摄象机选型和施工问题

（建筑工程管理）摄象机选

型和施工问题

2020年4月

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摄象机选型和施工问题

1、摄象机的选择和主要参数1

2、摄像头的安装调试5

3、镜头的选择和主要参数6

4、视频切换与控制主机12

5、画面处理器15

6、其他监控器材18

7、关于视频的传输问题22

&报警系统24

9、何谓照度28

10、监控系统施工中应注意的问题30

11、低照度摄像机的正确认识31

12、远程监控传输方式简述32

13、微波图像传输、无线指令遥控系统在电视监控中应用34

13、全光谱高灵敏感应(超低照度)摄像机与红外灯36

14、未来的闭路监控设备37

1、摄象机的选择和主要参数

闭路监控系统中，摄像机又称摄像头或CCD(ChargeCoupledDevice)即电荷耦合器

件。严格来说，摄像机是摄像头和镜头的总称，而实际上，摄像头与镜头大部分是分开购买

的，用户根据目标物体的大小和摄像头与物体的距离，通过计算得到镜头的焦距，所以每个

用户需要的镜头都是依据实际情况而定的，不要以为摄像机(头)上已经有镜头。

摄像头的主要传感部件是CCD,它具有灵敏度高、畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、

体积小、无残影等特点，CCD是电耦合器件(ChargeCoupleDevice)的简称，它能够将光

线变为电荷并可将电荷储存及转移，也可将储存之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的

摄象元件。是代替摄像管传感器的新型器件。

CCD的工作原理是：被摄物体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上,CCD

根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过滤波、

放大处理，通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号。这个标准的视频信号同家

用的录像机、VCD机、家用摄像机的视频输出是一样的，所以也可以录像或接到电视机上观

看。

CCD摄象机的选择和分类

CCD芯片就像人的视网膜，是摄像头的核心。目前我国尚无能力制造，市场上大部分摄像头

采用的是日本SONY、SHARP、松下、LG等公司生产的芯片，现在韩国也有能力生产，但

质量就要稍逊一筹。因为芯片生产时产生不同等级，各厂家获得途径不同等原因，造成CCD

采集效果也大不相同。在购买时，可以采取如下方法检测：接通电源，连接视频电缆到监视

器，关闭镜头光圈，看图像全黑时是否有亮点，屏幕上雪花大不大，这些是检测CCD芯片

最简单直接的方法，而且不需要其它专用仪器。然后可以打开光圈，看一个静物，如果是彩

色摄像头，最好摄取一个色彩鲜艳的物体，查看监视器上的图像是否偏色，扭曲，色彩或灰

度是否平滑。好的CCD可以很好的还原景物的色彩，使物体看起来清晰自然；而残次品的

图像就会有偏色现象，即使面对一张白纸，图像也会显示蓝色或红色。个别CCD由于生产

车间的灰尘，CCD靶面上会有杂质，在一般情况下，杂质不会影响图像，但在弱光或显微摄

像时，细小的灰尘也会造成不良的后果，如果用于此类工作，一定要仔细挑选。

1、依成像色彩划分

彩色摄象机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。

黑白摄象机：适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的

位置或移动时，可选用黑白摄象机。

2、依分辨率灵敏度等划分

影像像素在38万以下的为一般型，其中尤以25万像素（512*4921分辨率为400线

的产品最普遍。

影像像素在38万以上的高分辨率型。

机板型。针孔型。半球型。

3、按CCD靶面大小划分

CCD芯片已经开发出多种尺寸：

目前采用的芯片大多数为1/3"和1/4"。在购买摄像头时，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。

1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm,对角线16mm.

2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm,对角线11mm。

1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm,对角线8mm。

1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm,对角线6mm。

1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm,对角线4mm。

4、按扫描制式划分

PAL制。NTSC制。中国采用隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR）,标准为625行,

50场，只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。另外，日本为NTSC制

式，525行，60场（黑白为EIA1

5、依供电电源划分

110VAC（NTSC制式多属此类），220VAC,24VAC。12VDC或9VDC（微型摄象机

多属此类1

6、按同步方式划分

内同步：用摄象机内同步信号发生电路产生的同步信号来完成操作。

外同步：使用一个外同步信号发生器，将同步信号送入摄象机的外同步输入端。

功率同步（线性锁定,linelock）:用摄象机AC电源完成垂直推动同步。

外VD同步：将摄象机信号电缆上的VD同步脉冲输入完成外VD同步。

多台摄象机外同步：对多台摄象机固定外同步，使每一台摄象机可以在同样的条件下作

业，因各摄象机同步，这样即使其中一台摄象机转换到其他景物，同步摄象机的画

面亦不会失真。

7、按照度划分，CCD又分为：

普通型正常工作所需照度1~3LUX

月光型正常工作所需照度0.1LUX左右

星光型正常工作所需照度0.01LUX以下

红外型采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像

CCD彩色摄象机的主要技术指标

（1）CCD尺寸，亦即摄象机靶面。原多为1/2英寸，现在1/3英寸的已普及化，1/4

英寸和1/5英寸也已商品化。

（2）CCD像素，是CCD的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，分辨率越

高，图像细节的表现越好。CCD是由面阵感光元素组成，每一个元素称为像素，

像素越多，图像越清晰。现在市场上大多以25万和38万像素为划界，38万像

素以上者为高清晰度摄象机。

(3)水平分辨率。彩色摄象机的典型分辨率是在320到500电视线之间，主要有330

线、380线、420线、460线、500线等不同档次。分辨率是用电视线(简称线

TVLINES)来表示的，彩色摄像头的分辨率在330-500线之间。分辨率与CCD

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1MHz的频

带宽度相当于清晰度为80线。频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。

(4)最小照度，也称为灵敏度。是CCD对环境光线的敏感程度，或者说是CCD正常

成像时所需要的最暗光线。照度的单位是勒克斯(LUX),数值越小，表示需要的

光线越少，摄像头也越灵敏。月光级和星光级等高增感度摄象机可工作在很暗条

件，2~3lux属一般照度,现在也有低于llux的普通摄象机问世。

(5)扫描制式。有PAL制和NTSC制之分。

(6)摄象机电源。交流有220V、110V、24V,直流为12V或9V。

(7)信噪比。典型值为46db,若为50db,则图像有少量噪声，但图像质量良好；若

为60db,则图像质量优良，不出现噪声。

(8)视频输出。多为lVp-p、75Q,均采用BNC接头。

(9)镜头安装方式。有C和CS方式，二者间不同之处在于感光距离不同。

2、CCD彩色摄象机的可调整功能

(1)同步方式的选择

A、对单台摄象机而言，主要的同步方式有下列三种：

内同步—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。

外同步——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。

电源同步——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步。

B、对于多摄象机系统，希望所有的视频输入信号是垂直同步的，这样在变换摄象机输

出时，不会造成画面失真，但是由于多摄象机系统中的各台摄象机供电可能取自三相电源中

的不同相位，甚至整个系统与交流电源不同步，此时可采取的措施有：

均采用同一个外同步信号发生器产生的同步信号送入各台摄象机的外同步输入端来调

节同步。

调节各台摄象机的“相位调节"电位器，因摄象机在出厂时，其垂直同步是与交流电的

上升沿正过零点同相的，故使用相位延迟电路可使每台摄象机有不同的相移，从而

获得合适的垂直同步，相位调整范围0~360度。

(2)自动增益控制

所有摄象机都有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，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AGC,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度来获得清晰的图像。

(3)背景光补偿

通常，摄象机的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。

当背景光补偿为开启时，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。

(4)电子决门

在CCD摄象机内，是用光学电控影像表面的电荷积累时间来操纵快门。电子快门控制

摄象机CCD的累积时间，当电子快门关闭时，对NTSC摄象机，其CCD累积时间为1/60

秒；对于PAL摄象机，则为1/50秒。当摄象机的电子快门打开时，对于NTSC摄象机，其

电子快门以261步覆盖从1/60秒至U1/10000秒的范围；对于PAL型摄象机,其电子快门

则以311步覆盖从1/50秒至I」1/10000秒的范围。当电子决门速度增加时，在每个视频场允

许的时间内，聚焦在CCD上的光减少，结果将降低摄象机的灵敏度，然而，较高的快门速

度对于观察运动图像会产生一个"停顿动作"效应，这将大大地增加摄象机的动态分辨率。

(5)白平衡

白平衡只用于彩色摄象机，其用途是实现摄象机图像能精确反映景物状况，有手动白平

衡和自动白平衡两种方式。

A、自动白平衡

连续方式一一此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围为

2800-6000K,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，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。

按钮方式——先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色目标，然后将自动方式开关从手动

拨到设置位置，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，将自动

方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置，此时白平衡设置将保持在摄象机的存储器

中，直至再次执行被改变为止，其范围为2300-10000K,在此期间，即使摄象机断电也不

会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠，适用于大部分应用场合。

B、手动白平衡

开手动白平衡将关闭自动白平衡，此时改变图像的红色或兰色状况有多达107个等级供

调节，如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一个等级。除次之外，有的摄象机

还有将白平衡固定在3200K(白炽灯水平)和5500K(日光水平)等档次命令。

(6)色彩调整

对于大多数应用而言，是不需要对摄象机作色彩调整的，如需调整则需细心调整以免影

响其他色彩，可调色彩方式有：

红色一黄色色彩增加，此时将红色向洋红色移动一步。

红色一黄色色彩减少，此时将红色向黄色移动一步。

兰色一黄色色彩增加，此时将兰色向青兰色移动一步。

兰色一黄色色彩减少，此时将兰色向洋红色移动一步。

3、数字化式的调整控制方法

新型摄象机对前述各项可选参数的调整采用数字式调整控制，此时不必手动调节电位计

而是采用辅助控制码，而且这些调整参数被储存在数字记忆单元中，增加了稳定性和可靠性。

DSP摄象机

在模拟制式的基础上引入部分数字化处理技术，称为数字信号处理(DSP,

DIGITALSIGNALPROCESSOR)摄象机。该种摄象机具有以下优点：

1、由于采用了数字检测和数字运算技术而具有智能化背景光补偿功能。常规摄象机要求被

摄景物置于画面中央并要占据较大的面积方能有较好的背景光补偿，否则过亮的背景光可能

会降低图像中心的透明度。而DSP摄象机是将一个画面划分成48个小处理区域来有效地检

测目标，这样即使是很小的、很薄的或不在画面中心区域的景物均能清楚地呈现。

2、由于DSP技术而能自动跟踪白平衡，即可以在任何条件检测和跟踪"白色"，

并以数字运算处理功能来再现原始的色彩。传统的摄象机因系对画面上的全部色

彩作平均处理，这样如果彩色物体在画面上占据很大面积，那么彩色重现将不平

衡，也就是不能重现原始色彩。DSP摄象机是将一个画面分成48个小处理区域，这样

就能够有效地检测白色，即使画面上只有很小的一块白色，该摄象机也能跟踪它从而再现出

原始的色彩。在拍摄网格状物体时，可将由摄象机彩色噪声引起的图像混叠减至最少.

2、摄像头的安装调试

镜头的安装方式：有C式和CS式两种，两者的螺纹均为1英寸32牙，直径为1英寸，差

别是镜头距CCD靶面的距离不同，C式安装座从基准面到焦点的距离为17.562毫米，比

CS式距离CCD靶面多一个专用接圈的长度，CS式距焦点距离为12.5毫米。别小看这一个

接圈，如果没有它，镜头与摄像头就不能正常聚焦，图像变得模糊不清。所以在安装镜头前,

先看一看摄像头和镜头是不是同一种接口方式，如果不是，就需要根据具体情况增减接圈。

有的摄像头不用接圈，而采用后像调节环（如松下产品），调节时，用螺丝刀拧松调节环上

的螺丝，转动调节环，此时CCD靶面会相对安装基座向后（前）运动，也起到接圈的作用。

另外（如SONY,JVC）采用的方式类似后像调节环，它的固定螺丝一般在摄像头的侧面，

拧松后，调节顶端的一个齿轮，也可以使图像清晰而不用加减接圈。

AGCON/OFF（自动增益控制）：摄像头内有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准

的视频放大器，其放大量即增益，等效于有较高的灵敏度，然而在亮光照的环境下放大器将

过载，使视濒信号畸变。当开关在ON时，在低亮度条件下完全打开镜头光圈，自动增加增

益以获得清晰的图像。开关在OFF时，在低亮度下可获得自然而低噪声的图像。

ATWON/OFF（自动白平衡）：开关拨到ON时，通过镜头来检测光源的特性/色温，从而

自动连续设定白电平，即使特性/色温改变也能控制红色和蓝色信号的增益。

ALC/ELC（自动亮度控制/电子亮度控制）：当选择ELC时，电子快门根据射入的光线亮度

而连续自动改变CCD图像传感器的曝光时间（一般从1/50到1/10000秒连续调节）.选

择这种方式时，可以用固定或手动光圈镜头替代ALC自动光圈镜头。

需要注意的是：在室外或明亮的环境下，由于ELC控制范围有限，还是应该选择ALC式镜

头；在某些独特的照明条件下，可能出现下列情况：

①在聚光灯或窗户等高亮度物体上有强烈的拖尾或模糊现象

②图像显著地闪烁和色彩重现性不稳定

③白平衡有周期性变化，如果发生这些现象，应使用ALC镜头。

以固定光圈镜头采用ELC方式时，图像的景深可能小于使用ALC式镜头所获得的景深。因

此，摄像头在完全打开固定光圈镜头而采用ELC方式时，景深会比使用ALC式镜头时小，

而且图像上远处的物体可能不在焦点上。

当镜头是自动光圈镜头时，需要将开关拨到ALC方式。

BLCON/OFF（背光补偿开关）：当强大而无用的背景照明影响到中部重要物体的清晰度时,

应该把开关拨到ON位置。

注意：①当与云台配用或照明迅速改变时，建议把该开关放在OFF位置,因为在ON位置

时，镜头光圈速度变慢；

②如果所需物体不在图像中间时，背光补偿可能不会充分发挥作用。

LL/INT（同步选择开关）：此开关用以选择摄像头同步方式，INT为内同步2:1隔行同步；

LL为电源同步。有些摄像头还有一个LLPHASE电源同步相位控制器，当摄像头使用于电源

同步状态时，此装置可调整视频输出信号的相位，调整范围大概是一帧。（调整需要专业人

员进行）

VIDEO/DC（镜头控制信号选择开关）：ALC自动光圈镜头的控制信号有两种，当需要将直

流控制信号的自动光圈镜头安装在摄像头上时，应该选择DC位置；

需要安装视频控制信号的自动光圈镜头时，应该选择VIDEO位置。

当选择ALC自动光圈视频驱动镜头时，还会有一个视频电平控制（VIDEOLEVELL/H）可能

需要调整，该控制器调节输出给自动光圈镜头的控制电平，用以控制镜头光圈的开大和缩小

（即进光量\

在摄像头的配件中，有一个黑色的小插头，插头有四个针，联接摄像头上的黑色插座。如果

用DC驱动的自动光圈镜头，镜头上已经作好了插头，只要插在插座上，把选择开关拨到

DC即可；如果用视频驱动的自动光圈镜头，需要用户根据说明书上的标注，用烙铁焊好。

由于厂家定义不同，所以焊法也有区别，请安装时留意。

SOFT/SHARP（细节电平选择开关）：该开关用以调节输出图像是清晰（SHARP）还是平滑

（SOFT）,通常出厂设定在SHARP位置。

FLICKERLESS（无闪动方式）:在电源频率为50Hz的地区，CCD积累时间为1/50秒，如

果使用NTSC制式摄像机，其垂直同步频率为60Hz,这样将造成视觉影像不同步，在监视

器上出现闪动；反之，在电源为60Hz的地区用PAL制式摄像机也会有此现象。为克服此现

象，在电子快门设置了无闪动方式档，对NTSC制式摄像机提供1/100秒，对PAL制式摄

像机提供1/120秒的固定快门速度，可以防止监视器上图像出现闪烁。手动电子决门：有些

用户使用CCD摄取运动速度比较快的物体，如果用1/50秒速度拍摄，会产生拖尾现象，严

重影响图像质量。有些摄像头给出了手动电子快门，使CCD的电荷耦合速度固定在某一值,

例如1/500、1/1000、1/2000秒等等，此时CCD的电荷耦合速度提高，这样采集下来的

图像相对来说会减少拖尾现象，而且对于观测高速运动或电火花一类物体，必须使用此设置。

所以，某些专用摄像头给出了手动电子决门，提供给特殊用途的用户。手动电子快门的调整

需要参看随机说明书，在此就不再赘述了。

补充说明：有很多用户要求在晚间没有光线的环境下监控，请注意：由于CCD摄像头同样

是靠光线反射来成像，如果没有光，它的图像只会是一片漆黑再加上很多雪花。如何得到图

像呢？一种方法是加可见光照明，如路灯、探照灯；一种是加红外灯（特别是要求不能安装

可见光源的场合），对于彩色CCD摄像头，对红外光响应不够，有一些日夜两用彩色摄像头

在夜间会自动转成黑白模式。所以，您的监控系统要求夜间使用，一定要采用黑白CCD摄

像头。

红外灯有室内、室外，短距离和长距离之分，一般常用室内10-20米范围的红外灯，由于

墙壁的反射，图像效果还不错；用在室外长距离的红外灯效果就不会很理想，而且价格昂贵,

不到必要时一般不采用。

3、镜头的选择和主要参数

摄像机镜头是视频监视系统的最关键设备，它的质量（指标）优劣直接影响摄像机的整机指

标，因此，摄像机镜头的选择是否恰当既关系到系统质量，又关系到工程造价。

镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，人眼看不到任何物体；如果没有镜头，那么摄

像头所输出的图像就是白茫茫的一片，没有清晰的图像输出，这与我们家用摄像机和照相机

的原理是一致的。当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时，也就是人们常说的近视眼,

眼前的景物就变得模糊不清；摄像头与镜头的配合也有类似现象，当图像变得不清楚时，可

以调整摄像头的后焦点，改变CCD芯片与镜头基准面的距离（相当于调整人眼晶状体的位

置），可以将模糊的图像变得清晰。

由此可见，镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。工程设计人员和施工人员都要经常

与镜头打交道：设计人员要根据物距、成像大小计算镜头焦距，施工人员经常进行现场调试,

其中一部分就是把镜头调整到最佳状态。

1、镜头的分类

按外形功能分按尺寸大小分按光圈分按变焦类型分按焦距长矩分

球面镜头1"25mm自动光圈电动变焦长焦距镜头

非球面镜头1/2"3mm手动光圈手动变焦标准镜头

针孔镜头1/3"8.5mm固定光圈固定焦距广角镜头

鱼眼镜头2/3"17mm

(1)以镜头安装分类

所有的摄象机镜头均是螺纹口的，cCD摄象机的镜头安装有两种工业标准，即C安装座和

cS安装座。两者螺纹部分相同，但两者从镜头到感光表面的距离不同。

C安装座：从镜头安装基准面到焦点的距离是17.526mm。

CS安装座：特种C安装，此时应将摄象机前部的垫圈取下再安装镜头。其镜头安装基准面

到焦点的距离是12.5mm。如果要将一个C安装座镜头安装到一个CS安装座摄象机上时，

则需要使用镜头转换器。

(2)以摄象机镜头规格分类

摄象机镜头规格应视摄象机的CCD尺寸而定，两者应相对应。即

摄象机的cCD靶面大小为1/2英寸时，镜头应选1/2英寸。

摄象机的CCD靶面大小为1/3英寸时，镜头应选1/3英寸。

摄象机的CCD靶面大小为1/4英寸时，镜头应选1/4英寸。

如果镜头尺寸与摄象机CCD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

面在焦点以夕普问题。

（3）以镜头光圈分类

镜头有手动光圈（manualiris）和自动光圈（autoiris）之分，配合摄象机使用，手动光圈

镜头适合于亮度不变的应用场合，自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整，故适用

亮度变化的场合。自动光圈镜头有两类：一类是将一个视频信号及电源从摄象机输送到透镜

来控制镜头上的光圈，称为视频输入型，另一类则利用摄象机上的直流电压来直接控制光圈,

称为DC输入型。

自动光圈镜头上的ALC（自动镜头控制）调整用于设定测光系统，可以整个画面的平均亮

度，也可以画面中最亮部分（峰值）来设定基准信号强度，供给自动光圈调整使用。一般而

言，ALC已在出厂时经过设定，可不作调整，但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高的

目标时，明亮目标物之影像可能会造成"白电平削波"现象，而使得全部屏幕变成白色，此

时可以调节ALC来变换画面。

另外，自动光圈镜头装有光圈环，转动光圈环时，通过镜头的光通量会发生变化，光通量即

光圈，T殳用F表示，其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比，即：F=f（焦距）/D（镜

头实际有效口径），F值越小，则光圈越大。

采用自动光圈镜头，对于下列应用情况是理想的选择，它们是:

在诸如太阳光直射等非常亮的情况下，用自动光圈镜头可有较宽的动态范围。

要求在整个视野有良好的聚焦时，用自动光圈镜头有比固定光圈镜头更大的景深。

要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时，应使用自动光圈镜头。

(4)以镜头的视场大小分类

标准镜头：视角30度左右，在1/2英寸CCD摄象机中，标准镜头焦距定为12mm,

在1/3英寸CCD摄象机中，标准镜头焦距定为8mm。

广角镜头：视角90度以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广的视景。

远摄镜头：视角20度以内，焦距可达几米甚至几十米，此镜头可在远距离情况下将拍摄的

物体影响放大，但使观察范围变小。

变倍镜头(zoomlens):也称为伸缩镜头，有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类.

可变焦点镜头(vari-focuslens):它介于标准镜头与广角镜头之间，焦距连续可变，即可将

远距离物体放大，同时又可提供一个宽广视景，使监视范围增加。变焦镜头可通过设置自动

聚焦于最小焦距和最大焦距两个位置，但是从最小焦距到最大焦距之间的聚焦，则需通过手

动聚焦实现。

针孔镜头：镜头直径几毫米，可隐蔽安装。

(5)从镜头焦品巨上分

短焦距镜头：因入射角较宽，可提供一个较宽广的视野。

中焦距镜头：标准镜头，焦距的长度视cCD的尺寸而定。

长焦距镜头：因入射角较狭窄，故仅能提供狭窄视景，适用于长距离监视。

变焦距镜头：通常为电动式，可作广角、标准或远望等镜头使用。

2、选择镜头的技术依据

(1)镜头的成像尺寸

应与摄象机CCD靶面尺寸相一致，如前所述,有1英寸、2/3英寸、1/2英寸、1/

3英寸、1/4英寸、1/5英寸等规格。

(2)镜头的分辨率

描述镜头成像质量的内在指标是镜头的光学传递函数与畸变，但对拥护而言，需要了解的仅

仅是镜头的空间分辨率，以每毫米能够分辨的黑白条纹数为计量单位，计算公式为：镜头分

辨率N=180/画幅格式的高度。由于摄象机CCD靶面大小已经标准化，如1/2英寸

摄象机，其靶面为宽6.4mm*高4.8mm,1/3英寸摄象机为宽4.8mm*高3.6mm。因

此对1/2英寸格式的CCD靶面，镜头的最低分辨率应为38对线/mm,对1/3英寸

格式摄象机，镜头的分辨率应大于50对线，摄象机的靶面越小，对镜头的分辨率越高。

(3)镜头焦距与视野角度

首先根据摄象机到被监控目标的距离，选择镜头的焦距，镜头焦距f确定后，则由摄象机靶

面决定了视野。

(4)光圈或通光量

镜头的通光量以镜头的焦距和通光孑电的比值来衡量，以F为标记，每个镜头上均标有其最

大的F值，通光量与F值的平方成反比关系，F值越小，则光圈越大。所以应根据被监控部

分的光线变化程度来选择用手动光圈还是用自动光圈镜头。

3、变焦镜头(zoomlens)

变焦镜头有手动伸缩镜头和自动伸缩镜头两大类。伸缩镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦

距在一定范围内变化，因此可以使被监控的目标放大或缩小，所以也常被成为变倍镜头。典

型的光学放大规格有6倍(6.0~36mm,F1.2)、8倍(4.5~36mm,F1.6)、10倍

(8.0~80mm,F1,2\12倍(6.0~72mm,F1.2120倍(10~200mm,F1.2)等档次，

并以电动伸缩镜头应用最普遍。为增大放大倍数，除光学放大外还可施以电子数码放大。在

电动伸缩镜头中，光圈的调整有三种，即：自动光圈、直流驱动自动光圈、电动调整光圈。

其聚焦和变倍的调整，则只有电动调整和预置两种，电动调整是由镜头内的马达驱动，而预

置则是通过镜头内的电位计预先设置调整停止位，这样可以免除成像必须逐次调整的过程，

可精确与快速定位。在球形罩一体化摄像系统中，大部分采用带预置位的伸缩镜头。

另一项令用户感兴趣的则是快速聚焦功能，它由测焦系统与电动变焦反馈控制系统构成。

4、镜头与摄像机CCD尺寸的关系

1/2"镜头既可用于1/2"摄像机，也可用于1/3"摄像机，但视角会减少25%左右。

1/3"镜头不能用于1/2"摄像机，只能用于1/3"摄像机。

5、不同种类镜头的应用范围

•手动、自动光圈镜头的应用范围手动光圈镜头是的最简单的镜头，适用于光照条件

相对稳定的条件下，手动光圈由数片金属薄片构成。光通量靠镜头外径上的一个环

调节。旋转此圈可使光圈收小或放大。在照明条件变化大的环境中或不是用来监视

某个固定目标，应采用自动光圈镜头，比如在户外或人工照明经常开关的地方，自

动光圈镜头的光圈的动作由马达驱动，马达受控于摄像机的视频信号。手动光圈镜

头和自动光圈镜头又有定焦距（光圈）镜头自动光圈镜头和电动变焦距镜头之分。

•定焦距（光圈）镜头，一般与电子快门摄像机配套，适用于室内监视某个固定目标

的场所作用。定焦距镜头一般又分为长焦距镜头，中焦距镜头和短焦距镜头。中焦

距镜头是焦距与成像尺寸相近的镜头；焦距小于成像尺寸的称为短距镜头，短焦距

镜头又称广角镜头，该镜头的焦距通常是28mm以下的镜头，短焦距镜头主要用于

环境照明条件差，监视范围要求宽的场合，焦距大于成像尺寸的称为长焦距镜头，

长焦距镜头又称望远镜头，这类镜头的焦距一般在150mm以上，主要用于监视较

远处的景物。

•手动光圈镜头，可与电子决门摄像机配套，在各种光线下均可使用。

・自动光圈镜头,（EF）可与任何CCD摄像机配套，在各种光线下均可使用，特别用

于被监视表面亮度变化大、范围较大的场所。为了避免引起光晕现象和烧坏靶面，

一般都配自动光圈镜头。

•电动变焦距镜头，可与任何CCD摄像机配套，在各种光线下均可使用，变焦距镜

头是通过遥控装置来进行光对焦，光圈开度，改变焦距大小的。

6、镜头的主要性能指标有以下几个：

・1焦距：焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围

也大，但距离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要

焦距选择合适，即使距离很远的物体也可以看得清清楚楚。由于焦距和视场角是一

一对应的，一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，

应该充分考虑是观测细节重要，还是有一个大的观测范围重要，如果要看细节，就

选择长焦距镜头；如果看近距离大场面，就选择小焦距的广角镜头。

・2光阑系数：即光通量，用F表示，以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量。每

个镜头上都标有最大F值，例如6mm/F1.4代表最大孑宙为4.29毫米。光通量与F

值的平方成反比关系，F值越小，光通量越大。镜头上光圈指数序列的标值为L4,

2,2.8,4,5.6,8,11,16,22等，其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一

个标值对应曝光量的2倍。也就是说镜头的通光孔径分别是1/1.4,1/2,1/2.8,1/4,

1/5.6,1/8,1/11,1/16,1/22,前一数值是后一数值的根号2倍，因此光圈指数

越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越大。另外镜头的光圈还有手动

（MANUALIRIS）和自动光圈（AUTOIRIS）之分。配合摄像头使用，手动光圈适合

亮度变化不大的场合，它的进光量通过镜头上的光圈环调节，一次性调整合适为止。

自动光圈镜头会随着光线的变化而自动调整，用于室外、入口等光线变化大且频繁

的场合。

•3自动光圈镜头：自动光圈镜头目前分为两类：一类称为视频（VIDEO）驱动型，

镜头本身包含放大器电路，用以将摄像头传来的视频幅度信号转换成对光圈马达的

控制。另一类称为直流（DC）驱动型，利用摄像头上的直流电压来直接控制光圈。

这种镜头只包含电流计式光圈马达，要求摄像头内有放大器电路。对于各类自动光

圈镜头，通常还有两项可调整旋钮，一是ALC调节（测光调节），有以峰值测光和根

据目标发光条件平均测光两种选择，一般取平均测光档；另一个是LEVEL调节（灵

敏度)，可将输出图像变得明亮或者暗淡。

•4变倍镜头：变倍镜头分为手动(MANUALZOOMLENS)和电动

(AUTOZOOMLENS)两种，手动变倍镜头一般用于科研项目而不用在闭路监视系

统中。在监控很大的场面时，摄像头通常要配合电动镜头和云台使用。电动镜头的

好处是变焦范围大，既可以看大范围的情况，也可以聚焦某个细节，再加上云台可

以上下左右的转动，可视范围褊E常大了。电动镜头有6倍、10倍、15倍、20倍

等多种倍率，如果再知道基准焦距，就可以确定镜头焦距的可变范围。例如一个6

倍电动镜头，基准焦距为8.5毫米，那么其变焦范围就是8.5到51毫米连续可调，

视场角为31.3到5.5度。电动镜头的控制电压一般是直流8V-16V，最大电流为30

毫安。所以在选控制器时，要充分考虑传输线缆长度，如果距离太远，线路产生的

电压下降会导致镜头无法控制，必须提高输入控制电压或更换视频矩阵主机配合解

码器控制。

7、焦距的计算：

1公式计算法：视场和焦距的计算视场系才旨被摄取物体的大小，视场的大小是以镜头至被摄

取物体距离，镜头焦头及所要求的成像大小确定的。

1、镜头的焦距，视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算如下；

f=wL/W2、f=hL/h

f；镜头焦距w:图象的宽度(被摄物体在ccd靶面上成象宽度)

W:被摄物体宽度

L：被摄物体至镜头的距离

h:图象高度（被摄物体在ccd靶面上成像高度）视场（摄取场景）高度

H:被摄物体的高度

ccd靶面规格尺寸：单位mm

规格1/3"1/2"2/3"1"

W4.86.48.812.7

H3.64.86.69.6

由于摄像机画面宽度和高度与电视接收机画面宽度和高度一样，其比例均为4:3,当L不变，

H或W增大时，f变小，当H或W不变，L增大时，f增大。

2视场角的计算如果知道了水平或垂直视场角便可按公式计算出现场宽度和高度。水平视场

角外水平观看的角度邛=2tg-l=垂直视场角q（垂直观看的角度）q=2tg-l=式中w、H、

f同上水平视场角与垂直视场角的关系如下：4=或=口表2中列出了不同尺寸摄像层和不同

焦距f时的水平视场角b的值，如果知道了水平或垂直场角便可按下式计算出视场角便可按

下式计算出视场高度H和视场宽度W.H=2Ltg、W=2Ltg例如；摄像机的摄像管为

17mm（2/3in）,镜头焦距f为12mm,从表2中查得水平视场角为4（TC而镜头与被摄取物体

的距离为2m，试求视场的宽度w。W=2Ltg=2x2tg=1.46m贝!|H=W=x1.46=1.059m焦

距f越和长，视场角越小，监视的目标也就小。

图解法如前所示，摄像机镜头的视场由宽（W1高（H）和与摄像机的距离（L）决定，一

旦决定了摄像机要监视的景物，正确地选择镜头的焦距就由来3个因素决定；*.欲监视景物

的尺寸*.摄像机与景物的距离*.摄像机成像器的尺士：1/3\1/2\2/3”或1”。图解选择镜

头步骤：所需的视场与镜头的焦距有一个简单的关系。利用这个关系可选择适当的镜头。估

计或实测视场的最大宽度；估计或实测量摄像机与被摄景物间的距离；使用1/3"镜头时使

用图，使用镜头时使用图，使用镜头时使用图,使用镜头时使用图具

21/232/3"4150

体方法：在以W和L为座标轴的图示2-5中，查出应选用的镜头焦距。为确保景物完全包

含在视场之中，应选用座标交点上，面那条线指示的数值。例如：视场宽50m,距离40m,

使用1/3”格式的镜头，在座标图中的交点比代表4mm镜头的线偏上一点。这表明如果使用

4mm镜头就不能覆盖50m的视场。而用2.8mm的镜头则可以完全覆盖视场。

£=丫口/7或£=11口小

其中,f代表焦距，v代表CCD靶面垂直高度，V代表被观测物体高度，h代表CCD靶面水

平宽度，H代表被观测物体宽度。

举例：假设用1/2"CCD摄像头观测，被测物体宽440毫米，高330毫米，镜头焦点距物

体2500毫米。由公式可以算出：

焦品巨f=6.4X2500/440*36毫米或

焦也巨f=4.8X2500/330*36毫米

当焦距数值算出后，如果没有对应焦距的镜头是很正常的，这时可以根据产品目录选择相近

的型号，一般选择比计算值小的，这样视角还会大一些。

北京同安创公司经销的镜头品牌有：日本SPACECOM、日本精工AVENIR

4、视频切换与控制主机

1、单纯型的云台、镜头及防护罩控制器

其功能是仅仅实现对单台或多台执行云台旋转、上下俯仰、对云台上的摄象机镜头控制聚焦、

光圈调整及变焦变倍功能，较复杂的装置还可对云台上的防护罩作加热、除霜等控制。

2、手动视频切换器

它是视频切换器最简单的一种，该装置上有若干按键，用以对单一监视器输出显示所选择的

某台摄象机图像。手动切换比较经济可靠，可将4~16路视频输入切换到一台监视器上输

出。其缺点是使用这种类型切换器对摄象机进行手动切换时，监视器上会出现垂直翻转和滚

动，直至监视器确定有输入摄象机的垂直同步脉冲后才会消失。

3、财见频切换器

多路视频信号要送到同一处监控，可以一路视频对应一台监视器，但监视器占地大，价格贵，

如果不要求时时刻刻监控，可以在监控室增设一台切换器，把摄像机输出信号接到切换器的

输入端，切换器的输出端接监视器，切换器的输入端分为2,4,6,8,12,16,切换器有手动切换、

自动切换两种工作方式，手动方式是想看哪一路就把开关拨到哪一路；自动方式是让预设的

视频按顺序延时切换，切换时间通过一个旋钮可以调节，一般在1秒到35秒之间。切换器

的价格便宜（一般只有三五百元），联接简单，操作方便，但在一个时间段内只能看输入中

的一个图像。要在一台监视器上同时观看多个摄像机图像，就需要用画面分割器。顺序视频

切换器是使来自多台摄象机的图像在一台监视器上选择显示一幅，再显示另一幅，摄象机的

显示顺序和显示停留时间可由用户程序设置或修改。顺序视频切换器采用垂直间隔切换，以

消除监视器上的图像闪烁、抖动或滚动，使观察监视器的人可以舒适地观看。所谓垂直间隔

切换，是视频播放时切换视频的一种方式。切换器中的电子系统寻找每一台摄象机的垂直同

步脉冲，然后切换这一垂直脉冲间的视频,消除监视器上的垂直滚动和抖动，得到无滚动切

换的效果。实现无滚动切换的前提是摄象机需要有行同步电路，这样多台摄象机用同一交流

电源相位的电源供电时，可使多台摄象机同时产生垂直同步脉冲，这也是使用24V交流电

源的摄象机能在闭路电视监控系统中得到广泛应用的原因之一。

在较大型的系统中，如果摄象机使用不同相位的非24V交流电源，此时需要消除监视器上

的垂直滚动，则要么要求摄象机具有非同步或信号锁定功能，要么使用摄象机上的可调相位

选择，根据不同交流电源相位间的垂直同步定时差异来进行调整。为了监控的需要，一般顺

序切换器带有报警切换功能，即发生报警时，该顺序切换器会自动将报警区域的摄象机图像

切换到监视器上显示输出。

4、视频矩阵切换与控制主机

所谓视频矩阵切换就是可以选择任意一台摄象机的图像在任一指定的监视器上输出显示,犹

如M台摄象机和N台监视器构成的M*N矩阵一般，视应用需要和装置中模板数量的多少，

矩阵切换系统可大可小，小型系统是4*1,大型系统可以达到1024*256或更大。

在以视频矩阵切换与控制主机为核心的系统中，每台摄象机的图像需要经过单独的同轴电缆

传送到切换与控制主机；对云台与镜头的控制，则T殳由主机经由双绞线或者多芯电缆先送

至解码/驱动器，由解码器先对传来的信号进行译码，即确定执行何种控制动作。解码/驱

动器具有的功能如下：

（1）前端摄象机电源的开关控制。

（2）对来自主机的命令进行译码，控制云台与镜头，可完成的动作有：

云台的左右旋转、云台的上下俯仰、云台的扫描旋转（定速或变速1云台预置位的快速定

位、镜头光圈大小的改变、镜头聚焦的调整、镜头变焦变倍的增减、镜头预置位的定位、摄

象机防护罩雨刷的开关、某些摄象机防护罩降温风扇的开关（大多数采用温度控制自动开

关）、某些摄象机防护罩除霜加热器的开关（大多数采用低温时自动加电至指定温度时自动

关闭）

(3)通过固态继电器提高对执行动作的驱动能力。

(4)与切换控制主机间的传输控制。

视解码器所接受代码的形式不同，通常有三种类型的解码器：一是直接接受由切换控制主机

发送来曼彻斯特码的解码器；二是由控制键盘传送来或将曼彻斯特码转换后接受的RS-2

32输入型解码器；三是经同轴电缆传送代码的同轴视控型解码器。因此，与不同解码器配

合使用的云台则存在着相互是否兼容的选择。

视频矩阵切换控制主机是闭路电视监控系统的核心。多为插卡式箱体，内有电源装置，插有

一块含微处理器的CPU板、数量不等的视频输入板、视频输出板、报警接口板等，有众多

的视频BNC接插座、控制连线插座及操作键盘插座等。具备的主要功能有：

・接收各种视频装置的图像输入，并根据操作键盘的控制将它们有序地切换到相

应的监视器上供显示或记录，完成视频矩阵切换功能。编制视频信号的自动切换顺

序和间隔时间

・接收操作键盘的指令，控制云台的上下、左右转动，镜头的变倍、调焦、光圈,

室外防护罩的雨刷

•键盘有口令输入功能，可防止未授权者非法使用本系统，多个键盘之间有优先

等级安排。

•对系统运行步骤可以进行编程，有数量不等的编程程序可供使用，可以按时间

来触发运行所需程序。

・有一定数量的报警输入和继电器接点输出端，可接收报警信号输入和端接控制

输出。

•有字符发生器可在屏幕上生成日期、时间、场所摄象机号等信息。

还有与计算机的接口

5、同轴视控矩阵切换控制系统

它是以微处理器为核心具有视频矩阵切换和对摄象机前端控制能力的系统。同轴视控传输技

术是当今监控系统设备的发展主流，它只需要一根视频电缆便可同时传输来自摄象机的视频

信号以及对云台、镜头、预置功能等所有的控制信号，这种传输方式节省材料和成本、施工

方便、维修简单化，在系统扩展和改造时更具灵活性。

同轴视控实现方法有两类，一是采用频率分割，即把控制信号调制在与视频信号不同的频率

范围内，然后同视频信号复合在一起传送,再在现场做解调将两者区分开；二是利用视频信

号场消隐期间来传送控制信号，类似于电视图文传送。

同轴视控切换控制主机因是通过单根电缆实现对云台、镜头等摄像前端的动作控制，故必定

要主机端编码经传输后在前端译码方式来完成。这就决定了在摄像前端也需要有完成动作控

制译码和驱动的解码器装置。与普通视频矩阵切换系统不同的是，此类解码器与主机之间只

有一个连接同轴电缆的BNC接插头。

6、微机控制或微机f化的矩阵切换与控制系统

这是随着计算机应用的普及而出现的电脑式切换器，有的由计算机芯片和外围电路控制，有

的直接以微机控制，除完成常规的视频矩阵切换和对摄象机前端的控制功能外，它同时具有

很强的计算机功能。例如它有较强的键盘密码系统可以有效地防止无权者操作使用；它有启

动配置程序，能够以下拉式菜单的方式进行程序控制；它有系统诊断程序以监视系统所有功

能；有打印机接口可以输出整个系统的操作情况；它有网络互联功能，有多种输入/输出接

口，有的系统还有视频图像的移动探测报警功能。微机一体化控制系统均内置有多路报警输

入与输出，可配接多台分控键盘和连接较多的解码器。大型系统可用于分级层控连网。

选择及安装

目前市场上常用的主机虽然品牌不同、外型各异，但功能相差不大。

选择时首先要确定自己有多少个摄像机需要控制，是不是还会扩充，把现有的和将来有可能

扩充的摄像机数目相加，选择控制器的输入路数。比如一个居住小区，目前只盖好了10栋

楼房，后期会有15栋，每栋楼房安装1只摄像机，那么最少也要有25路视频输入给控制

主机,（由于控制主机大部分以输入、输出模块形式扩充，输入以8的倍数递增）所以需要

选择32输入主机。

选择控制器的输出路数是看监控室内需要几台监视器。比如上面举的例子，如果监控室需要

至少4台监视器，那么输出就选择4路或5路输出（输出多一些不会影响性能，但价格会增

加）的控制主机。

目前控制主机常用的输入有8、16、32、48、64、80、96、128到512路，一般以8或

16的倍数递增；输出从2、4、5、8、16、24到32,一般以2或4的倍数递增。

主机的控制码有多种，大部分不兼容，必须配合其系列产品或说明可以使用的设备工作。如

解码器、辅助跟随器、报警接口、分控键盘、多媒体软件等。

解码器功能是把主机的控制码转换成模拟信号输出：提供云台24伏或220伏