网络摄像机培训基础篇深圳冯诺科技PPT学习教案

1、会计学1网络摄像机培训基础篇深圳冯诺科技网络摄像机培训基础篇深圳冯诺科技第1页/共51页第2页/共51页第3页/共51页第4页/共51页第5页/共51页分辨率分辨率灵敏度灵敏度信噪比信噪比集成度集成度功耗功耗成本成本CCD优优优优优优CMOS优优优优优优第6页/共51页SONY CCDSHARP CCD松下松下 CCD第7页/共51页第8页/共51页第9页/共51页lCCD尺寸尺寸：即摄像机靶面，通常有：即摄像机靶面，通常有2/3、1/2、1/3、1/4等规格；一等规格；一般来讲此值越大越好，感光面积越大成像质量越好。般来讲此值越大越好，感光面积越大成像质量越好。l像素数像素数：CCD是由面阵

2、感光元素组成，每一个感光元素称为像素，是由面阵感光元素组成，每一个感光元素称为像素，像素越多，图像越清晰，有的给出了水平及垂直方向的像素数，如像素越多，图像越清晰，有的给出了水平及垂直方向的像素数，如500H582V，有些则给出了前两者的乘积值，如，有些则给出了前两者的乘积值，如30万像素。万像素。l分辨率分辨率：通常是指摄像机的水平分辨率，指的是当摄像机摄取等间：通常是指摄像机的水平分辨率，指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器（应比摄像机的分辨率高）上能隔排列的黑白相间条纹时，在监视器（应比摄像机的分辨率高）上能够看到的最多线数，当超过这一线数时，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的够

3、看到的最多线数，当超过这一线数时，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不再能分辨出黑白相间的线条。一片而不再能分辨出黑白相间的线条。第10页/共51页p问题：为何不以垂直分辨率作为指标？问题：为何不以垂直分辨率作为指标？垂直清晰度是由一帧图像的扫描行数决定的。由于在场消隐期间看不到扫描线，对于我国625行50场的扫描制式来说，画面的有效扫描行数约为575行；而对于美国525行60场的扫描制式来说，画面的有效扫描行数约为490行。由于水平扫描线之间是离散的，所以两条相邻的水平扫描线之间一定会丢失部分细节（或说对与扫描线相同的黑白水平线摄像时，扫描线与黑白水平线正好重合的概率不等于一）。一般，约有30%

4、（凯尔系数）的细节会丢失。所以认为，垂直清晰度RV等于有效扫描行数n乘以经验值0.7（70%），即RV = 0.7n所以，对625行的扫描制式来说，实际有效的清晰度为5750.7=402TVL；对525行的扫描制式来说，其垂直清晰度为4900.7=343TVL。因此垂直清晰度对同一电视制式来说，基本上是固定的第11页/共51页p问题：像素和分辨率的关系？问题：像素和分辨率的关系？像素是最小的图像单元，这种最小的图形的单元能在屏幕上显示通常是单个的染色点。像素是由光电传感器上的光敏元件数目所决定的，一个光敏元件就对应一个像素，因此像素越大，意味着光敏元件越多，相应的成本就越大。分辨率是一个表示平

5、面图像精细程度的概念，通常它是以横向和纵向点的数量来衡量的，表示成水平点数垂直点数的形式，在一个固定的平面内，单位长度内像素个数（PPI），分辨率越高，意味着可使用的点数越多，图像越细致。像素和分辨率是成正比的，像素越大，分辨率也越高。第12页/共51页l最低照度最低照度：是指当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的：是指当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。一般彩色摄像机的最视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。一般彩色摄像机的最低照度为低照度为23LUX， 照度的测定是以在一定的镜头光圈系数为前提，因照度的测定是以在一定的镜头

6、光圈系数为前提，因此，不能只看摄像机说明书中标明的最低照度，应按摄像机在同一光圈此，不能只看摄像机说明书中标明的最低照度，应按摄像机在同一光圈系数下其照度值的大小。最低照度越小，摄像机档次越高。相对于彩色系数下其照度值的大小。最低照度越小，摄像机档次越高。相对于彩色摄像机而言，黑白摄像机由于没有色度处理而只对光线的强弱（亮度）摄像机而言，黑白摄像机由于没有色度处理而只对光线的强弱（亮度）信号敏感，所以黑白摄像机的照度比彩色摄像机照度要低，一般可做到信号敏感，所以黑白摄像机的照度比彩色摄像机照度要低，一般可做到0.1LUX在在F1.4时，至于微光摄像机则更低。时，至于微光摄像机则更低。第13页/

7、共51页序号序号典型场景典型场景照度值照度值/Lux1晴天晴天310411052阴天阴天310311043日出日出/日落日落51024曙光曙光55月圆月圆310-2310-16星光星光710-4310-37阴暗的晚上阴暗的晚上210-5210-4第14页/共51页p问题：最低照度是否可作为衡量现场环境照度的标准？问题：最低照度是否可作为衡量现场环境照度的标准？视频信号的标称值为1Vp-p，标准值为0.7Vp-p，最低照度时的视频信号值为1/3到1/2的标准植；而且摄像机在最低照度时产生的图像清晰度，是用电视信号测试卡（黑白相间的条纹）进行测式的，与实际使用当中的场景差别很大。因此实际使用当中不

8、能以摄像机标称的最低照度作为衡量现场环境照度的标准。l应根据监视目标的照度选择不同灵敏度的摄像机。监视目标的最低环境照度应高于摄像机最低照度的10倍。第15页/共51页l信噪比信噪比：当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通常比较明：当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通常比较明快，观察者不易看出画面中的干扰噪点；而当摄像机摄取较暗的场景时，快，观察者不易看出画面中的干扰噪点；而当摄像机摄取较暗的场景时，监视器显示的画面就比较昏暗，观察者此时很容易看到画面中雪花状的监视器显示的画面就比较昏暗，观察者此时很容易看到画面中雪花状的干扰噪点。干扰噪点的强弱（也即干扰噪点对画面的影响程度）与摄像

9、干扰噪点。干扰噪点的强弱（也即干扰噪点对画面的影响程度）与摄像机信噪比指标的好坏有直接关系，即摄像机的信噪比越高，干扰噪点对机信噪比指标的好坏有直接关系，即摄像机的信噪比越高，干扰噪点对画面的影响就越小。所谓画面的影响就越小。所谓“信噪比信噪比”指的是信号电压对于噪声电压的比指的是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号值，通常用符号S/N来表示。由于在一般情况下，信号电压远高于噪声来表示。由于在一般情况下，信号电压远高于噪声电压，比值非常大，因此，实际计算摄像机信噪比的大小通常都是对均电压，比值非常大，因此，实际计算摄像机信噪比的大小通常都是对均方信号电压与均方噪声电压的比值取以方信号电压与均

10、方噪声电压的比值取以10为底的对数再乘以系数为底的对数再乘以系数20，单，单位用位用dB表示。表示。 S/N=20Lg（Vs/Vn）第16页/共51页p问题：典型摄像机的信噪比值是多少？问题：典型摄像机的信噪比值是多少？一般摄像机给出的信噪比值均是在AGC（自动增益控制）关闭时的值，因为当AGC接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。CCD摄像机信噪比的典型值一般为45dB55dB。若为若为50dB，则图像质，则图像质量良好，有少量噪声；若为量良好，有少量噪声；若为60dB，则图像质量优良，不出现噪声。，则图像质量优良，不出现噪声。第17页/共51页l自动增益控制自动增益控制：AG

11、CAutomatic Gain Control的缩写。所有摄的缩写。所有摄像机都有一个将来自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，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，需利用摄像摄像机的自动增益控制（机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号的电平，适时地）电路去探测视频信号的电平，适时地开关开关AGC，从而使摄象机能够在较大的光照范围内

12、工作，此即动态范，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。度来获得清晰的图像。第18页/共51页p问题：自动增益控制的优缺点是什么？问题：自动增益控制的优缺点是什么？具有AGC功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但此时的噪点也会比较明显，这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。第19页/共51页l背景光补偿背景光补偿：BLCBackLight Compesation的缩写，也称作逆光的缩写，也称作逆光补偿或逆光补正，它可以有效补偿摄像机在逆光

13、环境下拍摄时画面主补偿或逆光补正，它可以有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。当引入背光补偿功能时，摄像机仅对整个视场的一个体黑暗的缺陷。当引入背光补偿功能时，摄像机仅对整个视场的一个子区域（如从第子区域（如从第80行行 200行的中心区域）进行检测，通过求此区域的行的中心区域）进行检测，通过求此区域的平均信号电平来确定平均信号电平来确定AGC电路的工作点。由于子区域的平均电平很低，电路的工作点。由于子区域的平均电平很低，AGC放大器会有较高的增益，使输出视频信号的幅值提高，从而使监放大器会有较高的增益，使输出视频信号的幅值提高，从而使监视器上的主体画面明朗。此时的背景画面会更加

14、明亮，但其与主体画视器上的主体画面明朗。此时的背景画面会更加明亮，但其与主体画面的主观亮度差会大大降低，整个视场的可视性得到改善。面的主观亮度差会大大降低，整个视场的可视性得到改善。第20页/共51页p问题：问题：BLC和和AGC的异同？的异同？AGC开启时，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。 BLC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。第2

15、1页/共51页l电子快门电子快门：ESElectronicShutter的缩写，是对比照相机的机械的缩写，是对比照相机的机械快门功能提出一个术语，它相当于控制快门功能提出一个术语，它相当于控制CCD图像传感器的感光时间。图像传感器的感光时间。由于由于CCD感光的实质是信号电荷的积累，则感光时间越长，信号电荷感光的实质是信号电荷的积累，则感光时间越长，信号电荷的积累时间就越长，输出信号电流的幅值也就越大。通过调整光生信的积累时间就越长，输出信号电流的幅值也就越大。通过调整光生信号电荷的积累时间（即调整时钟脉冲的宽度），即可实现控制号电荷的积累时间（即调整时钟脉冲的宽度），即可实现控制CCD感感光

16、时间的功能。常见的电子快门时间为光时间的功能。常见的电子快门时间为1/501/10000s。第22页/共51页l白平衡：白平衡：WBWhite Balance，是彩色摄象机的一个重要参数，它，是彩色摄象机的一个重要参数，它直接影响重现图像的彩色效果。当摄像机的白平衡设置不当时，重现直接影响重现图像的彩色效果。当摄像机的白平衡设置不当时，重现图像就会出现偏色现象，特别是会使原本不带彩色的景物也着上了颜图像就会出现偏色现象，特别是会使原本不带彩色的景物也着上了颜色。色。自动白平衡：自动白平衡：AWBAutomatic White Balance，在监控系统的应，在监控系统的应用中，摄像机都是长时间

17、工作，光源色温及电路参数都会发生一定的用中，摄像机都是长时间工作，光源色温及电路参数都会发生一定的变化，因此变化，因此AWB就确保了摄像机的连续工作中随时校正白平衡。就确保了摄像机的连续工作中随时校正白平衡。AWB分为连续白平衡分为连续白平衡ATW和自动控制白平衡和自动控制白平衡AWC两种方式。两种方式。第23页/共51页连续白平衡：连续白平衡：也称为自动跟踪白平衡（也称为自动跟踪白平衡（Automatic Tracking White balance，ATW），是随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围为），是随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围为28006000K。这种方式对于景物的色

18、彩温度在拍摄期间不断改变的场。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，如场景大部分是蓝天白云或夕阳等高色温物体及场景比较昏暗的场，如场景大部分是蓝天白云或夕阳等高色温物体及场景比较昏暗的场合下，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。合下，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。自动控制白平衡：自动控制白平衡：AWCAutomatic White balance Control，需，需要先将摄像机对准诸如白墙等白色参考目标，然后将要先将摄像机对准诸如白墙等白色参考目标，然后

19、将WB设置改变为设置改变为自动方式，保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止，在白平衡自动方式，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，重新被执行后，重新WB设置为手动位置以锁定该白平衡的设置，其范围设置为手动位置以锁定该白平衡的设置，其范围为为230010000K，在此期间，即使摄象机断电也不会丢失该设置。，在此期间，即使摄象机断电也不会丢失该设置。第24页/共51页双凹负弯月平凹双凸平凸正弯月(a)(b)第25页/共51页第26页/共51页17.526 mm成像面适配器12.5 mm摄像机CS接口CS接口镜头C接口镜头第27页/共51页第28页/共51页第29页/共51

20、页靶面尺寸（inch）1 2/3 1/2 1/3 1/4 对角线（mm）1611864.5垂直（mm）9.66.64.83.62.7水平（mm）12.78.86.44.83.6一般来讲此值越大越好，感光面积越大成像质量越好。一般来讲此值越大越好，感光面积越大成像质量越好。适合的才是最好的！适合的才是最好的！第30页/共51页l 焦距焦距当已知被摄物体的大小及该物体到镜头距离，则可根据下两式估算所选取配镜头的当已知被摄物体的大小及该物体到镜头距离，则可根据下两式估算所选取配镜头的焦距：焦距： f=hD/H （1） f=vD/V （2） 式中，式中，D为镜头中心到被摄物体的距离；为镜头中心到被摄物

21、体的距离；H和和V分别为被摄物体的水平尺寸和垂直尺分别为被摄物体的水平尺寸和垂直尺寸；寸；v为靶面成像的高度；为靶面成像的高度；h为靶面成像的水平宽度。为靶面成像的水平宽度。 焦距决定了特定距离所能看到的水平区域大小焦距决定了特定距离所能看到的水平区域大小 ： 焦距越长，所能看到的区域越狭窄焦距越长，所能看到的区域越狭窄eg: 当选用当选用1/2镜头时，图像尺寸为镜头时，图像尺寸为v=4.8mm，h=6.4mm。若镜头至景物距离若镜头至景物距离D=3.5m，景物的实际高度为，景物的实际高度为V=2.5m将以上参数代入公式将以上参数代入公式(1)中，可得中，可得f=4.83500/2500=6.

22、72mm，故选用故选用6mm定焦镜头即可。定焦镜头即可。第31页/共51页序号序号角度（角度（）焦距焦距/mm距离距离/m精确距离精确距离/m1952.810462704.0158103486.02010124368.024121452512.027142061716.03020l镜头的角度数与焦距、距离的关系镜头的角度数与焦距、距离的关系: :第32页/共51页问题：为什么从问题：为什么从F1到到F1.4，光通量减少了一半？，光通量减少了一半？第33页/共51页第34页/共51页h成像面fh后截距镜头第35页/共51页第36页/共51页l网络摄像机网络摄像机 是IP视频监控系统的前端采集及处

23、理设备，主要完成原始视频的采集和压缩，并通过网络传输到后端的存储和管理设备。它结合了传统摄像机和网络视频的技术，除具备一般的摄像机图像捕捉功能外，还能让用户通过网络实现远程视频监视、储存以及对采集到的图像信息做出分析和采取相关的措施。 一般由镜头、图像传感器、声音传感器、A/D转换器、音视频压缩控制器、网络服务器、外部报警、控制接口等部份组成。第37页/共51页l 网络摄像机的优势：网络摄像机的优势：1 1、与基于、与基于PCPC的摄像机比较的摄像机比较 第38页/共51页 真正的网络摄像机真正的网络摄像机基于基于PC的摄像机（如的摄像机（如USB摄像头）摄像头）灵活性灵活性网络连接。支持PC的摄像机必需距PC3米之内(10英尺)。功能功能内置全部功能。