安防系统(电视监控)培训讲义.doc

第6章 安全防范系统的体系与结构

当前的安全防范系统大部分还是以单个设备完成某项功能为主，并且部分设备还没有实现连机操作或微机化，系统概念不强，落后于信息时代的发展。在信息技术发展的带动和驱使下，安全防范设备和系统迈入微机化和网络化将是大势所趋，其实现的功能亦将大大增强，逐步融入可视化、网络化、集成化与智能化的发展大潮之中。
安全防范系统的应用可大可小，视监控与管理区域的没，有着如下的层次结构：
局部防范型
单项或多项局部范围用安全防范系统
大楼综合型
以大楼为对象的综合性安全防范系统
社区网络型
服务社区的局域性安全防范网络
城市管理型
以城市为目标的综合监控管理系统

6．1 安全防范系统的综合性功能

对于大型安全防范系统，由于设备众多和功能繁杂，为了能够进行有效的管理，必须周密组织。针对特定的系统，必须强化其主要功能，形成以中央监控室内的计算机系统为核心的综合性安全防范系统，功能框图如图6.1所示，其可能实现的功能包括下列四大类。

图6．1 安全防范系统功能框图

1．图像监控功能
（1）图像监控 采用各类摄像机、切换控制主机、多屏幕显示、模拟或数字记录装置、照明装置，以内部与外界进行有效的监控，监控部位包括要害部门、重要设施和公共活动场所。
（2）影像验证 在出现报警时，显示器上显示出报警现场的实况，以便直观地确认报警，并做出有效的报警处理。
（3）图像识别系统 在读卡机读卡或以人体生物特征作凭证识别时，可调出所储存的员工相片加以确认，并通过图像扫描比对鉴定来访者。
2．探测报警功能
（1）内部防卫探测 所配置的传感器包括双鉴移动探测器、被动红外探测器、玻璃破碎探测器、声音探测器、光纤回路、门接触点及门锁状态指示等。
（2）周界防卫探测 精选拾音电缆、光纤、惯性传感器、地下电缆、电容型感应器、微波和主动红外探测器等探测技术、对围墙、高墙及无人区域进行保安探测。
（3）危急情况监控 工作人员可通过按动紧急报警按钮或在读卡机输入特定的序列密码发出警报。通过内部通信系统和闭路电视系统的连动控制，将会自动地在发生报警时产生声响或打出电话，显示和记录报警图像。
（4）图像鉴定 监视控制中心自动地显示出楼层平面图上处于报警状态的信息点，使值班操作员及时获知报警信息，并迅速、有效、正确地进行接警处理。
3．控制功能
（1）对于图像系统的控制，最主要的是图像切换显示控制和操作控制，控制系统结构有：
中央控制设备对摄像前端一一对应的直接控制
中央控制设备通过解码器完成的集中控制
新型分布式控制
（2）识别控制
①门禁控制 可通过IC智能卡、感应卡、威根卡、磁性卡等类卡片对出入门进行有效的控制。除卡片外还可采用密码和人体生物特征。对出入事件自动登录储存。
②车辆出入控制 采用停车场监控与收费管理系统，对出入停车场的车辆通过出入口栅栏和防撞档板进行控制。
③专用电梯出入控制 安装在电梯外的读卡机限定只有具备一定身份者方可进入而安装在电梯内部的装置，则限定只有授权者方可抵达指定的楼层。
（3）响应报警的连动控制 这种连动逻辑控制，可设定在发生紧急事故时关闭保管库、控制室、主门及通道等关键出入口，提供完备的保安控制功能。
4．自动化辅助功能
（1）内部通信 内部通信系统提供中央控制室与员工之间的通信功能。这些功能包括召开会议、与所有工作站保持通信、选择接听的副机、防干扰子站及数字记录等功能，它与无线通信、电话及半路电视系统综合在一起，能更好地行使鉴定功能。
（2）双向无线通信 双向无线通信国中央控制室与动态情况下的员工提供灵活而实用的通信功能，无线通信器也配备防袭报警设备。
（3）有线广播 矩阵式切换设计，提供在一定区域内灵活地播放音乐、传送指令、广播紧急信息用。
（4）电话拨打 在发生紧急情况下，提供向外界传送信息的功能。当手提电话系统有冗余时，与内部通信系统的主控台综合在一起，提供更有效的操作功能。
（5）巡更管理 巡更点可以是门锁或读卡机，巡更管理系统与闭路电视系统结合在一起，检查巡更员是否巡更到位，以确保安全。
（6）员工考勤 读卡机可文凭地用于员工上下班考勤，该系统还可与工资管理系统联网。
（7）资源共享与设施预定 综合保安管理系统与楼宇管理系统和办公室自动化管理系统联网，可提供进出门、灯光和登记调度的综合控制，以及有效地共享会议室等公共设施。

6．2 安全防范系统的构成要素

安全防范系统的组成框图如图6.2所示。闭路电视监控子系统、防盗防侵入探测报警子系统和门禁控制子系统是安全防范系统基本和通用的三大组成部分。

图6．2 安全防范系统组成框图5

1．闭路电视系统也称为CCTV（closed circuit television），如图6.3所示，包括：
（1）摄像前端装置，包括有各类摄像机、定焦或变焦变倍镜头、实现摄像机上下左右运动及旋转扫描的云台、保护摄像机与镜头的防护罩、接收并执行主机命令的解码器等。
（2）视频图像抽控制主机的传输有同轴电缆、光缆、双绞线或电话线等构成的有线传输方式以及由发射机、接收机组成的无线传输信道。

（3）闭路电视监控主机也称为视频信号矩阵切换控制器，除接收传输来的多路视频图像并按需要切换到指定的各个监视器上供观看外，还能对前端装置执行云台上下俯仰、左右旋转运动；对镜头光圈、聚焦和变倍进行调节控制；对云台运动和镜头设置进行按预置位快速定位；执行摄像机定日期或定时间巡回扫描等等控制操作动作；启动时滞工实时类录像机对视频图像进行录像记录；调阅被录像的图像；将系统所有发生的操作动作记录和打印归档；在接收到由视频移动探测或常规传感器产生的报警信号后，自动将显示图像切换为产生报警区域的影像，并予以记录存储。这此功能构成闭路电视监控主机的千差万别和不同功能等级，也成为评价相应产品性能优劣的主要标准，是组成闭路电视监控系统的核心。
（4）后端设备为成你装置，包括视频监视器、多画面图像分割器、录像机和有关的控制动作执行装置。
2．防盗防侵入探测报警系统
系统如图6.4所示，主要包括：
（1）报警信号源 对于防盗防侵入报警系统而言，合理布局探测传感器于各监视部位是关键之一，系统采用的红外、微波、超声、磁开关、光遮断、玻璃破碎声音与频率、振动、视频图像灰度变化等等各种物理方法是产生报警的信号源。这里选择适用的报警传感器尤为重要，灵敏度不够将导致漏报，贻误时机；灵敏度过高将产生误报，虚心一场。
（2）报警信号向报警主机的自动传输 传输途径有各探测器直接向主机传输方法，有对各探测器作地址编码然后共用两条总路线向主机传输并在主机译码的方案，也有采用无线传输信息等不同的渠道。

（3）报警主机的处警对策 在收到有报警信号后，将以防区分割的形式确定和显示报警源位置，调出相应防区部位的电子地图，以提示对该防区采取措施现场处置。包括监视该防区的摄像机图像、通过监听该防区内的声音信息对报警信号的正确性进行复核，必要时还需要将复核后的报警信号通过电话线、传真、计算机网络等向区域性警报监视网络上传。
3．门禁控制系统（access control）
图6.5示出了门禁控制系统的构成，主要包括：
（1）凭证识别与验证放行 仅当进入者的出入凭证正确才予以放行，否则将拒绝其进入。出入凭证有磁卡、IC卡等各类卡片、由固定代码式或乱序式键盘输入的密码、（指纹、掌纹、视网膜、脸面、声音等）人体生物特征等等。

（2）出入口控制主机及管理法则 对保安密级要求特高的场合可设置出入单人多重控制（需要两次输入不同密码）、二人出入法则（即要有二个在场方能进入）等出入门管理法则，也可以对允许出入者设定时间限制。出入凭证的验证可以仅限于进入验证，也可以为出入双向验证。出入口控制主机将根据其运行的出入管理法则，对验证人员控制其进出。
（3）锁具启闭的控制，以及登录所有的进出记录，存入存储器中，可供连机检索和打印输出。
出入口控制系统实质上执行的是进出所有门的每个人与各个门锁具开闭之间存在的逻辑控制关系。它不仅适用于人员的进出管理，还可应用于车辆，实现对停车场的管理，出现了专门的停车场管理与收费系统，这对于政府办公大楼、建筑物底层附有停车场的建筑，有着重要的意义。

6．3 安全防范系统的组建

根据所要完成功能的复杂程度以及要求达到的智能化水平，安全防范系统的配置和组成会有较大的差异。最简单的方法是将6.2节中所述的子系统机械地组合，但效果不一定理想。比较好的方法是进行有针对性的有机组合，特别是以网络为连接纽带的智能化组合，当前正迈入以数字化为代表的信息时代，系统具有“网络化监控、监控网络化”功能，能够在Windows NT操作系统环境下上网运行，从而可在网络上遥控或远程观看电视监控图像，已成为衡量安全防范系统档次和水平的不争事实。
从体系结构来分析，综合性的安全防范系统可以有下列几种组成方式：
1．以视频矩阵切换控制器组成的基本系统结构
该类系统具有结构简单、实现 容易之特点，基本框图见图6.6。矩阵切换控制设备与每台摄像机间视频与控制信号的传输既可以是以多芯电缆传输的常规型，也可以是以单根同轴电缆传输的同轴视控型。视频矩阵切换控制器刀响应由各类报警探测器发送来的报警信号，并连实现对应报警部位摄像机图像的切换显示。但其本质是独立式系统，不具备连机上网能力。

该类结构的属性趋势之一是不局限于视频切换，而将音频也包纳其中，从而实现视频音频同步全交叉矩阵切换；趋势之二是键盘除了以有线方式连接外，有的还增配红外无线遥控器；趋势之三是增强视频矩阵切换控制器本身的菜单编程功能，用菜单选择完成系统状态、工作方式和显示方式、预置位设置与快速预置定位、报警探测的布防与撤防、报警连动控制等编程项目的设置和执行，也有将汉字字库芯片植入其中以实现用汉字标识摄像机名和工作状态等提示性信息。
2．视频矩阵切换控制器加微机组成的上下位式系统
该结构中切换与控制的核心仍是视频矩阵切换器，它除有以视频矩阵切换控制器组成的基本系统全部功能外，新增配的微机起着上位机指挥命令的作用，既可以替代键盘实现显示切换、控制前端等动作，也可将显示屏作为一个监视器显示任何视频图像。若在微机中配备视频图像采集卡，则可具有报警时刻、报警现场、图像采集存储及报警图像资料库检索查询等功能，同时微机不可以管理出入口控制装置。微机本身也可参与连网以接收来自网上的其它信息源。这种系统具有层次型结构，图6.7示出了其基本结构。视频矩阵切换控制器与上位微机之间通过RS232或RS485标准接口相连和进行通信。

在较特殊的应用场合，如有必要可将视频矩阵切换控制器放置于摄像机前端现场，称之为“前端切换”方式，从而可大大降低工程实施时线缆的使用量。需要时也可用多台微机作为系统的分控操作控制键盘。
视频矩阵切换器加微机组成的上下位式各级组织就仅将系统的控制档次升级，而且微机的引入将大大丰富系统的信息资源，如何以很方便地实现汉字系统、快速查询报警信息等等。这种结构在国内较为流行。
运行这类系统时，只需要通过按动微机的鼠标或者按键，就可以选择和运行系统控制软件，控制软件的主要功能有：
（1）输入保密字以隐含显示方式完成系统注册，防止无关人员非法使用系统。
（2）完成各个监视器上的视频切换显示，也可定义单台显示器顺序显示的间隔时间。
（3）选择需要控制的云台与镜头，并对其实施遥控操作。
（4）对视频图像的颜色、亮度、灰度、对比度进行调整。
（5）设置云台定时扫描巡检的启停日期与时间。
（6）对于报警区域作设防或撤防处理，可对报警记录进行查询。
（7）定义报警图像的捕获方式，对报警图像作图像处理、存储、检索和回放。
（8）监听、照明等装置的手动加电控制。
（9）查询在系统控制范围内的人员出入记录。
（10）统计打印，输出报表。
3．视频矩阵切换与微机控制管理相融合的一体化系统
这是随着计算机应用的普及而出现的系统，其组成方式体现为视频矩阵切换控制器与控制用微机部件和功能的融合。有的系统将视频矩阵切换、对前端摄像设备控制抢救无效功能以插卡形式装入通用微机之中，形成以微机为核心的一体化系统；但也有将微机部件输入视频矩阵切换控制器，形成新型微机化控制器的方案；还有的系统自成体系，其所有的产品均具有RS485接口，可以通过一根双绞线作为总线进行双向通信，包括多画面处理器、视频切换器、红外报警模块等等；对于不具有RS485接口的PC机、调制解调器等设备，则需要经过适配器作接口转换后挂接。不管技术上的实现途径如何，重要的应该是功能的增强，这样除能完成视频矩阵切换和对摄像机前端的控制功能外，它同时具备有很强的计算机功能。这种系统能够设置注册密码，具有编程能力和菜单选择，可输入输出报警的信息与图像信息，并能随时予以检索查询，可完成门禁控制及报警连动操作，具有连网通信与网上传输功能。
微机一体化控制系统均内置有多路报警输入与输出，可配接多台分控键盘（PC机或专用控制键盘）和连接较多的前端解码器。大型系统可用于分级层控连网。图6.8示出了微机一体化监控系统的功能框图。

电脑的高速发展，不仅体现在现有的PC提高主频、更新芯片、和降低价格上，未来更大的飞跃，可能是实现把各种功能都集中在芯片上的概念，迎来“芯片电脑”时代，这将引发计算机业界的一场革命。对应于即将到来的芯片电脑时代，将视频矩阵切换控制器、报警控制装置、门喜雨楼控制设备等作为电脑芯片的外围设备将是必然的发展趋势，电脑将成为安全防范系统的核心主体，同时将视频、声音、传输通信等多媒体功能全部纳入其中。
4．大型网络式监控系统
这是以网络为核心的系统，所有的子系统或设备均可挂在网上运行，并通过网络完成信息的传送和交互，此时监控装置完成基本监视与报警功能，网络通信实现命令传递与信息交换，计算机系统则统一管理整个保安管理系统的运行。其特点一是组合式的大范围监控系统，二是监控图像与报警信息具有在网上传输的能力，特别是影像的传输。网络的类型可以是常规或快速以太网、光纤网络

第7章 图像监视功能

7．1 安全防范系统的组建

安全防范系统中，图像的造成当前主要来自CCD摄像机。
CCD是电荷耦合器件（charge coupled device）的简称，它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化，因此是理想的摄像元件。以其构成的CCD摄像机具有重量轻、体积小、寿命长、不受磁场影响、具有抗震和和撞击之特性，故被广泛地应用。CCD摄像机技术的进步非常神速，提高图像质量、体积微型化、内部数字化、功能智能化和技术多样化，是其发展的突出特点。
但是随着CMOS（互补型金属氧化物半导体）设计与制造技术的进步，一种以ARAMIS（asynchronous random-access mos image sensor）影像输入技术制成的影像感测器已经诞生，其优点是耗电量公为CCD的几十分之一，为超小型单晶片摄像系统。它在技术本质上适合做并行快速处理以及能将其它数字逻辑电路整合在感测晶睡内，形成整个系统在一单片内（system on chip）的高集成度、低成本电子视觉系统，可广泛地应用于多媒体和民用方面，降低生产成本。

7．1．1 CCD摄像机的选择与分类

1．依成像色彩划分
• 彩色摄像机—适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色而使信息量增大，信息量一般认为是黑白摄像机的10倍。
• 黑白摄像机—适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在公监视景物的位置或移动时，可选用分辨率通常高于彩色摄像机。
2．按图像信号处理方式划分
•• 数字视频（DV）格式的全数字式摄像机
• 带数字信号处理（DSP）功能的摄像机
• 模拟式摄像机
3．按摄像机结构区分
• 普通单机型，镜头需另配
• 机板型（board type）摄像机部件和镜头全部在一块印刷电路板上
• 针孔型（pinhole type）带针孔镜头的微型化摄像机
• 半球型（dome type）是将摄像机、镜头、防护罩或者包括云台和解码器组合在一起的紧凑型摄像前端系统，使用方便
4．依摄像机分辨率划分
• 影像像素在25万像素（pixel）左右、彩色分辨率为330线、黑白分辨率400线左右的低档型
• 影像像素在25万～38万之间、彩色分辨率为420线、黑白分辨率500线上下的中档型
• 影像像素在38万点以上、彩色分辨率大于或等于480线、黑白分辨率600线以上的高分辨率型
5．依摄像机灵敏度划分
• 普通型 正常工作所需照度为1～3lx。
• 月光型 正常工作所需照度为0.1lx左右。
• 星光型 正常工作所需照度为0.01lx以下。
• 红外照明型 原则上可以为零照度，采用红外光源成像。
6．按摄像元件的CCD靶面大小划分
• 1in 靶面尺寸为:宽12.7mm×高9.6mm，对角线16mm
• 2/3in 靶面尺寸为:宽8.8mm×高6.6mm，对角线11mm
• 1/2in 靶面尺寸为:宽6.4mm×高4.8mm，对角线8mm
• 1/3in 靶面尺寸为:宽4.8mm×高3.6mm，对角线6mm
• 1/4in 靶面尺寸为:宽3.2mm×高2.4mm，对角线4mm
此外，CCD摄像机有PAL制和NTSC制之分，以适应不同地区电视制式。摄像机的供电电源有交流110V，220V，24V和直流12V或9V。

7．1．2 CCD彩色摄像机

彩色CCD摄像机能辨别出景物或衣着的颜色，适合于观察和辨别景物的细部，故应用面广，在闭路电视监控方面发挥着举足轻重的作用。同时，随着技术上的进步、摄像机的体积也越来越小，小型化和微型化是发展的趋势。
CCD彩色摄像机的主要技术指标有：
（1） CCD尺寸 即摄像机靶面，目前状况是1/2in摄像机所占比例急剧下降，1/3in摄像机占据主导，1/4in摄像机将会迅速上升。未来的1/5in影像机面积小，将能降低成本。
（2） CCD像素 像素越多，则图像分辨率超高、越清晰。现多以25万像素和38万像素划界，38万像素以上为高清晰度摄像机。未来像素值还会更高，目前数字照像机的像素值以达1000万以上。
（3） 水平分辨率 是衡量图像清晰度的标准，通常用电视线数TVL来表示，彩色摄像机的典型分辨率是在320～500线之间，主要有330线、380线、420线、460线、500线不同档次。水平分辨率与摄像机器件和镜头的质量有关，还与摄像机系统的电路通道的频带宽度直接相关，通常规律是1MHz的频带宽度相当于清晰度为80条电视线。频带越宽，图像就越清晰，TVL的数值也就越大。
（4） 最低照度 也称为灵敏度，月光级和星光级等高增感度摄像机可工作在很暗条件下，对一般摄像机而言，最低照度在1lx左右。
（5） 信噪比 典型值为46dB，若为50dB，则图像有少量噪声，但图像质量较好；若为60Db，则图像质量优良，不出现噪声。
（6） 扫描制式 有PAL制和NTSC制之分。
（7） 摄像机电源 交流220V、110V、24V，直流12V或9V。随着摄像机微型化，采用直流供电的越来越多，也有不少摄像机以交流24V/直流12V供电。
（8） 视频输出 电压峰峰值多为1V，电阻为75Ω，均采用BNC接头。
（9） 镜头安装方式 有C和CS方式，二者不同之处在于感光表面的距离不同。
彩色摄像机除上述主要指标外，为了在具体应用中获得最佳视觉效果，还设置有一系列的可调整功能，典型产品的可调整部位如图7.1所示。其中，摄像机的自动光亮控制（ALC）功能是指摄像机可根据外界光线的变化控制自动光圈大小变化。LEVEL是输出电平调节。
。。。。。。

7．1．3 CCD彩色摄像机的可调整功能

1．同步方式的选择
（1）对单台摄像机机而言，主要的同步方式有下列三种：
① 内同步 利用摄像机内的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。
② 外同步 利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄像机的外同步输入端来实现同步。
③ 电源同步 也称之为线性锁定（line lock，简称LL），是利用摄像机的交流电源来完成垂直推动同步，即摄像机和电源零线同步。
（2）对于多摄像机系统，希望所有摄像机的视频输出信号是垂直同步的，这样在变换摄像机输出时，不会出现抖动或滚动现象。但是由于多摄像机系统中的各台摄像机供电可能取自三相电源中的不同相位，甚至整个系统与交流电源不同步，此时可采取的措施有：
① 采用同一个外同步信号发生器产生的同步信号，送入各台摄像机的外同步输入端来实现同步。
② 调节各台摄像机的“相位调节”（phase adjust）电位计，因摄像机在出厂时，其垂直同步是与交流电的上升沿正过零点同相的，故使用相伴延迟电路可使每台摄像机有不同的相称，从而获得合适的垂直同步，相位调整范围为0～360°。
2．自动增益控制开关
摄像机内有一个将来自DDC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，右使其在微光下灵敏，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，需利用摄像机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGC，从而使摄像机能够在较大的光照动态范围内工作，即在低照度时自动增加摄像机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。
（1） AGC=ON，使AGC运行在其最大30dB范围值内，并且可改变。
（2） AGC=OFF，此时AGC运行在固定增益5dB状态，此时摄像机灵敏度降低，但信噪比因此而得到改善。
3．背景光补偿开关
通常，摄像机的AGC工作点是通过对整个视场的内容求平均来确定的，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，即因背景光强烈使镜头光圈缩小导致前景目标的光能量不足，造成前景目标变黑而很不清楚。背景光补偿（BLC）有可能改善前景目标显示状况。
当背景光补偿为ON时，摄像机仅对整个视场的一个子区域（如图7.2从第80行至200行的中心区域）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。
为了更好地解决背景光影响的难题，松下公司采用新型2倍速CCD，对同一场景的光线进行两次曝光。
4．电子快门
在CCD摄像机内，可有电子光线控制ELC功能，即用光学电控影像表面的电荷累积时间来操纵快门，从而可以使用价格低廉的固定光圈镜头。电子快门控制摄像机CCD的累积时间。当电子快门关闭时，对NTSC型摄像机，其CCD累积时间为1/60s；对于PAL型摄像机，则为1/50s。当摄像机的电子快门打开时，对于NTSC型摄像机，其电子快门通常以261步覆盖从1/60s到1/10000s的范围；对于PAL型摄像机，其电子快门则以311步覆盖从1/50s到1/10000s的范围。当电子快门速度增加时，在每个视频场允许的时间内，聚焦在CCD上的光减少，结果将降低摄像机的灵敏度。然而，较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个“停顿动作”效应，这将大大地增加摄像机的动态分辨率。
在摄像机中，通常是通过设置DIP开关或者通过设置辅助功能码值来决定电子快门开关与否以及手动电子快门（MES）的速度值档，值得指出的有：
（1） 无闪动（FLICKERLESS）方式
在电源频率为50Hz的地区，CCD累积时间为1/50s。如果使用NTSC制式摄像机（其垂直同步频率为60Hz），则摄像机的画面为每秒60幅，这样将造成视觉影像不能完全同步，而在监视器上出现同闪动；反之，在电源为60Hz的地区使用PAL型摄像机亦如此。为克服此现象，在电子快门中专门设置了无闪动方式档，对NTSC摄像机提供1/100s，对PAL型摄像机提供1/120s的固定快门速度，可防止监视器上图像出现闪烁。当然，无闪动方式档也可以作为电子快门速度的一档来使用。
（2） 自动电子快门
当摄像机工作在一个很宽的动态光线范围时，有自动光圈镜头当然理想，但如果没有自动光圈镜头，则可采用自动电子快门档以固定或手动光圈镜头来实现。此时快门速度从1/60s（对PAL型摄像机为1/50s）至1/10000s范围连续可调，从而可不管进来光线的强度变化而保持视频输出不变，提供正确的曝光。
5．白平衡方式
彩色摄像机都必须具备白平衡功能。其用途是使摄像机图像能精确地自制景物颜色。一般的处理方式是取画面2/3的颜色进行平衡运算，求出基准值（近似白色）来平衡整个画面。有手动白平衡和自动平衡两种方式。
（1） 自动白平衡
① 连续方式 此时白平衡设置将随着景物彩色温度的改变而连续地调整，范围为2800K～6000K，这种方式适合景物的彩色温度在拍摄期间改变的场合，可以使色彩表现自然，但对于景物中很少甚至没有白色的情况，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。
② 按钮方式 先将摄像机对准诸如白墙、白纸等白色目标，然后将自动方式开关从手动拨到设置位置，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像机的存储器中，直至下次再次执行而被改变为止，其范围为2300K～10000K。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。
（2） 手动白平衡
开手动白平衡将关闭自动白平衡，此时图像的红色或蓝色状况有多达107个等级可供调节，如增加或减少红色一个等级、增加或减少蓝色一个等级。除此之外，有的摄像机还有将白平衡固定在3200K（固定白炽灯装置）和5500K（固定日光装置）等档次的命令。
6．色彩调整
对于大多数应用而言，是不需要对摄像机做色彩调整的，如需调整则需要细心调整以免影响其它色彩，可调色彩方式有：
• 红色中黄色色彩增加，此时将红色向洋红色移动一步。
• 红色中黄色色彩减少，此时将红色向黄色移动一步。
• 蓝色中黄色色彩增加，此时将蓝色向青蓝色移动一步。
• 蓝色中黄色色彩减少，此时将蓝色向洋红移动一步。
7．摄像机字符发生功能
为标明摄像机号码及使用场所，可通过屏幕设定选单，由摄像机内置字符发生器提供选择。近来还出现了中文字符。

7．1．4 镜头选择
镜头是摄像机的眼睛，每台摄像机都必须配备一个镜头，因此，镜头是摄像机与外界接触的第一界面，正确选择镜头以及良好的安装调整是关键，也是清晰成像的第一步。
1． 镜头规格
摄像机镜头规格应与摄像机的CCD靶面尺寸（1/2in、1/3in、1/4in）相对应。如果镜头尺寸与摄像机CCD靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发行画面在焦点以外等问题。
2． 镜头焦距
选择镜头时，应依据摄像机位置到被监视目标的距离，来决定透镜的焦距。焦距是从透镜中心到一个平面的距离，在此平面可产生一个目标物之清晰影像，该距离通常用焦距值f来表示。焦距值减少时，镜头提供的视景较宽广；焦距值增加时，则可进行远距离拍摄。
从焦距上区分有定焦距（短、中、长）镜头（monofocal lens）和变焦距镜头（zoom lens）。
3． 镜头的通光亮
镜头光圈一般用F表示，以镜头的焦距f和通光孔径d的值来衡量，即F=f/d。每个镜头上均标有其最大的F值，例如6mm/F1.4表示最大孔径为4.29mm.。
通光量与F值的平方成反比关系，F值越小，则光圈（亦即通光量）越大。镜头光圈指数序列的标值为1.4、2、2.8、4、5、6、8、11、16、22等，其规律是前一个标值时的曝光量正好是其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1/1.4、1/2、1/2.8、1/4、1/5、1/6、1/8、1/11、1/16、1/22，其间关系是前一数值是其后数值的根号2倍，因此光圈指数越小，即通光孔径开得越大，成像面上的照度也就越大。
4． 镜头的光圈
镜头有手动光圈（manual iris）和自动光圈（auto iris，简称AI）之分。配合摄像机使用，手动光圈镜头适合于亮度变化不大的应用场合，转动光圈环时，通过镜头之光量（通光量）会发生变化，自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整，故也称为ALC型镜头，适用于亮度变化的场合。
自动光圈镜头的驱动方式有两类：一类称为视频输入型，是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。视频输入型镜头包含有放大器电路，用以将摄像机传来的视频信号转换成对光圈马达的控制。另一类则利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，称为DC输入型。这种镜头内只包含电流计式光圈马达，要求摄像机内有放大器电路。
对于种类带有AI放大器的自动光圈镜头，其上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，但一般镜头均取平均测光档；另一是LEVEL调节（灵敏度调节），可将输出的图像变得较明亮或者较暗。
5． 镜头的视场大小
根据摄像机到被监控目标的距离D，选择镜头的焦距f后，则由摄像机靶面决定了视野H· V，其间的关系如图7.3所示。
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视野也可用视角的大小来表征，即水平视角=2arctan h/2f
垂直视角=2arctan v/2f
这样，f=6mm的镜头用在1/2in靶面（6.4mm×4.8mm）的摄像机上时，水平视角为56.1°，垂直视角43.6°；而同样焦距的镜头用在1/3in靶面（4.8mm×3.6mm）摄像机上时，水平视角为43.6°，垂直视角33.4°。因此在焦距相同的情况下，CCD靶面越小，水平与垂直视角也相应缩小。
6． 镜头安装方式
所有摄像机的镜头均是螺纹口的。CCD摄像机的镜头安装有两种工业标准，即C安装座各CS安装座。两者之螺纹部分相同，为lin32牙螺纹座，且直径均是25.4mm，但二者到感光表面的距离不同。C安装座从镜头安装基准面到焦点的距离（称为flange back length）是17.526mm。在CS安装座时，应将摄像机前部的垫圈取下再安装镜头，其镜头安装基准面到焦点的距离是12.5mm。
7． 镜头类别
（1） 标准镜头 视角在30°左右，在1/2in CCD摄像机中，标准镜头焦距定为12mm，在1/3in CCD摄像机中，标准镜头集中定为8mm。
（2） 广角镜头 视角在90°左右以上，可提供较宽广的视景。1/2in和1/3in CCD摄像机的广角镜头标准集中分别为6mm和4mm。
（3） 远摄镜头 视角在20°以内，此镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影像放大，但使观察范围变小。1/2in和1/3in CCD摄像机远摄镜头焦距分别为大于12mm和大于8mm。
（4） 变焦镜头（zoom lens） 也称为伸缩镜头，有手动变焦镜头（manual zoom lens）和电动变焦镜头（motorized zoom lens）两类。其输入电压多为直流8V～16V，最大电流为30Ma。
（5） 手动可变焦点镜头（vari-focus lens） 它介于标准镜头与广角镜头之间，焦距连续可变，既可将远距离物体放大，同时又可提供一个宽广视景，使监视宽度增加。这种变焦镜头可通过设置自动聚焦于最小焦距和最大焦距两个位置，但是从最小集中到最大集中之间的聚焦，则必须通过手动聚焦实现。
（6） 针孔镜头（pinhole lens） 镜头端头直径几毫米，可隐蔽安装。

7．1．5 新型模拟摄像机

1． 高感度摄像机
也称为夜视摄像机，有月光级和星光级产品，采用CCD的低速快门驱动和视频存储体，在使用电子感度提升功能档时，能实现最低拍摄照度0.01lx，F1.4的高感度性能。现已有在无任何灯光情况下能拍摄100m内景像，在半黑情况下能拍摄到300m内景像的产品问世。此外，专业类3CCD高感度摄像机能够在最低照度为0.02lx时，分辨率达到750线。
除上述CCD影像感知器外，有的摄像机夜间有红外线LED（880nm），可得到30m内的影像；有的内含红外线LED照明，实现最低照度0lx（4.5m以内）的高感度；也有的用第3代I．I．T红外线（830nm）,为红外线低照度摄像机.特别是CDS自动测光功能可控制10lx以下时自动打开红外线，10lx以上时关闭。有的光放大器采用第3代砷化钾影像增强器（GaAs image intensifier），使光的动态特性提高并延长了使用寿命，这样即使在完全黑暗之中，也能够清楚地摄像。
2． 日夜连续监视用摄像机
即要求摄像机既能在白天高照度下正常工作，又能在黑夜微弱光条件下成像。随着技术的进步，综合各种不同的技术实现途径而诞生了这类摄像机，称为白天黑夜型摄像机。众所周知，一般的摄像机，无论是彩色或黑白的，除以像素和水平分辨率线数来徇其品质外，最低照度（灵敏度）是其另一重要指标，一般为2lx～3lx，而电子增感类摄像机则可至0.1lx或更低。低照度摄像机虽满足了在微光条件下的摄像，但是其自动光圈的缩放范围和电子快门的自动选择仍满足不了摄像源光线在白天和夜间的巨大反差，无法兼顾白天或黑夜工作，使摄像机的应用受到较大的局限。
这类要完成白天（彩色）和夜间（黑白图像）监视的摄像机，有很强的自动调节功能，表现在下列方面。
（1） 自动光圈 在被摄体亮度变化时，自动光圈能够随之自动调整。高档摄像机还具有扩展电子光圈（EEI）功能，当在一个很暗的地方拍摄而且其光圈已开足时，如果立即又移动至室外阳光下拍摄，扩展电子光圈就会开始起作用，产生一个连续可变的快门来减小入光量，实现了不用再加中性滤光片的连续全自动摄像。也有的采用超动态范围（比普通大40倍）CCD。
（2） 自动电子快门 摄像机内的电子快门速度一般从1/50s到1/10000s，个别摄像机甚至能到1/100000s。在自动快门方式，根据入射光的强弱将自动调节快门速度，使视频输出保持不变，这样被摄画面能够保持清晰明亮。
（3） 自动增益控制 当周围光照降至某一预置阈值以下时，自动增益控制（AGC）功能起作用， 提高摄像机的灵敏度，使之亦能较好地成像。
（4） 透过镜头（through the lens）白平衡的自动调节 自动跟踪白平衡调节电路会在白平衡与某一预置亮度的发射光条件间作出精确的匹配，白平衡范围一般为2300K～8000K，这样，根据被摄物体的状况变化及摄像环境的变化自动进行白平衡功能调节跟踪，可使图像画面保持鲜艳明亮。
其实现方式一种是双CCD彩色/黑白转换型视频摄像机，台JVC公司的TK-N1100E。它是用于24小时监视的自动红外切换型高分辨率高灵敏度摄像机，与众不同之处是有1/3in CCD彩色图像传感器和单色图像传感器各一个，能根据白天与黑夜自动选择不同成像系统。在白天1/3in CCD给出清晰彩色图像，面在夜间，该摄像机在其自己的红外光源下自动切换到黑白图像方式。
该摄像机内部的电子快门提供从1/50s～1/100000s共9档快门速度，可以自动方式工作，也可手动设置。在自动方式下，根据入射光来调节快门速度。当周围光线降至某一预置阈值时，自动增益控制（AGC）功能将自动地增加该摄像机的灵敏度。在夜间，当高亮度降至某一阈值水平（可由用户选择）时，摄像机则自动切换成红外线方式，并通过消散滤波器将红外光反射到黑白图像传感器上以黑白方式成像，这样就保证一天24小时均能得到清晰的图像。当以黑白方式运动时，摄像机上有一发光二极管指示灯变亮。图7.4示出了其工作原理。其中，可见光的波长范围是400nm～700nm，波长大于700nm的为红外线，波长小于400nm的为紫外线。
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该类摄像机有的使用高感应度