网络摄像机培训基础篇大华IPC学习教案

1、会计学1网络摄像机培训网络摄像机培训(pixn)基础篇大华基础篇大华IPC第一页，共52页。第2页/共52页第二页，共52页。第3页/共52页第三页，共52页。第4页/共52页第四页，共52页。第5页/共52页第五页，共52页。第6页/共52页第六页，共52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7页/共52页第七页，共52页。SONY CCDSHARP CCD松下松下(sn xi) CCD第8页/共52页第八页，共52页。第9页/共52页第九页，共52页。第10页/共52页第十页，共52页。lCCD尺寸：即摄像机靶面，通常有

2、尺寸：即摄像机靶面，通常有2/3、1/2、1/3、1/4等规格；等规格；一般来讲此值越大越好，感光面积一般来讲此值越大越好，感光面积(min j)越大成像质量越好。越大成像质量越好。l像素数：像素数：CCD是由面阵感光元素组成，每一个感光元素称为像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，图像越清晰素，像素越多，图像越清晰(qngx)，有的给出了水平及垂直方向，有的给出了水平及垂直方向的像素数，如的像素数，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隔排列：

3、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）上能够看到的最多线的黑白相间条纹时，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一片而不再能分辨出黑白数，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。相间的线条。第11页/共52页第十一页，共52页。p问题问题(wnt)(wnt)：为何不以垂直分辨率作为指标？：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

4、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(hibi)水平线摄像时，扫描线与黑白(hibi)水平线正好重合的概率不等于一）。一般，约有30%（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

5、的第12页/共52页第十二页，共52页。p问题：像素问题：像素(xin s)(xin s)和分辨率的关系？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面图像精细程度的概念，通常它是以横向(hn xin)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13页

6、/共52页第十三页，共52页。l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(tngy)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。光圈系数下其照度值的大

7、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）信号敏感，所以黑白摄像机的照度比彩色摄像机照度要低，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14页/共52页第十四页，共52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-

8、4310-37阴暗的晚上阴暗的晚上210-5210-4第15页/共52页第十五页，共52页。p问题：最低照度是否问题：最低照度是否(sh fu)(sh fu)可作为衡量现场环境照度可作为衡量现场环境照度的标准？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(chbi)很大。因此实际使用当中不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。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

9、低照度的10倍。 第16页/共52页第十六页，共52页。l信噪比：当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通信噪比：当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通常比较明快，观察者不易看出画面中的干扰噪点；而当摄像常比较明快，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，监视器显示的画面就比较昏暗，观察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干扰噪点。干扰噪点的强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）与摄像机信噪比指标弱（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

10、的信噪比越高，干扰噪点对画的好坏有直接关系，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指的是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号电压的比值，通常用符号(fho)S/N来表示。由于在一般情来表示。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号电压与均方噪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，单位用，单位用dB表表示。示。l

11、 S/N=20Lg（Vs/Vn）第17页/共52页第十七页，共52页。p问题：典型问题：典型(dinxng)摄像机的信噪比值是多少？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(t go)。CCD摄像机信噪比的典型值一般为45dB55dB。若为50dB，则图像质量良好，有少量噪声；若为60dB，则图像质量优良，不出现噪声。第18页/共52页第十八页，共52页。l自动增益控制：自动增益控制：AGCAutomatic 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

12、有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大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。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（为此，需利用摄像机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信）电路去探测视频信号的电平，适时地开关号的电平，适时地开关(kigun)AGC，从而使摄象机能够在较大，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的光照范围内工作

13、，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度来获得清晰的图像。机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。第19页/共52页第十九页，共52页。p问题：自动增益控制问题：自动增益控制(kngzh)的优缺点是什么？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(bjio)明显，这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。 第20页/共52页第二十页，共52页。l背景光补偿：背景光补偿：BLCBackLight Compesation的缩写，也的缩写，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称作逆光补偿或逆光补正

14、，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子区域（如从第时，摄像机仅对整个视场的一个子区域（如从第80行行 200行的中心区域）进行检测，通过求此区域的平均信号行的中心区域）进行检测，通过求此区域的平均信号(xnho)电平来确定电平来确定AGC电路的工作点。由于子区域的平电路的工作点。由于子区域的平均电平很低，均电平很低，AGC放大器会有较高的增益，使输出视频信放大器会有较高的增益，使输出视频信号号(xnho)的幅值提高，从而使监视器上的主体画面明朗。的幅值提高，从而使监视器上的主

15、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。差会大大降低，整个视场的可视性得到改善。第21页/共52页第二十一页，共52页。p问题问题(wnt)：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(knng)对于前景目标是不够合适的，背景光补偿有可能(knng)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

16、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22页/共52页第二十二页，共52页。l电子快门：电子快门：ESElectronicShutter的缩写，是对比照相机的缩写，是对比照相机的机械快门功能提出一个术语，它相当于控制的机械快门功能提出一个术语，它相当于控制CCD图像传感图像传感器的感光时间。由于器的感光时间。由于CCD感光的实质是信号电荷感光的实质是信号电荷(dinh)的积的积累，则感光时间越长，信号电荷累，则感光时间越长，信号电荷(dinh)的积累时间就越长，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输出信号电流的幅值也就越大。通过调整光生信号

17、电荷(dinh)的积累时间（即调整时钟脉冲的宽度），即可实现控的积累时间（即调整时钟脉冲的宽度），即可实现控制制CCD感光时间的功能。常见的电子快门时间为感光时间的功能。常见的电子快门时间为1/501/10000s。第23页/共52页第二十三页，共52页。l白平衡：白平衡：WBWhite Balance，是彩色摄象机的一个重要参数，是彩色摄象机的一个重要参数，它直接影响重现，它直接影响重现(zhn xin)图像的彩色效果。当摄像机的白平图像的彩色效果。当摄像机的白平衡设置不当时，重现衡设置不当时，重现(zhn xin)图像就会出现偏色现象，特别是图像就会出现偏色现象，特别是会使原本不带彩色的景

18、物也着上了颜色。会使原本不带彩色的景物也着上了颜色。l自动白平衡：自动白平衡：AWBAutomatic White Balance，在监控系统的，在监控系统的应用中，摄像机都是长时间工作，光源色温及电路参数都会发生应用中，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，因此一定的变化，因此AWB就确保了摄像机的连续工作中随时校正白就确保了摄像机的连续工作中随时校正白平衡。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两种方两种方式。式。第24页/共52页第二十四页，共52页。连续白平衡：也称为自动跟踪白平衡（连续白平衡：也称为自动跟踪白平衡（A

19、utomatic Tracking White balance，ATW），是随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围），是随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围为为28006000K。这种方式。这种方式(fngsh)对于景物的色彩温度在拍摄期间不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，如场景大部分是蓝天白云或夕阳等高色温物体及场景比没有白色时，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合下，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。较昏暗的场合下，连续的白平衡不

20、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，需要，需要先将摄像机对准诸如白墙等白色参考目标，然后将先将摄像机对准诸如白墙等白色参考目标，然后将WB设置改变为自设置改变为自动方式动方式(fngsh)，保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止，在，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，重新白平衡被执行后，重新WB设置为手动位置以锁定该白平衡的设置，设置为手动位置以锁定该白平衡的设置，其范围为其范围为230010000K，在此期间，即使摄象机断电也不会丢失该设，在此期间，即使摄象机断电也不会丢失该设

21、置。置。第25页/共52页第二十五页，共52页。双 凹负 弯 月平 凹双 凸平 凸正 弯 月(a)(b)第26页/共52页第二十六页，共52页。第27页/共52页第二十七页，共52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28页/共52页第二十八页，共52页。第29页/共52页第二十九页，共52页。第30页/共52页第三十页，共52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

22、好，感光一般来讲此值越大越好，感光(gn gung)面积越大成像质量越好。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31页/共52页第三十一页，共52页。l 焦距焦距l 当已知被摄物体当已知被摄物体(wt)的大小及该物体的大小及该物体(wt)到镜头距离到镜头距离，则可根据下两式估算所选取配镜头的焦距：，则可根据下两式估算所选取配镜头的焦距： f=hD/H （1） f=vD/V （2）l 式中，式中，D为镜头中心到被摄物体为镜头中心到被摄物体(wt)的距离；的距离；H和和V分别为被摄物体分别为被摄物体(wt)的水平尺寸和垂直尺寸；的水平尺寸和垂直尺寸；v为为靶面成像的高度；靶面

23、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。 l 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 ：l 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l 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。l 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=2.5ml 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=6.72mm，l 故选用故选用6mm定焦镜头即可。定焦镜头即可。l第32页/共52页第三十二页，共52

24、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、距离镜头的角度数与焦距、距离(jl)(jl)的关系的关系: :第33页/共52页第三十三页，共52页。问题：为什么从问题：为什么从F1到到F1.4，光通量减少，光通量减少(jinsho)了一半？了一半？第34页/共52页第三十四页，共52页。第35页/共52页第三十五页，共52页。h成 像 面fh后 截 距镜 头第36页/共52页第三十六页，共52页。第37页/共5

25、2页第三十七页，共52页。l网络摄像机网络摄像机l 是是IPIP视频监控系统的前端采集及处理设备，主要完成原始视视频监控系统的前端采集及处理设备，主要完成原始视频的采集和压缩，并通过网络传输频的采集和压缩，并通过网络传输(chun sh)(chun sh)到后端的存储和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。视、储存以及对采集到的图像信息做出分

26、析和采取相关的措施。l 一般由镜头、图像传感器、声音传感器、一般由镜头、图像传感器、声音传感器、A/DA/D转换器、音视转换器、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。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38页/共52页第三十八页，共52页。l 网络网络(wnglu)(wnglu)摄像机的优势：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39页/共52页第三十九页，共52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。需要三种部件:Web摄像头、PC和PC软件。安装安装设置好IP地址即可运行。需要安装驱动、相关软件等。易用性易用性内嵌GUI，可通过IE访问。需要PC