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1、、八 、4刖言本文主要针对从事安防工作的人员（包括技术人员，营销人员和与安防有关的人员），对监控系统做一个整 体的了解和剖析。第一章 监控系统的发展我国安全技术防范行业（简称安防行业）的发展历程，将其分为三个阶段：1979-1983年为起步阶段；1984-1996年为发展阶段；1997年后为提高阶段，即探索安全技术防范的发展规律和 方向的阶段。一、传统模拟监控系统定义：闭路电视监控系统是基于民用闭路电视为标准、产品的一门技术，传输的信号是模拟视频信号。特点：早期的监控主要以摄像机与监视器（电视）一对一监视系统为主，保安人员进行实时监看。 弊病：造价高、施工复杂、资源浪费及安装场所需空间大等。1
2、、视频分配器分配器作用：将一路视频信号分为多路，一般常见的有1分2、1分4、1分8等。2、视频切换器作用：将多个摄像机在一台监视器（电视）上显示，也可设定一个时间，让多个摄像机图像在一台监视器（电 视）上轮流显示。优点：降低成本（监视器（电视）价格较高），节约空间（点对点显示，需要相当大的房间摆设大数量的显示 设备）3视频分割器：作用：将多个视频信号以4、9、16的分格形式显示在一起，也可以单独显示某一路视频信号，而不需要轮流显 示多个画面。4视频模拟矩阵：作用：整合了视频分频器和视频切换器的功能，通过内部调动在有限的显示设备上，对前端监控点位进行有序 的调度，实现在一个监控环境内更好的显示出
3、该区域内所有监控点图像。总结：传统模拟监控系统存在一下不足：传输部分：传统的视频信号线传输距离受限，使得监控系统的铺设范围受限。在分布较广的区域，需要建立多 个监控点，无法统一调度、管理；录象存储：传统的监控系统是采用磁带录像机进行录像，存储系统相当庞大，只有在安防要求相当高的地方才 能消费如此高的产品。二、数字化监控系统数字化监控系统是在计算机、计算机网络技术的飞速发展下孕育而生的，将视频信号转化为数字信号进行传输、 储存。在降低了成本的同时，使得监控系统能适应更多更大的使用环境。1、硬盘录像机、视频服务器作用：将前端的各个视频信号转化为数字信号，在录像机内进行存储，可灵活的将这些画面显示在
4、录像机的显 示设备上。另外，录像机具备了网络特性，用户可以通过网络对分布在大区域的录像机进行访问，随时随地监 看到前端录像机的画面。优点：IP摄像机区别于传统的摄像机，主要是视频输出信号的不同，他不需要借鉴转换设备,IP摄像机转换信 号格式是在摄像机内的IP模块里进行的，IP模块也相当于一个物理网卡，在设定IP地址后，可以通过网络来 访问第二章 摄像机基础及目前主流产品一、摄像机结构及原理1、各零器件功能定义CD:(Charge Coupled Devices)电荷耦合器件。CCD就相当与人的眼睛，通过其感光点把光像转成电子信号。 V-Driver：能产生不同的脉波，将CCD感光点上的电子信号
5、转换出来。即通常说的CCD的驱动。CDS/AGC： CCD出来的讯号，在这颗晶片内做处理后，送进DSP(数字信号处理器)。SP: (Digital Signal Processor),也就是数字信号处理器，主要针对算法运算而产生的一种MCU.在摄像机中是进行 颜色，亮度，白平衡等运算。运算后又把信号转换成模拟信号输出，也就是视频输出、2、CCD介绍CCD是20世纪70年代初发展起来的新型半导体集成光电器件。由于CCD器件具有诸多优点：灵敏度高、 光谱响应宽、动态范围大、空间自扫描，抗震动、抗磁场、体积小、无残影等,CCD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
6、化，因此是理想的摄像元件，是代替摄像管传感器的新 型器件1)CCD尺寸CCD尺寸指CCD上的感光面积的大小。目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。在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。1英寸尺寸为宽12.7mm*高9.6mm,对角线16mm。2/3英寸尺寸为宽8.8mm*高6.6mm,对角线11mm。1/2英寸尺寸为宽6.4mm*高4.8mm,对角线8mm。1/3英寸尺寸为宽4.8mm*高3.6mm,对角线6mm。1/4英寸尺寸为宽3.2mm*高2.4mm,对角线4m
7、m。3、镜头镜头是摄像机的第一道关口，他的作用是光信号(可见光与非可见光)成像在摄像机的CCD上(1) 镜头主要的参数焦距：从焦点到透镜中心的距离，即焦距长度。焦距长短与成像大小成正比，与视角大小成反比。焦距长短与景深成反比，与透视感的强弱成反比光圈：用来调整摄像机的进光量，F表示镜头的孔径，较小的F值表示较大的光圈景深：当某一物体聚焦清晰时，从该物体前面的某一段距离到其后面的某一段距离内的所有景物也都当清晰的。 焦点相当清晰的这段从前到后的距离就叫做景深。视频驱动：将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头上的光圈，这种视频输入型镜头内包含有放 大器电路，用以将摄像机传来的视频信号转换
8、成对光圈马达的控制。直流驱动：利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，这种镜头内只包含电流计式光圈马达，摄像机内没有放 大器电路有效距离：不同尺寸的镜头，最佳的成像距离。一般为镜头尺寸的1.5-2.0倍(2) 固定镜头固定镜头指焦距是固定不可调节的镜头，根据光圈的不同可分为手动固定光圈镜头、直流驱动固定光圈镜头和 视频驱动固定光圈镜头。主要尺寸如下：广角镜头长焦镜头2. 8MM3. 6MM 4MM 6MM 8MM 12MM 16MM 25MM(3) 可变镜头可变镜头一般分为二可变镜头和三可变镜头，主要是以可变项目来定义的：二可变镜头通常是自动光圈镜头，而聚焦和焦距需人为调节三可变镜头 光圈、聚焦
9、、焦距均需人为调节在这里引入一个行业里常用的术语“该镜头是多少倍的”,这个倍数指的是该可变镜头最大尺寸和最小尺寸的商。 如8.5-51mm的镜头，大概就是6倍5、滤光片定义：是安装在CCD前的一个滤镜，滤除光线中的无用光，保证接收的图像不会受到影响。分类：滤光片的材质根据优劣分为水晶和玻璃两种。水晶内部结构紧密、均匀，较好的避免光传播过程中的折 射、反射现象。因此被做为高档产品使用。二、摄像机发展摄像机在整个发展过程中，根据实际使用的需求，技术在不断的(进步。总体说来应该分为以下几个方面的提 高(1) 从黑白摄像机到彩色摄像机；(2) 彩色摄像机的清晰度从420、480至540线不断的提高；(
10、3) 彩转黑摄像机的产生；(4) 宽动态摄像机的出现；(5) 超低照度摄像机的诞生；(6) 红外一体化摄像机；(7) 一体化摄像机。摄像机重要参数(1)最低照度最低照度也称为灵敏度。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。黑白摄像机的灵敏度大约是 0.02-0.5Lux(勒克斯)，彩色摄像机多在1Lux以上。O.lLux的摄像机用于普通的监视场合；在夜间使用或环境光 线较弱时，推荐使用0.02Lux的摄像机。与近红外灯配合使用时，也必须使用低照度的摄像机。(2) 白平衡物体颜色会因投射
11、光线颜色产生改变，在不同光线的场合下拍摄出的照片会有不同的色温。例如以钨丝灯(电灯 泡)照明的环境拍出的照片可能偏黄，一般来说，CCD没有办法像人眼一样会自动修正光线的改变。所以通过 白平衡的修正，它会按目前画像中图像特质，立即调整整个图像红绿蓝三色的强度，以修正外部光线所造成的 误差。有些摄像机除了设计自动白平衡或特定色温白平衡功能外，也提供手动白平衡调整(3) 背光补偿Black Light Compensation不可见光补偿、逆光补偿通常，摄像机的AGC工作点是通过对整个视场的内容做平 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
12、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，摄像机仅 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)自动增益(AGC)Automatic Gain Control自动增益控制自动增益控制摄像机输出的视频信号必须达到电视传输规定的标准电平 0.7V,即,为了能在不同的景物照度条件下都能输出的标准视频信号，必须使放大器的增益能够在较大的范围内 进行调节。这种增益调节通常都是通过检测视频信号的平均电平而自动完成的，实现此功能的电路称为自动增 益控制电路，简称AGC电路。具有AGC功能的
13、摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提咼，但此时的噪点也会 比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。(5)信噪比(S/NRatio)Signal-to-Noise Ratio信号杂讯比，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。由于在一 般情况下，信号电压远高于噪声电压，比值非常大，信噪比的单位用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。2、宽动态摄像机
14、所谓宽动态，就是把问题集中在解决逆光环境下所产生的问题。3、红外一体化摄像机（1）红外一体机的形成及原理在大多数监控场合，都要求24小时的实时监控，然而在夜间环境下，不可能每 个地方都有充足的灯光来提供摄像机所需要的光源。原理：摄像机的CCD能看到红外线，对红外光有感应4、一体化摄像机在必要场所，摄像机往往需要使用可变焦的镜头，通过远端控制来实现对现场细节方面的监控。而这样常常需 要增加额外的控制设备。一体化摄像机正是为了满足这种需要实现的，他可以通过解码器或本身自带的控制接口来进行控制。三、摄像机延伸产品类型1、枪机、半球普通摄像机主要由上图中各个部件组成的，一般安装在监视场所区域固定的地方
15、。而在有些安装场所，由于空 间较小或要求安装隐蔽。为了适应这种需求，半球型摄像机诞生了，由于他集成了护罩、支架及镜头。因此安 装体积小、方便2、云台摄像机云台是根据需求，可以通过转动方向更有效的监视一片区域的情况。而其控制主要是由解码器和后端的控制设 备通讯实现的。3、球形云台摄像机由于云台摄像机占用空间大，外观美感差，球形云台诞生了。他将云台、解码器、护罩整合在了一起，在减少 空间的同时，增加了美感。4、智能恒速球、高速球智能球比起云台控制更加的灵活，加入了部分智能化功能，比起云台只能单纯的控制方向转动速度明显的提升，恒速球一般为水平/垂直6 -15 /秒以上，高速球0.5 -120 /秒 （最高巡航速度240 /秒, 64级变速）体积变小，一般为6寸或以下；智能球可以实现360度不限位旋转；增加了预置点、巡航线 路、看守位等智能功能，并具有断电记忆不丢失。第三章硬盘录像机基础及目前主流产品1、硬盘录像机的分类硬盘录像机按系统结构可以分为两大类：基于PC架构的PC式DVR和脱离PC架构的嵌入式DVR（1）PC式硬盘录像机这种架构的DVR以传统的PC机为基本硬件，以Win98、Win2000、WinXP、Vista、Linux为基本软件，配备 图像采集或图像采集压缩卡，编制软件成为一
