摄像机基础.ppt
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1、1 1、CCTVCCTV电视监控系统总述电视监控系统总述2 2、镜头常识镜头常识3 3、摄像机常识摄像机常识4 4、摄像机常见故障分析、摄像机常见故障分析5 5、讨论时间、讨论时间培训内容培训内容大纲大纲CCTVCCTV电视监控系统总述电视监控系统总述闭路电视监控系统简介闭路电视监控系统简介CCTV(ClosedCircuitTelevision)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
2、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(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。范体系联动运行,使其防范能力更加强大。闭路电视监控系统能在人们无法直接观察的场合,却能实时、形象、闭路电视监控系统能在人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
3、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。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。闭路电视监控系统组成闭路电视监控系统组成概括的说,由前端,传输、终端组成。概括的说,由前端,传输、终端组成。控制部分控制部分传输部分传输部分现场采集部分现场采集部分显示与记录部分显示与记录部分各组成部分的功能描述各组成部分的功能描述(1 1)前前 端:端:用于获取被监控区域的图像用于获取被监控区域的图像 。一般由摄像机和镜头、一般由摄像机和镜头、云台云
4、台、解码器解码器、防尘罩防尘罩等组成。等组成。(2 2)传输部分:)传输部分:作用是将摄像机输出的视频(有时包括音频)作用是将摄像机输出的视频(有时包括音频)新号馈送到中心机房或其他监视点。新号馈送到中心机房或其他监视点。一般由视频、音频、电源、控制电缆等组成。一般由视频、音频、电源、控制电缆等组成。(3 3)终终 端:端:用于显示和记录、视频处理、输出控制信号、接用于显示和记录、视频处理、输出控制信号、接受前端传来的信号。受前端传来的信号。一般包括监视器、各种控制设备、和记录设备等。一般包括监视器、各种控制设备、和记录设备等。闭路电视的主要设备闭路电视的主要设备摄像机:摄像机:在系统中,摄像
5、机处于系统的最前沿,它将被设物体的光图像转变成电信号在系统中,摄像机处于系统的最前沿,它将被设物体的光图像转变成电信号-视频视频信号,为系统提供信号源,因此它是系统中最重要的设备之一信号,为系统提供信号源,因此它是系统中最重要的设备之一 摄像机镜头:摄像机光学镜头的作用是把被观察目标的光像聚焦于摄像机镜头:摄像机光学镜头的作用是把被观察目标的光像聚焦于CCDCCD传感器件上,在传感器传感器件上,在传感器件上产生的图像将是物体的倒像,尽管用一个简单的凸透镜就可以实现上述目的,但这时的图件上产生的图像将是物体的倒像,尽管用一个简单的凸透镜就可以实现上述目的,但这时的图像质量不高,不能在中心和边缘都
6、获得清晰的图像,为此往往附加若干透镜元件,组成一道复像质量不高,不能在中心和边缘都获得清晰的图像,为此往往附加若干透镜元件,组成一道复合透镜,方能得到满意的图像。合透镜,方能得到满意的图像。云台:它与摄像机配合使用能达到上下左右转动的目的。扩大一台摄像机的监视范围,同时能云台:它与摄像机配合使用能达到上下左右转动的目的。扩大一台摄像机的监视范围,同时能在一定范围内跟踪木便进行摄像,提高了摄像机的实用价值。由于使用环境不同,云台的种类在一定范围内跟踪木便进行摄像,提高了摄像机的实用价值。由于使用环境不同,云台的种类很多。很多。防护罩(防尘罩)和支架、解码器:防护罩(防尘罩)和支架、解码器:防尘罩
7、的作用是用来保护摄像机和镜头不受诸如有害气防尘罩的作用是用来保护摄像机和镜头不受诸如有害气体、大灰尘及人为有意破坏等环境条件的影响。体、大灰尘及人为有意破坏等环境条件的影响。监视器:监视器:监视器是电视监控系统的终端显示设备。整个系统的状态最终都要体现在监视的屏监视器是电视监控系统的终端显示设备。整个系统的状态最终都要体现在监视的屏幕上。监视器的优劣直接影响着整个系统的最终效果。幕上。监视器的优劣直接影响着整个系统的最终效果。信号传输:信号传输:当监控现场于控制中心较近时采用视频图像,控制信号直接传输的方式,当距离当监控现场于控制中心较近时采用视频图像,控制信号直接传输的方式,当距离较远时,采
8、用射频、微波、或者光纤传输的方式。较远时,采用射频、微波、或者光纤传输的方式。控制中心控制设备与监视设备:控制中心控制设备与监视设备:(1 1)视频信号分配放大器;)视频信号分配放大器;(2 2)矩阵(视频信号切换器);)矩阵(视频信号切换器);(3 3)终端控制器(操作键盘);)终端控制器(操作键盘);(4 4)字符发生器、电梯层楼叠加显示器)字符发生器、电梯层楼叠加显示器 ;(;(5 5)终端解码)终端解码器;器;(6 6)终端控制器;)终端控制器;(7 7)多画面分割器;()多画面分割器;(8 8)视频移动探测器;)视频移动探测器;镜头常识镜头常识镜头镜头 目前大多数新式系统中,除特殊运
9、用外,多采用目前大多数新式系统中,除特殊运用外,多采用CCDCCD摄像机,此种摄像机,此种趋势在将来会更普遍。趋势在将来会更普遍。CCDCCD(charge(charge coupled device coupled device,电荷耦合组件,电荷耦合组件):CCDCCD为一成像组件,为一成像组件,此组件可将此组件可将光线光线变成变成电荷电荷,并可将电荷储存及转移,且能令储藏的电荷,并可将电荷储存及转移,且能令储藏的电荷取出,使电压发生变化。取出,使电压发生变化。通常,在闭路监控系统中,摄像机又称摄像头或通常,在闭路监控系统中,摄像机又称摄像头或CCDCCD(Charge Charge Co
10、upled DeviceCoupled Device)即电荷耦合器件。严格来说,摄像机是摄像头和镜头)即电荷耦合器件。严格来说,摄像机是摄像头和镜头的总称,而实际上,摄像头与镜头大部分是分开购买的,用户根据目标的总称,而实际上,摄像头与镜头大部分是分开购买的,用户根据目标物体的大小和摄像头与物体的距离,通过计算得到镜头的焦距,所以每物体的大小和摄像头与物体的距离,通过计算得到镜头的焦距,所以每个用户需要的镜头都是依据实际情况而定的,不要以为摄像机(头)上个用户需要的镜头都是依据实际情况而定的,不要以为摄像机(头)上已经有镜头。已经有镜头。CCDCCD芯片就像人的视网膜,是摄像头的芯片就像人的视
11、网膜,是摄像头的核心核心。CCDCCD的发展是摄的发展是摄像机更新换代的基础。像机更新换代的基础。目前我国尚无能力制造,市场上大部分摄像头采用的是日本目前我国尚无能力制造,市场上大部分摄像头采用的是日本SONYSONY、SHARPSHARP、松下等公司生产的芯片,现在韩国也有能力生产,、松下等公司生产的芯片,现在韩国也有能力生产,但质量就要稍逊一筹。但质量就要稍逊一筹。CCDCCD摄像机与摄像管摄像机比较,具有下列摄像机与摄像管摄像机比较,具有下列优点优点:(1)(1)体积小,重量轻。体积小,重量轻。(2)(2)低残像。低残像。(3)(3)磁场不会影响到画面。磁场不会影响到画面。(4)(4)抗
12、震动、抗撞击。抗震动、抗撞击。(5)(5)寿命长。寿命长。镜头产品展示镜头产品展示COMPUTARCOMPUTAR手动光圈镜头手动光圈镜头 1/31/3,手动光圈,手动调焦,手动光圈,手动调焦,CSCS接口接口 电动变焦镜头电动变焦镜头 针孔镜头针孔镜头 定焦手动光圈镜头定焦手动光圈镜头 CCDCCD的的工作工作原理原理小常识:有很多用户要求在晚间没有光线的环境下监控,小常识:有很多用户要求在晚间没有光线的环境下监控,简析:由于简析:由于CCDCCD摄像头同样是靠光线反射来成像,如果没有光,它的图像只会是一片漆黑摄像头同样是靠光线反射来成像,如果没有光,它的图像只会是一片漆黑再加上很多雪花。如
13、何得到图像呢?一种方法是加可见光照明,如路灯、探照灯;一种再加上很多雪花。如何得到图像呢?一种方法是加可见光照明,如路灯、探照灯;一种是加红外灯(特别是要求不能安装可见光源的场合),对于彩色是加红外灯(特别是要求不能安装可见光源的场合),对于彩色CCDCCD摄像头,对红外光响摄像头,对红外光响应不够,有一些日夜两用彩色摄像头在夜间会自动转成黑白模式。应不够,有一些日夜两用彩色摄像头在夜间会自动转成黑白模式。所以,假如监控系统要求夜间使用,一定要采用黑白所以,假如监控系统要求夜间使用,一定要采用黑白CCDCCD摄像头。摄像头。被摄物体的图像经过镜头聚焦至被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCDCCD芯
14、片上,芯片上,CCDCCD根据光的强弱积累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,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。这个标准的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。这个标准的视频信号同家用的录像机、视频信号同家用的录像机、VCDVCD机、家用摄像机的视频输出是一样的,机、家用摄像机的视频输出是一样的,所以也可以录像或接到电视机上观看。所以
15、也可以录像或接到电视机上观看。常见光学名词介绍常见光学名词介绍常见光学名词介绍常见光学名词介绍光圈光圈(Iris)(Iris):位于摄像机镜头内部的、可以调节的光学机械性阑孔,可用来控制通过:位于摄像机镜头内部的、可以调节的光学机械性阑孔,可用来控制通过镜头的光线的多少。镜头的光线的多少。镜头速度:镜头的透光能力。镜头速度:镜头的透光能力。F F值是焦距(值是焦距(FLFL)与镜头直径的比值。比较快的镜头的)与镜头直径的比值。比较快的镜头的值可能是值可能是f/1.4f/1.4,而,而f/8f/8的镜头其速度就相当低了。的镜头其速度就相当低了。f f值越大,镜头的速度越慢。值越大,镜头的速度越慢
16、。有限分辨率有限分辨率(Limiting resolution)(Limiting resolution):分辨率的度量方法,通常用每幅电视图像中测:分辨率的度量方法,通常用每幅电视图像中测试图样上可分辨的电视线的条数来表示。试图样上可分辨的电视线的条数来表示。低照度摄像机,低照度电视低照度摄像机,低照度电视(Low light level/LLL camera and television)(Low light level/LLL camera and television):可以:可以在极其微弱的光照下工作的闭路电视摄像机。可以在低于正常视觉响应的光照情况下在极其微弱的光照下工作的闭路电视
17、摄像机。可以在低于正常视觉响应的光照情况下工作的闭路电视系统。工作的闭路电视系统。照度照度(Luminance)(Luminance):从同一方向看,在给定方向上的任何表面的每单位投影面积上的:从同一方向看,在给定方向上的任何表面的每单位投影面积上的光照强度(光度)。实际上指的就是光线的强度。光照强度(光度)。实际上指的就是光线的强度。勒克斯勒克斯(LuxLux):国际单位制中的照明单位,其中涉及到的长度单位为米。:国际单位制中的照明单位,其中涉及到的长度单位为米。1 1勒克斯等于勒克斯等于每平方米每平方米1 1流明。流明。隔行扫描隔行扫描(Interlaced scanning(Interl
18、aced scanning):隔行扫描指显示屏在显示一幅:隔行扫描指显示屏在显示一幅图像图像时,时,先扫描奇数行,全部完成先扫描奇数行,全部完成奇数奇数行扫描后再扫描偶数行,因此每幅图像需扫行扫描后再扫描偶数行,因此每幅图像需扫描两次才能完成,造成图像显示画面闪烁较大。描两次才能完成,造成图像显示画面闪烁较大。光圈值光圈值/F值值(f-number)(f-number):镜头的透光能力。:镜头的透光能力。F F值是物镜焦距(值是物镜焦距(FLFL)与入射)与入射光瞳周长(光瞳周长(D D)的比值,即)的比值,即F FFL/DFL/D。F F值与焦距成正比,与透镜周长成反值与焦距成正比,与透镜周
19、长成反比。比。F F值越小,透镜的透光性能越好。值越小,透镜的透光性能越好。焦距焦距(FL)(FL):透镜中心或其第二主平面到图像聚焦点处的距离。:透镜中心或其第二主平面到图像聚焦点处的距离。FLFL的单位一的单位一般为毫米或英寸。般为毫米或英寸。红外辐射红外辐射(Infrared radiation)(Infrared radiation):波长大于:波长大于750750纳米纳米(可见光谱红色的一端可见光谱红色的一端)、小于微波波长不可见光。小于微波波长不可见光。动态范围动态范围(Dynamic range)(Dynamic range):在电视系统中,指摄像机的实用照度范围。:在电视系统中
20、,指摄像机的实用照度范围。在这种情况下,被摄视场中同时存在强光区和阴影区,而所有细节均可看在这种情况下,被摄视场中同时存在强光区和阴影区,而所有细节均可看清。数量上一般以允许的最大照度水平与最小照度水平的电压差或功率差清。数量上一般以允许的最大照度水平与最小照度水平的电压差或功率差来衡量。来衡量。常见光学名词介绍常见光学名词介绍常见光学名词介绍常见光学名词介绍镜头明亮度(镜头明亮度(F F值)值):F F 值即指镜头明亮度。值即指镜头明亮度。镜头规格中所显示最大口径比镜头规格中所显示最大口径比1:1.21:1.2之之1.21.2即为即为F F值。值。F F值越小表示镜头之明亮度越高。值越小表示
21、镜头之明亮度越高。F F值每缩小一级距,明亮度即增加两倍。值每缩小一级距,明亮度即增加两倍。镜头射入光量与光束的断面积镜头射入光量与光束的断面积 镜头的有效口径镜头的有效口径DD的平的平方方 成比例,因此影像明亮度为成比例,因此影像明亮度为F F值平方之反比。由此推算,值平方之反比。由此推算,F F值值每缩小一级距,明亮度即增加两倍。每缩小一级距,明亮度即增加两倍。BACKBACK最低被照体照度最低被照体照度镜头之F值(最大口径比)将镜头之明亮度数值化 光源之色温 人类肉眼不可辨识光源之色温数值化 被照体之反射率 被照体入射光线和反射光线之比率 增益的最大值 摄影机感度之最大值 在摄影机的可辨
22、识范围内,在摄影机的可辨识范围内,被照体需要一定的明亮度,摄影被照体需要一定的明亮度,摄影机才可输出被照体之影像,此明机才可输出被照体之影像,此明亮度称之为最低被照体照度。亮度称之为最低被照体照度。各型号摄影机可摄得影像所各型号摄影机可摄得影像所需之明亮度皆不相同,因此明亮需之明亮度皆不相同,因此明亮度即成为摄影机感度之标准。度即成为摄影机感度之标准。最低被照体照度会随着镜最低被照体照度会随着镜头头F F值值(最大口径比最大口径比)、光源色温、光源色温、被照体反射率、增益的最大值等被照体反射率、增益的最大值等条件不同而改变。条件不同而改变。BACK镜头的分类镜头的分类1 1按照按照镜头的种类镜
23、头的种类分类(根据应用场合分类)分类(根据应用场合分类)广角镜头:视角广角镜头:视角9090度以上,观察范围较大近处图像有变形。度以上,观察范围较大近处图像有变形。标准镜头:视角标准镜头:视角3030度左右,使用范围较广。度左右,使用范围较广。长焦镜头:视角长焦镜头:视角2020度以内,焦距可达几十毫米或上百毫米。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,焦距越长则成像越大。变焦镜头:镜头焦距连续可变,焦距可以从广角变到长焦,焦距越长则成像越大。针孔镜头:用于隐蔽观察,经常被安装在如天花板或墙壁等地方。针孔镜头:用于隐蔽观察,经常被安装在如天花板或
24、墙壁等地方。2 2按照按照被摄物体的大小、距离与焦距的关系被摄物体的大小、距离与焦距的关系分类分类1 1)定焦距定焦距:焦距固定不变,可分为有光圈和无光圈两种。:焦距固定不变,可分为有光圈和无光圈两种。有光圈有光圈:镜头光圈的大小可以调节。根据环境光照的变化,应相应调节光圈的大小。:镜头光圈的大小可以调节。根据环境光照的变化,应相应调节光圈的大小。光圈的大小可通过手动或自动调节,人为手工调节光圈的,称为手动光圈。镜头自带微型光圈的大小可通过手动或自动调节,人为手工调节光圈的,称为手动光圈。镜头自带微型电机自动调整光圈的,称为自动光圈。电机自动调整光圈的,称为自动光圈。无光圈无光圈:即定光圈,其
25、通光量是固定不变的。主要用于光源恒定或摄像机自带电子快:即定光圈,其通光量是固定不变的。主要用于光源恒定或摄像机自带电子快门的情况。门的情况。2 2)变焦距变焦距:焦距可以根据需要进行调整,使被摄物体的图像放大或缩小。:焦距可以根据需要进行调整,使被摄物体的图像放大或缩小。常用的变焦镜头为六倍、十售变焦等。常用的变焦镜头为六倍、十售变焦等。三可变和二可变镜头三可变和二可变镜头 三可变镜头:可调焦距、调聚焦、调光圈。三可变镜头:可调焦距、调聚焦、调光圈。二可变镜头:可调焦调、调聚焦、自动光圈。二可变镜头:可调焦调、调聚焦、自动光圈。镜头的选择镜头的选择选择的依据:选择的依据:监视时被观察物体之尺
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