监控系统基础知识

一、摄像机主要参数和选型摄像机是监控系统的眼睛，它是拾取图像信号的设备。

被监视场所通过摄像机将画面的光信号变为电信号（图像信号），再经过放大、整形等一系列信号处理，通过传输部分、控制部分之后到达录制设备、访问设备和显示设备。

摄像机具有黑白和彩色之分，由于黑白摄像机具有高分辨率、低照度等优点，特别是它可以在红外光照下成像，因此在电视监控系统中，黑白CCD摄像机仍具有较高的市场占有率。

但在家庭监控系统中，选择彩色摄像机的用户居多。

摄像机又分为枪式摄像机、红外摄像机、一体式摄像机、变倍摄像机、半球式摄像机、烟感式摄像机等等，而在家庭监控中所用到的只有其中几种，大家应该有初步的了解。

CCD：CCD是Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写，它是一种半导体成像器件，我们常用的摄像机CCD以1/3in、1/4in的芯片居多，1/3in的芯片摄像效果好于1/4in；分辨率：摄像机分辨率的指标是水平分辨率，其单位为线对，即成像后可以分辨的黑白线对的数目。

常用的黑白摄像机的分辨率一般为380-600，彩色为380-480，其数值越大成像越清晰。

一般的监视场合，用400线左右的黑白摄像机就可以满足要求。

照度（灵敏度）：在镜头光圈大小一定的情况下，获取规定信号电平所需要的最低靶面照度。

例如：使用F1.2的镜头，当被摄物体表面照度为0.04Lux时，摄像机输出信号的幅值为350mV，即最大幅值的50％，则称此摄像机的灵敏度为0.04Lux/F1.2。

如果被摄物体表面照度再低，监视器屏幕上将是一幅很难分辨层次的灰暗图像。

根据经验一般所选摄像机的灵敏度为被摄物体表面照度的1/10时较为合适。

参考环境照度：夏日阳光下 100000Lux 阴天室外 10000Lux电视台演播室 1000Lux 距60W台灯60cm桌面 300Lux室内日光灯 100Lux 黄昏室内 10Lux20cm处烛光 10-15Lux 夜间路灯 0.1Lux快门：电子快门的时间在1/50-1/100000秒之间，摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式，可根据环境的亮暗自动调节快门时间，得到清晰的图像。

同步：用摄像机内同步信号发生电路产生的同步信号来完成操作。

外同步：使用一个外同步信号发生器，将同步信号送入摄像机的外同步输入端。

电源电压：目前摄像机的输入电压常见的有以下几种：DC12V，AC24V，AC110V，AC220V，在同型号线材的情况下电压越高抗干扰能力越强，传输距离越远。

信噪比：即信号电压与噪声电压的比值。

CCD摄像机信噪比的典型值在45～55dB之间。

一般的电视监控系统中要选50dB左右的，这样不仅能满足行业标准中规定系统信噪比不小于38dB 的要求，更重要的是当环境照度不足时，信噪比越高的摄像机图像就越清晰摄像机的选择根据安装方式选择：如固定安装，摄象机多选用普通枪式摄象机或半球型摄象机。

根据安装地点选择：普通摄象机，即可壁装又可吊顶安装，因此室内室外不受限制，比较灵活。

半球型摄象机，只能吸顶安装，所以多用于室内且安装高度有一定限制，但和枪式摄象机相比，不需要另配镜头、防护罩、支架，安装方便，美观隐蔽，并且价格经济。

根据环境光线选择：如果光线条件不理想，应尽量选用照度较低的摄象机，如彩色照低照度摄象机、彩色黑白自动转换两用型摄象机、低照度黑白摄象机等，以达到较好的采集效果。

需要说明的是，如果光线照度不高，而用户对监视图象清晰度要求较高时，宜选用黑白摄象机。

如果没有任何光线，就必须增加红外灯提供照明或选用具有红外夜视功能的摄象机。

根据对图象画质的分辨率要求选择：如果对图象画质的分辨率要求较高，应选用电视线指标较高的摄象机。

一般来说，对于彩色摄象机，420电视线、450电视线都为中解析摄象机，470电视线以上都为高解析摄象机。

清晰度越高，价格也就相对越高。

二、普通枪式摄像机枪式摄像机是我们最常见也是应用最广泛的摄像机之一，银行、商场、体育馆、医院等公共场所随处可见，在家庭监控系统中，枪式摄像机是性价比较高的产品，一般情况下，同样的价格和技术参数，枪式摄像机的图像效果好于半球式和红外摄像机，如果没有特殊要求，枪式摄像机能够满足普通用户的监控需要。

需要注意的是：枪式摄像机由摄像机和镜头两大部分组成，在各商家列出的闭路电视监控器材清单中的摄像机通常都是不带镜头的（一体化摄像机除外），因此在实际应用中，应根据监控现场的实际环境及用户要求，为摄像机配合适的镜头，对家庭用户而言，选择固定镜头就可以了。

一般的枪式摄像机选择方法：确定画面要求：普通场合使用，一般使用380线到420线的摄像机可以了。

如果视频信号直接介入电视机，选择380线就可以了（电视机的分辨率只有380线，当然，高分辨率的电视就另论了），如果接入电脑或显示器，选择420线或更高的分辨率；分辨率越高，图像效果越好，价格也就越高。

确定CCD的大小：摄像机中，同样的分辨率，不同大小的CCD，最终的图像效果不同：CCD 的体积越大，图像效果越好，价格也就越高。

另外，不同厂家的CCD质量也不尽相同，对家庭用户而言，我们没有必要太多的关心品牌，满足我们的要求就可以，当然要注意产品的售后服务。

参考监控环境光线确定摄像机的照度：无论室内室外，每个摄像机所处的位置其环境光线都有所不同，如果环境光线能够正常工作（比如看书、做饭等），选择0.8-1Lux（照度）的就可以了，Lux的数值越低照度越好，如果环境比较暗，选用Lux数值比较小的摄像机，过于黑暗，就需要考虑可感红外摄像机，具体多少很难给出一个数值，大家可参考本站有关文章了解。

除此之外，摄像机的其他技术参数同样对监视效果有一定的作用，主要的就是以上的三个方面，最好能对摄像机的全部性能有个大概的了解，以便于合理的作出选择，我们常听有人说：“1／x、4X0线0.x的枪机”实际就是说出了一台枪式摄像机的基本参数。

三、半球式摄像机半球式摄像机是一种主要应用于室内厅堂、走廊、过道等吸顶安装的摄像机；半球式摄像机安装简单，不需要支架，但要注意安装时的角度调整和高度限制；这里所要介绍的是我们常见的安装于大厅、走廊、过道等地方的吸顶式摄像机，他由一个半球式的护罩和内置的单板式摄像机和红外灯（可选）组成。

由于它的摄像机完全隐藏在一个半球式的外壳中，故此得名半球式摄像机。

半球式摄像机由于体积小巧，比较美观，但也有成像效果和照度不如枪式摄像机的缺点（相同参数的情况下）。

半球式摄像机的分类：1）、按其大小分类：有5寸、7寸、9寸等大中小的区别；2）、按其色彩成像方式分类：彩色、黑白、彩色转黑白；3）、按其摄像照明情况分类：普通、红外；4）、在工程中经常有用到内置云台和解码器的半球式摄像机，也可以统称为半球式摄像机；注意事项：1）、注意安装环境的高度：过高的顶棚不能安装半球式；2）、注意安装环境的照度：一般走廊、大厅、过道的环境光线都不是特别好，加上半球式摄像机本身镜头比较小，透光率低，合适的照度选择也是关键；3）、注意镜头的选择：半球式摄像机在一般的情况下多用于走廊、过道等场所，必须注意摄像机取景范围的要求，过小的光圈不能看清远处，过大的光圈不能看见近处，加上半球式摄像机并不能和枪式摄像机一样随时更换镜头，您就必须对镜头的选择提前作出判断；四、红外摄像机（夜视摄像机）人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。

其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。

比紫光波长更短的光叫紫外线，比红光波长更长的光叫红外线，人的肉眼是看不到红外线的。

因为数码摄像机用CCD感应所有光线(可见光、红外线和紫外线等),这就造成所拍摄影像和我们肉眼只看到可见光所产生的影像很不同。

为了解决这个问题，数码摄像机在镜头和CCD之间加装了一个红外滤光镜，其作用就是阻挡红外线进入CCD,让CCD只能感应到可见光，这样就使数码摄像机拍摄到的影像和我们肉眼看到的影像相一致了。

红外夜视，就是在夜视状态下，数码摄像机会发出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的物体，关掉红外滤光镜，不再阻挡红外线进入CCD，红外线经物体反射后进入镜头进行成像，这时我们所看到的是由红外线反射所成的影像，而不是可见光反射所成的影像，即此时可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的影像。

目前大多数的红外摄像机都采用LED红外发光二级管作为红外摄象机的主要材料，详细产品图和外观如图：红外线摄像机的原理特性及其选择与使用在电视监控系统工程中，过去很少应用红外灯，但由于现今社会犯罪比率不但增加，红外线在夜间监视所扮演的角色更加突出，不仅金库、油库、军械库、图书文献库、文物部门、监狱等重要部门采用，而且也在一般监控系统中都被采用。

甚至居民小区电视监控工程也应用了红外线摄像机。

这说明人们对电视监控系统工程的要求愈来愈规范、愈来愈高。

对重要的场所越来越要求做到24小时连续监控。

实现夜视的方法，可以采用常规的可见光照明，但此法不仅不能隐蔽，反而更加暴露监控目标。

隐蔽的夜视监控，目前都是采用红外摄像技术。

红外摄像技术分为被动红外摄像技术和主动红外摄像技术。

被动红外摄像技术是利用任何物体在绝对零度(一273℃)以上都有红外光发射的原理。

由于人的身体和发热物体发出的红外光较强，其它非发热物体发出的红光很微弱，因此，利用特殊的红外摄像机就可以实现夜间监控。

被动红外摄像技术由于设备造价高且不能反映周围环境状况，因此在夜视系统中不被采用。

主动红外摄像技术是利用特制的"红外灯"人为产生红外辐射，产生人眼看不见而普通摄像机能捕捉到的红外光，辐射"照明"景物和环境，利用普通低照度CCD黑白摄像机或使用"白天彩色夜间自动变黑白"的摄像机或"红外低照度彩色摄像机"去感受周围环境反射回来的红外光，从而实现夜视功能。

红外线摄像机的原理特性光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米（1nm=10-9m）到1毫米（mm）左右。

人眼可见的只是其中一部分，我们称其为可见光，可见光的波长范围为380nm～780nm，可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光，波长比紫光短的称为紫外光，波长比红外光长的称为红外光。

红外灯按其红外光辐射机理分为半导体固体发光（红外发射二级管）红外灯和热辐射红外灯两种。

一般市场上主要采用红外发射二极管的红外灯，其原理及特性我们介绍如下：由红外发光二级管矩阵组成发光体。

红外发射二级管由红外辐射效率高的材料（常用砷化镓GaAs）制成PN结，外加正向偏压向PN结注入电流激发红外光。

光谱功率分布为中心波长830～950nm，半峰带宽约40nm左右，它是窄带分布，为普通CCD黑白摄像机可感受的范围。