安防摄像机-翔洲宏 技术学堂 - 翔洲宏科技 

安防摄像机

2012-02-25
  摄像机是安防工程中的核心设备,如何选择合适的摄像机是直接关系到安防工程质量的关键, 这个问题看起来简单,实质是检验一个安防设计人员和施工技术人员专业水平的要素。
  摄像机的各项技术指标很多,功能特点五花八门,外形、品种千差万别,价格也从几百元——几千元不等。俗话说一分钱一分货。为什么同样的彩色摄像机,价格会相差如此之多?难道仅仅是品牌机之差吗?非也,质量之差,功能之差,综合性能之差是主要因素。本文从以下几个方面作一阐述。
  一、 图像清晰度。是个综合性指标的反映,首先由CCD的水平分辨率决定。虽然不同厂商生产的CCD有质量差异。同种品牌的CCD也有等级差别,但其实CCD就只有两种等级:中解的330线左右;高解480线左右。并没有国内普遍采用的420线之说。由于垂直分辨率是个固定值(PAL制式扫描625线,减去每帧40线消隐时间,实际上585TVL),由电视制式决定的。而唯一表示摄像机性能的只能是水平分辨率,水平分辨率又由CCD的固有像素和后端处理时钟频率和采样频率决定。由于实际高效带滤波器决定了图像信号频率为6MHz左右。因此水平分辨率最高只能达到480TVL。随着生产技术的不断提高,最近国外厂商DSP处理能达到7MHz的高通滤波器,使水平分辨达到520线左右。对于采光元件CCD来说,国际上并没有大的技术突破。图像是否清晰除了摄像机本身CCD的指标外,后端信号处理如:勾边电路、对比度、彩色还原性、信噪比、甚至工程安装时镜头调焦是否准确等等。影响视觉清晰度因素很多。除银行柜员制监控需要近距离摄实物,分辨细节要用高线摄像机外,一般的安防监控其实对CCD的分辨率要求并不高。一款各项指标都较好的摄像机光用肉眼是很难分辨520线、480线和330线的区别。除非用专业检测设备或将图像放大处理后来区分。(这里所讲意思并非指分辨率不重要,主要指视觉清晰度是多重因素影响结果)
  二、 被摄物体最低照度LUX。是摄像机的另一个重要技术指标。随着安防项目运用场合的扩展,越来越多的工程项目要求晚上也能看清图像,于是便应运而生出日夜两用摄像机。请工程商注意,最低被摄物体照度(灵敏度)既与CCD本身的灵敏度有关,又与被测条件有关,不能单纯看LUX数值而要看测定条件。如:光源色温,最大增益,选用镜头等条件下所?y定照度才有可比性。一般标准测定条件光源色温应为3100K+-100K;最大增益(AGC)20db-26db,黑白图像可适当增大到32 db,否则图像噪点增加,将影响清晰度,信噪比差;选用镜头时被测物体测定值上应标明镜头亮度值(F1.2 透光率),选用镜头数字越小照度LUX会显得越低。由于用户不可能选用F0.9或F0.75的镜头(价值很高)。所以我们鉴别摄像机的照度必须注意选用相同镜头条件下的照度值(如F1.2~F1.4),才有可比性。
  说到照度就牵涉到彩色转黑白、感红外、滤光片切换、双CCD等等都是为满足低照度要求派生出来的摄像机功能。
  彩色转黑白摄像机:是彩色摄像机白天照度充足情况下输出彩色图像,晚上光线变暗时关闭彩色成份变为黑白图像,并同时提高AGC增加增益,能相对提高图像亮度的技术手段,增加成本不高,效果也不明显。
  感红外摄像机,感红外又分为两种。低档次的是不去除CCD前面的滤光器(IRCUT),而是适当改变滤光器的光通波长,使部分红外波长光进入CCD感应。这种摄像机会牺牲彩色还原性而造成偏色,为弥补这点不足,一般厂商会故意降低彩色浓度,使彩色画面显得较淡,发白,降低人眼对彩色偏色的感觉。另一种为高档次的日夜两用摄像机,除采用高灵敏度CCD外,技术上采用自动反馈原理,当光线较暗时,电信号减弱,起动小型机械装置,使滤光器不再庶挡CCD,使CCD感应全光谱,同时关闭彩色成份,使画面成黑白图像,使之成为完全的黑白摄像机,这样既提高了CCD的灵敏度,又能感应红外光。白天当照度达到 6=10LUX左右,反馈电机再次起动,滤光器再次庶挡CCD,目的使白天不感红外,不影响彩色的还原性,这种摄像机才是目前真正的日夜两用摄像机。有一点必须澄清所谓日夜两用摄像机并不是晚上不借助灯光就能看清物体,无非是感光灵敏度高一些,但再好的日夜两用摄像机也只能达到黑白摄像机的效果。
  带红外灯一体化摄像机,这种摄像机是目前国内市场最流行模式,它是为了适应国内市场日夜两用、低成本的需求而设计的。由于红外发光管LED质量的提高和价格低廉,生产商把红外灯和简易型摄像机组合起来,适应用户需求。由于采用的前面所述不去除滤光片的感红外的方法,此种摄像机只能做成低分辨率、彩色略有偏色的低档次摄像机,不适合正规安防工程使用,此种机器有一个致命弱点,即可靠性较差。由于红外灯是发热元件,摄像机又是发热元件(国内普遍采用单片机),两热碰在一起,如果处理不好,故障率会大大增加。但一般要求不高的场合使用,还是有一定的价格优势。
  其他还有采用场累积方式提高晚上被摄物体照度摄像机,即降低电子快门速度来提高CCD的感光度,但噪点成分会增加,移动的物体会出现拖尾,图像模糊现象,没有太大的实际意义,不建议采用。
  双CCD摄像机,则采用两块彩色,黑白不同CCD单片摄像机,利用光敏切换输出电路,这种摄像机一般都带红外灯。
  三、 超宽动态、强光抑制、强光反转
  这些功能并非是摄像基本指标,而是摄像机生产厂商为满足客户特殊需要而增加的功能。
  超宽动态:其实是背光补偿(BLC)的一种增强型,在信号处理上采用多点采集光电信号,进行计算选择一个平均暴光量,控制电子快门速度,使两者都能看清图像 物体。这种摄像机一般价格会较高,只适合某些银行临街的营业柜台和明暗反差很大的场所。
  强光抑制、强光反转:只专为道路监控开发的摄像机,由于道路监控在晚上不但要求照度低,而且因车灯,路灯的强光产生的光晕使得被摄周围物体分辨不清,有的还要看清车牌。为此采用1/2寸CCD,提高了CCD的灵敏度增大感光量,达到低照度,为抑制光晕采用超宽动态也不行,收光电路要使晚上强灯光尽量使之不扩散,不影响周围亮度,使灯光的高亮度仅仅局限于本身圆形灯范围,这种技术的难度是很大的,一般摄像机厂商是很难做到理想的效果,目前应该是摄像机处理电路的最高技术。因此,摄像机价都很高。
  四、 摄像机的其他技术指标及其发展方向
  摄像机除了前三方面功能指标外,尚有一些不为人注意的指标也很重要。
  1、 信噪比,鉴别摄像机画面是否干净的重要指标,一般(AGC OFF)情况应控制在48~52db之间,小于48db图像噪点增多,一般低档摄像机这个指标基本达不到。
  2、 咖玛系数是对比度指数,一般摄像机只有0.45一种档次,高档摄像机有0.8~1可调,用于被摄物体在画面景色平淡的情况下,用于提高图像的层次感,大大提高视觉上的清晰度。
  3、 自动白平衡:自动调节各环境光源情况下,保持彩色还原性,不偏色,是摄像机档次高低的极其重要的评价标准。
  4、 摄像机输入电压:从原理上讲彩色摄像机必须采用交流输入电源,AC220V或AC24V,而不能用直流电源,因为彩色信号的稳定要靠交流同步信号较正,否则容易引起色漂。目前,国内采用直流输入,一般都是采取降低彩色浓度使色漂不明显的方法,这按照国际标准是不允许的,采用自动光圈镜头是弥补色漂问题的办法。
  5、 摄像机今后发展的趋势,摄像机随着运用场合的越来越广,对摄像机的智能化提出了新的要求,如影像稳定系统;图像的自动生物识别系统;自动记数;自动报警系统等功能,由于DSP集成化程度越来越高,摄像机的电路越来越简单,为智能化的软件开发留下了足够的空间,今后的摄像机将集多项自动功能和图像压缩、存储,传输为一体的智能化前端设备。
  综上所述,安防工程中如何正确选择合适的摄像机,首要条件是充分了解摄像机的各项性能指标的作用,再根据该项目的具体情况如:自然环境条件,(主要指光照条件,是否有逆光,是否有强光,是否晚上使用),辅助光源照度如何?被摄物体范围大小?(一般被摄物体范围小反而分辨率要求高),用户的经济承受能力等等。才能针对客户要求做出比较正确的选择,设计出既经济又合理的安防工程方案来。
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