【安防知識網(wǎng)】隨著視頻監(jiān)控在民用領(lǐng)域的使用越來越廣泛，應(yīng)用的環(huán)境也越來越復(fù)雜，其中一個最重要的應(yīng)用要求就是24小時不間斷監(jiān)控。由于彩色成像一般需要較高的亮度，而實際環(huán)境不一定能夠滿足這個要求，所以攝像機低照度技術(shù)(也叫夜視技術(shù))就相應(yīng)地出現(xiàn)了。由于監(jiān)控需求不同，因此也就出現(xiàn)了不同的應(yīng)用技術(shù)。面對眾多的攝像機產(chǎn)品，用戶該用什么方法來進(jìn)行監(jiān)控攝像機的測試呢?本文為大家講解其常識問題。

　　監(jiān)控攝像機的使用常識

　　攝像機是獲取監(jiān)視現(xiàn)場圖像的前端設(shè)備，它以面陣CCD圖像傳感器為核心部件，外加同步信號產(chǎn)生電路、視頻信號處理電路及電源等。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圖像傳感器的攝像機已開始被應(yīng)用于對圖像質(zhì)量要求不高的可視電話或會議電視系統(tǒng)中。由于MOS圖像傳感器的分辨率和低照度等到主要指標(biāo)暫時還比不上CCD圖像傳感器，因此，在監(jiān)控系統(tǒng)中使用攝像機仍為CCD攝像機。

　　攝像機具有黑白和彩色之分，由于黑白攝像機具有高分辨率、低照度等優(yōu)點，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攝像機仍具有較高的市場占有率。順便指出，在列出的閉路電視監(jiān)控器材清單中的攝像機通常都是不帶鏡頭的(一體化攝像機除外)，因此在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)監(jiān)控現(xiàn)場的實際環(huán)境及用戶要求，為攝像機配合適的鏡頭攝像機的使用很簡單，通常只要正確安裝鏡頭、連通信號電纜，接通電源即可工作。但在實際使用中，如果不能正確地安裝鏡頭并調(diào)整攝像機及鏡頭的狀態(tài)，則可能達(dá)不到預(yù)期使用效果。應(yīng)注意鏡頭與攝像機的接口，是C型接口還是CS型接口(這一點要切記，否則用C型鏡頭直接往CS接口攝像機上旋入時極有可能損壞攝像機的CCD芯片)。

　　安裝鏡頭時，首先去掉攝像機及鏡頭的保護(hù)蓋，然后將鏡頭輕輕旋入攝像機的鏡頭接口并使之到位。對于自動光圈鏡頭，還應(yīng)將鏡頭的控制線連接到攝像機的自動光圈接口上，對于電動兩可變鏡頭或三可變鏡頭，只要旋轉(zhuǎn)鏡頭到位，則暫時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)整鏡頭光圈與對焦 關(guān)閉攝像機上電子快門及逆光補償?shù)乳_關(guān)，將攝像機對準(zhǔn)欲監(jiān)視的場景，調(diào)整鏡頭的光圈與對焦環(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合使用攝像機，最好配接自動光圈鏡頭并作攝像機的電子快門開關(guān)置于OFF。如果選用了手動光圈則應(yīng)將攝像機的電子快門開關(guān)置于ON，并在應(yīng)用現(xiàn)場最為明亮(環(huán)境光照度最大)時，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，則攝像機的電子快門會自動調(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，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，此時的成像就可能是昏暗一片了。[nextpage]

　　數(shù)字慢快門技術(shù)

　　數(shù)字慢快門技術(shù)(digital slow shuttle)，實際上它并不是一種快門，只是它的功能在某種程度上類似于快門而已，快門(shuttle)和光圈(IRIS)都是攝像機上控制光線通過鏡頭，達(dá)到光捕捉效果的一個部件。也可以這樣理解，光圈是光線通過鏡頭時能夠進(jìn)入的一個孔，孔的大小就是光圈的大小，孔越大，相同情況下通過的光就越多，而快門是掌握光圈開關(guān)的部分，控制光圈是處于一直開啟狀態(tài)還是按照一定時間間隔定時開關(guān)。

　　我們知道，根據(jù)人眼的視覺暫留特性，為了確?？吹降膱D像是連續(xù)的，PAL制電視信號的標(biāo)準(zhǔn)是25幀/秒隔行掃描，就是說，每一秒種經(jīng)過我們眼前的圖像實際是由25個畫面構(gòu)成的連續(xù)畫面，在拍攝目標(biāo)的時候，每隔1/25秒，一個點才能夠被掃描到一次，因為是隔行掃描，每2個場才能構(gòu)成一個幀，所以每1秒鐘，PAL制的圖像是50場，1場的時間就是快門的間隔，每一秒鐘，快門必須要工作50次，才能確保輸出的圖像是50場/秒的PAL制圖像，所以PAL制的最低快門速度是1/50秒(此時光圈實際上是一直打開的)，實際應(yīng)用中，因為環(huán)境中光線可能會很強，這個時候可能會需要控制進(jìn)光量，就需要控制快門速度，速度越快時，光線能夠進(jìn)入的時間就越少，進(jìn)光量就越少，相對來說，圖像就會顯得比較暗，反之快門速度越慢，圖像就會越亮，當(dāng)光線照度不足時，即使使用1/50秒圖像仍然不夠亮，這就需要運用其他技術(shù)了。根據(jù)光學(xué)理論，光是可以疊加的，雖然在很暗的環(huán)境下每個點要1/25秒后才能被掃描到1次，被掃描的時間也非常短，其亮度非常弱，如果把前后一段時間內(nèi)該點的亮度都保存并疊加后再輸出的話，這個點就可以變亮了。所以數(shù)字慢快門的技術(shù)原理就是按照要求把相應(yīng)一段時間內(nèi)的多個影像疊加后再輸出，以此來提高信號強度。

　　這種技術(shù)因為不需要對外部環(huán)境進(jìn)行任何變化，所以在滿足監(jiān)控要求的條件下可以說是最理想的方案，但是這種技術(shù)實際上能夠應(yīng)用的范圍是非常窄的，因為實現(xiàn)逐點累加的前提是同一個點不同時間的亮度累加，而一旦拍攝的物體發(fā)生變化或者移動的時候，前后兩個時間在一起累加的可能并不是同一個像素點，這樣在整體圖像上移動物體就會出現(xiàn)“拖影”現(xiàn)象，如果物體移動過快而幀累積時間過長的話，移動物體甚至?xí)兂商撚啊Ｋ?，幀累積技術(shù)一般應(yīng)用于在弱光環(huán)境中監(jiān)控靜止的場景。

　　彩色轉(zhuǎn)黑白技術(shù)

　　在光線不夠的時候?qū)D像切換為黑白圖像，去掉色載波和色同步干擾，并且將AGC加大，在一定程度上能夠提高低可視光環(huán)境下的圖像質(zhì)量，但是這種方案能夠解決的也只是部分非常特殊的環(huán)境，不能解決弱光環(huán)境，而且能夠提升的圖像質(zhì)量也非常有限，一般此技術(shù)都要和其他技術(shù)配合使用。

　　在一定的光源條件，利用線路切換的方式將圖像由彩色轉(zhuǎn)為黑白。在彩色/黑白線路轉(zhuǎn)換的技術(shù)演進(jìn)過程中，早期曾采用2顆感光元件Sensor(1顆彩色、1顆黑白)共用一組電路再行切換，目前此類攝像機已采用單一CCD(彩色)設(shè)計，在白天或光源充足時為彩色攝像機，當(dāng)夜晚降臨或光源不足時(一般在1LUX?3LUX)即利用數(shù)字電路將彩色信號消除掉，成為黑白圖像，此種作法雖可在夜晚達(dá)到“低照度”的目的，白天卻有圖像模糊，色彩不自然的缺點。

　　被動紅外成像技術(shù)

　　被動紅外成像技術(shù)的應(yīng)用前提是光捕捉器件除了要能采集可見光信號以外，還要能夠采集到紅外信號，并且信號處理能夠?qū)⒃t外信號處理成灰度信號(就說常說的黑白信號)。黑白攝像機都能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能并且靈敏度非常高。目前所有基于數(shù)字處理技術(shù)的攝像機也都能夠完成這個工作，但是由于還有可見光環(huán)境下的彩色成像，矛盾也開始出現(xiàn)了。在處理彩色信號的時候，因為DSP處理都需要將視頻信號分離成灰度信號和色度(或者色差)信號進(jìn)行分別處理，而紅外信號本身是人眼不可見的，但是在光捕捉器采集和DSP處理之后已經(jīng)變成了人眼可以識別的灰度信號，兩個灰度信號(可見光和紅外光的)進(jìn)行疊加，必然會使圖像在進(jìn)行灰度和色度合成的時候無法按照理想的情況進(jìn)行合成，這將會造成圖像的灰度和色度失真，最典型的例子就是如果紅外光過強，會使得整個圖像發(fā)灰。目前關(guān)于被動紅外成像在視頻監(jiān)控中的主要方案有以下四種：

　　1、純彩色攝像機，這種方案是阻止被動紅外成像，也就是避免紅外線進(jìn)入，其使用光低通濾波器(OPLF：Optical Low Filter，即通常所說的低通濾光片，圖1為其光通率與波長的關(guān)系，可以看出其基本不吸收和反射可見光，但基本完全隔離紅外光)直接將紅外線擋住，這樣圖像會基本不受紅外信號的影響。這樣做的目的是避免使用紅外成像。

　　2、完全不管紅外信號對圖像彩色情況下的影響使用可大量通過紅外線的濾色片，這是一種低成本的方案，在被動紅外成像方面的效果也比較好，但是很容易出現(xiàn)上面說的在彩色模式下的色度和灰度失真問題。

　　3、只讓特定紅外光比如850nm通過，其他大部分紅外光不能通過，這就是單濾光片感應(yīng)紅外型攝像機的原理，其主要技術(shù)依據(jù)是采用了不同于彩色攝像機的濾色片。

　　這樣的方案可以在一定程度上解決彩色偏色的問題，并且也能夠使用在沒有可見光而使用紅外成像的場合。但是這個方案也存在一些問題，在日光充足的時候，紅外信號非常豐富，會造成圖像顏色和灰度失真。而在使用紅外成像的時候，也因為只有極窄頻率的紅外光能夠通過而使成像并不敏感，所以這類攝像機一般使用在室內(nèi)30米直徑以內(nèi)的區(qū)域。[nextpage]

　　4、在可見光較強的時候采用OPLF，將大部分紅外光擋住，確保其顏色還原和灰度信號的真實，而在可見光較弱的時候不使用OPLF，而使用可以使絕大部分可見光和紅外光都可以通過的高通濾波器，因為主要依靠紅外光成像，是灰度信號，所以這個時候一般都會把彩色成分去掉，只保留灰度信號，所以看到的就只是灰度圖像即我們所說的黑白圖像。

　　這種方案實際上結(jié)合了彩色攝像機在可見光較好情況下的優(yōu)點和黑白攝像機在低照度下的優(yōu)點，可以說是目前解決全天候、光線變化很大的環(huán)境下監(jiān)控的最佳方案。在自然光線下真實的顏色還原和無可見光下高靈敏的被動紅外成像，其靜態(tài)效果甚至能夠和某些采用同樣技術(shù)并加入4倍DSS感光技術(shù)的一體機媲美。

　　雖然使用被動紅外成像能夠較好地解決無可視光和監(jiān)控之間的矛盾，但是因為紅外線和可見光的光學(xué)差異，其中也有一些需要解決的問題，光學(xué)主要介質(zhì)玻璃對兩種光波的折射率不同會造成光學(xué)組件的焦距不同，所以很容易使聚焦出現(xiàn)問題，不過這些問題已經(jīng)在不斷的使用和改進(jìn)中得到相應(yīng)的解決。隨著被動紅外成像技術(shù)的不斷成熟和廣泛應(yīng)用，使得監(jiān)控效能大大提高，人們的生活將會得到更加可靠的保障。

　　監(jiān)控攝像機測試步驟及使用方法

　　測試監(jiān)控攝像機主要測試晰度和色彩還原性、照度、逆光補償，其次是測其監(jiān)控攝像機失真、耗電量、最低工作電壓，下面先把清晰度和色彩還原性以及照度、逆光補償?shù)臏y量步驟先介紹一下。

　　1 .清晰度的測量：多個監(jiān)控攝像機進(jìn)行測試時，應(yīng)使用相同鏡頭，(推薦使作定焦、二可變鏡頭)，以測試卡中心圓出現(xiàn)在監(jiān)視器屏幕的左右邊為準(zhǔn)，清晰準(zhǔn)確的數(shù)出已給的刻度線共 10 組垂直線和 10 組水平線。分別代表著垂直清晰度和水平清晰度，并相應(yīng)的一組已給出了線數(shù)。如垂直 350 線水平 800 線，此時最好用黑白監(jiān)視器。測試時可在遠(yuǎn)景物聚焦，也可邊測邊聚焦。最好能兩者兼用，可看出此攝像機的差異(對遠(yuǎn)近會聚)。

　　2 .監(jiān)控攝像機彩色還原性的測試：測試此參數(shù)應(yīng)選好的彩色監(jiān)視器。首先遠(yuǎn)距離觀察人物、服飾，看有無顏色失真，拿色彩鮮明的物體對比，看監(jiān)控攝像機反應(yīng)靈敏度，拿彩色畫冊放在監(jiān)控攝像機前，看畫面勾勒得清晰程度，過淡或過濃，再次應(yīng)對運動的彩色物體進(jìn)行攝像，看有無彩色拖尾、延滯、模糊等。測試條件如此攝像最代照度在 50V 時應(yīng)在 50+10V 照度情況下測量，即每監(jiān)控攝像機最代照度基礎(chǔ)上加十伏，且光圈應(yīng)保持最接近狀態(tài)。

　　3 .照度：將監(jiān)控攝像機置于暗室，暗室前后為有源 220V 自熾燈，處設(shè)調(diào)壓器，以調(diào)壓器調(diào)節(jié)電壓高代來調(diào)節(jié)暗室內(nèi)燈的明暗，電壓可以從 0V 調(diào)到 250V 。室內(nèi)光照也可從最暗調(diào)至最明，測試時把攝像機光圈均開至最大時記錄下一個最低照度值(把有源燈用調(diào)壓器調(diào)暗至看不清暗室內(nèi)置畫面)再把光圈打至最小再記錄下一個最低照度值，也可前后燈分別調(diào)壓明滅。

　　4 .監(jiān)控攝像機逆光補償：測試此參數(shù)有兩種方法：一種是在暗室內(nèi)，把攝像機前側(cè)調(diào)壓燈打開，調(diào)至最亮?xí)r，然后在燈的下方放置一圖畫或文字，把監(jiān)控攝像機迎光攝像，看圖像和文字能否看清，畫面刺不刺眼，并調(diào)節(jié) AL 、 AX 拔檔開關(guān)，看有無變化，哪種效果最好。另一種是在陽光充足的情況下把攝像機向窗外照，此時看圖像和文字能否看清楚。

　　5 .監(jiān)控攝像機失真：看監(jiān)控攝像機失真把測試卡置于攝像機前端使整個球體出現(xiàn)在屏幕上，看圓球形有無橢圓，把攝像機前移，看圓中心有無放大，再遠(yuǎn)距離測試邊、角、框有無弧形失真等。

　　6 .監(jiān)控攝像機耗電量：最低工作電壓，使用萬用表測量電流，使用小穩(wěn)壓器調(diào)節(jié)電壓看。

　　安全防范系統(tǒng)中，圖像的生成當(dāng)前主要是來自CCD攝像機,CCD是電荷耦合器件(charge coupled deice)的簡稱，它能夠?qū)⒐饩€變?yōu)殡姾刹㈦姾纱鎯稗D(zhuǎn)移，也可將存儲之電荷取出使電壓發(fā)生變化，因此是理想的攝像機元件，以其構(gòu)成的CCD攝像機具有體積小、重量輕、部受磁場影響、具有抗震東和撞擊之特性而被廣泛應(yīng)用。