTTER) 此类摄像机又称为(画面)累积型摄像机,是利用电脑记忆体的技术,连续将几个因光线不足而较显模糊的画面累积起来,成为一个影像清晰的画面,运用SLOW SHUTTER技术降低摄像机照度至0.008LUX/F1.2(×128),并且画面能够累积的帧数◆◁• (128帧)是属于甚至包括进口品牌再内的领先水平。此类型低照度摄像机适用于禁止红、紫外线破坏的博物馆,夜间生物活动观察,夜间军事海岸线监视等,属性较静态场所的监视。 三、超感度摄像机(EXVIEW/HAD) 超感度摄像机(EXVIEW/HAD),又称24小时摄像机,其彩色照度可达0.05LUX,黑白则可达0.003-◇•■★▼0.001LUX(亦可搭配红外线LUX)不仅能清晰的辩识影像,更是实时连续的画面。室外摄像机的立杆一般要多粗的镀锌管根据不同的要求,做的是不一样的,做3米的,一般的用直径114变76的,5米的用直径165变114,8米的用直径180变140, 1、监控杆为圆锥钢杆,其中双臂监控立杆高10m,臂长1.5m,壁厚4mm,;单臂杆高12m,臂长1.5m,壁厚4mm。监控杆上口直径80mm,下口直径200mm。监控立杆的支臂臂为碳钢管(Q235),直径60mm,壁厚3mm 2、摄像机立杆表面热镀锌后用专用设备对其表面进行抛光处理,采用活碳酸漆,再静电喷塑对其表面处理。镀锌层厚度≥85um,塑层厚度≥85um,抗风能力•●≥45m/s,表面层保用五年,摄像机立杆保用二十年,紧固件螺钉及螺母为不锈钢。 3、摄像机立杆颜色为乳白色。 (2)安 全 要 求 1、接地采用TN-C-S系统,在电源进线处零线作重复接地。在控制箱处制作接地坑,并与接地扁钢连接, 接地坑要求2000m×1500mm×1000mm,接地电阻不超过4欧姆。 2、用电安装需严格按用电标准安装(包括电缆敷设、控制箱、摄像机的安装与调试)。 二、控 制 箱 1、监控立杆控制箱高×宽×厚=1500×1200×800(应根据设备制作要求进行),采用双门,带二次线路,可手动和自动两种功能。 2、控制箱由供电部门箱变提供电源回路,具体控制箱设置地点根据有关部门要求可作调整。 注:1、箱体表面要求采用静电喷塑。 2、安装时须完成和供电部门提供的电源回路连接。 3、开关之间连接应用铜排。 4、控制箱钢板厚度不低于1.5mm。 道路摄像机立杆 立杆要求摄像机离地面高度一般不低于5米,挑臂长度3~5米,立杆下端管径应在220 mm±10mm、上端管径应在120 mm±5mm,管壁厚度应≥6mm,表面防腐、抗台风。立杆基础深度不低于1.5米,基础直径大于1米,采用混凝土灌筑,以确保立杆的牢固度。 ???? 5.室外机箱结构为露天防雨箱设计。机箱高度为0.8米,宽度为0.6米,厚度为0.45米。箱体防护等级达到IP54防护等级。需要有机○▲-•■□箱基础,整体美观,表面喷涂明显的警示标志,机箱离地面高度不小于30厘米)。 ???? 6.室外机箱内需安装光端机和监控电源;其中光端机采用1V+1D(一路视频+一路反向数据)的单路光端机,具有FC/ST接口,传输距离:0—30KM;光学波长为1310/1550nm,频率响应5Hz~8MHz,视频格式兼容PAL、NTSC、SECAM,信噪比≥70dB,电压1Vp-p 75Ω,视频接口BNC,采用8位线性数字PCM编码;数据RS-232、RS-422、RS-485可选,误码率小于10-9 ;预留语音接口,具有网管功能。并将机箱和立杆进行统一防雷接地。 ???? 7.前端设备防雷与接地 ????众所周知,雷电具有极大的破坏性,其电压高达数百万伏,瞬间电流可高达数十万安培。雷击所造成的破坏性后果体现于下列三种层次:设备损坏,人员伤亡;设备或元器件寿命降低;传输或储存的信号、数据(模拟或数字)受到干扰或丢失,甚至使电子设备产生误动作而暂时瘫痪或整个系统停顿。 ???? 对于监控点来说遭到直接雷击破坏的可能性很小。随着现代电子技术的不断发展,大量精密电子设备的使用和联网,破坏大量电子设备的罪魁祸首主要是感应雷击过电压、操作过电压以及雷电波入侵过电压,每年各种通讯控制系统或网络因雷击而受破坏的事例屡见不鲜,其中安防监控系统因受到雷击引起设备损坏,自动化监控失灵的事件也常有发生。前端摄像机设计均为室外安装方式,对于雷雨多发地区必须设计安装防雷电系统。 ???? 前端摄像机主要分为两类: ???? 三、前端设备直击雷的防护 ???? 每个摄像机均安装在比较高的立杆之上,所以设备的直击雷防护必不可少。具体措施: ???? 在每根立杆顶端加装避雷针一根,根据滚球法计算,避雷针的有效保护范围在三十度夹角类,所以避雷针的高度,必须按照设备的安装位置计算。 ????2、前端设备的接地 ??? 防雷器的接地非常重要,如果接地没有做好,防雷器起不了自己的作用,所以一个良好的接地是相当重要的.本司要求接地地阻应做到小于4欧姆以下.根据描述现场情况。前端设备接地 ????具体措施: 摄像机均安装在立杆上,如现场土壤情况较好(石沙等不导电物质较少)的情况下,可以利用立杆直接接地,把摄像机与防雷器的地线直接焊接在立杆上即可. 反之,如现场土壤情况情况恶劣(石沙等不导电物质较多).刚要借用导电设备.利用扁钢与角钢等. 具体措施:用40*3的扁钢沿立杆拉下,防雷器和摄像机的地线与扁钢妥善焊接,用角钢打入地底2-3米,与扁钢焊接好.地阻测试根据国标小于4欧姆即可.红外摄像机和日夜两用型摄像机的区别红外摄像机的照射距离 在工程实施实际过程中,选择红外灯的种类多数是选择它的夜视照射距离.在室外环境中,如果使用LED的红外灯来对100米外的观察环境,基本是不太可行,必须选用能照射远距离的卤素红外灯或可达到中长距离的LEDArray红外灯.但只对室内20-30米的观察环境,使用卤素红外灯将是资源的极大浪费,再就是未必得到要求的效果,这时就有必要使用LED的红外灯或LEDArray灯. 由于红外光源波长较长,反映到普通非红外镜头上会比可见光焦点略深一些,所以在用了红外灯夜间成像时,会感觉焦距稍微模糊一点. 自动光圈镜头,以适应昼夜照度很大的变化.另外,防护等级,能否在不同的使用环境下工作,外观和制造工艺优良,安装操作简易性,性价比上也是评价一款红外摄像机好坏的指标. 红外摄像机和日夜两用型摄像机的区别 我国安防监控系统领域虽然起步晚,但发展快,市场上对监控范围,监控距离,高分辨率,低度照和输出传输方式多样化诸方面要求也是越来越高,发展空间越来越大.但由于商家的炒作,一些人因此误解了另外一种摄像机,即日夜两用型摄像机,有不少人甚至把这两个不同类型的品种当成了一个品种. 日夜两用型摄像机由于也能在较暗的环境下摄影,因此有些人也单纯地将这类摄像机归类到红外摄像机,其实它与真正定义上的红外摄像机还是有功能与定位上的差距.这是因为目前的摄像机大多采用CCD作为感光组件,CCD本身就可以感应到红外光线,因此这些采用CCD作为感光组件的摄像机,只要在CCD前加上红外滤光镜,便具备红外摄像的能力,这也是目前市面上所谓的日夜两用型摄像机的基本运作原理.不过,这些摄像机仍旧需要光线(可见光)才能够拍摄到影像.只不过这种光线的需求比较低,也因此,日夜两用型摄像机有时也被称为低照度摄像机.,这些日夜两用型摄像机强调的是对光线的灵敏度,而红外摄像机强调的是对于光谱上光线的感应宽度,这完全是不同的设计概念与市场定位,并不能一概而论. 不可否认,近年来,大众对监控产品要求越来越高,不仅要实现全天候24小时监控,还要在照明条件不足的情况下呈现清晰的图像效果.为适应市场需求的变化,厂商竞相发展低照度摄像机.在这种市场大势所趋影响下,照度更低的摄像机无疑已经成为日夜两用摄像机一个重要的发展方向. 什么是低照度呢 所谓照度(LUX)是指亮度单位,1LUX约等于1烛光在1米距离的照度,目前在摄像机参数规格中常见的最低照度,是指该摄像机只需在所标示的LUX数值下,就可获取清晰的图像,这个数值越小,说明CCD的灵敏度越高.目前市场上对低照度的定义众说纷纭,彩色摄像机从0.0004LUX-1LUX,黑白摄像机从0.0003LUX-0.1LUX都有,而日夜两用摄像机的低照度可达到0.0001-0.00015LUX.在普通的应用市场,日夜两用摄像机如能达到千分之几LUX,就基本可以满足普通用户的要求.而真正的红外摄像机则可以在零照度(0 Lux)下工作,且其拍摄的画面品质仍然优于这些日夜两用型摄像机. 目前的情况是,在某些低照度环境下,许多中国生产的日夜两用摄像机仍需配备一定的照明器材或红外设备,才能达到理想的图像效果,其中增加红外灯是常用的一种方法.对此,厂商一般采用两种方式,一是在日夜两用摄像机中设置红外设备接口,以便在摄像机外部添加红外灯;或者将红外灯直接嵌入摄像机内,做成一体机. 需要指出的是,日夜两用型摄像机在一些夜晚时的环境光线还不太差的场所,还是有实用上的价值.本刊所作的对比只是强调一下红外摄像机的功能特性以及两种摄像机之间的差异. 红外摄像机的未来发展 随着安防监控逐渐成为社会需求关注的热点,安防技术的发展也越来越受到社会各方面的重视,人们对监控的要求已由以前的可见光监控逐渐向夜间无光监控的方向发展.红外夜视系统是配合摄像机系统夜间正常监视而量身定制的设备,它能够使摄像机在环境光线低于一定状态时,仍可以得到清晰的监控图像,从而达到夜间理想的监视效果.它既能够获取清晰的图像,又可以保护监控设备的隐蔽性.经过这几年的夜视监控市场需求的增大,红外摄像机从无到有,从体积庞大到精致小巧,照射距离由近至远,逐渐自成一体,市场占有量逐年攀高.再加上这个领域产品技术门槛的降低,核心部件原材料供应地的增多,以及民用市场中人们日益增强的监控安保意识,和近几年全国范围内开展的平安城市,科技强警项目的全面启动,对黑暗环境下正常监控的需求普遍提高,都使得红外夜视市场持续升温. 国内许多安防企业也因此暗暗发力,潜心研发或调整策略,都想在红外摄像机领域行业中占有一席之地.目前,红外摄像机领域由于市场发展空间还比较大,还引来了原本是这个领域外的许多企业纷纷涉足其中,这也预示着这个领域将面临前所未有的市场竞争.企业能否胜出的关键在于是否具有真正的竞争实力和市场认可度,企业必须在技术上创新,产品上改良,推进品牌建设,才会推出更多让客户满意的产品.目前市场上最终用户对红外摄像机需求相当大,无论在国内市场还是在国外市场都非常活跃. 那么,谁能在这个领域领得先机 谁能拥有最先进的技术 红外摄像机在不久的将来又将会出现哪些新技术呢 业内人士预计,红外摄像机以后的发展将会朝更集约化的方向整合,包括含音频监听在内的讯号采集,包括远程网络甚至PTZ云台控制在内的一体化产品形式以及如何解决红外可视距离和结霜结雾的问题等.值得一提的是,目前很多生产厂商都是以特定条件使用的红外一体机形式推出红外摄像机,用户无需过多的考虑太多零碎配件的技术参数,只需要选择采用特点合适红外需求技术的产品即可.而国内许多生产商也慢慢意识到产品的技术,质量,品牌,售后服务,安装,兼容,相应产品的完整性的问题.因此,这种趋势必将在近年内展现出来. 监控的发展方向在于夜视,夜视的发展方向在于红外,这个趋势越来越明显.在红外夜视这个领域,中国企业已经走在世界前列.但是,这毕竟是一个新兴产业,大量劣质产品泛滥市场,影响了人们对红外夜视产品的信任.还有一些当年很领先的企业,死抱暴利不放,技术上固步自封,快速被市场淘汰.而另一些企业致力于开发更长距离的红外夜视系统,让产品的使用寿命逐步延长.相信这几年内行业市场将继续洗牌,一些企业将被无情的淘汰出局,一些企业将脱颖而出,成为市场的新宠,从而实现安防行业的升级和新的资源整合. 怎么选择黑夜里监控摄像机辅助红外灯?为了使摄取的图像层次清楚、对比度合适,必须保证摄像机的最佳照度,在环境照度不能满足要求时,需要配置辅助照明设备以达到摄像要求。? ? 视频信号的标称值为1Vp-p,标准值为0.7Vp-p,最低照度时的视频信号值为1/3到1/2的标准植。所以摄像机在最低照度时的图像,决不会“如同白昼一样”。另外,摄像机在最低照度时产生的图像清晰度,是用电视信号测试卡进行测式的,其黑白相间的条纹,要求黑色反射率近于0%,白色反射率大于89.9%。而我们在现场观察时有时不具备这样的条件,比如:树叶和草地的反射率很低,反差很小,就不易获得清晰图像。因此实际使用当中不能以摄像机标称的最低照度作为衡量现场环境照度的标准。一、普通照明设备? ? 电视监控系统使用的光源种类取决于观察时的具体时间,尤其是是外应用场合。在白天,工作条件会随着天气情况的变化(晴天、阴天、雨天等)而变化,因为天气的变化会引起室外光线光谱组成的变化。辅助照明设备很多,可以使用民用照明设备即可,在夜间,最常用的有钨丝灯、卤钨灯、钠灯、水银灯和高强度放电金属弧光灯等。? ? 每种自然光源和人造光源都有其独特的色谱组成,这可能对某种摄像机有利,也可能对其不利。大部分黑白系统的图像质量只取决于照明光线的总能量,或摄像机所接收到的能量,而无法辨别光纤中的不同颜色。如果光源的光谱曲线正好落在传感器的敏感区域内,照明光线就可以得到最高效率的运用。? ? 彩色CCTV系统的情况就复杂多了。对于可以感知可见光谱中所有这些颜色的光。而为了取得较好的彩色平衡,光源的光谱曲线必须与传感器的灵敏度相匹配。大多数彩色摄像机都具有自动白平衡控制功能,它可以通过电子电路自动进行调整,以实现合适的彩色平衡效果。光源中必须包括所有可见光中的彩色,这样才能在监视器上重视这些颜色。太阳、钨丝灯、卤钨灯、氙灯等宽带光源可以产生相当好的彩色图像,因为它们的光谱中含有所有颜色的频率。汞弧光灯和钠蒸气灯等窄频光源的光谱不连续,因此颜色再现效果较差。水银灯发出的红光很小,因此在汞弧灯下,红色物体就会变成黑色的。同样道理,高压钠灯发出大量的黄色光、橙色光和红色光,蓝色或蓝绿色的物体在这种灯光下也会变成黑色、灰色和褐色。低压钠灯只产生黄色灯,因此不能用于彩色CCTV系统。? ? 使用人工照明时,还要考虑照明光束的角度和镜头的视场角。宽束泛光灯能以相当均匀的照度为大面积区域提供照明,从而产生亮度均匀的图像。窄束光源或聚光灯只能照到小面积区域,照不到的区域会非常暗。照度不均匀的场景所形成的图像也会具有不均匀的亮度。为了提高光线的利用率,摄像机镜头的视场角最好与光源的光束角相匹配。如果灯光只能照亮场景的一部分、摄像机的视场角应该调整到观察区域所需要的角度。使用自然照明时,不存在光束角问题,自然光源通常能够均匀地为整个场景提供照明。? ? 所有具有一定温度的物体都可以发光。改变发光体的温度可以改变光线的强度和颜色。例如,铁块在逐渐加热时,首先会变成暗黑色,接着变成血橙色;在钢铁厂里,铁水呈现黄白色,因为它的温度比血橙色的低温铁块高。白炽灯里的钨丝在加热时发出的光几乎全是白光。物体加热到能够发光的状态成为“白炽”,这也是“白炽灯”的由来。彩色电视系统中常用到的“色温”就是指物体被加热到不同颜色时的温度。? ? 有的发光物体被加热时会同时在不同频率上发出同等强度的光。科学家称该物体为黑体辐射体。黑体辐射体根据一定的物理定律发射紫外光、可见光和红外光。? ? 钨丝灯和太阳的发光特征与黑体类似,它们能够发出含有连续光谱的光,也就是说,它们所发出的光包括所有波长的单色光。其它像水银灯、荧光灯

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