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1、微機原理及接口技術,第二級,第三級,第四級,第五級,微機原理及接口技術,第四章 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng),電視監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)原理與組成,攝像部分,傳輸部分,控制部分,顯示與記錄,工程設計及舉例,4.1.1,系統(tǒng)的特點及組成,閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)（,CCTV,）是,安全技術防范,體系中的一個重要組成部分，是一種先進的、防范能力極強的綜合系統(tǒng)，它可以通過遙控攝像機及其輔助設備（鏡頭、,云臺,等）直接觀看被監(jiān)視場所的一切情況，可以把被監(jiān)視場所的情況一目了然。同時，電視監(jiān)控系統(tǒng)還可以與,防盜報警系統(tǒng),等其它安全技術防范體系聯(lián)動運行，使其防范能力更加強大。,閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)能在人們無法直接觀察的場合，卻能實時、形象
2、、真實地反映被監(jiān)視控制對象的畫面，并已成為人們在現(xiàn)代化管理中監(jiān)控的一種極為有效的觀察工具。由于它具有只需一人在控制中心操作就可觀察許多區(qū)域，甚至遠距離區(qū)域的獨特功能，被認為是保安工作之必須手段。,閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)能提供某些重要區(qū)域近距離的觀察、監(jiān)視和控制。系統(tǒng)符合國家有關技術規(guī)范。一般在系統(tǒng)應設置電視攝像機，以實現(xiàn)全方位監(jiān)控。系統(tǒng)的主要設備應配置電視監(jiān)視器、時滯,錄像機,和畫面處理器等，使用戶能調(diào)看任意一個畫面和遙控操作任意一臺有遙控功能攝像機的,云臺,和變焦功能。,閉路電視（又稱,CCTV,）監(jiān)控系統(tǒng)是安防領域中的重要組成部分，系統(tǒng)通過攝像機及其輔助設備（鏡頭、云臺等），直接觀察被監(jiān)視場所的
3、情況，同時可以把監(jiān)視場所的情況進行同步錄像。另外，電視監(jiān)控系統(tǒng)還可以與,防盜報警系統(tǒng),等其他安全技術防范體系聯(lián)動行動，使用戶安全防范能力得到整體的提高。,4.2,系統(tǒng)組成,前端，獲取圖像或聲音,克服失真、衰減，分有線和無線傳輸,監(jiān)視器、錄像機、錄音機,分配、同步、切換等,1.,攝像機：在系統(tǒng)中，攝像機處于系統(tǒng)的最前沿，它將被設物體的光圖像轉(zhuǎn)變成電信號,-,視頻信號，為系統(tǒng)提供信號源，因此它是系統(tǒng)中最重要的設備之一。,2.,攝像機鏡頭：攝像機,光學鏡頭,的作用是把被觀察目標的光像聚焦于,CCD,傳感器,件上，在傳感器件上產(chǎn)生的圖像將是物體的倒像，盡管用一個簡單的凸透鏡就可以實現(xiàn)上述目的，但這時的
4、圖像質(zhì)量不高，不能在中心和邊緣都獲得清晰的圖像，為此往往附加若干透鏡元件，組成一道復合透鏡，方能得到滿意的圖像。,3.,云臺：它與攝像機配合使用能達到上下左右轉(zhuǎn)動的目的。擴大一臺攝像機的監(jiān)視范圍，同時能在一定范圍內(nèi)跟蹤木便進行攝像，提高了攝像機的實用價值。由于使用環(huán)境不同，云臺的種類很多。,4.,防護罩,（防塵罩）和支架、解碼器：防塵罩的作用是用來保護攝像機和鏡頭不受諸如有害氣體、大灰塵及人為有意破壞等環(huán)境條件的影響。,解碼器則用來完成對攝像機鏡頭，全方面云臺的總線控制。,支架是用于攝像機安裝時作為支撐的，并將攝像機連接于安裝部位的輔助器件上。,5.,監(jiān)視器：監(jiān)視器是電視監(jiān)控系統(tǒng)的終端顯示設備
5、。整個系統(tǒng)的狀態(tài)最終都要體現(xiàn)在監(jiān)視的屏幕上。監(jiān)視器的優(yōu)劣直接影響著整個系統(tǒng)的最終效果。,6.,信號傳輸：當監(jiān)控現(xiàn)場于控制中心較近時采用視頻圖像，控制信號直接傳輸?shù)姆绞剑斁嚯x較遠時，采用射頻、微波、或者光纖傳輸?shù)姆绞健?常用設備有：同軸電纜、雙絞線、光纖?？蓚鬏斁嚯x由近到遠依次遞增。,7.,控制中心控制設備與監(jiān)視設備：（,1,）視頻信號分配放大器；（,2,）,矩陣,（視頻信號切換器）；（,3,）終端控制器（操作鍵盤）；（,4,）報警擴展打印器（,5,）字符發(fā)生器、電梯層樓疊加顯示器；（,6,）終端解碼器；（,7,）終端控制器；（,8,）,多畫面分割器,；（,9,）視頻移動,探測器,；（,10,
6、）隔離接地環(huán)路變壓器；（,11,）計價及控制機柜,4.1.3,組成形式,1.,單頭單尾,2.,單頭多尾,3.,多頭單尾,4.,多頭多尾,4.2,攝像機及其選擇,在技術防范中攝像機是用來進行定點或流動的監(jiān)視和圖像取證。,要求攝像機各個部件的體積小、重量輕、易于安裝和隱蔽、偽裝、系統(tǒng)操作簡便、調(diào)整機構(gòu)少。,必要時要有遙控裝置用來遙控其某些功能。,攝像機主要技術參數(shù),。,攝像機是獲取監(jiān)視現(xiàn)場圖像的前端設備，它以面陣,CCD,圖像傳感器為核心部件，外加同步信號產(chǎn)生電路、視頻信號處理電路及電源等。近年來，新型的低成本,CMOS,圖像傳感器有了較快速的發(fā)展，基于,CMOS,圖像傳感器的攝像機已開始被應用于
7、對圖像質(zhì)量要求不高的可視電話或會議電視系統(tǒng)中。由于,CMOS,圖像傳感器的分辨率和低照度等到主要指標暫時還比不上,CCD,圖像傳感器，因此，在電視監(jiān)控系統(tǒng)中使用攝像機仍為,CCD,攝像機。,1.,色彩：監(jiān)控攝像機有黑白和彩色兩種，通常黑白監(jiān)控攝像機的水平清晰度比彩色監(jiān)控攝像機高，且黑白監(jiān)控攝像機比彩色監(jiān)控攝像機靈敏，更適用于光線不足的地方和夜間燈光較暗的場所。黑白監(jiān)控攝像機的價格比彩色便宜。但彩色的圖像容易分辨衣物與場景的顏色，便于及時獲取、區(qū)分現(xiàn)場的實時信息。,2.,CCD,尺寸及像素數(shù),CCD,尺寸指的是,CCD,圖像傳感器感光面的對角線尺寸，早期的,CCD,尺寸比較大，為,l/3in,、
8、,2/3in,和,1/2in,等幾種，因而近年來用于電視監(jiān)控攝像機的,CCD,尺寸以,1/3in,為主流。,像素數(shù)指的是攝像機,CCD,傳感器的最大像素數(shù)，有些給出了水平及垂直方向的像素數(shù)，如,500H*582V,，有些則組出了前兩者的乘積值，如,30,萬像素。對于一定尺寸的,CCD,芯片，像素數(shù)越多則意味著每一像素單元的面積越小，因而由該芯片構(gòu)成的攝像機的分辨率也就越高。例如，在電視監(jiān)控攝像機中使用的,CCD,傳感器的像素有的已達到幾百萬像素。,3.,分辨率（清晰度）,清晰度分為水平清晰度和垂直清晰度兩種；,分辨率,分辨率是衡量攝像機優(yōu)劣的一個重要參數(shù)，通常是指水平解晰度，它指的是當攝像機攝
9、取等間隔排列的黑白相間條紋時，在監(jiān)視器,(,應比攝像機的分辨率高,),上能夠看到的最多線數(shù)。當超過這一線數(shù)時，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相間的線條。工業(yè)監(jiān)視用攝像機的分辨率通常在,380,460,線之間，黑白,500,線，彩色,400,線，廣播級攝像機的分辨率則可達到,700,線左右。,4.,照度單位被照面積上接受到的光通量稱為照度。,Lux,(,勒克斯,),是標稱光亮度,(,流明,),的光束均勻射在,lm,2,面積上時的照度。監(jiān)控攝像機的靈敏度以最低照度來表示，這是監(jiān)控攝像機以特定的測試卡為攝取標，在鏡頭光圈為,0.4,時，調(diào)節(jié)光源照度，用示波器測其輸出端的視頻信號幅度為額
10、定值的,10%,，此時測得的測試卡照度為該攝像機的最低照度。所以實際上被攝體的照度應該大約是最低照度的,10,倍以上才能獲得較清晰的圖像。目前一般選用黑白監(jiān)控攝像機的最低照度，當相對孔徑為,F,1.4,時，最低照度要求選用小于,0.1Lux;,選用彩色監(jiān)控攝像機的最低照度，當相對孔徑為,F,1.4,時，最低照度要求選用小于,2Lux,。,5,同步 要求監(jiān)控攝像機具有電源同步、外同步信號接口。對電源同步而言，使所有的攝像機由監(jiān)控中心的交流同相電源供電，使監(jiān)控攝像機場同步信號與市電的相位鎖定，以達到攝像機同步信號相位一致的同步方式。對外同步而言，要求配置一臺同步信號發(fā)生器來實現(xiàn)強迫同步，電視系統(tǒng)掃
11、描用的行頻、場頻、幀頻信號，復合消隱信號與外設信號發(fā)生器提供的同步信號同步的工作方式。系統(tǒng)只有在同步的情況下，圖像進行時序切換時就不會出現(xiàn)滾動現(xiàn)象，錄、放像質(zhì)量才能提高。,6.,電源 監(jiān)控攝像機電源一般有交流,220V,，交流,24V,，直流,12V,，可根據(jù)現(xiàn)場情況選擇攝像機電源但推薦采用安全低電壓。選用,12V,直流電壓供電時，往往達不到攝像機電源同步的要求，必須采用外同步方式，才能達到系統(tǒng)同步切換的目的。,7,自動增益控制,(AGC),所有攝像機都有一個將來自,CCD,的信號放大到可以使用水準的視頻放大器，其放大量即增益，等效于有較高的靈敏度，可使其在微光下靈敏，然而在亮光照的環(huán)境中放大
12、器將過載，使視頻信號畸變。為此，需利用攝像機的自動增益控制（,AGC,）電路去探測視頻信號的電平，適時地開關,AGC,，從而使攝像機能夠在較大的光照范圍內(nèi)工作，此即動態(tài)范圍，即在低照度時自動增加攝像機的靈敏度，從而提高圖像信號的強度來獲得清晰的圖像。,8,信噪比信噪比也是攝像機的一個主要參數(shù)。其基本定義是信號對于噪聲的比值乘以,20log,，一般攝像機給出的信噪比值均是在,AGC(,自動增益控制,),關閉時的值，因為當,AGC,接通時，會對小信號進行提升，使得噪聲電平也相應提高。,CCD,攝像機的信噪比的典型值一般為,45,55dB,。測量信噪比參數(shù)時，應使用視頻雜波測量儀直 接連接于攝像機的
13、視頻輸出端子上。,9,背景光補償 通常，攝像機的,AGC,工作點是通過對整個視場的內(nèi)容作平均來確定的，但如果視場中包含一個很亮的背景區(qū)域和一個很暗的前景目標，則此時確定的,AGC,工作點有可能對于前景目標是不夠合適的，背景光補償有可能改善前景目標顯示狀況。當背景光補償為開啟時，攝像機僅對整個視場的一個子區(qū)域求平均來確定其,AGC,工作點，此時如果前景目標位于該子區(qū)域內(nèi)時，則前景目標的可視性有望改善。,10,電子快門 在,CCD,攝像機內(nèi)，是用光學電控影像表面的電荷積累時間來操縱快門。電子快門控制攝像機,CCD,的累積時間，當電子快門關閉時，對,NTSC,攝像機，其,CCD,累積時間為,1/60
14、,秒；對于,PAL,攝像機，則為,1/50,秒。當攝像機的電子快門打開時，對于,NTSC,攝像機，其電子快門以,261,步覆蓋從,1/60,秒到,1/10000,秒的范圍；對于,PAL,型攝像機，其電子快門則以,311,步覆蓋從,1/50,秒到,1/10000,秒的范圍。當電子快門速度增加時，在每個視頻場允許的時間內(nèi)，聚焦在,CCD,上的光減少，結(jié)果將降低攝像機的靈敏度，然而，較高的快門速度對于觀察運動圖像會產(chǎn)生一個,停頓動作,效應，這將大大地增加攝像機的動態(tài)分辨率。,10,寬動態(tài) 寬動態(tài)技術是在非常強烈的對比下讓攝像機看到影像的特色而運用的一種技術。解決方法就是用一顆,CCD,，但是上面的每
15、一點在單一時間內(nèi)曝光兩次，一次長曝光,(,低快門,),，一次短曝光,(,高快門,),，所以每一點都有兩個數(shù)據(jù)輸出，就叫”雙輸出,CCD”,，正因為每點有兩個數(shù)據(jù)輸出，總資料量就比一般,CCD,多了一倍，因此傳輸?shù)乃俣鹊么笊弦槐恫拍馨奄Y料搬出來，所以又叫”雙速,CCD(Double,Speed CCD),。雙輸出,CCD,扔出一個長曝光及短曝光的訊號給,DSP,，,DSP,去運算再加總，所謂”寬動態(tài)攝像機”就出來了。,4.2.1,攝像機的主要類型,、依成像色彩劃分 彩色攝像機：適用于景物細部辨別，如辨別衣著或景物的顏色。黑白攝像機：適用于光線不充足地區(qū)及夜間無法安裝照明設備的地區(qū)，在僅監(jiān)視景物的
16、位置或移動時，可選用黑白攝像機。,、依分辨率靈敏度等劃分 影像像素在,38,萬以下的為一般型，其中尤以,25,萬像素（,512*492,）、分辨率為,400,線的產(chǎn)品最普遍。影像像素在,38,萬以上的高分辨率型。,3,、按攝像機形狀劃分 攝像機按外形劃分主要有：槍式攝像機、針孔型攝像機、半球型攝像機。,4,、按,CCD,靶面大小劃分,1,英寸,靶面尺寸為寬,12.7mm*,高,9.6mm,，對角線,16mm,。,2/3,英寸,靶面尺寸為寬,8.8mm*,高,6.6mm,，對角線,11mm,。,1/2,英寸,靶面尺寸為寬,6.4mm*,高,4.8mm,，對角線,8mm,。,1/3,英寸,靶面尺寸為寬,4.8mm*,高,3.6mm,，對角線,6mm,。,1/4,英寸,靶面尺寸為寬,3.2mm*,高,2.4mm,，對角線,4mm,。,5,、按掃描制式劃分,PAL,制。,NTSC,制。,6,、依供電電源劃分,220VAC,，,PAL,系統(tǒng)。,24VAC,。,12VDC,，國內(nèi)攝像機多屬此類。,
第四章 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)
