视频监控基础知识.pdf
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1、莅 临 恒 业 国 际 体 验 安 防 科 技 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商闭路电视监控基础知识培训大纲闭路电视监控基础知识培训大纲第一章 闭路电视监控系统基本组成介绍部分第二章 闭路电视监控系统分类介绍部分第三章 闭路电视监控系统常用名词术语解释介绍部分第四章 闭路电视监控系统前端设备介绍部分第五章 闭路电视监控系统镜头知识介绍部分第六章 视频报警联动探测器介绍部分第七章 闭路电视监控系统前端辅助设备介绍部分第八章 闭路监控系统传输方式介绍部分第九章 闭路电视监控系统后端部分介绍第十章 闭路电视监控系统后端辅助部分介绍视频监控基础知识培训内容简介视频监控基础知识培训内
2、容简介 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商第一章第一章 闭路电视监控系统基本组成介绍部分闭路电视监控系统基本组成介绍部分视频监控系统的组成部分视频监控系统的组成部分 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商视频监控系统分为以下三部分:视频监控系统分为以下三部分:一、前端信号采集部分 二、信号传输部分 三、后端控制管理部分 监控系统构成示意图视频监控系统的组成部分视频监控系统的组成部分 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商视频监控系统的组成部分示意图视频监控系统的组成部分示意图 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商第二章第二章 闭路电
3、视监控系统分类介绍部分闭路电视监控系统分类介绍部分闭路电视监控系统分类介绍部分闭路电视监控系统分类介绍部分 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商一:模拟监控系统二:模数监控系统三:数字监控系统 闭路电视监控系统分类闭路电视监控系统分类闭路电视监控系统分类:闭路电视监控系统分类:视频监控系统按发展史分类视频监控系统按发展史分类 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商模拟监控系统:模拟监控系统:前端为传统的模拟摄像机,中心控制为画面处理器、分割器、云镜控 制器、视频切换器、卡带录像机等模拟信号处理设备。特点是:设备简单、操作直观明了,操作人员不需太多专业知识,系统扩展
4、性不好,稳定性差易受干扰。模拟视频监控系统模拟视频监控系统 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商模数监控系统:模数监控系统:前端为常用的数模摄像机,数模执行设备进行监控的全方位图像扑捉。通过数模光端机或数模双绞线传输器等数模传输设备传输到终端。中心控制为画面处理器、分割器、视频矩阵切换器、硬盘录像机等数模信号处理设备。特点是:操作直观简单,操作人员需具备一定专业知识,系统功能更加强大、系统稳定性提高,系统扩容性大大改善,录像资料的查找和回放非常方便。模数视频监控系统模数视频监控系统 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商数字监控系统:数字监控系统:前端由网络摄像机
5、、网络视频服务器将视频信号通过网络传输到终端。监控中心通过数字矩阵进行相应处理,即进行数模转换解码还原上电视墙、转换数字信号格式压缩处理保存录像、通过转发服务实现多级管理。采用纯数字处理技术,大大节约了硬盘存储空间、功能多样化、升级换代更加方便,实现了远距离网络传输、远程控制、异地存储等等功能。特点:信息化、网络化、智能化数字视频监控系统数字视频监控系统 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商第三章第三章 闭路电视监控系统常用名词术语解释介绍部分闭路电视监控系统常用名词术语解释介绍部分闭路电视监控系统常用名词术语解释介绍部分闭路电视监控系统常用名词术语解释介绍部分 安防系统整体解
6、决方案提供商安防系统整体解决方案提供商什么是什么是CCDCCD摄像机?什么是摄像机?什么是 CMOS CMOS 摄像机?摄像机?CMOSCMOS和和 CCD CCD 摄像机有何不同?摄像机有何不同?CCD是ChargeCoupledDevice(电荷耦合器件)的缩写,它是一种纯半导体成像器件,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。被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上,CCD根据光的强弱产生相应比例的电荷,即进行了光电的转换,然后在DSP电路控制下通过扫描电路进行拾取,得到图像脉冲信号。CMOS全称为Complementary Metal-Oxide Semicon
7、ductor,中文翻译为互补性氧化金属半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别,主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在CMOS上共存着带N(带电)和 P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像信号。CMOS为电流控制型的转换装置,CCD为电压控制型的转换装置。CMOS 传感器是一种通常比 CCD 传感器低 10 倍感光度的传感器。因为人眼能看到 1Lux 照度(满月的夜晚)以下的目标,CCD 传感器通常能看到比人眼略好在 0.13Lux,是 CMOS 传感器感光度的 3 到 10 倍。名词术语解释之名词术语解释之CCDCCDCCDCC
8、D与与COMSCOMSCOMSCOMS 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商什么是像素什么是像素什么是像素什么是像素?什么是分辩率什么是分辩率什么是分辩率什么是分辩率?两者之间有什么关系两者之间有什么关系两者之间有什么关系两者之间有什么关系?像素数是指上感光元件的数量。摄像机拍摄的画面可以理解为由很多个小的点组成,每个点就是一个像素。像素数越多,画面就会越清晰,如果没有足够的像素的话,拍摄出来的画面的清晰度就会大受影响,因此,理论上的像素数量是应该越多越好。有些给出了水平及垂直方向的具体的像素数:如500HX582HV,有些则给出两者的乘积,像素数越多则意味着每一像素单元的面积
9、越小所以图像就更细丽。分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数,它是指摄像机的扫描电路在扫取耙面时所得到的能够体现图像信号的线条数,即在监视器(应比摄像机的分辨率高)上能够看到的最多线数。工业监视用摄像机的分辨率通常在420-800线之间,广播级摄像机的分辨率则高达到1080线左右。名词术语解释之像素与分辨率名词术语解释之像素与分辨率 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商什么是照度什么是照度?什么是最低照度什么是最低照度(灵敏度灵敏度)?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
10、/平方米上式中,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。最低照度(灵敏度):最低照度是测量摄像机感光度的一种方法,换句话说,摄像机能在多暗的条件下看到物体的一个指标,衡量摄像机优劣的一个重要参数,指当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值测定此能参数时应特别注明镜头的最大相对孔径,但是因为没有管理的国际标准,因此每个大型 CCD 制造商都有自己测量 CCD 感光度的方法。然而一个标注为(1Lux,F1.2)的摄像机能和标注为(0.01Lux,F1.2)的摄像机的照度完
11、全一样名词术语解释之照度与灵敏度名词术语解释之照度与灵敏度 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商名词术语解释之照度参考表名词术语解释之照度参考表照度参考表照度参考表 晴天 30000300000Lux生产车间 10500Lux阴天 3000Lux办公室 3050Lux 日出日落 300Lux 餐厅 1030 Lux月圆 0.30.03 Lux走廊 510 Lux星光 0.00020.00002 Lux停车场 15 Lux阴暗夜晚 0.0030.0007Lux 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商什么是摄像机的扫描制式什么是摄像机的扫描制式?摄像机的扫描制式是监控
12、现场的景物能过镜头在摄像机的感光靶面上成像,再经过扫描转换将该图像以连续的电信号形式输出。中国采用隔行扫描(PAL)制式(黑白CCIR),标准为15625行,50场,只有医院 或其它专业领域才用到一 些非标准制 式。另外,日本为NTSC制式,15525行,60场。名词术语解释之扫描制式名词术语解释之扫描制式 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商什么是同步什么是同步?摄像机的同步方式有那几种摄像机的同步方式有那几种?当两个设备一起工作并对时间有精确要求的时候,就需要在它们之间进行同步。同步是基于在两个设备之间规定一个共同的时间参考。完全同步:全体锁定是两部用于精密的应用如广播摄影
13、棚摄像机之间完全同步最好的方法。它将同步:水平,垂直,偶数/奇数区域,色彩触发频率和阶段。垂直同步:是最简单的方法来同步两部摄像机,通过垂直驱动频率来保证视频能够采用老式的切换期或者四分割机器,在同一个监视器上显示几个影像源。垂直驱动信号通常由重复频率20/16.7毫秒(50/60赫兹)和脉冲1-3毫秒宽度的脉冲组成。彩色视频复合信号同步:彩色视频复合信号代表视频和彩色触发信号,意味着摄像机能和外部的复合彩色视频信号同步。然而尽管称作彩色视频复合信号同步,实际上只进行水平同步和垂直同步,而没有色彩触发同步。外同步:非常类似于彩色视频复合信号同步。一个摄像机能够同步于另一个摄像机的视频信号,一个
14、外同步摄像机能使用输入的彩色视频复合信号,提取水平和垂直同步信号来做同步。名词术语解释之同步方式名词术语解释之同步方式 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商什么是背光补偿?什么是背光补偿?背光补偿能提供在被看物体背景光线强的情况下对被看物体成像亮度进行提升补偿的方式为背光补偿,这样被看物体不至于太黑而看不清楚。一个不具有超强动态特色的普通摄像机只有如 1/60 秒的快门速度和 F2.0 的光圈的选择,然而一个主要目标后面的非常亮的背景或一个点光源是不可避免的,摄像机将取得所有近来光线的平均值并决定曝光的等级,这并不是一个好的方法,因为当快门速度增加的时候,光圈会被关闭导致主要目
15、标变得太黑而不被看见。为了克服这个问题,一种称为背光补偿的方法通过加权的区域理论被广泛使用在多数摄像机上。影像首先被分割成 7 块或 6 个区域(两个区域是重复的),每个区域都可以独立加权计算曝光等级,例如中间部分就可以加到其余区块的 9 倍,因此一个在画面中间位置的目标可以被看得非常清晰,因为曝光主要是参照中间区域的光线等级进行计算。然而有一个非常大的缺陷,如果主要目标从中闲移动到画面的上下左右位置,目标会变得非常黑,因为现在它不被区别开来已经不被加权。名词术语解释之背光补偿名词术语解释之背光补偿 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商什么是自动增益控制?什么是自动增益控制?摄
16、像机输出的视频信号必须达到电视传输规定的标准电平,即为了能在不同的景物照度条件下都能输出的标准视频信号,必须使放大器的增益能够在较大的范围内进行调节。这种增益调节通常都是通过检测视频信号的平均电平而自动完成的,实现此功能的电路称为自动增益控制电路,简称AGC电路。具有AGC功能的摄像机,在低照度时的灵敏度会有所提高,但此时的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。名词术语解释之自动增益名词术语解释之自动增益 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商什么是白平衡什么是白平衡?即WhiteBalance。物体颜色会因投射光线颜色产生改变,在不同光线的场合下拍摄出的图像会有
17、不同的色温。例如以钨丝灯(电灯泡)照明的环境拍出的照片可能偏黄,一般来说,CCD没有办法像人眼一样会自动修正光线的改变。所以通过白平衡的修正,它会按目前画像中图像特质,立即调整整个图像红绿蓝三色的强度,以修正外部光线所造成的误差。有些摄像机除了设计自动白平衡或特定色温白平衡功能外,也提供手动白平衡调整。白平衡只用于彩色摄象机,其用途是实现摄象机图像能精确反映景物状况,有手动白平衡和自动白平衡两种方式。彩色摄像机的重要参数,直接影响重现图像的彩色效果,人们把拍摄白色物体时摄像机输出的红、绿、蓝三基色信号由压UK=UG=UB的现象称为白平衡。名词术语解释之白平衡名词术语解释之白平衡 安防系统整体解
18、决方案提供商安防系统整体解决方案提供商什么是电子快门什么是电子快门什么是电子快门什么是电子快门?电子快门(AES)是比照照相机的机械快门功能提出一个术语,它相当于控制CCD图像传感器的感光时间。由于CCD感光的实质是信号电荷的积累,则感光时间越长,信号电荷的积累时间就越长,输出信号电流的幅值也就越大。通过调整光生信号电荷的积累时间(即调整时钟脉冲的宽度),即可实现控制CCD感光时间的功能。保证信号在正常的范围内,即出来的图像不发白或太暗。名词术语解释之电子快门名词术语解释之电子快门 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商什么是信噪比什么是信噪比?信噪比指的是信号电压对于噪声电压的
19、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,因此,实际计算摄像机信噪比的大小通常都是对均方信号电压与均方噪声电压的比值取以10为底的对数再乘以系数20,即式(2-3)的单位用dB表示。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20log,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。CCD摄像机的信噪比的典型值一般为4560dB。测量信噪比参数时,应使用视频杂波测量仪直接连接于摄像机的视频输出端子上。名词术语解释之信噪比名词术语解释之信噪比 安防系统
20、整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商什么是超宽动态?什么是超宽动态?超宽动态是在明暗差别非常大的环境光线下摄像机能够看清楚所有不同光亮度物体影像的功能。宽动态摄像机比传统只具有 3:1 动态范围的普通摄像机超出了几十倍。自然光线排列成从 120,000Lux 到星光夜里的 0.00035Lux。当摄像机从室内看窗户外面,室内照度为 100Lux,而外面风景的照度可能是 10,000Lux,对比就是 10,000/100=100:1。这个对比人眼能很容易地看到,因为人眼能处理 1000:1 的对比度,然而传统的闭路监控摄像机处理它会有很大的问题,传统摄像机只有 3:1 的对比性能,它只能
21、选择使用 1/60 秒的电子快门来取得室内目标的正确曝光,但是室外的影像会被清除掉(全白);或者换种方法摄像机选择 1/6000 秒取得室外影像完美的曝光,但是室内的影像会被清除(全黑)。这是一个自从摄像机被发明以来就一直长期存在的缺陷。第一代动态范围技术动态范围是普通摄像机的40倍 第二代动态范围技术动态范围是普通摄像机的80倍 第三代动态范围技术动态范围是普通摄像机的160倍名词术语解释之超宽动态名词术语解释之超宽动态 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商什么是星光模式?什么是星光摄像机?什么是星光模式?什么是星光摄像机?星光模式能让 CCD 摄像机在夜间没有月光唯有星光(
22、即非常弱的光线比如 0.0002Lux 照度等级)情况下,看到物体清晰的彩色影像。所有的 CCD 摄像机都是设计工作在 1/50,1/601/2000 秒的快门速度,因此最低照度等级或者称为感光度在使用 F1.2 和 5600k 条件下限制在 3 到 6Lux。星光模式 CCD 摄像机专有数字讯号处理器能使得 CCD 的快门速度低到 110 秒,因为长时间快门打开的物理原理,CCD 可以收集到更多的光子,因此比传统摄像机提高 100 到 600 倍的感光度。星光 CCD 摄影机,光子在 CCD 传感器上比普通 CCD 摄像机最大曝光时间(1/60 或 1/50 秒)长 2 到 128 倍(12
23、 秒)的聚集。因此,摄像机产生可用影像的最低照度就降低了 2 到 128 倍。使用带有帧累积技术的星光摄像机,用户可以在星光照度情况(0.0035Lux)下看到彩色影像,而在多云的星光照度情况(0.0002Lux)下看到黑白影像,城市中散布的背景光(比如光污染)足够产生良好的彩色曝光。名词术语解释之星光模式名词术语解释之星光模式 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商什么是什么是DSPDSP技术技术?DSP这个名词在CCTV工业中越来越被广泛使用。DSP(Digital Signal Processing)是数字信号处理的缩写。DSP芯片将输入信号转换成数字分量,通过编写程序以数
24、字方式对要处理的数据任意设置,因其比普通的MCU有更高的运算速度,大大提升提高了摄像机的视频处理及操作性能。另由于DSP芯片有很高的集成度,摄象机的体积大大缩小,节省了零件及装配时间,从而降低了成本。由于采用了数字检测和数字运算技术而具有智能化背景光补偿功能。常规摄象机要求被摄景物置于画面中央并要占据较大的面积方能有较好的背景光补偿,否则过亮的背景光可能会降低图像中心的透明度。而DSP摄象机是将一个画面划分成48个小处理区域来有效地检测目标,这样即使是很小的、很薄的或不在画面中心区域的景物均能清楚地呈现。由于DSP技术而能自动跟踪白平衡,即可以在任何条件检 测和跟踪“白色”,并以数字运算处理功
25、能来再现原始的色彩。传统的摄象机因系对画面上的全部色彩作平均处理,这样如果彩色物体在画面上占据很大面积,那么彩色重现将不平衡,也就是不能重现原始色彩。DSP摄象机是将一个画面分成48个小处理区域,这样就能够有效地检测白色,即使画面上只有很小的一块白色,该摄象机也能跟踪它从而再现出原始的色彩。在拍摄网格状物体时,可将由摄象机彩色噪声引起的图像混叠减至最少。名词术语解释之名词术语解释之DSPDSPDSPDSP技术技术 安防系统整体解决方案提供商安防系统整体解决方案提供商漏光排斥比的物理含义是什么?漏光排斥比的物理含义是什么?漏光是由 CCD 传感器设计的缺陷造成的,每个摄像机有一个 CCD 传感器
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