第四章闭路电视监控系统.pptx

电视监控系统电视监控系统系统原理与组成系统原理与组成摄像部分摄像部分传输部分传输部分控制部分控制部分显示与记录显示与记录工程设计及举例工程设计及举例4.1.1 系统的特点及组成系统的特点及组成闭闭路路电电视视监监控控系系统统（CCTVCCTV）是是安安全全技技术术防防范范体体系系中中的的一一个个重重要要组组成成部部分分，是是一一种种先先进进的的、防防范范能能力力极极强强的的综综合合系系统统，它它可可以以通通过过遥遥控控摄摄像像机机及及其其辅辅助助设设备备（镜镜头头、云云台台等等）直直接接观观看看被被监监视视场场所所的的一一切切情情况况，可可以以把把被被监监视视场场所所的的情情况况一一目目了了然然。同同时时，电电视视监监控控系系统统还还可可以以与与防防盗盗报报警警系系统统等等其其它它安安全全技技术术防防范范体体系系联联动动运运行行，使使其其防防范范能能力力更更加强大。加强大。闭闭路路电电视视监监控控系系统统能能在在人人们们无无法法直直接接观观察察的的场场合合，却却能能实实时时、形形象象、真真实实地地反反映映被被监监视视控控制制对对象象的的画画面面，并并已已成成为为人人们们在在现现代代化化管管理理中中监监控控的的一一种种极极为为有有效效的的观观察察工工具具。由由于于它它具具有有只只需需一一人人在在控控制制中中心心操操作作就就可可观观察察许许多多区区域域，甚甚至远距离区域的独特功能，被认为是保安工作之必须手段。至远距离区域的独特功能，被认为是保安工作之必须手段。闭闭路路电电视视监监控控系系统统能能提提供供某某些些重重要要区区域域近近距距离离的的观观察察、监监视视和和控控制制。系系统统符符合合国国家家有有关关技技术术规规范范。一一般般在在系系统统应应设设置置电电视视摄摄像像机机，以以实实现现全全方方位位监监控控。系系统统的的主主要要设设备备应应配配置置电电视视监监视视器器、时时滞滞录录像像机机和和画画面面处处理理器器等等，使使用用户户能能调调看看任任意意一一个个画画面面和和遥遥控控操操作作任任意意一一台台有有遥遥控控功功能能摄摄像像机机的的云台云台和变焦功能。和变焦功能。闭闭路路电电视视（又又称称CCTV）监监控控系系统统是是安安防防领领域域中中的的重重要要组组成成部部分分，系系统统通通过过摄摄像像机机及及其其辅辅助助设设备备（镜镜头头、云云台台等等），直直接接观观察察被被监监视视场场所所的的情情况况，同同时时可可以以把把监监视视场场所所的的情情况况进进行行同同步步录录像像。另另外外，电电视视监监控控系系统统还还可可以以与与防防盗盗报报警警系系统统等等其其他他安安全全技技术术防防范范体体系系联联动动行行动动，使使用用户户安安全全防防范范能能力力得到整体的提高。得到整体的提高。4.2 系统组成系统组成前端，获取前端，获取图像或声音图像或声音克服失真、衰克服失真、衰减，分有线和减，分有线和无线传输无线传输监视器、录像监视器、录像机、录音机机、录音机分配、同步、分配、同步、切换等切换等1.1.摄摄像像机机：在在系系统统中中，摄摄像像机机处处于于系系统统的的最最前前沿沿，它它将将被被设设物物体体的的光光图图像像转转变变成成电电信信号号-视视频频信信号号，为为系系统统提提供供信信号号源源，因因此此它它是是系系统统中中最最重重要要的的设设备之一。备之一。2.2.摄摄像像机机镜镜头头：摄摄像像机机光光学学镜镜头头的的作作用用是是把把被被观观察察目目标标的的光光像像聚聚焦焦于于CCDCCD传传感感器器件件上上，在在传传感感器器件件上上产产生生的的图图像像将将是是物物体体的的倒倒像像，尽尽管管用用一一个个简简单单的的凸凸透透镜镜就就可可以以实实现现上上述述目目的的，但但这这时时的的图图像像质质量量不不高高，不不能能在在中中心心和和边边缘缘都都获获得得清清晰晰的的图图像像，为为此此往往往往附附加加若若干干透透镜镜元元件件，组组成成一一道道复复合合透透镜镜，方能得到满意的图像。方能得到满意的图像。3.3.云云台台：它它与与摄摄像像机机配配合合使使用用能能达达到到上上下下左左右右转转动动的的目目的的。扩扩大大一一台台摄摄像像机机的的监监视视范范围围，同同时时能能在在一一定定范范围围内内跟跟踪踪木木便便进进行行摄摄像像，提提高高了了摄摄像像机机的的实实用用价价值值。由由于于使使用用环环境不同，云台的种类很多。境不同，云台的种类很多。4.4.防防护护罩罩（防防尘尘罩罩）和和支支架架、解解码码器器：防防尘尘罩罩的的作作用用是是用用来来保保护护摄摄像像机机和和镜镜头头不不受受诸诸如如有有害害气气体体、大大灰灰尘尘及及人为有意破坏等环境条件的影响。人为有意破坏等环境条件的影响。解码器则用来完成对摄像机镜头，全方面云台的总线控制。解码器则用来完成对摄像机镜头，全方面云台的总线控制。支支架架是是用用于于摄摄像像机机安安装装时时作作为为支支撑撑的的，并并将将摄摄像像机机连连接于安装部位的辅助器件上。接于安装部位的辅助器件上。5.5.监监视视器器：监监视视器器是是电电视视监监控控系系统统的的终终端端显显示示设设备备。整整个个系系统统的的状状态态最最终终都都要要体体现现在在监监视视的的屏屏幕幕上上。监监视视器器的的优优劣劣直直接接影影响响着着整整个个系系统统的的最最终终效果。效果。6.6.信信号号传传输输：当当监监控控现现场场于于控控制制中中心心较较近近时时采采用用视视频频图图像像，控控制制信信号号直直接接传传输输的的方方式式，当当距距离离较较远远时时，采采用用射射频频、微微波波、或或者者光光纤纤传传输输的的方方式。式。常常用用设设备备有有：同同轴轴电电缆缆、双双绞绞线线、光光纤纤。可可传输距离由近到远依次递增。传输距离由近到远依次递增。7.7.控控制制中中心心控控制制设设备备与与监监视视设设备备：（1 1）视视频频信信号号分分配配放放大大器器；（2 2）矩矩阵阵（视视频频信信号号切切换换器器）；（3 3）终终端端控控制制器器（操操作作键键盘盘）；（4 4）报报警警扩扩展展打打印印器器 （5 5）字字符符发发生生器器、电电梯梯层层楼楼叠叠加加显显示示器器 ；（6 6）终终端端解解码码器器；（7 7）终终端端控控制制器器；（8 8）多多画画面面分分割割器器；（9 9）视视频频移移动动探探测测器器；（1010）隔隔离离接接地地环环路路变变压压器器 ；（1111）计计价价及及控控制机柜制机柜 4.1.3 组成形式组成形式1.单头单尾单头单尾2.单头多尾单头多尾3.多头单尾多头单尾4.多头多尾多头多尾4.2 摄像机及其选择摄像机及其选择在在技技术术防防范范中中摄摄像像机机是是用用来来进进行行定定点点或或流流动的监视和图像取证。动的监视和图像取证。要要求求摄摄像像机机各各个个部部件件的的体体积积小小、重重量量轻轻、易易于于安安装装和和隐隐蔽蔽、伪伪装装、系系统统操操作作简简便便、调整机构少。调整机构少。必要时要有遥控装置用来遥控其某些功能。必要时要有遥控装置用来遥控其某些功能。摄像机主要技术参数摄像机主要技术参数。摄摄像像机机是是获获取取监监视视现现场场图图像像的的前前端端设设备备，它它以以面面阵阵CCDCCD图图像像传传感感器器为为核核心心部部件件，外外加加同同步步信信号号产产生生电电路路、视视频频信信号号处处理理电电路路及及电电源源等等。近近年年来来，新新型型的的低低成成本本CMOSCMOS图图像像传传感感器器有有了了较较快快速速的的发发展展，基基于于CMOSCMOS图图像像传传感感器器的的摄摄像像机机已已开开始始被被应应用用于于对对图图像像质质量量要要求求不不高高的的可可视视电电话话或或会会议议电电视视系系统统中中。由由于于CMOSCMOS图图像像传传感感器器的的分分辨辨率率和和低低照照度度等等到到主主要要指指标标暂暂时时还还比比不不上上CCDCCD图图像像传传感感器器，因因此此，在在电电视视监监控控系系统中使用摄像机仍为统中使用摄像机仍为CCDCCD摄像机。摄像机。1.1.色彩：监控摄像机有黑白和彩色两种，通常黑色彩：监控摄像机有黑白和彩色两种，通常黑白监控摄像机的水平清晰度比彩色监控摄像机高，白监控摄像机的水平清晰度比彩色监控摄像机高，且黑白监控摄像机比彩色监控摄像机灵敏，更适且黑白监控摄像机比彩色监控摄像机灵敏，更适用于光线不足的地方和夜间灯光较暗的场所。黑用于光线不足的地方和夜间灯光较暗的场所。黑白监控摄像机的价格比彩色便宜。但彩色的图像白监控摄像机的价格比彩色便宜。但彩色的图像容易分辨衣物与场景的颜色，便于及时获取、区容易分辨衣物与场景的颜色，便于及时获取、区分现场的实时信息。分现场的实时信息。2.CCD2.CCD尺寸及像素数尺寸及像素数CCDCCD尺尺寸寸指指的的是是CCDCCD图图像像传传感感器器感感光光面面的的对对角角线线尺尺寸寸，早早期期的的CCDCCD尺尺寸寸比比较较大大，为为l/3inl/3in、2/3in2/3in和和1/2in1/2in等等几几种种，因因而近年来用于电视监控摄像机的而近年来用于电视监控摄像机的CCDCCD尺寸以尺寸以1/3in1/3in为主流。为主流。像像素素数数指指的的是是摄摄像像机机CCDCCD传传感感器器的的最最大大像像素素数数，有有些些给给出出了了水水平平及及垂垂直直方方向向的的像像素素数数，如如500H*582V500H*582V，有有些些则则组组出出了了前前两两者者的的乘乘积积值值，如如3030万万像像素素。对对于于一一定定尺尺寸寸的的CCDCCD芯芯片片，像像素素数数越越多多则则意意味味着着每每一一像像素素单单元元的的面面积积越越小小，因因而而由由该该芯芯片片构构成成的的摄摄像像机机的的分分辨辨率率也也就就越越高高。例例如如，在在电电视视监监控控摄摄像像机机中中使使用用的的CCDCCD传传感感器器的的像像素素有有的的已已达达到到几几百百万像素。万像素。3.3.分辨率分辨率 （清晰度）（清晰度）清晰度分为水平清晰度和垂直清晰度两种清晰度分为水平清晰度和垂直清晰度两种 ；分辨率分辨率分分辨辨率率是是衡衡量量摄摄像像机机优优劣劣的的一一个个重重要要参参数数，通通常常是是指指水水平平解解晰晰度度，它它指指的的是是当当摄摄像像机机摄摄取取等等间间隔隔排排列列的的黑黑白白相相间间条条纹纹时时，在在监监视视器器(应应比比摄摄像像机机的的分分辨辨率率高高)上上能能够够看看到到的的最最多多线线数数。当当超超过过这这一一线线数数时时，屏屏幕幕上上就就只只能能看看到到灰灰蒙蒙蒙蒙的的一一片片而而不不能能再再辨辨出出黑黑白白相相间间的的线线条条。工工业业监监视视用用摄摄像像机机的的分分辨辨率率通通常常在在380380460460线线之之间间，黑黑白白500500线线，彩彩色色400400线线，广播级摄像机的分辨率则可达到广播级摄像机的分辨率则可达到700700线左右。线左右。4.4.照度照度单位被照面积上接受到的光通量称为照度。单位被照面积上接受到的光通量称为照度。Lux(Lux(勒克斯勒克斯)是标称光亮是标称光亮度度(流明流明)的光束均匀射在的光束均匀射在lmlm2 2面积上时的照度。监控摄像机的灵敏度以面积上时的照度。监控摄像机的灵敏度以最低照度来表示，这是监控摄像机以特定的测试卡为摄取标，在镜头最低照度来表示，这是监控摄像机以特定的测试卡为摄取标，在镜头光圈为光圈为0.40.4时，调节光源照度，用示波器测其输出端的视频信号幅度时，调节光源照度，用示波器测其输出端的视频信号幅度为额定值的为额定值的10%10%，此时测得的测试卡照度为该摄像机的最低照度。所，此时测得的测试卡照度为该摄像机的最低照度。所以实际上被摄体的照度应该大约是最低照度的以实际上被摄体的照度应该大约是最低照度的1010倍以上才能获得较清倍以上才能获得较清晰的图像。晰的图像。目前一般选用黑白监控摄像机的最低照度，当相对孔径为目前一般选用黑白监控摄像机的最低照度，当相对孔径为F F1.41.4时，时，最低照度要求选用小于最低照度要求选用小于0.1Lux;0.1Lux;选用彩色监控摄像机的最低照度，当选用彩色监控摄像机的最低照度，当相对孔径为相对孔径为F F1.41.4时，最低照度要求选用小于时，最低照度要求选用小于2Lux2Lux。5 5 同步同步 要求监控摄像机具有电源同步、外同步信号接口。对电源要求监控摄像机具有电源同步、外同步信号接口。对电源同步而言，使所有的摄像机由监控中心的交流同相电源供同步而言，使所有的摄像机由监控中心的交流同相电源供电，使监控摄像机场同步信号与市电的相位锁定，以达到电，使监控摄像机场同步信号与市电的相位锁定，以达到摄像机同步信号相位一致的同步方式。摄像机同步信号相位一致的同步方式。对外同步而言，要求配置一台同步信号发生器来实现强迫对外同步而言，要求配置一台同步信号发生器来实现强迫同步，电视系统扫描用的行频、场频、帧频信号，复合消同步，电视系统扫描用的行频、场频、帧频信号，复合消隐信号与外设信号发生器提供的同步信号同步的工作方式。隐信号与外设信号发生器提供的同步信号同步的工作方式。系统只有在同步的情况下，图像进行时序切换时就不会出系统只有在同步的情况下，图像进行时序切换时就不会出现滚动现象，录、放像质量才能提高。现滚动现象，录、放像质量才能提高。6.6.电源电源 监控摄像机电源一般有交流监控摄像机电源一般有交流220V220V，交流，交流24V24V，直流，直流12V12V，可根据现场情况选择摄像机电源但推荐采用，可根据现场情况选择摄像机电源但推荐采用安全低电压。选用安全低电压。选用12V12V直流电压供电时，往往达不直流电压供电时，往往达不到摄像机电源同步的要求，必须采用外同步方式，到摄像机电源同步的要求，必须采用外同步方式，才能达到系统同步切换的目的。才能达到系统同步切换的目的。7 7 自动增益控制自动增益控制(AGC)(AGC)所有摄像机都有一个将来自所有摄像机都有一个将来自CCDCCD的信号放大到可以使用水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，需利用摄像机的自动增将过载，使视频信号畸变。为此，需利用摄像机的自动增益控制（益控制（AGCAGC）电路去探测视频信号的电平，适时地开关）电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGCAGC，从而使摄像机能够在较大的光照范围内工作，此即，从而使摄像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像机的灵敏度，从而动态范围，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。提高图像信号的强度来获得清晰的图像。8 8 信噪比信噪比也是摄像机的一个主要参数。其基本定信噪比信噪比也是摄像机的一个主要参数。其基本定义是信号对于噪声的比值乘以义是信号对于噪声的比值乘以20log20log，一般摄像机给出的，一般摄像机给出的信噪比值均是在信噪比值均是在AGC(AGC(自动增益控制自动增益控制)关闭时的值，因为当关闭时的值，因为当AGCAGC接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。提高。CCDCCD摄像机的信噪比的典型值一般为摄像机的信噪比的典型值一般为454555dB55dB。测量。测量信噪比参数时，应使用视频杂波测量仪直信噪比参数时，应使用视频杂波测量仪直 接连接于摄像接连接于摄像机的视频输出端子上。机的视频输出端子上。9 9 背景光补偿背景光补偿 通常，摄像机的通常，摄像机的AGCAGC工作点是通过对整个视场的内容作平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，则此时确定的个很暗的前景目标，则此时确定的AGCAGC工作点有可能对于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。显示状况。当背景光补偿为开启时，摄像机仅对整个视当背景光补偿为开启时，摄像机仅对整个视场的一个子区域求平均来确定其场的一个子区域求平均来确定其AGCAGC工作点，此时如果前工作点，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。景目标位于该子区域内时，则前景目标的可视性有望改善。10 10 电子快门电子快门 在在CCDCCD摄像机内，是用光学电控影像表面的电荷积累时间来操纵快门。摄像机内，是用光学电控影像表面的电荷积累时间来操纵快门。电子快门控制摄像机电子快门控制摄像机CCDCCD的累积时间，当电子快门关闭时，对的累积时间，当电子快门关闭时，对NTSCNTSC摄摄像机，其像机，其CCDCCD累积时间为累积时间为1/601/60秒；对于秒；对于PALPAL摄像机，则为摄像机，则为1/501/50秒。当摄秒。当摄像机的电子快门打开时，对于像机的电子快门打开时，对于NTSCNTSC摄像机，其电子快门以摄像机，其电子快门以261261步覆盖步覆盖从从1/601/60秒到秒到1/100001/10000秒的范围；对于秒的范围；对于PALPAL型摄像机，其电子快门则以型摄像机，其电子快门则以311311步覆盖从步覆盖从1/501/50秒到秒到1/100001/10000秒的范围。当电子快门速度增加时，在秒的范围。当电子快门速度增加时，在每个视频场允许的时间内，聚焦在每个视频场允许的时间内，聚焦在CCDCCD上的光减少，结果将降低摄像上的光减少，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 停顿动作停顿动作 效应，这将大大地增加摄像机的动态分辨率。效应，这将大大地增加摄像机的动态分辨率。10 10 宽动态宽动态 宽动态技术是在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的特色而运用的宽动态技术是在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的特色而运用的一种技术。一种技术。解决方法就是用一颗解决方法就是用一颗CCDCCD，但是上面的每一点在单一时间内曝光两次，但是上面的每一点在单一时间内曝光两次，一次长曝光一次长曝光(低快门低快门)，一次短曝光，一次短曝光(高快门高快门)，所以每一点都有两个数，所以每一点都有两个数据输出，就叫据输出，就叫”双输出双输出CCDCCD”，正因为每点有两个数据输出，总资料，正因为每点有两个数据输出，总资料量就比一般量就比一般CCDCCD多了一倍，因此传输的速度得大上一倍才能把资料搬多了一倍，因此传输的速度得大上一倍才能把资料搬出来，所以又叫出来，所以又叫”双速双速CCD(Double Speed CCD)CCD(Double Speed CCD)。双输出双输出CCD CCD 扔出一扔出一个长曝光及短曝光的讯号给个长曝光及短曝光的讯号给DSPDSP，DSPDSP去运算再加总，所谓去运算再加总，所谓”宽动态摄宽动态摄像机像机”就出来了。就出来了。4.2.1 摄像机的主要类型摄像机的主要类型、依依成成像像色色彩彩划划分分 彩彩色色摄摄像像机机：适适用用于于景景物物细细部部辨辨别别，如如辨辨别别衣衣着着或或景景物物的的颜颜色色。黑黑白白摄摄像像机机：适适用用于于光光线线不不充充足足地地区区及及夜夜间间无无法法安安装装照照明明设设备备的的地地区区，在在仅仅监监视视景景物的位置或移动时，可选用黑白摄像机。物的位置或移动时，可选用黑白摄像机。、依依分分辨辨率率灵灵敏敏度度等等划划分分 影影像像像像素素在在38万万以以下下的的为为一一般般型型，其其中中尤尤以以25万万像像素素（512*492）、分分辨辨率率为为400线线的的产产品品最最普普遍。遍。影像像素在影像像素在38万以上的高分辨率型。万以上的高分辨率型。3 3、按按摄摄像像机机形形状状划划分分 摄摄像像机机按按外外形形划划分分主主要要有有：枪枪式式摄摄像机、针孔型摄像机、半球型摄像机。像机、针孔型摄像机、半球型摄像机。4 4、按按CCDCCD靶靶面面大大小小划划分分 1 1英英寸寸靶靶面面尺尺寸寸为为宽宽12.7mm*12.7mm*高高9.6mm9.6mm，对对角角线线16mm16mm。2/32/3英英寸寸靶靶面面尺尺寸寸为为宽宽8.8mm*8.8mm*高高6.6mm6.6mm，对对角角线线11mm11mm。1/21/2英英寸寸靶靶面面尺尺寸寸为为宽宽6.4mm*6.4mm*高高4.8mm4.8mm，对对角角线线8mm8mm。1/31/3英英寸寸靶靶面面尺尺寸寸为为宽宽4.8mm*4.8mm*高高3.6mm3.6mm，对对角角线线6mm6mm。1/41/4英英寸寸靶靶面面尺尺寸寸为为宽宽3.2mm*3.2mm*高高2.4mm2.4mm，对角线，对角线4mm4mm。5 5、按扫描制式划分、按扫描制式划分 PALPAL制。制。NTSCNTSC制。制。6 6、依依供供电电电电源源划划分分220VAC220VAC，PALPAL系系统统。24VAC24VAC。12VDC12VDC，国内摄像机多属此类。国内摄像机多属此类。