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监控基础知识培训内容(华安泰)


第?一篇 视频监控基础知识培训

目录 ?
?安防行业简介 ? 模拟监控系统基础知识培训 ? ? ? ?数字监控系统基础知识培训 ? ? ? ?安防行业发展历程 ? ? ? ?友商分析 ?

安防行业简介 ?
安防行业简介 ?
第 一 部 分
1.?

行业概念 2.? 行业组成 3.? 行业相关资质 4.? 监控系统基本组成部分 5.? 模拟监控方案基本示意图 6.? 数字监控方案基本示意图

安防行业简介—行业概述 ?
  安防系统是以维护社会公共安全为目的,运用安全防范产品和其它相关产品所构成 的系统。 可应用于智能楼宇、银行、高速公路,社会治安监控,电信、电力、 机场、 小区、厂矿、商场、监狱等各行各业,应用领域非常广泛。

行业构成要素 ?

行业组成 ?
闭路电视监控系统 ? 防盗报警系统 ?

相关资质 ?
生产厂家:
生产批准证书 ? u??公安部检测报告 ? …… ?
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器材供应商 ? 系统集成商 ? 项目设计方 ? 使用者(甲方) ?

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门禁系统 ? 停车场系统 ? 对讲系统 ?
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? 系统集成商:
建筑安装资质 ? u??安防设计施工资质 ? u??计算机系统集成资质 ? ? ?…… ?
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视频监控基本组成部分 ?
视频监控系统

摄像部分

显示部分

控制部分

录像部分

传输部分

模拟监控方案基本示意图 ?
基本原理示意图

方案架构图1

模拟监控方案基本示意图 ?

方案架构图2

数字监控方案基本示意图 ?

方案架构图

模拟监控系统基础知识培训 ?
模拟监控系统基础知识培训 ?
第 二 部 分
第?一章 摄像设备——摄像机
第二章 显示设备——监视器 第三章 控制设备——矩阵 第四章 录像设备——硬盘录像机 第五章 其它监控器材 第六章 传输设备

第一章 ? ? ?摄像设备—摄像机 ?

l?? l?? l??

摄像机的选择和主要参数 镜头的选择和主要参数 摄像机的使用及安装调试

第一章 ?摄像设备—摄像机的选择和主要参数 ?
摄像机原理图
内置存储器 ?

内存 ? A/D
镜头 ? CCD

LCD PC卡 ? 接口 ?

液晶显示器 ? 可移动存储器 ? 接口 ?

DSP

模/数转换 ? 微处理器 ?

第一章 ?摄像设备—摄像机的选择和主要参数 ?
CCD

摄像头的主要传感部件是CCD(Charge Coupled Device)即电荷耦 合器件,它是?一种半导体成像器件,起到将光线转换成电信号的作用, 具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。 CCD上面有很多?一样的感光元件,每个感光元件叫?一个像素。被摄物 体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上,CCD根据光的强弱积累相应比例 的电荷,各个素像积累的电荷在视频时序的控制下,形成视频信号。
l?? ? ??CCD芯片就像人的视网膜,是摄像头的核心。 ?
l?? ? ? ?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,多半是日本厂商。 ?

l?? ? ? ?SONY公司规模最大,效果最好。 ?

第一章 ?摄像设备—摄像机的主要技术指标 ?
CCD尺寸

CCD的大小:指的是对角线的长度。目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。

第一章 ?摄像设备—摄像机的主要技术指标 ?
CCD靶面的大小、CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。

(1)镜头成像尺寸比CCD靶面尺寸大

(2)镜头成像尺寸比CCD靶面尺寸小

以上两种情况的出现,分别会对摄像机图像产生 什么影响?

第一章 ?摄像设备—摄像机的主要技术指标 ?
像素 水平分辨率 最低照度

?? CCD是由面阵感光元素组 成,每一个元素称为像素, 像素越多,图像越清晰。 ?? 是CCD的主要性能指标, 它决定了显示图像的清晰程 度。 ?? 市面上大多数摄像机为四五 十万像素。

?? 指当摄像机摄取等间隔排列 的黑白相间条纹时在监视器 (应比摄像机的分辨率高)上 能够看到的最多线数。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。 ?? 单位是电视线(TVL),简 称线。 ?? 数值越大越清晰。

?? 是CCD对环境光线的敏感程 度,或者说是CCD正常成像时 所需要的最暗光线 。 ?? 是当被摄景物的光亮度低到 一定程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。 ?? 单位是勒克斯(LUX),数 值越小,摄像头越灵敏。 ?? 必须配合镜头的光圈值大小 进行比较

第一章 ?摄像设备—摄像机的主要技术指标 ?
?? 扫描制式
l?? l??

有PAL制和NTSC制之分。

PAL制(又称P制,或帕尔制、西德制式、英国制式),主要用在中国、 欧洲等国家和地区。标准线数为625线, 25帧/秒。 l?? NTSC制(又称N制,或美国制式),主要用在美国、日本等国家和地区。 标准线数为525线, 30帧/秒。

?? 信噪比
l?? l??

是信号量与噪声量的比值,通常用符号S/N来表示。单位:分贝。 数值越大越好。典型值为46dB,若为50dB则图像有少量噪声,但图像质量

较好。若为60dB,则图象质量优良,不出现噪声。

??摄像机电源
l??交流电源有:AC l??直流电源有:DC

220V、AC 110V(NTSC制式多属此类)、AC24V; 12V 、DC 9V(微型摄象机多属此类)。

第一章 ?摄像设备—摄像机的主要技术指标 ?
同步方式

外同步
n??使用一个独立的同步信号发

内同步
n??利用摄象机内部的晶体振

电源同步
n?? 利用摄象机的交流电源来

射装置,给监控系统内所有 摄像机提供一个同步信号, 使系统的工作频率锁定,输 出图像的频率一致。
n??因为使用外同步每个摄像机

荡电路产生同步信号来完成 操作。
n??每一个摄像机都按照自已

完成垂直推动同步,即摄象 机和电源零线同步,
n??所有摄像机都按照交流电

都需要单独布线,并需要同 步装置,安装使用极为不便, 并且提高了成本,现在已经 不使用了。

的频率工作,每秒输出25帧 图像,不需与其它摄像机同 步输出图像。

源的频率来同步工作,这样 可以使摄像机在使用日光灯 照明的环境中,工作频率与 灯光的闪烁频率一致,避免 产生偏色。

第一章 ?摄像设备—摄像机的主要技术指标 ?
??双滤光片
普通日夜型摄象机使用能透过?一定比例红外光线的双峰滤光片,其优点是 成本低廉,但由于自然光线中含有较多的红外成份,当其进入CCD后会干扰色彩 还原,比如绿色植物变得灰白,红色衣服变成灰绿色等等(有阳光室外环境尤其 明显)。在夜间由于双峰滤光片的过滤作用,使CCD不能充分利用所有光线,其 低照性能难以令人满意。 双滤光片的使用有效解决了双峰滤光片产生问题。双滤光片由?一个红外截 止滤光片和?一个全光谱光学玻璃构成,当白天的光线充分时红外截止滤光片工作, CCD还原出真实彩色,当夜间光线不足时,红外截止滤光片自动移开,全光谱光 学玻璃开始工作,使CCD充分利用到所有光线,从而大大提高了低照性能。

第一章 ?摄像设备—摄像机的主要技术指标 ?
DSP技术
? ? ? ?在模拟制式的基础上引入部分数字化处理技术,称 为数字信号处理(DSP)摄象机。 ? ? ? ? ? ? ?在摄像机内,CCD输出的模拟信号先经过一步AD转 换,变成DSP能够处理的数字信号。经过DSP进行去 噪、增强、锐化、白平衡等等处理后,再通过DA芯片 或者专用的芯片,转换成模拟视频信号输出。 ?

第一章 ?摄像设备—摄像机的可调整功能 ?
自动增益控制(AGC)
摄像机输出的视频信号必须达到电视传输规定的标准电平(幅度标准值: 1Vp-p),摄像头内有?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,为了能在不同的景物照度条件下都能输出的标准 视频信号,必须使放大器的增益能够在较大的范围内进行调节。这种增益 调节通常都是通过检测视频信号的平均电平而自动完成的,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,在低照度时的灵敏度会有所提高,但此时的噪 点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。适时地开关 AGC,从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。AGC开,使AGC运行 在最大34dB范围值内,并且可改变。AGC关,此时AGC运行在固定增益 5dB状态,此时摄像机灵敏度降低。

第一章 ?摄像设备—摄像机的可调整功能 ?
电子快门 ?
? ? ? ? ?电子快门是利用电子技术在时间上控制CCD芯片上电荷的产生与 转移(即CCD扫描速度),通常是从1/10000秒到1/50秒,也有些能 做到更快或更慢。当速度为1/10000秒时,表示CCD扫描完成一场图 像所需的时间为1/10000秒。 ? ? ? ? ?扫描的速度会影响成像的亮度,扫描速度越高,成像亮度越低,扫 描速度越低,成像亮度越高。另外,扫描速度会影响对高速运动物体 的成像,物体在高速运动过程中成像在低速扫描中会形成拖影造成成 像模糊,在高速扫描中成像快,拖影减少,监视运动物体最好选择较 好的光线条件及较快的电子亮度。 ? ? ? ? ?当电子快门关闭时,NTSC摄像机CCD累积时间为1/60秒;PAL摄 像机则为1/50秒。

第一章 ?摄像设备—摄像机的可调整功能 ?
背光补偿(BLC)
? ? ? ?背光补偿(Back ?– ?light ?Compensation)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。 ? ? ? ? ? ?通常,摄像机的AGC工作点是通过对整个视场的 内容求平均来确定的,但如果视场中包含一个很亮背 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,即因背景 光强烈使镜头光圈缩小导致前景目标的光通量不足, 造成前景目标变黑而很不清楚。 ? ? ? ? ? ?当打开背光补偿开关时,摄像机仅对整个视场的 一个子区域(如从第80行到200行的中心区)求平均 来确定其AGC工作点,此时如果前景目标位于子区 域内时,则前景目标的可视性有望改善。

第一章 ?摄像设备—摄像机的可调整功能 ?
宽动态:宽动态摄像机具备双速快门,CCD工作的时候在低速快门获取一张
图片,在高速快门的时候获取一张图片,然后把2张图片叠加在一起输出一幅图 片。单位为:Db。(该功能要求CCD具备双速扫描功能) ?

宽动态范围是图像能分辨最亮的亮度信号值与能分辨的最暗的亮光信号值的比值。 ?数值越大,效果越好。 ?

第一章 ?摄像设备—摄像机的可调整功能 ?
白平衡:只用于彩色摄象机,其用途是实现摄象机图像精确反映景物状况,有
自动白平衡和手动白平衡两种方式。 自动白平衡AWB
?? 随景物颜色温度的变化而连续地调 整白平衡。 ?? 范围为2800K-6000K,这种方式适 合景物的彩色温度在拍摄期间改变的 场合,可以使色彩表现自然,但对景 物中很少甚至没有白色的情况,连续 的白平衡不能产生最佳的彩色效果。

自动跟踪白平衡ATW
?? 经常对一个物体的颜色温度变换情 形进行跟踪和检测,并自动调整白平 衡,可达到精确彩色复制的目的。 ?? 此功能适用于定期光源改变的地区。

自动控制白平衡AWC
?? 将摄象机对准白纸等白色目标,将自动方 式开关从手动拨到设置位置,保留几秒钟或 至图像呈现白色为止,再将开关拨回手动位 置以锁定该设置,此时设置将保持在摄象机 的存储器中,直至再次执行被改变为止。 ??其范围为2300~10000K,在此期间,即使摄 像机断电也不会丢失该设置。

手动白平衡MWB
?? 打开手动白平衡将关闭自动白平衡, 此时改变图像的红色或兰色状况有多达 107个等级供调节,如增加或减少红色各 一个等级、增加或减少兰色各一个等级。 ?? 除此之外,有的摄象机还有将白平衡 固定在3200K(白炽灯水平)和 5500K(日光水平)等档次命令。

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摄像机的选择和主要参数 镜头的选择和主要参数 摄像机的使用及安装调试

第一章 ?摄像设备—镜头的选择和主要参数 ?
CCD摄像机的镜头 

镜头是电视监控系统中必不可少的部件, 镜头与CCD摄像机配合,可以将远距离目 标成像在摄像机的CCD靶面上 。 

业界主要CCTV镜头厂商 

第一章 ?摄像设备—镜头的分类 ?
镜头的种类繁多,其选择得合适与否,直接关系到摄像质量的优劣,因此,在实际 应用中必须合理选择镜头。 

1、以镜头安装方式分类
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:从镜头安装基准面到焦点的距离是12.5mm。

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,但从镜头到感光表面的距离不同。
l??

l?? 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,则需要使用一个5 mm厚的接圈。

第一章 ?摄像设备—镜头的分类 ?
2、以镜头规格分类
1/2” CCD 1/3” CCD 1/4” CCD
应选 ?

1/2”镜头 1/3”镜头 1/4”镜头

摄象机镜头规格应视摄象机的CCD 尺寸而定,两者应相对应。

3、以镜头光圈分类
1、固定光圈 2、手动光圈
n?? 适合于亮度不变的应用场合。

3、自动光圈
n?? 装有光圈环,转动光圈环时,通过镜头的光通量会发生变化。  n?? 亮度变更时其光圈亦作自动调整,故适用亮度变化的场合。 n?? 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。 

第一章 ?摄像设备—镜头的分类 ?
镜头光圈知识

光圈:光圈是用来调节与控制进入感光元器件的光线强度的装置 光圈大小用F值来表示,光圈F值计算方法: 镜头的焦距/镜头口径的直径=F值 ?一般镜头都会标出其最大光圈值,监控摄像头常用的F值有F2.0、 F1.4,在高清摄像机中为了获取更好的光照,镜头甚至采用了F1.0、 F0.95。

第一章 ?摄像设备—镜头的分类 ?
3、以镜头结构分类
固定光圈定焦镜头 :只有一个可手动调整的对焦调整环,没有光圈调整环,光圈不能调 整, 进入镜头的光通量不能通过改变镜头因素而改变,只能通过改变视场的光照度来调整。适用光 照度均匀的场合 。 手动光圈定焦镜头 :增加了光圈调整环,其光圈调整范围一般可从F1. 2或F1. 4全关闭,能很 方便地适应被摄现场的光照度,光圈的调整是通过手动人为地进行。 自动光圈定焦镜头 :相当于在手动光圈定焦镜头的光圈调整环上增加一个由齿轮啮合传动的 微型电动机,并从其驱动电路上引出3芯或4芯线接到摄像机自动光圈接口座上,至使镜头内的 微型电动机相应做正向或反向转动,从而调整速光圈的大小。又分为视频驱动型与直流驱动型。 手动变焦镜头 :焦距是可变的,它有一个焦距调整环,可以在一定范围内调整镜头的焦距, 其变比一般为2~3倍,焦距一般在3. 6~8 mm。在实际工程应用中,通过手动调节镜头的变焦 环,可以方便地选择监视现场的视场角,。 自动光圈电动变焦镜头 :与自动光圈定焦镜头相比增加了两个微型电动机,其中一个与镜头 的变焦环啮合,当其受控而转动时可改变镜头的焦距(Zoom);另一个与镜头的对焦环啮合, 当其受控而转动时可完成镜头的对焦(Focus)。也叫电动两可变镜头。 电动三可变镜头 :与前述电动两可变镜头结构相差不多,只是将对光圈调整电动机的控制由 自动控制方式改为由控制器来手动控制,因此它也包含了3个微型电动机,引出一组6芯控制 线与云台镜头控制器及解码器相连。常见的有6倍、10倍和12倍等几种规格。

第一章 ?摄像设备—镜头的参数 ?
1、焦距
在实际应用中,经常会有用户提出该摄像机能看清多么远的物体或该摄像机 能看清多么宽的场景等问题。
n?? 这实际上由所选用的镜头的焦距来决定,因为焦距决定了

摄取图像的大小,用不同焦距的镜头对同一位置的某物体摄 像时,配长焦距镜头的摄像机所摄取的景物尺寸就大,反之, 配短焦距镜头的摄像机所摄取的景物尺寸就小。
n??当然,被摄物体成像的清晰度还与所选用的CCD摄像机的分

辨率及监视器的分辨率有关。

第一章 ?摄像设备—镜头的参数 ?


焦距计算公式:
当已知被摄物体的大小及该物体到镜头距离,则可根据下两式估算所 选取配镜头的焦距:
公式?一:F=hD/H 公式二:F=wD/W 式中:F为镜头焦距; D被摄物体距镜头中心的距离; CCD靶面规格尺寸如下表:(单位mm ) H和W分别为被摄物体的高度和宽度; h和w为分别为靶面成像的高度和宽度。规格 1/4" 1/3" 1/2" 2/3" 1"
w h 3.2 2.4 4.8 3.6 6.4 4.8 8.8 6.6 12.7 9.6

第一章 ?摄像设备—镜头的参数 ?
计算题
Q: ?某闭路监控工程中,用1/3”的摄像机,摄像机需要监控20米远之外 的2米宽的广告牌,选用多少毫米的镜头?

?

第一章 ?摄像设备—镜头的参数 ?
2、视场角
成像场景的大小
镜头角度参考数据:
鏡頭焦距 2.5mm 2.8mm 3.6mm 4mm 6mm 8mm 12mm 16mm 30mm 60mm 100mm 200mm 1/3"芯片左右拍摄角度 96.4° 89.9° 75.7° 69.9° 50° 38.5° 26.2° 19.8° 10.6° 5.3° 3.2° 1.6° 1/3"芯片上下拍摄角度 86.2° 79.8° 66° 60.7° 42.6° 32.6° 22.1° 16.6° 8.9° 4.5° 2.7° 1.3° 1/4"芯片左右拍摄角度 81.9° 75.6° 62.2° 57° 39.8° 30.4° 20.5° 15.4° 8.3° 4.1° 2.5° 1.2° 1/4"芯片上下拍摄角度 72.9° 66.8° 54.3° 49.5° 34.2° 26° 17.5° 13.2° 7° 3.5° 2.1° 1.1° 互相矛盾

成像物体的显示尺寸

第一章 ?摄像设备—镜头的参数 ?
3、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。

第一章 ?摄像设备—镜头的参数 ?
4、景深
景深是指摄像机聚焦位置的前后都可以清晰成像的范围 光圈越大,景深越浅 镜头焦距越大,景深越浅 主体越近,景深越浅


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