闭路监控技术(编辑修改稿)

闭路监控技术(编辑修改稿)内容摘要：

电子数码放大。 在电动伸缩镜头中，光圈的调整有三种，即：自动光圈、直流驱动自动光圈、电动调整光圈。 其聚焦和变倍的调整，则只有电动调整和预置两种，电动调整是由镜头内的马达驱动，而预置则是通过镜头内的电位计预先设置调整停止位，这样可以免除成像必须逐次调整的过程，可精确与快速定位。 在球形罩一体化摄像系统中，大部分采用带预置位的伸缩镜头。 另一项令用户感兴趣的则是快速聚焦功能，它由测焦系统与电动变焦反馈控制系统构成。 镜头与摄像机 CCD 尺寸的关系 1/2” 镜头既可用于 1/2” 摄像机，也可用于 1/3” 摄像机，但视角会减少 25%左 20 右。 1/3” 镜头不能用于 1/2” 摄像机，只能用于 1/3” 摄像机。 不同种类镜 头的应用范围  手动、自动光圈镜头的应用范围 手动光圈镜头是的最简单的镜头，适用于光照条件相对稳定的条件下，手动光圈由数片金属薄片构成。 光通量靠镜头外径上的一个环调节。 旋转此圈可使光圈收小或放大。 在照明条件变化大的环境中或不是用来监视某个固定目标，应采用自动光圈镜头，比如在户外或人工照明经常开关的地方，自动光圈镜头的光圈的动作由马达驱动，马达受控于摄像机的视频信号。 手动光圈镜头和自动光圈镜头又有定焦距（光圈）镜头自动光圈镜头和电动变焦距镜头之分。  定焦距（光圈）镜头，一般与电子快门摄像机配套，适用于室 内监视某个固定目标的场所作用。 定焦距镜头一般又分为长焦距镜头，中焦距镜头和短焦距镜头。 中焦距镜头是焦距与成像尺寸相近的镜头；焦距小于成像尺寸的称为短距镜头，短焦距镜头又称广角镜头，该镜头的焦距通常是28mm以下的镜头，短焦距镜头主要用于环境照明条件差，监视范围要求宽的场合，焦距大于成像尺寸的称为长焦距镜头，长焦距镜头又称望远镜头，这类镜头的焦距一般在 150mm以上，主要用于监视较远处的景物。  手动光圈镜头，可与电子快门摄像机配套，在各种光线下均可使用。  自动光圈镜头，（ EF）可与任何 CCD 摄像机配套， 在各种光线下均可使用，特别用于被监视表面亮度变化大、范围较大的场所。 为了避免引起光晕现象和烧坏靶面，一般都配自动光圈镜头。  电动变焦距镜头，可与任何 CCD 摄像机配套，在各种光线下均可使用， 21 变焦距镜头是通过遥控装置来进行光对焦，光圈开度，改变焦距大小的。 镜头的主要性能指标有以下几个：  1 焦距：焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。 由于焦距和视场角是 一一对应的，一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观测细节重要，还是有一个大的观测范围重要，如果要看细节，就选择长焦距镜头；如果看近距离大场面，就选择小焦距的广角镜头。  2 光阑系数：即光通量，用 F 表示，以镜头焦距 f 和通光孔径 D 的比值来衡量。 每个镜头上都标有最大 F 值，例如 6mm/ 代表最大孔径为 毫米。 光通量与 F 值的平方成反比关系， F 值越小，光通量越大。 镜头上光圈指数序列的标值为 ， 2， ， 4， ， 8， 11， 16， 22 等，其规律是前一个标值时的 曝光量正好是后一个标值对应曝光量的 2 倍。 也就是说镜头的通光孔径分别是 1/， 1/2， 1/， 1/4， 1/， 1/8， 1/11， 1/16，1/22，前一数值是后一数值的根号 2 倍，因此光圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越大。 另外镜头的光圈还有手动（ MANUAL IRIS）和自动光圈（ AUTO IRIS）之分。 配合摄像头使用，手动光圈适合亮度变化不大的场合，它的进光量通过镜头上的光圈环调节，一次性调整合适为止。 自动光圈镜头会随着光线的变化而自动调整，用于室外、入口等光线变化大且频繁的场 合。  3 自动光圈镜头：自动光圈镜头目前分为两类：一类称为视频（ VIDEO） 22 驱动型，镜头本身包含放大器电路，用以将摄像头传来的视频幅度信号转换成对光圈马达的控制。 另一类称为直流（ DC）驱动型，利用摄像头上的直流电压来直接控制光圈。 这种镜头只包含电流计式光圈马达，要求摄像头内有放大器电路。 对于各类自动光圈镜头，通常还有两项可调整旋钮，一是 ALC 调节（测光调节），有以峰值测光和根据目标发光条件平均测光两种选择，一般取平均测光档；另一个是 LEVEL 调节（灵敏度），可将输出图像变得明亮或者暗淡。  4 变倍镜头： 变倍镜头分为手动（ MANUAL ZOOM LENS）和电动（ AUTO ZOOM LENS）两种，手动变倍镜头一般用于科研项目而不用在闭路监视系统中。 在监控很大的场面时，摄像头通常要配合电动镜头和云台使用。 电动镜头的好处是变焦范围大，既可以看大范围的情况，也可以聚焦某个细节，再加上云台可以上下左右的转动，可视范围就非常大了。 电动镜头有 6 倍、 10 倍、 15 倍、 20 倍等多种倍率，如果再知道基准焦距，就可以确定镜头焦距的可变范围。 例如一个 6 倍电动镜头，基准焦距为 毫米，那么其变焦范围就是 到 51 毫米连续可调， 视场角为 到 度。 电动镜头的控制电压一般是直流 8V~16V，最大电流为 30 毫安。 所以在选控制器时，要充分考虑传输线缆长度，如果距离太远，线路产生的电压下降会导致镜头无法控制，必须提高输入控制电压或更换视频矩阵主机配合解码器控制。 焦距的计算： 1公式计算法：视场和焦距的计算 视场系指被摄取物体的大小，视场的大小是以镜头至被摄取物体距离，镜头焦头及所要求的成像大小确定的。 23 镜头的焦距，视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算如下； f=wL/W f=hL/h f；镜头焦距 w：图象的宽度（被摄物体在 ccd 靶面上成象宽度） W：被摄物体宽度 L：被摄物体至镜头的距离 h：图象高度（被摄物体在 ccd 靶面上成像高度）视场（摄取场景）高度 H：被摄物体的高度 ccd 靶面规格尺寸： 单位 mm 规格 1/3 1/2 2/3 1 W H 由于摄像机画面宽度和高度与电视接收机画面宽度和高度一样，其比例均为 4:3,当 L 不变， H 或 W增大时， f 变小，当 H或 W 不变， L 增大时， f增大。 2视场角的计算 如果知道了水平或垂直视场角便可按公式计算出现场宽度和高度。 水平视场角 β （水平观看的角度） β=2tg 1= 垂直视场角 q（垂直观看的角度） q=2tg1= 式中 w、 H、 f 同上 水平视场角与垂直视场角的关系如下： q=或 =q 表 2 中列出了不同尺寸摄像层和不同焦距 f时的水平视场角 b的值，如果知道了水平或垂直场角便可按下式计算出视场角便可按下式计算出视场高度 H 24 和视场宽度 W. H=2Ltg、 W=2Ltg 例如；摄像机的摄像 管为 17mm(2/3in),镜头焦距 f 为 12mm，从表 2 中查得水平视场角为 40℃ 而镜头与被摄取物体的距离为 2m，试求视场的宽度 w。 W=2Ltg=22tg= 则 H=W== 焦距 f越和长，视场角越小，监视的目标也就小。 图解法 如前所示，摄像机镜头的视场由宽（ W）。 高（ H）和与摄像机的距离（ L）决定，一旦决定了摄像机要监视的景物，正确地选择镜头的焦距就由来 3 个因素决定； *.欲监视景物的尺寸 *.摄像机与景物的距离 *.摄像机成像器的尺士：1/ 1/ 2/3或 1。 图解选择镜头步骤： 所需的视场与镜头的焦距有一个简单的关系。 利用这个关系可选择适当的镜头。 估计或实测视场的最大宽度；估计或实测量摄像机与被摄景物间的距离；使用 1/3” 镜头时使用 图 2，使用 1/2镜头时使用 图 3，使用 2/3” 镜头时使用 图 4，使用 1镜头时使用 图 5。 具体方法：在以 W 和 L为座标轴的图示 25 中，查出应选用的镜头焦距。 为确保景物完全包含在视场之中，应选用座标交点上，面那条线指示的数值。 例如： 视场宽 50m,距离 40m,使用 1/3格式的镜头，在座标 图 中的交点比代表 4mm 镜头的线偏上一点。 这表明如果 使用 4mm 镜头就不能覆盖 50m 的视场。 而用 的镜头则可以完全覆盖视场。 f=vD/V 或 f=hD/H 其中， f代表焦距， v代表 CCD 靶面垂直高度， V代表被观测物体高度， h 代表CCD 靶面水平宽度， H代表被观测物体宽度。 举例：假设用 1/2”CCD 摄像头观测，被测物体宽 440 毫米，高 330 25 毫米，镜头焦点距物体 2500 毫米。 由公式可以算出： 焦距 f=≈36 毫米 或 焦距 f=≈36 毫米 当焦距数值算出后，如果没有对应焦距的镜头是很正常的，这时可以根据产品目录选择相近的型号，一般选择比计算值小的，这样视角还会大一些。 北京同安创公司经销的镜头品牌有： 日本 SPACECOM、日本精工 AVENIR 视频切换与控制主机 １、单纯型的云台、镜头及防护罩控制器 其功能是仅仅实现对单台或多台执行云台旋转、上下俯仰、对云台上的摄象机镜头控制聚焦、光圈调整及变焦变倍功能，较复杂的装置还可对云台上的防护罩作加热、除霜等控制。 ２、手动视频切换器 它是视频切换器最简单的一种，该装置上有若干按键，用以对单一监视器输出显示所选择的某台摄象机图像。 手动切换比较经济可靠，可将４～１６路视频输入切换到一台监视器上输出。 其缺点是使用这种类型切换器对摄象机进行手动切换时，监视器上会出现垂直翻转和滚动，直至监视器确定有输入摄象机的垂直同步脉冲后才会消失。 26 ３、顺序视频切换器 多路视频信号要送到同一处监控，可以一路视频对应一台监视器，但监视器占地大，价格贵，如果不要求时时刻刻监控，可以在监控室增设一台切换器，把摄像机输出信号接到切换器的输入端，切换器的输出端接 监视器，切换器的输入端分为 2,4,6,8,12,16,切换器有手动切换、自动切换两种工作方式，手动方式是想看哪一路就把开关拨到哪一路；自动方式是让预设的视频按顺序延时切换，切换时间通过一个旋钮可以调节，一般在 1 秒到 35 秒之间。 切换器的价格便宜（一般只有三五百元），联接简单，操作方便，但在一个时间段内只能看输入中的一个图像。 要在一台监视器上同时观看多个摄像机图像，就需要用画面分割器。 顺序视频切换器是使来自多台摄象机的图像在一台监视器上选择显示一幅，再显示另一幅，摄象机的显示顺序和显示停留时间可由用户程序设置或 修改。 顺序视频切换器采用垂直间隔切换，以消除监视器上的图像闪烁、抖动或滚动，使观察监视器的人可以舒适地观看。 所谓垂直间隔切换，是视频播放时切换视频的一种方式。 切换器中的电子系统寻找每一台摄象机的垂直同步脉冲，然后切换这一垂直脉冲间的视频，消除监视器上的垂直滚动和抖动，得到无滚动切换的效果。 实现无滚动切换的前提是摄象机需要有行同步电路，这样多台摄象机用同一交流电源相位的电源供电时，可使多台摄象机同时产生垂直同步脉冲，这也是使用２４Ｖ交流电源的摄象机能在闭路电视监控系统中得到广泛应用的原因之一。 在较大型的系 统中，如果摄象机使用不同相位的非２４Ｖ交流电源，此时需要消除监视器上的垂直滚动，则要么要求摄象机具有非同步或信号锁定功能，要么使用摄象机上的可调相位选择，根据不同交流电源相位间的垂直同步定时差异来进 27 行调整。 为了监控的需要，一般顺序切换器带有 报警 切换功能，即发生 报警 时，该顺序切换器会自动将 报警 区域的摄象机图像切换到监视器上显示输出。 ４、视频矩阵切换与控制主机 所谓视频矩阵切换就是可以选择任意一台摄象机的图像在任一指定的监视器上输出显示，犹如Ｍ台摄象机和Ｎ台监视器构成的Ｍ＊Ｎ矩阵一般，视应用需要和 装置中模板数量的多少，矩阵切换系统可大可小，小型系统是４＊１，大型系统可以达到１０２４＊２５６或更大。 在以视频矩阵切换与控制主机为核心的系统中，每台摄象机的图像需要经过单独的同轴电缆传送到切换与控制主机；对云台与镜头的控制，则一般由主机经由双绞线或者多芯电缆先送至解码／驱动器，由解码器先对传来的信号进行译码，即确定执行何种控制动作。 解码／驱动器具有的功能如下： （１）前端摄象机电源的开关控制。 （２）对来自主机的命令进行译码，控制云台与镜头，可完成的动作有： 云台的左右旋转 、云 台的上下俯仰、云台的扫描旋转（定速或变速） 、云台预置位的快速定位 、镜头光圈大小的改变 、镜头聚焦的调整 、镜头变焦变倍的增减 、镜头预置位的定位 、摄象机防护罩雨刷的开关 、某些摄象机防护罩降温风扇的开关（大多数采用温度控制自动开关） 、某些摄象机防护罩除霜加热器的开关（大多数采用低温时自动加电至指定温度时自动关闭） （３）通过固态继电器提高对执行动作的驱动能力。 28 （４）与切换控制主机间的传输控制。 视解码器所接受代码的形式不同，。