监控摄像机基础知识(必读)

一、电脑用的摄像头与监控摄像机的区别
时代在发展,社会在进步,电子拍照技术已经基本上取代了传统的胶片技术,且运用领域日益广泛。当今社会,在我们身边常见的摄像机主要有两种,一种是安装在电脑上的普通摄像头,另一种则是安装在小区、工厂、仓库、学校边的监控摄像机。两者之间有着很多的共同点,都能进行实现一些基本的监控功能,下面我们来对两者之间的相同点与不同点进行分析。
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1、相同点
其一、监控摄像机和电脑摄像头都能对一定场景进行实时监控、拍照,具有一定的监控能力。其二、它们的成像原理基本一致,只是所用的传感器不同而已。其三、都用辅助光源。好一点的电脑摄像头都配有白光辅助灯,而现在的监控摄像机基本上都配有红外灯板做为辅助光源。
2、不同点
一是适用领域不同。电脑摄像头的主要用途在于满足日常的网络交流需求,应用于视频聊天
、大头贴拍照等方面。而监控摄像机的主要用途是对监控场景进行实时监控,预防违法犯罪事件的发生,同时也用于事后调查取证等一系列安防活动。电脑摄像头只能进行短距离摄像,一般不具备防水、防雷、防低温等特性,对环境要求高,成像质量差。而监控摄像机能够进行中远距离监控,操作方便,对环境要求低,能够对各种环境进行监控,图像分辨率也较高。
二是元件不同。监控摄像机的主要目的是为了满足安防视频监控的需求,因此它的各项硬件配置都要比电脑摄像头高很多。应用于夜间监控的红外监控摄像机配有专门的红外灯,而高档电脑摄像头只配有几颗小功率LED灯,夜间成像效果没有监控摄像机好。另外监控摄像机为了适应环境的需求而集成了更多的功能元件,如光敏电阻,防雷击芯片,自动除霜装置,具备自动变焦、智能追踪、人脸识别等功能。
紫外线吸收剂329三是成像质量不同。监控摄像机比电脑摄像头更具智能性,大部分监控摄像机产品都具备抗强光、低照度、宽动态、防震动等功能,成像分辨率高,画面清晰明亮,夜视效果好。电脑摄像头则拍摄角度固定,镜头透光性差,成像模糊,无法进行远距离拍照摄影,不具备感应红外光的能力,夜间成像质量则更差。
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二、监控摄像机的分类
1、摄像机从外观分:半球,红外机,机,球机,一体机,公模机,私模机等;
2、从防水性能分;防水机和室内机(不防水机)
3、从功能分:普通摄像机(无红外灯的);红外摄像机(有红外灯);照车牌摄像机;宽动态摄像机;高清摄像机
4、从传输信号分:模拟摄像机;网络摄像机;
5、从传输方式分:有线摄像机、无线摄像机;
三、监控摄像机的相关述语
CMOS
中文名称为互补金属氧化物半导体,是一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料。在计算机领域,CMOS常指保存计算机基本启动信息(如日期、时间、启动设置等)的芯片。
CMOS也被应用于制作数码影像器材的感光元件(常见的有TTL和CMOS),虽然在用途上与过去CMOS电路主要作为固件或计算工具的用途非常不同,但基本上它仍然是采取CMOS的工艺,只是将纯粹逻辑运算的功能转变成接收外界光线后转化为电能,再透过芯片上的模-数转换器(ADC)将获得的影像讯号转变为数字信号输出。
CCD
Charge Coupled Device电荷耦合器件:电荷耦合器件是一种新型半导体器件,中文译为"电子耦合组件",它就像传统摄像机的底片一样,是感应光线的电路装置,你可以将它想象成一颗颗微小的感应粒子,铺满在光学镜头后方,当光线与图像从镜头透过、投射到CCD表面时,CCD就会产生电流,将感应到的内容转换成数码资料储存起来。CCD像素数目越多、单一像素尺寸越大,收集到的图像就会越清晰。
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,如果是彩摄像头,最好摄取一个彩鲜艳的物体,查看监视器上的图像是否偏,扭曲,彩或灰度是否平滑。好的CCD可以很好的还原景物的彩,使物体看起来清晰自然;而残次品的图像就会有偏现象,即使面对一张白纸,图像也会显示蓝或红。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。 1、依成像彩划分 彩摄象机:适用于景物细部辨别,如辨别衣着或景物的颜。 黑白摄象机: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,可选用黑白摄象机。 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。 机板型。 针孔型。 半球型。 3、按CCD靶面大小划分 CCD芯片已经开发出多种尺寸: 目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。在购买摄像头时,特别是对摄像角度有比较严格要求的时候,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英寸——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm,对角线16mm。 2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm,对角线11mm。 1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm,对角线8mm。 1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm,对角线6mm。 1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm,对角线4mm。 4、按扫描制式划分 PAL制。 NTSC制。 中国采用隔行扫描(PAL)制式(黑白为CCIR),标准为625行,50场,只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。另外,日本为NTSC制式,525行,60场(黑白为EIA)。 5、依供电电源划分 110VAC(NTSC制式多属此类), 220VAC, 24VAC。12VDC或9VDC(微型摄象机多属此类)。 6、按同步方式划分 内同
:用摄象机内同步信号由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,将同步信号送入摄象机的外同步输入端。 功率同步(线性锁定,line lock):用摄象机AC电源完成垂直推动同步。 外VD同步:将摄象机信号电缆上的VD同步脉冲输入完成外VD同步。 多台摄象机外同步:对多台摄象机固定外同步,使每一台摄象机可以在同样的条件下作业,因各摄象机同步,这样即使其中一台摄象机转换到其他景物,同步摄象机的画面亦不会失真。 7、按照度划分,CCD又分为: 普通型 正常工作所需照度1~3LUX 登船梯月光型 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 红外型影像处理 采用红外灯照明,在没有光线的情况下也可以成像
CCD彩摄象机的主要技术指标 (1)CCD尺寸,亦即摄象机靶面。原多为1/2英寸,现在1/3英寸的已普及化,1/4英寸和1/5英寸也已商品化。 (2)CCD像素,是CCD的主要性能指标,它决定了显示图像的清晰程度,分辨率越高,图像细节的表现越好。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。现在市场上大多以25万和38万像素为划界,38万像素以上者为高清晰度摄象机。 (3)水平分辨率。彩摄象机的典型分辨率是在320到500电视线之间,主要有330线、380线、420线、460线、500线等不同档次。 分辨率是用电视线(简称线TV LINES)来表示的,彩摄像头的分辨率在330~
500线之间。分辨率与CCD和镜头有关,还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关,通常规律是1MHz的频带宽度相当于清晰度为80线。 频带越宽,图像越清晰,线数值相对越大。(4)最小照度,也称为灵敏度。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。照度的单位是勒克斯(LUX),数值越小,表示需要的光线越少,摄像头也越灵敏。月光级和星光级等高增感度摄象机可工作在很暗条件,2~3lux属一般照度,现在也有低于1lux的普通摄象机问世。 (5)扫描制式。有PAL制和NTSC制之分。 (6)摄象机电源。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。
DSP是数字信号处理(Digital Signal Processing)的简称,是一种独特的微处理器,是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器,是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处
理能力和高运行速度,是最值得称道的两大特。
TVL和Pixel:
TVL的意思是“电视行”,用来衡量“分解被摄景物细节”的能力。   “像素”(Pixel) 是是用来计算数码影像的一种单位,我们若把影像放大数倍,会发现这些连续调其实是由许多彩相近的小方点所组成,这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”(Pixel)。像素越多,图可以放得越大越清晰。
二者都可以形成图像,但看到的图像形成原理是不同的。前者是由线构成,后者则是由点构成。
打个形象的比方: TVL就像是刺绣,由各种颜的线编织而成,TVL图像你如果仔细观看的话,会发现上面一条一条的!
TVL对比像素而言,生成的体积更小,拍摄的时间可以更长,缺点是不如相机照出来的照片清晰。TVL文件通常是MPG,而相机拍出来的是AVI(通常情况下)。因而摄像机用的TVL线成像可以产生较小的体积,拍摄更长的时间!   
总结:TVL以线成像,通常模拟摄像机用线表示,像素代表的是以点成像,通常数字摄像机以像素表示。
四、监控摄像机的构成:
工业型监控摄像机由图像传感部件和镜头组成。
1、图像传感部件分为COMS和CCD两种。
2、CCD彩摄象机的可调整功能 u型卡子
(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)焦距(Focus)
即焦距长度。如"f=8-24mm,38-115mm(35mm equivalent)",就是指这台摄像机的焦距长度为8-24mm,同时对角线的视角换算后相当于传统35mm摄像机的38-115mm焦长。一般而言,35mm摄像机的标准镜头焦长约是28-70mm,因此如果焦长高于70mm就代表支持望远效果,若是低于28mm就表示有广角拍摄能力。 "可对焦范围"则是焦长的延伸,通常分为一般拍摄距离与近拍距离,摄像机的一般拍摄距离通常都标示为"从某公分到无限远",而进阶级设计的产品则往往还会提供近距离拍摄功能(Macro),以弥补一般拍摄模式下无法对焦的问题。有些摄像机就非常强调具有支持1公分近拍的神奇能力,适合用来拍摄精细的物体。
(5)光圈(Aperture)
光圈的功能就如同我们人类眼睛的虹蟆,主要用来调整数码摄像机的进光量,一般以f/2、F2、1:2来表示,举例来说:f/2表示光圈的大小为镜头直径的1/2 ,而f/8 则表示光圈为镜头直径的1/8而已,所以较小的f值表示较大的光圈,一般镜头上的标示会以数码摄像机的最大光圈值表示,变焦镜头若有显示2个f值,则表示此摄像机最大及最小的光圈。光圈除
了可控制光线的明暗外,对于图像的景深也是会有影响。景深是影响拍摄主体与背景之间清晰程度的关键,也可以说是图像的锐利度,大光圈时拍摄出来的图像锐利度较小,小光圈拍摄则较大。从数码上而言,光圈数值越小表示光圈越大,也代表透光的孔径大、透光量大,不论要拍摄快速移动的物体或在昏暗的空间拍摄,都很方便。而且光圈也决定了画面的景深(锐利度),如果是设定为大光圈,那么画面中除了主题清晰,其它景物都会呈现模糊、柔美的感觉。时下多数数码摄像机的光圈值最大都在2.8左右。

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