安防监控系统,上海颐嘉电子科技有限公司,本文主要针对从事安防工作的人员（包括技术人员，营销人员和与安防有关的人员），对监控系统做一个整体的了解和剖析。,前 言,我国安全技术防范行业（简称安防行业）的发展历程，将 其分为三个阶段： 1979-1983年为起步阶段； 1984-1996年为发展阶段； 1997年后为提高阶段，即探索安全技术防范的发展规律和方向的阶段。,第一章 监控系统的发展,二、传统模拟监控系统,定义: 闭路电视监控系统是基于民用闭路电视为标准、产品的 一门技术，传输的信号是模拟视频信号。 特点：早期的监控主要以摄像机与监视器（电视）一对一监视 系统为主，保安人员进行实时监看。 弊病：造价高、施工复杂、资源浪费及安装场所需空间大等。,分配器作用：将一路视频信号分为多路，一般常见的有1分2、 1分4、1分8等。如一路图像需要同时在办公室 和门卫室显示，这样就需要将信号分成两路到 两个不同地理位置的地方显示。,1、视频分配器,作用：将多个摄像机在一台监视器（电视）上显示，也可 设定一个时间，让多个摄像机图像在一台监视器 （电视）上轮流显示。 优点：降低成本（监视器（电视）价格较高）， 节约空间（点对点显示，需要相当大的房 间摆设大 数量的显示设备 ）,2、视频切换器,3、视频分割器,作用：将多个视频信号以4、9、16的分格形式显示在 一起，也可以单独显示某一路视频信号，而不 需要轮流显示多个画面 。,4、视频模拟矩阵,作用：整合了视频分配器和视频切换器的功能，通过内部调度在有限的显示设备上，对前端监控点图像进行有序的调度 ，实现在一个监控环境内更好的显示出该区域内的所有监控点图像 。,功能举例 ：前端64路摄像机输入, 后端4个监视器输出),实现： 后端监视器上可以任意选择前端图像显示； 前端任意一路图像可同时显示在后端4台监视器上； 前端64路图像可同时在4台监视器上实现轮巡； 可以将前端64路图像任意分4组，每组图像在一台监视 器上进行轮巡。,5、总结,传统模拟监控系统存在一下不足： 传输部分：传统的视频信号线传输距离受限，使得监控系统的铺 设范围受限。在分布较广的区域，需要建立多个监控 点，无法统一调度、管理； 录象存储：传统的监控系统是采用磁带录像机进行录像，存储系 统相当庞大，只有在安防要求相当高的地方才能消费 如此高的产品。,三、数字化监控系统,数字化监控系统是在计算机、计算机网络技术的飞速发展下孕育 而生的，将视频信号转化为数字信号进行传输、储存。在降低了 成本的同时，使得监控系统能适应更多更大的使用环境。,1、硬盘录像机、视频服务器,作用：将前端的各个视频信号转化为数字信号，在录像机内进行存 储，可灵活的将这些画面显示在录像机的显示设备上。另外，录像 机具备了网络特性，用户可以通过网络对分布在广大区域的录像机 进行访问，随时随地监看到前端录像机的画面。,整体结构图,2、IP摄像机,优点：IP摄像机区别于传统的摄像机，主要是视频输出信号的不同， 他不需要借鉴转换设备，IP摄像机转换信号格式是在摄像机内的IP 模块里进行的，IP模块也相当于一个物理网卡，在设定IP地址后， 可以通过网络来访问。,第二章 摄像机基础及目前主流产品,一、摄像机结构及原理,1、摄像机的基本结构,注：图中的每个部分就是一个零器件，组合起来就是一个整体，一 个可用的“机器”，也就是一个“方案”,各零器件功能定义,CCD:(Charge Coupled Devices)电荷耦合器件。CCD就相当与人 的眼睛，通过其肝光点把光影像转成电子信号。,V-Driver：能产生不同的脉波,将CCD感光点上的电子信号转换出来。 即通常说的CCD的驱动。,CDS/AGC： CCD出来的讯号,在这颗晶片内做处理后，送进 DSP（数字信号处理器）。,DSP: (Digital Signal Processor),也就是数字信号处理器， 主要针对算法运算而产生的一种MCU.在摄像机中是进行颜色， 亮度，白平衡等运算。运算后又把信号转换成模拟信号输出， 也就是视频输出。,2、主流方案,方案主要是针对DSP来说的，把DSP和CCD搭配起来就是我们所说的 方案，目前摄像机市场上应用比较多占主流地位的是SONY和SHARP 生产的DSP。,SONY主要有以下几种方案：,（1）SS-1；CXD2163BR,SS-1可接高解CCD（ICX408AK/超低照度ICX258AK（NTSC） 和ICX409AK/超低照度ICX259AK（PAL），还可以接低 解CCD（ICX404AK（NTSC）和ICX405AK（PAL）,（2）SS-11；CXD3141或CXD3142,这款DSP只能接低解的CCD，3142比3141多了镜像功能,（3）SS-HQ1；CXD3172AR,是520线机子用的DSP ,能接高低解的CCD,（4）SS-11X；CXD4103R,是SONY目前最新的DSP,解决了SS-HQ1的发热问题,可接高低解的CCD。,（5）SHARP 38603A,接SHARP低解CCD,3、CCD介绍,CCD是20世纪70年代初发展起来的新型半导体集成光电器件。由于 CCD器件具有诸多优点：灵敏度高、光谱响应宽、动态范围大、空间 自扫描，抗震动、抗磁场、体积小、无残影等，CCD能够将光线变为 电荷并可将电荷储存及转移，也可将储存之电荷取出使电压发生变 化，因此是理想的摄像元件,是代替摄像管传感器的新型器件。,（1）CCD尺寸,CCD尺寸指CCD上的感光面积的大小。目前采用的芯片大多数为1/3” 和1/4” 。在对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小， CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。 在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。,1英寸尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。 2/3英寸尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。 1/2英寸尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。 1/3英寸尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。 1/4英寸尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。,（2）CCD的辨别,简单好用的方法从外表上辨别SONY和SHARP的CCD 的方法,CCD的表面上下两排金属的接点，缺门牙是SONY的特征（其中少两个门牙的是1/3 SONY， 少一个门牙的是1/4 SONY），没缺门牙的是SHARP的CCD,松下的也没有缺门牙，只是金 属线条比SHARP粗,SONY CCD,SHARP CCD,（3）SONY EXVIEW HAD CCD,索尼在1998年新开发的“EXVIEW HAD CCD”技术，主要是用来处理 夜间光线不足的情况。他可以将传统CCD未能有效利用的近红外 线光，有效转换成为映像资料而用。使得可视光范围扩充到红外 线，让感亮度能大幅提高。利用“EXVIEW HAD CCD”组件时，在黑 暗的环境下也可得到高亮度的照片。而且之前在硅晶板深层中做 的光电变换时，会漏出到垂直CCD部分的SMEAR成分，也可被收集 到传感器内，所以影响画质的杂讯也会大幅降低。,镜头是摄像机的第一道关口，他的作用是光信号（可见光与非可 见光）成像在摄像机的CCD上。,4、镜头,（1）镜头主要的参数,焦距: 从焦点到透镜中心的距离, 即焦距长度。 焦距长短与成像大小成正比 ，与视角大小成反比。 焦距长短与景深成反比 ，与透视感的强弱成反比。,光圈：用来调整摄像机的进光量，F表示镜头的孔径，较小的 F值表示较大的光圈。,景深：当某一物体聚焦清晰时，从该物体前面的某一段距离到其 后面的某一段距离内的所有景物也都当清晰的。焦点相当清 晰的这段从前到后的距离就叫做景深 。,视频驱动：将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头 上的光圈，这种视频输入型镜头内包含有放大器电路， 用以将摄像机传来的视频信号转换成对光圈马达的控制。,直流驱动：利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，这种镜头 内只包含电流计式光圈马达，摄像机内没有放大器电路。,有效距离：不同尺寸的镜头，最佳的成像距离。一般为镜头尺 寸的1.5-2.0倍。,（2）固定镜头,固定镜头指焦距是固定不可调节的镜头，根据光圈的不同可分为 手动固定光圈镜头、直流驱动固定光圈镜头和视频驱动固定光圈 镜头。主要尺寸如下：,可变镜头一般分为二可变镜头和三可变镜头，主要是以可变项 目来定义的：,在这里引入一个行业里常用的术语“该镜头是多少倍的”， 这个倍数指的是该可变镜头最大尺寸和最小尺寸的商。 如8.5-51mm的镜头，大概就是6倍。,（3）可变镜头,5、滤光片,定义：是安装在CCD前的一个滤镜，滤除光线中的无用光，保证 接收的图像不会受到影响。,分类：滤光片的材质根据优劣分为水晶和玻璃两种。水晶内 部结构紧密、均匀，较好的避免光传播过程中的折射、 反射现象。因此被做为高档产品使用。,二、摄像机发展,摄像机在整个发展过程中，根据实际使用的需求，技术在不断的 进步。总体说来应该分为以下几个方面的提高： 从黑白摄像机到彩色摄像机； 彩色摄像机的清晰度从420、480至540线不断的提高； 彩转黑摄像机的产生； 宽动态摄像机的出现； 超低照度摄像机的诞生； 红外一体化摄像机； 一体化摄像机。,（1）最低照度 最低照度也称为灵敏度。是CCD对环境光线的敏感程度，或者说是 CCD正常成像时所需要的最暗光线。照度的单位是勒克斯（LUX）， 数值越小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。黑白摄像机 的灵敏度大约是0.02-0.5Lux(勒克斯)，彩色摄像机多在1Lux以上。 0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合；在夜间使用或环境光线较弱 时，推荐使用0.02Lux的摄像机。与近红外灯配合使用时，也必须 使用低照度的摄像机。,1、摄像机重要参数,（2）白平衡 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 的照片会有不同的色温。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。,（3）背光补偿 Black Light Compensation不可见光补偿、逆光补偿通常，摄像机 的AGC工作点是通过对整个视场的内容做平均来确定的，但如果视 场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景目标，则此时确定 的AGC工作点有可能对于前景目标是不够合适的，背景光补偿有可 能改善前景目标显示状况。 当背景光补偿为开启时，摄像机仅对 整个视场的一个子区域求平均来确定其AGC工作点，此时如果前景 目标位于该子区域内时，则前景目标的可视性有望改善。,（4）自动增益（AGC） Automatic Gain Control自动增益控制自动增益控制摄像机输出的 视频信号必须达到电视传输规定的标准电平0.7V，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。,（5）信噪比（S/NRatio） 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