【安防知識(shí)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(gè)最重要的應(yīng)用要求就是24小時(shí)不間斷監(jiān)控。由于彩色成像一般需要較高的亮度，而實(shí)際環(huán)境不一定能夠滿足這個(gè)要求，所以攝像機(jī)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(duì)眾多的攝像機(jī)產(chǎn)品，用戶該用什么方法來進(jìn)行監(jiān)控?cái)z像機(jī)的測(cè)試呢?本文為大家講解其常識(shí)問題。

　　監(jiān)控?cái)z像機(jī)的使用常識(shí)

　　攝像機(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。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(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。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(shí)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(jī)仍為CCD攝像機(jī)。

　　攝像機(jī)具有黑白和彩色之分，由于黑白攝像機(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攝像機(jī)仍具有較高的市場(chǎng)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(jī)通常都是不帶鏡頭的(一體化攝像機(jī)除外)，因此在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境及用戶要求，為攝像機(jī)配合適的鏡頭攝像機(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)注意鏡頭與攝像機(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接口攝像機(jī)上旋入時(shí)極有可能損壞攝像機(jī)的CCD芯片)。

　　安裝鏡頭時(shí)，首先去掉攝像機(jī)及鏡頭的保護(hù)蓋，然后將鏡頭輕輕旋入攝像機(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攝像機(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)閉攝像機(jī)上電子快門及逆光補(bǔ)償?shù)乳_關(guān)，將攝像機(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)合使用攝像機(jī)，最好配接自動(dòng)光圈鏡頭并作攝像機(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)將攝像機(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，則攝像機(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(shí)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(jī)上控制光線通過鏡頭，達(dá)到光捕捉效果的一個(gè)部件。也可以這樣理解，光圈是光線通過鏡頭時(shí)能夠進(jìn)入的一個(gè)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(shí)間間隔定時(shí)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(hào)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(shí)際是由25個(gè)畫面構(gòu)成的連續(xù)畫面，在拍攝目標(biāo)的時(shí)候，每隔1/25秒，一個(gè)點(diǎn)才能夠被掃描到一次，因?yàn)槭歉粜袙呙瑁?個(gè)場(chǎng)才能構(gòu)成一個(gè)幀，所以每1秒鐘，PAL制的圖像是50場(chǎng)，1場(chǎng)的時(shí)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(chǎng)/秒的PAL制圖像，所以PAL制的最低快門速度是1/50秒(此時(shí)光圈實(shí)際上是一直打開的)，實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)榄h(huán)境中光線可能會(huì)很強(qiáng)，這個(gè)時(shí)候可能會(huì)需要控制進(jìn)光量，就需要控制快門速度，速度越快時(shí)，光線能夠進(jìn)入的時(shí)間就越少，進(jìn)光量就越少，相對(duì)來說，圖像就會(huì)顯得比較暗，反之快門速度越慢，圖像就會(huì)越亮，當(dāng)光線照度不足時(shí)，即使使用1/50秒圖像仍然不夠亮，這就需要運(yùn)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(gè)點(diǎn)要1/25秒后才能被掃描到1次，被掃描的時(shí)間也非常短，其亮度非常弱，如果把前后一段時(shí)間內(nèi)該點(diǎn)的亮度都保存并疊加后再輸出的話，這個(gè)點(diǎn)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(shí)間內(nèi)的多個(gè)影像疊加后再輸出，以此來提高信號(hào)強(qiáng)度。

　　這種技術(shù)因?yàn)椴恍枰獙?duì)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(shí)際上能夠應(yīng)用的范圍是非常窄的，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)逐點(diǎn)累加的前提是同一個(gè)點(diǎn)不同時(shí)間的亮度累加，而一旦拍攝的物體發(fā)生變化或者移動(dòng)的時(shí)候，前后兩個(gè)時(shí)間在一起累加的可能并不是同一個(gè)像素點(diǎn)，這樣在整體圖像上移動(dòng)物體就會(huì)出現(xiàn)“拖影”現(xiàn)象，如果物體移動(dòng)過快而幀累積時(shí)間過長的話，移動(dòng)物體甚至?xí)兂商撚?。所以，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(chǎng)景。

　　彩色轉(zhuǎn)黑白技術(shù)

　　在光線不夠的時(shí)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(jī)已采用單一CCD(彩色)設(shè)計(jì)，在白天或光源充足時(shí)為彩色攝像機(jī)，當(dāng)夜晚降臨或光源不足時(shí)(一般在1LUX?3LUX)即利用數(shù)字電路將彩色信號(hào)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(diǎn)。

　　被動(dòng)紅外成像技術(shù)

　　被動(dòng)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(hào)以外，還要能夠采集到紅外信號(hào)，并且信號(hào)處理能夠?qū)⒃t外信號(hào)處理成灰度信號(hào)(就說常說的黑白信號(hào))。黑白攝像機(jī)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(jī)也都能夠完成這個(gè)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(hào)的時(shí)候，因?yàn)镈SP處理都需要將視頻信號(hào)分離成灰度信號(hào)和色度(或者色差)信號(hào)進(jìn)行分別處理，而紅外信號(hào)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(shí)別的灰度信號(hào)，兩個(gè)灰度信號(hào)(可見光和紅外光的)進(jìn)行疊加，必然會(huì)使圖像在進(jìn)行灰度和色度合成的時(shí)候無法按照理想的情況進(jìn)行合成，這將會(huì)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(qiáng)，會(huì)使得整個(gè)圖像發(fā)灰。目前關(guān)于被動(dòng)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(jī)，這種方案是阻止被動(dòng)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(huì)基本不受紅外信號(hào)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(hào)對(duì)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(dòng)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(jī)的原理，其主要技術(shù)依據(jù)是采用了不同于彩色攝像機(jī)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(chǎng)合。但是這個(gè)方案也存在一些問題，在日光充足的時(shí)候，紅外信號(hào)非常豐富，會(huì)造成圖像顏色和灰度失真。而在使用紅外成像的時(shí)候，也因?yàn)橹挥袠O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(jī)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(qiáng)的時(shí)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(hào)的真實(shí)，而在可見光較弱的時(shí)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?yàn)橹饕揽考t外光成像，是灰度信號(hào)，所以這個(gè)時(shí)候一般都會(huì)把彩色成分去掉，只保留灰度信號(hào)，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(shí)際上結(jié)合了彩色攝像機(jī)在可見光較好情況下的優(yōu)點(diǎn)和黑白攝像機(jī)在低照度下的優(yōu)點(diǎn)，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(shí)的顏色還原和無可見光下高靈敏的被動(dòng)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(jī)媲美。

　　雖然使用被動(dòng)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?yàn)榧t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(duì)兩種光波的折射率不同會(huì)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(dòng)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(huì)得到更加可靠的保障。

　　監(jiān)控?cái)z像機(jī)測(cè)試步驟及使用方法

　　測(cè)試監(jiān)控?cái)z像機(jī)主要測(cè)試晰度和色彩還原性、照度、逆光補(bǔ)償，其次是測(cè)其監(jiān)控?cái)z像機(jī)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(bǔ)償?shù)臏y(cè)量步驟先介紹一下。

　　1 .清晰度的測(cè)量：多個(gè)監(jiān)控?cái)z像機(jī)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，應(yīng)使用相同鏡頭，(推薦使作定焦、二可變鏡頭)，以測(cè)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(shí)最好用黑白監(jiān)視器。測(cè)試時(shí)可在遠(yuǎn)景物聚焦，也可邊測(cè)邊聚焦。最好能兩者兼用，可看出此攝像機(jī)的差異(對(duì)遠(yuǎn)近會(huì)聚)。

　　2 .監(jiān)控?cái)z像機(jī)彩色還原性的測(cè)試：測(cè)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(duì)比，看監(jiān)控?cái)z像機(jī)反應(yīng)靈敏度，拿彩色畫冊(cè)放在監(jiān)控?cái)z像機(jī)前，看畫面勾勒得清晰程度，過淡或過濃，再次應(yīng)對(duì)運(yùn)動(dòng)的彩色物體進(jìn)行攝像，看有無彩色拖尾、延滯、模糊等。測(cè)試條件如此攝像最代照度在 50V 時(shí)應(yīng)在 50+10V 照度情況下測(cè)量，即每監(jiān)控?cái)z像機(jī)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?cái)z像機(jī)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(cè)試時(shí)把攝像機(jī)光圈均開至最大時(shí)記錄下一個(gè)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(gè)最低照度值，也可前后燈分別調(diào)壓明滅。

　　4 .監(jiān)控?cái)z像機(jī)逆光補(bǔ)償：測(cè)試此參數(shù)有兩種方法：一種是在暗室內(nèi)，把攝像機(jī)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?cái)z像機(jī)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(jī)向窗外照，此時(shí)看圖像和文字能否看清楚。

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

　　6 .監(jiān)控?cái)z像機(jī)耗電量：最低工作電壓，使用萬用表測(cè)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(jī),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?chǔ)及轉(zhuǎn)移，也可將存儲(chǔ)之電荷取出使電壓發(fā)生變化，因此是理想的攝像機(jī)元件，以其構(gòu)成的CCD攝像機(jī)具有體積小、重量輕、部受磁場(chǎng)影響、具有抗震東和撞擊之特性而被廣泛應(yīng)用。