第二章 视频监控技术模拟时代

1、第二章第二章视频监控技术模拟时代视频监控技术模拟时代模拟视频监控系统构成模拟视频监控系统构成3File Number模拟视频监控模型模拟视频监控模型 是一种闭路电视系统，包括前端部分（摄像），传输，是一种闭路电视系统，包括前端部分（摄像），传输，显示，控制显示，控制4个部分，但实际中还包括存储，共个部分，但实际中还包括存储，共5个部分。个部分。摄像机传输介质显示设备控制方式视频存储4File Number部件定义部件定义 摄像机：安装于监控现场，用于采集现场视频信号的设摄像机：安装于监控现场，用于采集现场视频信号的设备，其附件包括防护，辅助功能等，扩展可称为前端设备，其附件包括防护，辅助功能等

2、，扩展可称为前端设备，又可能包括音频采集。备，又可能包括音频采集。 传输：将前端视频信号传递到后端控制、存储设备的部传输：将前端视频信号传递到后端控制、存储设备的部分，扩展包括辅助（控制等）信号传输，存在多种异化分，扩展包括辅助（控制等）信号传输，存在多种异化结构结构 控制：完成视频信号到显示设备的分发切换，扩展功能控制：完成视频信号到显示设备的分发切换，扩展功能包括控制信号的产生，字符叠加，其它信号接入及信号包括控制信号的产生，字符叠加，其它信号接入及信号间逻辑管理（联动）间逻辑管理（联动） 显示：完成对前端直接采集视频信号及存储的视频的还显示：完成对前端直接采集视频信号及存储的视频的还原，

3、扩展功能包括所有信息的显示和快速检索。原，扩展功能包括所有信息的显示和快速检索。 存储：对视频信号的保存设备，扩展功能包括对所有对存储：对视频信号的保存设备，扩展功能包括对所有对设备的操作，前端产生的所有信息的保存，建立检索目录设备的操作，前端产生的所有信息的保存，建立检索目录5File Number典型的模拟监控系统结构典型的模拟监控系统结构 基本型视频监控系统。基本型视频监控系统。P16 基本扩展一型。基本扩展一型。P17 基本扩展二型。基本扩展二型。P17 矩阵控制主机型。矩阵控制主机型。P18 兼拾音功能型。兼拾音功能型。P186File Number 共同的前端部分：模拟摄像机共同的

4、前端部分：模拟摄像机 共同的传输部分：同轴电缆共同的传输部分：同轴电缆 共同的存储部分：磁带录像机共同的存储部分：磁带录像机 共同的显示部分：模拟监视器共同的显示部分：模拟监视器几种典型模拟监控系统的共同特点几种典型模拟监控系统的共同特点模拟视频监控系统模拟视频监控系统显示部分显示部分监视器监视器8File Number 显像管监视器显像管监视器CRT9File Number 工作原理（黑白显像管）工作原理（黑白显像管）10File Number 工作原理（彩色显像管）工作原理（彩色显像管）11File Number 数字光源处理器数字光源处理器DLP(俗称俗称 背投背投)12File Num

5、ber DLP成像原理成像原理13File Number 液晶显示监视器液晶显示监视器LCD14File Number 等离子监视器等离子监视器PDP15File Number三种监视器的比较三种监视器的比较 P28 亮度亮度 分辨率分辨率 屏幕尺寸屏幕尺寸 图像拼缝图像拼缝 功耗功耗 寿命寿命 色彩饱和度色彩饱和度 灼伤灼伤 造价造价 维修成本售后服务维修成本售后服务LCD模拟视频监控系统模拟视频监控系统控制部分控制部分多画面分割处理多画面分割处理17File Number 基本构成（分割器所处的位置）基本构成（分割器所处的位置）18File Number 画面分割器画面分割器视频信号输入视

6、频信号输出模拟视频监控系统模拟视频监控系统前端部分前端部分模拟摄像机模拟摄像机20File Number 模拟摄像机镜头模拟摄像机镜头21File Number 模拟摄像机成像原理模拟摄像机成像原理22File Number 成像原理成像原理 焦距焦距23File Number 固定焦距与摄像距离变化时光圈与景深的关系固定焦距与摄像距离变化时光圈与景深的关系焦距和拍摄距离固定时光圈越小 景深越大光圈越大 景深越小24File Number 固定焦距与摄像距离变化时光圈与景深的关系固定焦距与摄像距离变化时光圈与景深的关系 光圈越小（光圈越小（F值越大）值越大） 景深越大；景深越大； 光圈越大（光

7、圈越大（F值越小）值越小） 景深越小景深越小25File Number 当光圈值不变时当光圈值不变时 不同焦距下的图像效果不同焦距下的图像效果26File Number镜头（分类）镜头（分类）.按安装方式分类有按安装方式分类有C型安装和型安装和CS型安装两种，在安防系统型安装两种，在安防系统中常用的镜头是中常用的镜头是C型安装镜头（型安装镜头（1in32牙螺纹座），这是一种牙螺纹座），这是一种国际公认的标准这种镜头安装部位的口径是国际公认的标准这种镜头安装部位的口径是25.4mm(1in),从镜头安装基准面到焦点的距离是从镜头安装基准面到焦点的距离是17.562mm.大多数摄象机大多数摄象机的

8、镜头接口则作成的镜头接口则作成CS型型,因此将因此将C型镜头安装到型镜头安装到CS接口的摄接口的摄象机时需增配一个象机时需增配一个5mm厚的接圈厚的接圈,而将而将CS镜头安装到镜头安装到CS接接口的摄象机时就不需要接圈口的摄象机时就不需要接圈Rf27File Number镜头（分类）镜头（分类）2.按光圈按光圈:固定光圈镜头固定光圈镜头,手动光圈镜头和自动光圈镜头手动光圈镜头和自动光圈镜头(自动光自动光 圈镜头又分为视频型和直流型圈镜头又分为视频型和直流型)BLACK:DRIVE(+)GREEN:DRIVE(-)WHITE:DAMP(+)RED :DAMP(-)BLACK:GROUNDGREE

9、N:NOT USEDWHITE:VIDEORED :VCC VIDEO LENS DC LENS DRIVE(+) DRIVE(-) 电感线圈电感线圈 DAMP(+) DAMP(-) N S VIDEO LENS的回路在镜头里，的回路在镜头里，DC LENS 的回路在的回路在CAMERA里里28File Number镜头（分类）镜头（分类）不同品牌及型号的摄像机所带自动光圈接口的位置及不同品牌及型号的摄像机所带自动光圈接口的位置及形式是不完全一样。阴式方四孔接口最为常见，但不形式是不完全一样。阴式方四孔接口最为常见，但不同摄像机对其各针脚的定义又不完全相同。一般视频同摄像机对其各针脚的定义又不

10、完全相同。一般视频驱动自动光圈接口使用驱动自动光圈接口使用3个针，即电源、视频、接地个针，即电源、视频、接地；而直流驱动自动光圈接口使用；而直流驱动自动光圈接口使用4个针，即阻尼正、个针，即阻尼正、阻尼负、驱动正、驱动负。阻尼负、驱动正、驱动负。 + + +（1） （2） （3）（1）阴式方四孔型（）阴式方四孔型（2）阴式圆四孔型（）阴式圆四孔型（3）接线端子型）接线端子型摄像机的自动光圈接口摄像机的自动光圈接口29File Number镜头（分类）镜头（分类）自动光圈自动光圈,在进入镜头的光通量变化时在进入镜头的光通量变化时,摄象机摄象机CCD靶面上产生的靶面上产生的电荷也相应发生变化电荷也

11、相应发生变化,使得视频信号电平或其整流滤波后的平均使得视频信号电平或其整流滤波后的平均电平发生变化电平发生变化,产生一个控制信号产生一个控制信号,并通过自动光圈接口座上的并通过自动光圈接口座上的3芯或芯或4芯线传送给自动光圈镜头芯线传送给自动光圈镜头,致使镜头内的微型电机相应做正致使镜头内的微型电机相应做正向或反向转动向或反向转动,从而调整光圈的大小从而调整光圈的大小.视频型光圈镜头上一般会有视频型光圈镜头上一般会有两个防尘塞盖住的内藏式调节旋钮两个防尘塞盖住的内藏式调节旋钮LEVEL:电平设定旋钮电平设定旋钮ALC:自动电平控制旋钮自动电平控制旋钮30File Number镜头（分类）镜头（

12、分类）当监视器上画面的整体亮度过亮或过暗当监视器上画面的整体亮度过亮或过暗,或出现忽明忽暗时或出现忽明忽暗时,就要就要调整电平设定旋钮调整电平设定旋钮,如画面过亮如画面过亮,可将旋钮按逆时针方向旋向可将旋钮按逆时针方向旋向L(low),反之则按顺时针方向旋向反之则按顺时针方向旋向H(High),如果是忽明忽暗的情如果是忽明忽暗的情况况,则还要配合监视器的调整则还要配合监视器的调整,将该旋钮旋到使监视器上画面最佳将该旋钮旋到使监视器上画面最佳的位置的位置.当监视器上的画面出现极高的对比度时当监视器上的画面出现极高的对比度时,则须慢慢的把则须慢慢的把ALC从平从平均位置均位置A(Average,即

13、根据视频信号的平均电平高低而输出控制即根据视频信号的平均电平高低而输出控制光圈电动机的信号光圈电动机的信号)旋向峰值位置旋向峰值位置P(Peak,即根据视频信号的峰即根据视频信号的峰值电平高低而输出控制光圈电动机的信号值电平高低而输出控制光圈电动机的信号),直至得到满意的画面直至得到满意的画面为止为止.31File Number镜头镜头(焦距焦距) 焦距焦距,光组主点到焦点的距离光组主点到焦点的距离.而镜头的焦距实际上就是构而镜头的焦距实际上就是构成镜头的组合光组的焦距成镜头的组合光组的焦距,它决定了摄取图象的大小它决定了摄取图象的大小,用不用不同焦距的镜头对同一位置的某物体摄像时同焦距的镜头

14、对同一位置的某物体摄像时,配长焦距镜头配长焦距镜头的摄象机所摄取的景物尺寸就大的摄象机所摄取的景物尺寸就大,反之反之,配短焦距镜头的摄配短焦距镜头的摄象机所摄取的景物尺寸就小象机所摄取的景物尺寸就小.当已知被摄物体的大小及该当已知被摄物体的大小及该物体到镜头的距离物体到镜头的距离,则可估算所选配镜头的焦距则可估算所选配镜头的焦距 f=hD/H=vD/VHV物体物体镜头镜头vhCCDDf32File Number镜头安装方式镜头安装方式 有有C和和CS方式，两者的螺纹均为每方式，两者的螺纹均为每1英寸英寸32牙，直径为牙，直径为1英英寸，差别是镜头距寸，差别是镜头距CCD靶面的距离不同。靶面的距

15、离不同。 C式安装座从基准面到焦点的距离为式安装座从基准面到焦点的距离为17.562毫米，毫米， CS式距焦点距离为式距焦点距离为12.5毫米。毫米。 33File Number镜头规格镜头规格 摄象机镜头规格应视摄象机的尺寸而定，两者需摄象机镜头规格应视摄象机的尺寸而定，两者需要相对应。即：摄象机的靶面大小为英寸要相对应。即：摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。时，镜头应选英寸。 摄象机的靶面大小为摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。英寸时，镜头应选英寸。 摄象机的摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。 如果如果镜头尺寸与摄象机靶面尺寸不一致时，观察

16、角度镜头尺寸与摄象机靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。 34File Number摄像机技术摄像机技术 摄像机分类及命名摄像机分类及命名 摄像机主要技术参数摄像机主要技术参数 镜头主要技术参数及技术基础镜头主要技术参数及技术基础 镜头焦距与成像镜头焦距与成像35File Number摄像机分类及命名摄像机分类及命名 按成像器件：按成像器件：CCD，CMOS 颜色：彩色，黑白，彩转黑颜色：彩色，黑白，彩转黑 成像靶面尺寸：成像靶面尺寸：1/2”,1/3”,1/4” 图像制式：图像制式：PAL，NTSC 外观：

17、全球，半球，枪式（镜头分体式，外观：全球，半球，枪式（镜头分体式， 16倍，倍，18倍，倍，23倍等光学镜头一体化），针孔（镜头一体化）倍等光学镜头一体化），针孔（镜头一体化） 防护：防暴，防爆，普通（防护：防暴，防爆，普通（IP66，IP65，IP23等）等） 结构功能：红外，普通（非红外，感红外），激光结构功能：红外，普通（非红外，感红外），激光 滤光片：单滤非红外，单滤感红外，双滤滤光片：单滤非红外，单滤感红外，双滤 信号类型：模拟摄像机，数字摄像机，信号类型：模拟摄像机，数字摄像机，SDI 复合命名，如红外防爆半球，复合命名，如红外防爆半球，1/4”CCD彩色彩色27倍枪式一倍枪式一体

18、机等等体机等等36File Number感光元器件 CCD： Charged Coupled Device 电荷耦合器电荷耦合器 CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor 互补金属氧化物半导体CCD与与CMOS37File NumberCCD传感器传感器(分类分类)一、根据集成方式一、根据集成方式 线阵线阵(工业检测用工业检测用) 面阵面阵 二、根据制式二、根据制式 PAL(彩色彩色), NTSC(彩色彩色)三、根据色别三、根据色别 可分为彩色、黑白（单色）可分为彩色、黑白（单色）四、根据分辨率四、根据分辨率 高解高解(约约38万像素万像素, 4

19、80TVL-中心水平中心水平) 普解普解(约约30万像素万像素, 330TVL-水平中心水平中心-普通电视机的分辩率普通电视机的分辩率) 低解低解(目前不生产目前不生产) 五、根据灵敏度五、根据灵敏度 超低照度（超低照度（0.01Lux) 低照度（低照度（0.1Lux） 普通照度（普通照度（1Lux） 六、根据特殊用途六、根据特殊用途 微光微光CCD 红外红外CCD X光光CCD 38File NumberCCD传感器传感器(尺寸尺寸) CCD的尺寸即摄象机靶面。目前采用的芯片大多数为的尺寸即摄象机靶面。目前采用的芯片大多数为1/3”和和1/4”。在选。在选择摄像头时，特别是对摄像角度有比较严

20、格要求的时候，择摄像头时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大靶面的大小，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。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。在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。H(mm) V(mm) H(mm) V(mm)1 inch 12.8 9.62/3 inch 8.8 6.61/2 inch 6.4 4.81/3 inch 4.8 3.61/4 inch 3.6 2.739File NumberCCD摄像机结构图CCD摄像机结构图摄像机结构图40File Numb

21、erCCD摄像机结构图CCD-就像是人的眼睛，把光信号转换成电子讯号，靠的就是上头的感光点，每一个感光点就像一颗太阳能电池，被光照射到后会产生电能，依照光的强度不同，会产生不同大小的电能。V-Driver（垂直驱动）-CCD里头每一点被光照射到都会产生电能，那么如何取出来？就是靠这颗V-DRIVER，它会产生不同的脉波，把CCD每点的讯号“挤”出来。CDS/AGC（双取样与自动增益电路）-CCD挤出来的讯号,在这颗晶片内做”修整”,送进D.S.P 到以上阶段,记住!全都是模拟讯号 D.S.P： Digital Signal Processor；数字信号处理器-DSP里头包含了一颗 Decode

22、r (A/D Converter，模拟数字转换器)，先把模拟信号转换成数字信号,再经过一大堆的运算（颜色、亮度、白平衡等），然后再把数字信号转换成模拟信号（Encoder，也是包在DSP里头），输出给接收器。CCD摄像机结构图摄像机结构图41File NumberCCD与CMOS的区别灵敏度灵敏度 分辨率分辨率 噪声噪声 功耗功耗 成本成本反应速度反应速度CCDCCD高高高高小小大大高高慢慢CMOSCMOS低低低低大大小小低低快快CCD与与CMOS简单介绍简单介绍42File Number摄像机主要技术参数摄像机主要技术参数 像素像素 水平分辨率水平分辨率 最低照度最低照度 信噪比信噪比 快门

23、速度，慢快门，快门速度，慢快门，fps 同步方式同步方式 供电供电 动态范围动态范围 成像光谱（可见光，红外）成像光谱（可见光，红外）43File NumberCCD像素像素 CCD像素是像素是CCD的主要性能指标。简单的说，所谓的像的主要性能指标。简单的说，所谓的像 素，就是素，就是CCD上光电感应元件的数量，一个感光元件经上光电感应元件的数量，一个感光元件经 过感光，光电信号转换，过感光，光电信号转换，A/D转换等步骤以后，在输出的转换等步骤以后，在输出的 监视器上就形成一个点，我们如果把影像放大数倍，会监视器上就形成一个点，我们如果把影像放大数倍，会 发现这些连续色调其实是由许多色彩相近

24、的小方点所组发现这些连续色调其实是由许多色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成，这些小方点就是构成影像的最小单位“像素像素”。像。像素素 数越多则意味着每一个像素单元的面积越小，因而由该数越多则意味着每一个像素单元的面积越小，因而由该 芯片构成的摄像机的分辨率也就越高。芯片构成的摄像机的分辨率也就越高。 总象素：总象素：795596（47万象素）万象素） 有效象素：有效象素： 752582（44万象素）有效象素周围的其他万象素）有效象素周围的其他象素负责另外的工作，如决定象素负责另外的工作，如决定“黑色是什么黑色是什么”。很多时。很多时候，并不是所有感应器上的象素都能被运

25、用。候，并不是所有感应器上的象素都能被运用。44File Number水平清晰度水平清晰度 来源于电视技术的一个指标，单位为电视线来源于电视技术的一个指标，单位为电视线 是一个主观指标，目前无准确量化手段；是一个主观指标，目前无准确量化手段； 决定于：采集，传输和显示等所有设备，最终由人主观决定于：采集，传输和显示等所有设备，最终由人主观测量测量 测量时对镜头、照度、色温、显示设备等有严格标准，测量时对镜头、照度、色温、显示设备等有严格标准，但因主观测量因素，存在极大误差；测量误差约但因主观测量因素，存在极大误差；测量误差约5% 决定因素为全部设备频率响应带宽，及信号源频率带宽，决定因素为全部

26、设备频率响应带宽，及信号源频率带宽，通常可认为通常可认为1M带宽约可带来带宽约可带来80电视线清晰度电视线清晰度45File Number分辨率分辨率 分辨率是用电视线（简称线分辨率是用电视线（简称线TV LINES）来表示的。彩色）来表示的。彩色摄象机的典型分辨率是在摄象机的典型分辨率是在320到到500电视线之间，主要有电视线之间，主要有330线、线、380线、线、420线、线、460线、线、500线等不同档次。线等不同档次。 分辨率与分辨率与CCD和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关，通常规律是宽度直接相关，通常规律是1MHz的频带宽度相当

27、于清晰的频带宽度相当于清晰度为度为80线。线。 频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。 分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数，指的是当摄像分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数，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）上能够看到最多线数，当超过这一摄像机的分辨率高）上能够看到最多线数，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。出黑白相间的线条。46File Numberfps Fps: fra

28、me per second,帧每秒帧每秒 模拟视频输出都为模拟视频输出都为25fps,人眼看到拖影和画面停顿，是因人眼看到拖影和画面停顿，是因为帧累积造成帧为非实时帧，并非输出少帧，为帧累积造成帧为非实时帧，并非输出少帧， 存储和编码可能抽帧，造成少于存储和编码可能抽帧，造成少于25fps，还原图像时会出，还原图像时会出现画面不连续。现画面不连续。47File Number最低照度（最低照度定义）最低照度（最低照度定义） 最低照度是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最低照度是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。测定此参数时，

29、还应特信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。测定此参数时，还应特别注明镜头的最大相对孔径。例如使用别注明镜头的最大相对孔径。例如使用F1.2的镜头，当被摄景物的光的镜头，当被摄景物的光亮度值低到亮度值低到0.04lx时，摄像机输出的视频信号幅值为最大幅值的时，摄像机输出的视频信号幅值为最大幅值的50%，即达到即达到350mv（标准视频信号最大幅值为（标准视频信号最大幅值为700mv），则称此摄像机的），则称此摄像机的最低照度为最低照度为0.04lx/（F1.2，50IRE）。被摄景物的光亮度值再低，摄像）。被摄景物的光亮度值再低，摄像机输出的视频信号的幅值就达不到机输出的视频信号的幅值就达不

30、到350mv了，反映在监视器的屏幕上，了，反映在监视器的屏幕上，将是一屏很难分辨出层次的、灰暗的图像。将是一屏很难分辨出层次的、灰暗的图像。 目前，由于市场的规范尚不统一，有些照度指标很低的摄像机的低照目前，由于市场的规范尚不统一，有些照度指标很低的摄像机的低照度特性可能还不如照度指标稍高一些的摄像机的低照度特性好。其原度特性可能还不如照度指标稍高一些的摄像机的低照度特性好。其原因就是在测定低照度指标时，使用的标准不同、使用的镜头孔径也不因就是在测定低照度指标时，使用的标准不同、使用的镜头孔径也不同。仍以前述例子为例，如果将摄像机输出的视频信号幅值降为最大同。仍以前述例子为例，如果将摄像机输出

31、的视频信号幅值降为最大幅值的幅值的30%（即（即210mv）为基准进行测量）为基准进行测量 ，则被摄景物的光亮度值还，则被摄景物的光亮度值还可以再低，如可以再低，如0.03lx，若再进一步将光学镜头换为，若再进一步将光学镜头换为F1.0的镜头，则由于的镜头，则由于光通量的增加，被摄景物的光亮度值还可再进一步降低，如光通量的增加，被摄景物的光亮度值还可再进一步降低，如0.02lx 。48File Number最小照度最小照度 照度又称灵敏度，是照度又称灵敏度，是CCD对环境光线的敏感程度，或者对环境光线的敏感程度，或者说是说是CCD正常成像时所需要的最暗光线。正常成像时所需要的最暗光线。 照度的

32、单位是勒克斯（照度的单位是勒克斯（Lux），数值越小，表示需要的光），数值越小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。线越少，摄像头也越灵敏。 照度是反映光照强度的一种单位，单位是每平方米的流照度是反映光照强度的一种单位，单位是每平方米的流明数，明数，1Lux大约等于大约等于1烛光在烛光在1米距离的照度米距离的照度1Lux=1Lm/m2（Lm是光通量的单位）。是光通量的单位）。 黑白摄像机的灵敏度大约是黑白摄像机的灵敏度大约是0.020.5Lux(勒克斯勒克斯)，彩色，彩色摄像机多在摄像机多在1Lux以上。摄像的灵敏度与镜头以上。摄像的灵敏度与镜头F值有关，值有关，0.97Lux/F0.75=2

33、.5Lux/F1.2=3.4Lux/F1.6 普通型：正常工作所需照度普通型：正常工作所需照度13LUX 月光型：正常工作所需照度月光型：正常工作所需照度 0.1LUX左右左右 星光型：正常工作所需照度星光型：正常工作所需照度0.01LUX以下以下 49File Number最低照度（最低照度（IRE）50File Number扫描制式扫描制式 根据各国供电所采用的频率不同，有根据各国供电所采用的频率不同，有PAL制和制和NTSC制之制之分。分。 50HZ：PAL制，隔行扫描（制，隔行扫描（PAL）制式（黑白为）制式（黑白为CCIR），），标准为标准为625行，行，50场。场。 60HZ：NT

34、SC制式，制式，525行，行，60场（黑白为场（黑白为EIA）。）。 51File Number信噪比信噪比 信噪比是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号信噪比是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号S/N来表示。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方信大，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号电压与均方噪声电压的比值取以10为底的对数再乘以系为底的对数再乘以系数数20，即，即S/N=20log（均方信号电压（均方信号电压/均方噪声电

35、压），单均方噪声电压），单位用位用DB来表示。一般摄像机给出的信噪比值均是在来表示。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（自动增益控制）关闭时的值，因为当AGC接通时，会对接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。 信噪比的典型值为信噪比的典型值为4555db，若为，若为50db，则图像有少量，则图像有少量噪声，但图像质量良好；若为噪声，但图像质量良好；若为60db，则图像质量优良，不，则图像质量优良，不出现噪声。出现噪声。52File Number关于同步关于同步123456789da52378963eb45

36、455653fc54565767gB: 123456789db45455653fa52378963ec54565767g开始A: 234567894545565352378963545657676789523789634545565354565767xxxx23456789523789634545565354565767AB源同步的几种方式：内同步，外同步，电源同步，同步信号的来源53File Number同步方式同步方式对单台摄象机而言，主要的同步方式有下列三种：对单台摄象机而言，主要的同步方式有下列三种： 内同步内同步利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号利用摄象机内部的晶体振荡电路产生

37、同步信号来完成操作。来完成操作。 外同步外同步利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送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。到摄象机的外同步输入端来实现同步。 电源同步电源同步也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄象机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。当图像出现因交流电源造成的网波干扰时，选到此项，步。当图像出现因交流电源造成的网波干扰时，选到此项，就可消除交流电源的干扰。就可消除交流电源的干扰。54File Number自动增益控制（自动增益控制（AGC

38、） 摄像机输出的视频信号必须达到电视传输规定的标准电平，摄像机输出的视频信号必须达到电视传输规定的标准电平， 即即0.7V。为了能在不同的景物照度条件下都能输出为了能在不同的景物照度条件下都能输出0.7V的标准视频信号，必的标准视频信号，必须是放大器的增益能够在较大的范围内进行调节。这种增益调节通须是放大器的增益能够在较大的范围内进行调节。这种增益调节通常都是通过检测视频信号的平均电平自动完成的，实现此功能的电常都是通过检测视频信号的平均电平自动完成的，实现此功能的电路称为自动增益控制电路，简称路称为自动增益控制电路，简称AGC电路。电路。 所有摄象机都有一个把来自所有摄象机都有一个把来自CC

39、D的信号放大到可以使用水准的视频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，将微弱的信号放大到能正常使用，从而放大器，其放大量即增益，将微弱的信号放大到能正常使用，从而使摄像机能在亮度较低的环境下使用。然而在亮光照的环境中放大使摄像机能在亮度较低的环境下使用。然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。这样需利用摄象机的自动增益控制器将过载，使视频信号畸变。这样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）电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGC，从而使摄，从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作，即在低照度时自动增加摄象机象机能够在较大的光照范围内

40、工作，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。的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。 而照度较而照度较高时能自动降低增益放大倍数，保证图像不发生畸变。高时能自动降低增益放大倍数，保证图像不发生畸变。 自动增益打开时，信号电压和噪声电压被同时放大，信噪比将会减自动增益打开时，信号电压和噪声电压被同时放大，信噪比将会减小。小。 55File Number背光补偿（背光补偿（BLC） 通常，摄象机的自动增益控制是通过对整个视场的平均亮通常，摄象机的自动增益控制是通过对整个视场的平均亮度来调节增益的，但如果视场中包含一个很亮的背景区域，度来调节增益的，但

41、如果视场中包含一个很亮的背景区域，而观察的主体目标处于亮场的包围中，画面会显示一片昏而观察的主体目标处于亮场的包围中，画面会显示一片昏暗，无层次。放大器检测到的信号平均电平很高，增益的暗，无层次。放大器检测到的信号平均电平很高，增益的倍数也随之减少，无法改进画面主体目标的明暗度。倍数也随之减少，无法改进画面主体目标的明暗度。 当背景光补偿为开启时，摄象机仅对整个视场的部份区域当背景光补偿为开启时，摄象机仅对整个视场的部份区域进行检测，来得到整个视场的平均信号电平，从而确定进行检测，来得到整个视场的平均信号电平，从而确定AGC电路的工作值。由于子区域的平均电平很低，所以增电路的工作值。由于子区域

42、的平均电平很低，所以增益也会较高。整个画面都会更加明亮。益也会较高。整个画面都会更加明亮。56File Number背光补偿（背光补偿（BLC） 背光补偿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。背光补偿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。前述的前述的AGC功能可以根据整个视场视频信号的平均值（直流分量）调节视功能可以根据整个视场视频信号的平均值（直流分量）调节视频放大器的增益，使得摄像机输出的视频信号保持稳定。但在某些应用场频放大器的增益，使得摄像机输出的视频信号保持稳定。但在某些应用场合，视场中可能包含一个很亮的背景区域，如逆光环境下的门窗等，而被合，视场

43、中可能包含一个很亮的背景区域，如逆光环境下的门窗等，而被观察的主体则处于亮场的包围之中，画面一片昏暗，无层次。此时，由于观察的主体则处于亮场的包围之中，画面一片昏暗，无层次。此时，由于AGC检测到的信号平均电平并不低，因此放大器的增益很低，不能改进画检测到的信号平均电平并不低，因此放大器的增益很低，不能改进画面主体的明暗度。面主体的明暗度。 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进行检测，通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进行检测，通过求此区域的平均信号电平来确定过求此区域的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路的工作点。由于子区域的平均电

44、平很低，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明亮，但其与主体而使监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。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。 对数字处理的对数字处理的CCD摄像机来说，将摄象机摄取的一整副画面平均分成摄像机来说，将摄象机摄取的一整副画面平均分成48个（即个（即8*6块）正方形的小处理区域，并对每一个小块的平均亮度进行检块）正方形的小处理区域，并对每一个小块的平均

45、亮度进行检测，如果这些小块的平均亮度差别过大，则通过先进的算法缩小这些小块测，如果这些小块的平均亮度差别过大，则通过先进的算法缩小这些小块的亮度差，使过暗的景物能够较为清晰的重现而又不至于使图象亮部区域的亮度差，使过暗的景物能够较为清晰的重现而又不至于使图象亮部区域出现过载。因此，采用数字检测技术，即使是很小的、薄的或是不在画面出现过载。因此，采用数字检测技术，即使是很小的、薄的或是不在画面中心区域的景物也能够清晰地在画面上呈现出来。中心区域的景物也能够清晰地在画面上呈现出来。57File Number电子快门（电子快门（SHUTTER） 这是一个类比于照像机的机械快门功能提出的一个术语，这是

46、一个类比于照像机的机械快门功能提出的一个术语，相当于控制相当于控制CCD图像传感受器的感光时间，感光时间越长，图像传感受器的感光时间，感光时间越长，电荷积累时间也就越长，输出信号电流的强度也就越大。电荷积累时间也就越长，输出信号电流的强度也就越大。 在照度较高的地方，感光时间要求短些，否则画面会偏白。在照度较高的地方，感光时间要求短些，否则画面会偏白。 在照度较低的地方，感光时间要求长些，这样画面会积累在照度较低的地方，感光时间要求长些，这样画面会积累较多的电荷，从而使图像变得清晰，即所谓的场积累。较多的电荷，从而使图像变得清晰，即所谓的场积累。 CCD摄像机的电子快门还可以有效的防止高速移动

47、物体的摄像机的电子快门还可以有效的防止高速移动物体的拖影现象。拖影现象。58File Number慢快门技术慢快门技术DSS 正常正常PAL制摄像机最低快门速度为制摄像机最低快门速度为1/50秒，即场频，秒，即场频，1快快门周期输出门周期输出1场图像，照度较低时，图像输出信号幅度不场图像，照度较低时，图像输出信号幅度不够（图像暗），使用技术手段可将够（图像暗），使用技术手段可将2个，个，4个等最低快门个等最低快门周期拍摄的信号叠加后送出，可看作快门速度为周期拍摄的信号叠加后送出，可看作快门速度为1/25秒，秒，1/12.5秒，其作用为输出信号幅度叠加后更高，叫做慢快秒，其作用为输出信号幅度叠加

48、后更高，叫做慢快门技术，因为其和实际快门速度无关，是在门技术，因为其和实际快门速度无关，是在DSP等后期等后期处理中使用数字技术实现，又叫数码慢快门，也叫帧累处理中使用数字技术实现，又叫数码慢快门，也叫帧累积技术。积技术。 技术缺陷：对于运动画面，运动物体在多帧中的位置会技术缺陷：对于运动画面，运动物体在多帧中的位置会变化，叠加后就会出现叠加帧中运动物体会出现拖影，变化，叠加后就会出现叠加帧中运动物体会出现拖影，快门速度越慢，快门速度越慢，“拖影拖影”越严重越严重 主要应用：照度较低时改善画质，弱光环境下监控主要应用：照度较低时改善画质，弱光环境下监控59File Number宽动态宽动态 C

49、CD的动态范围为的动态范围为3:1 宽动态的计算公式：宽动态的计算公式：=20lg(lumamax/lumamin) 普通摄像机的动态范围大约为普通摄像机的动态范围大约为9.5dB 二代宽动态技术能使二代宽动态技术能使CCD摄像机动态范围提高到摄像机动态范围提高到80:1，约为约为38dB，使用，使用Dyna View CCD可以达到可以达到160:1，约为，约为44dB. 有厂家曾号称可达到有厂家曾号称可达到1000:1，即，即60dB60File Number宽动态（宽动态（Wide Dynamic Range) 目的：当摄象机摄取宽动态范围的场景时，画面上可能目的：当摄象机摄取宽动态范围

50、的场景时，画面上可能会同时出现明亮区域及灰暗区域，而监视器往往不能有会同时出现明亮区域及灰暗区域，而监视器往往不能有效地照顾到这两个区域。如明亮区域显示合适时，灰暗效地照顾到这两个区域。如明亮区域显示合适时，灰暗区域则可能过于黑暗，反之，当灰暗区域显示合适时，区域则可能过于黑暗，反之，当灰暗区域显示合适时，明亮区域则可能亮得过载。宽动态技术可以有效缩小宽明亮区域则可能亮得过载。宽动态技术可以有效缩小宽动态范围图象的亮暗差别，使两个区域的图象同时在监动态范围图象的亮暗差别，使两个区域的图象同时在监视器屏幕上清晰的显示出来。视器屏幕上清晰的显示出来。 摄象机的动态范围通常是指画面最亮部分和画面最暗

51、部摄象机的动态范围通常是指画面最亮部分和画面最暗部分的比率，也称为图象的最大对比度。通常分的比率，也称为图象的最大对比度。通常CCD传感器传感器可以获得的最大对比度强度约可以获得的最大对比度强度约1：1000（即（即60dB），），10110-110-210-3102103104105106lx照度照度120dB60dB61File Number宽动态（宽动态（Wide Dynamic Range)技术技术 超动态技术的核心是采用了新型的双速超动态技术的核心是采用了新型的双速CCD图象传感器，图象传感器，它能在同一时间内对摄取的场景分别进行长、短不同时它能在同一时间内对摄取的场景分别进行长、短

52、不同时间的暴光，即以标准快门速度读出并传输标准信号（长间的暴光，即以标准快门速度读出并传输标准信号（长时间暴光，背光环境下图象的主体因得到充分暴光而比时间暴光，背光环境下图象的主体因得到充分暴光而比较清晰），而以较快的快门速度读出和传输高亮度信号较清晰），而以较快的快门速度读出和传输高亮度信号（短时间暴光，只有高亮度的背景才能呈现比较清晰的（短时间暴光，只有高亮度的背景才能呈现比较清晰的图象）。而后长、短时间暴光信号在专用的图象处理集图象）。而后长、短时间暴光信号在专用的图象处理集成电路中进行信号分离及时间周期变换并适当合成。成电路中进行信号分离及时间周期变换并适当合成。CCD传感器传感器CD

53、SA/DCDSA/D DSPD/A视频输出视频输出微处理器微处理器长时间暴光信号长时间暴光信号短时间暴光信号短时间暴光信号62File Number白平衡白平衡 所谓白平衡，就是摄像机对白色物体的还原。所谓白平衡，就是摄像机对白色物体的还原。上图中中间的图像彩色还原是正常的，而右侧的图像明上图中中间的图像彩色还原是正常的，而右侧的图像明显偏蓝，左侧图像则偏红，因此左侧及右侧的图像都为显偏蓝，左侧图像则偏红，因此左侧及右侧的图像都为白平衡不正常的图像。白平衡不正常的图像。63File Number色温色温光源色温（）光源色温（） 蜡烛蜡烛2000 钨丝灯钨丝灯2500-3200 碳棒灯碳棒灯40

54、00-5500 荧光灯荧光灯4500-6500 日光（平均）日光（平均）5400 有云天气下的日光有云天气下的日光6500-7000 阴天的日光阴天的日光12000-18000 从上表可见，不同光线下色温相差十分悬殊，造成摄像机从上表可见，不同光线下色温相差十分悬殊，造成摄像机在不同的光线下彩色还原不同。为解决这个问题，摄像机在不同的光线下彩色还原不同。为解决这个问题，摄像机都具有白平衡校正功能，对不同的色温进行补偿，从而真都具有白平衡校正功能，对不同的色温进行补偿，从而真实地还原拍摄物体的色彩。实地还原拍摄物体的色彩。 64File Number白平衡（色温）白平衡（色温） 色温不是摄象机自

55、身的参数色温不是摄象机自身的参数,而是色度学中的物理量而是色度学中的物理量,但它但它 却是一个与摄象机的白平衡调整效果密切相关的参数却是一个与摄象机的白平衡调整效果密切相关的参数 色温的概念是为了便于进行白光的比较和色度计算而提出色温的概念是为了便于进行白光的比较和色度计算而提出的的:假定某绝对黑体假定某绝对黑体(全辐射体全辐射体)既不反射也不透过而是完全既不反射也不透过而是完全吸收各种入射光吸收各种入射光,则该绝对黑体被加热时就会辐射出均匀而则该绝对黑体被加热时就会辐射出均匀而连续的光谱连续的光谱,光谱的能量分布只与温度有关光谱的能量分布只与温度有关.如果其辐射的光如果其辐射的光与某一特定光

56、源的光具有相同特性与某一特定光源的光具有相同特性,则此时绝对黑体的温度则此时绝对黑体的温度就定义为该特定光源的色温就定义为该特定光源的色温,用绝对温度单位用绝对温度单位k来表示来表示.注意注意色温并不表示光源本身的实际温度色温并不表示光源本身的实际温度,而仅仅用来表征其光谱而仅仅用来表征其光谱特性特性.例如例如,钨丝灯泡的温度保持在钨丝灯泡的温度保持在2800k时所发出的白光便时所发出的白光便与温度保持为与温度保持为2854k的绝对黑体所辐射的白光完全相当的绝对黑体所辐射的白光完全相当,因因此称此白光的色温为此称此白光的色温为2854k.65File Number白平衡（色温）白平衡（色温）由

57、上可见，借助由上可见，借助“光光-电电”及及“电电-光光”转换技术的电视系统能转换技术的电视系统能否高否高度逼真地传输彩色图象，与光源的选用或者摄象机适应光源度逼真地传输彩色图象，与光源的选用或者摄象机适应光源的能力有着密切的关系。在近代照明技术中，按国际规定有的能力有着密切的关系。在近代照明技术中，按国际规定有5种主要标准光源（即标准白光），它们是种主要标准光源（即标准白光），它们是A光源光源 相当于钨丝灯在相当于钨丝灯在2800k时发出的光，色温为时发出的光，色温为2854k， 偏橙红色偏橙红色B光源光源 接近于上午直射的阳光，色温为接近于上午直射的阳光，色温为4800k。C光源光源 相当

58、于白天的自然光，色温为相当于白天的自然光，色温为6800k，含蓝色成分较，含蓝色成分较 多多D光源光源 相当于白天的平均照明光，色温为相当于白天的平均照明光，色温为6500k，这也是彩，这也是彩 色电视系统中选用的标准白光色电视系统中选用的标准白光E光源光源 在色度学中采用的假想的等能光谱的白光，色温在色度学中采用的假想的等能光谱的白光，色温 5500k，但这种光源实际上并不存在，仅仅是为了简，但这种光源实际上并不存在，仅仅是为了简 化色度学的计算化色度学的计算66File Number白平衡（色温）白平衡（色温）由上可见，虽然五种光源都是白光，但他们的色温却相差很由上可见，虽然五种光源都是白

59、光，但他们的色温却相差很大。人眼虽可以自然适应不同的色温，但在某些特殊的场合大。人眼虽可以自然适应不同的色温，但在某些特殊的场合却也很难调节。例如，在同一房间内同时开启白炽灯及日光却也很难调节。例如，在同一房间内同时开启白炽灯及日光灯照明，则人眼会感觉被白炽灯照射的白色墙壁偏红，而被灯照明，则人眼会感觉被白炽灯照射的白色墙壁偏红，而被日光灯照射的白色墙壁偏蓝。由此不难想象，彩色摄象机在日光灯照射的白色墙壁偏蓝。由此不难想象，彩色摄象机在不同的环境色温下，也应该正确地重现白光，这就需要进行不同的环境色温下，也应该正确地重现白光，这就需要进行白平衡调整。白平衡调整。摄像机摄像机75欧姆视频电缆欧姆

60、视频电缆监视器监视器67File Number白平衡（概念）白平衡（概念） 白平衡（白平衡（White Balance)是彩色摄象机的主要参数，它直是彩色摄象机的主要参数，它直接影响重现图象的彩色效果，当白平衡设置不当时，重现图接影响重现图象的彩色效果，当白平衡设置不当时，重现图象就会出现偏色现象，特别是会使原本不带色彩的景物也着象就会出现偏色现象，特别是会使原本不带色彩的景物也着上了颜色。上了颜色。 白平衡的定义：由于彩色摄象机能够输出含有白平衡的定义：由于彩色摄象机能够输出含有“彩色信息彩色信息”的视频信号，因此当用彩色摄象机摄取纯白色景物时，应使的视频信号，因此当用彩色摄象机摄取纯白色景