模拟监控基础培训教材(初级)

1、模拟监控基础认证培训教材（初级）Honeywell Technical Support Department2008年年11月月2Honeywell - Security典型的模拟监控系统结构典型的模拟监控系统结构摄像摄像传输传输显示显示控制控制存储存储3Honeywell - Security典型的模拟监控系统结构典型的模拟监控系统结构 主机（视频切换、动作控制、字符发生）监视器操作键盘摄像机解码器控制线视频传输线摄像机解码器4Honeywell - Security电视成像原理电视成像原理5Honeywell - Security闭路电视闭路电视为什么叫闭路电视？为什么叫闭路电视？ 我们是

2、通过镜头和摄像机成像，由视频电缆把信我们是通过镜头和摄像机成像，由视频电缆把信号传输给监视器显示，相对于广播电视来说，这是个号传输给监视器显示，相对于广播电视来说，这是个封闭的链路，所以我们称其为闭路电视。封闭的链路，所以我们称其为闭路电视。摄像机原理7Honeywell - Security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CMOS8Honeywell - SecurityCCD传感器（概念）传感器（概念） CCD基本

3、概念基本概念-CCD是什么？是什么？-CCD（Charge Coupled Device）称为电荷耦合器件。是一种把）称为电荷耦合器件。是一种把光信号转换成电信号并进行存储、转移的器件。摄像头的主要传光信号转换成电信号并进行存储、转移的器件。摄像头的主要传感部件是感部件是CCD芯片，芯片，CCD芯片就像是人的视网膜，是摄像头的核芯片就像是人的视网膜，是摄像头的核心部件。心部件。 9Honeywell - SecurityCCD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)

4、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, 480TVL-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 10Honeywell - SecurityCCD传感器传感器(尺寸尺寸)

5、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

6、/3 inch 4.8 3.61/4 inch 3.6 2.711Honeywell - SecurityCCD摄像机结构图CCD摄像机结构图摄像机结构图12Honeywell - SecurityCCD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

7、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 Decoder (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13Honeywell - Security 隔行传输式： Interline Transfer 全转：Full TransferCCD种类CCD的种类的种类14Hon

8、eywell - SecurityCCD种类隔行传输式（Interline Transfer）-感光元件产生电信号-电荷转移到并行寄存器-电荷从并行寄存器转移到串行寄存器-串行寄存器将电信号转到模拟寄存器-放大、数摸转换、数字信息v快速-暴光和数据读出可同时进行v可采用软件控制的电子快门工作动态范围小CCD的种类的种类IT隔行扫描型隔行扫描型垂直转换寄存器垂直转换寄存器感光元件感光元件( (像素像素) ) 输出放大器输出放大器输出寄存器输出寄存器15Honeywell - SecurityCCD种类全转（Full Transfer）-综合Full Frame和Interline Transfe

9、r特点，在器件上划分感光区和寄存区-暴光和数据转移可以同时进行v保证单位像素上的感光面积v保证了拍摄速度CCD种类种类FT帧输出型帧输出型输出寄存器输出寄存器 输出放大器输出放大器感光区域感光区域存储区域存储区域16Honeywell - Security监控系统常用CCD品牌 Sony CCD -中间少了门牙 Panasonic CCD -没有少门牙 -金属线条比Sharp的粗 Sharp CCD -没有少门牙 -金属线条比的Panasonic细细常用的常用的CCD17Honeywell - SecuritySony CCD的历史沿革的历史沿革TotalAreaLiner7092939190

10、8988878685949596979899 0001002生产数量03 04电荷耦合器件（Charge Coupled Device）Started todevelop CCDHAD SensorSuper HAD CCDExwave HAD CCD2004年年SuperExwave CCDSony的的CCD18Honeywell - Security Sony CCD普通CCD超级CCDSony的的CCDSuper CCD Super CCD 图像传感器图像传感器八角形的光电二极管和蜂窝状的像素排列大大改善了每个像素单元中的光电二极八角形的光电二极管和蜂窝状的像素排列大大改善了每个像素单元

11、中的光电二极管的空间有效性。对比同样数量像素的传统管的空间有效性。对比同样数量像素的传统CCDCCD而言，它有更高的灵敏度、更高的而言，它有更高的灵敏度、更高的信号噪声比和更广泛的动态范围信号噪声比和更广泛的动态范围。19Honeywell - SecurityCCD技术技术Sony的的CCD20Honeywell - SecurityCCD传感器传感器(SUPER HAD)Super HAD CCDSuper HAD CCD是是SONYSONY公司开发的一种公司开发的一种CCDCCD。HAD(HOLE-ACCUMULATION HAD(HOLE-ACCUMULATION DIODE) DIO

12、DE)传感器是在传感器是在N N型基板，型基板，P P型，型，N+2N+2极体的表面上，加上正孔蓄积层，这极体的表面上，加上正孔蓄积层，这 是是SONYSONY独特的构造。由于设计了这层正孔蓄积层，可以使感测器表面常有独特的构造。由于设计了这层正孔蓄积层，可以使感测器表面常有 的暗电流问题获得解决。另外，在的暗电流问题获得解决。另外，在N N型基板上设计电子可通过的垂直型隧道型基板上设计电子可通过的垂直型隧道 使得开口率提高，换句换说，也提高了感度。在使得开口率提高，换句换说，也提高了感度。在8080年代初期，索尼将其领年代初期，索尼将其领 先使用在先使用在INTERLINEINTERLINE

13、方式的可变速电子快门产品中，即使在拍摄移动快速的方式的可变速电子快门产品中，即使在拍摄移动快速的 物体也可获得清晰的图象。物体也可获得清晰的图象。进入进入9090年代后期以来，年代后期以来，CCDCCD的单位面积也越来越小，的单位面积也越来越小，19891989年开发的微小镜片年开发的微小镜片 技术，已经无法再提升感亮度，如果将技术，已经无法再提升感亮度，如果将CCDCCD组件内部放大器的放大倍率提升组件内部放大器的放大倍率提升 将会使杂讯也被提高，画质会受到明显的影响。索尼在将会使杂讯也被提高，画质会受到明显的影响。索尼在CCDCCD技术的研发上又技术的研发上又 更进一步，将以前使用微小镜片

14、的技术改良，提升光利用率，开发将镜片更进一步，将以前使用微小镜片的技术改良，提升光利用率，开发将镜片 的形状最优化技术，即索尼的形状最优化技术，即索尼 SUPER HAD CCDSUPER HAD CCD技术。基本上是以提升光利用技术。基本上是以提升光利用 效率来提升感亮度的设计，这也为目前的效率来提升感亮度的设计，这也为目前的CCDCCD基本技术奠定了基础。基本技术奠定了基础。21Honeywell - SecurityExwave HADExwave HAD波长 nm相对感光度 前代CCD和Exwave HAD光谱感光度比较CCD与与CMOS简单介绍简单介绍22Honeywell - Se

15、curityCCD传感器传感器(EXVIEW HAD CCD)比可视光波长更长的红外线光，会在半导体硅芯片内做光电变换。可是至当比可视光波长更长的红外线光，会在半导体硅芯片内做光电变换。可是至当前为止，前为止，CCD无法将这些光电变换后的电荷，以有效的方法收集到感测器内无法将这些光电变换后的电荷，以有效的方法收集到感测器内。为此，索尼在。为此，索尼在1999年新开发的年新开发的“EXVIEW HAD CCD”技术就可以将以前技术就可以将以前未未能有效利用的近红外线光，有效转换成为映像资料而用。使得可视光范围扩能有效利用的近红外线光，有效转换成为映像资料而用。使得可视光范围扩充到红外线，让感亮度

16、能大幅提高。利用充到红外线，让感亮度能大幅提高。利用“EXVIEW HAD CCD”组件时，在组件时，在黑暗的环境下也可得到高亮度的照片。而且之前在硅晶板深层中做的光电变黑暗的环境下也可得到高亮度的照片。而且之前在硅晶板深层中做的光电变换时，会漏出到垂直换时，会漏出到垂直CCD部分的部分的SMEAR成分，也可被收集到传感器内成分，也可被收集到传感器内所以影响画质的杂讯也会大幅降低。所以影响画质的杂讯也会大幅降低。 23Honeywell - SecurityExwave HADExwave HADExview HAD Exview HAD CCD传感器-比可视光波长更长的红外线光，会在半导体硅

17、芯片内做光电变换，“EXVIEW HAD CCD”技术就能有效利用的近红外线光，有效转换成为映像资料。红外线让感亮度能大幅提高，在黑暗的环境下也可得到高亮度的照片。24Honeywell - Security超级超级 Exwave CCDCCD与与CMOS简单介绍简单介绍25Honeywell - SecurityCMOS 互补金属氧化物半导体（CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor） -核心元件：感光二极管（Photodiode） -同一像点当中包含放大器和数模转换电路（一个感光二极管和三颗晶体管） -开口率底（开口率：有效感光区与整个感光元

18、件面积比值） -灵敏度底、噪声明显 -数模转换无法保证严格一致CCD与与CMOS简单介绍简单介绍26Honeywell - SecurityCMOS与CCD的区别CCD与与CMOS简单介绍简单介绍27Honeywell - SecurityCCD传感器传感器(与与CMOS传感器的区别传感器的区别) CCD图象传感器通常需要图象传感器通常需要3组以上的高压电源组以上的高压电源,而而CMOS传感器只要与传感器只要与 CMOS逻辑相同的单一低压电源逻辑相同的单一低压电源(5V或或3.3V)即可即可.因此因此,其制造成本、消其制造成本、消 耗功率以及尺寸大小等都比耗功率以及尺寸大小等都比CCD有优势，

19、特别是功率及尺寸大小对便携有优势，特别是功率及尺寸大小对便携 型终端产品（例如型终端产品（例如PDA、数字相机、移动电话、笔记本电脑）来说十分、数字相机、移动电话、笔记本电脑）来说十分 重要重要 CMOS图象传感器的生产工艺可以在现有图象传感器的生产工艺可以在现有CMOS逻辑器件或是逻辑器件或是DRAM存存 器件的生产线基础上稍加改进，因而生产工艺简单，系统成本更低，还器件的生产线基础上稍加改进，因而生产工艺简单，系统成本更低，还 可以方便地将时序控制与图象处理等功能模块集成于一体，因而很容易可以方便地将时序控制与图象处理等功能模块集成于一体，因而很容易 制成单片摄象机（传感器和周边电路都集成

20、在同一个芯片上）制成单片摄象机（传感器和周边电路都集成在同一个芯片上） CCD图象传感器的电荷传送路径一致，且使用同一个信号放大器，因而图象传感器的电荷传送路径一致，且使用同一个信号放大器，因而 画面的整体均匀度、信噪比和灵敏度等指标均较高。而画面的整体均匀度、信噪比和灵敏度等指标均较高。而CMOS图象传感图象传感 器则通常会因构成象素的光敏二极管的漏电流及信号放大器等所产生的器则通常会因构成象素的光敏二极管的漏电流及信号放大器等所产生的 杂波过大而影响到输出信号的信噪比和灵敏度杂波过大而影响到输出信号的信噪比和灵敏度28Honeywell - SecurityCMOS与CCD的区别CCD与与

21、CMOS简单介绍简单介绍29Honeywell - SecurityCCD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简单介绍简单介绍名词解释31Honeywell - SecurityCCD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

22、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

23、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用。候，并不是所有感应器上的象素都能被运用。32Honeywell - Security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

24、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

25、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。33Honeywell - Security水平清晰度（电视线）水平清晰度（电视线）计算机领域：计算机领域： 在计算机行业中经常使用组成图像的象素的多少来表示分辨率：在计算机行业中经常使用组成图像的象素的多少来表示分辨率： 水平象素数水平象素数垂直象素数。比如：垂直象素数。比如： VGA：640480SVGA：800600XGA：1024768视频领域：视频领域： 在视频领域，我们的习惯表示方法则不同，更习惯使用在视频领域，我们的习惯表示方法则不同，更习惯使用“每图像高度每图像高度”的象素的象素多少来表示水平清晰度，并称之为多少来

26、表示水平清晰度，并称之为“电视线电视线”。水平清晰度（电视线）的定义：在和屏幕高度相等的水平方向上可以显示的水平清晰度（电视线）的定义：在和屏幕高度相等的水平方向上可以显示的象素。在这种定义下，得到的清晰度就叫做象素。在这种定义下，得到的清晰度就叫做“电视线电视线”。 34Honeywell - SecurityCCD摄像机的分辨率摄像机的分辨率CCD摄像机包含了信号源和处理电路两部分。摄像机包含了信号源和处理电路两部分。在安防行业内，我们常把摄像机的在安防行业内，我们常把摄像机的CCD分辨率称之为解析度，比如分辨率称之为解析度，比如我们常说的高解析度摄像机一般指的是我们常说的高解析度摄像机一

27、般指的是752582象素象素 的的CCD器件，器件，也就是所谓的也就是所谓的44万像素的万像素的CCD。而往往对于安防行业使用的摄像机产品，其水平分辨率标称为而往往对于安防行业使用的摄像机产品，其水平分辨率标称为TVL（电视线），这里实际上是在使用水平清晰度指标来衡量（电视线），这里实际上是在使用水平清晰度指标来衡量摄像机的参数。因为垂直清晰度（分辨率）由电视制式决定，并不摄像机的参数。因为垂直清晰度（分辨率）由电视制式决定，并不表示摄像机的性能。表示摄像机的性能。我们往往使用专门的测试卡来测试摄像机的极限分辨率。但这是不我们往往使用专门的测试卡来测试摄像机的极限分辨率。但这是不客观和不科学的

28、。客观和不科学的。35Honeywell - Security分辨率（测试方法）分辨率（测试方法） 分辨率的测试通常是用摄像机去拍摄分辨率测试卡，并通过波形监分辨率的测试通常是用摄像机去拍摄分辨率测试卡，并通过波形监视器来读取数据的。具体方法如下：视器来读取数据的。具体方法如下： 1）将分辨率测试卡置于标准测试灯光盒上，距摄像机）将分辨率测试卡置于标准测试灯光盒上，距摄像机 3m远。摄像机的视频输出端接示波器。远。摄像机的视频输出端接示波器。 2）景物照度设定为）景物照度设定为2000lx，光源色温设定为，光源色温设定为3200K和和 5600K。 3）调节镜头焦距（或选配合适的定焦镜头并前后

29、稍稍移）调节镜头焦距（或选配合适的定焦镜头并前后稍稍移 动摄像机）使分辨率卡的图像充满监视器屏幕，并通动摄像机）使分辨率卡的图像充满监视器屏幕，并通 过精确对焦使图像最清晰。过精确对焦使图像最清晰。 标准测试灯光盒标准测试灯光盒分辨率测试卡分辨率测试卡3m摄像机摄像机75欧姆视频电缆欧姆视频电缆示波器示波器监视器监视器36Honeywell - Security分辨率（分辨率测试卡）分辨率（分辨率测试卡）中心水平分辨中心水平分辨率率中心垂直分辨中心垂直分辨率率37Honeywell - Security高线数摄像机的发展高线数摄像机的发展CCD摄像机的分辨率除了与镜头的分辨率有关外，还和摄像机

30、的分辨率除了与镜头的分辨率有关外，还和视频信号带宽（视频信号带宽（6MHz）、图像传感器的像素数）、图像传感器的像素数 以及以及CCD的时钟频率和采样频率等等很多参数有关。的时钟频率和采样频率等等很多参数有关。我们可以使用像素数更多的我们可以使用像素数更多的CCD器件来获得更高的分辨器件来获得更高的分辨率。率。当然，有的国外厂商可以提供处理带宽达到当然，有的国外厂商可以提供处理带宽达到7Mhz以上的以上的高效带通滤波器，可以提升摄像机的水平分辨率达到高效带通滤波器，可以提升摄像机的水平分辨率达到520线以上。线以上。38Honeywell - SecurityCCD摄像机的水平分辨率采用电视线

31、作为单位，这里实摄像机的水平分辨率采用电视线作为单位，这里实际上指的是水平清晰度。而且指的是该款摄像机在识别际上指的是水平清晰度。而且指的是该款摄像机在识别黑白视频信号时候的能力。黑白视频信号时候的能力。摄像机的分辨率由很多因素决定，比如镜头的分辨率、摄像机的分辨率由很多因素决定，比如镜头的分辨率、信号带宽、信号带宽、CCD像素数等等。像素数等等。一定要记住电视线的概念，它和图象上水平有多少个像一定要记住电视线的概念，它和图象上水平有多少个像素数是有区别的。素数是有区别的。使用同一款有效像素为使用同一款有效像素为752582 CCD的两台不同厂家的的两台不同厂家的摄像机，摄像机，470线是计算

32、得出的数据，线是计算得出的数据，480线是由经验而来线是由经验而来的数据，这并不能说明两款摄像机的显像质量有区别。的数据，这并不能说明两款摄像机的显像质量有区别。分辨率的误区分辨率的误区39Honeywell - Security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

33、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=2.5Lux/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

34、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 40Honeywell - Security最低照度（最低照度（IRE）41Honeywell - Security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，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

35、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

36、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

37、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 。42Honeywell - Security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：NTSC制式，制式，525行，行，60场（黑白为场（黑白为EIA）。）。 43Honeywell

38、- Security摄象机电源摄象机电源交流有交流有220V、110V、24V，直流有直流有 12V 、 9V。44Honeywell - Security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，

39、即S/N=20log（均方信号电压（均方信号电压/均方噪声电压），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。45Honeywell -

40、Security视频输出视频输出1Vp-p、75，采用采用BNC接头。接头。46Honeywell - Security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

41、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。47Honeywell - Security自动增益控制（自动增益控制（AGC） 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，的标准视频信号，必须是放大器的增益能够在较大的范围

42、内进行调节。这种增益调节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，实现此功能的电路称为自动增益控制电路，简称电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CCD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。

43、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，从而使摄象，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的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的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。 而照度较高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。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

44、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。 48Honeywell - Security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，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，增益昏暗，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

45、法改进画面主体目标的明暗度。的倍数也随之减少，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。49Honeywell - Security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

46、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

47、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

48、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

49、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。50Honeywell - Security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

50、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。51Honeywell - Security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

51、能目的：当摄象机摄取宽动态范围的场景时，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

52、通常是指画面最亮部分和画面最暗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120dB60dB52Honeywell - Security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

53、同，它能在同一时间内对摄取的场景分别进行长、短不同时间的暴光，即以标准快门速度读出并传输标准信号（时间的暴光，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长时间暴光，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比较清晰），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号（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的图象）。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。集成电路中进行信号分离

54、及时间周期变换并适当合成。CCD传感器传感器CDSA/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53Honeywell - Security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。54Honeywell - Security色温色温光源色温

55、（）光源色温（） 蜡烛蜡烛2000 钨丝灯钨丝灯2500-3200 碳棒灯碳棒灯4000-5500 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

56、体的色彩。 55Honeywell - Security白平衡（色温）白平衡（色温） 色温不是摄象机自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

57、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

58、称此白光的色温为此称此白光的色温为2854k.56Honeywell - Security白平衡（色温）白平衡（色温）由上可见，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285

59、4k， 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57Honey

60、well - Security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