安防监控从入门到精通技术学习资料.pdf

监控系统常用设备介绍 云台云台就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臵在一个半球形、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。 支架如果摄像机只是固定监控某个位臵不需要转动，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。 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，再有就是安装位臵，因为从实践中我们 发现，很多室外摄像机安装位臵特殊，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。 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。 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，在此不作介绍。 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。 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，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。 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。 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，设臵自动 切换，联接报警器材。 录像机监控系统中最常用的记录设备是民用录像机和长延时录像机，因 其操作简单易学，录像带也容易保存和购买。与家用录像机不同，延时录像机 可以长时间工作，可以录制24 小时（用普通VHS录像带）甚至上百小时的图 像，可以联接报警器材，收到报警信号自动启动录像，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，录像带到头后是自动停止还是倒 带重录延时录像机的性能虽然出众，但价格不菲， 而且目前分辨率不是很 高，在延时录像时图像也会丢失一部分，回放的图像是一顿一顿跳跃的。 初学者园地之弱电系统与应用电视（一） 第一章弱电系统与应用电视系统 所谓弱电是针对电力、照明用电相对而言的。通常情况下，把电力、照明 用的电能称为强电；而把传播信号、进行信息交换的电能称为弱电。强电的处 理对象是能源（电力） ，其特点是电压高、电流大、功耗大、频率低，主要考 虑的问题是减小损耗、提高效率；弱点的处理对象主要是信息，即信息的传送 与控制，其特点是电压低、电流小、功率小、频率高，主要考虑的问题是信息 传送的效果，如保真度、速度、广度和可靠性等。 第一节、弱电系统的内容与分类 一、火灾自动报警与自动灭火系统 该系统也称火灾自动报警与联动控制系统，或火灾自动报警与消防控制系 统，是通过安装在现场的各种火灾探测器对现场进行监控，一旦发生火灾警情 产生报警并联动相应的灭火、疏散、广播等设备，达到预防火灾的目的。 二、通信系统 随着信息时代、知识经济时代的到来，自动控制技术、计算机技术和通信 技术的高度发展对建筑物内的信息系统的建设祈祷了很大的推动作用，真正实 现建筑物自动化（BA ） 、通信自动化（ CA ） 、办公自动化（ OA ）以及住宅自动化 （HA ） ，而独立系统之间必然要通过各种方式（如局域网）连接起来，共享所 积累的数据资源，转送和处理数据，并由通信系统与外界公用通信网连接，形 成综合通信系统。 三、电缆电视和卫星电视接收系统 电缆电视和卫星电视接收的应用和推广是为了解决大城市高层建筑或电 视信号覆盖区外的边远地区因电视信号反射或评比严重而影响电视信号良好 接收问题和丰富节目内容而设臵的。 电缆电视系统（Cable Television） ，缩写 CATV ，是由早期的功用天线电 视系统（ Community Antenna Television）发展而来，开始时是以共用一组接 收天线的系统传送，后来发展到以闭路形式或以有线传输方法传送各种电视信 号，尤其是扩宽到卫星直播电视节目的接收、微波中继、录像和摄像、自办节 目等，使 CATV系统合成信息社会综合信息网的组成部分。 电缆电视系统也是属于应用电视系统，但是由于与当前使用的以监视控制 为目的的电视监控系统从传输的信号方式到应用范围都有很大的差别，因此现 在已经单独作为一个弱电系统出现。 四、扩音与音响系统 扩音与音响系统基本上有三种类型：一是公共广播（PA） ，属于有线广播 系统，包括背景音乐和紧急广播功能；二是厅堂扩音系统；三是专用的会议系 统 五、安全防范系统 安全防范系统的全称为公共安全防范系统，是以保护人身财产安全、信息 与通讯安全，达到损失预防与犯罪预防目的。 防盗报警系统 防盗报警系统是通过安装在防护现场的各种入侵探测器对所保护的区域 进行人员活动的探测（入侵），一旦发现有入侵行为将产生报警信息，以达到 防盗的目的。 电视监控系统 电视监控系统是以图像监视为手段，对现场图像进行实时监视与录像。监 视监控系统可以让保安人员直观地掌握现场情况，并能够通过录像回放进行分 析。电视监控系统是应用电视系统的重要组成部分，也是安防系统的重要组成 部分。当前电视监控系统已经与防盗报警系统有机地结合到一起，形成一个更 为可靠的监控系统。 出入口控制系统 出入口控制系统又称门禁系统，其功能是控制人员的出入，还能控制人员 在防范区域内的活动。在防范区域内，必须使用各类卡片、密码或通过生物识 别技术经控制装臵识别确认，才能通过。停车场管理系统实际上也属于出入口 控制系统。 楼宇保安对讲系统 楼宇保安对讲系统为访客与室内人员提供双向通话或可视通话、遥控开锁 以及报警功能。 电子巡更系统 在大型楼宇或场院中，出入口很多，来往人员复杂，必须有专人巡逻，较 为重要的地点应设巡更站，定期进行巡逻。 电子巡更系统是保安人员在规定的 巡逻路线上，在指定的时间和地点向中心控制室发回信号以示正常。 六、建筑物自动化系统（BA ） 建筑物设备自控系统（Building Automation System BAS ）主要是建 筑物的变配电设备、应急备用电源设备、蓄水池、不停电源设备等监视、测量 和照明设备的监控；给排水系统的给排水设备、饮水设备及污水处理设备等运 行、工况的监视、测量与控制；空调系统的次热源设备、空调设备、通风设备 及环境检测设备等运行工况的监视、测量与控制； 热力系统的热源设备等运行 工况的监视；以及对电梯、自动扶梯设备运行工况的监视。通过BAS实现对建 筑物内机电设备的控制与管理，节约能源和人力资源，提供午夜管理水平，创 造更舒适、安全的环境。 初学者园地之镜头（一） 第二节、镜头 摄像机镜头的作用是把被观察目标的光像呈现在摄像机的靶面上，也称光 学成像。将各种不同形状、不同介质（塑料、玻璃或晶体）的光学零件（反射 镜、透射镜、棱镜）按一定方式组合起来，使得光线经过这些光学零件的透射 或反射以后，按照人们的需要改变光线的传输方向而被接收器件接收，即完成 了物体的光学成像过程。 光学镜头应满足成像清晰、透光率强、像面照度分布均匀、图像畸变小、 光圈可调等要求。 一般来说每个镜头都由多组不同曲面曲率的透镜按不同间距组合而成。间 距和镜片曲率、透光系数等指标的选择决定了该镜头的焦距。 一、镜头分类 摄像机镜头按其功能和操作方法分为常用镜头和特殊镜头两大类。 常用镜头又分为定焦镜头（自动和手动光圈）和变焦镜头（自动和手动光 圈） 。 特殊镜头是根据特殊工作环境而专门设计的，一般有广角镜头、 针孔镜头 等。 镜头 随着我国智能建筑行业的发展，安保技术在智能建筑中的地位与作用也与 日俱增。 闭路监控电视 (简称 CCTV) 系统作为一种安保技术，在星级宾馆、 涉外 办公楼、银行、政府机关等场所越来越发挥着它的重要作用，包括现在的智能 小区亦将 CCTV 系统作为安保及物业管理的一个重要手段。为了让 CCTV 技术在 智能建筑中发挥更好的作用，在每项闭路电视监控工程中，如何正确选择摄像 机镜头，对于经济指标与技术性能都是十分重要的。 镜头的分类 根据民用建筑的应用场合镜头的种类大致可分为： (1) 广角镜头：视角在90 度以上，一般用于电梯轿箱内、大厅等小视距大 视角场所； (2) 标准镜头：视角在30 度左右，一般用于走道及小区周界等场所； (3) 长焦镜头：视角在20 度以内，焦距的范围从几十毫米到上百毫米，用 于远距离监视 (4) 变焦镜头：镜头的焦距范围可变，可从广角变到长焦，用于景深大， 视角范围广的区域；(5) 针孔镜头：用于隐蔽监控。 镜头焦距的确定 在选择镜头时，有以下五个因素确定镜头标准： （1）监控现场的大小； （2）被摄物体的大小； （3）物距； （4）焦距； （5）CCD 靶面尺寸。 前 4点可由现场测量并通过计算来确定镜头的焦距标准，其计算方法如下： u 1/3 CCD F=4.8 ×L/W或 F=3.6×L/H u 1/2 CCD F=6.4 ×L/W或 F=4.8×L/H 其中，W为被摄物体的宽度；H为被摄物体的高度；L 为镜头到被摄物体间 的距离； F 为镜头焦距。 那么为何在镜头的选用中考虑CCD 靶面的尺寸呢 ? 为了从 1/3 与 1/2 CCD摄像机中获取同样的视角，1/3 CCD摄像机镜 头焦距必须缩短； 相反如果在1/3 CCD 与 1/2 CCD 摄像机中采用相同焦距的 镜头，情况又如何呢?1/3 CCD 摄像机视角将比1/2 CCD摄像机明显地减小， 同时 1/3 CCD 摄像机的图像在监视器上将比1/2 CCD 的图像放大， 产生了使 用长焦距镜头的效果。 另外我们在选择镜头时还要注意这样一个原则：即小尺寸靶面的CCD 可使 用大尺寸靶面CCD摄像机的镜头，反之则不行。原因是：如1/2 CCD摄像机 采用 1/3 镜头，则进光量会变小，色彩会变差，甚至图像也会缺损；反之， 则进光量会变大，色彩会变好，图像效果肯定会变好。当然，综合各种因素， 摄像机最好还是选择与其相匹配的镜头。 手动光圈及自动光圈的选择 镜头光圈分手动和自动两种。以往由于摄像机的使用在室外或其它特殊场 合等缘故，所以较多选用自动光圈镜头。在目前的监控工程中，由于智能建筑 大量使用CCTV系统，室内监控点占较高的比例。而许多工程商在做工程设备 报价时， 也同样喜欢采用自动光圈镜头。虽然自动光圈镜头对监控点的光线变 化适应性较强， 但其价格也明显高于相同焦距的手动定焦镜头。而现在大多数 的摄像机都有电子快门，室内的光源也较为稳定，因此，智能建筑项目中大量 采用自动光圈镜头没有太大的必要；另一方面， 现在市场上用的自动光圈镜头 分为二大类： a. 电源驱动自动光圈镜头；b. 视频驱动自动光圈镜头。 电源驱动自动光圈镜头是通过四根线控制镜头的，其中两根为DC12V或 DC24V电源来驱动镜头中的马达，另两根控制线通过镜头内的光感应点感应外 部光源的照度来控制光圈的大小；视频驱动自动光圈镜头则是通过三根线来控 制镜头的，其中一根为视频触发信号来起动光圈，并控制光圈大小，另二根为 DC12V或 DC24V电源线驱动电机马达。目前市场上大多黑白或彩色摄像机虽然 有自动光圈镜头接口，但除了少数可以兼容二种镜头以外，大多数摄像机不能 兼容，只能使用电源驱动自动光圈镜头或视频驱动自动光圈镜头。如果在使用 中当一些摄像机损坏时，新购入的摄像机就有与原来的自动光圈镜头是否兼容 的问题。但当工程中的监控点在室外时，采用带自动光圈的镜头是必要的，因 为室外的光线的动态范围变化较大，夏日阳光下环境照度达50000Lx 100000Lx；夜间路灯时仅为10Lx，变化幅度相当大。 在这种情况下摄像机无论 是否具有自动调整灵敏度功能即通过摄像机本身的电子快门已不可能适应这 么宽的照度范围，也就无法达到控制图像效果的作用。 在电视监控系统中如何根据现场被监视环境，正确选用摄像机镜头是非常 重要的，因为它直接影响到系统组成后在系统末端监视器上所看到的被监视面 画的效果能否满足系统的设计要求(就画面范围或图像细节而言) ，所以正确的 选用摄像机镜头可以使系统得到最优化设计并可获得良好的监视效果。 摄像机镜头就光圈而言可分为手动光圈镜头及自动光圈镜头两种，就焦距 而言又可分为定焦镜头及变焦镜头两种。 下面就以使用环境的不同谈如何正确选用摄像机镜头。 1、手动、自动光圈镜头的选用 手动、自动光圈镜头的选用取决于使用环境的照度是否恒定。 对于在环境照度恒定的情况下，如电梯轿箱内、封闭走廊里、无阳光直射 的房间内， 均可选用手动光圈镜头，这样可在系统初装调试中根据环境的实际 照度，一次性整定镜头光圈大小，获得满意亮度画面即可。 对于环境照度处于经常变化的情况，如随日照时间而照度变化较大的门 厅、窗口及大堂内等，均需选用自动光圈镜头(必须配以带有自动光圈镜头插 座的摄像机 ) ，这样便可以实现画面亮度的自动调节，获得良好的较为恒定亮 度的监视画面。 对于自动光圈镜头的控制信号又可分为DC及 VIDEO控制两种，即直流电 压控制及视频信号控制。这在自动光圈镜头的类型选用上，摄像机自动光圈镜 头插座的连接方式上，以及选择自动光圈镜头的驱动方式开关上，三者注意协 调配合好即可。 2、定焦、变焦镜头的选用 定焦、变焦镜头的选用取决于被监视场景范围的大小，以及所要求被监视 场景画面的清晰程度。 镜头规格 ( 镜头规格一般分为1/3 、1/2 和 2/3 等 ) 一定的情况下， 镜 头焦距与镜头视场角的关系为：镜头焦距越长， 其镜头的视场角就越小( 见图 1 所示 ) ；在镜头焦距一定的情况下，镜头规格与镜头视场角的关系为：镜头规 格越大，其镜头的视场角也越大。所以由以上关系可知：在镜头物距一定的情 况下，随着镜头焦距的变大，在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面 范围就越小，但画面细节越来越清晰；而随着镜头规格的增大，在系统末端监 视器上所看到的被监视场景的画面范围就增大，但其画面细节越来越模糊。在 镜头规格及镜头焦距一定的前提下，CS型接口镜头的视场角将大于C型接口镜 头的视场角。 镜头视场角可分为图像水平视场角以及图像垂直视场角，且图像水平视场 角大于图像垂直视场角，通常我们所讲的视场角一般是指镜头的图像水平视场 角。在狭小的被监视环境中如电梯轿箱内，狭小房间均应采用短焦距广角或超 广角定焦镜头， 如选用镜头规格为1/2 ， CS型接口，镜头焦距为 3.6mm或 2.6mm 镜头，这些镜头视场角均不小于99°或 127°，这对于摄像机在狭小空间里一 般标高为2.5m 左右时，其镜头的视场角范围足以覆盖整个近距离狭小被监视 空间。也可根据现场实际情况选用手动变焦镜头如日产Computar T2Z2814CS 2 镜头，这种镜头为1/3 CS型接口手动光圈镜头，其焦距 2 倍可调 ( 手动调 焦) 。调焦范围为2.8 6.0mm ，视场角变化范围为96° 47.2 °，这种镜头非 常适合在狭小的被监视环境中使用，在使用时可方便地根据实际需要，灵活实 现对被监视场景的“点”或“面”的监视效果。 对于一般变焦 ( 倍) 镜头而言， 由于其最小焦距通常为6.0mm左右， 故其变 焦( 倍) 镜头的最大视场角为45°左右，如将此种镜头用于这种狭小的被监视环 境中，其监视死角必然增大，虽然可通过对前端云台进行操作控制，以减少这 种监视死角，但这样必将会增加系统的工程造价( 系统需增加前端解码器、云 台、 防护罩等 ) ， 以及系统操控的复杂性， 所以在这种环境中， 不宜采用变焦 ( 倍) 镜头。 在开阔的被监视环境中，首先应根据被监视环境的开阔程度，用户要求在 系统末端监视器上所看到的被监视场景画面的清晰程度，以及被监视场景的中 心点到摄像机镜头之间的直线距离为参考依据，在直线距离一定且满足覆盖整 个被监视场景画面的前提下，应尽量考虑选用长焦距镜头，这样可以在系统末 端监视器上获得一幅具有较清晰细节的被监视场景画面。在这种环境中也可考 虑选用变焦 ( 倍)镜头 ( 电动三可变镜头)，这可根据系统的设计要求以及系统的 性能价格比决定，在选用时也应考虑两点：(1) 在调节至最短焦距时( 看全景 ) 应能满足覆盖主要被监视场景画面的要求；(2) 在调节至最长焦距时( 看细节 ) 应能满足观察被监视场景画面细节的要求。通常情况下， 在室内的仓库、 车间、 厂房等环境中一般选用6 倍或者 10 倍镜头即可满足要求，而在室外的库区、 码头、广场、 车站等环境中，可根据实际要求选用10 倍、16 倍或 20 倍镜头即 可( 一般情况下，镜头倍数越大，价格越高，可在综合考虑系统造价允许的前 提下，适当选用高倍数变焦镜头) 。 3、正确选用镜头焦距的理论计算 摄取景物的镜头视场角是极为重要的参数，镜头视场角随镜头焦距及摄像 机规格大小而变化(其变化关系如前所述) ，覆盖景物镜头的焦距可用下述公式 计算： (1)f=u ? D/U (2)f=h ? D/H f ：镜头焦距、 U：景物实际高度、H：景物实际宽度、D ：镜头至景物实测 距离、 u：图像高度、 h：图像宽度 举例说明： 当选用1/2 镜头时，图像尺寸为u=4.8mm ，h=6.4mm 。镜头至景物距离 D=3500mm ， 景物的实际高度为U=2500mm( 景物的实际宽度可由下式算出H=1.333 ? U，这种关系由摄像机取景器CCD片决定 ) 。 将以上参数代入公式(1) 中，可得 f=4.8 ? 3500/2500=6.72mm，故选用 6mm 定焦镜头即可。 摄像部分一般安装在现场, 它包括摄像机、镜头、防护罩、支架和电动云 台。它的作用是对监视区域进行摄像并将其转换成电信号。 一、像机分为彩色和黑白两种，一般黑白摄像机要比彩色的灵敏度高，比 较适合用于光线不足的地方，如果使用的目的只是监视景物的位臵和移动，可 采用黑白摄像机； 如果要分辨被摄像物体的细节，比如分辨衣服和景物的颜色， 则采用彩色的比较好。 摄像机的规格可分为1/3 、1/2 和 2/3 等， 安装方式有固定和带云台 二种。 二、镜头 常用的镜头种类包括：手动 / 自动光圈定焦镜头和自动光圈变焦镜头两种。 定焦镜头分为标准镜头和广角镜头两种。定焦镜头的适用范围如下： 手动光圈镜头：所需监视的环境照度变化不大，如室内。 自动光圈镜头：所需监视的环境照度变化大，如室外。 广角镜头：监视的角度较宽，距离较近。 标准镜头：监视的角度和距离适中。 变焦镜头分为10 倍、6 倍和 2 倍变焦镜头， 另一种分法是： 手动变焦和电 动变焦（电动光圈和自动光圈）两种。 变焦镜头在规则上可以划分为：1/3 、 1/2 和 1等。 选择变焦镜头的原则是：镜头的规格不应小于摄像机的规格，也就是说 1/2 的镜头可以与1/3 的摄像机一起使用，但是1/3 的镜头就不能够在 1/2 的摄像机上使用。 二、镜头参数 相对孔径 光圈的主要作用是通过控制镜头光量的大小满足成像所需的合适照度。光 圈越大，靶面成像照度越大，摄像机输出信号强度越大，信噪比越高。 若光圈的实际孔径为，由于光线通过透镜后的折射使镜头的有效孔径D 比实际孔径大，光圈的相对孔径等于有效孔径与镜头焦距之比，即：A=D/f ，f 为镜头的焦距。 光圈系数 通常将表征镜头光圈大小的参数定义成光圈系数，用 F 表示。 光圈系数为 镜头光圈相对孔径的倒数。F 值的规律是后一个值正好是前一个数值的2 倍， 这是由于成像面中心亮度与（1/F ）2 成正比。 F 值越小相应灵敏度越大。常用 值为 1.4 、2、2.8 、4、5.6 、8、11、16、22 等几个等级。 视场角 我们常用视场角来表征观察景物的范围。所谓视场角是指在视场角内的景 物可全部落入成像尺寸内，而视场角以外的景物将不被摄取。因此，镜头的视 场角与摄像机的靶面及镜头的焦距有关。 根据几何原理可以得到视场角的计算公式如下： H2tg-1 （h/2f ） V2tg-1 （v/2f ） 式中 H为水平视场角，V 为垂直视场角， f 为镜头的焦距， h 为摄像机 靶面的水平宽度，v 为摄像机靶面的垂直高度。具体数值可参阅摄像机一节。 当成像尺寸确定后，焦距越短，视场角越大。因此可将镜头分为长角镜头 （视场角小于45°） 、标准镜头（视场角为45°50°） 、广角镜头（视场角 大于 50°） 、超广角镜头（视场角接近180°） 、鱼眼镜头 （视场角大于180°） 等。 另外，我们还可以得到如下公式以计算其中任一未知项数据。 f/v D/V f/hD/H 其中： f 镜头焦距；D镜头至景物距离； h靶面宽度；H靶面高度。 三、镜头接口 镜头的安装方式有C型安装和 CS型安装两种。C型安装接口指从镜头安装 基准面到焦点的距离为17.526mm ，而 CS型接口的镜头安装基准面到焦点距离 为 12.5mm 。因此将 C型镜头安装到CS接口摄像机时需要加装一个5mm 厚的接 圈。 四、镜头的发展 镜头是影响图像品质的重要关键，如果镜头品质不佳，自然难拍摄出清晰 的画面，传统的摄像机镜头所采用的镜片，可以通称为球面镜头，这是以镜头 内镜片的表面曲线为球面形状来命名的。顾名思义， 非球面镜头就是采用了不 同于球面曲线的技术，也就是镜片研磨的形状为抛物线、二次曲线、三次曲线 或高次曲线，这将依据设计功能上的不同而会有不同形状的曲线，因此统称为 非球面镜头。 传统球面镜头为了校正相差、色差、球差、彗差、畸变、相散等问题，必 须采用多片镜片来校正，这使得镜头的体积变的较大，由于每个镜片多少会有 精度上的误差， 因此要达到理想值并不容易，非球面镜头由于在设计时便已经 考量到校正的因素，因此可以减少镜片的数量，使得镜头的精度更佳、清晰度 更好、色彩还原更为准确，镜头内的光线反射得以降低，镜头体积也可以缩小。 以往非球面镜头多应用在仪器、机械加工设备上， 但随著加工技术的提升， 使得品质、 效能提升， 因此应用越来越广。 目前非球面镜头除了具备高清晰度， 录制的图像能够当作法律证据外，新推出的非球面镜头还具备变倍高、物距短、 光圈大的特性， 变倍高可以简化镜头的种类，物距短可以应用在近距离摄像的 场合，光圈大则可以适应光线较暗的场所，使得应用领域日渐宽广。而在 CCTV 应用领域中也推出了非球面镜头，可以使用于一些如银行这类对于摄像品质要 求较高的场所。 初学者园地之镜头（二） 五、 CCTV 中的特殊镜头 在特殊的CCTV安全镜头族群中，值得一提的品种包括光纤镜头、管道镜 头、分像镜头、拐角镜头、中继镜头、自动聚焦镜头、安定镜头和长程镜头。 这些镜头各有所长，可以实现普通镜头所无法完成的特殊功能。 光纤镜头和管道镜头 设计难度较大的监控系统中往往需要使用粘连光纤束镜头。与通常用于视 频信号传输的单模光纤和多模光纤不同，这种光纤束是由上千根单独的玻璃光 纤粘连在一起组成的。它可以将物镜得到的光学图像传输到十几厘米到几米远 的地方。中继镜头从光纤束处理到图像后，再将其传送到摄像机的传感器上。 通过光纤镜头取得的画面，其质量不如通过普通镜头取得的画面好。因此，这 种镜头只能用在普通镜头无法解决问题的场合。光纤镜头分为刚性和柔性两 种。 高分辨率（ 450 线）的粘连光纤束中有几万根玻璃纤维，光学图像就是通 过这些纤维从一端传输到另一段，每根光纤在光纤束两端的几何阵列中所处的 位臵完全相同。完整的“光纤镜头”除了包括这个光纤束外，还需要在前面加 装成像用的物镜，在后端加装传递图像用的中继镜头（以便图像会聚到传感器 上） 。 光纤镜头通常用于穿过厚墙对隔壁房间的监视，有时也用在必须将摄像机 与镜头分开一端距离的场合。 另一种常用的长距离采光镜头是管道（borescope ）镜头。管道镜头由直 径为 0.04 0.5 英寸、 长 630 英寸的通光管、 杆状镜头和多联式中继镜头共 同组成。 中间的镜头用于将物镜形成的光学图像传送给后面的镜头，进而传送 到摄像机传感器上。单杆镜头使用的是独特的GRIN （graded index ，渐变折射 率）玻璃杆，光学图像在通过它之间能够重新聚焦。由于杆和镜头的直径都很 小，只有少量的光线能透入摄像机内部，因此这种系统的光学速度较慢，通常 为 f/11和 f/30 。这一特性使得管道镜头只能与光线充足的场景和高灵敏度的 摄像机配用。因为管道镜头中使用的都是玻璃透镜，它的图像质量比光纤镜头 要好一些。 分像镜头 能够将两个单独场景同时成像的同一摄像机上的镜头称作分像镜头或双 焦镜头。 这种镜头使用两个分开的透镜或双焦镜头。这种镜头使用两个分开的 透镜获取两个场景的图像后，再将其投射到摄像机的传感器上，其中的两个透 镜焦距可能相同，也可能不同；可能朝向同一方向，也可能朝向不同的方向。 分像镜头的转接器可以起到同样的作用。除了用于连接摄像机的接口外， 转接器上还有两个C型接口或 CS接口，可以连接两个普通镜头，从而实现 “一 机两景”。根据双焦镜头设计的不同，最后得到的双景图像可以是左右分割的， 也可以是上下分割的。所以定焦镜头、变焦镜头、针孔镜头或其它镜头，只要 其接口是C型或 CS型的，就都可以用到这种转换器上。侧镜位臵安装的可调 式反射镜可以改变镜头观察的方向。在侧镜旁边再加装一只反射镜，就可以让 两中镜头对准同一场景。在这种情况下，如果前镜使用广角镜头（6.5mm ） ，侧 镜使用狭角镜头（75mm ） ，就构成一个双焦镜头，与之相连的摄像机可以同时 看到同一场景的广角和狭角的图像。在左右分割时， 每个镜头的水平视场都变 为正常情况下的1/2（每个镜头只能使用传感器的一半宽度）。将分像镜头旋转 90°，可以得到上下分割的图像。双焦镜头在监视器上形成的图像是倒转的， 因此需要将摄像机倒转过来安装。 三向光学分像镜头可以同时观察三个不同的场景。三分镜头主要用于观察 丁字型走廊，但是也可以作其它用途。使用三分镜头，可以同时观察三个不同 的场景（放大倍数可以相同，也可以不同），而这三个场景是显示在同一监视 器上。这样，我们就节省了两只摄像机、两台监视器和一只画面分割器。每个 场景占据在监视器屏幕的1/3 面积。镜头上的可调光学器件允许分别调节三个 物镜的仰角，以适用长短不同的走廊需要（长走廊镜头接近水平，短走廊需要 镜头略微冲下） 。与双分镜头一样，摄像机也要倒转安装。 拐角镜头 拐角镜头使得摄像机可以做贴墙式的安装，即摄像机与轴线与墙面相平 行。 在墙壁后面的空间比较有限的场合，像柜员机、天花板或升降机内，拐角 镜头将会是一个很好的解决方案。拐角光学镜头使得2.6mm镜头的轴线变得与 摄像机的轴线相垂直，因为2.6mm镜头的视场可以达到110°，所以使用反光 镜来解决这个问题将是不可能的。因为平面反射镜无法将全部场景反射到摄像 机镜头上。这种黑边（vignitting）现象将使得我们无法在监视器上看到场景 的部分边缘。 拐角转接器可以套接所有焦距的镜头，但镜头必须带有C 型或 CS型的接 口。 中继镜头 中继镜头用来将镜头或粘连光纤束聚焦的光学图像传送到摄像机传感器 上。 这种镜头必须与其它物镜一起使用，其自身不能成像。在与光纤镜头配用 时，它将光纤束输出端上面的图像投射到传感器上。与分像镜头或拐角镜头配 用时，它也可以将双景图像或改向的图像投射到传感器上。中继镜头可以被看 作是一个没有放大倍数的附加镜头，在与普通镜头配用时，它的主要作用是使 得镜头和传感器之间的距离适当增大。 自动聚焦镜头 自动聚焦镜头在安全方面的应用相当有限，这是因为它的价格比普通的手 动调焦镜头要昂贵。自动聚焦镜头主要用于便携式家用摄录机。这种机器所使 用的镜头都是变焦镜头。 自动聚焦技术共有三种：主动红外测距、超声波定位和固态三角测量。 主动红外自动聚焦使用的是三角测量原理。镜头中有一个发光二极管，可 以向变焦镜头场景中心区域发射一小束红外线。接收透镜将反射回来的红外光 投射到镜头旁的两个硅探头上。镜头内的微处理器电路再根据镜头聚焦环的物 理位臵和 CCD 传感器上得来的数据计算出目标与摄像机之间的距离。之后，微 处理器电路会控制变焦镜头上的电动聚焦环，使中心目标清晰地聚焦在传感器 上。 自动聚焦镜头不能适用于所有的工作场合。如果目标不反射红外光，或目 标将所有红外光都反射到了其它方向，从而致使摄像机接收不到回光，或目标 超出了系统的工作范围，都将无法触发系统的自动聚焦功能。 安定镜头 在安全系统中， 当镜头和摄像机在观察场景时晃动或震动时，就需要使用 安定镜头。安定镜头广泛应用在手提式摄录机、车载摄像机、空中平台摄像机 和船载摄像机系统中。安定镜头可以抵消摄像机因风吹而引起的严重晃动。这 种镜头系统内部设有活动光学器件，并通过这种器件的反向移动来抵消摄像机 和场景之间相对移动。 第一步 拿出支架，准备好工具和零件：涨塞、螺丝、改锥、小锤、电钻等必要工 具；按事先确定的安装位臵，检查好涨塞和自攻螺丝的大小型号，试一试支架 螺丝和摄像机底座的螺口是否合适，预埋的管线接口是否处理好，测试电缆是 否畅通，就绪后进入安装程序。 第二步 拿出摄像机，按照事先确定的摄像机镜头型号和规格，仔细装上镜头（红 外一体式摄像机不需安装镜头），注意不要用手碰镜头和CCD( 图中标注部分） ， 确认固定牢固后，接通电源，连通主机或现场使用监视器、小型电视机等调整 好光圈焦距。 - - 第三步 拿出支架、 涨塞、螺丝、 改锥、 小锤、 电钻等工具， 按照事先确定的位臵， 装好支架。检查牢固后，将摄像机按照约定的方向装上； 第四步 如果需要安装护罩，在第二步后，直接从这里开始安装护罩。1、打开护 罩上盖板和后挡板；2、抽出固定金属片，将摄像机固定好；3、将电源适配器 装入护罩内； 4、复位上盖板和后挡板，理顺电缆，固定好，装到支架上。 - - 第五步 把焊接好的视频电缆BNC插头插入视频电缆的插座内，确认固定牢固。 第六步 将电源适配器的电源输出插头插入监控摄像机的电源插口，并确认牢固 度。 - - 第七步 把电缆的另一头接入控制主机或监视器( 电视机 )，确保牢固。 第八步 接通监控主机和摄像机电源，通过监视器调整摄像机角度到预定范围 - - 监控摄像机的使用常识 摄像机是获取监视现场图像的前端设备，它以面阵 CCD 图像传感器为核心 部件，外加同步信号产生电路、视频信号处理电路及电源等。近年来，新型低 成本 MOS 图像传感器有了较快速的发展，基于 MOS 图像传感器的摄像机已开始 被应用于对图像质量要求不高的可视电话或会议电视系统中。由于 MOS 图像传 感器的分辨率和低照度等到主要指标暂时还比不上CCD 图像传感器， 因此，在 监控系统中使用摄像机仍为CCD 摄像机。 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。顺便指出，在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 摄像机的使用很简单，通常只要正确安装镜头、连通信号电缆，接通电源 即可工作。 但在实际使用中，如果不能正确地安装镜头并调整摄像机及镜头的 状态，则可能达不到预期使用效果。应注意镜头与摄像机的接口，是C型接口 还是 CS型接口 （这一点要切记， 否则用 C型镜头直接往CS接口摄像机上旋入 时极有可能损坏摄像机的CCD 芯片） 。 安装镜头时，首先去掉摄像机及镜头的保护盖，然后将镜头轻轻旋入摄像 机的镜头接口并使之到位。对于自动光圈镜头，还应将镜头的控制线连接到摄 像机的自动光圈接口上，对于电动两可变镜头或三可变镜头，只要旋转镜头到 位，则暂时不需校正其平衡状态（只有在后焦聚调整完毕后才需要最后校正其 平衡状态）。 调整镜头光圈与对焦关闭摄像机上电子快门及逆光补偿等开关，将摄像机 对准欲监视的场景，调整镜头的光圈与对焦环，使监视器上的图像最佳。如果 是在光照度变化比较大的场合使用摄像机，最好配接自动光圈镜头并作摄像机 的电子快门开关臵