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1、第三章 视频监控系统目 录 视频监控系统的特点和作用 电视原理 视频监控系统的组成 摄像机和配套设备 视频信号的传输 图像信号的显示与记录 视频监控系统的集成模式和控制 视频监控系统的评价和技术指标 视频监控系统的发展趋势视频监控系统的特点和作用视频监控的特点信息量大既具有空间分辨能力又有时间分辨能力 空间和时间的分辨均带有目标个体的特征。 实时性强电视技术产生实时的图像，可实现对异常 情况的最快的响应（不用其它 手段复核），又能对反 应的效果给出最真实、迅速地评价。 被动的工作方式不易被发现、不干扰其它系统，是 一种无侵犯性的方式。 易于与其它技术集成不产生图像的系统往往要求与 图像系统集成
2、。技术发展快技术、产品的选择范围大，配套、标准 完备视频监控系统的特点和作用视频监控的应用特点日常的观察范围通常的距离和范围 复杂的环境条件各种环境条件（公开、隐蔽， 光照、气候），特别是非正常条件下均能获得良 好的图像，主要要解决低照度和大动态范围条件 下的图像获取。 识别级的图像分辨存在、相貌、动作（体态） 连续的存储和查询式的读取存储介质、网络传 输视频监控系统的特点和作用视频监控在技防系统中作用 安全防范体系中不可或缺的重要部分 安全防范系统技术集成的核心 安全防范技术进步的关键和箭头 目前主要还是复核和取证视频监控的技术标准 GA/T 367-2001 视频安防监控系统技术要求 GB
3、50348-2004 安全防范工程技术规范 DB34/221-2001 安全技术防范工程检验规范 GB20815-2006 视频安防监控数字录像设备 GB/T7401-1987 彩色电视图像质量主观评价方法电视原理电视：将光学图像转换为电信号进行处理 和传送，再还原为光学（可视）图像的技术 。电视实现的基本变换：光电转换和电光转 换。景物 镜头 摄像器件 空间信号 时间域信号电视原理光学图像转变为电视信号必须经过两个转换：把焦平面光学图像转换为电图像通过镜头把 景物成像于焦平面。光电转换器件（摄像器件）将 其光强（照度）转换为电荷量。空间域的电图像转换为时域的电视信号通过 摄像器的读出过程（扫
4、描），把空间域信号（电荷 量）转换成时间域信号（连续的电压信号）。电视原理人的视觉特性：有限的（角）分辨和暂存特性 。图像的分解：根据人的视觉特性，用组成图像 的最小单元（像素）的阵列来表示图像，用一系列 的单帧图像，产生活动图像的效果 。在现行（模拟）电视系统中将图像用若干水平 线来描述，每条线可理解为由一系列连续的点组成 。这是一帧图像最基本的表示方法。根据视觉的分 辨能力确定图像分解的线数。根据视觉的暂存特性 确定每秒显示图像的帧数。以上两个参数是确定电 视制式的基本因素。电视原理现在的各种视频技术基本上采用像素的阵列来表示（ 分解）图像。特别是数字视频，它是由图像转换时取样格式 来确定
5、的。图像的扫描，现行电视图像的分解是通过电视扫描实现 的。扫描这个概念源自传统电视设备中的电子束扫描；行扫描，从左向右（水平方向）的扫描。场扫描，从上向下（垂直方向）的扫描。行扫描 场扫描t电视原理两种扫描方式：逐行扫描，垂直扫描是按水平扫描线逐行进行。计算机 显示器通常是这种方式。隔行扫描，将一帧图像分为两场，一场由奇数行组合，一 场由偶数行组成（一帧两场）。然后分别进行图像扫描。现 行电视扫描就是这种方式，目的是为减轻闪烁现象。= + 图像帧 奇数场 偶数场 行频，行扫描的频率。等于帧频乘以一帧图像的扫描线数。帧（场）频，每秒图像的帧（场）数。我国现行电视规定每帧图像分解为625线，每秒有
6、25帧图 像，行频为15625Hz，帧频为25Hz。电视原理电视信号通常是指摄像机输出的基带信号，也 称视频信号。它由两个部分组成：图像信号 与景物每一点（摄像器件的每一像 素）的亮度相对应。是图像的基本信息。同步信号 表示时域信号中每点（时刻）对应 的空间位置。与摄像器件的扫描过程相一致。分场 同步信号和行同步信号。 位于回扫或逆程（消隐） 期间。全电视信号还包括色同步信号。经视频信号调制过的高频信号（电视台播放的 ）称为射频信号。为了便于传送，将视频信号调制（幅、频）于载波，称为 射频信号。视频信号的带宽为0几MHz。我国电视制式规定 ：图像信号，正极性、标称幅度为0.7VP-P 。同步信
7、号，负级性、幅度为0.3VP-P 。色同步信号，包含10个副载波周期，幅度为0.3V 。视频带宽，6MHz。 电视（模拟）信号特点：与空间信号（像素）一一对应，在传送过程中所有的变化 均直接反映于信号的变化。电视信号的劣化是不可修复的。电视信号的波形与图像的质量之间直接相关。可通过对电 视信号的测量（评价）来评价图像的质量。也可从图像的视 觉效果推断出电视信号的（劣化）状况。电视原理电视原理场信号，以每场间隔重复显示的信号，其周期是20ms。每 场信号包含287.5个行信号。20ms 场同步信号 行信号，以每一行（扫描线）间隔重复显示的信号，周期 是64s。0.7Vp-p0.3Vp-p 色同步
8、信号64 s 行同步信号电视原理彩色图像比黑白图像信息量大，丰富的色彩所表达的信息 黑白电视无法重现。与黑白电视兼容是现行彩色电视的特点 。三基色原理，任何一种颜色都有可以由三种基色按适当比 例混合而成。它是符合人的视觉特性的，人眼有三种分别对 红、绿、蓝灵敏的光敏器官，对光的总灵敏度为三种灵敏度 的总和。有相加混色、相减混色两种方法，电视采用前者。电视系统的三基色，红、绿、蓝。三基色 不是唯一的。实际证明： 红、绿、蓝三个基色可 混合出自然界几乎所有 颜色。 色度三角形电视原理电视原理亮度恒定公式： Y=0.3R+0.59G+0.11B大量的试验证明了它的正确性，表明一定比例的红、绿、 蓝三
9、基色混合产生白色，白色的亮度为三基色亮度的和。色差信号，由上式可知：Y、R、G、B只要有三个就可以 表达图像的色彩。Y就是黑白电视的亮度，保证Y信号的产 生和单独的显示就可实现与黑白电视的兼容，彩色电视的关 键就成了如何将彩色信号迭加到Y信号上，又不影响它。彩色图像的分色由光学系统完成，光电转换后成为电信号 （详见下讲），经编码产生Y、U、V信号。为编码方便设： U=Y-B、V=Y-R两个信号，称色差信号。频谱交错，将高频的色度信号与Y信号相加，既要不影响 Y信号，又要不增加电视信号的带宽。电视原理电视原理电视原理电视制式，用扫描方式和彩色信号的复合方式来表示。我国现行 电视制式为：CCIR6
10、25/25、PAL制。显然，黑白电视只用扫描来表示，世界上现在主要有两种扫描方 式（CCIR、EIA）。有三种彩色信号的复合方式，可以组成多种电 视制式，世界上现有NTSC、PAL、SECAM三种制式。上面讲的是基本原理，其实PAL制彩色电视色度信号的频谱也是 错开的，相隔1/2行频。它们与Y信号是相隔1/4行频交错在一起。 这样的彩色电视信号，对于黑白电视只能显示亮度分量，色度分量 成为干扰，副载波的选择（f=4.43361875MHz）和抑制使干扰的视 觉效果减到最小。对于彩色电视要采用梳状滤波器将亮度与色度信 号分离。然后解调出两个色差信号。再通过解码电路产生三个基色 信号，并且分别进行
11、显示，合成彩色图像。如上所述彩色的合成是在显示设备中完成，而且是在进行光电转 换的过程中完成的。实质上合成是由人眼实现的。视频监控系统的组成系统三个组成部分（环节） 前端设备摄像、镜头、方位、防护、控制 、辅助等。图像信息的采集（信源），限定 系统的图像质量。 传输环节光发/收、补偿、中继、调制、去 干扰及线缆等，决定系统的范围，构成大系 统的关键环节。 系统（中心室）设备显示、存储、分配、 合成、迭加信息、控制（遥控）、远程传输 （网络)等。系统人机交互(观看、操作)的界 面。摄像机和配套设备 摄像机原理 摄像机评价和主要技术指标 安防摄像机 摄像机配套设备摄像机原理摄像机 电视系统的关键设
12、备，实现图像生成（ 信息采 集）；基本上决定整个系统的图像质量。摄像器件 摄像机的核心，摄像器件完成两个转 换：光电转换，通过 光电转换材料的物理特征；将 空间域信号转变为时间域信号（生成电视信号）。摄像器件的发展就是摄像机的发展过程。从视 像管到固体器件的变化是电视技术的革命性的进步 。从功能、性能、可靠性、经济性都有了很大的提 高。极大的推动了电视技术的进步和应用领域的拓 展。典型的摄像器件：CCD（电荷耦合器件），MOS电容是CCD的基本单元。 它具有三种功能： 光子 光电转换，当光辐照时，电极 产生（光）电子。 存贮电荷，电极正电压 电子 氧化（绝缘）层 形成势阱可存贮电荷。 P型硅
13、势阱（耗尽层） 转移电荷，由电极电压 控制实现电荷转移。这 MOS电容 一过程称为电荷耦合， 器件因此得名。摄像机原理摄像机原理摄像机原理摄像机原理电荷转移； P1 P2 P3 P1 P2 P3t=t1t=t2t=t3t=t4 t1t2t3t4P1 P2P3t上图示出了CCD器件电荷转移的原理。利用这个原理可以 将空间域的电信号（电荷量）按一定的顺序读出来，形成时 间域的电信号。这一过程与电视扫描是一致的。电子枪 感光 垂直单元 转移 电 真空（移 子 玻壳位寄 束存器）信号输出 靶面水平转移（移位寄存器） （光电转换）IT（行间转移）器件的电荷转移 视像管的电子束扫描摄像机原理摄像机原理摄像机原理几种转移方式：行间转移(IT)方式，上图所示、由感光部份（光 电转换单元（
