培训资料监控系统培训教程答案简化版

监控系统培训教程答案一摄像机1）感光器CMOS 感光器和 CCD 感光器有啥不同 ?各又是么优缺点 ?CCD 的工作原理 是：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，经过滤波、放大处理，通过摄像头的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。感光器就是 CCD 和CMOS ，它们是 感光元件，原理就是把感受到的物理光 信号转换成数字信号，跟胶片感光得道理是一样的所谓得 600 万和 800 万或者 1000 万指得是单位面积感光元件所处理得光信 号得像素数， 所谓像素故名思义就是像的个数 。镜头所决定的是到感光元件上的光的质量 ，好的镜头当然更好得还原光线， 这样感光元件记录得就会更加准确CMOS ：互补性氧化金属半导体 CMOS （Complementary Metal-Oxide Semiconductor ）和 CCD 一样同为在数码相机中 可记录光线变化的半导体 ， CMOS 的缺点就是太容易出现杂点 （主要是因为早期的设计使 CMOS 在处理快 速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象）。CCD 与 CMOS 有什么不同由两种感光器件的工作原理可以看出， CCD 的优势在于成像质量好 ，但是由 于制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握，所以导致制造成本居高不下，特别 是大型 CCD ，价格非常高昂 。在相同分辨率下， CMOS 价格比 CCD 便宜，但是 CMOS 器件产生的图像质 量相比 CCD 来说要低一些。 到目前为止，市面上绝大多数的消费级别以及高端 数码相机都使用 CCD 作为感应器； CMOS 感应器则作为低端产品应用于一些摄 像头上，若有哪家摄像头厂商生产的摄想头使用 CCD 感应器，厂商一定会不遗 余力地以其作为卖点大肆宣传， 甚至冠以 “数码相机 ”之名。一时间，是否具有 CCD 感应器变成了人们判断数码相机档次的标准之一 。CMOS影像传感器的优点 之一是 电源消耗量比 CCD低，CCD为提供优异的影像 品质，付出代价即是 较高的电源消耗量 ，为使电荷传输顺畅，噪声降低，需由高 压差改善传输效果。 但 CMOS影像传感器将每一画素的电荷转换成电压， 读取前便 将其放大，利用 3.3V 的电源即可驱动，电源消耗量比 CCD低。 CMOS影像传感器 的另一优点，是与周边电路的整合性高 ，可将 ADC与讯号处理器整合在一起，使 体积大幅缩小， 例如， CMOS影像传感器只需一组电源， CCD却需三或四组电源， 由于 ADC与讯号处理器的制程与 CCD不同，要缩小 CCD套件的体积很困难。但目 前 CMOS影像传感器首要解决的问题就是降低噪声的产生 ，未来 CMOS影像传感器 是否可以改变长久以来被 CCD压抑的宿命，往后技术的发展是重要 关键。2）镜头1. 镜头的焦距和 F 值（光圈值 ） 镜头的主要功能为收集被照物体反射光并将其聚焦于感光器上。 焦点距离（简称“焦距 f”）的定义是 :让平行光照射镜头 ,通过镜头的光线在光轴 上相交于一点 ,这个点即为焦点 ,镜头中心到该焦点的距离就是焦点距离 .在 CCTV 摄像机中 ,可以理解为视场角 .数值越小 , 视场角越大 ,wide 广角摄影越大 , 视场 角越小,拍摄到的是望远 TELE 图像.应该根据摄影目的 （所需的视场角 ）进行选择. F 值（光圈值） 表示镜头进光亮的数值 ,F 值越小则镜头进光亮越大 .F 值=f（ 焦点 距离）/D（ 镜头有效口径 ）,在相同焦点距离条件下如果镜头口径越大 ,则 F 值越小, 镜头进光亮越多 .F 值标准的值是 : F:1.2 左右 .2. 镜头的光圈 光圈又称孔径光阑，是镜头中的重要机械装置，它的作用是通过改变光学镜头的 有效孔径， 控制光线通过镜头的能力 ，从而使感光元件或胶片得到准确的曝光， 并且能够控制景深，或调整镜头的成像品质。 孔径光阑都是位于镜头内部，通常 由多片可活动的金属叶片 （称为光阑叶片 ）组成，可以进行无级数的调整。光圈机 构可以由机械或者电动、电磁装置驱动，也可以手动调节。一般来讲，镜头直径越大，收集光线的能力也就越强，在相同光线条件下到 达底片的光线强度也就越高。对于已经制造好的镜头，我们不可能随意改变镜头 的直径，但是我们可以通过在镜头内部加入多边形或者圆型，并且面积可变的孔 状光栅来达到控制镜头通光量，这个装置就叫做光圈。3.景深景深 是指在 摄影机 镜头或其他成像器前沿着能够取得清晰图像的成像器 轴 线所测定的物体距离范围。通俗一些讲，在 聚焦 完成后，在 焦点 前后的范围 内都能形成清晰的像，这一前一后的距离范围，便叫做景深。景深：在镜头 前方（ 调焦 点的前、后）有一段一定长度的空间，当被摄物体位于这段空间 内时，其在底片上的成像恰位于焦点前后这两个弥散圆之间。被摄体所在的 这段空间的长度，就叫景深。换言之，在这段空间内的被摄体，其呈现在底 片面的影象模糊度，都在容许弥散圆的限定范围内，这段空间的长度就是景 深。光轴平行的光线射入凸透镜时，理想的镜头应该是所有的光线聚集在一 点后，再以锥状的扩散开来，这个聚集所有光线的一点，就叫做焦点。4. 广角镜头 广角镜头因焦距非常短，所以投射到底片上的景物就变小了扩阔镜头拍摄角度， 除可拍摄更多景物，更能在狭窄的环境下拍摄出宽阔角度的影像。 视角 90 度以上， 观察范围较大，近处图像有变形。摄影机 上一种视野较为开阔的长镜头。 现亦指在电视屏幕上对社会上的各种 现象进行的透视和分析。广角镜头通常是指镜头焦距约在 17至 35毫米之间 的镜头。 广角镜头的基本特点： a.镜头视角大，视野宽阔； b. 视角范围大，可以涵盖 大范围景物； c. 焦距短，景深长；d.能强调前景和突出远近对比； e.可夸张变形。5. 变焦镜头 变焦镜头也是镜头的一种类型 ,它可以在不更换镜头的情况下改变焦距 。变焦镜头具有可以变化的焦距。比如 ,一只 80-200mm 的变焦镜头 , 通常只需转动 镜头筒就可以获得 80-200mm 之间的任意焦距。 由于产生这种多功能性所必 需的复杂光学系统 ,给变焦镜头带来了以下三个基本问题:1. 价格昂贵 ;2. 体积大 ;3. 在任何确定的焦距下 ,其成像往往都不如最好的 定焦镜头 成像清晰。6. 光学变焦 光学变焦英文名称为 Optical Zoom ， 数码相机 依靠 光学镜头 结构来实现变 焦。数码相机的光学变焦方式与传统 35mm 相机差不多， 就是通过镜片移动 来放大与缩小需要拍摄的景物在 CCD 或 CMOS 上面成像的大小， 光学变焦 倍数 越大，能拍摄的景物就越远。光学变焦是通过镜头、物体和焦点三方的位置发生变化而产生的。当成 像面在水平方向运动的时候，如下图，视觉和 焦距 就会发生变化，更远的景 物变得更清晰，让人感觉像物体递进的感觉。显而易见，要改变视角必然有两种办法，一种是 改变镜头的焦距 。用摄 影的话来说，这就是光学变焦。通过改变变焦镜头中的各镜片的相对位置来 改变镜头的焦距。另一种就是 改变成像面的大小 ，即 成像面的对角线长短在 目前的数码摄影中，这就叫做 数码变焦 。实际上数码变焦并没有改变镜头的 焦距，只是通过改变成像面对角线的角度来改变视角，从而产生了 “相当于 ” 镜头焦距变化的效果。7. 镜头接口， C型接口与 CS型接口的区别是什么？COLOR=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，则需要使用镜头转换器 /COLOR.3）摄像机参数1. 什么是扫描制式，常用的有那些？ 电视制式是指一个国家的电视系统所采用的特定制度和技术标准。具体来说就是 对现在世界上共有三种电视制式，目前全世界大部分国家（包括欧洲多数国家、 非洲、澳洲和中国）采用 pal 制, 采用 25fps 帧率；美国、日本、加拿大等国采 用的是由国家电视标准委员会 （ntsc ）制定的 ntsc 制，采用 30fps 帧率（精确地 讲为 29.97 fps ）；另一种制式 secam制主要用于法国、前苏联及东欧国家。2. 摄像机的分辨率 分辨率是衡量成像器件与成像系统优劣的一个重要参数。摄像机的分辨率是指 当 摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时在监视器（比摄像机的分辨率要高）上 能够看到的最多线数，当超过这一线数时，在屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片， 而不在能分辨出黑白相间的线条。评估摄像机分辨率的指标是水平分辨率，其单位为线对，即成像后可以分辨 的黑白线对的数目。常用的黑白摄像机的分辨率一般为 380-600 ，彩色为 380-480 ，其数值越大成像越清晰。一般的监视场合，用 400 线左右的黑白摄像 机就可以满足要求。而对于医疗、图像处理等特殊场合，用 600 线的摄像机能得 到更清晰的图像。3摄像机的最低照度 最低照度是测量摄影机感光度的一种方法 ，换句话说， 摄影机能在多黑的条件下 看到可用的影像 。 但是因为没有管理的国际标准，因此每个大型 CCD制造商都有 自己测量 CCD感光度的方法。4. 摄像机的数字变焦实际上是画面的电子放大 ，把原来 ccd 影像感应器上的一部份像素使用 插值 处 理手段做放大 , 将 ccd 影像感应器上的像素用插值算法将画面放大到整个画面。 通 过数码变焦， 拍摄的景物放大了， 但它的清晰度会有一定程度的下降， 有点像 vcd 或 dvd 中的 zoom功能 , 所以数码变焦并没有太大的实际意义。5. 摄像机的快门快门 是镜头前阻挡光线进来的装置 ，一般而言快门的时间范围越大越好。秒数低 适合拍运动中的物体，某款摄像机就强调快门最快能到 1/16000 秒，可轻松抓住 急速移动的目标。不过当你要拍的是夜晚的车水马龙，快门时间就要拉长，常见 照片中丝绢般的水流效果也要用慢速快门才能拍出来。在摄像机中，所谓的电子快门原理与照相机不同，它是利用电子的方式来控制 CCD每个像素存储电荷的时间，从而实现拍摄不同运动速度物体的要求。电子快 门时间一般在 1/50-1/100000 秒之间，摄像机的电子快门一般设置为自动电子快 门模式，可根据环境的明暗自动调节跨们时间，从而得到清晰的图像。 电子快门（ ES），是对比照相机的机械快门功能提出一个术语. 相当于控制 CCD图像传感器的感光时间。.由于 CCD感光的实质是信号电荷的积累， 感光时间越长，信号电荷的积累 时间就越长，输出信号电流的幅值也就越大。. 通过调整感光信号电荷的积累时间（即调整时钟脉冲的宽度） ，可实现控 制 CCD感光时间的功能。6. 光学变焦（参照前面）7. 摄像机的背景光补偿 BLCBLCBackLight Compesation 的缩写，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。当背景光补偿为开启时， 摄像机仅对整个视场的一个子区域求平均来确定其 AGC工作点，如果前景目标位 于该子区域内时，前景目标的可视性有望改善。8. 超宽动态（ Wide-dynamic ）摄像机宽动态（WDR ）简单地说宽动态就是场景 中特别亮的部位 和特别暗的部位同时都 能看得特别清楚 。宽动态范围是图像能分辨最亮的亮度信号值与能分辨的最暗的 亮光信号值的比值。超动态 super dynamic9. 动态侦测 整个监控画面被 分成多个小区域 ，用户可以任意选择其中的区域，并且可以 对选中的监控区 域进行 1-20 级的 敏感度设置 。 这样当有 东西移动时 将被摄 像机服务器检测到，同时进行录像。4）摄像机的分类1. 数字网络摄像机数字摄像机，前端多数采用的是百万像素 CMOS感光器 ，由百万像素 CMOS将 光信号转换成数字信号，然后由 DSP进行图像处理与压缩 ，最后将压缩视频通过 网络输出注：波粒的百万高清摄像机就是采用了数码相机里 500 万像素感光器与 DSP，制 成了安防行业摄像机，让安防监控的画质如数码相机般清晰。数字网络摄像机 通过其摄像部分，利用不同的光线组合和波长对图像进行采 集，并形成一定格式的电子信号，同时再经过计算机部分的 模拟信号的数字化转 换和压缩处理，直接传递到与之连接的计算机网络。2. 模拟摄像机前端采用隔行扫描感光器 将光信号转换成模拟电信号， 接着由 DSP进行 A/D 转换 与色彩处理后， 再做 D/A转换，最后调制成 PAL/NTSC制式电视标准视频信号输出3. 低照度摄像机照度（ LUX）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.ILLUMINATIO）N，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摄像机要 低 10 倍。可以在极其微弱的光照下工作的闭路电视摄像机。 可以在低于正常视觉 响应的光照情况下工作的闭路电视系统。4. 一体化摄像机 对于一体化摄像机，一直以来有几种不同的理解，有指半球型一体机、快速 球型一体机、结合 云台 的一体化摄像机和 镜头 内建的一体机。严格来说，快 速球型摄像机、半球型摄像机与一般的一体机不是一个概念，但所用摄像机 技术是一样的，因而一般也会将其归为一体化范畴。现在通常所说的一体化 摄像机应专指 镜头内建、可自动聚焦的一体化摄像机。一体化摄像机多用于政府项目、高档次高层大楼，以及商场、学校、酒 店、宾馆大堂等，另外还有专门适合医院手术室等对环境要求较高场所的防 尘型以及低温、电机无火花的防爆型产品。5. 网络摄像机 网络摄像机是一种 结合传统摄像机与网络技术 所产生的新一代摄像机， 它可以将影像通过网络传至地球另一端， 且远端的浏览者不需用任何专业软 件，只要标准的网络浏览器（如 “Microsoft IE 或 Netscape ）即可监视其影 像。网络摄像机 内置一个嵌入式芯片 ，采用嵌入式 实时操作 系统。摄像机传 送来的视频信号数字化后由高效 压缩芯片 压缩，通过网络总线传送到 Web 服务器。网络上用户可以直接用浏览器观看 Web 服务器上的摄像机图像， 授权用户还可以控制摄像机 云台镜头 的动作或对系统配置进行操作 。Panasonic 网络摄像广泛应用于教育，商业，医疗，公共事业等各方面 领域。应用优势：网络摄像机不仅可基于计算机 局域网 用于区域监控， 如住宅小区监 控、办公楼、银行、商场等传统地监控；而且也能通过 INTERNET 用于新 型地跨区域 远程监控及网上展示，远程儿童及老人看护、无人值守通信机房 监控、旅游景点网上演播、产品网上展览等 。白平衡 ： 白平衡，字面上的理解是白色的平衡白色是指反射到人眼中的光线由于蓝、 绿、红三种色光比例相同且具有一定的亮度所形成的视觉反应 。 我们都知道白色光是由赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光组成的，而这 七种色光又是有红、绿、蓝三原色按不同比例混合形成，当一种光线中的三 原色成分比例相同的时候，习惯上人们称之为消色，黑、白、灰、金和银所 反射的光都是消色。通俗的理解白色是不含有色彩成份的亮度。人眼所见到 的白色或其他颜色同物体本身的固有色、光源的色温 、物体的反射或透射特性、人眼的视觉感应等诸多因素有关（请参阅色彩学原理），举个简单 的例子，当有色光照射到消色物体时，物体反射光颜色与入射光颜色相同， 既红光照射下白色物体呈红色，两种以上有色光同时照射到消色物体上时， 物体颜色呈加色法效应， 如红光和绿光同时照射白色物体， 该物体就呈黄色。 当有色光照射到有色物体上时，物体的颜色呈减色法效应。如黄色物体在品 红光照射下呈现红色，在青色光照射下呈现绿色，在蓝色光照射下呈现灰色 或黑色。在了解白平衡之前还要搞清另一个非常重要的概念 色温 。所谓色温， 简而言之，就是定量地以开尔文温度（ K ）来表示色彩。 英国著名物理学家 开尔文认为，假定某一黑体物质，能够将落在其上的所有热量吸收，而没有 损失，同时又能够将热量生成的能量全部以“光 ”的形式释放出来的话，它便会因受到热力的高低而变成不同的颜色。例如，当黑体受到的热力相当于 500 550 时，就会变成暗红色，达到 1050 1150 时，就变成黄色，温 度继续升高会呈现蓝色。 光源的颜色成分是与该黑体所受的热力温度是相对 应的，任何光线的色温是相当于上述黑体散发出同样颜色时所受到的 “温度 ”， 这个温度就用来表示某种色光的特性以区别其它， 这就是色温。 打铁过程中， 黑色的铁在炉温中逐渐变成红色，这便是黑体理论的最好例子。色温现象在 日常生活中非常普遍，相信人们对它并不陌生。钨丝灯所发出的光由于色温 较低表现为黄色调，不同的路灯也会发出不同颜色的光，天然气的火焰是蓝 色的，原因是色温较高。万里无云的蓝天的色温约为 10000 K ，阴天约为 70009000 K ，晴天日光直射下的色温约为 6000 K ，日出或日落时的色温 约为 2000 K ，烛光的色温约为 1000 K 。这时我们不难发现一个规律： 色温 越高，光色越偏蓝；色温越低则偏红 。某一种色光比其它色光的色温高时， 说明该色光比其它色光偏蓝，反之则偏红；同样，当一种色光比其它色光偏 蓝时说明该色光的色温偏高，反之偏低。由于人眼具有独特的适应性，使我们有的时候不能发现色温的变化。比 如在钨丝灯下呆久了，并不会觉得钨丝灯下的白纸偏红，如果突然把日光灯 改为钨丝灯照明，就会觉查到白纸的颜色偏红了，但这种感觉也只能够持续 一会儿。摄像机的 CCD 并不能像人眼那样具有适应性，所以如果摄像机的 色彩调整同景物照明的色温不一致就会发生偏色。 那么什么是白平衡呢？ 白 平衡就是针对不同色温条件下， 通过调整摄像机内部的色彩电路使拍摄出来 的影像抵消偏色，更接近人眼的视觉习惯。 白平衡可以简单地理解为 在任意 色温条件下，摄像机镜头所拍摄的标准白色经过电路的调整，使之成像后仍 然为白色。