CCTV系统讲义

CCTV系统讲义 CCTV系统基本知识(草稿篇) CCTV(Closed Circuit Television)系统主要由前端设备、后端设备和传输部件等3大 部分组成。 一. 前端设备 主要负责信号的选择、采集。 (一)镜头: 1. 焦距(FOCAL LENGTH) 焦距不同，所监视到的成像大小和视场角不同。 2. 规格(FORMAT) 一般有以下几种: T:1/3”(3.6X4.8mm) H:1/2”(4.8X6.4mm) M:2/3”(6.6X8.8mm) V:1”(9.6X12.8mm) 3. 接口(MOUNT) C:17.526mm CS:12.5mm 有C式和CS式两种，两者的螺纹均为1英寸32牙，直径为1 英寸。差别是镜头距CCD靶面的距离不同，C式安装座从基准 面到焦点的距离为17.526毫米，CS式距焦点距离为12.5毫米。 C型镜头与C型摄像机，CS型镜头与CS型摄像机可以配合使 用。C型镜头与CS型摄像机之间增加一个 5mm的C/CS转接 环可以配合使用。CS型镜头与C型摄像机无法配合使用。 备注:有的摄像头不用接圈，而采用后像调节环(如松下产品)， 调节时，用螺丝刀拧松调节环上的螺丝，转动调节环，此时CCD 靶面会相对安装基座向后(前)运动，也起到接圈的作用。另外 (如SONY，JVC)采用的方式类似后像调节环，它的固定螺丝 一般在摄像机的侧面。拧松后，调节顶端的一个齿轮，也可以使 图像清晰而不用加减接圈。 4. 光圈F值 F值是描述镜头进光亮的指标。 F值越小进光亮越大，F‘值等 , 于镜头的相对孔径除以镜头焦距。F值增加一级进光亮降低一 倍。 F = f(焦距)/ D(有效口径) F值: 1 1.4 2 2.8 4 5.8 … 亮度(倍): 1 1/2 1/4 1/8 1/16 1/32 … 进光亮: 100 50 25 12.5 6.25 3.12 5. 自动光圈控制方式 常用的主要有直接驱动和视频驱动2种。 直接驱动自动光圈(DC):直流驱动，镜头从摄像机中获取直流 电压开启或关闭光圈。视频电平控制电路内置于摄像机 中，因此镜头内无内置放大器。 视频驱动自动光圈(AC):视频电平控制电路(放大器)内置于 镜头中。(注意对准电源接口)，光圈反应速度较快。 6. 视角(Q) tan(Q/2 ) = (d / 2) / f 标准镜头:典型水平视场角为30度，与人类肉眼视场角相同。 (约12mm) 广角镜头:典型水平视场角64度，短焦距镜头提供宽角度视场。 (约 4mm) 长焦镜头:典型水平视场角15度，长焦距镜头提供高倍放大。 (约25mm) 7. 最小物距(MOD) (二)摄像机: 主要有CCD方式和MOS方式2种。 1. 电视制式: (1)中国、西欧等地区:25桢/秒 彩色:PAL制 黑白:CCIR制 , (2)美、日、韩、台等地区:30桢/秒 彩色:NTSC制 黑白:EIA制 (3)法国、东欧、俄罗斯等地区:25桢/秒 彩色:SECAM制 黑白:CCIR制 2. 解像度 一般用电视线(TVL)来表示。 (1)水平解像度:指正常肉眼能够分辨出的有效画面中的垂直方向的黑白线的数量 (2)垂直解像度:指正常肉眼能够分辨出的有效画面中的水平方向的黑白线的数量。 (注:镜头的解像度是指1mm内的黑白线的数量。) 3. 有效像素 4. 同步方式 数台摄像机轮流切换显示在同一个监视器上时，因为不同摄象机之间的信号周期 不同而发生噪音信号。 (1)内同步(INT);只在内部扫描，不与外部摄象机采取同步。 (2)外同步:可以与外部摄象机采取同步。外同步主要采用外部电源同步方法。 电源同步(LL):通过外部电源统一周期而采取的同步方式。 5. 复合影象信号 1Vp-p 彩色信号:VBS 黑白信号:VS 6. 信噪比(S/N比) 指视频信号(S)和噪音(N)的比例(在AGC关闭时测量)。信噪比数值越大， 图象越美丽。一般数据为45~50dB。 例:50dB是指， 50 = 20 log (X倍 / 10)，所以50dB是信噪比为300倍时的指标。 , S/N = 100倍时40 dB S/N = 1000倍时60 dB 7. 照度 指外部环境光亮度指标。标准照度为2000 Lux。 最低照度:指被摄物能够分辨出的拍摄时的最低照度(AGC开)。 光照水平参考表(室内、室外): 仓库 20—75 Lux 紧急通道 30—75 Lux 楼梯走廊 75—200 Lux 商店 75—300 Lux 办公室及接待室 300—500 Lux 银行 200—1000 Lux 会议厅 300—1000 Lux 晴天 10000—1000000 Lux 阴天 100—10000 Lux 黎明黄昏 1—10 Lux 满月之夜 0.1—1 Lux 多云之夜 0.01—0.1 Lux 晴天时星光下 0.001—0.01 Lux 阴天时星光下 0.0001—0.001 Lux 8. AGC(自动增益控制) 摄像头内有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大即增益，等效于有较高的灵敏度。 然而在亮光照的环境下放大器将过载，使视频信号畸变。 当开关在ON时，在低亮度条件下完全打开镜头光圈，自动增加增益以获得清晰的图象。 开关在OFF时，在低亮度下可获得自然而低噪声的图像。 9. 白平衡 彩色摄像机的色彩还原依据。主要分为手动白平衡、AWB(自动白平衡)、ATW(自动跟踪实时白平衡)。 10. 电子快门速度(Electronic Iris) 电子快门是摄像机通过控制CCD光电转换器的光积分时间来适应进光量的大小。 (1)手动电子快门:有些用户使用CCD摄取运动速度比较快的物体，如果尾 1/50秒速度拍摄，会产生拖尾现象，严重影响图像质量。有些摄像头给 出了手动电子快门，使CCD的电荷偶合速度固定在某一值，例如1/500、 1/1000、1/2000秒等等，此时CCD的电荷偶合速度提高，这样采集下来 , 的图像相对来说会减少拖尾现象，而且对于观测高速运动或电火花一类 物体，必须使用此设置。 (2)ELC:电子快门根据射入的光线亮度而连续自动改变CCD图像传感器的 曝光时间(一般从1/50到1/10000秒连续调节)。选择这种方式时，可 以用固定或手动光圈镜头替代ALC自动光圈镜头。 注意: (1) 在室外或明亮的环境下，由于ELC控制范围有限，应该选择ALC镜头。 (2) FLICKERLESS(无闪动方式):在电源频率为50Hz的地区，CCD积累 时间为1/50秒，如果使用NISC制式摄像机，其垂直同步频率为60Hz， 这样将造成视觉影像不同步，在监视器上出现闪动;反之，在电源为60Hz 的地区用PAL制式摄像机也会有此现像。为克服此现像，在电子快门设 置了无闪动方式档，对NISC制式摄像机提供1/100秒，对PAL制式摄 像机提供1/120秒的固定快门速度，可以防止监视器上图像出现闪烁。 11. BLC ON/OFF(背光补偿开关) 当强大而无用的背景照明影响到中部重要物体的清晰度时，应该拨到ON位置。 注意: ? 当与云台配用或照明迅速改变时，建议把该开关放在OFF位置，因为在ON位置时，镜头光圈速度变慢; ? 如果所需物体不在图像中间时，背光补偿可能不会充分发挥作用。 12. VIDEO / DC(镜头控制信号选择开关) ALC自动光圈镜头的控制信号有两种，当需要将直流控制信号的自动光圈镜头安装在摄像头上时，应该选择DC位置，需要安装视频控制信号的自动光圈镜头时，应该选择VIDEO位置。 当选择ALC自动光圈视频驱动镜头时，还会有一个视频电平控制(VIDEO LEVEL L/H)可能需要调整，该控制器调节输出给自动光圈镜头的控制电平，用以控制镜头光圈的开大和缩小(凹进光亮)。 在摄像头的配件中，有一个黑色的小插头，插头有四个针，联接摄像头上的黑色插座。如果用DC驱动的自动光圈镜头，镜头上已经做好了插头，只要插在插座上，把选择开关拨到DC即可;如果用视频驱动的自动光圈镜头，需要用户根据说明上的标注，用烙铁焊好。由于厂家定义不同，所以焊法也有区别，请安装时留意。 13. SOFT/SHARP(细节电平选择开关) 该开关用以调节输出图像是清晰(SHARP)还是平滑(SOFT)，通常出厂设定在 , SHARP位置。 15. 消费功率 16. 工作环境温度 建议:如果 –10 ~ 50度C指标下，最好在0 ~ 40度C范围内应用。 17. 工作环境湿度 18. 重量 (三)红外灯 有室内、室外，短距离和长距离之分。 红外灯有不同的功率及715、830nM两种波长，波长的选择取决于下列因素: 1、如果用户不介意红外灯光线被肉眼所见，715nM的红外灯由于其照明距离远， 效果好，应为首选。 2、如果考虑到红暴问题，必需使用830nM的红外灯，应选用低照度的摄像机。 3、选择相对孔径较大的镜头。 4、红外灯的发散角应与镜头的视场角相匹配。 最大照明范围取决于天气条件、物体的反光率和周围的光照水平。 红外聚光灯最远的投射范围如下: 500W=150-200米 300W=80-120米 50W =15-30米 30W =5-15米 (四)防护罩 (1)IP率:器材防尘防水的一个指标。在欧洲及英国产品中经常使用，由两位数字组 成。前一位是对固体的防御指标，后一位是对液体的防御指标。 IP55:防尘，但会进入少量灰尘。防止来自各个方向的低压水，但会进入有限的少量水。 IP65:防尘，不会进入灰尘。防止来自各个方向的低压水，但会进入有限的少量水。 IP66:防尘，不会进入灰尘。防止来自各个方向的高压水，但会进入有限的少量水。 (2)雨刷器:注意有些可以连续使用，有些不能连续使用。一般功率约为20W。 (3)加热器:在-10度以下环境中需要自动启动，在+10度以下开动，+23度以上关闭。 一般功率为20~150W。 , (4)风扇;注意尽可能不要在强盐害地区和过沙尘地区使用。一般在+23~29度下开启， +20度下关闭。功率一般为10W。 (5)除湿器:采用导电玻璃方式。在湿气重的地方采用，一般在+30度时开启，+40度 时关闭，功率一般约为16W。需要2年换一次。 (6)防雷器:没有100%防雷设备。 (7)盐腐蚀防范:涂装等，但是成本高。 (8)防护玻璃 (五)云台 计算云台载重量时，除了要考虑摄像机、镜头、红外灯、防护罩的重量外以下因 素也需考虑。风的阻力—1kg、电缆牵拉—1kg、冰雪—3kg、安全余量上下10%。 (六)支架 (七)解码器 云台控制、变倍镜头控制等。 二. 后端设备 对前端已采集到的信号进行处理。比如，对视频信号的切换、显示和记录再生等。 (一)控制键盘: (二)矩阵控制主机: 目前多在32路以上系统上采用。 矩阵切换器将所有摄像机输入与所有监视器输出连接倒一台主机上，可以使任 何一部摄像机切换倒任意一台监视器上显示图像。在包含有大量摄像机和监视 器的系统中使用矩阵主机十分方便。矩阵主机除有视频切换功能外，还包括报 警输入及远端控制装置。矩阵切换器上的远端控制通常通过双绞线传输，并非 通过同轴电缆。 (1)小系统:典型的小系统矩阵切换器是由32部摄像机输入，4台监视器输 出组成。字符叠加、摄像机序号、时间日期发生器，远端控制等 功能都作为标准配置包含于矩阵主机内。 , (2)大系统:任何数量的摄像机、监视器或者是远端控制都可通过在矩阵内 添加电路板得以实现。由于采用了模块化，大系统的矩阵切换器 可满足非常大范围的系统的需要。典型的可到512部摄像机输 入，64台监视器输出，从40个不同地点进行控制。大系统通常 在报警功能，副控键盘对摄像机和监视器的操纵权限上更具灵活 性。 设计矩阵切换器的基本要素: 1.副控键盘的数量及级别 2.控制台是机架式还是台式 3.监视器的数量 4.每一台监视器上摄像机的数量及切换顺序 5.切换摄像机的驻留时间 (三)监视器 1. CRT监视器: 彩色;10“、14”15“、21”、29“ 黑白:9“、14“、17”、20“ 2. LCD液晶监视器:14“为主流。 3. PDP投影监视器:42“ (四)画面分割器: (五)影像信号分配器:一个视频信号可以分配给几个不同监视器上同时显示。 (六)长时间录象机:一般可以记录2~960小时。 (七)控制台 (八)硬盘录象机(DVR) 一般多在16路以下时采用。 数字硬盘录像机(DVR)集画面分割器、视频切换器、磁带录影机、控制器、 远程传输器的全部功能于一体，本身可连接报警探头、警号，还可进行图像移 动侦测、可通过解码器控制云台和镜头、可通过网路传输图像和控制信号„等。 压缩方式主要采用动态图像压缩的MPEG标准。 具体有: MPEG-1:图像质量与家用电视系统(VHS)相近，压缩后的数据率为1~2Mbps， , 亮度信号的分辨率为360X240，色度信号分辨率为180X120，每秒 25桢; MPEG-2:图像质量与DVD相近，压缩后的数据率为5~10Mbps。720X572分 辨率。缺点:图象容量过大。 MPEG-4:优点:图象清晰度高，压缩率较低，编码系统是开放的，可以随时 加入新的有效的算法模块。 三. 传输系统 (一)有线传输 1. 同轴电缆 最常用的视频信号传输介质，一般多用在2000米距离以内。经济且使用方便。 衰减量 无补偿器(米) 有补偿器(米) 3C-2V: 24 100 / 200(可用) 1000 5C-2V: 16 150 / 350 1500 7C-2V / 5C-FB: 12 200 / 500 1700 10C-2V / 7C-FB / 7C-FL(室外用线): 10 300 / 700 2500 5C-4E: 8.5 300 2900 8C-4AF: 5.7 500 3800 11C-4AF: 4.2 600 5200 17C-4AF: 2.6 900 8000 信号扩大器:可以延长使用距离，但是最大到2KM。放在监视器侧。 注意点: (1)经常出现同轴电缆两端的“地电压”不一致的问题，因此要注意良好的 接地; (2)经常出现同轴电缆穿过配电设备时受到强电磁场的影响的问题，因此要 注意信号屏蔽。 2. 光纤 传输距离在2KM以上或电磁噪音大的地方采用。根据不同距离价格差距很大。 安装需要专业知识。 3. Twisted pair cable(平衡对线缆) 传输距离在1200m左右。应用于电梯等特殊场合，可以防止外部噪音。 , (三)无线传输 1. マイクロ波:约10KM左右。不易受雨的影响，但是受到无线电波法管理。设置较 容易。50GHZ。 2. UHF:约30米。同上。 3. 激光:约1KM。受雨雾的影响。定向性较强，需要专业知识。 4. LED:约200米。同上。 5. 準ミリ波:卫星通讯用，将来可能用在CCTV上(现在不用)。 ,, 摄像机1 显示器 显示器 硬盘录像机 键盘 ,, 摄像机1 摄像机2 摄像机32 控制键盘1 控制键盘2 矩阵主机 (32路输入) (4路输出) 控制键盘3 控制键盘4 监视器1 监视器2 监视器3 监视器4 ,, 长时间录像机 摄像机监视器 云台 云台 控制器 解码器 摄像机1 摄像机 监视器 画面分长时间录像机 割器 摄像机 摄像机 ,,