试谈监控系统设备选型.docx

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监控系统设备选型
1. 什么是CCD摄像机？
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。
2. CCD摄像机的工作方式
　　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频图像。
3. 分辨率的选择
　　评估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。而对于医疗、图像处理等特殊场合，用600线的摄像机能得到更清晰的图像。
4. 成像灵敏度
　通常用最低环境照度要求来表明摄像机灵敏度，黑白摄像机的灵敏度大约是0.02-0.5Lux(勒克斯)，彩色摄像机多在1Lux以上。0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合；在夜间使用或环境光线较弱时，推荐使用0.02Lux的摄像机。与近红外灯配合使用时，也必须使用低照度的摄像机。另外摄像的灵敏度还与镜头有关，0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2相当于3.4Lux/F1. 4。 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 、室内曰光灯 100Lux 、黄昏室内 10Lux、20cm处烛光 10-15Lux 、夜间路灯 0.1Lux
5. 电子快门 　　
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。有些摄像机允许用户自行手动调节快门时间，以适应某些特殊应用场合。
6. 外同步与外触发
　外同步是指不同的视频设备之间用同一同步信号来保证视频信号的同步，它可保证不同的设备输出的视频信号具有相同的帧、行的起止时间。为了实现外同步，需要给摄像机输入一个复合同步信号(C-sync)或复合视频信号。外同步并不能保证用户从指定时刻得到完整的连续的一帧图像，要实现这种功能，必须使用一些特殊的具有外触发功能的摄像机。
7. 光谱响应特性
　 CCD器件由硅材料制成，对近红外比较敏感，光谱响应可延伸至1.0um左右。其响应峰值为绿光(550nm)，分布曲线如右图所示。夜间隐蔽监视时，可以用近红外灯照明，人眼看不清环境情况在监视器上却可以清晰成像。由于CCD传感器表面有一层吸收紫外的透明电极，所以CCD对紫外不敏感。彩色摄像机的成像单元上有红、绿、兰三色滤光条，所以彩色摄像机对红外、紫外均不敏感。
8. CCD芯片的尺寸 　
　CCD的成像尺寸常用的有1/2"、1/3"等，成像尺寸越小的摄像机的体积可以做得更小些。在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。 芯片规格 成像面大小(宽X高) 对角线 1/2 6.4x4.8mm 8mm 1/3 4.8x3.6mm 6mm
摄像机视场角、拍摄范围与镜头、CCD的关系

摄像机拍摄的视角与镜头的毫米数、CCD的尺寸大小密不可分，下表为镜头毫米数与搭配的CCD拍摄视角的对应关系，可供大家参考：
镜头焦距
搭配1/3" CCD
搭配1/4" CCD
二者的角度差异
2.8 mm
89.9°
75.6°
14.3°
3.6 mm
75.7 °
62.2°
13.5°
4 mm
69.9 °
57.0°
12.9°
6 mm
50.0 °
39.8°
10.2°
8 mm
38.5 °
30.4°
8.1°
12 mm
26.2 °
20.5°
5.7°
16 mm
19.8 °
15.4°
4.4°
25 mm
10.6 °
8.3°
2.3°
60 mm
5.3 °
4.1°
1.2°

1/3" CCD 搭配镜头拍摄范围的尺寸如下表所示：

镜头焦距
(毫米数)
距离5米
(宽×高)
距离10米
(宽×高)
距离15米
(宽×高)
距离20米
(宽×高)
距离30米
(宽×高)
2.8mm
13×9.8米
26×19.5米
39×29.3米
52×39米
78×58.5米
3.6mm
8.5×6.4米
17×12.8米
25.5×19米
34×25.5米
51×38.3米
4mm
8×6米
16×12米
24×18米
32×24米
48×36米
6mm
5.5×4.1米
11×8.3米
16.5×12.4米
22×16.5米
33×24.8米
8mm
3.5×2.6米
7×5.3米
10.5×7.9米
14×10.5米
21×15.8米
12mm
2×1.5米
4×3米
6××4.5米
8×6米
12×9米
16mm
1.5×1.1米
3×2.3米
4.5×3.4米
6×4.5米
9×6.8米
25mm
1.3×1米
2.5×1.9米
3.8×2.9米
5×3.8米
7.5×5.6米
60mm
0.5×0.4米
1×0.75米
1.5×1.1米
2×1.5米
3×2.3米

备注:同样毫米数的镜头搭配1/4"的CCD芯片拍摄的范围和角度稍微窄一点,但是拍摄画面中的物体看起来要大一点.表中的数据为水平方向的视场角度,如果摄像机装在高处往低处监看时,视场角和拍摄范围要稍微大一些,但拍摄画面中的物体要稍微小一点.
硬压缩与软压缩的有什么区别？
软压缩录像卡，主要是由一个若干个图像采集芯片为核心，配合周边电路与元件，完成图像采集功能的一种硬件电路板产品，软压缩录像卡从外型上看，各厂家做的基本一样，差别很小，因为各厂家设计电路是都必须按照芯片资料提供的样板电路为基础而设计。软压缩录像卡的图像采集是通过图像采集芯片（如FUNSION 878A）完成，而图像压缩则是通过软件实现，即通过电脑CPU运算完成。
硬压缩录像卡，其图像采集与图像压缩都是通过板卡上的芯片实现。与软压缩的区别主要就是该产品将图像压缩算法软件写入了硬件板卡上的DSP芯片里，让DSP代替CPU来运算，减轻了CPU运算的压力，如果您的硬盘录像机电脑主机CPU频率低，监控路数多，而且要求全实时，硬盘空间特别大的话可采用硬压缩录像卡。因为硬压缩不怎么用CPU资源，资源充足，故大多数硬压缩采用高分辨率显示，采用大比特流压缩，图像清晰度高，但这样也带来了新的问题，就是数据量太大，故硬压缩消耗硬盘也大，录像保存的时间较短。另外硬压缩中的图像压缩DSP芯片，由于设计上远远不如CPU设计科学，其发热量大，最高温度达80度以上，如果将四张硬压缩卡并排插入电脑，组成32路实时录像，在没有良好散热条件下，夏天特别容易死机，所以在天气炎热的南方城市安装硬盘录像是不得不考虑这一问题。硬压缩还有一个无法克服的缺陷，就是因为硬压缩产品硬件成本太高，价格降不下来。
如果从压缩技术上讲，两种压缩方式并没有什么区别，都可以获得相同的压缩比和码流，但是，由于硬件载体不同，对整个电脑系统来讲，整体性能有天壤之别：
　　硬件压缩是指所有视频和音频信号的接收、压缩处理全部由视频卡的高速DSP芯片来完成，无需CPU干预，CPU要做的工作仅仅是将视频卡送过来的按固定编码格式压缩好的数据流写入硬盘和送到网络上。
　　软件压缩是指视频卡只对信号源作简单的数字化转换，大量的压缩处理工作由应用程序完成，换句话讲，就是交给CPU和内存来完成。显而易见，如此系统接到网络上，一方面要完成大量的编码工作，另一方面要响应网络客户端请求，为其输送数据，同时还要应付突如其来的回放检索，这就好象一辆超载行驶的汽车，随时都有翻车的危险。