電視監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備基礎(chǔ)知識

電視監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備基礎(chǔ)知識電視監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備通常由攝像機、手動或電動鏡頭、云臺、防護罩、監(jiān)聽器、報警探測器和多功能解碼器等部件組成，它們各司其職，并通過有線、無線或光纖傳輸媒介與中心控制系統(tǒng)的各種設(shè)備建立相應(yīng)的聯(lián)系（傳輸視/音頻信號及控制、報警信號）。在實際的電視監(jiān)控系統(tǒng)中，這些前端設(shè)備不一定同時使用，但實現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場圖像采集的攝像機和鏡頭是必不可少的。一、攝像機是獲取監(jiān)視現(xiàn)場圖像的前端設(shè)備，它以面陣CCD圖像傳感器為核心部件，外加同步信號產(chǎn)生電路、視頻信號處理電路及電源等。近年來，新型的低成本MOS圖像傳感器有了較快速的發(fā)展，基于MOS圖像傳感器的攝像機已開始被應(yīng)用于對圖像質(zhì)量要求不高的可視電話或會議電視系統(tǒng)中。由于MOS圖像傳感器的分辨率和低照度等到主要指標(biāo)暫時還比不上CCD圖像傳感器，因此，在電視監(jiān)控系統(tǒng)中使用攝像機仍為CCD攝像機。攝像機具有黑白和彩色之分，由于黑白攝像機具有高分辨率、低照度等優(yōu)點，特別是它可以在紅外光照下成像，因此在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，黑白CCD攝像機仍具有較高的市場占有率。順便指出，在各商家列出的閉路電視監(jiān)控器材清單中的攝像機通常都是不帶鏡頭的（一體化攝像機除外），因此在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)監(jiān)控現(xiàn)場的實際環(huán)境及用戶要求，為攝像機配合適的鏡頭。1.1黑白CCD攝像機的主要參數(shù)在電視監(jiān)控系統(tǒng)中選擇攝像機，一般要看幾個主要的參數(shù)，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(wù)等因素。以下對攝像機的幾個主要參數(shù)作一介紹。A、CCD尺寸及像素數(shù)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(jiān)控攝像機的CCD尺寸以1/3in為主流。像素數(shù)指的是攝像機CCD傳感器的最大像素數(shù)，有些給出了水平及垂直方向的像素數(shù)，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(shù)越多則意味著每一像素單元的面積越小，因而由該芯片構(gòu)成的攝像機的分辨率也就越高。例如，在電視監(jiān)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、分辨率是衡量攝像機優(yōu)劣的一個重要參數(shù)，它指的是當(dāng)攝像機攝取等間隔排列的黑白相間條紋時，在監(jiān)視器（應(yīng)比攝像機的分辨率高）上能夠看到的最多線數(shù)。當(dāng)超過這一線數(shù)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(yè)監(jiān)視用攝像機的分辨率通常在380~460線之間，廣播級攝像機的分辨率則可達到700線左右。C、低照度指的是當(dāng)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(guī)定值時的景物光亮度值。測定此參數(shù)時，還應(yīng)特別注明鏡頭的最大相對孔徑。例如，使用F1.2的鏡頭，當(dāng)被景物的光亮度值低到0.04lux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(biāo)準(zhǔn)視頻信號最大幅起來700mV），則稱此攝像機的最低照度為0.04lux/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(jiān)視器的屏幕上，將是一屏很難分辨出層次的、灰暗的圖像。D、信噪比及伽瑪校正系數(shù)信噪比也是攝像機的一個主要參數(shù)。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(guān)閉時的值，因為當(dāng)AGC接通時，會對小信號進行提升，使得噪聲電平也相應(yīng)提高。CCD攝像機的信噪比的典型值一般為45~55dB。測量信噪比參數(shù)時，應(yīng)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(shù)前面提到的γ值，其典型值為γ=0.45。現(xiàn)行攝像機大都采用了固定的γ值。1.2黑白CCD攝像機的附帶功能除了上述介紹的基本參數(shù)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(biāo)準(zhǔn)CCD攝像機大都帶有驅(qū)動自動光圈鏡頭的接口，其中有些只提供一種驅(qū)動方式（通常為視頻驅(qū)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(qū)動方式（視頻驅(qū)動和直流驅(qū)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(qū)動（VideoDriver，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(nèi)部，再由其內(nèi)部的驅(qū)動電路輸出控制電壓，使鏡頭光圈調(diào)整電動機轉(zhuǎn)動；直流驅(qū)動（DCDriver，簡稱DD）方式則是指攝像機內(nèi)部增加了鏡頭光圈電動機的驅(qū)動電路，可以直接輸出直流控制電壓到鏡頭內(nèi)的光圈電動機并使其轉(zhuǎn)在以上調(diào)整過程中，若不注意在光線明亮?xí)r將鏡頭的光圈盡可能開大，而是關(guān)得比較小，則攝像機的電子快門會自動調(diào)在低速上，因此仍可以在監(jiān)視器上形成較好的圖像；但當(dāng)光線變暗時，由于鏡頭的光圈比較小，而電子快門也已經(jīng)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(diào)整

后焦距也稱背焦距，指的是當(dāng)安裝上標(biāo)準(zhǔn)鏡頭（標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)?shù)恼{(diào)整，因此，在配接定焦鏡頭的應(yīng)用場合，一般都不需要調(diào)整攝像機的后焦。在有些應(yīng)用場合，可能出現(xiàn)當(dāng)鏡頭對焦環(huán)調(diào)整到極限位置時仍不能使圖像清晰，此時首先必須確認(rèn)鏡頭的接口是否正確。如果確認(rèn)無誤，就需要對攝像機的后焦距進行調(diào)整。根據(jù)經(jīng)驗，在絕大多數(shù)攝像機配接電動變焦鏡頭的應(yīng)用場合，往往都需要對攝像機的后焦距進行調(diào)整。

后焦距調(diào)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(zhǔn)確找到成像焦點）。c、通過變焦距調(diào)整（Zoom

In）將鏡頭推至望遠(yuǎn)（Tele）狀態(tài)，拍攝10m以外的一個物體的特寫，再通過調(diào)整聚焦（Focus）將特寫圖像調(diào)清晰。d、進行與上一步相反的變焦距調(diào)整（Zoom

Out）將鏡頭拉回至廣角（Wide）狀態(tài)，此時畫面變?yōu)榘鲜鎏貙懳矬w的全景圖像，但此時不能再作聚焦調(diào)整（注意：如果此時的圖像變模糊也不能調(diào)整聚焦），而是準(zhǔn)備下一步的后焦調(diào)整。e、將攝像機前端用于固定后焦調(diào)節(jié)環(huán)的內(nèi)六角螺釘旋松，并旋轉(zhuǎn)后焦調(diào)節(jié)環(huán)（對沒有后焦調(diào)節(jié)環(huán)的攝像機則直接旋轉(zhuǎn)鏡頭而帶動其內(nèi)置的后焦環(huán)），直至畫面最清晰為止，然后暫時旋緊內(nèi)六角螺釘。f、重新推鏡頭到望遠(yuǎn)狀態(tài)，看看剛才拍攝的特寫物體是否仍然清晰，如不清晰再重復(fù)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(diào)整了。h、旋緊內(nèi)六角螺釘，將光圈調(diào)整到適當(dāng)?shù)奈恢谩?鏡頭鏡頭是電視監(jiān)控系統(tǒng)中必不可少的部件，鏡頭與CCD攝像機配合，可以將遠(yuǎn)距離目標(biāo)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；