主页（http://www.pttcn.net）：监控摄像机技术与应用 【中国集群通信网】随着视频监控在民用领域的使用越来越广泛，应用的环境也越来越复杂，其中一个最重要的应用要求就是24小时不间断监控。由于彩色成像一般需要较高的亮度，而实际环境不一定能够满足这个要求，所以摄像机低照度技术(也叫夜视技术)就相应地出现了。由于监控需求不同，因此也就出现了不同的应用技术。面对众多的摄像机产品，用户该用什么方法来进行监控摄像机的测试呢?本文为大家讲解其常识问题。 监控摄像机的使用常识 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。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。由于MOS图像传感器的分辨率和低照度等到主要指标暂时还比不上CCD图像传感器，因此，在监控系统中使用摄像机仍为CCD摄像机。 摄像机具有黑白和彩色之分，由于黑白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摄像机仍具有较高的市场占有率。顺便指出，在列出的闭路电视监控器材清单中的摄像机通常都是不带镜头的(一体化摄像机除外)，因此在实际应用中，应根据监控现场的实际环境及用户要求，为摄像机配合适的镜头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接口摄像机上旋入时极有可能损坏摄像机的CCD芯片)。 安装镜头时，首先去掉摄像机及镜头的保护盖，然后将镜头轻轻旋入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 关闭摄像机上电子快门及逆光补偿等开关，将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摄像机，最好配接自动光圈镜头并作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，此时的成像就可能是昏暗一片了。 数字慢快门技术 数字慢快门技术(digital slow shuttle)，实际上它并不是一种快门，只是它的功能在某种程度上类似于快门而已，快门(shuttle)和光圈(IRIS)都是摄像机上控制光线通过镜头，达到光捕捉效果的一个部件。也可以这样理解，光圈是光线通过镜头时能够进入的一个孔，孔的大小就是光圈的大小，孔越大，相同情况下通过的光就越多，而快门是掌握光圈开关的部分，控制光圈是处于一直开启状态还是按照一定时间间隔定时开关。 我们知道，根据人眼的视觉暂留特性，为了确保看到的图像是连续的，PAL制电视信号的标准是25帧/秒隔行扫描，就是说，每一秒种经过我们眼前的图像实际是由25个画面构成的连续画面，在拍摄目标的时候，每隔1/25秒，一个点才能够被扫描到一次，因为是隔行扫描，每2个场才能构成一个帧，所以每1秒钟，PAL制的图像是50场，1场的时间就是快门的间隔，每一秒钟，快门必须要工作50次，才能确保输出的图像是50场/秒的PAL制图像，所以PAL制的最低快门速度是1/50秒(此时光圈实际上是一直打开的)，实际应用中，因为环境中光线可能会很强，这个时候可能会需要控制进光量，就需要控制快门速度，速度越快时，光线能够进入的时间就越少，进光量就越少，相对来说，图像就会显得比较暗，反之快门速度越慢，图像就会越亮，当光线照度不足时，即使使用1/50秒图像仍然不够亮，这就需要运用其他技术了。根据光学理论，光是可以叠加的，虽然在很暗的环境下每个点要1/25秒后才能被扫描到1次，被扫描的时间也非常短，其亮度非常弱，如果把前后一段时间内该点的亮度都保存并叠加后再输出的话，这个点就可以变亮了。所以数字慢快门的技术原理就是按照要求把相应一段时间内的多个影像叠加后再输出，以此来提高信号强度。 这种技术因为不需要对外部环境进行任何变化，所以在满足监控要求的条件下可以说是最理想的方案，但是这种技术实际上能够应用的范围是非常窄的，因为实现逐点累加的前提是同一个点不同时间的亮度累加，而一旦拍摄的物体发生变化或者移动的时候，前后两个时间在一起累加的可能并不是同一个像素点，这样在整体图像上移动物体就会出现“拖影”现象，如果物体移动过快而帧累积时间过长的话，移动物体甚至会变成虚影。所以，帧累积技术一般应用于在弱光环境中监控静止的场景。 彩色转黑白技术 在光线不够的时候将图像切换为黑白图像，去掉色载波和色同步干扰，并且将AGC加大，在一定程度上能够提高低可视光环境下的图像质量，但是这种方案能够解决的也只是部分非常特殊的环境，不能解决弱光环境，而且能够提升的图像质量也非常有限，一般此技术都要和其他技术配合使用。 在一定的光源条件，利用线路切换的方式将图像由彩色转为黑白。在彩色/黑白线路转换的技术演进过程中，早期曾采用2颗感光元件Sensor(1颗彩色、1颗黑白)共用一组电路再行切换，目前此类摄像机已采用单一CCD(彩色)设计，在白天或光源充足时为彩色摄像机，当夜晚降临或光源不足时(一般在1LUX?3LUX)即利用数字电路将彩色信号消除掉，成为黑白图像，此种作法虽可在夜晚达到“低照度”的目的，白天却有图像模糊，色彩不自然的缺点。 被动红外成像技术 被动红外成像技术的应用前提是光捕捉器件除了要能采集可见光信号以外，还要能够采集到红外信号，并且信号处理能够将原红外信号处理成灰度信号(就说常说的黑白信号)。黑白摄像机都能够实现这一功能并且灵敏度非常高。目前所有基于数字处理技术的摄像机也都能够完成这个工作，但是由于还有可见光环境下的彩色成像，矛盾也开始出现了。在处理彩色信号的时候，因为DSP处理都需要将视频信号分离成灰度信号和色度(或者色差)信号进行分别处理，而红外信号本身是人眼不可见的，但是在光捕捉器采集和DSP处理之后已经变成了人眼可以识别的灰度信号，两个灰度信号(可见光和红外光的)进行叠加，必然会使图像在进行灰度和色度合成的时候无法按照理想的情况进行合成，这将会造成图像的灰度和色度失真，最典型的例子就是如果红外光过强，会使得整个图像发灰。目前关于被动红外成像在视频监控中的主要方案有以下四种：
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