近年來，新型低成本MOS圖像傳感器有了較快速的發(fā)展，基于MOS圖像傳感器的監(jiān)控?cái)z像機(jī)已開始被應(yīng)用于對(duì)圖像質(zhì)量要求不高的可視電話或會(huì)議電視系統(tǒng)中。監(jiān)控?cái)z像機(jī)是獲取監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)圖像的前端設(shè)備，它以面陣CCD圖像傳感器為核心部件，外加同步信號(hào)產(chǎn)生電路、視頻信號(hào)處理電路及電源等。

　　監(jiān)控?cái)z像機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)

　　監(jiān)控?cái)z像機(jī)具有黑白和彩色之分，由于黑白監(jiān)控?cái)z像機(jī)具有高分辨率、低照度等優(yōu)點(diǎn)，特別是它可以在紅外光照下成像，因此在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，黑白CCD監(jiān)控?cái)z像機(jī)仍具有較高的市場(chǎng)占有率。

　　監(jiān)控?cái)z像機(jī)的使用很簡單，通常只要正確安裝鏡頭、連通信號(hào)電纜，接通電源即可工作。但在實(shí)際使用中，如果不能正確地安裝鏡頭并調(diào)整攝像機(jī)及鏡頭的狀態(tài)，則可能達(dá)不到預(yù)期使用效果。應(yīng)注意鏡頭與監(jiān)控?cái)z像機(jī)的接口，是C型接口還是CS型接口(這一點(diǎn)要切記，否則用C型鏡頭直接往CS接口監(jiān)控?cái)z像機(jī)上旋入時(shí)極有可能損壞監(jiān)控?cái)z像機(jī)的CCD芯片)。

　　安裝鏡頭時(shí)，首先去掉監(jiān)控?cái)z像機(jī)及鏡頭的保護(hù)蓋，然后將鏡頭輕輕旋入監(jiān)控?cái)z像機(jī)的鏡頭接口并使之到位。對(duì)于自動(dòng)光圈鏡頭，還應(yīng)將鏡頭的控制線連接到監(jiān)控?cái)z像機(jī)的自動(dòng)光圈接口上，對(duì)于電動(dòng)兩可變鏡頭或三可變鏡頭，只要旋轉(zhuǎn)鏡頭到位，則暫時(shí)不需校正其平衡狀態(tài)(只有在后焦聚調(diào)整完畢后才需要最后校正其平衡狀態(tài))。

　　調(diào)整鏡頭光圈與對(duì)焦，關(guān)閉監(jiān)控?cái)z像機(jī)上電子快門及逆光補(bǔ)償?shù)乳_關(guān)，將監(jiān)控?cái)z像機(jī)對(duì)準(zhǔn)欲監(jiān)視的場(chǎng)景，調(diào)整鏡頭的光圈與對(duì)焦環(huán)，使監(jiān)視器上的圖像最佳。如果是在光照度變化比較大的場(chǎng)合使用監(jiān)控?cái)z像機(jī)，最好配接自動(dòng)光圈鏡頭并作監(jiān)控?cái)z像機(jī)的電子快門開關(guān)置于OFF。如果選用了手動(dòng)光圈則應(yīng)將監(jiān)控?cái)z像機(jī)的電子快門開關(guān)置于ON，并在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)最為明亮(環(huán)境光照度最大)時(shí)，將鏡頭光圈盡可能開大并仍使圖像為最佳(不能使圖像過于發(fā)白而過載)，鏡頭即調(diào)整完畢。裝好防護(hù)罩并上好支架即可

　　在以上調(diào)整過程中，若不注意在光線明亮?xí)r將鏡頭的光圈盡可能開大，而是關(guān)得比較小，則監(jiān)控?cái)z像機(jī)的電子快門會(huì)自動(dòng)調(diào)在低速上，因此仍可以在監(jiān)視器上形成較好的圖像;但當(dāng)光線變暗時(shí)，由于鏡頭的光圈比較小，而電子快門也已經(jīng)處于最慢(1/50s)了，此時(shí)的監(jiān)控?cái)z像機(jī)的成像就可能是昏暗一片了。

　　監(jiān)控?cái)z像機(jī)技術(shù)參數(shù)

　　(1)色彩

　　監(jiān)控?cái)z像機(jī)有黑白和彩色兩種，通常黑白監(jiān)控?cái)z像機(jī)的水平清晰度比彩色監(jiān)控?cái)z像機(jī)高，且黑白監(jiān)控?cái)z像機(jī)比彩色監(jiān)控?cái)z像機(jī)靈敏，更適用于光線不足的地方和夜間燈光較暗的場(chǎng)所。黑白監(jiān)控?cái)z像機(jī)的價(jià)格比彩色便宜。但彩色的圖像容易分辨衣物與場(chǎng)景的顏色，便于及時(shí)獲取、區(qū)分現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)信息。

　　(2)清晰度

　　分為水平清晰度和垂直清晰度兩種。垂直方向的清晰度受到電視制式的限制，有一個(gè)最高的限度，由于我國電視信號(hào)均為PAL制式，PAL制垂直清晰度為400行。所以攝像機(jī)的清晰度一般是用水平清晰度表示。水平清晰度表示人眼對(duì)電視圖像水平細(xì)節(jié)清晰度的量度，用電視線TVL表示。

　　過去選用黑白監(jiān)控?cái)z像機(jī)的水平清晰度一般應(yīng)要求大于500線，彩色監(jiān)控?cái)z像機(jī)的水平清晰度一般應(yīng)要求大于400線。

　　目前，高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)已經(jīng)達(dá)到1080P.

　　(3)照度

　　單位被照面積上接受到的光通量稱為照度。Lux(勒克斯)是標(biāo)稱光亮度(流明)的光束均勻射在lm2面積上時(shí)的照度。監(jiān)控?cái)z像機(jī)的靈敏度以最低照度來表示，這是監(jiān)控?cái)z像機(jī)以特定的測(cè)試卡為攝取標(biāo)，在鏡頭光圈為0.4時(shí)，調(diào)節(jié)光源照度，用示波器測(cè)其輸出端的視頻信號(hào)幅度為額定值的10%，此時(shí)測(cè)得的測(cè)試卡照度為該攝像機(jī)的最低照度。所以實(shí)際上被攝體的照度應(yīng)該大約是最低照度的10倍以上才能獲得較清晰的圖像。

　　目前一般選用黑白監(jiān)控?cái)z像機(jī)的最低照度，當(dāng)相對(duì)孔徑為F/1.4時(shí)，最低照度要求選用小于0.1Lux;選用彩色監(jiān)控?cái)z像機(jī)的最低照度，當(dāng)相對(duì)孔徑為F/1.4時(shí)，最低照度要求選用小于0.2Lux。

　　(4)同步

　　要求監(jiān)控?cái)z像機(jī)具有電源同步、外同步信號(hào)接口。對(duì)電源同步而言，使所有的攝像機(jī)由監(jiān)控中心的交流同相電源供電，使監(jiān)控?cái)z像機(jī)場(chǎng)同步信號(hào)與市電的相位鎖定，以達(dá)到攝像機(jī)同步信號(hào)相位一致的同步方式。

　　對(duì)外同步而言，要求配置一臺(tái)同步信號(hào)發(fā)生器來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫同步，電視系統(tǒng)掃描用的行頻、場(chǎng)頻、幀頻信號(hào)，復(fù)合消隱信號(hào)與外設(shè)信號(hào)發(fā)生器提供的同步信號(hào)同步的工作方式。

　　系統(tǒng)只有在同步的情況下，圖像進(jìn)行時(shí)序切換時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)滾動(dòng)現(xiàn)象，錄、放像質(zhì)量才能提高。

　　(5)電源

　　監(jiān)控?cái)z像機(jī)電源一般有交流220V，交流24V，直流12V，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇攝像機(jī)電源但推薦采用安全低電壓。選用12V直流電壓供電時(shí)，往往達(dá)不到攝像機(jī)電源同步的要求，必須采用外同步方式，才能達(dá)到系統(tǒng)同步切換的目的。

　　(6)自動(dòng)增益控制(AGC)

　　所有攝像機(jī)都有一個(gè)將來自CCD的信號(hào)放大到可以使用水準(zhǔn)的視頻放大器，其放大量即增益，等效于有較高的靈敏度，可使其在微光下靈敏，然而在亮光照的環(huán)境中放大器將過載，使視頻信號(hào)畸變。為此，需利用攝像機(jī)的自動(dòng)增益控制(AGC)電路去探測(cè)視頻信號(hào)的電平，適時(shí)地開關(guān)AGC，從而使攝像機(jī)能夠在較大的光照范圍內(nèi)工作，此即動(dòng)態(tài)范圍，即在低照度時(shí)自動(dòng)增加攝像機(jī)的靈敏度，從而提高圖像信號(hào)的強(qiáng)度來獲得清晰的圖像。

　　(7)白平衡

　　白平衡只用于彩色攝像機(jī)，其用途是實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)圖像能精確反映景物狀況，有手動(dòng)白平衡和自動(dòng)白平衡兩種方式。A)自動(dòng)白平衡

　　連續(xù)方式--此時(shí)白平衡設(shè)置將隨著景物色彩溫度的改變而連續(xù)地調(diào)整，范圍為2800~6000K。這種方式對(duì)于景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場(chǎng)合是最適宜的，使色彩表現(xiàn)自然，但對(duì)于景物中很少甚至沒有白色時(shí)，連續(xù)的白平衡不能產(chǎn)生最佳的彩色效果。按鈕方式--先將攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)諸如白墻、白紙等白色目標(biāo)，然后將自動(dòng)方式開關(guān)從手動(dòng)撥到設(shè)置位置，保留在該位置幾秒鐘或者至圖像呈現(xiàn)白色為止，在白平衡被執(zhí)行后，將自動(dòng)方式開關(guān)撥回手動(dòng)位置以鎖定該白平衡的設(shè)置，此時(shí)白平衡設(shè)置將保持在攝像機(jī)的存儲(chǔ)器中，直至再次執(zhí)行被改變?yōu)橹梗�其范圍�?300~10000K，在此期間，即使攝像機(jī)斷電也不會(huì)丟失該設(shè)置。以按鈕方式設(shè)置白平衡最為精確和可靠，適用于大部分應(yīng)用場(chǎng)合。

　　B)手動(dòng)白平衡

　　開手動(dòng)白平衡將關(guān)閉自動(dòng)白平衡，此時(shí)改變圖像的紅色或蘭色狀況有多達(dá)107個(gè)等級(jí)供調(diào)節(jié)，如增加或減少紅色各一個(gè)等級(jí)、增加或減少蘭色各一個(gè)等級(jí)。除次之外，有的攝像機(jī)還有將白平衡固定在3200K(白熾燈水平)和5500K(日光水平)等檔次命令。

　　(8)電子快門

　　在CCD攝像機(jī)內(nèi)，是用光學(xué)電控影像表面的電荷積累時(shí)間來操縱快門。電子快門控制攝像機(jī)CCD的累積時(shí)間，當(dāng)電子快門關(guān)閉時(shí)，對(duì)NTSC攝像機(jī)，其CCD累積時(shí)間為1/60秒;對(duì)于PAL攝像機(jī)，則為1/50秒。當(dāng)攝像機(jī)的電子快門打開時(shí)，對(duì)于NTSC攝像機(jī)，其電子快門以261步覆蓋從1/60秒到1/10000秒的范圍;對(duì)于PAL型攝像機(jī)，其電子快門則以311步覆蓋從1/50秒到1/10000秒的范圍。當(dāng)電子快門速度增加時(shí)，在每個(gè)視頻場(chǎng)允許的時(shí)間內(nèi)，聚焦在CCD上的光減少，結(jié)果將降低攝像機(jī)的靈敏度，然而，較高的快門速度對(duì)于觀察運(yùn)動(dòng)圖像會(huì)產(chǎn)生一個(gè)"停頓動(dòng)作"效應(yīng)，這將大大地增加攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)分辨率。

　　(9)背景光補(bǔ)償

　　通常，攝像機(jī)的AGC工作點(diǎn)是通過對(duì)整個(gè)視場(chǎng)的內(nèi)容作平均來確定的，但如果視場(chǎng)中包含一個(gè)很亮的背景區(qū)域和一個(gè)很暗的前景目標(biāo)，則此時(shí)確定的AGC工作點(diǎn)有可能對(duì)于前景目標(biāo)是不夠合適的，背景光補(bǔ)償有可能改善前景目標(biāo)顯示狀況。當(dāng)背景光補(bǔ)償為開啟時(shí)，攝像機(jī)僅對(duì)整個(gè)視場(chǎng)的一個(gè)子區(qū)域求平均來確定其AGC工作點(diǎn)，此時(shí)如果前景目標(biāo)位于該子區(qū)域內(nèi)時(shí)，則前景目標(biāo)的可視性有望改善。

　　(10)寬動(dòng)態(tài)

　　寬動(dòng)態(tài)技術(shù)是在非常強(qiáng)烈的對(duì)比下讓攝像機(jī)看到影像的特色而運(yùn)用的一種技術(shù)。

　　解決方法就是用一顆CCD，但是上面的每一點(diǎn)在單一時(shí)間內(nèi)曝光兩次，一次長曝光(低快門)，一次短曝光(高快門)，所以每一點(diǎn)都有兩個(gè)數(shù)據(jù)輸出，就叫”雙輸出CCD”，正因?yàn)槊奎c(diǎn)有兩個(gè)數(shù)據(jù)輸出，總資料量就比一般CCD多了一倍，因此傳輸?shù)乃俣鹊么笊弦槐恫拍馨奄Y料搬出來，所以又叫”雙速CCD(DoubleSpeedCCD)。

　　就這樣了!雙輸出CCD扔出一個(gè)長曝光及短曝光的訊號(hào)給DSP，DSP去運(yùn)算再加總，所謂”寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)”就出來了。

　　監(jiān)控?cái)z像機(jī)格局看安防產(chǎn)業(yè)

　　為了便于分析，我們把生產(chǎn)監(jiān)控?cái)z像機(jī)企業(yè)分成了4類：1、生產(chǎn)基本機(jī)型，包括板機(jī)、槍機(jī)、球機(jī)、半球的監(jiān)控?cái)z像機(jī)企業(yè);2、主要生產(chǎn)由監(jiān)控?cái)z像機(jī)派生出的紅外機(jī)、網(wǎng)絡(luò)機(jī)的企業(yè);3、主要生產(chǎn)為某一特定行業(yè)應(yīng)用的專業(yè)監(jiān)控?cái)z像機(jī)的企業(yè);4、主要為監(jiān)控?cái)z像機(jī)生產(chǎn)配套鏡頭、紅外燈、云臺(tái)、防護(hù)罩的企業(yè)。由于情況比較復(fù)雜，第一類企業(yè)中有不少也在生產(chǎn)第二、第三類產(chǎn)品，但是這兩類產(chǎn)品的比重較低。第四類企業(yè)也有生產(chǎn)攝像機(jī)、紅外機(jī)產(chǎn)品的，但比重都不大，而以鏡頭、紅外燈、云臺(tái)等關(guān)鍵配件為主。第一類企業(yè)共612家，第二類企業(yè)177家，第三類企業(yè)60家，第四類企業(yè)91家。下面我們將這四類企業(yè)的情況進(jìn)行簡單的歸納。

　　第一類是生產(chǎn)基本機(jī)型的監(jiān)控?cái)z像機(jī)企業(yè)，基本機(jī)型主要包括板機(jī)、一體機(jī)、槍機(jī)、球機(jī)、半球這幾個(gè)小類。

　　板機(jī)是數(shù)碼產(chǎn)品的專有名詞之一，監(jiān)控板機(jī)又稱組裝機(jī)、并裝機(jī)，主要是以并裝為主，一般是買來主板(裝有成像器件、圖像處理芯片及相關(guān)元器件等)和并裝零件再組裝成成品機(jī).板機(jī)主要是由成像器件或圖像處理芯片生產(chǎn)廠提供，國內(nèi)也有一些生產(chǎn)廠制造板機(jī)，如深圳東日盈、鴻泰、視信科技等。

　　一體化攝像機(jī)簡稱一體機(jī)，來源于家用攝錄一體機(jī)。對(duì)于一體化攝像機(jī)安防業(yè)內(nèi)一直以來有幾種不同的理解，有指半球型一體機(jī)、快速球型一體機(jī)、結(jié)合云臺(tái)的一體化攝像機(jī)和鏡頭內(nèi)建的一體機(jī)等。嚴(yán)格來說，快速球型攝像機(jī)、半球型攝像機(jī)與特指的一體機(jī)不是一個(gè)概念，現(xiàn)在通常所說的一體化攝像機(jī)應(yīng)專指鏡頭內(nèi)建、可自動(dòng)聚焦的一體化攝像機(jī)。它將分立的攝像機(jī)機(jī)芯、電動(dòng)變焦鏡頭、全方位云臺(tái)、防護(hù)罩和解碼器等5個(gè)獨(dú)立的部分有機(jī)地結(jié)合為一個(gè)整體，其電源、視頻、控制信號(hào)均有直接插口，以運(yùn)行的平滑穩(wěn)定及連續(xù)而著稱，有時(shí)也被稱為一體化監(jiān)控定位系統(tǒng)。一體機(jī)主要配套電教投影機(jī)和智能球機(jī)使用。由于一體機(jī)在監(jiān)控領(lǐng)域主要配套于高檔球機(jī)，技術(shù)指標(biāo)比較先進(jìn)，一些監(jiān)控廠家也爭先恐后地把自己生產(chǎn)的紅外機(jī)、網(wǎng)絡(luò)機(jī)稱為紅外一體、網(wǎng)絡(luò)一體機(jī)，而這些攝像機(jī)中有的根本就沒有電動(dòng)變焦鏡頭，這是一種炒作概念的夸大宣傳。國內(nèi)也有一些廠家生產(chǎn)一體機(jī)，如宏天智、萬佳安、翔飛、銳達(dá)視、�？档取�

　　國內(nèi)生產(chǎn)槍機(jī)、半球、球機(jī)的企業(yè)非常多，但是大多數(shù)是組裝廠。高速球?qū)儆诒O(jiān)控?cái)z像機(jī)的高端產(chǎn)品，值得一提的是國內(nèi)一些廠的高速球達(dá)到了較高水平，比如艾立克、明景、維多、天地偉業(yè)、亞安、嘉杰等。

　　第二類是主要生產(chǎn)由監(jiān)控?cái)z像機(jī)派生出的紅外機(jī)、網(wǎng)絡(luò)機(jī)的企業(yè)。

　　隨著監(jiān)控產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，特別是平安城市建設(shè)的推動(dòng)，日夜兩用攝像機(jī)成為市場(chǎng)的寵兒。日夜兩用攝像機(jī)可以進(jìn)一步分為彩轉(zhuǎn)黑(黑白)超低照度攝像機(jī)、普通紅外攝像機(jī)、陣列式紅外攝像機(jī)、激光紅外攝像機(jī)、熱成像儀(被動(dòng)紅外攝像機(jī))幾類。由于日夜兩用攝像機(jī)由幾種紅外攝像機(jī)占據(jù)了絕大部分市場(chǎng)，大多數(shù)人已經(jīng)將這兩個(gè)概念合二而一了。

　　彩轉(zhuǎn)黑(黑白)超低照度攝像機(jī)雖然在日夜兩用攝像機(jī)中所占比例不大，但其技術(shù)含量很高，特別是其中應(yīng)用了圖像增強(qiáng)技術(shù)的微光夜視攝像機(jī)。國內(nèi)已有深圳紫光積陽、北京太和紫金、北京紫晶視訊、上海(交大)學(xué)子科技創(chuàng)業(yè)幾家企業(yè)能夠生產(chǎn)微光夜視攝像機(jī)。

　　大多數(shù)攝像機(jī)生產(chǎn)廠都在做紅外攝像機(jī)。目前國內(nèi)紅外攝像機(jī)的主流是主動(dòng)紅外攝像機(jī)。普通LED紅外攝像機(jī)普遍存在的問題是圖像質(zhì)量較低，日夜圖像質(zhì)量不能兼顧、紅外燈壽命短等。國內(nèi)一些企業(yè)采用了一些技術(shù)措施之后，技術(shù)水平與質(zhì)量均有很大提高。深圳三辰科技、捷高、北京景通志達(dá)、南京振谷光電的產(chǎn)品都很不錯(cuò)。

　　九十年代末期開始出現(xiàn)發(fā)光效率達(dá)到25%的LEDArray陣列集成技術(shù)，可大大提高紅外燈的水平，這種新型的紅外燈具有亮度高、體積小、壽命長的特點(diǎn)，半功率照射角度為10度-120度可調(diào)，因此配套的攝像機(jī)可以在夜間獲得較好的圖像，其不足之處一是價(jià)格較高，二是由于對(duì)整體紅外攝像機(jī)技術(shù)要求較高，部件之間配合要好，否則質(zhì)量不易保證。常州明景、深圳通寶萊、天津亞安、北京港灣網(wǎng)絡(luò)的陣列式紅外攝像機(jī)質(zhì)量較好。

　　紅外激光在監(jiān)控?cái)z像機(jī)夜間照明領(lǐng)域中應(yīng)用的最大優(yōu)勢(shì)在于激光具有很高的發(fā)光效率、發(fā)光強(qiáng)度和方向性，半導(dǎo)體激光的電光轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)80%，大大的降低了能耗，增加了照明距離。紅外激光器由于采用金屬封裝和專用電源，可以通過先進(jìn)的半導(dǎo)體溫控技術(shù)使得產(chǎn)品始終在設(shè)定的合理溫度下工作，壽命能夠較好地得到保證。紅外激光照明設(shè)備與配有長焦距鏡頭的攝像機(jī)組合，可以較好地實(shí)現(xiàn)夜間遠(yuǎn)距離監(jiān)控。由于工藝比較復(fù)雜、產(chǎn)量比較低，目前紅外激光照明器的價(jià)格還是比較高。國內(nèi)已有多家企業(yè)在生產(chǎn)激光紅外攝像機(jī)，如明景、深圳紫光積陽、北京紫晶視訊、西安歐益光電等。

　　被動(dòng)紅外攝像機(jī)(紅外熱成像儀)是夜間監(jiān)控的另一選擇。其優(yōu)勢(shì)是受氣候環(huán)境影響小、探測(cè)距離較遠(yuǎn)、易于發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、隱蔽性能好，缺點(diǎn)是價(jià)格高、成像的清晰度較差。由于技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的擴(kuò)大，產(chǎn)品價(jià)格下降較快。國內(nèi)能夠生產(chǎn)紅外熱成像儀的企業(yè)較多，如浙江大立、昆明北方紅外、武漢高德紅外、航天海鷹、廣州颯特電力紅外技術(shù)、重慶偉聯(lián)、山東神戎電子、深圳傲潤特、亞安、明景、杭州龍盾科技等，不過只有前面4、5家掌握了其中的關(guān)鍵技術(shù)。

　　國內(nèi)能夠生產(chǎn)各種網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的企業(yè)很多，大多數(shù)是買來攝像機(jī)之后加上壓縮板卡和自己的標(biāo)牌，這類企業(yè)不少是原來生產(chǎn)板卡、DVR、視頻服務(wù)器、視頻傳輸設(shè)備的廠家。由于企業(yè)眾多，就不一一舉例了。

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