安全防范工程设计与施工技术讲座(10)电视监控系统设计技术ppt.ppt

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1、2020/11/12,1,安全防范工程设计 与 施工技术讲座 (10),2020/11/12,2,电视监控系统设计技术,当前电视监控系统的结构可以分为模拟系统、数字系统和模拟与数字混合系统。无论是模拟系统、还是字系统还是模拟与数字混合系统设计要注意如下内容: 电视监控系统选型; 电视监控系统前端设备的选型与安装设计; 传输方式的选择与线路设计; 电视监控系统的结构设计与设备选择.,2020/11/12,3,10.1 电视监控制系统选型 电视监控制系统选型时，一般要注意15点内容，现简述如下。 1. 电视监控系统选型的一般要求 电视监控系统选型的一般要求: （1）电视监视系统的工程设计与施工中，

2、贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量； （2）电视监视系统的工程设计应在满足使用功能和可靠运行的前提下，努力降低工程造价，并便于施工、维护及操作； （3）电视监视系统的工程设计，除应执行规范外，应符合国家现行有关标准、规范的规定； （4）系统宜由摄像、传输、显示及控制等四个主要部分组成，当需要记录监视目标的图像时，应设置录像装置，在监视目标的同时，当需要监听声音时，可配置声音传输、监听和记录系统。 （5）电视监视电视系统的制式宜与通用的电视制式相一致。,2020/11/12,4,（6）系统的设备、部件、材料的选择应符合下列要求： 应采用符合现行的国家和行业有关

3、技术标准的定型产品，进口产品至少应有商检合格证书。 系统中各种配套设备的性能及技术要求应协调一致。 （7）电视监控系统宜采用黑白电视系统，在对监视目标有彩色要求时，可采用彩色电视系统。 （8）电视监视宜采用黑白电视系统，当需要观察色彩信息时，可采用彩色电视系统。 （9）电视监控系统系统设施的工作环境温度应符合下列要求： 寒冷地区室外工作的设施： -40+35 其它地区室外工作的设施： -10+55 室内工作的设施： -5+40 （10）电视监控系统的设备、部件、材料的选择应符合下列规定： 应采用符合现行的国家和行业有关标准的定型产品； 系统采用设备和部件的视频输入和输出阻抗以及电缆的特性阻抗均

4、应为75，音频设备的输入、输出阻抗应为高阻抗或600； 系统选用的各种配套设备的性能及技术要求应协调一致。 （11）电视监控系统的图像质量可按五级损伤制评定，图像质量不应低于4分；,2020/11/12,5,2020/11/12,6,2020/11/12,7,（12） 系统的设计方案应根据下列因素确定： 根据系统的技术和功能要求，确定系统组成及设备配置； 根据建筑平面或实地勘察，确定摄像机和其它设备的设置地点； 根据监视目标和环境的条件，确定摄像机类型及防护措施； 根据摄像机分布及环境条件，确定传输电（光）缆的线路路由。 （13）在监视区域内，灯光照度应符合摄像系统的要求。 （14）整个监控系

5、统的技术指标应满足下列要求： 在摄像机的标准照度情况下： 视频信号输出幅度（10.3）V（峰-峰）。 黑白电视水平清晰度350TVL（电视线）。 彩色电视水平清晰度270TVL。 灰度8级。 信噪比38dB。,2020/11/12,8,（15）在摄像系统正常工作的条件下，监控系统的图像质量不应低于下述中的4级要求： 图像等级图像损伤主观评价 不察觉 可察觉，但不令人讨厌 有明显察觉，令人感到讨厌 较严重，令人相当讨厌 极严重，不能观看,2020/11/12,9,10.2 电视监控系统前端设备的选型与安装设计,10.2.1 摄像机选型 摄像机选型: 1应根据监视目标的照度选择不同灵敏度的摄像机。

6、监视目标的最低环境照度应高于摄像机最低照度的10倍。 2所选摄像机满足的要求 所选摄像机宜满足下列要求： (1)能满足系统最终指标要求。 (2)电源变化适应范围15（必要时可加稳压装置）。 (3)温度、湿度适应范围满足现场气候条件的变化。 (4)监视目标照度不高，而要求清晰度较高时，宜选用黑白摄像机；监视目标照度不高，且需彩色摄像时，需附加照明装置。,2020/11/12,10,（5）监视目标亮度变化范围大或必须逆光摄像时，应选用具有自动电子快门和数字背景光处理摄像机。 (6) 夜间需隐蔽监视时，宜选用带红外光源的摄像机（或安装红外灯作光源）。 (7)摄像机应由稳定牢固的支架（或电动云台）固定

7、在建筑物上。 (8)摄像镜头应尽量避免逆光设置，必须逆光设置的场合，除对摄像机的技术性能加以要求外，还应设法尽量减小监视区域的对比度。 (9)室内、外安装的摄像机均应加装防护罩。 (10) 应选用体积小、重量轻、便于现场安装与检修的电荷耦合器件（CCD）型摄像机。 (11) 监视目标亮度变化范围大或必须逆光摄像时，应选用具有自动电子快门和数字背景光处理摄像机。 (12)夜间需隐蔽监视时，宜选用带红外光源的摄像机（或安装红外灯作光源）。 (13)摄像机应由稳定牢固的支架（或电动云台）固定在建筑物上。 (14)摄像镜头应尽量避免逆光设置，必须逆光设置的场合，除对摄像机的技术性能加以要求外，还应设法

8、尽量减小监视区域的对比度。,2020/11/12,11,(15)室内、外安装的摄像机均应加装防护罩。 (16)当监视目标照度有变化时，均应采用光圈可调镜头。 (17) 当需要遥控时，可选用具有光对焦、光圈开度、变焦距的遥控镜头装置。 (18)根据工作环境应选配相应的摄像机防护套，防护套可根据需要设置调温控制系统和遥控雨刷等。 (19) 固定摄像机在特定部位上的支承装置，可采用摄像机托架或云台。当一台摄像机需要监视多个不同方向的场景时，应配置自动调焦装置和遥控电动云台。 (20) 摄像机需要隐蔽时，可设置在天花板或墙壁内，镜头可采用针孔或棱镜镜头。对防盗用的系统，可装设附加的外部传感器与系统组合

9、，进行联动报警。 (21) 监视水下目标的系统设备，应采用高灵敏度摄像管和密闭耐压、防水防护套，以及渗水报警装置。 (22) 摄像机的设置位置、摄像方向及照明条件应符合下列规定： 摄像机宜安装在监视目标附近不易受外界损伤的地方，安装位置不应影响现场设备运行和人员正常活动。安装的高度，室内宜距地面2.55m；室外宜距地面3.510m，并不得低于3.5m。 电梯厢内的摄像机应安装在电梯厢顶部、电梯操作器的对角处，并应能监视电梯厢内全景。 摄像机镜头应避免强光直射，保证摄像管靶面不受损伤。镜头视场内，不得有遮挡监视目标的物体。 摄像机镜头应从光源方向对准监视目标，并应避免逆光安装；当需要逆光安装时，

10、应降低监视区域的对比度。,2020/11/12,12,3摄像机主要性能参数 目前，摄像机设备品牌、种类繁多，有黑白CCD摄像机、彩色CCD摄像机、数字信号处理摄像机，选择时需要根据用户需求、应用的环境，系统的要求来决定。无论选择哪一种摄像机，均应考虑它们的性能参数。 光导管摄像机目前已被淘汰，由电荷耦合器件简称CCD摄像机所取代。其主要性能要求如下： 1)色彩：摄像机有黑白和彩色两种，通常黑白摄像机的水平清晰度比彩色摄像机高，且黑白摄像机比彩色摄像机灵敏，更适用于光线不足的地方和夜间灯光较暗的场所。黑白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、区分现场的实时信

11、息。,2020/11/12,13,2)清晰度：有水平清晰度和垂直清晰度两种。垂直方向的清晰度受到电视制式的限制，有一个最高的限度，由于我国电视信号均为PAL制式，PAL制垂直清晰度为400行。所以摄像机的清晰度一般是用水平清晰度表示。水平清晰度表示人眼对电视图像水平细节清晰度的量度，用电视线TVL表示。目前选用黑白摄像机的水平清晰度一般应要求大于500线，彩色摄像机的水平清晰度一般应要求大于400线。,2020/11/12,14,3)照度：单位被照面积上接受到的光通量称为照度。Lux(勒克斯)是标称光亮度(流明)的光束均匀射在lm2面积上时的照度。摄像机的灵敏度以最低照度来表示，这是摄像机以特

12、定的测试卡为摄取标，在镜头光圈为0.4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10%，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10倍以上才能获得较清晰的图像。,2020/11/12,15,目前一般选用黑白摄像机的最低照度，当相对孔径为F1.4时，最低照度要求选用小于0.1Lux;选用彩色摄像机的最低照度，当相对孔径为F1.4时，最低照度要求选用小于0.2Lux。 3)同步：要求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电，使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

13、一致的同步方式。,2020/11/12,16,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现滚动现象，录、放像质量才能提高。,2020/11/12,17,4)电源：摄像机电源一般有交流220V，交流24V，直流12V，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12V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，才能达到系统同步切换的目的。 5)自动增益控制(AGC)：在低亮度的情况下，自动增益功能可以提

14、高图像信号的强度以获得清晰的图像。目前市场上CCD摄像机的最低照度都是在这种条件下的参数。 6)自动白平衡：当彩色摄像机的白平衡正常时，才能真实地还原被摄物体的色彩。彩色摄像机的自动白平衡就是实现其自动调整。,2020/11/12,18,7)电子亮度控制：有些CCD摄像机可以根据射入光线的亮度，利用电子快门来调节CCD图像传感器的曝光时间，从而在光线变化较大时可以不用自动光圈镜头。使用电子亮度控制时，被摄景物的景深要比使用自动光圈镜头时要小。 8)逆光补偿：在只能逆光安装的情况下，采用普通摄像机时，被摄物体的图像会发黑，应选用具有逆光补偿的摄像机才能获得较为清晰的图像。,2020/11/12,

15、19,4黑白摄像机 黑白CCD摄像机是以面阵CCD图像传感器为核心部件，外加同步信号产生、视频信号处理和电源等外电路构成。 黑白CCD摄像机的品种有： 单板式黑白CCD摄像机； 针孔式黑白摄像机； 半球式黑白摄像机； 夜视黑白摄像机等。,2020/11/12,20,评价黑白摄像机的主要参数为： 像素数 像素数越多，摄像机的分辨率也就越高。 分辨率 分辨率是摄像机优劣的一个重要参数。分辨率越高越好。 最低照度 最低照度也是衡量摄像机优劣的一个主要参数。该参数越低，性能就越好。 信噪比 信噪比也是摄像机的一个重要参数。所谓“低噪比”指的是信号功率对于噪声功率的比值，通常用符号S/N来表示。一般状态

16、下，信号功率远高于噪音功率，因此，它的比值大，一般在4555dB之间。当然比值越大，效果就越好。,2020/11/12,21,5彩色摄像机 (1) 彩色摄像机核心部件 彩色摄像机和黑白摄像机一样，以CCD图像传感器作为核心部件，目前，彩色摄像机分为三片式、二片式、单片式三种。 三片式彩色CCD摄像机具有三个CCD图像传感器，分别接受从分光棱镜分出的红、绿、蓝三个基本色彩的光信号，经光电转换层送入各自的信号处理电路，最后经彩色编码输出。三片色是指CCD（R红）、CCD（G绿）、CCD（B蓝）。优点是：输出的图像信号的像质较好，缺点是耗能多、体积大、较笨重。 二片式彩色CCD摄像机仅有二个CCD芯

17、片，只有红色CCD（R）、绿色CCD（G）。优点是：光学系统简单，容易调整，CCD芯片少，外围电路简单。 单片式彩色CCD摄像机，不再使用分光棱镜，而采用彩色滤色器阵列CFA，这种摄像机工作稳定，使用方便，价格便宜。 三片式、二片式彩色摄像机主要用于广播级的摄像机。 单片色彩摄像机主要用于摄像采访和家用上，目前，在闭路电视监控系统中得到广泛使用。,2020/11/12,22,(2) 评价彩色CCD摄像机的性能参数 彩色CCD摄像机的性能参数主要有像素数、分辨率、最低照度、白平衡、黑平衡、相位调整、色温调整等。像素数、分辨率、最低照度在黑白CCD摄像机中已介绍过，这里不再介绍。 6. 数字信号处

18、理摄像机 数字信号处理（DSP）摄像机是近些年问世的新型摄像机，其主要特点就是摄像机内部电路采用了大规模数字信号处理集成电路（DSP LSI），并且由微处理器对系统的状态进行检测与控制，因此其稳定性，可靠性、一致性等都大大提高。由于许多在模拟信号处理器中无法进行的工作都可以在数字处理中进行，例如，二维数字滤波、数字动态图像检测、数字背光补偿、细节补偿频率调节、准确的彩色矩阵、精确的校正等，因此DSP摄像机大大提高了图像的质量。另外，DSP彩色摄像机还可以方便地输出亮度信号与色度信号分离的视频信号（简称Y/C信号或S-Video信号）。,2020/11/12,23,7. 网络数字摄像机 网络数字

19、摄像机可将模拟信号转换为基于TCP/IP网络标准的数据包，通过RJ45接口直接输送到网络上，是可实现即插即看的网络摄像机。这种摄像机不需要专用的监控主机或PC机，直接接入LAN或通过Internet接入，就可以轻松实现实时的本地监控或远程监控。换句话说，网络摄像机=CCD摄像头+计算机+视频捕捉卡+网卡+操作系统+软件。 网络数字摄像机主要功能特点： 装轻松简捷。将网络数字摄像机连接视频源，再直接接入以太网，配以一个IP地址后即可使用。 用简单方便。只需接入网络就可在远端进行实时监控，终端的管理工具，可令用户快速按照需要进行应用设计。用户能够从几个应用设计中选择：监控画面模式、画面自动切换、警

20、报前/后的图像存储和云台/镜头的控制。 降低监控系统成本。用户使用网络数字摄像机来增强他们现有的电视监控系统，立即拥有完善的远程监控系统。 速度和品质。能够在10/100Mbie/s网络上以每秒30帧的速度高质量的动态图像。 开放的标准。基于全球业界标准，可以与各种类型的不同的以太网设备无缝连接。,2020/11/12,24,8摄像机的应用选择 (1) 枪式摄像机 枪式摄像机适合于所有监控场合. (2) 1/2”CCD摄像机 1/2”CCD摄像机适合于配置大倍数、长焦距镜头，监视范围大、图象质量要求高的室外环境. (3) 1/3”或更小CCD的摄像机 1/3”或更小CCD的摄像机适合于图象质量

21、要求较高，配置定焦镜头或常规变焦镜头的场合。 (4) 一体化摄像机 一体化摄像机（含带云台的一体机）适合于图象质量要求一般，监视范围较小，项目投资较小的场合，室内/室外均可使用。 (5) 半球型摄像机 半球型摄像机 适合于室内隐蔽安装，图象质量要求不高，以美观、隐蔽安装为主要目的场合,2020/11/12,25,(6)智能球机 智能球机适合于室内/室外环境，更注重摄像设备的整体使用功能的方便性和美观隐蔽安装，图像质量要求一般 (7) 其它异型摄像机 其它异型摄像机（烟感、针孔、飞碟等）适合于室内环境有特殊安装要求,2020/11/12,26,9摄像机应用的环境选择 摄像机应用的环境选择: (1

22、)彩色摄像机 彩色摄像机适合于光线较为充足的环境。 （2）黑白摄像机 黑白摄像机适合于所有监控环境，尤其是照度较低的环境，并且可以配合红外辅助照明设备以实现夜间监控。 （3）彩色转黑白（单色）摄像机 彩色转黑白（单色）摄像机适合于光线变化大，日夜监控图象要求均较高的场合 （4）CCD彩色摄像机 CCD彩色摄像机适合于投资大，图象质量要求很高的场合。,2020/11/12,27,10摄像机指标的选择 摄像机指标的选择： （1）清晰度 彩色摄像机450至480线、黑白摄像机560线适合于高清晰度，对图象质量要求高的场合。 彩色摄像机330线至420线、黑白摄像机380线适合于普通清晰度，对图象质量

23、要求不高的场合。 （2）灵敏度 彩色摄像机0.1lux、黑白摄像机0.01lux，适合于低照度光线不足的监控场合。 彩色摄像机2lux、黑白摄像机0.1lux，适合于常规照度光线充足，对夜间监视要求不高的场合。,2020/11/12,28,（3）电子快门 自动/手动，可以配合镜头扩展摄像机灵敏度范围。 （4）AGC 自动，可以配合镜头扩展摄像机灵敏度范围。 （5）背光补偿 自动或菜单设置，适合于固定监视点具有逆光的监视环境。 （6）信噪比 信噪比48dB以上 适合于量图象质量要求高，摄取较暗场景。 信噪比45至48dB 适合于量图象质量要求一般，适合于光线充足或变化不大的环境。 （7）白平衡

24、适合于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合 ;,2020/11/12,29,（8）强光抑制 强光抑制适合于监视现场经常出现反差很大的强烈光线的场合。 （9）供电方式 供电方式AC220V或AC24V/DC12V 可根据其它前端设备的配置选择在具有特殊要求需要使用安全电压时采用低压供电摄像机。,2020/11/12,30,10.2.2 镜头选型 镜头是电视监控系统中必不可少的部件。镜头与CCD摄像机配合，形成了一个整体。 镜头的种类繁多，从焦距上分类，可分为短焦距、中焦距、长焦距和变焦距镜头：从视场的大小分类，可分为广角、标准、远摄镜头：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

25、、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。由于镜头选择得合适与否，直接关系到摄像质量的优劣，因此，在实际应用中必须合理选择镜头。 镜头是一个实际的光学系统，它由一片或一系列光学原件（各式透镜）组成，在一定空间和一定光束孔径范围内构成满意的物体像与分辨率要求，由于自身物理尺寸的限制，它也只能对物体在给定的范围内成像，,2020/11/12,31,限制的镜头因素主要有以下几个方面： 1摄取固定监视目标时，可选用定焦距镜头；当视距较小而视角较大时，可选用广角镜头；当视距较大时，可选用望远镜头；当需要改变监视目标的观察视角或视角范围

26、较大时，宜选用变焦距镜头。 2镜头尺寸 镜头尺寸需要根据使用摄像机CCD的尺寸来决定，大尺寸的镜头可以和小尺寸CCD摄像机配合使用。镜头尺寸应等于或大于摄像机成像面尺寸。例如：1/3摄像机可选1/31整个范围内的镜头，但水平视角的大小都是一样的。只是使用大于1/3的镜头能够更多地利用成形，更精确了镜头中心光路，所以可提高图像质量和分辨率。镜头尺寸应与摄像机靶面尺寸相一致。 3监视目标照度变化范围高低相差达到100倍以上，或昼夜使用的摄像机，应选用光圈可调（自动或电动）镜头。 4. 需要遥控监视的情况，应选用可电动聚焦、变焦距、变光圈的遥控镜头。 摄像机需要隐蔽安装时，可隐藏在天花板内或墙壁内，

27、镜头可采用小蕊镜头或棱镜镜头。隐蔽程度要求不很高时，可采用一体化摄像机 ;,2020/11/12,32,5镜头焦距 （1）选择镜头焦距 选用合适的镜头焦距。焦距越大，监看距离越远，水平视角越小，监视范围越窄；焦距越小，监看距离越近，水平视角越大，监视范围越宽。 摄取静态目标的摄像机，可选用固定焦距镜头，当有视角变化要求的动态目标摄像场合，可选用变焦距镜头。镜头焦距的选择要根据视场大小和镜头到监视目标的距离而定。 选择镜头焦距时，必须考虑摄像机图像敏感器画面的尺寸，有2/3”、1/2”、1/3”、1/4”四种型式，这四种模式都具有垂直X水平尺寸为3X4的方位比，而四种模式摄像机对应于某一个镜头，

28、则下一个模式正好与它上一个模式摄像机相差一个镜头焦距的档次。如1/2”摄像机使用16mm镜头的视角范围正好与1/3摄像机使用12mm焦距的镜头相同。以此类推。,2020/11/12,33,对景深大、视场范围广的监视区域及需要监视变化的动态场景，一般对应采用带全景云台的摄像机，并配置6倍以上的电动变焦距带自动光圈镜头。 使用电荷耦合器件(CCD)时，一般均应选择自动光圈镜头，对于室内照度恒定或变化很小的时可选择手动可变光圈镜头，电梯轿箱内的摄像机镜头应根据轿箱体积的大小选用水平视场角大于70的广角镜头。 随着小型化需要，镜头尺寸需缩小，除通常摄像机镜头的标准C接口外，引入了Cs接口。由于Cs接口

29、比C接口短5mm，减小了镜头与敏感件的间距，故Cs接口系统体积小、轻，且Cs接口镜头价格较便宜。Cs接口摄像机可配用Cs接口镜头，也可使用C接口镜头再加上引入5mm隔条环。而C接口摄像机只能配用C接口镜头，不能使用Cs接口的镜头。 摄像机镜头应从光源方向对准监视目标，避免逆光。镜头的焦距和摄像机靶面的大小决定了视角，焦距越小，视野越大，焦距越大，视野越小。若要考虑清晰度，可采用电动变焦距镜头，根据需要随时调整。,2020/11/12,34,（2）选用焦距 监视对象为固定目标时，可选用定焦镜头。 监视目标视距较大时，可选用望远镜头。 监视目标视距较小而视角较大时，可选用广角镜头。 需要改变监视目

30、标的观察视角和视角范围较大的情况，应选用变焦镜头。,2020/11/12,35,（3）焦距调整方式的选择 焦距分固定焦距、手动变焦、电动变焦。 固定焦距：适合于可以直接确定监视区域的固定监控点； 短焦距镜头：适合于对大范围的全景监视； 长焦距镜头：适合于对远距离的特写监视； 手动变焦：适合于暂时无法确定监视区域的固定监视点； 电动变焦：适合于大范围远距离监视的全方位监视点。,2020/11/12,36,（4）焦距值的选择 实际的焦距值可以根据下列公式进行估算。 f/vD/V f/hD/H 其中： f镜头焦距； D镜头至景物距离； h靶面宽度； v靶面高度； H成像宽度； V成像高度。 所选镜头

31、的焦距等于或小于该f值。f值决定镜头的观测距离和范围。考虑最佳监看范围。因为镜头焦距和水平视角成反比，因此既想看得远，又想看得宽阔和清晰，这是无法同时实现的。每个焦距的镜头都只能在一定范围内达到最佳的监看效果，所以如果监看的距离较远且范围较大，最好是采用电动变焦镜头配合云台安装。 估算后得出的焦距值和实际镜头产品相比较，并结合摄象机CCD尺寸来确定实际使用镜头的型号。,2020/11/12,37,（5）变焦距镜头 在监视器屏幕上显示的活动目标，当离得很近时，就可能超过屏幕大小而看不到全貌，而离得很远时就可能在监视器上显示得太小而分不清细节。在这种需要远近都能清楚的观察目标的情况下，就必须考虑使

32、用变焦距镜头。选用合适的镜头焦距。焦距越大，监看距离越远，水平视角越小，监视范围越窄；焦距越小，监看距离越近，水平视角越大，监视范围越宽。镜头焦距可按照以下公式估算。 f=AL/H f-镜头焦距； A-摄像机CCD垂向尺寸； L-被摄物体到镜头距离； H-被摄物体高度 规格与CCD垂向尺寸的关系请参见中国电力出版社安全防范工程设计与施工技术( 2008.1 )第1版的第243页表10-3。,2020/11/12,38,规格与W(被摄物体宽度) H(被摄物体高度) 的关系请参见中国电力出版社安全防范工程设计与施工技术( 2008.1 )第1版的第243页表10-4所示。,2020/11/12,3

33、9,摄像机镜头的视场由宽（W）。高（H）和与摄像机的距离（L）决定，一旦决定了摄像机要监视的景物，正确地选择镜头的焦距就由来3个因素决定； 欲监视景物的尺寸 摄像机与景物的距离 摄像机成像器的尺寸：1/3、1/2、2/3或1。 考虑最佳监看范围。因为镜头焦距和水平视角成反比，因此既想看得远，又想看得宽阔和清晰，这是无法同时实现的。每个焦距的镜头都只能在一定范围内达到最佳的监看效果，所以如果监看的距离较远且范围较大，最好是增加摄像机的数量，或采用电动变焦镜头配合云台安装。 设计中有关镜头的其它参数可以不用重点考虑，因为一旦焦距参数确定后，也就确定了镜头型号，对于某种品牌的镜头来说，其它参数基本就

34、由产品本身决定了。,2020/11/12,40,5光圈 光圈分自动光圈：手动光圈：电动光圈。 自动光圈：适合于绝大多数环境，尤其是室外光线变化较大的环境； 手动光圈：适合于室内光线变化不大的固定监控点； 电动光圈：适合于室内外光线变化不大的全方位监视点。 监视目标照度变化范围高低相差达到100倍以上，或昼夜使用的摄像机，应选用光圈可调（自动或电动）镜头。 需要遥控监视的情况，应选用可电动聚焦、变焦距、变光圈的遥控镜头。,2020/11/12,41,摄像机需要隐蔽安装时，可隐藏在天花板内或墙壁内，镜头可采用小蕊镜头或棱镜镜头。隐蔽程度要求不很高时，可采用一体化摄像机。 自动光圈镜头的控制方式应与

35、CCD摄像机提供的控制信号一致。在自然光照下使用的CCD摄像机，其外界光照度的动态范围很大。 考虑环境光线的变化。光线对图像的采集效果起着十分重要的作用。一般来说，对于光线变化不明显的环境，我们常选用手动光圈镜头，将光圈手调到一个比较理想的数值后就可不动了；如果光线变化较大，如室外24小时监看，应选用自动光圈，能够根据光线的明暗变化自动调节光圈值的大小，保证图像质量。但需注意的是，如果光线照度不均匀，特别是监视目标与背景光反差较大时，采用自动光圈镜头效果不理想。 在室外使用的CCD摄像机，一般都应有自动光圈功能的镜头。,2020/11/12,42,6通光量 镜头的通光量是用镜头的焦距和通光孔径

36、的比值(光圈)来衡量的，一般用F表示。在光线变化不大的场合，光圈调到合适的大小后不必改动，用手动光圈镜头即可。在光圈线变化大的场合，如在室外，一般均需要自动光圈镜头。,2020/11/12,43,7光阑 为了在一定空间和一定光束孔径内构成满意图像，在镜头中，单靠透镜框的孔径来限制光束还不够，另外还设置一些形成小的透光孔的金属薄片来限制光束，这就是“光阑”。光阑孔不一定是圆形，但其对称中心一般在光轴上。按用途光阑可分为三种： 视场光阑，用以限制系统的成像范围，视场光阑一般设置在像平面处或其共轭平面上； 有效光阑，用以限制轴向物点成像光束孔径的大小，也称作孔径光阑。镜头光圈大小的调节，也就是对孔径

37、光阑作改变，所以又称为可变光阑。在镜头设计中，合理选择孔径光阑位置，可以改善轴外点的成像质量。孔径光阑口径的大小将影响镜头的分辨率、像面照度和成像质量； 消杂光光阑，用以限制杂光。杂光包括非成像物点入射的光束，或由折射面或镜筒内壁的反射产生的光束，这种杂光会降低像与背景的对比度，因此必须加以限制。一般摄像镜头在镜管加工时，使内壁成螺纹状，表面处理成暗黑色，以达到消除杂光的目的，不专门设置消杂光光阑。 光阑的作用是： 改善系统成像质量； 决定通过系统的光能； 拦截系统中有害的杂散光等。,2020/11/12,44,8渐晕 轴上物点发出的通过孔径光阑成像的光束比轴外物点的成像光束大，形成像面边缘的

38、光照度逐渐降低而变暗，这种现象称为轴外点的渐晕，显然轴外物点光束孔径减小，直接影响镜头成像。在光学系统中，渐晕多由透镜边框的影响形成。 9景深 摄像镜头摄取的景物是处在距离远近不同的空间中，理想光学系统的物像表明，在不同距离的物，其成像面是各不相同的。要求摄像镜头对不同远近的物体同时在一个像平面（CCD受光面）上成像，必然会有不同的清晰度，在可以接受的清晰度范围内，物平面最远与最近之间的距离差就是景深。,2020/11/12,45,10接口 镜头的安装接口尺寸应与CCD摄像机接口尺寸相符。镜头接口与摄像机接口要一致。现在的摄像机和镜头通常都是CS型接口，CS型摄像机可以和CS型、C型镜头配接，

39、但和C型镜头接配时，必须在镜头和摄像机之间加接配环，否则可能碰坏CCD成像面的保护玻璃，造成CCD摄像机的损坏。C型摄像机不能和CS型镜头配接。 镜头总是被固定在标准的镜座上，镜座包围着传感器CCD，镜头与CCD受光面保持着一定的距离，使得镜头的像面与其一致，以使镜头对焦微调后成像最清晰。有几种标准的安装接口：C接口、CS接口和S接口。一般C接口的镜头，常配有一个适用于CS接口的5接圈，可通用于C和CS安装接口的摄像机。现在的摄像机通常是CS接口。用CS接口的镜头配C接口的摄像机是不行的，此时镜头成像面离CCD受光面太远，不可能得到聚焦的图像。 S安装接口适用于小摄像机，但S接口的小镜头比同等

40、的C、CS接口镜头在品质上常常低级些，像质有些损失。,2020/11/12,46,11特殊镜头的选择 CCD摄象机专用镜头、针孔镜头属于特殊环境或者特殊设备专用镜头，需要根据实际需要加以选择。 CCD镜头专门配合CCD摄象机使用； 针孔镜头适合隐蔽监视，电梯中也有使用。,2020/11/12,47,12自然光照 在自然光照下使用的CCD摄像机，其外界光照度的动态范围很大。自然光照请参见中国电力出版社安全防范工程设计与施工技术( 2008.1 )第1版的第245页表10-5.表10-5列出了白天、夜晚不同情况下的照度值供参考。可以看出，在室内的工作场地，一般采用灯光照明，即使自然采光，其照度也在

41、200400lx范围。如果CCD摄像机是固定的，其方向不至于指向窗外的天空，仅凭其自身的电子光圈控制功能也就足够适应照度的变化了，无需采用带自动光圈或电动光圈的镜头。如它被安装在全方位云台上面，有可能指向室外天空时，照度值将会成百倍乃至成千倍的突然增加，此时就必需要使用带自动光圈控制或电动光圈控制的镜头。而在室外使用的CCD摄像机，一般都应用有自动光圈功能的镜头。,2020/11/12,48,如需要用带自动光圈功能的镜头，必须要注意控制镜头需要什么样的信号，摄像机以及系统中的镜头控制器具备什么样的自动光圈控制输出(视频信号或是DC电压)，二者必须匹配。,2020/11/12,49,13镜头选择

42、的其它注意事项 确定镜头后还需要考察该镜头的接口方式，并参考摄像机的接口方式，如果接口方式不合适需要加接圈。注：当前有的摄像机注明可以配合C和CS接口，但没有标配接圈，需要订购。有的自动光圈镜头或摄像机没有标配自动光圈的4芯插头，实际时需要考察摄像机自动光圈接口形式和摄像机、镜头是否配置了自动光圈接口插头，否则需要订购。,2020/11/12,50,10.2.3 云台选型 云台是一种机械产品，供摄像机对空间某一方向的视场内的目标摄取图像。 云台的品种较多，按其特点，一般分为适用场所，负重能力、扫描方位、移动速度、功能、电源等。 适用场所可分为： 室内； 室外； 防爆。 负重能力可分为： 轻型；

43、 中型； 重型； 超重型。,2020/11/12,51,扫描方位可分为： 水平； 水平与俯仰。 转动速度可分为： 低速； 高速变换。 功能可分为： 限位切换； 带预置位； 云台系统。 电源可分为： 交流24伏； 交流110伏； 交流220伏； 直流110伏等。,2020/11/12,52,衡量云台质量的主要技术参数有：输入电压、输入水平、负重能力、转角限制、水平转速，限位、定位功能、环境适应性能、外形及安装尺寸、重量等。 选择云台时，可根据以下情况选择： 如果仅限于室内应用环境，可选择水平云台； 如果应用于室外的环境，可选择全方位防爆型云台； 如果室内需要全方位，可选择室外全方位云台； 如果应

44、用商场、大饭店等场所，可选择智能化球型云台。,2020/11/12,53,选用云台的技术因素主要有以下几个方面： （1）所选用云台的技术条件应符合GB/T15412-94应用电视摄像机云台通用技术条件中的规定。 （2）监视对象对固定目标时，摄像机宜配置手支台（即支架）。 （3）需要监视变化场景的情况，摄像机应配置电动遥控云台，并注意以下方面： 电动云台的环境适应性有室内、室外之分，应按实际使用环境条件选用。 云台转动停止时应具有良好的自锁性能，水平和垂直转角回差应1度。 室内型电动云台在承受最大负载时，噪声应50dB。 云台电缆接口，最好位于云台固定不动的位置，且在固定部位与转动部件之间（即与

45、摄像机之间）的控制输入线和视频输出线应采用软螺旋线。 （4）室内云台安装高度以2.55m为宜，室外云台安装高度以3.510m为宜。,2020/11/12,54,（5）载重 云台的载重量应该完全可以承载摄像机、镜头、防护罩极其配件总成的总重量，考虑到云台的载重指标均为平衡负载，在云台载重选取时应该有适当余量，一般选取负载的1.31.5倍作为云台的载重指标。 云台的载重量6kg以下：适合于室内/外安装一体化摄像机或定焦镜头摄像机； 云台的载重量6kg至12kg：适合于室内/外安装一体化摄像机或小型变焦镜头； 云台的载重量12至25kg：适合于安装较大变焦镜头、摄象机、防护罩总成； 云台的载重量25

46、kg以上：适合于安装特大型变焦镜头、摄像机、防护罩总成。 （6）云台防护等级 云台防护等级对于应用于室外环境来说十分重要，符合IP65等级即可以应用于室外环境，但是对于较为恶劣的气候条件并从延长设备寿命、提高云台的可靠性等方面考虑，IP66或更高的防护等级将是首选。,2020/11/12,55,（7）转速 云台一般分为交流定速云台和直流变速云台，交流定速云台转速低而且恒定，直流变速云台可变速而且转速高。 交流云台：水平69/秒，垂直36/秒；适合于不需要快速追踪的场合。 直流云台：水平2050/秒，垂直1030/秒；适合快速追踪或其它需要高转速的场合。 直流云台：0.5/秒以下；适合使用超大焦

47、距镜头。 （8）转动角度 云台转动角度分为水平转角和垂直转角，垂直转角与负载安装方式相关，一般顶装云台的垂直转角为-90+40，侧装云台的垂直转角为100左右，水平转角一般都可以达到345365实际设计中需要根据建设需要，尽量保证无监视死角，因此垂直角度需要保证-90+20，水平旋转角度需要保证360。 （9）齿轮间隙 齿轮间隙（Gear Backlash）也称回差，是考察云台转动精度的重要指标。齿轮间隙越小说明云台的精确度越高，尤其是对于高速转动的云台或带预置位功能的云台来说十分重要。 （10）扭矩 对于一定载重的云台来说，扭矩越大说明云台抗拒非电机启动的力量越大，这对于比较恶劣的气候条件来

48、说非常重要。,2020/11/12,56,（11）承载方式与安装方式 按照负载安装方式，云台有顶装方式和侧装方式，实际选择时需要参考载重和建设单位的认知程度选择。 云台的安装方式一般有正装和吊装两种，设计时需要考虑同样云台吊装时载重指标的大幅度下降，如无特殊需要不建议采用吊装方式。 （12）辅助功能 云台的辅助功能包括自动水平扫描、预置位、加热器等选项，设计时需要根据使用环境、用户使用的功能需求决定。 （13）球型、半球型云台 对于球型/半球型云台的选择来说，更适合于对于美观、隐蔽而不需要智能快球的场合，球型/半球型云台的内部空间有限，不适合安装大倍数、长焦距的镜头。球型/半球型云台由于下球罩

49、起到防护罩的作用，清洗困难，因此不建议在恶劣气候条件下使用。 （14）分清室内室外安装的云台。室外云台较室内云台具有更好的防水性、耐腐蚀性、恒温性和抗冲击能力，以适应室外复杂的气候条件，其重量和承载能力也都大于室内云台。 （15）根据特殊环境要求。如宾馆、小区、政府机关、写字楼等场所，一般对产品安装后的隐蔽性要求较高，因而多采用球型云台。需要注意的是，由于室内半球云台需吸顶嵌入安装，因此如果墙顶无法镂空时，则无法安装。 （16）如果给摄像机添加红外灯，必须选用普通云台。球型云台无法挂装红外灯。 （17）由于球型云台没有机械雨刷，所以如果必须使用雨刷功能，只能选用普通云台配以雨刷防护罩。,2020/11/12,57,10.2.4防护罩选型 防护罩尺寸规格宜与摄像机相配套。 室内防护罩主要用于防尘、防潮湿等，有的还起隐蔽使用，外形宜美观大方，且易于安装。 室外防护罩主要的作用是保护摄像机在各种恶劣自然环境（如雨、雪、低温、高温等）下正常工作。因而，室外全天侯防护罩不仅具有更严格的密封结构，还具有雨刷、喷淋、升温和降温等多种功能。需要注意的是，由于部分地区四季温度变化不大，均在摄像机的工作温度内，这样可选用不带恒温