CCTV安防監控培訓資料針對名詞做解釋：CCTV即Closed Circuit Television 的縮寫，是閉路電視系統的意思。其利用電學原理，透過光學鏡頭所攝取的影像光能，經由攝影機內的芯片(CCD)或攝像管(tube)轉變為電能，再經由電纜線及一些用途不同的輔助器材傳送到監視器上，使電能回復光能呈現在屏幕上1. 基礎名詞解釋垂直同步、彩色視頻復合信號同步、外同步、直流線鎖定和完全同步是攝像機之間不同的同步方法。完全同步全體鎖定是兩部用于精密的應用如廣播攝影棚攝像機之間完全同步最好的方法。它將同步：水平，垂直，偶數/奇數區域，色彩觸發頻率和階段。垂直同步是最簡單的方法來同步兩部攝像機，通過垂直驅動頻率來保證視頻能夠采用老式的切換期或者四分割機器，在同一個監視器上顯示幾個影像源。垂直驅動信號通常由重復頻率20/16.7毫秒（50/60赫茲）和脈沖13毫秒寬度的脈沖組成。彩色視頻復合信號同步彩色視頻復合信號代表視頻和彩色觸發信號，意味著攝像機能和外部的復合彩色視頻信號同步。然而盡管稱作彩色視頻復合信號同步，實際上只進行水平同步和垂直同步，而沒有色彩觸發同步。外同步非常類似于彩色視頻復合信號同步。一個攝像機能夠同步于另一個攝像機的視頻信號，一個外同步攝像機能使用輸入的彩色視頻復合信號，提取水平和垂直同步信號來做同步。直流線鎖定是一種古老的技術，利用直流50/60赫茲電源線電流來同步攝像機。因為直流24伏電源廣泛使用于多數建筑物防火警報系統，由于非常容易獲得。由于老型號的切換器和分割系統沒有數字記憶功能，要保持穩定的影像，攝像機之間的同步非常必要，直流線鎖定就是攝像機同步于交流50/60赫茲，彩色信道之間時間的關聯和水平/垂直信號沒有約束會導致糟糕的色彩轉換（色彩階段設計），因此所有使用交流線鎖定的用戶不可避免地失去很好的色彩轉換。幸運的是，現在的分割器和16通道復合處理器以及硬盤錄象機都有內部記憶體來克服這個問題，不再需要同步信號，因此交流線鎖定可能若干年后會被淘汰掉。無色滾動數字訊號處理器視頻攝像機使用在熒光燈下時，只能產生嚴重色滾動的影像。影像會從白色轉變成藍色、粉紅色再回到白色，如此循環。這是因為交流電源運行在50/60赫茲所引起的問題。白熱燈泡能提供穩定的光線，而日光燈的光線由于交流電的強度和色彩以8.3ms的速度在變換而波動。傳統攝像機計算出白平衡需要 100150ms（0.10.15） ，比交流電慢了8.5ms，因此永遠不能趕上。對當前影像通過8次循環周期才能清楚地產生色滾動。背光補償能提供在非常強的背景光線前面目標的理想的曝光，無論主要的目標移到中間、上下左右或者熒幕的任一位置。一個不具有超強動態特色的普通攝像機只有如1/60秒的快門速度和F2.0的光圈的選擇，然而一個主要目標后面的非常亮的背景或一個點光源是不可避免的，攝像機將取得所有近來光線的平均值并決定曝光的等級，這并不是一個好的方法，因為當快門速度增加的時候，光圈會被關閉導致主要目標變得太黑而不被看見。為了克服這個問題，一種稱為背光補償的方法通過加權的區域理論被廣泛使用在多數攝像機上。影像首先被分割成7塊或6個區域（兩個區域是重復的），每個區域都可以獨立加權計算曝光等級，例如中間部分就可以加到其余區塊的9倍，因此一個在畫面中間位置的目標可以被看得非常清晰，因為曝光主要是參照中間區域的光線等級進行計算。然而有一個非常大的缺陷，如果主要目標從中閑移動到畫面的上下左右位置，目標會變得非常黑，因為現在它不被區別開來已經不被加權。F表示鏡頭的孔徑，F停止2:1和f3.4毫米表示鏡頭的焦距是3.4毫米。鏡頭F2.0和f3.44采用非常經濟的形式，應此價格較低，廣泛應用于單板攝像機，F2.0的鏡頭的孔徑能收集人眼一半的光線，f3.4毫米的鏡頭在1/4英寸CCD上有60度的視角，在1/3英寸CCD上有90度視角，非常接近于人眼的視角。人眼的兩只眼睛能包含更大的視角，從人到人一般有150到180的角度，但是請記住，F停止和f焦距只是一個鏡頭的基本參數，并不代表質量。超寬動態是在非常強烈的對比下讓攝像機看到影像的特色。寬動態攝像機比傳統只具有3:1動態范圍的攝像機超出了幾十倍。自然光線排列成從120,000Lux到星光夜里的0.00035Lux。當攝像機從室內看窗戶外面，室內照度為100Lux，而外面風景的照度可能是10,000Lux，對比就是10,000/100=100:1。這個對比人眼能很容易地看到，因為人眼能處理1000:1的對比度，然而傳統的閉路監控攝像機處理它會有很大的問題，傳統攝像機只有3:1的對比性能，它只能選擇使用1/60秒的電子快門來取得室內目標的正確曝光，但是室外的影像會被清除掉（全白）；或者換種方法攝像機選擇1/6000秒取得室外影像完美的曝光，但是室內的影像會被清除（全黑）。 峰值感應模式是用通過影像亮點代替整個影像的平均值來決定曝光指數，使用規則系統的用戶能應對最苛刻的要求，如在黑夜抓取一個白點的影像，而且還要看到這個小亮白點的細節和色彩。CMOS全稱為Complementary Metal-Oxide Semiconductor，中文翻譯為互補性氧化金屬半導體。CMOS的制造技術和一般計算機芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體，使其在CMOS上共存著帶N（帶電） 和 P（帶+電）級的半導體，這兩個互補效應所產生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。CCD全稱為Charge Coupled Device，中文翻譯為電荷藕合器件。它使用一種高感光度的半導體材料制成，能把光線轉變成電荷，然后通過模數轉換器芯片將電信號轉換成數字信號，數字信號經過壓縮處理經USB接口傳到電腦上就形成所采集的圖像。 景深的概念：當某一物體聚焦清晰時，從該物體前面的某一段距離到其后面的某一段距離內的所有景物也都當清晰的。焦點相當清晰的這段從前到后的距離就叫做景深。景深分為前景深和后景深，后景深大于前景深。景深越深，那么離焦點遠的景物也能夠清晰，而景深淺，離焦點遠的景物就模糊。焦距是一個任何的光學儀器都有的不折不扣的光學參數。從光學原理來講焦距就是從焦點到透鏡中心的距離。對于鏡頭來說，焦距有著非常重要的意義。焦距長短與成像大小成正比，焦距越長成像越大，焦距越短成像越小。鏡頭焦距長短與視角大小成反比，焦距越長視角越小，焦距越短視角越大。焦距長短與景深成反比，焦距越長景深越小，焦距越短景深越大。焦距長短與透視感的強弱成反比，焦距越長透視感越弱，焦距越短透視感越強。焦距長短與反差成反比，焦距越長反差越小，焦距越短反差越大。對焦距離越遠景深越深，對焦距離越近景深越淺。因此在拍攝遠景時應該選擇較大對焦距離的鏡頭，而在拍攝近景時則應該使用較小對焦距離的產品。鏡頭對焦距離是用cm（厘米）表示的，可謂一目了然。切換器有手動切換、自動切換兩種工作方式，手動方式是想看哪一路就把開關撥到哪一路；自動方式是讓預設的視頻按順序延時切換，切換時間通過一個旋鈕可以調節，一般在1秒到35秒之間。如果不要求時時刻刻監控，可以在監控室增設一臺切換器，把攝像機輸出信號接到切換器的輸入端，切換器的輸出端接監視器，切換器的輸入端分為2、4、 6、8、12、16路，輸出端分為單路和雙路，而且還可以同步切換音頻（視型號而定）。視頻服務器是一種對視音頻數據進行壓縮、存儲及處理的專用計算機設備，它在視頻監控、網絡教學、Ip視頻會議、廣告插播及視頻節目點播等方面都有廣泛的應用。視頻服務器采用MJPEG、H.261、H.263、MPEG2、MPEG4等壓縮格式，在符合技術指標的情況下對視頻數據進行壓縮編碼，以滿足存儲和傳輸的要求。具有多通道輸入輸出、多種視音頻格式接口。可配備SCSI、FC等網絡接口進行組網，實現視音頻數據的傳輸和共享。它由視音頻壓縮編碼器、大容量存儲設備、輸入/輸出通道、網絡接口、視音頻接口、RS422串行接口、協議接口、軟件接口、視音頻交叉點矩陣等構成，同時，提供外鎖相和視頻處理功能。網絡攝像機是一種結合傳統攝像機與網絡技術所產生的新一代攝像機，它可以將影像通過網絡傳至有網絡連接端口的另一端，且遠端的瀏覽者不需用任何專業軟件，只要標準的網絡瀏覽器（如“Microsoft IE或Netscape）即可監視其影像。網絡攝像機內置一個嵌入式芯片，采用嵌入式實時操作系統。攝像機傳送來的視頻信號數字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過網絡總線傳送到Web服務器。網絡上用戶可以直接用瀏覽器觀看Web服務器上的攝像機圖像，授權用戶還可以控制攝像機云臺鏡頭的動作或對系統配置進行操作。動態偵測整個監控畫面被分成多個小區域，用戶可以任意選擇區其中的區域，并且可以對選中的監控區域進行1-20級的敏感度設置。 這樣當有東西移動時將被攝像機服務器檢測到，同時進行錄像。通訊接口在安防監控系統中的通訊接口主要是對視頻、音頻的輸入輸出來說的。所以通訊接口一般有以下幾種：RS-232、RS-485、通用網絡接口，可支持PSTN、ISDN以及LAN各種聯網環境、具有USB2.0超高速數據接口，連接計算機對重要圖像資料進行備份、可選配具有逐行掃描VGA輸出接口等。監視器是監控系統的標準輸出，有了監視器我們才能觀看前端送過來的圖像。監視器分彩色、黑白兩種，尺寸有9、10、12、14、15、17、21英寸等，常用的是14英寸。 監視器也有分辨率，同攝像機一樣用線數表示，實際使用時一般要求監視器線數要與攝像機匹配。 另外，有些監視器還有音頻輸入、S-video輸入、RGB分量輸入等，除了音頻輸入監控系統用到外，其余功能大部分用于圖像處理工作，在此不作介紹。視頻放大器當視頻傳輸距離比較遠時，最好采用線徑較粗的視頻線，同時可以在線路內增加視頻放大器增強信號強度達到遠距離傳輸目的。視頻放大器可以增強視頻的亮度、色度和同步信號，但線路內干擾信號也會被放大。另外，回路中不能串接太多視頻放大器，否則會出現飽和現象，導致圖像失真。云臺就是兩個交流電組成的安裝平臺，可以水平和垂直的運動。按使用環境分為室內型和室外型，主要區別是室外型密封性能好，防水、防塵，負載大。裝方式分為側裝和吊裝，就是把云臺是安裝在天花板上還是安裝在墻壁上。外形分為普通型和球型，球型云臺是把云臺安置在一個半球形、球形防護罩中，除了防止灰塵干擾圖像外，還隱蔽、美觀、快速。嵌入式系統是指操作系統和功能軟件集成于計算機硬件系統之中。簡單的說就是系統的應用軟件與系統的硬件一體化，類似與BIOS的工作方式。具有軟件代碼小，高度自動化，響應速度快等特點。特別適合于要求實時的和多任務的體系。全雙工：同一時刻既可發又可收。全雙工要求：收與發各有單獨的信道、可用于實現兩個站之間通訊及星型網、環網、不可用于總線網。半雙工：同一時刻不可能既發又收，收發是時分的。半雙工要求：收發可共用同一信道，可用于各種拓撲結構的局域 網絡最常用于總線網、半雙工數據速率理論上是全雙工的一半。方向幕簾紅外探測器一般是采用雙向脈沖記數的工作方式，即A方向到B方向報警，B方向到A方向不報警。具有入侵方向識別能力，用戶從內到外進入警戒區，不會觸發報警，在一定時間內返回不會引發報警，只有非法入侵者從外界侵入才會觸發報警，極大的方便了用戶在設防的警戒區域內活動，同時又不觸發報警系統。自動高速跟蹤快球是集光學、電子、機械、信息處理和網絡于一體，由攝像頭、動力傳動、運動控制裝置，基于高速并行處理的圖像分析、識別、壓縮和通信等部分組成。具有視頻攝像、位置控制、方位和鏡頭預置、運動目標檢測、識別和跟蹤、火焰及煙霧檢測報警等功能。當運動目標進入球形攝像機的視場范圍內，利用高速DSP芯片在前一幀圖像和現在的圖像進行差分計算，當達到某個特定數值，判定一幀中的某個特定部分為移動物體，然后球機自發出指令給球機云臺，如此循環往復，從而控制球形攝像機實現對運動物體的連續跟蹤而不需要人的操作，也不需要計算機系統的支持。 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。當圖像出現因交流電源造成的網波干擾時，將此開關撥到線鎖定同步（LL）的位置，就可消除交流電源的干擾。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進行調節。這種增益調節通常都是通過檢測視頻信號的平均電平而自動完成的，實現此功能的電路稱為自動增益控制電路，簡稱AGC電路。具有AGC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。音源就是聲音的源頭，沒有音源，用音響系統還原聲音也就 無從談起。音源有兩層含義，一是指記錄聲音的載體，只有先把聲音記 錄在某種載體上，才談得上用音響設備把載體上的聲音還原出來，這些 載體是音響系統中聲音的來源，所以叫音源。音源的另一層含義，是指播放音源載體的設備。時間上連續、而且幅度隨時間連續變化的訊號稱為模擬訊號（例如聲波 就是模擬訊號，音響系統中傳輸的電流、電壓訊號也是模擬訊號），記 錄和處理模擬訊號的音源就是模擬音源，例如磁帶/卡座、LP/LP唱機。模擬音源記錄和處理的訊號是聲音（準確地說應該是從聲音轉換而來的 電訊號）的本來面目，可以直接用傳統的放大器放大，處理起來方便直 接；數碼音源記錄、處理的都是0和1排列組合形成的抽象二進制數據流 ，非常不直觀。聲波是模擬的，不能直接為數碼音源使用，必然通過轉 換設備轉為數字訊號，才能記錄在數碼音源載體上。播放時，數碼音源 設備讀出的數據不能直接由傳統的放大器放大，必須先轉換為模擬訊號 才行。可見，數碼音源訊號處理過程要復雜得多。但數碼音源優點很突 出：信噪比和動態范圍遠勝模擬音源，訊號經多次復制和多個傳輸環節 后質量不下降，這一點模擬音源無論如何也辦不到。AVS是中國自主制定的音視頻編碼技術標準。AVS工作組成立于2002年6月，當年8月開始了第一次的工作會議。經過7次AVS正式工作會議和3次視頻組附加會議，經歷一年半的時間，審議了182個提案，先后采納了41項提案，2003年12月19日AVS視頻部分終于定稿。AVS-視頻當中具有特征性的核心技術包括：8x8整數變換、量化、幀內預測、1/4精度像素插值、特殊的幀間預測運動補償、二維熵編碼、去塊效應環內濾波等。目前的AVS-視頻技術可實現標準清晰度（CCIR 601或相當清晰度）、低清晰度（CIF、SIF）等不同格式視頻的壓縮。實時編解技術是指硬盤錄像機能實時將采集的原始數據進行加工，轉變成標準的MPEG1或MPEG2格式的圖像文件，直接存儲到硬盤，中間不會出現數據的積壓和丟失；這主要是與電腦刻錄相對比的，電腦刻錄時，先將原始數據采集好，然后再對數據進行加工轉換成標準的MPEG1或MPEG2格式的圖像文件。實時編解碼技術要求整個系統的速度足夠快，否則，則只能通過降低圖像的質量，降低數據量來達到要求。超級HAD圖像傳感器內置應用Super Hole Accumulation Diode(HAD)電子畫質提升技術的CCD影像感應器，提高CCD的感應性能及加強數碼信號處理功能，有效地于拍攝影像時降噪及減低不必要的干擾，令畫面更清晰明麗，色彩層次更分明，對現場光源不足或拍攝夜景時效果尤其顯著。白平衡，即White Balance。物體顏色會因投射光線顏色產生改變，在不同光線的場合下拍攝出的圖像會有不同的色溫。例如以鎢絲燈(電燈泡)照明的環境拍出的照片可能偏黃，一般來說，CCD沒有辦法像人眼一樣會自動修正光線的改變。所以通過白平衡的修正，它會按目前畫像中圖像特質，立即調整整個圖像紅綠藍三色的強度，以修正外部光線所造成的誤差。有些攝像機除了設計自動白平衡或特定色溫白平衡功能外，也提供手動白平衡調整。可變碼流編解碼技術是指編解碼器可根據數據量的大小自動調節帶寬，遇到圖像變化較快，顏色較豐富時分配的帶寬大一些；圖像變化較慢，顏色較不豐富時分配的帶寬小一些，這樣在保證圖像錄制質量的同時最大限度地節省硬盤了空間。固定碼流編解碼提供的帶寬是固定的，不管數據量的大小，當圖像顏色豐富，變化較快時，往往帶寬不夠而降低錄像的質量，看起來圖像有點停頓或色彩變樣；而圖像數據量不大時，提供的帶寬有多于，浪費存儲空間。像素是衡量攝像頭的一個重要指標之一，一些產品都會在包裝盒標著30萬像素或35萬像素。一般來說，像素較高的產品其圖像的品質越好。但另一方面也并不是像素越高越好，對于同一個畫面，像素越高的產品它的解析圖像的能力越強，為了獲得高分辨率的圖像或畫面，它記錄的數據量也必然大得多，對于存儲設備的要求也就高得多，因而在選擇時應注意相關的存儲設備。門禁系統是一種全新的出入管理方式：允許具有權限的人進入指定的區域，同時拒絕沒有權限的人員。該系統的主角是安裝在門側的讀卡器或密碼鍵盤。它們將讀到的數據傳送到本地控制器，根據事先編制的數據庫，確認是否可以通行。 1. 1. 1 攝像部分 攝像部分是電視監控系統的前沿部分，是整個系統的“眼睛”。它布置在被監視場所的某一位置上，使其視場角能覆蓋整個被監視的各個部位。有時，被監視場所面積較大，為了節省攝像機所用的數量、簡化傳輸系統及控制與顯示系統，在攝像機上加裝電動的（可遙控的）可變焦距（變倍）鏡頭，使攝像機所能觀察的距離更遠、更清楚；有時還把攝像機安裝在電動云臺上，通過控制臺的控制，可以使云臺帶動攝像機進行水平和垂直方向的轉動，從而使攝像機能覆蓋的角度、面積更大。總之，攝像機就像整個系統的眼睛一樣，把它監視的內容變為圖像信號，傳送給控制中心的監視器上。由于攝像部分是系統的最前端，并且被監視場所的情況是由它變成圖像信號傳送到控制中心的監視器上，所以從整個系統來講，攝像部分是系統的原始信號源。因此，攝像部分的好壞以及它產生的圖像信號的質量將影響著整個系統的質量。從系統噪聲計算理論的角度來講，影響系統噪聲的最大因素是系統中的第一級的輸出（在這里即為攝像機的圖像信號輸出）信號信噪比的情況。所以，認真選擇和處理攝像部分是至關重要的。如果攝像機輸出的圖像信號經過傳輸部分、控制部分之后到達監視器上，那么到達監視器上的圖像信號信噪比將下降，這是由于傳輸及控制部分的線路、放大器、切換器、等又引入了噪聲的緣故。 除了上述的有關討論之外，對于攝像部分來說，在某些情況下，特別是在室外應用的情況下，為了防塵、防雨、抗高低溫、抗腐蝕等，對攝像機及其鏡頭還應加裝專門的防護罩，甚至對云臺也要有相應的防護措施。2. 1. 1 黑白CCD攝像機的主要參數 在電視監控系統中選擇攝像機，一般要看幾個主要的參數，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等因素。以下對攝像機的幾個主要參數作一介紹。 A、 CCD尺寸及像素數 CCD尺寸指的是CCD圖像傳感器感光面的對角線尺寸，早期的CCD尺寸比較大，為lin、2/3in和1/2in等幾種，因而近年來用于電視監控攝像機的CCD尺寸以1/3in為主流。像素數指的是攝像機CCD傳感器的最大像素數，有些給出了水平及垂直方向的像素數，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，像素數越多則意味著每一像素單元的面積越小，因而由該芯片構成的攝像機的分辨率也就越高。例如，在電視監控攝像機中使用的CCD傳感器的像素有的已達到48萬像素。 B、分辨率 分辨率是衡量攝像機優劣的一個重要參數，它指的是當攝像機攝取等間隔排列的黑白相間條紋時，在監視器（應比攝像機的分辨率高）上能夠看到的最多線數。當超過這一線數時，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。工業監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 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定值時的景物光亮度值。測定此參數時，還應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. 04lx時，攝像機輸出的視頻信號幅值為最大幅值的50%，即達到350mV（標準視頻信號最大幅起來 700mV），則稱此攝像機的最低照度為0. 04lx/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，反映在監視器的屏幕上，將是一屏很難分辨出層次的、灰暗的圖像。參考環境照度：夏日陽光下 100000Lux 陰天室外 10000Lux 電視臺演播室 1000Lux 距60W臺燈60cm桌面 300Lux 室內日光燈 100Lux 黃昏室內 10Lux20cm處燭光 10-15Lux 夜間路燈 0.1Lux何謂照度？照度（LUX）數值達到多少為低照度？多少數值能適應攝取影像的周圍環境？ 最低被照體照度 在攝影機的可辨識范圍內，被照體需要一定之明亮度，攝影機才可輸出被照體之影像，此明亮度稱之為最低被照體照度。各型號攝影機可攝得影像所需之明亮度皆不相同，因此明亮度即成為攝影機感度之標準。最低被照體照度會隨著鏡頭之F值(最大口徑比)、光源之色溫、被照體之反射率、增益的最大值等條件不同而改變。鏡頭之F值（最大口徑比）將鏡頭之明亮度數值化光源之色溫人類肉眼不可辨識光源之色溫數值化被照體之反射率被照體入射光線和反射光線之比率增益的最大值攝影機感度之最大值 鏡頭之明亮度（F值） F 值即指鏡頭之明亮度。鏡頭規格中所顯示最大口徑比1:1.2之1.2即為F值。F值越小表示鏡頭之明亮度越高。F值每縮小一級距，明亮度即增加兩倍。鏡頭之射入光量與光束之斷面積鏡頭的有效口徑D的平方成比例，因此影像明亮度為F值平方之反比。由此推算，F值每縮小一級距，明亮度即增加兩倍。 最低被照體照度之換算方式 攝影機規格記載之最低被照體照度，是使用F1.4鏡頭所測定之值。實際使用時，根據所組合鏡頭之F值不同，最低被照體照度也有所不同。在C-CC350攝影機最低被照體照度：3Lx(50IRE)(F1.4)上加裝CT-0312G(F1.2)之鏡頭時，其換算之最低被照體照度為：(3Lx)(1.21.2)/(1.41.4)2.2Lx 使用比 F1.4明亮度更高之鏡頭（非球面鏡頭等），最低被照體照度也隨之下降，即使是昏暗的物體，攝影機也可清楚地輸出被照體之影像。照度是反映光照強度的一種單位，其物理意義是照射到單位面積上的光通量，照度的單位是每平方米的流明（Lm）數，也叫做勒克斯（Lux）： 1Lux=1Lm/平方米上式中，Lm是光通量的單位，其定義是純鉑在熔化溫度（約1770）時，其1/60平方米的表面面積于1球面度的立體角內所輻射的光量。 為了對照度的量有一個感性的認識，下面舉一例進行計算，一只100W的白熾燈，其發出的總光通量約為1200Lm，若假定該光通量均勻地分布在一半球面上，則距該光源1m和5m處的光照度值可分別按下列步驟求得： 半徑為1m的半球面積為212=6.28平方米 距光源1m處的光照度值為： 1200Lm/6.28平方米=191Lux同理、半徑為5m的半球面積為:252=157平方米 距光源5m處的光照度值為： 1200Lm/157平方米=7.64Lux 可見，從點光源發出的光照度是遵守平方反比律的。1LUX大約等于1燭光在1米距離的照度，我們在攝像機參數規格中常見的最低照度（MINIMUM.ILLUMINATION），表示該攝像機只需在所標示的LUX數值下，即能獲取清晰的影像畫面，此數值越小越好，說明CCD的靈敏度越高。同樣條件下，黑白攝像機所需的照度遠比尚須處理色彩濃度的彩色攝像機要低10倍。一般情況：夏日陽光下為100，000LUX；陰天室外為10000LUX；室內日光燈為100LUX；距60W臺燈60CM桌面為300LUX；電視臺演播室為1000LUX；黃昏室內為10LUX；夜間路燈為0.1LUX；燭光（20CM遠處）1015LUX。D、信噪比及伽瑪校正系數 信噪比也是攝像機的一個主要參數。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提高。CCD攝像機的信噪比的典型值一般為4555dB。測量信噪比參數時，應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。伽瑪校正系數前面提到的值，其典型值為=0. 45。現行攝像機大都采用了固定的值。2. 1. 2 黑白CCD攝像機的附帶功能 除了上述介紹的基本參數外，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攝像機大都帶有驅動自動光圈鏡頭的接口，其中有些只提供一種驅動方式（通常為視頻驅動方式），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動方式（視頻驅動和直流驅動）供用戶選擇，因此，它可以配接任何自動光圈鏡頭。這里，視頻驅動（Video Driver，簡稱VD）方式是指攝像機將視頻信號電平輸出到自動光圈鏡頭的內部，再由其內部的驅動電路輸出控制電壓，使鏡頭光圈調整電動機轉動；直流驅動（DC Driver，簡稱DD）方式則是指攝像機內部增加了鏡頭光圈電動機的驅動電路，可以直接輸出直流控制電壓到鏡頭內的光圈電動機并使其轉動，因此，具有直流驅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部不含有驅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置在機身的后面板上，但也有一些則設在機身的側面。圖2-1示出幾種不同形式的自動光圈的接口，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。一般視頻驅動自動光圈接口使用3個針，即電源、視頻、接地；而直流驅動自動光圈接口使用4個針，即阻尼正、阻尼負、驅動正、驅動負。若同時具有兩種光圈驅動方式，則具體將該接口定義為VD還是DD驅動方式，須由另外的撥動開關來選擇（如JETCOM公司的JC系列攝像機），也有的由攝像機蓋板內視頻處理板上不同的插座位置來選擇，并在出廠前設定一種方式（如NATURE的NV-434CA攝像機），還有的干脆在攝像機機身側面及后面板上直接設定兩個不同的自動光圈接口（如JVC的TX-S240E攝像機）。（1）（2）（3）（1）陰式方四孔型（2）陰式圓四孔型（3）接線端子型圖2-1攝像機的自動光圈接口B、電子快門 電子快門（Electronic Shutter）是比照照相機的機械快門功能提出一個術語，它相當于控制CCD圖像傳感器的感光時間。由于CCD感光的實質是信號電荷的積累，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。通過調整光生信號電荷的積累時間（即調整時鐘脈沖的寬度），即可實現控制CCD感光時間的功能。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進行調節。這種增益調節通常都是通過檢測視頻信號的平均電平而自動完成的，實現此功能的電路稱為自動增益控制電路，簡稱AGC電路。具有AGC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 light Compensation）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域（如從第80行 200行的中心區域）進行檢測，通過求此區域的平均信號電平來確定AGC電路的工作點。由于子區域的平均電平很低，AGC放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。當圖像出現因交流電源造成的網波干擾時，將此開關撥到線鎖定同步（LL）的位置，就可消除交流電源的干擾。2. 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整攝像機及鏡頭的狀態，則可能達不到預期使用效果。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，一般應根據應用現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。另外還應注意鏡頭與攝像機的接口，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，只要旋轉鏡頭到位，則暫時不需校正其平衡狀態（只有在后焦聚調整完畢后才需要最后校正其平衡狀態）。B、調整鏡頭光圈與對焦 關閉攝像機上電子快門及逆光補償等開關，將攝像機對準欲監視的場景，調整鏡頭的光圈與對焦環，使監視器上的圖像最佳。如果是在光照度變化比較大的場合使用攝像機，最好配接自動光圈鏡頭并作攝像機的電子快門開關置于OFF。如果選用了手動光圈則應將攝像機的電子快門開關置于ON，并在應用現場最為明亮（環境光照度最大）時，將鏡頭光圈盡可能開大并仍使圖像為最佳（不能使圖像過于發白而過載），鏡頭即調整完畢。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，對焦距時應盡可能照顧到整個監視現場的清晰度。當現場照度降低時，電子快門將自動調整為慢速，配合較大的光圈，仍可使圖像滿意。在以上調整過程中，若不注意在光線明亮時將鏡頭的光圈盡可能開大，而是關得比較小，則攝像機的電子快門會自動調在低速上，因此仍可以在監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的調整，因此，在配接定焦鏡頭的應用場合，一般都不需要調整攝像機的后焦。 在有些應用場合，可能出現當鏡頭對焦環調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整。根據經驗，在絕大多數攝像機配接電動變焦鏡頭的應用場合，往往都需要對攝像機的后焦距進行調整。后焦距調整的步驟如下：a、將鏡頭正確安裝到攝像機上。b、將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、通過變焦距調整（ZoomIn）將鏡頭推至望遠（Tele）狀態，拍攝10m以外的一個物體的特寫，再通過調整聚焦（Focus）將特寫圖像調清晰。d、進行與上一步相反的變焦距調整（ZoomOut）將鏡頭拉回至廣角（Wide）狀態，此時畫面變為包含上述特寫物體的全景圖像，但此時不能再作聚焦調整（注意：如果此時的圖像變模糊也不能調整聚焦），而是準備下一步的后焦調整。e、將攝像機前端用于固定后焦調節環的內六角螺釘旋松，并旋轉后焦調節環（對沒有后焦調節環的攝像機則直接旋轉鏡頭而帶動其內置的后焦環），直至畫面最清晰為止，然后暫時旋緊內六角螺釘。f、重新推鏡頭到望遠狀態，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整了。h、旋緊內六角螺釘，將光圈調整到適當的位置。2. 2 鏡頭 鏡頭是電視監控系統中必不可少的部件，鏡頭與CCD攝像機配合，可以將遠距離目標成像在攝像機的CCD靶面上。 鏡頭的種類繁多，從焦距上分類，可分為短焦距、中焦距、和焦距和變焦距鏡頭；從視場的大小分類，可分為廣角、標準、遠攝鏡頭；從結構上分類，還可分為固定光圈定焦鏡頭、手動光圈定焦鏡頭、自動光圈定焦鏡頭、手動變焦鏡頭、自動光圈電動變焦鏡頭、電動三可變鏡頭（指光圈、焦距、聚焦這三者均可變）等類型。由于鏡頭選擇得合適與否，直接關系到攝像質量的優劣，因此，在實際應用中必須合理選擇鏡頭。2. 2. 2鏡頭的種類 鏡頭的種類有許多種，每一種鏡頭都有其特點。根據功能與結構的不同，這些鏡頭的價格相差非常大，如電動變焦鏡頭要比普通定焦鏡頭的價格高約10倍，因此，只有正確了解各種鏡頭的特性，才能更加靈活地選擇鏡頭。A固定光圈定焦鏡頭 固定光圈定焦鏡頭是相對較為簡單的一種鏡頭，該鏡頭上只有一個可手動調整的對焦調整環（環上標有若干距離參考值），左右旋轉該環可使成在 CCD靶面上的像最為清晰，此時在監視器屏幕上得到圖像也最為清晰。 由于是固定光圈鏡頭，因此在鏡頭上沒有光圈調整環，也就是說該鏡頭的光圈是不可調整的，因而進入鏡頭的光通量是不能通過簡單地改變鏡頭因素而改變，而只能通過改變被攝現場的光照度來調整，如增減被攝現場的照明燈光等。這種鏡頭一般應用于光照度比較均勻的場合，如室內全天以燈光照明為主的場合，在其他場合則需與帶有自動電子快門功能的CCD攝像機合用（當然，目前市面上絕大多數的CCD攝像機均帶有自動電子快門功能），通過電子快門的調整來模擬光通量的改變。B、手動光圈定焦鏡頭 手動光圈定焦鏡頭比固定光圈定焦鏡頭增加了光圈調整環，其光圈調整范圍一般可從F1. 2或F1. 4到全關閉，能很方便地適應被攝現場的光照度，然而由于光圈的調整是通過手動人為地進行的，一旦攝像機安裝完畢，位置固定下來，再頻繁地調整光圈就不那么容易了，因此，這種鏡頭一般也是應用于光照度比較均勻的場合，而在其他場合則也需與帶有自動電子快門功能的CCD攝像機合用，如早晚與中午、晴天與陰天等光照度變化比較大的場合，通過電子快門的調整來模擬光通量的改變。C、自動光圈定焦鏡頭 自動光圈定焦鏡頭在結構上有了比較大的改變，它相當于在手動光圈定焦鏡頭的光圈調整環上增加一個由齒輪嚙合傳動的微型電動機，并從其驅動電路上引出3芯或4芯線傳送給自動光圈鏡頭，至使鏡頭內的微型電動機相應做正向或反向轉動，從而高速光圈的大小。自動光圈鏡頭又分為含放大器（視頻驅動型）與不含放大器（直流驅動型）兩種規格。D、手動變焦鏡頭 顧名思義，手動變焦鏡頭的焦距是可變的，它有一個焦距調整環，可以在一定范圍內調整鏡頭的焦距，其變比一般為23倍，焦距一般在3. 68 mm。在實際工程應用中，通過手動調節鏡頭的變焦環，可以方便地選擇監視現場的視場角，如：可選擇對整個房間的監視或是選擇對房間內某個局部區域的監視。當對于監視現場的環境情況不十分了解時，采用這種鏡頭顯然是非常重要的了。對于大多數電視監控系統工程來說，當攝像機安裝位置固定下來后，再頻繁地手動變焦是很不方便的，因此，工程完工后，手動變焦鏡頭的焦距一般很少再去調整，而僅僅起到定焦鏡頭的作用。因而手動變焦鏡頭一般用在要求較為嚴格而用定焦鏡頭又不易滿足要求的場合。但這種鏡頭卻受到工程人員的青睞，因為在施工調試過程中使用這種鏡頭，通過在一定范圍的焦距調節，一般總可以找到一個可使用戶滿意的觀測范圍（不用反復更換不同焦距的鏡頭），這一點在外地施工中尤為顯得方便。E、自動光圈電動變焦鏡頭 此種鏡頭與前述的自動光圈定焦鏡頭相比另外增加了兩個微型電動機，其中一個電動機與鏡頭的變焦環嚙合，當其受控而轉動時可改變鏡頭的焦距（Zoom）；另一個電動機與鏡頭的對焦環嚙合，當其受控而轉動時可完成鏡頭的對焦（Focus）。由于該鏡頭增加了兩個可遙控調整的功能，因而此種鏡頭也稱作電動兩可變鏡頭。 自動光圈電動變焦鏡頭一般引出兩組多芯線，其中一組為自動光圈控制線，其原理和接法與前述的自動光圈定焦鏡頭的控制線完全相同；另一組為控制鏡頭變焦及對焦的控制線，一般與云臺鏡頭控制器及解碼器相連。當操作遠程控制室內云臺鏡頭控制器及解碼器的變焦或對焦按鈕時，將會在此變焦或對焦的控制線上施加一個或正或負的直流電壓，該電壓加在相應的微型電動機上，使鏡頭完成變焦及對焦調整功能1.鏡頭的種類(根據應用場合分類) 廣角鏡頭：視角90度以上，觀察范圍較大，近處圖像有變形。 標準鏡頭：視角30度左右，使用范圍較廣。 長焦鏡頭：視角20度以內，焦距可達幾十毫米或上百毫米。 變焦鏡頭：鏡頭焦距連續可變，焦距可以從廣角變到長焦，焦距越長成像越大。 針孔鏡頭：用于隱蔽觀察，經常被安裝在如天花板或墻壁等地方。2.被攝物體的大小、距離與焦距的關系 設被攝物體的高度和寬度分別為H、W，被攝物體與鏡頭間的距離為D，鏡頭的焦距為f。靶面成像的高度和寬度分別為h、w，則計算公式如下： f=hD/H f=wD/W根據上述公式，也可以很容易地計算出視場角，下表為靶面尺寸和成像大小對照表 靶面規格 1 2/3 1/2 1/3 h 9.6mm 6.6mm 4.8mm 3.6mm w 12.8mm 8.8mm 6.4mm 4.8mm3.相對孔徑 為了控制通過鏡頭的光通量的大小，在鏡頭的后部均設置了光圈。假定光圈的有效孔徑為d，由于光線折射的關系，鏡頭實際的有效孔徑為D，比d大，D與焦距f之比定義為相對孔徑A，即A=D/f，鏡頭的相對孔徑決定被攝像的照度，像的照度與鏡頭的相對孔徑的平方成正比，一般習慣上用F=f/D，即相對光徑的倒數來表示鏡頭光圈的大小。F值越小，光圈越大，到達CCD芯片的光通量就越大。所以在焦距f相同的情況下，F值越小，表示鏡頭越好。4.鏡頭的焦距1)定焦距：焦距固定不變，可分為有光圈和無光圈兩種。 有光圈：鏡頭光圈的大小可以調節。根據環境光照的變化，應相應調節光圈的大小。光圈的大小可以通過手動或自動調節。人為手工調節光圈的，稱為手動光圈；鏡頭自帶微型電機自動調整光圈的，稱為自動光圈。 無光圈：即定光圈，其通光量是固定不變的。主要用光源恒定或攝像機自帶電子快門的情況。2)變焦距：焦距可以根據需要進行調整，使被攝物體的圖像放大或縮小。 常用的變焦鏡頭為六倍、十倍變焦。 三可變鏡頭：可調焦距、調聚焦、調光圈。 二可變鏡頭：可調焦距、調聚焦、自動光圈。5.選配鏡頭原則 為了獲得預期的攝像效果，在選配鏡頭時，應著重注意六個基本要素： A)被攝物體的大小 B)被攝物體的細節尺寸 C)物距 D)焦距 E)CCD攝像機靶面的尺寸 F)鏡頭及攝像系統的分辨率 注釋：變焦鏡頭-焦平面的位置固定，而焦路可連續調節的光學系統。變焦是通過移動鏡頭內部的鏡片，改變它們之間的相對位置而實現的。這樣就可以在一定范圍內改變鏡頭的焦距長度和視角。焦距-透鏡中心或其第二主平面到圖像聚集點處的距離。單位一般為毫米或英寸。光圈-位于攝像機鏡頭內部分的、可以調節的光學機械性闌也，可用來控制通過鏡頭的光線的多少。自動光圈-鏡頭內的隔膜裝置，可根據電視攝像機傳來的視頻信號自行調節，以適應光照強度的變化。光圈隔膜通過打開或關閉光圈來控制通過鏡頭傳送的光線。典型的補償范圍是10000-1到300000-1。 鏡頭是攝像機的眼睛，正確選擇鏡頭以及良好的安裝與調整是清晰成像的第一步。當前，13鏡頭是應用的主流，自動光圈鏡頭銷售量最多，變焦鏡頭是應用發展的趨勢。 1)應依據攝像機到被監視目標的距離，來選擇定焦鏡頭(Fixed Focal Lens)的焦距。 從焦距上區分有短焦距廣角鏡頭、中焦距標準鏡頭、長焦距遠鏡頭。鏡頭焦距通常用值來表示，鏡頭光圈一般用F表示，F取值以鏡頭的焦距和通光孔徑d的比值來衡量，F=f/d，每個鏡頭上均標有其最大的F值。2)攝像機的鏡頭規格應與攝像機CCD靶面尺寸(12為6.4hX4.8、13為4.8hX3.6、14為3.2hX2.4)相對應。如果鏡頭尺寸與攝像機CCD靶面尺寸不一致時，觀察角度將不符合設計要求，或者發生畫面在焦點以外等問題。3)攝像機的水平視覺度數及垂直視覺度數與攝像機CCD靶面尺寸hX及鏡頭焦距f之間有如下關系：水平視覺度數=2arctan (h2f)； 垂直視覺度數=2arctan (/2f)。4)鏡頭有自動光圈(auto iris)和手動光圈(manual iris)之分。自動光圈用于被照物光線變化較多場合，手動光圈用于被照物光線穩定之處。 自動光圈鏡頭有二種驅動方式： 一類為視頻輸入型Video driver(with Amp)，它將一個視頻信號及電源從攝像機輸送到透鏡來控制鏡頭上的光圈，這種視頻輸入型鏡頭內包含有放大器電路，用以將攝像機傳來的視頻信號轉換成對光圈馬達的控制， 另一類稱為DC輸入型(DC driverno Amp)，它利用攝像機上的直流電壓來直接控制光圈，這種鏡頭內只包含電流計式光圈馬達，攝像機內沒有放大器電路。二種驅動方式產品不具可互換性，但現已有通用型自動光圈鏡頭推出。5)鏡頭安裝有C型和CS型兩種，C型安裝的鏡頭在CCD攝像機與鏡頭間多了5mm調整光圈值的環。C型安裝的攝像機可用CS型鏡頭，但CS安裝的攝像機不能使用C型鏡頭。Philips公司推出革命性的Wizard鏡頭安裝向導，保證鏡頭與攝像機的完全兼容，這使得在任