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1、 视视 频频 监监 控控 系系 统统 基基 础础 安防初八整理 2010-06-28 目目 录录 1.监控系统设备介绍.-1-1.1 云台.-1-1.2 支架.-1-1.3 防护罩.-1-1.4 监视器.-1-1.5 视频放大器.-2-1.6 视频分配器.-2-1.7 视频切换器.-2-1.8 画面分割器.-2-1.9 录像机（DVR）.-3-2.安防行业发展前景概况.-3-3.摄像机介绍.-4-3.1 摄像机.-4-3.1.1 CCD摄像机的分类.-4-3.1.1.1 按照成像色彩划分.-4-3.1.1.2 按照分辨率划分.-4-3.1.1.3 按照摄像机灵敏度划分.-4-3.1.1.4 按
2、照CCD靶面尺寸划分.-5-3.1.2 CCD传感器的技术发展趋势.-5-3.1.2.1 CCD传感器的像面尺寸向集成化、轻量化方向的发展。.-6-3.1.2.2 CCD传感器向高素数、多制式发展.-6-3.1.2.3 降低CCD传感器的工作电压、减少功耗.-6-3.1.2.4 提高CCD摄像机的制造效率.-6-3.1.2.5 CCD摄像机的数字化.-6-3.1.3 CCD摄像机的技术性能、特点及进展.-7-3.1.3.1 Hyper-D高动态范围CCD摄像机.-7-3.1.3.2 从模拟CCD摄像机向DSP数字处理CCD摄像机的发展.-7-3.1.3.3 电脑摄像机（PC camera）和网
3、络摄像机.-7-3.1.3.4 逐行扫描（Progressive Scan）方式CCD摄像机.-7-3.1.4 CCD摄像机常见性能和主要性能指标.-8-3.1.4.1 清晰度.-8-3.1.4.2 最低照度.-8-3.1.4.3 信噪比.-8-3.1.4.4 自动增益控制（AGC）.-9-3.1.4.5 背景光补偿（BLC）.-9-3.1.4.6 电子快门（ES）.-10-3.1.4.7 白平衡（WB）.-10-3.1.4.8 同步方式.-10-3.1.5 一体化摄像机.-11-3.1.5.1 产品类型.-11-I II 3.1.5.2 镜头为发展关键.-11-3.1.5.3 线路设计.-1
4、2-3.1.5.4 发展瓶颈.-12-3.1.5.5 未来发展.-13-3.1.6 球型摄像机.-13-3.1.6.1 智能球机的功能.-13-3.1.6.2 智能球机的优势与不足.-13-3.1.6.3 智能球机的发展.-14-3.1.7 低照度摄像机.-14-3.1.7.1 白天彩色/晚上黑白（昼夜型摄像机COLOR/MONO）.-14-3.1.7.2 低速快门（SLOW/SHUTTER）.-15-3.1.7.3 超感度摄像机（EXVIEW/HAD）.-15-3.1.8 网络摄像机.-15-3.1.8.1 网络摄像机的功能.-15-3.1.8.2 网络摄像机的优势.-16-3.1.8.3
5、网络摄像机的压缩方式.-16-3.1.8.4 网络摄像机的特点.-16-3.1.9 摄像机的日常维护.-17-4.图像显示设备和中心控制部分.-18-4.1 图像显示设备.-18-4.1.1 CRT（Cathode Ray Tube）监视器.-18-4.1.2 LCD投影机.-18-4.2 中心控制部分.-18-4.2.1 四画面分割器.-18-4.2.2 多画面处理器.-19-4.2.3 视频音频切换器.-20-1.监控系统设备介绍监控系统设备介绍 1.1 云台云台 云台是两个交流电组成的安装平台，可以水平和垂直的运动。我们所说的云台区别于照相器材中的云台，照相器材的云台一般来说只是一个三脚
6、架，只能通过手来调节方位；而监控系统所说的云台是通过控制系统在远端可以控制其转动方向的。云台有多种类型：按使用环境分为室内型和室外型，主要区别是室外型密封性能好，防水、防尘，负载大。按安装方式分为侧装和吊装，即云台是安装在天花板上还是安装在墙壁上。按外形分为普通型和球型，球型云台是把云台安置在一个半球形、球形防护罩中，除了防止灰尘干扰图像外，还隐蔽、美观、快速。在挑选云台时要考虑安装环境、安装方式、工作电压、负载大小，也要考虑性能价格比和外型是否美观。1.2 支架支架 如果摄像机只是固定监控某个位置不需要转动，那么只用摄像机支架就可以满足要求了。普通摄像机支架安装简单，价格低廉，而且种类繁多。
7、普通支架有短的、长的、直的、弯的，根据不同的要求选择不同的型号。室外支架主要考虑负载能力是否合乎要求，再有就是安装位置，因为从实践中我们发现，很多室外摄像机安装位置特殊，有的安装在电线杆上，有的立于塔吊上，有的安装在铁架上。由于种种原因，现有的支架可能难以满足要求，需要另外加工或改进，这里就不再多说了。1.3 防护罩防护罩 防护罩也是监控系统中最常用的设备之一，主要分为室内和室外两种。室内防护罩主要区别是体积大小，外形是否美观，表面处理是否合格。功能主要是防尘、防破坏。室外防护罩密封性能一定要好，保证雨水不能进入防护罩内部侵蚀摄像机。有的室外防护罩还带有排风扇、加热板、雨刮器，可以更好的保护设
8、备。当天气太热时，排风扇自动工作；太冷时加热板自动工作；当防护罩玻璃上有雨水时，可以通过控制系统启动雨刮器。挑选防护罩时先看整体结构，安装孔越少越利于防水，再看内部线路是否便于联接，最后还要考虑外观、重量、安装座等等。1.4 监视器监视器 监视器是监控系统的标准输出，有了监视器我们才能观看前端送过来的图像。监视器分彩色、黑白两，尺寸有 9、10、12、14、15、17、21 英寸等，常用的是 14 英寸。监视器也http:/ 010-60226281 -1-有分辨率，同摄像机一样用线数表示，实际使用时一般要求监视器线数要与摄像机匹配。另外，有些监视器还有音频输入、s-video 输入、rgb
9、分量输入等，除了音频输入监控系统用到外，其余功能大部分用于图像处理工作。1.5 视频放大器视频放大器 当视频传输距离比较远时，最好采用线径较粗的视频线，同时可以在线路内增加视频放大器增强信号强度达到远距离传输目的。视频放大器可以增强视频的亮度、色度和同步信号，但线路内干扰信号也会被放大，另外，回路中不能串接太多视频放大器，否则会出现饱和现象，导致图像失真。1.6 视频分配器视频分配器 一路视频信号对应一台监视器或录像机，若想一台摄像机的图像送给多个管理者看，最好选择视频分配器。因为并联视频信号衰减较大，送给多个输出设备后由于阻抗不匹配等原因，图像会严重失真，线路也不稳定。视频分配器除了阻抗匹配
10、，还有视频增益，使视频信号可以同时送给多个输出设备而不受影响 1.7 视频切换器视频切换器 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 路，输出端分为单路和双路，而且还可以同步切换音频（视型号而定）。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
11、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。1.8 画面分割器画面分割器 画面分割器有四分割、九分割、十六分割几种，可以在一台监视器上同时显示 4、9、16 个摄像机的图像，也可以送到录像机上记录。四分割是最常用的设备之一，其性能价格比也较好，图像的质量和连续性可以满足大部分要求。九分割和十六分割价格较贵，而且分割后每路图像的分辨率和连续性都会下降，录像效果不好。另外还有六分割、八分割、双四分割设备，但图像比率、清晰度、连续性并不理想，市场使用率更小。大部分分割器除http:/ 010-60226281
12、 -2-了可以同时显示图像外，也可以显示单幅画面，可以叠加时间和字符，设置自动切换，联接报警器材。1.9 录像机（录像机（DVR）监控系统中最常用的记录设备是网络硬盘录像机（DVR），可以长时间工作，根据硬盘大小长时间保存录像内容供随时调阅，可以联接报警器材，可以叠加时间日期，可以编制录像机自动录像程序，选择录像速度，可控制云台和画面分割。2.安防行业发展前景概况安防行业发展前景概况 安防行业发展迅速且已初具规模，截至到 2004 年底，安防行业市场规模 400 多亿元。其中，安防设备市场 45，安防工程市场 55，出口占 8，监控约占一半，年销售额不足 1000 万元的小企业占 90以上，预
13、计 2010 年实现产值 1500 亿元。安防行业年均增长速度 25，从业企业 15000 家，人员 100 万。安防行业正由启动期走向发展期，现处于发展期，但离成熟期还很远。行业产业链基本形成，管理链正在逐步建立。安防行业业务开展方式：1.网络推广，把产品在网络上展示出来。2.市场开发，建立面对市场的宣传体系。3.渠道销售，建立自己的渠道销售供应链。4.注意行业动向以及社会需求和国家的政策变化。5.推荐以下刊物，这几中杂志在安防行业里反映还不错。安防专业性网站 1.http:/ 2.http:/ 4.http:/ http:/ 010-60226281 -3-3.摄像机介绍摄像机介绍 3.1
14、 摄像机摄像机 摄像机的发展速度很快，从摄像管到 CCD 元件，以其构成的 CCD 摄像机具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击等特点，同时清晰度、照度、可靠性等指标大大提高而被广泛应用。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，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视
15、频图像。3.1.1 CCD摄像机的分类摄像机的分类 3.1.1.1 按照成像色彩划分按照成像色彩划分 CCD 摄像机按成像色彩划分为彩色摄像机和黑白摄像机两种。除色度处理方面不同外，其它原理基本一致。主要有光学系统、光电转换系统、信号处理系统组成。其中光电转换系统是摄像机的核心。自然图像通过光学镜头成像于摄像机的光靶面上，彩色摄像机的光学系统中使用相干分色棱镜或特殊条状滤色镜将光信号分成红、绿、蓝三色光信号，光电转换系统通过摄像管或CCD 元件利用电视扫描方法把光图像信号转换成随时间变化的视频电信号，再经放大、处理、编码而成为全电视信号。3.1.1.2 按照分辨率划分按照分辨率划分 按照分辨率
16、划分为 25 万像素左右，对应彩色 330 线/黑白 400 线的低档型；25 万至 38万像素之间，对应彩色 420 线/黑白 500 线的中档型；38 万像素以上，对应彩色大于或等于460 线黑白 570 线以上的高档型。3.1.1.3 按照摄像机灵敏度划分按照摄像机灵敏度划分 按照灵敏度可分为最低照度 1 至 3lux 的普通型；0.1lux 左右的月光型；0.01lux 以下的星光型以及原则上可以为 0Lux，采用红外光源成像的红外照明型。http:/ 010-60226281 -4-3.1.1.4 按照按照CCD靶面尺寸划分靶面尺寸划分 摄像机摄像器件（CCD）的尺寸分为 1 英寸、
17、1/2 英寸、1/3 英寸、1/4 英寸等。其中以1/3 英寸和 1/2 英寸最为常见。CCD 尺寸尺寸 水平（水平（mm）垂直（垂直（mm）对角线（对角线（mm）1 英寸 12.7 9.6 16 2/3 英寸 8.8 6.6 11 1/2 英寸 6.4 4.8 8 1/3 英寸 4.8 3.6 6 1/4 英寸 3.6 2.4 4 1/5 英寸的 CCD 摄像机正待开发之中，将来也会在市场上占有一定比例。一般来说，大的 CCD 芯片，其相应的象素面积也较大，接收所摄光的面积增大，必然使象素输出电荷增多，灵敏度上升，在弱光条件下具有较好的拍摄能力，容易使摄像机整体质量提高，图像细部明显细腻自然
18、。而光学系统聚焦影像时的焦平面越小，则成像过程中丢失的细节就越多，得到的影像放大后细部过渡就可能有突变的现象，显得不自然。另外小尺寸 CCD 拥有更多的象素和更高的分辨率也会导致单个像素的感光面积缩小，有曝光不足的可能。单个像素的面积越小，其感光性能越低，信噪比越低，动态范围越窄。每个象素上的信息趋于与在它附近的象素的信息混合（在电子学上这个概念叫做色度亮度干扰）。3.1.2 CCD传感器的技术发展趋势传感器的技术发展趋势 CCD 是摄像机的核心器件，因此其性能高低将直接影响摄像机的品质，并且 CCD 的发展是摄像机更新换代的基础。CCD 传感器有两种，第一种是特殊 CCD 传感器，如红外 C
19、CD 芯片（红外焦平面阵列器件）、高灵敏度背照式和电子轰击式 CCD、EBCCD 等，另外还有大靶面如 20482048、40964096 可见光 CCD 传感器、宽光谱范围（紫外光可见光近红外光3-5m 中红外光8-14um 远红外光）焦平面阵列传感器等。目前已有商业化产品，并广泛应用于各个领域。第二种是通用型或消费型 CCD 传感器，在许多方面都有较大地进展，总的方向是提高 CCD 摄像机的综合性能。http:/ 010-60226281 -5-3.1.2.1 CCD传感器的像面尺寸向集成化、轻量化方向的发展。传感器的像面尺寸向集成化、轻量化方向的发展。由于制造 CCD 传感器的硅片和加工
20、成本都很高，所以很希望一片 6.5 英寸的硅片上光刻出更多的 CCD 传感器芯片；由于光刻机的进步，所以在仍保持具有很高灵敏度的特性下，CCD 传感器的尺寸向 1/2 英寸、1/3 英寸、1/4 英寸、1/5 英寸的方向发展。在 1993 年，1/2英寸的 CCD 传感器占总产量的 5%;1/4 英寸的 CCD 传感器占总产量的 10%；1/3 英寸的 CCD传感器占总产量的 85%。在 1997 年，在总产量比 1993 年增加 200%以上的情况下，1/2 英寸的 CCD 传感器仍有很大发展，已占总产量的 15%（1/2 英寸由于靶面较大仍有许多场合需要，尤其在科研领域中）；1/4 英寸的
21、 CCD 传感占总产量的 60%。也就是说，1/2 英寸较大靶面尺寸 CCD 传感器仍有很大增长。1/4 英寸的 CCD 传感器的产量比 1/3 英寸的 CCD 传感器来说，占总产量的比例在减少。3.1.2.2 CCD传感器向高素数、多制式发展传感器向高素数、多制式发展 各种 CCD 传感器的像面尺寸在减少，但其像素数在增加，已由早期的 512（H）596（V）向 795（H）596（V）发展，甚至出现超过百万像素的 CCD 传感器。为提高水平方向和垂直方向的分辨能力，已从通常的隔行扫描向逐行扫描格式发展。3.1.2.3 降低降低CCD传感器的工作电压、减少功耗传感器的工作电压、减少功耗 在初
22、期研制的 CCD 摄像机有+24V、+22V、+17V 和+5V 等，目前通用的为+12V。为配合 PC 摄像机和网络图像传输的应用，逐步以+12V 和+5V 两种工作电压为主。3.1.2.4 提高提高CCD摄像机的制造效率摄像机的制造效率 为了降低 CCD 摄像机的制造成本，实现高速自动化生产，制造厂家追求紧密性结构，致力于 CCD 摄像机的小型化，即由 Dip On Board（DOB）过锡板工艺改进为 Chip On Board（COB）板上连接 IC 芯片的贴片方式。到目前为止，已实现多层板的 Multi Chip Module（MCM）多芯片集成模组化制造技术。3.1.2.5 CCD
23、摄像机的数字化摄像机的数字化 在制造 CCD 摄像机时，从以往的 Analog 模拟系统逐步实现 DSP 数字化处理，可以借助电子计算机和专门软件系统实现对 CCD 摄像机，特别是对彩色 CCD 摄像机的各种参数的量化调整，可以确保 CCD 摄像机性能指标的优化一致性以及在特殊使用条件下的参数量化修改。http:/ 010-60226281 -6-3.1.3 CCD摄像机的技术性能、特点及进展摄像机的技术性能、特点及进展 3.1.3.1 Hyper-D高动态范围高动态范围CCD摄像机摄像机 CCD 摄像机是一种用来模拟人眼的光电探测器。但是人眼在观察目标时，可以看清目标的最低照度为 1Lux，
24、当目标照度达到 3105Lux 时，即为人眼动态范围，这种摄像机被称为 Hyper-D CCD 摄像机。3.1.3.2 从模拟从模拟CCD摄像机向摄像机向DSP数字处理数字处理CCD摄像机的发展摄像机的发展 采用 DSP 技术，可以使 CCD 摄像机在数字检测和数字运算技术上能够有效实现智能化逆光背景补偿；能够自动跟踪白平衡，即可以在任何条件下检测和跟踪“白色”，并以数字运算处理功能来再现原始的景物色彩。3.1.3.3 电脑摄像机（电脑摄像机（PC camera）和网络摄像机）和网络摄像机 由于计算机的进步和发展，可通过计算机主板上的 USB 接口通用串行总线和 IEEE1394高速串行综合数
25、据传输接口以及 PCMCIA 来输入。USB 接口的传输速率是 12Mbps，IEEE1394 接口的传输速率是 100-400Mbps。随着国际信息高速公路的实施，对于 CCD 摄像机作为系统的前端图像传感器正向着适合网络用户的方向发展。CCD 摄像机不仅需具有高分辨率的图像质量，而且还需具有小巧、使用简便、通用性强的特点。当前人们关注的Consumer CCD 摄像机在不久的将来会普及到千家万户。3.1.3.4 逐行扫描（逐行扫描（Progressive Scan）方式）方式CCD摄像机摄像机 Progressive Scan CCD 摄像机即逐行扫描 CCD，是相对通用的隔行扫描 CCD
26、 摄像机而言的。CCD 摄像机的垂直分辨率一般仅能达到 350TV 线，这是由于使用 2 场，每场以 311条线扫描，以 21 隔行扫描，对运动的目标会由于奇场和偶场合为一帧，使用两个瞬间状态的信息被平滑了，分辨率会不降。而用 PC 逐行扫描方式摄像机拍摄的运动目标是在同一瞬间将两场图像同时采集成为一帧图像，达到提高垂直分辨率的作用。综上所述，到 21世纪，世界将进入信息时代，数字化、计算机化、通讯、电视融为一体的网络化即将成为现实，让人们去面对、去学习、去研究。从整个系统来讲，CCD 摄像机是核心的元件之一，但由于我国 CCD 摄像机制造技术和 CCD 传感器生产线正处于发展和不断完善的阶段
27、，因此，目前我国 CCD 产业亟待发展，才能适应市场的需求。随着我国经济的高速增长，信息产业化进程的加快，CCD 摄像机的市场会越来越大，应用的领域将深入到每一个相关的专业领域，将给人们带来新的概念。http:/ 010-60226281 -7-3.1.4 CCD摄像机常见性能和主要性能指标摄像机常见性能和主要性能指标 现在摄像机的功能很多，如自动白平衡调整、自动增益调整、电子快门、逆光补偿、多种同步方式、Y/C 分离输出等等。但考察摄像机档次的最主要指标是水平清晰度、最低照度（灵敏度）和信噪比。3.1.4.1 清晰度清晰度 清晰度数是衡量摄像机优劣的一个重要参数，它指的是当摄像机摄取等间隔排
28、列的黑白相间条纹时，在监视器（应比摄像机的分辨率高）上能够看到的最多线数。当超过这一线数时，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相间的线条。工业监视用摄像机的分辨率通常在 380460 线之间，广播级摄像机的分辨率则可达到700 线左右。清晰度是由摄像器件像素多少决定的，显然摄像器件的像素越多，得到的图像越清晰，反之也然。清晰度越高，说明摄像机档次越高，反之越低。3.1.4.2 最低照度最低照度 最低照度是最低照度是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。一般彩色摄像机的最低照度为 23LUX，照度的测定是以在一定的镜头光圈系数为前提，
29、因此，不能只看摄像机说明书中标明的最低照度，应按摄像机在同一光圈系数下其照度值的大小。最低照度越小，摄像机档次越高。相对于彩色摄像机而言，黑白摄像机由于没有色度处理而只对光线的强弱（亮度）信号敏感，所以黑白摄像机的照度比彩色摄像机照度要低，一般可做到 0.1LUX 在 F1.4 时，至于微光摄像机则更低。有关光圈系数的知识请参阅镜头一节。视频信号的标称值为 1Vp-p，标准值为 0.7Vp-p，最低照度时的视频信号值为 1/3 到 1/2的标准植。所以摄像机在最低照度时的图像，决不会“如同白昼一样”。另外，摄像机在最低照度时产生的图像清晰度，是用电视信号测试卡进行测式的，其黑白相间的条纹，要求
30、黑色反射率近于 0%，白色反射率大于 89.9%。而我们在现场观察时有时不具备这样的条件，比如：树叶和草地的反射率很低，反差很小，就不易获得清晰图像。因此实际使用当中不能以摄像机标称的最低照度作为衡量现场环境照度的标准。3.1.4.3 信噪比信噪比 信噪比也是摄像机的一个重要的性能指标。当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通常比较明快，观察者不易看出画面中的干扰噪点；而当摄像机摄取较暗的场景时，监视http:/ 010-60226281 -8-器显示的画面就比较昏暗，观察者此时很容易看到画面中雪花状的干扰噪点。干扰噪点的强弱（也即干扰噪点对画面的影响程度）与摄像机信噪比指标的好坏有直接关系
31、，即摄像机的信噪比越高，干扰噪点对画面的影响就越小。所谓“信噪比”指的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，因此，实际计算摄像机信噪比的大小通常都是对均方信号电压与均方噪声电压的比值取以 10 为底的对数再乘以系数 20，单位用 dB 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。CCD 摄像机信噪比的典型值一般为 45dB55dB。测量信噪比参数时，应使用视频杂波测量仪直接连接于摄像机的视频输出端子上。3.1.4.4 自动增益
32、控制（自动增益控制（AGC）AGCAutomatic Gain Control 的缩写。所有摄象机都有一个将来自 CCD 的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，等效于有较高的灵敏度，可使其在微光下灵敏，然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。为此，需利用摄象机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号的电平，适时地开关 AGC，从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作，此即动态范围，即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。具有 AGC 功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，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
33、缘故。3.1.4.5 背景光补偿（背景光补偿（BLC）BLCBackLight Compesation 的缩写，也称作逆光补偿或逆光补正，它可以有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。通常，摄象机的 AGC 工作点是通过对整个视场的内容作平均来确定的，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。当引入背光补偿功能时，摄像机仅对整个视场的一个子区域（如从第 80 行 200 行的中心区域）进行检测，通过求此区域的平均信号电平来确定 AGC 电路的工作点。由于子区域的平均电平很
34、低，AGC 放大器会有较高的增益，使输出视频信号的幅值提高，从而使监视器上的主体画面明朗。此时的背景画面会更加明亮，但其与主体画面的主观亮度差会大大http:/ 010-60226281 -9-降低，整个视场的可视性得到改善。当背景光补偿为开启时，摄象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。3.1.4.6 电子快门（电子快门（ES）电子快门的英文全称为 Electronic Shutter，是对比照相机的机械快门功能提出一个术语，它相当于控制 CCD 图像传感器的感光时间。由于 CCD 感光的实质是信号电荷的积累，
35、则感光时间越长，信号电荷的积累时间就越长，输出信号电流的幅值也就越大。通过调整光生信号电荷的积累时间（即调整时钟脉冲的宽度），即可实现控制 CCD 感光时间的功能。3.1.4.7 白平衡（白平衡（WB）白平衡（White Balance），只用于彩色摄象机，其用途是实现摄象机图像能精确反映景物状况，有手动白平衡和自动白平衡两种方式。自动白平衡（AWB，Automatic White Balance）有分为连续白平衡和自动控制白平衡。连续白平衡也称为自动跟踪白平衡（Automatic Tracking White balance，ATW），是随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围为 28006
36、000K。这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的，使色彩表现自然，但对于景物中很少甚至没有白色时，如场景大部分是蓝天白云或夕阳等高色温物体及场景比较昏暗的场合下，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。自动控制白平衡（Automatic White balance Control，AWC），需要先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色参考目标，然后将通过菜单或开关设置从手动改变为自动方式，保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止，在白平衡被执行后，将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置，此时白平衡设置将保持在摄象机的存储器中，直至再次执行被改变为止，其范围为 2300100
37、00K，在此期间，即使摄象机断电也不会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠，适用于大部分应用场合。手动白平衡关闭自动白平衡，通过手动调节红色或蓝色调整装置，以改变红色或蓝色状况，一般可调等级多达 107 个，如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一个等级。除次之外，有的摄象机还有将白平衡固定在 3200K（白炽灯水平）和 5500K（日光水平）等档次命令。3.1.4.8 同步方式同步方式 摄像机的同步方式一般有内同步、电源同步和外同步。1.内同步（INT）是利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。http:/ 010-60226281 -10-2.电源同步（LL，L
38、ine Locked），也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄象机的交流电源来完成垂直推动同步，即摄象机和电源零线同步。3.外同步（EXT）利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象机的外同步输入端来实现同步。同步信号可以是彩色复合视频或黑色突法信号（VBS）、黑白复合视频或复合同步信号（VS），也可以是如矩阵等外部设备的复用垂直驱动信号（VD2）和复合视频输出信号 3.1.5 一体化摄像机一体化摄像机 对于厂商而言，发展一体化特殊型摄像机的本意是为了提供消费者一个使用方便、安装简单、功能齐全的产品。因此厂商将镜头内建于摄像机中，使客户免除另外购买镜头及装配的步骤。此外，一般传统摄像机造型呆板
39、，以小型或特殊设计的外观取代旧式机种，甚至以多种附加功能，例如防水、防弹或电脑遥控、电源自动侦测等，提高产品价格，皆是厂商推出一体化摄像机的目的。3.1.5.1 产品类型产品类型 就目前产品外型来看，一体化摄像机可大致分为特殊型以及一般型。所谓特殊型，是强调产品具备特殊防护功能，以免除防护罩的使用为设计出发点，其产品外壳多为圆柱体，项目包括防水型、防暴（爆）型、防弹型摄像机等。以防水型为例，采用特殊材质如铝合金，增强外壳防水等级，强调不须外加防护罩。为了提升产品附加价值，进而发展自动对焦功能，或提供 IR 光源，在夜间也能提供清晰图像。一般型则是从原有的传统摄像机造型而来，同样具备四方外表，而
40、镜头内建，体积较小。相较于特殊型或传统摄像机，目前一般型的一体化摄像机皆具备各式基本功能，如自动光圈、自动变焦、460 电视线以上的清晰度、自动白平衡、背光补偿等等。3.1.5.2 镜头为发展关键镜头为发展关键 一体化摄像机的技术关键部分在于镜头以及摄像机内部的线路设计。镜头决定其显像效果、光圈、对焦功能外，也是摄像机的最大成本。而线路设计则是影响摄像机各项功能运作的关键。镜头就镜头的形式来看，不论是机板型（Board Lens）或一般型镜头，可藉由手动调整光圈以及焦距的伸缩镜头（Zoom Lens）发展已久，因此使用普及。而近年来，在镜头制造商技术进步的情况下，变焦镜头（Vari-focal
41、 Lens）以其自动对焦的优点而受摄像机制造商http:/ 010-60226281 -11-喜爱。由于变焦镜头体积较小、可自动变焦，因此广泛应用于快速球型摄像机以及一体化摄像机中。而伸缩镜头因体积大、价格较变焦镜头高出许多，因此一体化摄像机制造商多采用变焦镜头，使用率逐渐增加。据了解，目前以 3.58mm 的镜头使用最为普及。对一体化摄像机而言，由于体积较小，因此多半采用机板型镜头（Board Lens）。相较于一般镜头，机板型镜头价格便宜、尺寸较小，但由于镜头与摄像机的空隙较小，因此安装制造较为困难。在镜头尺寸部分，过去以 1/3”镜头使用最多，但 1/4”镜头较小更适用于一体化摄像机，加
42、上近年来 IC 厂商大量生产晶片，带动 1/4”晶片的成本降低，使用量逐渐凌驾 1/3”镜头。然而，1/3”镜头所摄取的图像效果最好，仍有不少一体化摄像机制造商使用，因此仍有相当大的发展空间。3.1.5.3 线路设计线路设计 线路设计关系着如何依现有摄像机结构，搭配镜头的自动光圈线路，以做到最佳效果。一般而言，自动光圈有二种驱动方式，一是 Video Driver，另一种是 DC Driver。Video Driver镜头是将光圈马达的驱动电路板安装于镜头内，利用摄像机输出图像信号到驱动电路板，再由驱动电路板来改变光圈马达，使光圈变化，成本与施工都比较贵。DC Driver 镜头是配合部分摄像
43、机制造商，将原先安装于镜头中的驱动电路板转至摄像机中，因此镜头不需要驱动电路板，直接由摄像机输出 DC 电流来改变光圈马达，使光圈产生变化，由于接头固定，成本较低，施工也较为容易。目前一体化摄像机市场上两种都有使用。另外，线路设计也同时影响著摄像机的附加功能，例如快门速度调整可从 1/60 到 1/100，000，自动白平衡、自动增益，或提供屏幕菜单功能，使用者可由 OSD 调整各项功能。此外，图像放大（Zoom）也是厂商的强调重点之一。简单来说，放大方式有数字放大以及光学放大两种，数字放大是以图像模拟的方式放大，容易有画面失真、模糊（马赛克）的情况出现，而光学式放大则不会有此问题。因此，对使
44、用者而言，在考虑图像放大的倍数时，应以光学式放大倍数为准。3.1.5.4 发展瓶颈发展瓶颈 根据目前一体化摄像机发展情况来看，自动光圈镜头的控制、镜头与摄像机的搭配以及后续的扩充能力，仍是厂商的发展瓶颈。所谓后续的扩充能力，在于产品新功能开发、如何与其他周边整合以及小系统的建置，是厂商在设计开发的重点。目前主要镜头供应地为日本及韩国，其中以日本的制造量最大、销售量最高，然而日本http:/ 010-60226281 -12-镜头价格高，连带的提高一体化摄像机的制造成本。3.1.5.5 未来发展未来发展 一体化摄像机是为符合客户安装便利的需求所开发出的产品，未来也将继续朝此目标迈进，例如如何让图
45、像品质更真实，开发能与电脑结合的使用介面等。许多厂商表示，多工球型摄像机不但镜头内建，更能做到 360 度旋转监视、镜头、光圈、快门调整，以及定位点功能，当是“一体化摄像机”的发展极致。3.1.6 球型摄像机球型摄像机 球型摄像机是指将摄像机、镜头等设备组合内置在球型防护罩内的摄像设备。以球型防护罩区分，有全球型和半球型；以球型摄像机的性能区分为定焦镜头球型摄像机或定焦镜头球罩型摄像机和内置摄像机、变焦镜头、云台、解码器等设备的一体化智能球机；以安装方式区分，有悬吊式、吸顶式和嵌入式等；以应用环境区分为室内型和室外型。球型摄像机造型美观、安装隐密、使用方便、功能齐全，深受广大用户的青睐。特别是
46、一体化智能球机以单一设备取代了传统的摄像机、变焦镜头、快速云台、遥控解码器等设备的组合，在性能价格比上占有很大的优势，成为球型摄像机的主流，因此我们常说的球机实际上是指这种智能球机。3.1.6.1 智能球机的功能智能球机的功能 由于智能球机是多个前端设备的组合，因此需要具备这些设备的必需功能。一般来说，作为高端产品的智能球机应具有较高的摄像清晰度、自动电子快门、自动白平衡、电子与数码变焦、自动光圈与自动聚焦、水平连续旋转、高转速、预置位等功能。智能球机还根据使用环境的不同而具备多项辅助功能以满足不同的气候条件，如内置风扇、加热器等。3.1.6.2 智能球机的优势与不足智能球机的优势与不足 相对
47、与传统的摄像机、镜头、云台、防护罩、解码器组合，智能球机安装结构简单，所需连接的线缆数量少，几乎不需要调试的特点降低了安装难度，减少故障发生率；其外观精美，体积小巧便于隐蔽监视，并且不影响现场美观程度；快速旋转能力更能准确快速追踪目标；造价相对低廉等。智能球机也同样存在一定的不足之处。由于整机体积小，摄像机、镜头体积也相应变小，摄像机以 1/4 英寸 CCD 居多，其清晰度和光通量不及 1/2 和 1/3 英寸 CCD 的摄像机；镜头http:/ 010-60226281 -13-虽然变焦倍数较大，常见的有 18 倍、22 倍，但起始焦距较小，一般为 4mm，因此最大焦距不超过 100mm，因
48、此在需要监视大范围、远距离的目标时力有未逮；球机的防护罩外型为半球或球型，不能加装雨刷器，长时间使用后会因为积垢影响图像质量；球型罩对加工材料，光洁度、平整度、曲率、均匀度等加工工艺要求很高，劣质球罩会产生重影、透光率下降、反光、弧形失真等现象，影响监视效果。3.1.6.3 智能球机的发展智能球机的发展 未来产品将会以小型化、智能化（具备自动追踪功能）、超低照度等功能为主。部份厂商更进一步的指出，快速球在工程中的应用已得到认同，单就利润方面来考量，应用场所多集中在社区监控（如高速公路、街道等）为多，而日夜两用（彩色黑白自动转换）的快速球型摄影机势必将更适合应用场所。另外，随著网络的普及，网络化
49、、数字化乃大势所趋，通过网络进行控制并现有的监控系统相兼容，也是厂商未来的发展重点之一。3.1.7 低照度摄像机低照度摄像机 顾名思义，低照度摄像机是指在较低光照度的条件下仍然可以摄取清晰图像的摄像机，目前 CCTV 产业的技术规格方面对此并无统一标准，因此也无法定义在最低照度为何值可称其为低照度摄像机。况且最低照度的数值与镜头的光圈大小（F 值）、电子灵敏度（ELECTRONIC、SENSITIVITY）、红外线开关状态等条件均有关系，因此需要在相同测试条件下考察摄像机的最低照度。低照度摄像机在市场的演进简单分为以下三步：白天彩色/晚上黑白（COLOR/MONO）；低速快门（SLOW/SHU
50、TTER）及超感度摄像机（EXVIEW HAD）。3.1.7.1 白天彩色白天彩色/晚上黑白（昼夜型摄像机晚上黑白（昼夜型摄像机COLOR/MONO）此类摄像机目前在市场上仍有其特定的需求群，昼夜型（COLOR/MONO）摄像机是利用黑白图像对红外线感度较高的特点，在一定的光源条件，利用线路切换的方式将图像由彩色转为黑白，以便于搭配红外线。在彩色/黑白线路转换的技术演进过程中，早期像 PHILIPS（飞利浦）、IKEGAMI（池上）、日本 JVC 曾采用 2 颗 SENSOR（1 颗彩色、1 颗黑白）共用一组电路再行切换，目前此类摄像机已采用单一 CCD（彩色）设计，在白天或光源充足时为彩色摄