模拟视频监控基础

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1、模拟视频监控基础05/20122File Number目录 基础技术理论 摄像机 传输 存储 控制 显示 模拟视频系统基础技术05/20124File Number模拟视频监控模型 是一种闭路电视系统，包括摄像，传输，显示，控制4个 部分，但实际中还包括存储，共5个部分。P6，P7摄像机传输介质显示设备控制方式视频存储5File Number部件定义 摄像机：安装于监控现场，用于采集现场视频信号的设备 ，其附件包括防护，辅助功能等，扩展可称为前端设备， 又可能包括音频采集。 传输：将前端视频信号传递到后端控制、存储设备的部分 ，扩展包括辅助（控制等）信号传输，存在多种异化结构 控制：完成视频信

2、号到显示设备的分发切换，扩展功能包 括控制信号的产生，字符叠加，其它信号接入及信号间逻 辑管理（联动） 存储：对视频信号的保存设备，扩展功能包括对所有对 设备的操作，前端产生的所有信息的保存，建立检索目录 显示：完成对前端直接采集视频信号及存储的视频的还原 ，扩展功能包括所有信息的显示和快速检索。6File Number典型的模拟监控系统结构7File Number电视成像原理8File Number电视技术基础知识1、视频制式 2、场，帧，行，逐行，隔行，同步 3、照度，感光度，IRE -IRE的定义为：标准PAL信号亮度最大振幅为700mV，并定义 为100IRE,亮度电平最高为0mV时定

3、义为0IRE； 信噪比 亮度，色调，饱和度 清晰度和分辨率 自动增益 白平衡摄像机05/201210File Number摄像机技术 摄像机分类及命名 摄像机主要技术参数 镜头主要技术参数及技术基础 镜头焦距与成像11File Number摄像机分类及命名 按成像器件：CCD，CMOS 颜色：彩色，黑白，彩转黑 成像靶面尺寸：1/2”,1/3”,1/4” 图像制式：PAL，NTSC 外观：全球，半球，枪式（镜头分体式， 16倍，18倍， 23倍等光学镜头一体化），针孔（镜头一体化） 防护：防暴，防爆，普通（IP66，IP65，IP23等） 结构功能：红外，普通（非红外，感红外），激光 滤光片：

4、单滤非红外，单滤感红外，双滤 信号类型：模拟摄像机，数字摄像机，SDI 复合命名，如红外防爆半球，1/4”CCD彩色27倍枪式一 体机等等12File Number感光元器件 CCD： Charged Coupled Device电荷耦合器 CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor互补金属氧化物半导体CCD与CMOS13File NumberCCD传感器(分类)一、根据集成方式线阵(工业检测用) 面阵 二、根据制式PAL(彩色), NTSC(彩色) 三、根据色别 可分为彩色、黑白（单色） 四、根据分辨率高解(约38万像素, 480TVL-中心水平

5、) 普解(约30万像素, 330TVL-水平中心-普通电视机的分辩率) 低解(目前不生产) 五、根据灵敏度超低照度（0.01Lux) 低照度（0.1Lux） 普通照度（1Lux） 六、根据特殊用途微光CCD 红外CCD X光CCD 14File NumberCCD传感器(尺寸) CCD的尺寸即摄象机靶面。目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。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，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。 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

6、 9.62/3 inch 8.8 6.61/2 inch 6.4 4.81/3 inch 4.8 3.61/4 inch 3.6 2.715File NumberCCD摄像机结构图CCD摄像机结构图16File NumberCCD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

7、（双取样与自动增益电路） -CCD挤出来的讯号,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17File Number 隔行传输式： Interline Transfer 全转：Full TransferCCD种类CCD

8、的种类18File NumberCCD与CMOS的区别灵敏度 分辨率 噪声 功耗 成本反应速度CCD高高小大高慢CMOS低低大小低快CCD与CMOS简单介绍19File Number摄像机主要技术参数 像素 水平分辨率 最低照度 信噪比 快门速度，慢快门，fps 同步方式 供电 动态范围 成像光谱（可见光，红外）20File NumberCCD像素 CCD像素是CCD的主要性能指标。简单的说，所谓的像素，就是CCD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，A/D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，会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所

9、组成，这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”。像素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。 总象素：795596（47万象素） 有效象素： 752582（44万象素）有效象素周围的其他 象素负责另外的工作，如决定“黑色是什么”。很多时候， 并不是所有感应器上的象素都能被运用。21File Number水平清晰度 来源于电视技术的一个指标，单位为电视线 是一个主观指标，目前无准确量化手段； 决定于：采集，传输和显示等所有设备，最终由人主观测 量 测量时对镜头、照度、色温、显示设备等有严格标准，但 因主观测量因素，存在极大误差；测量误差约5% 决定因素为

10、全部设备频率响应带宽，及信号源频率带宽， 通常可认为1M带宽约可带来80电视线清晰度22File Number分辨率分辨率是用电视线（简称线TV LINES）来表示的。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。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（应比摄 像机的分辨率高）上能够看到最多线数，当超过这一线

11、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。23File Numberfps Fps: frame per second,帧每秒 模拟视频输出都为25fps,人眼看到拖影和画面停顿，是因 为帧累积造成帧为非实时帧，并非输出少帧， 存储和编码可能抽帧，造成少于25fps，还原图像时会出 现画面不连续。24File Number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F1.2的镜头，当被摄景物的光亮度值 低到0.04lx时，摄像机输

12、出的视频信号幅值为最大幅值的50%，即达到 350mv（标准视频信号最大幅值为700mv），则称此摄像机的最低照 度为0.04lx/（F1.2，50IRE）。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350mv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。 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幅值的 30%（即210mv）为基准进行测量 ，则被摄景物

13、的光亮度值还可以再 低，如0.03lx，若再进一步将光学镜头换为F1.0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0.02lx 。25File Number最小照度照度又称灵敏度，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。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，1Lux大约等于1烛光在1米距离的照度 1Lux=1Lm/m2（Lm是光通量的单位）。黑白摄像机的灵敏度大约是0.020.5Lux(勒克斯)，彩色 摄像机多在1Lux以上。摄像的灵敏度与

14、镜头F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13LUX 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 26File Number最低照度（IRE）27File Number扫描制式 根据各国供电所采用的频率不同，有PAL制和NTSC制之 分。 50HZ：PAL制，隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR） ，标准为625行，50场。 60HZ：NTSC制式，525行，60场（黑白为EIA）。 28File Number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S/N来 表示

15、。 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，即S/N=20log（均方信号电压/均方噪声电压），单 位用DB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AGC接通时，会对小 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4555db，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。29File Number关于同步123456789d a52378963e b45455653f c54565767gB: 123456789db45455653fa52378963ec54565767g开始A: 2345678945455653523789635456576767895237 89634545 56535456 5767xxxx23456789 52378963 45455653 54565767AB源同步的几种方式：内同步，外同步，电源同步，同步信号的来源30File Number同步方式对单台摄象机而言，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。