1、CCD 彩色摄象机的主要技术指标 1. CCD 尺寸，亦即摄象机靶面。原多为 1/2 英寸，现在 1/3 英寸的已普及化， 1/4 英寸和 1/5 英寸也已商品化。 2. CCD 像素 ，是 CCD 的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，分辨率越高，图像细节的表现越好。CCD 是由面阵感光元素组成，每一个元素称为像素，像素越多，图像越清晰。现在市场上大多以 25 万和 38 万像素为划界， 38 万像素以上者为高清晰度摄象机。 3. 水平分辨率。彩色摄象机的典型分辨率是在 320 到 500 电视线之间，主要有 330 线、380 线、420 线、460 线、 500 线等不同档次。 分
2、辨率是用电视线（简称线 TV LINES）来表示的，彩色摄像头的分辨率在 330500 线之间。分辨率与 CCD 和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关，通常规律是 1MHz 的频带宽度相当于清晰度为 80 线。 频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。4. 最小照度，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。月光级和星光级等高增感度摄象机可工作在很暗条件，13lux 属一般照度月光型 :正常工作所需照度 0.1LUX 左右 星光型 : 正常工作所需照度 0
3、.01LUX 以下 红外型 采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像（黑白） 5. 扫描制式。有 PAL 制和 NTSC 制之分。 中国采用隔行扫描（PAL ）制式（黑白为 CCIR），标准为 625行，50 场，只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。另外，日本为 NTSC 制式，525 行，60 场（黑白为 EIA）。 6. 摄象机电源。交流有 220V、110V、24V ，直流为 12V 或 9V。 7. 信噪比。典型值为 46db，若为 50db，则图像有少量噪声，但图像质量良好；若为 60db，则图像质量优良，不出现噪声。 8. 视频输出。多为 1Vp-p、75，均采用 BN
4、C 接头。 9. 镜头安装方式。有 C 和 CS 方式，二者间不同之处在于感光距离不同。 10. CCD 彩色摄象机的可调整功能 （）同步方式的选择 A、对单台摄象机而言，主要的同步方式有下列三种： 内同步利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。 外同步利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象机的外同步输入端来实现同步。 电源同步也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄象机的交流电源来完成垂直推动同步，即摄象机和电源零线同步。 B、对于多摄象机系统，希望所有的视频输入信号是垂直同步的，这样在变换摄象机输出时，不会造成画面失真，但是由于多摄象机系统中的各台摄象机供电可能取自三相电源中
5、的不同相位，甚至整个系统与交流电源不同步，此时可采取的措施有： 均采用同一个外同步信号发生器产生的同步信号送入各台摄象机的外同步输入端来调节同步。 调节各台摄象机的“相位调节”电位器，因摄象机在出厂时，其垂直同步是与交流电的上升沿正过零点同相的，故使用相位延迟电路可使每台摄象机有不同的相移，从而获得合适的垂直同步，相位调整范围 0360 度。 （）自动增益控制 所有摄象机都有一个将来自 CCD 的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，等效于有较高的灵敏度，可使其在微光下灵敏，然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。为此，需利用摄象机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频
6、信号的电平，适时地开关 AGC，从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作，此即动态范围，即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。 （）背景光补偿 通常，摄象机的 AGC 工作点是通过对整个视场的内容作平均来确定的，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，摄象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。 （）电子快门 在 CCD 摄象机内，是用光学电控
7、影像表面的电荷积累时间来操纵快门。电子快门控制摄象机 CCD 的累积时间，当电子快门关闭时，对 NTSC 摄象机，其 CCD 累积时间为 1/60 秒；对于 PAL 摄象机，则为 1/50 秒。当摄象机的电子快门打开时，对于 NTSC 摄象机，其电子快门以 261 步覆盖从 1/60 秒到 1/10000 秒的范围；对于 PAL 型摄象机，其电子快门则以 311 步覆盖从 1/50 秒到 1/10000 秒的范围。当电子快门速度增加时，在每个视频场允许的时间内，聚焦在 CCD 上的光减少，结果将降低摄象机的灵敏度，然而，较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个“停顿动作”效应，这将大大地增加摄
8、象机的动态分辨率。 （）白平衡 白平衡只用于彩色摄象机，其用途是实现摄象机图像能精确反映景物状况，有手动白平衡和自动白平衡两种方式。 A、自动白平衡 连续方式此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续地调整，范围为 28006000K。这种方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的，使色彩表现自然，但对于景物中很少甚至没有白色时，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。 按钮方式先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色目标，然后将自动方式开关从手动拨到设置位置，保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止，在白平衡被执行后，将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置，此时白平衡设置将保持
9、在摄象机的存储器中，直至再次执行被改变为止，其范围为 230010000K，在此期间，即使摄象机断电也不会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠，适用于大部分应用场合。 B、手动白平衡 开手动白平衡将关闭自动白平衡，此时改变图像的红色或兰色状况有多达 107 个等级供调节，如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一个等级。除次之外，有的摄象机还有将白平衡固定在 3200K（白炽灯水平）和 5500K（日光水平）等档次命令。 （）色彩调整 对于大多数应用而言，是不需要对摄象机作色彩调整的，如需调整则需细心调整以免影响其他色彩，可调色彩方式有： 红色黄色色彩增加，此时将红色向洋红色移动
10、一步。 红色黄色色彩减少，此时将红色向黄色移动一步。 兰色黄色色彩增加，此时将兰色向青兰色移动一步。 兰色黄色色彩减少，此时将兰色向洋红色移动一步。 、数字化式的调整控制方法 新型摄象机对前述各项可选参数的调整采用数字式调整控制，此时不必手动调节电位计而是采用辅助控制码，而且这些调整参数被储存在数字记忆单元中，增加了稳定性和可靠性。 DSP 摄象机 DSP 这个名词在 CCTV 工业中越来越被广泛使用。DSP 在模拟制式的基础上引入部分数字化处理技术，称为数字信号处理（DSP ， DIGITAL SIGNAL PROCESSO （Digital Signal Processing）是数字信号处
11、理的缩写。DSP 芯片提高了摄像机的视频处理及操作性能 。DSP 技术不仅使摄像机在性能上获得优势，同时也使生产商节省了零件及装配时间，从而降低了成本。DSP 摄像机可分为两类：1、智能型 DSP 摄像机此类摄像机提高图像效果的同时具有智能特色。典型的智能摄像机具有以下几种特点。a. 可编程的背景光补偿b. 视频动态检测c. 通过串行数据接口可进行遥控d. 内置字符发生器e. 屏幕菜单2、普通型 DSP 摄像机这类低水平的 DSP 摄像机不具备与 DSP 技术相关的任何智能特色，仅仅是出于降低成本的考虑。该种摄象机具有以下优点： 、由于采用了数字检测和数字运算技术而具有智能化背景光补偿功能。常
12、规摄象机要求被摄景物置于画面中央并要占据较大的面积方能有较好的背景光补偿，否则过亮的背景光可能会降低图像中心的透明度。而 DSP 摄象机是将一个画面划分成 48 个小处理区域来有效地检测目标，这样即使是很小的、很薄的或不在画面中心区域的景物均能清楚地呈现。 、由于 DSP 技术而能自动跟踪白平衡，即可以在任何条件检测和跟踪“白色” ，并以数字运算处理功能来再现原始的色彩。传统的摄象机因系对画面上的全部色彩作平均处理，这样如果彩色物体在画面上占据很大面积，那么彩色重现将不平衡，也就是不能重现原始色彩。DSP 摄象机是将一个画面分成 48 个小处理区域，这样就能够有效地检测白色，即使画面上只有很小
13、的一块白色，该摄象机也能跟踪它从而再现出原始的色彩。 在拍摄网格状物体时，可将由摄象机彩色噪声引起的图像混叠减至最少。低照度摄像机的正确认识 谓照度？照度（LUX）数值达到多少为低照度？多少数值能适应摄取影像的周围环境？照度为一亮度单位，顾名思义，是指摄像机在摄取影像时，对周围环境照明亮度的需求，1LUX 大约等于 1 烛光在 1 米距离的照度，我们在摄像机参数规格中常见的最低照度（MINIMUM.ILLUMINATION），表示该摄像机只需在所标示的 LUX 数值下，即能获取清晰的影像画面，此数值越小越好，说明 CCD 的灵敏度越高。同样条件下，黑白摄像机所需的照度远比尚须处理色彩浓度的彩色
14、摄像机要低 10 倍。一般情况：夏日阳光下为 100， 000LUX；阴天室外为 10000LUX；室内日光灯为 100LUX；距 60W 台灯 60CM 桌面为 300LUX；电视台演播室为 1000LUX；黄昏室内为 10LUX；夜间路灯为 0.1LUX；烛光（20CM 远处）1015LUX。目前市场上标榜的低照度摄像机无论是厂商或是进口商，对低照度的定义众说纷纭，莫衷一是，彩色摄像机从 0.0004LUX1LUX，黑白摄像机从 0.00030.1LUX 均有，（若搭配红外线，则均可达 0LUX），这就是国内市场在 CCTV 产业的技术规格方面并无统一标准，而产生各说各话的情况。超动态（s
15、uper dynamic）实际也就是动态展宽。松下公司在 cp450/cp650/bp550 等第三代摄象机中均采用啦该技术，可以有效扩展 ccd 感光成像时的动态范围，比一般摄象机提高 40 倍，从某种意义上说，超动态技术就是背光补偿的升级。超动态技术的核心是采用了新型的双速 ccd 图象传感器，能在同一时间对场景进行长短不同时间的曝光，即以标准快门速度读出并传输标准信号，而以较快的快门速度读出和传输高亮度信号。而后长短时间曝光信号在专用的图象处理集成电路（mn67352）中进行信号分离及时间周期变换并适当合成，再经适当的加码校正、数摸转换，从而输出扩展了 40 倍的动态范围图象。随后的 4
16、60 进一步改进了超动态技术，此为超动态二代（ super dynamic2）技术，也就是我们俗称的超动态，他的动态范围比一般高出 80 倍第二代超动态仍利用了双速 ccd 图象传感器并采用了数字信号处理技术，长时间曝光（1/50s）可使画面上处于背光的主体图象清晰可见，短时间曝光（1/2000-1/4000s）则可使画面上强光部分层次分明而不置曝光过度，然后通过增强的数字处理技术将两副画面中的图象质量较好的部分加以合成，即可以得到全面清晰的画面。二代超动态还采用了独立的 agc 电路和数字拐点电路（knee circuit）。二代超动态采用两组 agc 电路 ，可以独立的对长时间曝光信号及短
17、时间曝光信号分别处理并使其最佳化，避免 s/n 比降低问题。由于两组 agc 电路具有不同的起控点，因此在摄象机输出特性曲线上出现了两个拐点。二代超动态还增加了可辨识的灰度级层次，即：对黑色参考电平使用阶层式校正电路，并允许最低电平增益值可机动调整，利用正确的黑色参考电平可使图象更加稳定，也就是说，图象最黑的部分会呈现应有的黑色。二代超动态还采用了先进的数字降噪（dnr）电路、增益 调整电路和数字 2r 滤波器，可将 ccd 的感光度提升 12db（其中 7db 由 dnr 电路提供），使最低照度改善到 08lux。相对于一般摄象机的 3-100lux 和一代超动态 3-3000lux 的照度
18、范围，二代达到了 0.8-10000luxCCD 摄象机的选择参考市场上大部分摄像头采用的是日本 SONY、SHARP 、松下、LG 等公司生产的芯片，现在韩国也有能力生产，但质量就要稍差一点点。 因为芯片生产时产生不同等级，各厂家获得途径不同等原因，造成 CCD 采集效果也大不相同。在购买时，可以采取如下方法检测：接通电源，连接视频电缆到监视器，关闭镜头光圈，看图像全黑时是否有亮点，屏幕上雪花大不大，这些是检测 CCD 芯片最简单直接的方法，而且不需要其它专用仪器。然后可以打开光圈，看一个静物，如果是彩色摄像头，最好摄取一个色彩鲜艳的物体，查看监视器上的图像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑
19、。好的 CCD 可以很好的还原景物的色彩，使物体看起来清晰自然；而残次品的图像就会有偏色现象，即使面对一张白纸，图像也会显示蓝色或红色。个别 CCD 由于生产车间的灰尘，CCD 靶面上会有杂质，在一般情况下，杂质不会影响图像，但在弱光或显微摄像时，细小的灰尘也会造成不良的后果，如果用于此类工作，一定要仔细挑选。镜头的选择和主要参数 摄像机镜头是视频监视系统的最关键设备，它的质量（指标）优劣直接影响摄像机的整机指标，因此，摄像机镜头的选择是否恰当既关系到系统质量，又关系到工程造价。 镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，人眼看不到任何物体；如果没有镜头，那么摄像头所输出的图像就是白茫茫的一片，
20、没有清晰的图像输出，这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的。 当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时，也就是人们常说的近视眼，眼前的景物就变得模糊不清；摄像头与镜头的配合也有类似现象，当图像变得不清楚时，可以调整摄像头的后焦点，改变CCD 芯片与镜头基准面的距离（相当于调整人眼晶状体的位置），可以将模糊的图像变得清晰。由此可见，镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。工程设计人员和施工人员都要经常与镜头打交道：设计人员要根据物距、成像大小计算镜头焦距，施工人员经常进行现场调试，其中一部分就是把镜头调整到最佳状态。、 镜头的分类 按外形功能分 按尺寸大小分 按光圈分 按变焦类型分 按焦距长矩
21、分 球面镜头 1” 25mm 自动光圈 电动变焦 长焦距镜头 非球面镜头 1/2” 3mm 手动光圈 手动变焦 标准镜头 针孔镜头 1/3” 8.5mm 固定光圈 固定焦距 广角镜头 鱼眼镜头 2/3” 17mm （）以镜头安装分类: 所有的摄象机镜头均是螺纹口的，摄象机的镜头安装有两种工业标准，即安装座和安装座。两者螺纹部分相同，但两者从镜头到感光表面的距离不同。 安装座：从镜头安装基准面到焦点的距离是 17.526mm。 安装座：特种安装，此时应将摄象机前部的垫圈取下再安装镜头。其镜头安装基准面到焦点的距离是 12.5mm。如果要将一个安装座镜头安装到一个安装座摄象机上时，则需要使用镜头转
22、换器。 （）以摄象机镜头规格分类: 摄象机镜头规格应视摄象机的尺寸而定，两者应相对应。即 摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。 摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。 摄象机的靶面大小为英寸时，镜头应选英寸。 如果镜头尺寸与摄象机靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。（）以镜头光圈分类: 镜头有手动光圈（manual iris）和自动光圈（auto iris）之分，配合摄象机使用，手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合，自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整，故适用亮度变化的场合。自动光圈镜头有两类：一类是将一个视频信号及电源从摄象机输送到透镜来控制
23、镜头上的光圈，称为视频输入型，另一类则利用摄象机上的直流电压来直接控制光圈，称为输入型。 自动光圈镜头上的（自动镜头控制）调整用于设定测光系统，可以整个画面的平均亮度，也可以画面中最亮部分（峰值）来设定基准信号强度，供给自动光圈调整使用。一般而言，已在出厂时经过设定，可不作调整，但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高的目标时，明亮目标物之影像可能会造成“白电平削波“现象，而使得全部屏幕变成白色，此时可以调节来变换画面。 另外，自动光圈镜头装有光圈环，转动光圈环时，通过镜头的光通量会发生变化，光通量即光圈，一般用表示，其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比，即：f（焦距）（镜头实际有效口径），值越小，
24、则光圈越大。 采用自动光圈镜头，对于下列应用情况是理想的选择，它们是： 在诸如太阳光直射等非常亮的情况下，用自动光圈镜头可有较宽的动态范围。 要求在整个视野有良好的聚焦时，用自动光圈镜头有比固定光圈镜头更大的景深。 要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时，应使用自动光圈镜头。 （）以镜头的视场大小分类 :标准镜头：视角度左右，在英寸摄象机中，标准镜头焦距定为mm，在英寸摄象机中，标准镜头焦距定为mm。 广角镜头：视角度以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广的视景。 远摄镜头：视角度以内，焦距可达几米甚至几十米，此镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影响放大，但使观察范围变小。 变倍镜头（zoom le
25、ns）：也称为伸缩镜头，有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类。 可变焦点镜头（vari-focus lens）：它介于标准镜头与广角镜头之间，焦距连续可变，即可将远距离物体放大，同时又可提供一个宽广视景，使监视范围增加。变焦镜头可通过设置自动聚焦于最小焦距和最大焦距两个位置，但是从最小焦距到最大焦距之间的聚焦，则需通过手动聚焦实现。 针孔镜头：镜头直径几毫米，可隐蔽安装。 （）从镜头焦距上分 短焦距镜头：因入射角较宽，可提供一个较宽广的视野。 中焦距镜头：标准镜头，焦距的长度视的尺寸而定。 长焦距镜头：因入射角较狭窄，故仅能提供狭窄视景，适用于长距离监视。 变焦距镜头：通常为电动式，可作广角、标准
26、或远望等镜头使用。1) 定焦距：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。 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) 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。常用的变焦镜头为六倍、十倍变焦。 三可变镜头：可调焦距、调聚焦、调光圈。二可变镜头：可调焦距、调聚焦、自动光圈。注释：变焦镜头- 焦平面的位置固定，而焦路可连续调节的光学系统。变焦是通过
27、移动镜头内部的镜片，改变它们之间的相对位置而实现的。这样就可以在一定范围内改变镜头的焦距长度和视角。 焦距-透镜中心或其第二主平面到图像聚集点处的距离。单位一般为毫米或英寸。光圈-位于摄像机镜头内部分的、可以调节的光学机械性阑也，可用来控制通过镜头的光线的多少。自动光圈-镜头内的隔膜装置，可根据电视摄像机传来的视频信号自行调节，以适应光照强度的变化。光圈隔膜通过打开或关闭光圈来控制通过镜头传送的光线。典型的补偿范围是 10000-1 到 300000-1。、选择镜头的技术依据 （）镜头的成像尺寸 应与摄象机靶面尺寸相一致，如前所述，有英寸、英寸、英寸、英寸、英寸、英寸等规格。 （）镜头的分辨率
28、 描述镜头成像质量的内在指标是镜头的光学传递函数与畸变，但对拥护而言，需要了解的仅仅是镜头的空间分辨率，以每毫米能够分辨的黑白条纹数为计量单位，计算公式为：镜头分辨率画幅格式的高度。由于摄象机靶面大小已经标准化，如英寸摄象机，其靶面为宽 6.4mm高 4.8mm，英寸摄象机为宽 4.8mm高 3.6mm。因此对 灿绺袷降模茫茫陌忻妫 低返淖畹头直媛视 常付韵撸痬 m，对英寸格式摄象机，镜头的分辨率应大于对线，摄象机的靶面越小，对镜头的分辨率越高。（）镜头焦距与视野角度 首先根据摄象机到被监控目标的距离，选择镜头的焦距，镜头焦距 f 确定后，则由摄象机靶面决定了视野。 （）光圈或通光量 镜头的通
29、光量以镜头的焦距和通光孔径的比值来衡量，以为标记，每个镜头上均标有其最大的值，通光量与值的平方成反比关系，值越小，则光圈越大。所以应根据被监控部分的光线变化程度来选择用手动光圈还是用自动光圈镜头。 、变焦镜头（zoom lens） 变焦镜头有手动伸缩镜头和自动伸缩镜头两大类。伸缩镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内变化，因此可以使被监控的目标放大或缩小，所以也常被成为变倍镜头。典型的光学放大规格有倍（6.036mm,F1.2）、倍（4.536mm,F1.6）、倍（8.080mm,F1.2）、倍（6.072mm,F1.2）、倍（10200mm,F1.2）等档次，并以电动伸缩镜头应用最普
30、遍。为增大放大倍数，除光学放大外还可施以电子数码放大。 在电动伸缩镜头中，光圈的调整有三种，即：自动光圈、直流驱动自动光圈、电动调整光圈。其聚焦和变倍的调整，则只有电动调整和预置两种，电动调整是由镜头内的马达驱动，而预置则是通过镜头内的电位计预先设置调整停止位，这样可以免除成像必须逐次调整的过程，可精确与快速定位。在球形罩一体化摄像系统中，大部分采用带预置位的伸缩镜头。 另一项令用户感兴趣的则是快速聚焦功能，它由测焦系统与电动变焦反馈控制系统构成。 4、镜头与摄像机 CCD 尺寸的关系 1/2“镜头既可用于 1/2“摄像机，也可用于 1/3“摄像机，但视角会减少 25%左右。1/3“镜头不能用
31、于 1/2“摄像机，只能用于 1/3“摄像机。 5、不同种类镜头的应用范围 * 手动、自动光圈镜头的应用范围 手动光圈镜头是的最简单的镜头，适用于光照条件相对稳定的条件下，手动光圈由数片金属薄片构成。光通量靠镜头外径上的一个环调节。旋转此圈可使光圈收小或放大。 在照明条件变化大的环境中或不是用来监视某个固定目标，应采用自动光圈镜头，比如在户外或人工照明经常开关的地方，自动光圈镜头的光圈的动作由马达驱动，马达受控于摄像机的视频信号。 手动光圈镜头和自动光圈镜头又有定焦距（光圈）镜头自动光圈镜头和电动变焦距镜头之分。 * 定焦距（光圈）镜头，一般与电子快门摄像机配套，适用于室内监视某个固定目标的场
32、所作用。 定焦距镜头一般又分为长焦距镜头，中焦距镜头和短焦距镜头。中焦距镜头是焦距与成像尺寸相近的镜头；焦距小于成像尺寸的称为短距镜头，短焦距镜头又称广角镜头，该镜头的焦距通常是 28mm 以下的镜头，短焦距镜头主要用于环境照明条件差，监视范围要求宽的场合，焦距大于成像尺寸的称为长焦距镜头，长焦距镜头又称望远镜头，这类镜头的焦距一般在 150mm 以上，主要用于监视较远处的景物。 * 手动光圈镜头，可与电子快门摄像机配套，在各种光线下均可使用。 *自动光圈镜头，（EF）可与任何 CCD 摄像机配套，在各种光线下均可使用，特别用于被监视表面亮度变化大、范围较大的场所。为了避免引起光晕现象和烧坏靶
33、面，一般都配自动光圈镜头。 * 电动变焦距镜头，可与任何 CCD 摄像机配套，在各种光线下均可使用，变焦距镜头是通过遥控装置来进行光对焦，光圈开度，改变焦距大小的。 6、镜头的主要性能指标有以下几个： ( 1) 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
34、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。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，其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的 2 倍。也就是说镜头的通光孔径分别是1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值的根号 2 倍，因此光圈指数越小，则通光孔
35、径越大，成像靶面上的照度也就越大。另外镜头的光圈还有手动（MANUAL IRIS）和自动光圈（AUTO IRIS）之分。配合摄像头使用，手动光圈适合亮度变化不大的场合，它的进光量通过镜头上的光圈环调节，一次性调整合适为止。自动光圈镜头会随着光线的变化而自动调整，用于室外、入口等光线变化大且频繁的场合。 ( 3) 自动光圈镜头：自动光圈镜头目前分为两类：一类称为视频（VIDEO）驱动型，镜头本身包含放大器电路，用以将摄像头传来的视频幅度信号转换成对光圈马达的控制。另一类称为直流（DC）驱动型，利用摄像头上的直流电压来直接控制光圈。这种镜头只包含电流计式光圈马达，要求摄像头内有放大器电路。对于各类
36、自动光圈镜头，通常还有两项可调整旋钮，一是 ALC 调节（测光调节），有以峰值测光和根据目标发光条件平均测光两种选择，一般取平均测光档；另一个是 LEVEL 调节（灵敏度），可将输出图像变得明亮或者暗淡。 ( 4) 变倍镜头：变倍镜头分为手动（MANUAL ZOOM LENS）和电动（AUTO ZOOM LENS）两种，手动变倍镜头一般用于科研项目而不用在闭路监视系统中。在监控很大的场面时，摄像头通常要配合电动镜头和云台使用。电动镜头的好处是变焦范围大，既可以看大范围的情况，也可以聚焦某个细节，再加上云台可以上下左右的转动，可视范围就非常大了。电动镜头有 6 倍、10 倍、15 倍、20 倍等
37、多种倍率，如果再知道基准焦距，就可以确定镜头焦距的可变范围。例如一个 6 倍电动镜头，基准焦距为 8.5 毫米，那么其变焦范围就是 8.5 到 51 毫米连续可调，视场角为 31.3 到 5.5 度。电动镜头的控制电压一般是直流 8V16V，最大电流为 30 毫安。所以在选控制器时，要充分考虑传输线缆长度，如果距离太远，线路产生的电压下降会导致镜头无法控制，必须提高输入控制电压或更换视频矩阵主机配合解码器控制。 选配镜头原则:为了获得预期的摄像效果，在选配镜头时，应着重注意六个基本要素：A) 被摄物体的大小 B) 被摄物体的细节尺寸C) 物距D) 焦距E) CCD 摄像机靶面的尺寸F) 镜头及
38、摄像系统的分辨率 焦距的计算： 公式计算法：视场和焦距的计算 视场系指被摄取物体的大小，视场的大小是以镜头至被摄取物体距离，镜头焦头及所要求的成像大小确定的。 1、镜头的焦距，视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算如下； f=wL/W 2、f=hL/h f；镜头焦距 w：图象的宽度（被摄物体在 ccd 靶面上成象宽度） W：被摄物体宽度 L：被摄物体至镜头的距离 h：图象高度（被摄物体在 ccd 靶面上成像高度）视场（摄取场景）高度 H：被摄物体的高度 ccd 靶面规格尺寸： 单位 mm 规格 规格 1/3“ 1/2“ 2/3“ 1“ W 4.8 6.4 8.8 12.7 H 3.6 4.8
39、6.6 9.6 镜头后截距的调整焦镜头后截距的调整 使用摄像机自动电子快门功能，将镜头光圈调到最大，镜头聚焦环按景物实际距离调整，然后调节镜头后截距直至图像最清晰。变焦镜头后截距的调整 1. 打开摄像机自动电子快门功能。2. 用控制器将镜头光圈调到最大。3. 将摄像机对准 30 米以外的物体，聚焦调至无穷远处（大部分镜头是面对镜头面 的聚焦调节环顺时针旋转到头）。4. 用控制器调整镜头变焦将景物推至最远，调整镜头后截距使景物最清楚。5. 用控制器调整镜头变焦将景物拉至最近，微调镜头聚焦使景物最清楚。6. 重复 45 步数遍，直至景物在镜头变焦过程中始终清楚。3 光纤和光端机光纤和光端机应用在监
40、控领域里主要是为了解决两个问题：一是传输距离，一是环境干扰。双绞线和同轴电缆只能解决短距离、小范围内的监控图象传输问题，如果需要传输数公里甚至上百公里距离的图象信号则需要采用光纤传输方式。另外，对一些超强干扰场所，为了不受环境干扰影响，也要采用光纤传输方式。因为光纤具有传输带宽宽、容量大、不受电磁干扰、受外界环境影响小等诸多优点，一根光纤就可以传送监控系统中需要的所有信号，传输距离可以达到上百公里。光端机可以提供一路和多路图象接口，还可以提供双向音频接口、 一路和多路各种类型的双向数据接口（包括 RS232、RS485 、以太网等），将它们集成到一根光纤上传输。光端机为监控系统提供了灵活的传输
41、和组网方式，信号质量好、稳定性高。近些年来，由于光纤通信技术的飞速发展，光纤和光器件的价格下降很快，使得光纤监控系统的造价大幅降低，所以光纤和光端机在监控系统中的应用越来越普及。光纤分为多模光纤和单模光纤两种。多模光纤由于色散和衰耗较大，其最大传输距离一般不能超过 5Km，所以，除了先前已经铺好了多模光纤的地方外，在新建的工程中一般不再使用多模光纤，而主要使用单模光纤。光纤中传输监控信号要使用光端机，它的作用主要就是实现电-光和光- 电转换。光端机又分为模拟光端机和数字光端机：1） 模拟光端机模拟光端机采用了 PFM 调制技术实时传输图象信号，是目前使用较多的一种。发射端将模拟视频信号先进行
42、PFM 调制后，再进行电-光转换，光信号传到接收端后，进行光- 电转换，然后进行 PFM 解调，恢复出视频信号。由于采用了 PFM 调制技术，其传输距离很容易就能达到 30 Km 左右，有些产品的传输距离可以达到 60 Km，甚至上百公里。并且，图象信号经过传输后失真很小，具有很高的信噪比和很小的非线性失真。通过使用波分复用技术，还可以在一根光纤上实现图象和数据信号的双向传输，满足监控工程的实际需求。不过，这种模拟光端机也存在一些缺点：a）生产调试较困难；b）单根光纤实现多路图象传输较困难，性能会下降，目前这种模拟光端机一般只能做到单根光纤上传输 4 路图象；c）由于采用的是模拟调制解调技术，
43、其稳定性不够高，随着使用时间的增加或环境特性的变化，光端机的性能也会发生变化，给工程使用带来一些不便。 2） 数字光端机由于数字技术与传统的模拟技术相比在很多方面都具有明显的优势，所以正如数字技术在许多领域取代了模拟技术一样，光端机的数字化也是一种必然趋势。目前，数字图象光端机主要有两种技术方式：一种是 MPEG II 图象压缩数字光端机，另一种是非压缩数字图象光端机。图象压缩数字光端机一般采用 MPEG II 图象压缩技术，它能将活动图象压缩成 N2Mbps 的数据流通过标准电信通信接口传输或者直接通过光纤传输。由于采用了图象压缩技术，它能大大降低信号传输带宽，以利于占用较少的资源就能传送图
44、象信号。同时，由于采用了 N2Mbps 的标准接口，可以利用现有的电信传输设备的富裕通道传输监控图象，为工程应用带来了方便。不过，图象压缩数字光端机也有其固有的缺点。其致命的弱点就是不能保证图象传输的实时性。因为图象压缩与解压缩需要一定的时间，所以一般会对所传输的图象产生 的延时。因此，这种设备只适合于用在对实时性要求不高的场所，在工程使用上受到一些限制。另外，经过压缩后图象会产生一定的失真，并且这种光端机的价格也偏高。非压缩数字图象光端机的原理就是将模拟视频信号进行变换后和语音、音频、数据等信号进行复接，再通过光纤传输。它用高的数据速率来保证视频信号的传输质量和实时性，由于光纤的带宽非常大，
45、所以这种高数据速率也并没有对传输通道提出过高要求。非压缩数字图象光端机能提供很好的图象传输质量（如武汉微创光电技术有限公司的非压缩数字光端机信噪比大于 60dB，微分相位失真小于 2，微分增益失真小于 2%），达到了广播级的传输质量，并且图象传输是全实时的。由于采用数字化技术，在设备中可以利用已经很成熟的通信技术比如复接技术、光收发技术等，提高了设备的可靠性，也降低了成本。非压缩数字图象光端机的优势体现在： a）采用了数字化技术，极大提高了图象传输质量；b）数字化技术和大规模集成电路的使用，保证了设备工作的稳定性和可靠性，克服了模拟光端机的弊病；c）不会产生传输延时，保证了监控图象的实时性；d
46、）可以方便地将多路图象和音频、数据等多种信号集成在一起通过一根光纤传输，目前，这种非压缩数字图象光端机可以做到在单方向传输几十路、甚至上百路图象（比如武汉微创光电技术有限公司的非压缩数字光端机可以在单纤上传输 64 路图象）。数字图象光端机的技术含量高，其在监控工程中的使用时间还不长，目前大都用在多路图象传输方面，主要原因在于目前能够提供这种光端机的厂家还不多，价格相对模拟光端机而言也稍微偏高。不过，由于数字图象光端机特别是非压缩数字图象光端机的突出优势，再加上大量使用后会降低成本，模拟光端机必将很快被数字图象光端机所取代。4 结束语传送图象监控信号除了以上介绍的三种主要方式外，也有些工程中采
47、用了点到点无线传输方式以及有线电视上采用的多路副载波复用射频传输方式。无线传输受环境和气候影响太大，工作不稳定，而且设备安装调整困难；多路副载波复用射频传输方式需要的设备多，稳定性不高，图象质量较差，设备安装调整也很困难。所以，这两种设备使用得很少，也不推荐用户使用。对于同轴电缆、双绞线和光纤三种传输方式，用户可以根据工程实际情况选用。一般来说，距离在二、三百米以内，并且无环境干扰、布线空间大的场所，可以考虑使用电缆；当传输距离在两公里以内，或者环境干扰大、布线要求紧凑的场所，建议使用双绞线；距离达到几公里或更远时，光纤就是必然选择了。当然，工程实际中，不少用户不管距离远近，在同一个工程中统统
48、使用光纤，或者在距离较近的工程中统统使用双绞线，这完全由工程的实际需要确定。初学者推荐 - 光学名词中英文对照光圈(Iris)：位于摄像机镜头内部的、可以调节的光学机械性阑孔，可用来控制通过镜头的光线的多少。 可变光圈(Iris diaphragm)：镜头内部用来控制阑孔大小的机械装置。或指用来打开或关闭镜头阑孔，从而调节镜头的 f-stop 的装置。隔离放大器(Isolation amplifier)：输入和输出电路经过特殊设计，可以避免两者互相影响的放大器。抖动( 现象 )(Jitter)：由于机械干扰或电源电压、元器件特性等的变化所引起的信号不稳定，信号的不稳定可能是振幅上的或是相位上的
49、，也可能两者兼有。滞后(Lag) ：电视拾像管中，去除励磁后，两帧或多帧图像的电荷映像的短暂停留。激光(Laser) ：Light amplification by stimulated emission of radiation 的缩写。激光器是一个光学谐振腔，两端装有平面镜或球面镜，中间装有光放大材料。它使用光学或电学的方法激发其中的材料，使材料的原子受激发产生一束亮光，亮光透过其一端的镜面发射出来。输出的光束是高度单色(纯色)和非扩散性的。前缘(Leading edge)：脉冲升高部分的主部，其位置一般位于总振幅的 1090%处。镜头(Lens)：由一片或多片弧面（通常为球面）光学玻璃组成的透明光学部件。它可以用来聚集或分散被摄物发出的光，从而生成被摄物的实像或虚像。透镜，菲涅耳(Len
