爱普华顿器材培训.ppt
《爱普华顿器材培训.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《爱普华顿器材培训.ppt(34页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、闭路电视监控系统技术及产品教材(第一版),地址:上海市浦东沪南路4888号 网址:http:/www.aipu- 电话:021-58144888,版权声明:本教材由上海爱谱华顿安防科技股份有限公司制作整理,除内部材料,未经允许不得向公司外部传播。,上海爱谱华顿安防科技股份有限公司,第一部分 闭路电视监控系统(CCTV)技术,一、监控系统概述,1、安全防范-闭路电视监控,做好准备和保护,以应付攻击或者避免受害,从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见,安全是目的,防范是手段,通过防范的手段达到或实现安全的目的,就是安全防范的基本内涵。安全防范技术通常分为三类:物理技
2、术防范(Physical Protection)、电子防范技术(Electronic Protection)、生物统计学防范技术(Biometric Protection)。电子防范技术主要是指应用于安全防范的电子、通信、计算机与信息处理及其相关技术,闭路电视监控系统就是其中之一。,闭路电视监控系统是安全技术防范体系中的一个重要组成部分,是一种先进的、防范能力极强的综合系统,它可以通过遥控摄像机及其辅助设备(镜头、云台等)直接观看被监视场所的一切情况,可以把被监视场所的情况一目了然。同时,电视监控系统还可以与防盗报警系统等其它安全技术防范体系联动运行,使其防范能力更加强大。 闭路监控系统能在人
3、们无法直接观察的场合,却能实时、形象、真实地反映被监视控制对象的画面,并已成为人们在现代化管理中监控的一种极为有效的观察工具。由于它具有只需一人在控制中心操作就可观察许多区域,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。,闭路电视监控理论架构,闭路电视监控理论架构可分为:,表现层,如监控电视墙、监视器等,控制层,控制层是整个安防监控系统的核心,它是系统科技水平的最明确体现。通常我们的控制方式有两种模拟控制和数字控制。模拟控制是早期的控制方式,其控制台通常由控制器或者模拟控制矩阵构成,适用于小型局部安防监控系统,这种控制方式成本较低,故障率较小。但对于中大型安防监控系统而言,这种方式就
4、显得操作复杂且无任何价格优势了,这时我们更为明智的选择应该是数字控制。数字控制是将工控计算机作为监控系统的控制核心,它将复杂的模拟控制操作变为简单的鼠标点击操作,将巨大的模拟控制器堆叠缩小为一个工控计算机,将复杂而数量庞大的控制电缆变为一根串行电话线。它将中远程监控变为事实、为Internet远程监控提供可能。但数字控制也不是那么十全十美,控制主机的价格十分昂贵、模块浪费的情况、系统可能出现全线崩溃的危机、控制较为滞后等等问题仍然存在。,处理层,处理层或许该称为音视频处理层,它将有传输层送过来的音视频信号加以分配、放大、分割等等处理,有机的将表现层与控制层加以连接。音视频分配器、音视频放大器、
5、视频分割器、音视频切换器等等设备都属于这一层。,传输层,传输层相当于安防监控系统的血脉。在小型安防监控系统中,我们最常见的传输层设备是视频线、音频线,对于中远程监控系统而言,我们常使用的是射频线、微波,对于远程监控而言,我们通常使用Internet这一廉价载体。值得一提的是,新出现的传输层介质网线/光纤。大多数人在数字安防监控上存在一个误区,他们认为控制层使用的数字控制的安防监控系统就是数字安防监控系统了,其实不然。纯数字安防监控系统的传输介质一定是网线或光纤。信号从采集层出来时,就已经调制成数字信号了,数字信号在目前已趋成熟的网络上跑,理论上是无衰减的,这就保证远程监控图像的无损失显示,这是
6、模拟传输无法比拟的。当然,高性能的回报也需要高成本的投入,这是纯数字安防监控系统无法普及最重要的原因之一。,执行层,执行层是我们控制指令的命令对象,在某些时候,它和我们后面所说的支撑诚、采集层不太好截然分开,我们认为受控对象即为执行层设备。比如:云台、镜头、解码器、球等等。,支撑层,顾名思义,支撑层是用于后端设备的支撑,保护和支撑采集层、执行层设备。它包括支架、防护罩等等辅助设备。,采集层,采集层是整个安防监控系统品质好坏的关键因素,也是系统成本开销最大的地方。它包括镜头、摄像机、报警传感器等等。,这种对系统的划分方式,是一种条理清晰的理论指导纲领。并且,他从理论上做了统一,为后期的系统软件和
7、硬件开发提供了标准,从而使各个层次之间的软件或设备能够很好的衔接,为系统研发人员提供便利。,闭路电视监控系统构成,前端设备、后端设备和传输系统。,前端设备,负责信号的采集,例如摄像机、镜头、防护罩、球形一体化机、解码器、支架,传输系统,后端设备,视频信号一般以基带频率的形式传输,最常用的传输介质是同轴电缆,后端设备的作用是对前端已采集到的信号进行处理。包括视频信号的切换、显示和记录等主要功能。如控制键盘、电视墙、矩阵控制主机、控制台、多画面处理器和录像机等。,3、闭路电视监控系统设备,(1)前端设备,图像采集设备-摄像机,摄像机就是将场景中的物体所反射(或者辐射)的光线通过光电感应设备转换为电
8、信号以备处理的设备。,外壳、镜头、CCD感光元件、基本电路板(含Q9头)、电源模块,A、摄像机的工作原理,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。,什么是CCD?,CCD,英文全称:Charge-coupled Device,中文全称:电荷耦合元件。可以称为CCD图像传感器。,CCD的参数,尺寸:就是CCD对角线长度。常见的有1/2、1/3 1/4,单位“英寸”。一般情况下可认为CCD 的尺寸越
9、大,则成像效果越好。,需要澄清的一个概念:,这里所说的“英寸”是一个通俗概念,并非 1英寸=25.4mm,是一个“比例”。,业界通用的规范就是 1英寸 CCD Size = 长 12.8mm X 宽 9.6mm = 对角线为 16mm 之对应面积。,根据勾股定理,可得出CCD长、宽及对角线的比例为4:3:5,例如: 1/2“ CCD Size 的对角线就是 “1”的一半为8mm,1/4“ 就是 “1”的1/4,对角线长度即为 4mm,品牌:索尼、飞利浦、柯达、松下、LG、富士和夏普家厂商可以批量生产, 而其中最主要的供商应是索尼,飞利浦和柯达,其中,在各厂商市占有率 方面,索尼以50的市占率,
10、成为市场领导厂商 。,区别:,SHARP,SONY,Panasonic,LG,镜头,镜头是集聚光线,使CCD能获得清晰影像的结构。,镜头的种类: 广角镜头:视角90度以上,观察范围较大,近 处图像有变形。 标准镜头:视角30度左右,使用范围较广。 长焦镜头:视角20度以内,焦距可达几十毫米或上百毫米。 变焦镜头:镜头焦距连续可变,焦距可以从广角变到长焦,焦 距越长成像越大。 针孔镜头:用于隐蔽观察,常被装在如天花板或墙壁等地方。 从结构上分类,还可分为固定光圈定焦镜头、手动光圈定焦镜头、自动光圈定焦镜头、手动变焦镜头、自动光圈电动变焦镜头、电动三可变镜头(指光圈、焦距、聚焦这三者均可变)等类型
11、,什么是焦距?,焦距指镜头光学后主点到焦点的距离 。,什么是光圈?,光圈是一个用来控制光线透过镜头,进入机身内感光面的光量的装置,它通常是在镜头内。表达光圈大小我们是用f值。,光圈f值=镜头的焦距/镜头口径的直径,从以上的公式可知要达到相同的光圈f值,长焦距镜头的口径要比短焦距镜头的口径大。完整的光圈值系列如下:f1,f1.4,f2,f2.8,f4,f5.6,f8,f11,f16,f22,f32,f44,f64,什么是CS镜头?,以镜头安装分类所有的摄象机镜头均是螺纹口的,摄象机的镜头安装有两种工业标准,即安装座和安装座。两者螺纹部分相同,但两者从镜头到感光表面的距离不同。两种主要的镜头安装标
12、准,分别是C-mount 和 CS-mount。他们都有一个1英寸长的螺纹并且看起来很相似。他们的不同在于镜头安装到摄像机后,镜头到传感器之间的距离: CS-mount: 图像传感器到镜头之间的距离应为12.5 mm C-mount: 图像传感器到镜头之间的距离应为17.5 mm。一个5 mm的垫圈(C/CS 连接环) 可用于将C-mount 镜头转换为CS-mount 镜头,处理电路,CCD电路,驱动感光元件CCD获取光信号,并将光信号输出到处理电路部分,微处理器及DSP处理,光信号转换成数字信号及对数字信号进行亮度,色度方面的处理,放大、AGC、模数转换,这一部分相当于CCD与DSP,CP
13、U与DSP主处理电路之间的桥梁,接收CCD和CPU发送来的信号,并进行检测,放大,AGC的处理后转换成数字信号给DSP进行处理,DSP主芯片处理部分,其对色度信号及亮度信号的分开处理能使监视效果达到最佳状态,Y/C信号合成及视频 阻抗匹配电路,将色度信号及亮度信号合成,并通过75欧匹配电路保证输出的信号稳定,微处理器,外部控制信号输出给CPU处理:调节镜头的光圈值,以及通过调节可调电阻改变红色及蓝色信号的增益值,外部6个拨码开关的信号,数据存储器EEPROM,从微处理器获取信号并储存,外部控制部分,通过改变控制信号给CPU,使CPU输出信号给DSP图像处理电路,电源部分,整个摄像机工作的动力供
14、应部分,输入的DC12V/AC24V通过电源部分的处理, 15V,7.0V,5V,3.3V,12VDC的电源,保证各部分的正常工作,电源电路,B、摄像机的分类,按性能分类:,普通摄像机:工作于室内正常照明或室外白天。 暗光摄像机:工作于室内无正常照明的环境里。 微光摄像机:工作于室外月光或星光下。 红外摄像机:工作于室内、外无照明的场所。,按功能分类:,视频报警摄像机:在监视范围内如有目标在移动时,就能向控制器发出报警信号。 广角摄像机:用于监视大范围的场所。 针孔振摄像机:用于隐蔽监视局部范围。,按环境分类:,室内摄像机:摄像机外部无防护装置,使用环境有要求。 室外摄像机:在摄像机外安装防护
15、罩。内设降温风扇、遮阳罩、加热器、雨刷等。适 应室外温、湿度 等环境的变化。,按结构分类:,固定式摄像机:监视固定目标。 可旋转式:带旋转云台摄像机,可做上、下、左、右、旋转。 球形摄像机:可做360水平旋转,90垂直旋转,预置旋转位置。 半球形摄像机:吸顶安装,可做上、下、左、右旋转。,按色彩分类:,黑白摄像机:灵敏度和清晰度高,但不能显示图像颜色。 彩色摄像机:能显示图像颜色,灵敏度和清晰度在同种情况下比黑白摄像机低。,按分辨率分类:,黑白摄像机:灵敏度和清晰度高,但不能显示图像颜色。 (1)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420线左右的低档型。 影
16、像像素在25万38万之间、彩色分辨率为420线、黑白分辨率在500线上下的中档型 影像在38万点以上、彩色分辨率大于或等于480线、黑白分辨率,570线以上的高分辨率。彩色摄像机:能显示图像颜色,灵敏度和清晰度在同种情况下比黑白摄像机低。,C、衡量摄像机性能的一些重要参数,视频制式,目前世界上现行的彩色电视制式有三种:NTSC 制、PAL 制和SECAM 制。这里不包括高清晰度彩色电视HDTV (High-Definition television)。,NTSC制式 National Television Systems Committee彩色电视制是1952 年美国国家电视标准委员会定 义的
17、彩色电视广播标准,称为正交平衡调幅制。美国、加拿大等大部分西半球国家,以及日本、 韩国、菲律宾等国和中国的台湾采用这种制式。 525/行帧,30 帧/秒(29.97 fps, 33.37 ms/frame); 高宽比,电视画面的长宽比(电视为4:3;电影为3:2;高清晰度电视为16:9); 隔行扫描,一帧分成2 场(field),262.5 线/场 在每场的开始部分保留20 扫描线作为控制信息,因此只有485 条线的可视数据; 每行63.5 微秒,水平回扫时间10 微秒(包含5 微秒的水平同步脉冲),所以显示时间是53.5 微 秒; 颜色模型:YIQ。 一帧图像的总行数为525 行,分两场扫描
18、。行扫描频率为15750 Hz,周期为63.5s;场扫描频 率是60 Hz,周期为16.67 ms;帧频是30 Hz,周期33.33ms。每一场的扫描行数为525/2=262.5 行。除了两场的场回扫外,实际传送图像的行数为480 行。,PAL制式 由于NTSC 制存在相位敏感造成彩色失真的缺点,因此德国于1962 年制定了PAL(Phase-Alternative Line)制彩色电视广播标准,称为逐行倒相正交平衡调幅制。德国、英国等一些西欧国家,以及中国、 朝鲜等国家采用这种制式。 625 行(扫描线)/帧,25 帧/秒(40 ms/帧); 长宽比(aspect ratio):4:3; 隔
19、行扫描,2 场/帧,312.5 行/场; 颜色模型:YUV。,颜色空间 在彩色电视中,用Y、C1, C2 彩色表示法分别表示亮度信号和两个色差信号,C1,C2 的含义与具体的 应用有关。在NTSC 彩色电视制中,C1,C2 分别表示I、Q 两个色差信号;在PAL 彩色电视制中, C1,C2 分别表示U、V 两个色差信号;在CCIR 601 数字电视标准中,C1,C2 分别表示Cr,Cb 两个 色差信号。所谓色差是指基色信号中的三个分量信号(即R、G、B)与亮度信号之差。,现在,闭路电视监控系统采用的视频制式大多采用PAL或者NTSC,特别是在中国,绝大多数采用PAL制式,这些都是为了是系统具有
20、更好的兼容性。需要注意的一点是,这些概念都是模拟系统中的。,分辨率,摄像机的分辨率是指当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时,在监视器(比摄像机的分辨率要高)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,而不再能分辨出黑白相间的线条。单位是TVL,可以对比的是,我们平时看到的普通有线电视是420TVL。,一般,摄像机的分辨率在镜头的分辨率与视频信号带宽(6MHz)保证的前提下,主要取决于图像传感器CCD的像素数.,分辨率分为水平分辨率和垂直分辨率,一般我们只关心水平分辨率。按照CCD的一些制造习惯,我们可以用CCD的水平像素数乘以0.75来计算水平分辨率。,测定摄像机分
21、辨率的方法:,照度,照度是反映光照强度的一种单位,其物理意义是照射到单位面积上的光通量,照度的单位是每平方米的流明(Lm)数,也叫做勒克斯(Lux): 1Lux=1Lm/m2。上式中,Lm是光通量的单位,其定义是纯铂在熔化温度(约1770)时,其1/60平方米的表面面积于1球面度的立体角内所辐射的光量。,为了对照度的量有一个感性的认识,下面举一例进行计算,一只100W的白炽灯,其发出的总光通量约为1200Lm,若假定该光通量均匀地分布在一半球面上,则距该光源1m和5m处的光照度值可分别按下列步骤求得: 半径为1m的半球面积为212=6.28 m2,距光源1m处的光照度值为: 1200Lm/6.
22、28 m2=191Lux。同理,半径为5m的半球面积为:252=157 m2,距光源5m处的光照度值为: 1200Lm/157 m2=7.64Lux。 一般情况:夏日阳光下为100000LUX;阴天室外为10000LUX;室内日光灯为100LUX;距60W台灯60cm桌面为300LUX;电视台演播室为1000LUX;黄昏室内为10LUX;夜间路灯为0.1LUX;烛光(20cm远处)1015LUX。,天气 照度LUX 室内场所 晴天 30000300000 生产车间 10500 阴天 3000 办公室 3050 日出日落 300 餐厅 1030 月圆 0.30.03 走廊 510 星光 0.00
23、020.00002 停车场 15 阴暗夜晚 0.0030.0007,摄像机的照度是指他所能拍摄到的最弱的光强度。有了这个概念我们就可以根据不同的环境选配不同照度的摄像机。,信噪比,signal-to-noise ratio信号杂讯比,信噪比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,信噪比的单位用db来表示。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。 信噪比的典型值为4555db,若为50db,则图像有少量噪声,但图像质量良好;若为60db,则图
24、像质量优良,不出现噪声。典型值为46db,若为50db,则图像有少量噪声,但图像质量良好;若为60db,则图像质量优良,不出现噪声,伽玛校正,现实世界中几乎所有的CRT显示设备、摄影胶片和许多电子照相机的光电转换特性都是非线性的。这些非线性部件的输出与输入之间的关系(例如,电子摄像机的输出电压与场景中光强度的关系,CRT发射的光的强度与输入电压的关系)可以用一个幂函数来表示,它的一般形式是: 输出(输入) 式中的 (gamma)是幂函数的指数,它用来衡量非线性部件的转换特性。,最初的NTSC电视标准需要摄像机具有 1/2.20.45的幂函数,现在采纳0.5的幂函数。PAL和SECAM电视标准指
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 爱普华顿 器材 培训
链接地址:https://www.31doc.com/p-2969834.html