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1、摄象机和镜头基础知识培训,闭路电视监控系统组成,1、固定摄象机：,2、一体化摄象机：,3、半球：,4、高速球：,5、网络摄象机：,6、网络半球/网络高速球：,闭路电视监控系统前端设备,摄像机工作原理,摄像机是一种把景物图像由光信号转变为电信号的装置。 其结构大致可分为三部分： 光学系统（主要指镜头） 光电转换系统（主要指摄像管或固体摄像器件） 电路系统（主要指视频处理电路）,摄像机工作原理示意图,光学系统,主要部件是光学镜头。 它由透镜系统组合而成。这个透镜系统包含着许多片凸凹不同的透镜，其中凸透镜的中间比边缘厚，因而经透镜边缘部分的光线比中央部分的光线会发生更多的折射。,光电转换系统,当被摄
2、对象经过光学系统透镜的折射在光电转换系统的摄像管或固体摄像器件的成像面上形成“焦点”，光电转换系统中的光敏元件会把“焦点” 外的光学图像转变成携带电荷的电信号。,电路系统,进一步将电信号放大，形成符合特定技术要求的信号，并从摄像机中输出。,光电转换系统详解,摄像机的主要传感部件是CCD（Charge Coupled Device）即电荷耦合器件。 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。 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。,1、被摄物体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上。 2、CCD根据光强弱积聚相应的电荷，
3、经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号。 3、经过滤波、放大处理，通过摄像头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的工作原理,摄像机分类,1、依芯片划分：SONY、SHARP、松下、LG等； 2、依成像色彩划分: 彩色摄像机、 黑白摄像机； 3、依CCD靶面大小划分: 目前采用的芯片大多数为1/3“和1/4”； 4、依扫描制式划分 ：PAL（黑白为CCIR），NTSC（黑白为EIA）； 5、依外观划分：有机板型、针孔型、半球型； 6、依分辨率划分: 一般型：影像像素在38万以下
4、； 高分辨率型：影像像素在38万以上。 7、依按照度划分： 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。,摄像机基本设置,(1) AGC ON/OFF（自动增益控制） (2) ATW ON/OFF（自动白平衡） (3) ALC/ELC（自动亮度控制/电子亮度控制） (4) BLC ON/OFF（背光补偿开关） (5) LL/INT（同步选择开关） (6) VIDEO/DC（镜头控制信号选择开关） (7) SOFT/SHARP（细节电平选择开关） (8) F
5、LICKERLESS（无闪动方式） (9) LEVEL (电平调节旋钮) (10) Video Out (视频输出BNC接头) (11) Power (电源) GND （地） (12) LENS （镜头光圈输出）,CCD彩色摄像机的技术指标,1、像素,即摄象机靶面CCD。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。 在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。 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。,2、成像器件,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6.6
6、mm，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。,CCD尺寸,与的比较,3、电源,110VAC（NTSC制式多属此类） 220VAC（PAL制式多属此类） 24VAC，12VDC 9VDC（微型摄象机多属此类）,4、扫描制式,分为：PAL制、 NTSC制和SECAM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。 美国、日本、韩国、台湾和西欧发达国家等为N
7、TSC制式（黑白为EIA），525行，60场。 法国，俄罗斯和一些东欧国家采用SECAM制。,5、信噪比,任何电路通电后都会产生噪讯,包括元件及线路本身所产生的。 所谓“信噪比”指有用讯号功率与无用的噪声功率之比。因为功率是电流和电压的函数，所以讯噪比也可以用电压值来计算，即讯号电平与噪声电平之比值，通常用符号S/N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10为底的对数再乘以系数20，单位用dB表示。 噪讯越小,画面看起来会越干净,我们用视频讯号跟噪讯的比值来表示,那当然越大越好。,6、照度,
8、照度是反映光照强度的一种单位，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。 其物理意义是照射到单位面积上的光通量，1LUX大约等于1烛光在1米距离的照度。照度的单位是每平方米的流明（Lm）数，也叫做勒克斯（Lux）： 1Lux=1Lm/平方米 上式中，Lm是光通量的单位，其定义是纯铂在熔化温度（约1770）时，其1/60平方米的表面面积于1球面度的立体角内所辐射的光量。 照度数值越小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。,典型环境照度参考值-1,典型环境照度参考值-2,7、水平分辨率,分辨率是用电视线（简称线TVLINES）来表示的，彩色摄象机的典型分
9、辨率是在320到540电视线之间。主要有330线、380线、420线、480线、500线、520线、530线、540线等不同档次。 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。,8、视频输出,多为1Vp-p、75，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。 两者的螺纹均为1英寸32牙，直径为1英寸，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，
10、如果没有它，镜头与摄像头就不能正常聚焦，图象变得模糊不清。 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，而采用后像调节环来调整。,CCD彩色摄象机的可调整功能,1、同步方式的选择,1、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。,2、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
11、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： 1）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。 2）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0360度。,多摄象机系统同步方式,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
12、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
13、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。,宽动态的四种工作方式,背光补偿 白峰反转 2次曝光扩展动态范围 多级采样,4、电子快门,电子快门(electronic shutter)控制摄像机CCD的电荷累积时间，此功能可使摄影机捕捉快速移动的物体。 当电子快门关闭时，对NTSC摄像机，其CCD累积时间为1/60秒；对于PAL摄像机，则为1/50秒。 当电子快门打开时，对于NTSC摄像机，其电子快门以261步覆盖从1/60秒到1/10000秒的范围；对于PAL型摄像机，其电子快门则以311步覆盖从1/50秒到1/10000秒的范围。 当电子快门速度增加时，在每个视频场允许的时间内，聚
14、焦在CCD上的光减少，结果将降低摄像机的灵敏度，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，这将大大地增加摄像机的动态分辨率。 电子快门一般设置为自动电子快门方式，可根据环境的亮暗自动调节快门时间，得到清晰的图像。有些摄像机允许用户自行手动调节快门时间，以适应某些特殊应用场合。,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。,自动白平衡,连续方式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
15、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。,手动白平衡,开手动白平衡将关闭自动白平衡，此时通过改变图像的红色或兰色状况来实现。 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
16、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： 红色黄色色彩增加，此时将红色向洋红色移动一步。 红色黄色色彩减少，此时将红色向黄色移动一步。 兰色黄色色彩增加，此时将兰色向青兰色移动一步。 兰色黄色色彩减少，此时将兰色向洋红色移动一步。,摄像机镜头展示,固定光圈、手动调焦,手动光圈、手动调焦,自动光圈、手动调焦,光圈、焦距、聚焦 3可变,镜头成像原理图,镜头成像规律,2倍焦距以外的物体在1-2倍焦距之间成缩小的实像，1-2倍焦距的物体在2倍焦距以外成放大的实像， 2倍焦距的物体在2倍焦距处成等大的实像，1倍焦距的物体成放大的虚像。 摄象机镜头成像为缩小的实像。,定焦距不同物体成像示意图,变焦距相同物体成像示意图,根据应用场合分类： 广角镜头：视角90度以上，观察范围较大，近处图像有变形。 标准镜头
