1、摄像机,镜头 模拟摄像机发展 网络摄像机发展,镜头的作用是把观察目标光像呈现在SENSOR的靶面上，也称光学成像。下面说一下镜头的分类： 按接口分可分为C、CS、板机小镜头（M12),C和CS接口的区别就是镜头的安装基准面到SENSOR面的距离不同，C接口到SENSOR的距离是17.5mm,CS接口到SENSOR的距离是12.5mm.,根据应用场合分： 1.广角镜头：视角90度以上，观察范围较 大，近处图像有变形。 2.标准镜头：视角30度左右，使用范围较广。 3.长焦镜头：视角20度以内，焦距可达几十 毫米或上百毫米。 4.变焦镜头：镜头焦距连续可变，焦距可以从广角变到长焦，焦距越长成像越大
2、。 5.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。,按功能分： 1.定焦镜头。焦距固定不变，可分为有光圈和无光圈两种。 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。光圈 的大小可以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。（AUTO IRIS)自动光圈镜头有二种驱动方式： 一类为视频输入型 Video driver(with Amp)， 它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，,
3、另一类称为 DC 输入型(DC driverno Amp)， 它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。二种驱动方式产品不具可 互换性，但现已有通用型自动光圈镜头推出。 无光圈：即定光圈，其通光量是固定不变的。主要用光源恒定或摄像机自带电子快门的情 况 2.可变焦镜头。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、十倍变焦。,三可变镜头光圈、聚焦、焦距均需人为调节。 二可变镜头通常是自动光圈镜头，而聚焦和焦距需人为调节。 单可变镜头一般是自动光圈和自动聚焦的镜头，而焦距需人为调节。,镜头的主要性能指标 1
4、、焦距：焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大， 但距离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适， 即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。由于焦距和视场角是一一对应的，一个确定的焦 距就意味着一个确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观测细节重要，还 是有一个大的观测范围重要，如果要看细节，就选择长焦距镜头；如果看近距离大场面，就 选择小焦距的广角镜头。 2、光阑系数：即光通量，用 F 表示，以镜头焦距 f 和通光孔径 D 的比值来衡量。每个 镜头上都标有最大 F 值，例如6mm/F1.4 代表最大孔径为4.29 毫米。
5、光通量与 F 值的平方成 反比关系，F 值越小，光通量越大。镜头上光圈指数序列的标值为1.4，2，2.8，4，5.6，8， 11，16，22 等，也就 是说镜头的通光孔径分别是1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，因此光圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越 大。,摄像机与被监视目标有公式(1)。 f=vd/V(1) 式中 f 为计算焦距; V 为视场高; v 为像场高(即CCD靶面高); d 为物距。 例如:某CCD摄像机采用1/3英寸靶面,用以监视商场收银台,有效范围为2m2m,摄像机安装于距收银台7m处,该摄像机需配多大焦距镜头? 利用式(1)有:v=3
6、.6mm V=2m d=7m 因此:f=3.67/2=12.6mm 故可采用标称焦距为12mm的定焦镜头。变焦镜头焦距的计算与定焦镜头一样,只要最大和最小焦距能满足视野要求即可。不过正常选配的话一般 距离=f2 左右。可根据现场的情况，视角的大小来决定。,1英寸-靶面尺寸为宽12.7mm高9.6mm,对角线16mm。 2/3英寸-靶面尺寸为宽8.8mm高6.6mm,对角线11mm。 1/2英寸-靶面尺寸为宽6.4mm高4.8mm,对角线8mm。 1/3英寸-靶面尺寸为宽4.8mm高3.6mm,对角线6mm。 1/4英寸-靶面尺寸为宽3.2mm高2.4mm,对角线4mm。,V,D,水平角度,模拟
7、摄像机 当今，百万高清网络摄像机的发展如火如荼，大有星星之火迅速燎原之势。而反观传统的标 清模拟摄像机产品， 虽然依旧盘踞着摄像机的大部分市场， 但是发展态势总让人感觉传统模 拟摄像机已经日薄西山， 后劲乏力。 那么传统模拟摄像机是如何被历史所遗弃的呢？传统模 拟摄像机真的是走进了死胡同，被高清网络摄像机逼到了墙角而无路可走了吗？ 我们一起探讨一下。,传统的模拟摄像机经过多年的发展， 已经成为很成熟的产品， 并即将由成熟期向衰退期过渡。 近些年来，受益于安防行业的持续高速增长，传统的模拟摄像机厂家由于出货量大，企业总 的利润还不错。但毕竟市场容量有限，竞争日趋激烈，缺乏核心技术，产品同质严重等
8、问题 已经严重阻碍了企业的进一步发展。那么，都有哪些问题困住了模拟摄像机的进一步发展 呢？,1、同质化严重导致市场竞争激烈 目前模拟摄像机采用的不外乎SONY,SHARP,NEXTCHIP这几家方案。但这些方案核心算法都是厂家直接供给，生产厂家只要按厂家提供的方案生产就可以啦，根本没什么核心技术，这就造成了成千上万家的模拟摄像机厂家。加上安防市场上公模公板及其它配件齐全，不用三分钟就可以组装一台机子出来，基本没有差异化，导至山寨越来越多，利润越来越低。如果没有打造很好的品牌与口碑，就会迅速被山寨化了的杂牌产品所吞噬。,同质化严重，竞争激烈，利润日趋低下，也就导致了产品质量的 问题，形成了恶性循
9、环。提高产品品质，无外乎要进行原材料的品质把控、控制生产加工环 节、控制品质检测的环节。但这些措施的实施均会增加制造成本，仅有一些品牌厂家才会执 行到位，海量的众多小牌厂家只能是心有余而力不足了。2、 模拟摄像机无法实现高清和高画质 模拟摄像机之所以无法跨越高清这道门槛，根本原因在于其自身的先天不足。,先天缺陷之一：隔行扫描。 传统模拟摄像机的扫描模式采用隔行扫描，模拟视频信号经由同 轴电缆传输到后端的 DVR 进行压缩编码，在进行高清晰的 D1 视频压缩之前，均需要进行奇 偶两场合成一帧的处理， 虽然有各式各样的高级合成算法， 但是依旧会造成垂直边沿锯齿化、 行间闪烁效应、 运动画面模糊等问
10、题。 这也就是硬盘录像机的录像视频质量远不如预览视频 质量的根本原因之一。,先天缺陷之二：分辨率。传统模拟摄像机脱胎于陈旧的模拟电视机理，原始分辨率受限于模 拟电视的标准，PAL 制式下的垂直分辨率 625 线，去消隐后 575 线，最高达到 540 线左右已 经是目前的极限。 传统模拟摄像机最高分辨率可以达到 D1 或者 4CIF 左右， 约合 40 万像素， 而高清数字摄像机则没有此项限制，可以轻松达到百万级像素甚至千万级像素。,先天缺陷之三： 色彩还原度， 模拟摄像机输出的复合模拟视频信号中包含亮度信号与色彩信 号，而亮度信号与色彩信号在同一个频率范围内。但复合视频传输给视频采集芯片时，
11、视频 采集芯片除了做 A/D 转换，还要做亮色分离，由于很难彻底分离亮度与色彩信号，因此我 们常常发现传统模拟视频监控容易出现色彩渗透与杂色现象。 而数字高清摄像机则没有亮色 分离的烦恼，色彩可以做到更加逼真。,先天缺陷之四：模拟传输。传统模拟摄像机要进行模拟信号的远程传输，容易出现电磁干信 号衰弱。现场环境复杂多变，而模拟信号本身就易受电磁、雷雨等外界因素干扰, 常常可以 见到传输后端的图像上下移动的波纹、闪烁、雪花点等现象。传输到 DVR 后又要进行 A/D 转换，A/D 转换的过程也损失了许多画面细节和质量。所以模拟视频的 D1 分辨率只不过是 理论数值，在实际应用中清晰度则完全达不到理
12、论数值水平。 而高清网络摄像机采用的是全程纯数字信号处理和传输， 它首先将 CMOS 图像传感器采集到 的光信号逐行扫描直接转化为逐行的数字信号，然后传输到 DSP 或专用 ASIC 芯片进行视频 图像压缩编码，最后通过网络将数字压缩视频输出。由于整个处理过程全部是数字化，所以 数字摄像机在抗电磁干扰性、 逐行扫描、 画面分辨率方面都拥有传统模拟摄像机所不能比拟 的优势。,3、 模拟摄像机无法实现前端智能 虽然现在的高端模拟摄像机带有移动侦测、人脸侦测功能， 但是无法通过同轴电缆进行及时传送到后端平台， 依 旧仅是花瓶摆设而已，没人去用。受限于模拟摄像机内部芯片的处理能力，也不可能做高级 的视
13、频分析和处理， 所以当前的模拟摄像机系统智能的实施大多依赖于后端处理， 随着前端 模拟摄像机数量的增多，后端做视频分析运算的压力也越来愈大，导致后端成本居高不下， 系统维护困难。,而高清网络摄像机由于内嵌了高性能的处理器和专用加速模块， 使的分布式前端智能分析成 为了可能，并引领了今后视频监控智能的发展方向，诸如物件丢失提醒、异常行为告警、车 牌识别、 人脸检测、 人数统计等功能结合 IP 网络可以很好的与后端服务器进行交流和融合。 安防 IT 化、IP 化、高清化的潮流不可以逆转，传统模拟摄像机厂商如何解当前之困呢？,1、CMOS 解决方案，追求产品差异化和利润最大化 目前高清网络摄像机大多
14、采用了 CMOS 图像传感器，Sony 新推出的高清网络摄像机也全 部转向采用自家的 Exmor CMOS 图像传感器， 高清 CMOS 图像传感器的成本造价较 CCD 低廉， 功耗小，发热量低，集成度高，同时伴随着 2011 年超宽动态、低照度、1080P60 等新一代 的 CMOS Sensor 的面市，在高清监控市场，除了极个别的特殊应用场合外，CMOS 大有全部 取代 CCD 之势。,但是，在传统标清视频监控领域，Sony CCD 解决方案依旧是主流。不过， 随着 CMOS 在高清领域的初战告捷， 其也开始涉足标清视频监控的市场， 并早已在倒车后视 镜、可视门禁等领域崭露头角。 CMO
15、S 方案的优点显而易见：成本低廉，功能灵活，并在一定程度上可将低端的 CCD 摄像机 做到赶尽杀绝。 不过， 对于中高端市场领域， CCD 依靠长期积累下来的雄厚技术优势， 比如： 自动对焦、高倍数变焦、超宽动态、极低照度、背光补偿、高速快门、智能防抖等技术短期 内 CMOS 技术还是难以追赶和超越的，只能靠高清 CMOS 的高分辨率来对抗了。,2、960H 准高清，延续模拟摄像机的生命力 960H 准高清解决方案是由 Techwell 和 Sony 共同定义和开发的， 其中模拟摄像机端采用 Sony 新一代 1/3、1/4 英寸宽动态、低照度 960H CCD Sensor 和 Effio
16、系列 ISP 解决方案，新的 960H 标准不仅完全兼容传统的标清视频标准，更可以将图像分辨率提高 30%以上，使 得视频图像预览可达 650 线， 录像回放可达 540 线， 无论预览还是回放的图像质量均高于传 统 D1 图像的质量（预览 540 线，回放 480 线） ，在满足实时性的同时，进一步满足了用户 对更高图像质量的要求 。,3、HDcctv 标准，曲线实现实时高清 HDcctv 是在 2009 年提出的针对高清监控系 统应用共同开发的一项新标准。HDcctv 中所用到传输技术基本是从专为专业 广播市场开发的 HD-SDI 技术派生而来的，HD-SDI 接口采用同轴电缆，以 BNC
17、 接口作为线揽 标准，最大有效传输距离可达 100 米。HD-SDI 是非常成熟的接口技术，HD-SDI 技术已经在 广电行业获得了广泛的部署并得到了很好的验证。HDcctv 视频监控系统采用数字化的方法 传输高清视频，在同轴电缆上传输的是几乎无延时的、未经编码压缩的、原汁原味的高保真 码流。因此，信号的实时性和完整性将得到更好的保证，系统的可靠性也较 IP 系统强。,沿用老的模拟系统的架构，从老的系统平滑升级到高清的方案，只需要更换摄像机、DVR 等硬件设备，比起全都换成 IP 高清监控更加简便；且无需再有其他投入，也无需再经过系 统变化所需要的新的知识培训，升级成本低且较容易。由于 IP
18、高清传输本身固有一定的延时性，传输 一旦出现网络拥堵、断网等现象时，就有可能导致重大的损失，在某些要求严格的场所，例如银行、赛场、赌场、医院、金融机构、监狱、机场、博物馆、 高速机床、控制高速球追踪目标等还是有很大的作用。,网络摄像机,安防 IT 化、监控 IP 化的潮流是不可逆转的 ，网络摄像机正在逐步适应当前和未来的多样化需求，必将成为视频监控领域的主流产品 。下面我们探讨一下网络摄像机的发展方向。 1.高清 随着监控技术的快速发展，包括编码技术、网络技术、传输技术、存储技术等，高清监控成为可能，整体技术方案也逐渐成熟，逐渐被用户所接受;当然，用户对监控需求的改变，对高清的推动也起到了积极
19、的作用。,与标清相比，无论是从分辨率、显示效果还是流畅度来看，高清都比标清更有优势。从分辨率来看，720p的分辨率是CIF分辨率的9倍、1080i/1080p的分辨率是CIF分辨率的20倍，在同样的显示环境下，高清会清晰得多。从显示效果来看，高清既支持大屏显示，又支持16:9宽屏显示，可以大大增强用户的观看体验。从流畅度来看，高清支持更高的帧率，比如720p和1080i/1080p都可以支持60帧/秒或60场/秒，其图像流畅度比标清要高一倍。所以，高清监控是监控行业发展最主流的趋势之一，作为采集前端，网络摄像机的高清趋势也随之而动。,2.标准化：Onvif、Psia、HDcctv 随着监控系统
20、从模拟走向数字，从封闭式迈向网络化，基于开放的标准以达到设备、系统之间的互联互通之需求日益迫切。并且在网络时代，投身于开放标准的建设、为用户提供同时具备灵活性和可扩展性的安防系统，已经成为安防厂商角逐本土市场、实现全球化的不二选择。作为网络监控的重要产品，网络百万像素摄像机的标准化之路已经成为必然。,继ONVIF、PSIA相继成立后，HDcctv联盟也成立了，从而形成了当前网络视频监控市场的三大标准。这些组织的成立，都是希望在网络时代推动实现监控标准统一的愿景。例如ONVIF，是希望通过全球性的开放接口标准来推进网络视频在安防市场的应用，这一接口标准将确保不同厂商生产的网络视频产品具有互通性。
21、成立于2008年8月的PSIA实体安防互通联盟，目标是为实体安防系统的硬件和软件平台创立一种标准化的接口，使基于IP网络的不同安防系统具有兼容性。而HDcctv联盟（HDcctv Alliance）则主要是由芯片厂商与系统供货商共同成立的，主要针对高画质监控系统（High Definition Surveillance Systems）所开发的新标准，以期待透过新标准，开发更容易建置、成本更低的网络解决方案。,3.智能 整体来看，简单的智能分析包括移动侦测、遮挡报警等（目前这些功能已在广泛应用）。更复杂的智能分析包括行为识别与分析，比如人脸识别、丢包、警戒等。智能分析在前几年就已经很“热”，在
22、各种展会上很多厂家都急迫地推出了相关的产品，包括各种具有智能分析功能的网络摄像机。然而由于实际使用的环境复杂，加之算法本身不是很成熟，适应能力不强，造成误报漏报很多。而另一方面客户的期望很高，但在实际使用中智能产品不佳的表现，往往很难满足客户的实际需求，且很高的维护成本，常常使得这些设备成为一种摆设。,然而毋庸置疑，智能化是必然的趋势，随着监控数量增多，试想几十、几百路甚至上千路的视频，靠人眼一天24小时盯着，不现实也不可能。如何快速地从海量的数据中提取有用的信息，对于用户来说，这非常有效的，也是客户迫切希望解决的，这也将成为现在和未来网络摄像机产品的市场角逐点之一。因为IP百万像素摄像机能够
23、提供更多关键细节，这可以使基于视频的智能分析获得更高的精度，大大提升了智能应用的水平。其在一些细分市场增长较快，比如交通领域，相关的智能产品开发和应用相对比较成熟，如道路状况分析、车辆统计、车牌识别、逆行、压黄线、违章停车，包括交通状况的监控，以及违法行为的抓拍等，都已有广泛应用。,4.红外 高清摄像机相对于普通摄像机感光芯片，相同尺寸上像素点成倍数增加，故造成感光点尺寸相应倍数的减少，所以相同曝光情况下，高清摄像机相对于普通像素摄像机低照度性能会差很多。这就意味着如果高清摄像机夜晚红外补光需求的强度要比普通像素红外摄像机高得多。例如一个130万像素1/3尺寸的高清CCD，相对于43万像素（4
24、80线数）1/3尺寸的普通CCD，单位面积上高清CCD的像素点是普通CCD的3倍，则高清CCD像素点感光性能则为普通CCD感光度的1/3，这就是高清摄像机夜晚效果差的根本原因。现在的做法是延长曝光时间，来弥补低照度性能不好的缺陷，但这样就造成图像易出现拖影现象。如果高清夜晚图像效果要好的话，只能增加环境照度来补充此方面的不足。,对于高清补光方面，高清摄像机红外补光对不同距离的监控有不同的方案配置。近距离选用角度广的LED灯板来补光，可实现广角监控且成本较低，中远距离由于需要的补光灯强度比较大，角度小，使用普通的LED很难达到所需的效果。故在中远距离选用具有方向性强，能量集中的激光红外灯来进行补光。,5.易用性 与传统模拟摄像机不同，IP百万像素摄像机涉及到IT的范畴，因此，网络摄像机与模拟摄像机在使用上有较大的区别，特别对于操作者及使用人员都有较高的要求。对于国内大部分工程商、集成商及用户来说，他们对传统的CCTV系统非常熟悉，对网络摄像机尚在使用的初期阶段，所以网络摄像机在开发及设计上，要考虑到这些人的特性，在安装的便捷性和使用的易用性上要有充分的体现，例如支持PoE供电、本地视频输出，以及方便本地调试、支持无线功能等,
