第3章 摄像与录像

1、总 述 摄像由摄像机（家用、专业、广播级、摄像头）来完摄像由摄像机（家用、专业、广播级、摄像头）来完成成 。是实现光。是实现光 电（图像电（图像 电信号）的设备。电缆电信号）的设备。电缆电视系统最前端、决定图像质量的关键。电视系统最前端、决定图像质量的关键。 录像由录像机来完成。负责图像信号的存储和重放。录像由录像机来完成。负责图像信号的存储和重放。 本章侧重监控电视（工业、安防、教育、医疗、科学研本章侧重监控电视（工业、安防、教育、医疗、科学研究等）。究等）。 第3章 摄像与录像第一节 举例介绍几类电视监控系统DCS(分布式控制系统分布式控制系统)大型炼油厂电视监控系统大型炼油厂电视监控系统

2、洗煤厂数字工业电视监控系统洗煤厂数字工业电视监控系统 多多级级监监控控报报警警系系统统图图 公安系统车辆管理监控系统公安系统车辆管理监控系统停车场管理监控系统停车场管理监控系统智能小区闭路监视系统一智能小区闭路监视系统二智能小区闭路监视系统三无线监控系统无线监控系统 智能建筑概念：智能建筑概念：一、智能建筑的诞生：一、智能建筑的诞生：“智能建筑智能建筑”的概念是在二十世纪八十年代提出，世的概念是在二十世纪八十年代提出，世界上的第一幢智能建筑于界上的第一幢智能建筑于19841984年诞生在美国哈特福德年诞生在美国哈特福德（HartfordHartford）市。随后讯速在美国、日本、欧洲这些发达）

3、市。随后讯速在美国、日本、欧洲这些发达国家及世界各地蓬勃发展起来。国家及世界各地蓬勃发展起来。我国于我国于9090年代才刚刚起步，但它的发展速度迅猛，特年代才刚刚起步，但它的发展速度迅猛，特别是在深圳、广东、珠海、上海等沿海城市及北京发展得别是在深圳、广东、珠海、上海等沿海城市及北京发展得非常快。但在我国的其他地区发展相对来说较慢一些。非常快。但在我国的其他地区发展相对来说较慢一些。近几年来，近几年来，“智能建筑智能建筑”这个名词我们谁都不是很陌这个名词我们谁都不是很陌生，但无论在国际或在国内，都没有一个统一定义。其重生，但无论在国际或在国内，都没有一个统一定义。其重要原因是：智能建筑是信息时

4、代的产物，如今科学技术处要原因是：智能建筑是信息时代的产物，如今科学技术处于高速发展阶段，许多新技术、新成果将随时应用于建筑于高速发展阶段，许多新技术、新成果将随时应用于建筑技术中，使其具体内容相应不断发展和变化。技术中，使其具体内容相应不断发展和变化。美国智能建筑学会的定义：美国智能建筑学会的定义：美国智能建筑学会（美国智能建筑学会（AIBI American Intelligent Building Institute）定义智能建筑为）定义智能建筑为“将将结构、系统、服务、运营及相互联系全面综合，并达到最佳结构、系统、服务、运营及相互联系全面综合，并达到最佳组合，所获得的高效率、高功能与高

5、舒适性的大楼组合，所获得的高效率、高功能与高舒适性的大楼”叫作智叫作智能建筑。（抽象）能建筑。（抽象） 日本智能建筑研究会的定义：智能建筑是指同日本智能建筑研究会的定义：智能建筑是指同时具有信息通信时具有信息通信,办公自动化服务以及楼宇自动化服务各项功办公自动化服务以及楼宇自动化服务各项功能能,并便于智力活动需要的建筑物。（具体）并便于智力活动需要的建筑物。（具体） 新加坡规定智能大厦必须备新加坡规定智能大厦必须备3个条件：个条件： 1、对保安、消防与环境等控制要有先进的自动、对保安、消防与环境等控制要有先进的自动控制系统，以及自动调节大楼内的温度、湿度、灯光等参数控制系统，以及自动调节大楼内

6、的温度、湿度、灯光等参数的各种设施，以创造舒适、安全的环境。的各种设施，以创造舒适、安全的环境。 2、有良好的通讯网络设施，使数据能在楼内相、有良好的通讯网络设施，使数据能在楼内相互传递。互传递。 3、能提供足够的对外通讯设施与交换能力。、能提供足够的对外通讯设施与交换能力。我国修订版的国家标准我国修订版的国家标准智能建筑设计标准智能建筑设计标准（GB/T50314-2006）对智能建筑定义为）对智能建筑定义为“以建筑物为平台，以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化

7、组合公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境的建筑环境”。 根据我国智能建筑的应用水平以及国际上的通行惯例，根据我国智能建筑的应用水平以及国际上的通行惯例，通常认为：通常认为：智能建筑即智能建筑即“3A建筑建筑”，包括：，包括：BAS、OAS、与、与CAS。BAS（Building Automation System）建筑设备自动化系）建筑设备自动化系统。统。OAS（Office Automation System）办公自动化系统。）办公自动化系统。CAS (Commu

8、nication Automation System)通信自动化通信自动化系统。系统。某些房地产开发商为了吸引客户，也有把智能建筑叫某些房地产开发商为了吸引客户，也有把智能建筑叫“5A建筑建筑”。即除上述外还包括：。即除上述外还包括： FAS（Fire Automation System）防火监控系统。）防火监控系统。 SAS (Safety Automation System)保安自动化监控保安自动化监控系统。系统。下面介绍和我们专业方向及本课程相关的监控系统：下面介绍和我们专业方向及本课程相关的监控系统：建筑设备监控系统神经网络电视监控系统设备监控系统监控点布置第二节 摄像机的基本工作原理

9、 摄像机是视频监控系统前端的摄像机是视频监控系统前端的主要设备之一，早期使用的是摄像主要设备之一，早期使用的是摄像管式摄像机，由于其固有功率消耗管式摄像机，由于其固有功率消耗大、低照度指标差及笨重等原因，大、低照度指标差及笨重等原因，基本上处于被淘汰状态。而现行视基本上处于被淘汰状态。而现行视频监控系统使用的摄像机，一般都频监控系统使用的摄像机，一般都是基于是基于CCD图像传感技术的固态摄图像传感技术的固态摄像机，又分黑白和彩色两大类。近像机，又分黑白和彩色两大类。近年来，由于网络技术与多媒体技术年来，由于网络技术与多媒体技术的飞速发展，出现了基于的飞速发展，出现了基于CMOS图图像传感技术的

10、像传感技术的PC摄像机（也有黑白摄像机（也有黑白与彩色之分），逐渐应用于网络多与彩色之分），逐渐应用于网络多媒体监控系统上。同时，受数字化媒体监控系统上。同时，受数字化技术的推动，还出现了数字信号处技术的推动，还出现了数字信号处理摄像机（即理摄像机（即DSP摄像机）等品种。摄像机）等品种。一、摄像机以CCD摄像机为例了解摄像机的基本原理 1. 黑白CCD摄像机 下图是黑白CCD摄像机的方框图。CCD传 感 器CDS电 路信 号 放 大处 理 电 路叠 加电 路输 出 驱动 电 路驱 动 脉 冲产 生 电 路同 步 信 号产 生 电 路 CDS是相关双取样电路（Correlated Double

11、 Sampling），CCD传感器的每个像素的输出波形只在一部分时间内是图像信号，其余时间内是复位电平和干扰。为了取出图像信号并消除干扰，要采用取样保持电路。 每个像素信号被取样后，由一电容把信号保持下来，直到取样下一个像素信号。 驱动脉冲产生电路产生CCD传感器所需的垂直CCD移位寄存器多相时钟驱动信号， 水平CCD读出寄存器多相时钟驱动信号等各种脉冲信号和视频通道所需的箝位和取样。 脉冲同步信号产生电路产生行推动、场推动、复合消隐、复合同步等各种电视信号脉冲。信号放大处理电路包括AGC放大、校正、白电平限幅、 黑电平箝位等电路。 叠加电路将经过处理的视频信号与复合同步、复合消隐信号叠加成全

12、电视信号。 输出驱动电路则将全电视信号进行驱动，适配75电缆。除上述电路外，黑白摄像机还可能会有自动光圈接口电路、电源同步接口电路、外同步接口电路、亮度控制电路等附加电路。 2. 三片式彩色三片式彩色CCD摄像机摄像机 广播电视中常用的是三片式彩色广播电视中常用的是三片式彩色CCD摄像机，摄像机， 下图是下图是 三片式彩色三片式彩色CCD数字摄像机的方框图。数字摄像机的方框图。G变 焦 镜 头黑 白 平 衡闪 光 补 偿阴 影 补 偿增 益 补 偿RBA/D变换振 动 校 正数 据 校 正彩 色 校 正行 场 细 节自 动 线 性消 隐 插 入数 据 处 理D/A变换PALY数 字 信 号R

13、Y数 字 信 号分 色 棱 镜主 控 制 器B Y数 字 信 号Y模 拟 分 量 信 号R Y模 拟 分 量 信 号B Y模 拟 分 量 信 号编 码预校正预放v3. 单片彩色单片彩色CCD摄像机摄像机 用一个用一个CCD传感器产生传感器产生R、 G、 B三种颜色的信号，三种颜色的信号， 必须必须用滤色器将光进行分色。用滤色器将光进行分色。全 电 视信 号 输 出光 学 低通 滤 波透 镜滤 色 器CCD传 感 器GLRBGHG低 通彩色分离电 路一 行延 迟彩色编码器低 通低 通差 分放 大处 理放 大处 理放 大处 理放 大二、镜头几种常用镜头：几种常用镜头： (a) 针孔镜头；针孔镜头；

14、 (b) 定焦镜头；定焦镜头； (c) 手动手动2倍变焦镜头；倍变焦镜头； (d) 自动光圈镜头；自动光圈镜头； (e)10倍变焦镜头倍变焦镜头(a)(b)(c)(d)(e)透镜透镜 (a) 三类凸透镜；三类凸透镜； (b) 三类凹透镜三类凹透镜双 凹负 弯 月平 凹双 凸平 凸正 弯 月(a)(b)变焦镜头示意图变焦镜头示意图调焦组变焦组补偿组固定组成像光路图成像光路图几个概念：几个概念：焦距：焦距：由物方射入一束平行且接近光轴的光， 经过镜头的多组透镜， 出射光线交于光轴F点， 称为焦点。焦点到镜头中心的距离是焦距。光阑：光阑：在镜头中设置一些带孔的金属薄片来限制能进入镜头成像的光束， 称

15、为光阑。 视场角：视场角：物方空间可以被镜头清晰成像的范围称为镜头的视场，视场的水平或垂直方向夹角为视场角。分辨率：分辨率：镜头分辨图像细节的能力，分辨黑白相间线条的能力。透光率：透光率：通过透镜射出光的强度与入射光的强度之比。景深：景深：能在基准像面上获得清晰像的物空间深度称作系统的景深。镜头种类1.固定光圈定焦镜头固定光圈定焦镜头2.手动光圈定焦镜头手动光圈定焦镜头3.自动光圈定焦镜头自动光圈定焦镜头4.手动变焦镜头手动变焦镜头5.自动光圈电动变焦自动光圈电动变焦镜头镜头6.电动三可变镜头电动三可变镜头三、成像过程 光电导摄像管型摄像机成像过程前面介绍过，下面学习光电导摄像管型摄像机成像过

16、程前面介绍过，下面学习CCDCCD器件式摄器件式摄像机成像原理。像机成像原理。 CCDCCD是一种电荷转移式固体摄像器件，其每个感光单元是一种电荷转移式固体摄像器件，其每个感光单元称为像素，受光照后，每个像素会产生由感光程度决定的不称为像素，受光照后，每个像素会产生由感光程度决定的不同电荷，同电荷，CCDCCD器件首先把各单元上产生的电荷转移到存贮区，器件首先把各单元上产生的电荷转移到存贮区，然后再通过移位寄存器把它们逐一地读取出来，这样就得到然后再通过移位寄存器把它们逐一地读取出来，这样就得到了一行一行的视频图象信号。简单地说，了一行一行的视频图象信号。简单地说，CCDCCD摄像器件具有光摄

17、像器件具有光电转换、电荷存贮和转移输出的三大功能。电转换、电荷存贮和转移输出的三大功能。 CCD，英文全称：Charge-coupled Device，中文全称：电荷耦合元件。可以称为CCD图像传感器。CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。 CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号。CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容。 电荷存贮:如果在氧化物表面制作一个透明电极，

18、加上如图（如果在氧化物表面制作一个透明电极，加上如图（b）所示的电压，则该电压形成的电场将穿过氧化层，在电极所对应的所示的电压，则该电压形成的电场将穿过氧化层，在电极所对应的下方形成一个电荷耗尽区，也就是说在下方形成一个电荷耗尽区，也就是说在SiO2与与P型硅的界面上形成型硅的界面上形成了一个可以存贮电荷区域，我们称其为势阱。光照产生的电荷就留了一个可以存贮电荷区域，我们称其为势阱。光照产生的电荷就留在阱内，所加电势越大，势阱就越深，阱内的电荷就越多，这就是在阱内，所加电势越大，势阱就越深，阱内的电荷就越多，这就是CCD存贮电荷的作用。存贮电荷的作用。 光电转换:如图，在如图，在P型单晶硅片上

19、形成一层很薄的绝缘氧化物型单晶硅片上形成一层很薄的绝缘氧化物层（层（SiO2），当景物的光照射到氧化物层表面时，就在氧化物层与），当景物的光照射到氧化物层表面时，就在氧化物层与P型硅之间产生电荷，其电荷量与照射该点的光强度成正比，这就型硅之间产生电荷，其电荷量与照射该点的光强度成正比，这就是是CCD的光电转换作用。的光电转换作用。 电荷转移电荷转移:势阱的深浅由电极上偏压的大小决定，电荷在势阱内可以流动，势阱内电荷总是从浅阱处向深阱处流动，这种电荷流动称为电荷转移。如图所示。如果有规律地改变电极电压，则势阱内的电荷就可以按人为确定的方向转移，并且最终由输出端输出，这就是CCD电荷转移的基本原理

20、。 成像过程分析 CCD器件按信号电荷的传输方器件按信号电荷的传输方式分为帧转移型（式分为帧转移型（FT）、行间转）、行间转移型（移型（IT）以及帧）以及帧行间转移型行间转移型（FIT）等摄像器件。）等摄像器件。 1、帧转移型（、帧转移型（FT）：该类型）：该类型器件由成像部分、存储部分和读器件由成像部分、存储部分和读出寄存器三部分组成，其中成像出寄存器三部分组成，其中成像部分是受光照区，产生光电荷；部分是受光照区，产生光电荷；存储部分只用来存储待转移的光存储部分只用来存储待转移的光电荷，不能感光，因此存储部分电荷，不能感光，因此存储部分和读出移位寄存器都用遮光材料和读出移位寄存器都用遮光材料

21、遮盖起来。存储区的像素和成像遮盖起来。存储区的像素和成像区像素数是对应的，因此存储区区像素数是对应的，因此存储区与成像区是有一样的面积。分辨与成像区是有一样的面积。分辨力灵敏度高、面积大、垂直拖尾。力灵敏度高、面积大、垂直拖尾。 2、行间转移型、行间转移型（IT）：）：行间转移型的原理结构如图所示。在CCD芯片上，感光部分和覆盖有不透明金属层的存储部分作水平相间排列，成对紧紧地靠在一起。上部是水平移位寄存器。 （见教材）结构简单、面积小、光利用率小。 3 3、帧、帧行间转移行间转移型（型（FITFIT）：这种方式是前）：这种方式是前面两种方式的组合运用，面两种方式的组合运用，即在行间转移型结构

22、的基即在行间转移型结构的基础上增加了场存储区，使础上增加了场存储区，使其又具有了帧转移型的结其又具有了帧转移型的结构特点，如图所示。构特点，如图所示。 CMOS CMOSCMOS（Complementary Metal Oxide SemiconductorComplementary Metal Oxide Semiconductor），），互补金属氧化物半导体互补金属氧化物半导体，电压控制的一种放大器件。是组成，电压控制的一种放大器件。是组成CMOSCMOS数字集成电路的数字集成电路的基本单元基本单元。 CMOSCMOS制造工艺制造工艺也被应用于制作数码影像器材的感光元件也被应用于制作数码影

23、像器材的感光元件（常见的有（常见的有TTLTTL和和CMOSCMOS），尤其是片幅规格较大的），尤其是片幅规格较大的单反数码单反数码相机相机。虽然在用途上与过去。虽然在用途上与过去CMOSCMOS电路主要作为固件或计算工电路主要作为固件或计算工具的用途非常不同，但基本上它仍然是采取具的用途非常不同，但基本上它仍然是采取CMOSCMOS的工艺，只的工艺，只是将纯粹逻辑运算的功能转变成接收外界光线后转化为电能，是将纯粹逻辑运算的功能转变成接收外界光线后转化为电能，再透过芯片上的再透过芯片上的模模- -数转换器数转换器（ADCADC）将获得的影像讯号转变）将获得的影像讯号转变为数字信号输出。为数字信

24、号输出。 CCD与CMOS的区别 如下图所示，CCD传感器中每一行中每一个象素的电荷数据都会依次传送到下一个象素中，由最底端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出；而在CMOS传感器中，每个象素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。 CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等方面都优于CMOS传感器，而CMOS传感器则具有低成本、低功耗、以及高整合度的特点。不过，随着CCD与CMOS传感器技术的进步，两者的差异有逐渐缩小的态势，例如，CCD传感器一直在功耗上作改进，以应用于移动通信市场(这方面的代表业者为Sanyo)；CMOS传感器则在改善分辨率与灵敏度方面

25、的不足，以应用于更高端的图像产品. 第三节 摄像机的附属设备一、防护罩1 1室内用防护罩：室内用防护罩如图所示，其结构简单，价格便宜，主要功室内用防护罩：室内用防护罩如图所示，其结构简单，价格便宜，主要功能是防止摄像机落灰并有一定的安全防护作用，如防盗、防破坏等。能是防止摄像机落灰并有一定的安全防护作用，如防盗、防破坏等。2 2室外用防护罩：室外用防护罩如图所示，一般为全天候防护罩，即无论刮室外用防护罩：室外用防护罩如图所示，一般为全天候防护罩，即无论刮风、下雨、下雪、高温、低温等恶劣情况，都能使安装在防护罩内的摄像风、下雨、下雪、高温、低温等恶劣情况，都能使安装在防护罩内的摄像机正常工作。因

26、而，这种防护罩具有降温、加温、防雨、防雪等功能。同机正常工作。因而，这种防护罩具有降温、加温、防雨、防雪等功能。同时，为了在雨、雪天气仍能使摄像机正常摄取图像，一般在全天候防护罩时，为了在雨、雪天气仍能使摄像机正常摄取图像，一般在全天候防护罩的玻璃窗前安装有可控制的雨刷。的玻璃窗前安装有可控制的雨刷。 3.3.特殊用途防护罩。有时，摄像机必须安装在高度恶劣的环境下，不仅要特殊用途防护罩。有时，摄像机必须安装在高度恶劣的环境下，不仅要像通用室外防护罩一样具有高度密封、耐高寒、耐酷热、抗风沙、防雨雪等特像通用室外防护罩一样具有高度密封、耐高寒、耐酷热、抗风沙、防雨雪等特点，还要防砸、抗冲击、防腐蚀

27、，甚至需要在易爆环境下使用，因此必须使用点，还要防砸、抗冲击、防腐蚀，甚至需要在易爆环境下使用，因此必须使用具有高安全度的特殊防护罩。具有高安全度的特殊防护罩。(1)(1)高安全度防护罩：这种防护罩一般也称作铠装防护罩，这种防护罩适合安装高安全度防护罩：这种防护罩一般也称作铠装防护罩，这种防护罩适合安装在监狱或其它容易遭到破坏的场所，是由在监狱或其它容易遭到破坏的场所，是由0.1340.134英寸厚的英寸厚的1010号焊接钢制成，窗口号焊接钢制成，窗口材料为材料为1/21/2英寸厚、经过抗磨损处理的聚碳酸酯。防护罩可经受铁锤、石块或某英寸厚、经过抗磨损处理的聚碳酸酯。防护罩可经受铁锤、石块或某

28、些枪弹的冲击而不会遭到洞穿或开裂。机壳以大号机械锁封闭，不宜被拆开。些枪弹的冲击而不会遭到洞穿或开裂。机壳以大号机械锁封闭，不宜被拆开。(2)(2)高防尘防护罩：高防尘防护罩与通用防护罩类似，不同的是这种防护罩与外高防尘防护罩：高防尘防护罩与通用防护罩类似，不同的是这种防护罩与外界完全隔绝，可以在多沙和多灰尘的环境使用，如果使用不锈钢材料还可以用界完全隔绝，可以在多沙和多灰尘的环境使用，如果使用不锈钢材料还可以用于腐蚀性的环境中。视窗材料是回火玻璃，可提供最大的安全性、耐腐蚀和耐于腐蚀性的环境中。视窗材料是回火玻璃，可提供最大的安全性、耐腐蚀和耐磨损性。为避免罩内温度过高，常配有遮阳罩和风扇，

29、也可以通过经过过滤的磨损性。为避免罩内温度过高，常配有遮阳罩和风扇，也可以通过经过过滤的外部压缩空气源来维持罩内温度。外部压缩空气源来维持罩内温度。(3)(3)防爆防护罩：防爆防护罩与防爆云台的防爆要求相同，也必须符合防爆和防防爆防护罩：防爆防护罩与防爆云台的防爆要求相同，也必须符合防爆和防粉尘爆炸电器设备的安全规定。所用材料与云台相同，通常为厚壁全铝结构或粉尘爆炸电器设备的安全规定。所用材料与云台相同，通常为厚壁全铝结构或不锈钢结构。防爆防护罩的直径一般为不锈钢结构。防爆防护罩的直径一般为6”6”、8”8”、10”10”等，引入线借口都配有等，引入线借口都配有防爆密封件。防爆密封件。(4)(

30、4)高温防护罩：高温防护罩是指摄像机应用在大于高温防护罩：高温防护罩是指摄像机应用在大于4040，靠自然对流和辐射换，靠自然对流和辐射换热不能达到正常工作温度的环境时，保护摄像机、镜头正常工作的防护罩。对热不能达到正常工作温度的环境时，保护摄像机、镜头正常工作的防护罩。对于高温环境，防护罩应采取特殊的冷却降温手段。常见的冷却系统有风冷系统、于高温环境，防护罩应采取特殊的冷却降温手段。常见的冷却系统有风冷系统、水冷系统，还有涡旋致冷、氟利昂、氨致冷等方式。水冷系统，还有涡旋致冷、氟利昂、氨致冷等方式。二、云台 云台是前端设备中为摄像机云台是前端设备中为摄像机/ /镜头配套的部件，实际上是镜头配套

31、的部件，实际上是支撑摄像机支撑摄像机/ /镜头在水平方向（水平云台）或者水平及垂直两镜头在水平方向（水平云台）或者水平及垂直两个方向（全方位云台）旋转的底座（好比照相机的三脚架）。个方向（全方位云台）旋转的底座（好比照相机的三脚架）。一般情况下，云台是用支架固定在室内（外）墙壁、天花板或一般情况下，云台是用支架固定在室内（外）墙壁、天花板或者电线杆上，其作用是通过室内控制器，将控制电压通过多芯者电线杆上，其作用是通过室内控制器，将控制电压通过多芯电缆直接加到云台内的低速大扭矩电动机上，以驱动台面上的电缆直接加到云台内的低速大扭矩电动机上，以驱动台面上的摄像机摄像机/ /镜头在水平方向或者任意方

32、向上旋转，达到增加摄像镜头在水平方向或者任意方向上旋转，达到增加摄像机机/ /镜头的空间可视范围的目的。镜头的空间可视范围的目的。云台种类 红外半球型红外半球型 普通支架普通支架 室内智能型室内智能型 网络监控型网络监控型 自由度示意自由度示意三、云台控制器 在不配置系统主机的小型视频监控系统中，如果前端摄像在不配置系统主机的小型视频监控系统中，如果前端摄像机配有云台及电动镜头，或者在室外应用中配有带雨刷的室外机配有云台及电动镜头，或者在室外应用中配有带雨刷的室外防护罩，或者系统还要求控制监视现场的照明灯等辅助设备，防护罩，或者系统还要求控制监视现场的照明灯等辅助设备，就必须配置操纵云台、电动

33、镜头动作及辅助设备开关的控制器，就必须配置操纵云台、电动镜头动作及辅助设备开关的控制器，如图所示。这种控制器一般受面板按键的控制，输出交流电压如图所示。这种控制器一般受面板按键的控制，输出交流电压（对云台）或直流电压（对电动镜头）到云台（或电动镜头）（对云台）或直流电压（对电动镜头）到云台（或电动镜头）的控制电压输入端，使云台或电动镜头相应动作。的控制电压输入端，使云台或电动镜头相应动作。云台控制器的原理单路水平云台控制器原理单路水平云台控制器原理全方位云台控制器原理全方位云台控制器原理 多多功功能能控控制制器器原原理理四、四、视频信号切换器视频信号切换器 视频切换器是视频监控系统的常用设备之

34、一，其作用是视频切换器是视频监控系统的常用设备之一，其作用是从多路视频信号中选出一路或多路传输至显示（监视器）、从多路视频信号中选出一路或多路传输至显示（监视器）、记录设备（记录设备（24h24h录像机、录像机、DVRDVR）中，这样可减少中心控制设备）中，这样可减少中心控制设备使用的数量，达到节约费用的目的。使用的数量，达到节约费用的目的。 手动视频切换器是切换器最简单的一种，该装置有若干手动视频切换器是切换器最简单的一种，该装置有若干按键，用以对单一监视器输出显示所选择的某台摄像机的图按键，用以对单一监视器输出显示所选择的某台摄像机的图像。像。 顺序视频切换器是使来自多台摄像机的图像在一台

35、监顺序视频切换器是使来自多台摄像机的图像在一台监视器上选择显示一幅，然后再显示另一幅。摄像机的显示顺视器上选择显示一幅，然后再显示另一幅。摄像机的显示顺序和显示停留时间可由用户程序设置或修改。序和显示停留时间可由用户程序设置或修改。五、画面分割器 画面分割器是一种专业的视画面分割器是一种专业的视频处理设备，其作用是对多个摄频处理设备，其作用是对多个摄像机送来的视频信号进行处理像机送来的视频信号进行处理（先（先“分拆分拆”，后，后“组合组合”），），重新形成一路特定视频信号，发重新形成一路特定视频信号，发往各个监视器，使一个监视器可往各个监视器，使一个监视器可同时显示多个小画面。同时显示多个小画

36、面。 画面分割器有画中画处理器、画面分割器有画中画处理器、四画面分割器、九画面分割器、四画面分割器、九画面分割器、十六画面处理器等几种形式。十六画面处理器等几种形式。六、视频分配器 视频分配器的功能是将一路视频信号均匀分配成多路视视频分配器的功能是将一路视频信号均匀分配成多路视频信号，以便供多台监视器、录像机同时使用。频信号，以便供多台监视器、录像机同时使用。第四节 录像机的基本工作原理录像机原理录像机原理 磁带录像机是以磁带为介质存储图像信息的设备，磁带录像机是以磁带为介质存储图像信息的设备， 它它所完成的基本物理变换是电磁转换，所完成的基本物理变换是电磁转换， 把时间轴上连续变把时间轴上连

37、续变化的电视信号、化的电视信号、 音频信号转换为磁带上磁迹的几何分布，音频信号转换为磁带上磁迹的几何分布， 或相反的过程。或相反的过程。 磁带录像机有广播级，磁带录像机有广播级， 业务级和家用型，业务级和家用型， 在应用电视系统中家用型录像机是最为常用的图像记录设备。在应用电视系统中家用型录像机是最为常用的图像记录设备。1. 1. 磁性记录和重放原理磁性记录和重放原理 铁磁物质的磁滞特性表明磁性材料具有记忆功能，铁磁物质的磁滞特性表明磁性材料具有记忆功能， 这这一功能使得磁记录成为可能。一功能使得磁记录成为可能。 任何一个磁记录必须包括两个任何一个磁记录必须包括两个基本的部分，基本的部分， 一

38、是承载信息的介质，一是承载信息的介质， 一是向介质传递信息实一是向介质传递信息实现电磁转换的器件；现电磁转换的器件； 录像机的磁记录介质是磁带，录像机的磁记录介质是磁带， 电磁转换电磁转换器件是磁头。器件是磁头。 通过机械系统来保证形成一定的磁头磁带关系通过机械系统来保证形成一定的磁头磁带关系( (简称头带关系简称头带关系) )。 下图示出了磁性记录和重放原理的头带关下图示出了磁性记录和重放原理的头带关系示意图系示意图 磁头是一个绕有一组线圈的环形铁芯，磁头是一个绕有一组线圈的环形铁芯， 铁芯上有一狭窄的缝铁芯上有一狭窄的缝隙称为工作缝隙。隙称为工作缝隙。 当被记录信号电流流过线圈时，当被记录

39、信号电流流过线圈时， 铁芯中就会铁芯中就会产生与电流大小成正比、产生与电流大小成正比、 方向一定的磁通。方向一定的磁通。 由于工作缝隙处的由于工作缝隙处的磁阻较大，磁阻较大， 在其附近就会出现漏磁场。在其附近就会出现漏磁场。 当磁带的磁性层当磁带的磁性层( (以后简以后简称磁带称磁带) )与工作缝隙接触时，与工作缝隙接触时， 由于磁带的磁阻较低，由于磁带的磁阻较低， 铁芯中的磁铁芯中的磁通就会通过磁带形成闭合磁路，通就会通过磁带形成闭合磁路， 因此磁带被磁化。因此磁带被磁化。 如果磁带以如果磁带以一定的速度相对磁头运动，一定的速度相对磁头运动， 就会形成一条磁迹。就会形成一条磁迹。 在这个过程

40、中在这个过程中被记录信号电流随时间的变化就转化为磁带上磁迹的磁化强度变被记录信号电流随时间的变化就转化为磁带上磁迹的磁化强度变化。化。 信号的重放过程是上述过程的逆过程。信号的重放过程是上述过程的逆过程。 当磁头的工作缝隙与当磁头的工作缝隙与磁带相接触时，磁带相接触时， 便形成与记录时相同的头带关系。便形成与记录时相同的头带关系。 磁头将桥接磁头将桥接磁带的磁迹，磁带的磁迹， 磁迹的表面磁场将在磁头线圈中产生相应的感生电磁迹的表面磁场将在磁头线圈中产生相应的感生电动势，动势， 采用适当方法取出和处理这个电动势，采用适当方法取出和处理这个电动势， 就可以恢复出原就可以恢复出原信号。信号。 所谓形

41、成与记录时相同的头带关系，所谓形成与记录时相同的头带关系， 一是指几何位置关一是指几何位置关系，系， 二是指磁带以记录时相同的速度运动。二是指磁带以记录时相同的速度运动。 硬盘录像利用高新数字技术进行信息压缩，硬盘录像利用高新数字技术进行信息压缩， 视频信息丢失少，视频信息丢失少， 而且利用了计算机技术的智能而且利用了计算机技术的智能性、性、 灵活性，灵活性， 使用起来特别方便，使用起来特别方便， 必将逐步取必将逐步取代其他录像设备。代其他录像设备。第五节、视频监控系统的日常维护与保养第五节、视频监控系统的日常维护与保养 1 1维护与保养空间环境的总体原则维护与保养空间环境的总体原则 系统工作环境包括环境的温度、湿度、振动、粉尘、空气的盐碱度、系统工作环境包括环境的温度、湿度、振动、粉尘、空气的盐碱度、鼠害等。系统的设备会受这些外部使用环境参数的变化而严重影响其使鼠害等。系统的设备会受这些外部使用环境参数的变化而严重影响其使用年限。所以，在实际的使用中，保持一个良好的设备使用环境，才能用年限。所以，在实际的使用中，保持一个良好的设备使用环境，才能够延长设备的使用寿命。够延长设备的使用寿命。 2 2维护供电环境的方法维护供电环境的方法 供电环境包括电网电压、频率、电网干扰和波动、线路的容量、