监控摄像机技术与格局

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【中国集群通信网】近年来，新型低成本MOS图像传感器有了较快速的发展，基于MOS图像传感器的监控摄像机已开始被应用于对图像质量要求不高的可视电话或会议电视系统中。监控摄像机是获取监视现场图像的前端设备，它以面阵CCD图像传感器为核心部件，外加同步信号产生电路、视频信号处理电路及电源等。

　　监控摄像机技术基础

　　监控摄像机具有黑白和彩色之分，由于黑白监控摄像机具有高分辨率、低照度等优点，特别是它可以在红外光照下成像，因此在电视监控系统中，黑白CCD监控摄像机仍具有较高的市场占有率。

　　监控摄像机的使用很简单，通常只要正确安装镜头、连通信号电缆，接通电源即可工作。但在实际使用中，如果不能正确地安装镜头并调整摄像机及镜头的状态，则可能达不到预期使用效果。应注意镜头与监控摄像机的接口，是C型接口还是CS型接口(这一点要切记，否则用C型镜头直接往CS接口监控摄像机上旋入时极有可能损坏监控摄像机的CCD芯片)。

　　安装镜头时，首先去掉监控摄像机及镜头的保护盖，然后将镜头轻轻旋入监控摄像机的镜头接口并使之到位。对于自动光圈镜头，还应将镜头的控制线连接到监控摄像机的自动光圈接口上，对于电动两可变镜头或三可变镜头，只要旋转镜头到位，则暂时不需校正其平衡状态(只有在后焦聚调整完毕后才需要最后校正其平衡状态)。

　　调整镜头光圈与对焦，关闭监控摄像机上电子快门及逆光补偿等开关，将监控摄像机对准欲监视的场景，调整镜头的光圈与对焦环，使监视器上的图像最佳。如果是在光照度变化比较大的场合使用监控摄像机，最好配接自动光圈镜头并作监控摄像机的电子快门开关置于OFF。如果选用了手动光圈则应将监控摄像机的电子快门开关置于ON，并在应用现场最为明亮(环境光照度最大)时，将镜头光圈尽可能开大并仍使图像为最佳(不能使图像过于发白而过载)，镜头即调整完毕。装好防护罩并上好支架即可

　　在以上调整过程中，若不注意在光线明亮时将镜头的光圈尽可能开大，而是关得比较小，则监控摄像机的电子快门会自动调在低速上，因此仍可以在监视器上形成较好的图像;但当光线变暗时，由于镜头的光圈比较小，而电子快门也已经处于最慢(1/50s)了，此时的监控摄像机的成像就可能是昏暗一片了。

　　监控摄像机技术参数

　　(1)色彩

　　监控摄像机有黑白和彩色两种，通常黑白监控摄像机的水平清晰度比彩色监控摄像机高，且黑白监控摄像机比彩色监控摄像机灵敏，更适用于光线不足的地方和夜间灯光较暗的场所。黑白监控摄像机的价格比彩色便宜。但彩色的图像容易分辨衣物与场景的颜色，便于及时获取、区分现场的实时信息。

　　(2)清晰度

　　分为水平清晰度和垂直清晰度两种。垂直方向的清晰度受到电视制式的限制，有一个最高的限度，由于我国电视信号均为PAL制式，PAL制垂直清晰度为400行。所以摄像机的清晰度一般是用水平清晰度表示。水平清晰度表示人眼对电视图像水平细节清晰度的量度，用电视线TVL表示。

　　过去选用黑白监控摄像机的水平清晰度一般应要求大于500线，彩色监控摄像机的水平清晰度一般应要求大于400线。

　　目前，高清监控摄像机已经达到1080P。

　　(3)照度

　　单位被照面积上接受到的光通量称为照度。Lux(勒克斯)是标称光亮度(流明)的光束均匀射在lm2面积上时的照度。监控摄像机的灵敏度以最低照度来表示，这是监控摄像机以特定的测试卡为摄取标，在镜头光圈为0.4时，调节光源照度，用示波器测其输出端的视频信号幅度为额定值的10%，此时测得的测试卡照度为该摄像机的最低照度。所以实际上被摄体的照度应该大约是最低照度的10倍以上才能获得较清晰的图像。

　　目前一般选用黑白监控摄像机的最低照度，当相对孔径为F/1.4时，最低照度要求选用小于0.1Lux;选用彩色监控摄像机的最低照度，当相对孔径为F/1.4时，最低照度要求选用小于0.2Lux。

　　(4)同步

　　要求监控摄像机具有电源同步、外同步信号接口。对电源同步而言，使所有的摄像机由监控中心的交流同相电源供电，使监控摄像机场同步信号与市电的相位锁定，以达到摄像机同步信号相位一致的同步方式。

　　对外同步而言，要求配置一台同步信号发生器来实现强迫同步，电视系统扫描用的行频、场频、帧频信号，复合消隐信号与外设信号发生器提供的同步信号同步的工作方式。

　　系统只有在同步的情况下，图像进行时序切换时就不会出现滚动现象，录、放像质量才能提高。

　　(5) 电源

　　监控摄像机电源一般有交流220V，交流24V，直流12V，可根据现场情况选择摄像机电源但推荐采用安全低电压。选用12V直流电压供电时，往往达不到摄像机电源同步的要求，必须采用外同步方式，才能达到系统同步切换的目的。

　　(6) 自动增益控制(AGC)

　　所有摄像机都有一个将来自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，需利用摄像机的自动增益控制(AGC)电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGC，从而使摄像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像机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。

　　(7)白平衡

　　白平衡只用于彩色摄像机，其用途是实现摄像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。这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的，使色彩表现自然，但对于景物中很少甚至没有白色时，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。 按钮方式--先将摄像机对准诸如白墙、白纸等白色目标，然后将自动方式开关从手动拨到设置位置，保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止，在白平衡被执行后，将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置，此时白平衡设置将保持在摄像机的存储器中，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。以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠，适用于大部分应用场合。