1、安防之摄像机的介绍,概述,安防根据现在汉语词典的解释，所谓安全，就是没有危险、不受侵害、不出事故；所谓防范，就是防备、戒备，而防备是指作好准备以应付攻击或避免受害，戒备是指防备和保护。 综合上述解释，是否可以给安全防范下如下定义：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。,安防产品现在在市面上流行的安防产品不尽相同，大同小异，而我们公司所拥有全所未有的外来技术，使我们的安防产品更加趋于成熟，安防产品主要可以囊括为:闭路监控系统、防盗报警系统、
2、楼宇对讲系统、停车厂管理系统、小区一卡通系统、红外周界报警系统、电子围栏，巡更系统 考勤门禁系统，安防机房系统，电子考场系统、智能门锁等等 ，而我们主要从事于闭路监控的研发，我们的产品突破了传统的监控系统，我们所设计的产品更加可以给用户带来真正意义上的安全防护。,摄像机,定义摄像机是用在安防方面的专业摄像机，它的像素和分辨率比电脑的视频头要高，监控摄像机是一个对食品图像进行采集扑捉设备。,工作原理 被摄物体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过预中放电路放大、AGC自动增益控制，于由图像处理芯片处理的是数
3、字信号，所以经模数转换到图像数字信号处理IC（DSP）。同步信号发生器主要产生同步时钟信号（由晶体振荡电路来完成），即产生垂直和水平的扫描驱动信号，到图像处理IC。然后，经数模转换电路通过输出端子输出一个标准的复合视频信号。这个标准的视频信号同家用的录像机、VCD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。,组成 摄像机主要有镜头、CCD图像传感器、预中放、AGC（自动增益控制）、A/D转换器（模数转换）、微处理器控制电路、同步信号发生器、CCD驱动器、图像信号形成电路和电源的电路等构成。,镜 头,CCD 传感器,预中放,AGC,DSP,A/D 转换,同步 信号 发生器
4、,存储器,电源,网络 服务器,远 端,整机电路图（ VCC-6588PC电路图）,CCD电路 介绍CCD是电荷耦合器件，它是一种半导体成像器件,具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。电荷耦合器件是20世纪70年代初期由Bell实验室发明的,今天, CCD摄像机广泛应用于各个领域,在学校教学、电视监控等方面发挥着重要的作用。 CCD摄像机的工作原理CCD基本阵元是金属- 氧化物- 半导(Metal2Oxide2Semiconductor)电容,或为MOS结构,其基本结构是一种密排的MOS电容器,能够存储由入射光在CCD像敏单元激发出的光信息电荷,并能在适当相序的时钟脉冲驱动
5、下,把存储的电荷完成从光信号到电信号的转换。这种电信号通常是符合电视标准的视频信号,可在电视屏幕上复原成物体的可见光像,也可以将信号存储在磁带机内或输入计算机,进行图像增强、识别、存储等处理,因此CCD器件是一种理想的摄像器件以电荷包的形式定向传输转移,实现自扫描,CCD板机,CCD,CCD电路部分CA-1,CCD,水平驱动:驱动CCD水平扫描,垂直驱动:驱动CCD垂直扫描,主要作用:驱动感光元件CCD获取光信号,并将光信号输出到处理电路部分,CCD信号输出,微处理器和DSP数字信号处理芯片(DSP，Digital Signal Processing)是一种以数字信号来处理大量信息的独特微处理
6、器。它不仅具有可编程性，而且实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过常见的通用微处理器。强大的数据处理能力和高运行速度是DSP最值得称道的两大特色，正因如此，DSP是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。 数字摄像头中的DSP负责把模/数转换器(ADC)传进来的数字信号重新组合成影像资料流，再经过数据线及时快速地传到电脑里并能刷新感光芯片。因此它需要有影像色彩转换、影像资料撷取和压缩等功能。 数字摄像头的DSP芯片由图像信号处理器(ISP，Image Signal Processor)、JPEG编码器(JPEG Encoder)和USB设备控制器(USB Device Control
7、ler)等三部分组成,，,微处理器及DSP处理部分CA-2,主要作用:光信号转换成数字信号及对数字信号进行亮度,色度方面的处理,IC251:CCD信号输入,放大及AGC处理及模拟/数字信号转换,CCD信号输入,AGC信号,时钟,数据输入,主要作用: 这一部分相当于CCD与DSP,CPU与DSP主处理电路之间的桥梁,接收CCD和CPU发送来的信号,并进行检测,放大,AGC的处理后转换成数字信号给DSP进行处理,DSP主芯片处理部分,Y/C分离电路,Y信号处理,色彩信号编码处理,内置色彩电 路信号输入,扫描控制器:水平垂直的扫描信号,线锁定相位信号的输入,并输出给CCD的垂直驱动电路,外部控制端口
8、,CPU通讯,IC214:Y/C信号合成及视频阻抗匹配电路,主要作用:将色度信号及亮度信号合成,并通过75欧匹配电路保证输出的信 号稳定,视频输出,IC241:微处理器,复位电路,晶振电路:产生5MHZ的 信号驱动CPU工作,AGC增益 信号输出,外部控制信号输出给CPU处理:调节镜头的光圈值,以及通过调节可调电阻改变红色及蓝色信号的增益值,外部6个拨码开关的信号,输出数据存储器,IC243:数据存储器EEPROM,从微处理器获取信号并储存,VCC-6585PC调节增益值就是通过改写存储器的数值来完成的,外部控制部分CA-3,镜头光圈 调节开关,线锁定同步相 位可调节开关,拨码开关,镜头驱 动
9、部分,红色可 调开关,蓝色可 调开关,主要作用: 通过改变控制信号给CPU,使CPU输出信号给DSP图像处理电路,电源部分CA-4,主要作用:是整个摄像机工作的动力供应部分,输入的DC12V/AC24V通过电源部分的处理,输出15V,7.0V,5V,3.3V,12VDC的电源,保证各部分的正常工作,光耦合器,开关型 稳压电源,电源电路,摄像机的分类,摄像机的分类有很多种方法，比如说按的种类来分，但从应用层面上来说我以为以常用的功能及其外形来分比较通俗易懂； 传统枪机枪机是应用历史比较长的一种摄像机，在安装使用时通常要配上镜头护罩等一起使用。枪机按其功能又可分为普通功能摄像机与特殊功能摄像机，普
10、通功能的摄像机主要是应用在无特殊要求的场合，而特殊功能摄像机则主要用在一些特殊场合，比如要在夜晚在小区门口看到开着大灯的汽车的车牌。,传统枪形摄像机,红外一体化枪机红外一体化枪机是近几年推出的摄像机，近几年来，随着人们对监控技术认识的越来越深刻及对自身安全意识的不断增强，要求夜间能实现有效监控的愿望就必然的提到了议事日程上。红外一体化摄像机就是为了满足这一要求应运而生的监控摄像机品种，目前，红外摄像机在整个监控行业中占到了以上的应用量，由于这类摄像机占的比重较大，在后面将着重讨论它的一些具体应用细节。,常用的各种红外线一体化摄像机,半球摄像机与红外半球形摄像机,半球摄像机是将摄像机板安装在半球
11、形的机壳里的一种摄像机，其外形有多种多样，安装在里面的摄像机也是分各种档次，由于其外形小巧、美观而深受用户欢迎。红外半球摄像机是在半球形摄像机的基础上，在机壳的外部或内部集成安装了红外灯以保证夜间的辅助照明效果的一种摄像机,球机、一体化摄像机 球机是把一体化摄像机安装在球罩里的一个摄像机品种，它可分为室内型与室外型球机；按照摄像机的转动速度来分又分为高速球、恒速球等。 一体化摄像机就是把镜头与摄像机及其控制部件全安装在一体构成完整摄像功能的摄像机品种。,IP网络摄像机,核心模块构成: 图像传感器: CCD或CMOS 视频编码器: 其功能是把CCD的视频信号按照一定的格式进行数字化编码，有些是直
12、接抓取CCD输出的BT.656的信号，有些是采集CCD驱动输出的模拟信号，通过一个视频AD进行模拟数字转化。 网络服务器: 把压缩好的视频信号，通过TCP/IP的协议输出，并且基本上要支持现阶段主流的通信格式，比如支持PPPOE、DNS、UDP、TCP等等。 外部报警和控制接口,摄像机的相关参数及术语说明,摄像机术语说明电子快门 是比照照相机的机械快门功能提出的一个术语，它相当于控制CCD图像传感器的感光时间。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，即0.7VPP，为了能在不同的景物照度条件下都能输出0.7VPP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
13、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,背光补偿,也称作逆光补偿或逆光补正，它可以有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。 线锁定同步 是一种利用交流电源来锁定摄像机场同步脉冲的一种同步方式。当图像出现因交流电源造成的网波干扰时，将此开关拨到线锁定同步（L、L）的位置，就可以消除交流电源的干扰。,镜像功能,有些摄像机还具有镜像功能，即可以将所摄取图像的左右进行反转处理。白平衡与黑平衡 白平衡是彩色摄像机的重要参数，它直接影响重现图像的彩色效果，当摄像机的白平衡设置不当时，重现图像就会出现偏色现象，特别
14、是会使原本不带色彩的景物也着上了颜色。黑平衡也是彩色摄像机的一个重要参数，它是指摄像机在拍摄黑色景物或者盖上镜头盖时，输出的3个基本电平应相等，使在监视器屏幕上重现出纯黑色,摄像机的参数,分辨率 是衡量摄像机优劣的一个重要参数，它指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器上能够看到的最多线数。 最低照度（lux） 也是衡量摄像机优劣的一个重要参数，有时省掉“最低”两个字而直接简称照度。它指的是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。,信噪比,信噪比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。CCD摄像机的信
15、噪比的典型值一般为45-55dB。 自动光圈接口 目前在市场上见到的标准CCD摄像机大都带有驱动自动光圈镜头的接口，有些可同时提供两种驱动方式（视频驱动、直流驱动）视频驱动方式是指摄像机将视频信号电动机转动；直流驱动方式则是指摄像机内部增加了镜头光圈电动机的驱动电路，可以直接输出直流控制电压到镜头内的光圈针，即阻尼正、阻尼负、驱动正、驱动负。,像 素 指的是摄像机CCD传感器的感光单元数，对于一定尺寸的CCD芯片，像素数越多则意味着每一像素单元的面积越小，因而由该芯片构成的摄像机的分辨率也就越高。,摄像机常见故障和排查,CCD摄像机常见故障 1、红外半球系列机器晚上出现图像照度差、发白或有亮白
16、色光圈现象；该现象是机器装配不当导致的，装配时感光器件（光敏电阻）离半球距离过远会导致红外灯启动不完全造成机器夜间照度差；出现图像发白或亮白色光圈现象主要因红外发光管发出的红外光通过球罩折射到镜头所致，解决此现象就是避免让红外光折射到镜头表面，通常采用海绵圈进行镜头与红外光的隔离，在装配时一定要将球罩紧贴海绵圈。 2、夜视型红外防水机白天图像正常，夜间发白此现象一般因机器使用环境有反射物或在范围很小的空间使用，因红外光反射导致，解决此现象首先应确定使用环境是否有反射物，尽可能改善使用环境，其次检查机器的有效红外距离与实际使用距离是否相应；若一台长距离红外机器在很小的空间使用会因红外光过强导致发
17、白。 3、无图像，无声音首先检查外加电源极性是否正确，输出电压是否满足要求（电源误差：DC12V10，AC24V 5% ），其次检查视频连线是否接触良好；若是 使用手动光圈镜头需检查光圈是否打开，自动光圈镜头则需要调节LEVEL电位器使光圈在合适位置。,4、彩色失真、偏色可能是白平衡开关（AWB）设置不当，也可能是环境光照条件变化太大，此时应检查开关设置是否在OFF位置，应想办法改善环境的光照条件。5、图像出现扭曲或几何失真这种现象可能是摄像机、监视器的几何校正电路有问题或光学镜头的问题,也有可能是视频连接线缆或设备的特征阻抗与摄像机的输出阻抗不匹配。当出现以上现象时,请先检查所用光学镜头是否
18、异常及监视器的输入阻抗开关是否设置在75端,其次再检查用视频连接线缆阻抗是否是75。6、画面出现几道黑色竖条或横条混动这种情况一般是机器供电电源输出电压的纹波太大,应加强滤波并采用性能好的直流稳压电源。 7、使用自动光圈镜头图像过暗 首先检查EE/AI功能开关是否设置在AI端，其次检查LEVEL电位器调节是否合适。,一体化摄像机常见故障 1、图像有干扰(例如:斜纹,水波纹,横线) 线材质量问题，建议尽量使用国标线材。 视频线或摄像机被强磁场干扰。 稳压电源内部电容滤波不良。 传输线路过长。 视频线的BNC头制做工艺差。 雷击造成摄像机无图像(通常为DSP,CPU,电源板损坏) 摄像机工作中电源
19、电压过高。 BNC头松动，电源变压器损坏。 220V交流供电电网电压波动太大。 摄像机的聚焦模式有两种方式，可在摄像机菜单中调整，建议尽量调成自动聚焦。,2、一体化摄像机在变倍时突然重启或图像过一段时间后（周期性）无图？原因是在变倍时由于要驱动马达，工作电流突然增大，这样会导致供电不足的解码器（板）供应不过来，导致摄像机突然断电，然后重启。 3、应用一体化摄像机不能自动聚焦？先检查一体化摄像机的聚焦状态是在键控优先还是自动聚焦状态，如果处于键控优先状态请调回自动聚焦态，如果还不行，测为周围的环境光线过亮，致使摄像机亮度值过高，摄像机无法找到聚焦点，可将摄像机的亮度值调低。,网络摄像机常见故障1
20、、多支网络摄像机怎么解决单一动态多支网络摄影机解决单一动态 ip 的问题，在这里分为 2 问题：解决动态 IP ：使用 DDNS 解析服务，捆绑固定域名与浮动 IP ；单一 IP ：使用端口号分配方式，在一个 IP 下分配多个端口给各个网络摄影机2、具体使用时，如何利用网络服务器或网络摄像机控制 PTZ ？ 按照普遍理解：网络摄影机（或视频服务器）、解码器、云台、镜头，在远程监控、数字化监控，应该理解为前端设备，而我们操作员控制的电脑、软件，属于後端控制中心设备；我们的控制指令，是通过我们 操控的电脑、软件（或网络摄影机、服务器提供的 web 界面），发送数字指令给前端的网络摄影机（或 视频服
21、务器），网络摄影机将数字指令代码通过与解码器的 RS485 或 RS232 信号连线，传送至解码器，解码器将数字代码指令，解析为机械开关闭合信号（基本上是控制继电器闭合），再通过解码器与普通云台、镜头得连线，控制 PTZ 。 流程示意： 操控电脑 =（通过网络发指令） = 网络摄影机 = （数字代码） = 解码器 = （机械开关） = 云台、镜头 PTZ,技术介绍,W-CDMA技术介绍W-CDMA是一种由3GPP具体制定的，基于GSM MAP核心网，UTRAN（UMTS陆地无线接入网）为无线接口的第三代移动通信系统。目前WCDMA有Release 99、Release 4、Release 5、
22、Release 6等版本。W-CDMA2（宽带码分多址）是一个ITU(国际电信联盟)标准，它是从码分多址（CDMA）演变来的，在官方上被认为是IMT-2000的直接扩展，与现在市场上通常提供的技术相比，它能够为移动和手提无线设备提供更高的数据速率。WCDMA采用直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）、频分双工（FDD）方式，码片速率为3.84Mcps，载波带宽为5MHz.基于Release 99/ Release 4版本，可在5MHz的带宽内，提供最高384kbps的用户数据传输速率。W-CDMA能够支持移动/手提设备之间的语音、图象、数据以及视频通信，速率可达2Mb/s（对于局域网而言）或者
23、384Kb/s（对于宽带网而言）。输入信号先被数字化，然后在一个较宽的频谱范围内以编码的扩频模式进行传输。窄带CDMA使用的是200KHz宽度的载频，而W-CDMA使用的则是一个5MHz宽度的载频。 W-CDMA由ETSI NTT DoCoMo作为无线介面为他们的3G网路FOMA开发。后来NTTDocomo提交给ITU一个详细规范作为一个象IMT-2000一样作为一个候选的国际3G标准。国际电信联盟(ITU) 最终接受W-CDMA作为IMT-2000家族3G标准的一部分。后来W-CDMA被选作UMTS的无线介面，作为继承GSM的3G技术或者方案。,W-CDMA组成框图,W-CDMA应用,EV-
24、DO技术介绍EVDO（EV-DO)实际上是三个单词的缩写：Evolution（演进）、 Data Only。 其全称为：CDMA2000 1xEV-DO，是CDMA2000 1x演进（3G)的一条路径的一个阶段。这一路径有两个发展阶段，第一阶段叫1xEV-DO，即“Data Only”，它可以使运营商利用一个与IS-95或CDMA2000相同频宽的CDMA载频就可实现高达2.4Mbps的前向数据传输速率，目前已被国际电联ITU接纳为国际3G标准, 并已具备商用化条件。第二阶段叫1xEV-DV。1xEV-DV意为“Data and Voice”，它可以在一个CDMA载频上同时支持话音和数据。1x
25、EV-DO与现有 IS-95 和 CDMA2000 1x网络兼容，从而很好地保护了IS-95 及 CDMA2000 1x运营商的现有投资 1xEV-DO的功率控制与软切换的方式与 IS-95 及CDMA2000 1x不同，其核心思想是通过动态控制数据速率而非功率，使每个用户以可能得到的最高速率通信。1xEV-DO采用虚拟软切换机制，移动台在同一时刻只接收来自同一接入点的数据。根据实时的DRC（动态速率控制）信息，基站可快速地相互切换。同时，基站测量载干比（C/I）并在DRC信道向移动台指示最佳接入点；移动台不断测量导频强度，并不断要求一个与当前信道条件相符合的数据速率。接入点按当时移动台所能支
26、持的最大速率进行编码。,EVDO的网络组成,Um接口：接入终端与网络的无线空中接口。 Abis接口：用于承载BSC与BTS之间的业务数据和信令消息。 A8/A9接口：A8接口提供AN与PCF之间的业务数据承载；A9 接口传送AN 与PCF 之间业务连接的建立、维持、释放及休眠切换的信令消息。 A10/A11接口：A10用于传递PCF与PDSN之间的业务数据；A11用于传递A10连接的建立和释放信令消息以及计费信息等。 A12接口：AN与AN-AAA 间的接口，用于传递接入鉴权的信令消息。 A1/A1p接口：AN和CS域的接口，用于1X/DO互操作。 A13接口：AN间接口，用于AN间会话迁移；
27、 A16接口：AN间接口，用于AN辅助AN间硬切换； A17/A18接口： AN间接口，用于AN间软切换。,嵌入式与Linux系统嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。嵌入式系统具有软件代码少、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务处理的情况。与通用型计算机系统相比，嵌入式系统功耗低、可靠性高；功能强大、性能价格比高、实时性强，支持多任务；占用空间小
28、，效率高；面向特定应用，可根据需要灵活定制。Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，它主要用于基于Intel x86系列CPU的计算机上。Linux以它的高效性和灵活性著称。它能够在PC计算机上实现全部的Unix特性，具有多任务、多用户的能力。Linux是在GNU公共许可权限下免费获得的，是一个符合POSIX标准的操作系统。Linux操作系统软件包不仅包括完整的Linux操作系统，而且还包括了文本编辑器、高级语言编译器等应用软件。它还包括带有多个窗口管理器的X-Windows图形用户界面，如同我们使用Windows NT一样，允许我们使用窗口、图标和菜单对系统进行操作。,硬件设计,Ram/Rom flash,微处 理器,Mpeg-4 视频压缩,USB 主机,CCD 摄像头,internet,客户PC机,地址总线,数据总线,系统硬件平台设计框图,Rtp / Rtcp/ Udp,软件设计,视频采集,视频压缩,视频传输,视频采集API VEDIO4LINUX,USB驱动,TCP/IP 协议栈,内核,网卡驱动,MPEG4 压缩,RTP/RTCP 协议栈,媒体传输,Socket协议,用户空间,内核空间,数据路径,调用路径,放映完毕，谢谢！,
