來源：今日頭條北京炫億時(shí)代

前置攝像頭是監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。你對相機(jī)了解多少？今天讓我們更深入的了解一下。以下是一些關(guān)于相機(jī)參數(shù)的內(nèi)容。

第一，不可低估的鏡頭

鏡頭是相機(jī)的眼睛。為了適應(yīng)不同的監(jiān)控環(huán)境和要求，需要配置不同規(guī)格的鏡頭。比如在室內(nèi)重點(diǎn)監(jiān)控中，要拍攝視野角度清晰大的圖像，必須配置廣角鏡頭；在室外停車場，既要看到停車場的全景，也要看到車的細(xì)節(jié)。這時(shí)候需要廣角和變焦鏡頭。在邊境線和海防線的監(jiān)控中，需要拍攝超遠(yuǎn)圖像。

1.鏡頭主要參數(shù)

焦距(f):焦距是鏡頭和感光元件之間的距離。通過改變鏡頭的焦距，可以改變鏡頭的放大率和拍攝圖像的大小。當(dāng)物體與鏡頭距離較遠(yuǎn)時(shí)，我們可以用下面的公式表示:鏡頭的放大率≈焦距/物距。增加鏡頭焦距增加放大倍數(shù)，可以拉近視野，縮小畫面范圍，看清楚視野細(xì)節(jié)；鏡頭焦距減小，放大倍數(shù)減小，畫面范圍擴(kuò)大，可以看到更大的場景。

視角:在工程實(shí)踐中，我們經(jīng)常使用水平視角來反映圖片的拍攝范圍。焦距f越大，視場角越小，感光元件上形成的圖像范圍越小。相反，焦距f越小，視角越大，在感光元件上形成的圖像范圍越大。

光圈:光圈安裝在鏡頭后面。光圈越大，通過鏡頭的光量越大，圖像清晰度越高；光圈越小，通過鏡頭的光量越小，圖像清晰度越低。通常用f(光通量)表示。F=焦距(f)/清晰光圈。在相機(jī)的技術(shù)規(guī)格中，我們經(jīng)常可以看到參數(shù)6mm/F1.4，表示鏡頭的焦距為6mm，光通量為1.4，那么我們就可以很容易的計(jì)算出透明光的光圈為4.29mm，同樣的焦距f，f值越小，光圈越大，到達(dá)CCD芯片的光通量越大，鏡頭越好。

2.鏡頭分類

按視角大小分類

按孔徑分類

第二，提高圖像清晰度的根本是提高相機(jī)的靈敏度

1、感光元件的作用

目前主流監(jiān)控?cái)z像機(jī)的感光元件采用的是CCD元件，實(shí)際上是光電轉(zhuǎn)換元件。與以前的CMOS光敏元件相比，CCD的靈敏度是CMOS的3到10倍，因此CCD芯片可以接收更多的光信號，這些光信號被轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過視頻處理電路的濾波和放大，形成視頻信號輸出。接收到的光信號越強(qiáng)，視頻信號的幅度就越大。當(dāng)視頻信號連接到監(jiān)視器或電視的視頻輸入時(shí)，可以看到視頻圖像。提高圖像清晰度就是提高相機(jī)的靈敏度。

2.鏡頭和電荷耦合器件傳感器的配置

如圖1所示，在CCD傳感器上形成的圖像小于原始圖像，在CCD芯片上形成的圖像大小不同。

CCD的成像尺寸通常為1/2英寸和1/3英寸，CCD的尺寸規(guī)格決定了相機(jī)的規(guī)格。

透鏡和電荷耦合器件光敏元件的配置

CCD的成像尺寸，即相機(jī)屏幕的寬高比與電視屏幕相同，一般為4: 3。這確保了攝像機(jī)的視頻圖像不會(huì)在顯示器上變形。

鏡頭的規(guī)格也分為1/2英寸、1/3英寸等。1/2英寸鏡頭可用于1/2英寸和1/3英寸相機(jī)；1/3寸鏡頭只能用于1/3寸相機(jī)，不能用于1/2寸相機(jī)，因?yàn)?/3寸鏡頭的光通量只有1/2寸鏡頭的44%，不能滿足1/2寸相機(jī)的光通量要求。

我們來說明一下鏡頭焦距的配置。確定合適的焦距是決定圖像質(zhì)量的重要因素。f=vD/Vf=hD/H .其中f代表焦距，v代表CCD成像尺寸的高度，v代表被觀察物體的高度，h代表CCD成像尺寸的寬度，h代表被觀察物體的寬度，d代表物體到鏡頭的距離。假設(shè)用1/3”的CCD攝像頭進(jìn)行觀察，被測物體寬500mm，高400mm，鏡頭焦點(diǎn)距離物體5000mm。根據(jù)公式可以計(jì)算出焦距f = 4.8× 5000/500 ≈ 48mm或焦距f = 3.6× 5000/400 ≈ 45mm。

第三，如何在光照條件不好的環(huán)境中捕捉清晰的圖像

監(jiān)控?cái)z像頭需要在夜間光線不好的情況下捕捉清晰的圖像，即使是在沒有光線的情況下。在相機(jī)索引中，我們經(jīng)?？梢钥吹降驼斩取?/p>

1、照度的概念

照度是衡量相機(jī)感光度的單位，用Lux表示，即相機(jī)能捕捉到的圖像有多暗。Lux值越低，表明相機(jī)在較低的光照條件下可以捕捉到清晰的圖像。我們知道，攝像頭產(chǎn)生的視頻信號標(biāo)稱值為1v，標(biāo)準(zhǔn)值為700mv。例如，如果使用光圈為F1.2的鏡頭，當(dāng)拍攝場景的照度值為0.02Lux/f1.2時(shí)，攝像機(jī)輸出的視頻信號幅度為700mv標(biāo)準(zhǔn)幅度的33%-50%..測試最低照度值時(shí)，一定要注意鏡頭光圈大小。F值越小，光圈越大，所需照度越低。不同的光圈有不同的最小照度值。

2.低照度攝像機(jī)的實(shí)現(xiàn)方案

我們知道CCD相機(jī)可以分為彩色相機(jī)和黑白相機(jī)。普通相機(jī)的最低照度如下。

可見光的波長范圍為380 nm ~ 780 nm，從長到短可分為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。波長比紫光短的叫紫外光，波長比紅外光長的叫紅外光。CCD傳感器表面有一個(gè)吸收紫外光的透明電極，所以CCD不能接受紫外光。普通彩色相機(jī)的CCD芯片上有紅、綠、藍(lán)濾光片，所以彩色相機(jī)感受不到紅外光。而普通的CCD黑白相機(jī)光譜范圍廣，既能感受可見光，又能感受紅外光。

根據(jù)上述原理，工程師在光線不好的情況下，往往采用以下方案來拍攝清晰的圖像。

(1)普通低照度CCD黑白相機(jī)+紅外燈

監(jiān)控現(xiàn)場安裝紅外燈，輻射“照明”，產(chǎn)生人眼不可見但普通攝像頭可以捕捉到的紅外光。夜拍可以用CCD黑白相機(jī)實(shí)現(xiàn)。

(2)彩色轉(zhuǎn)黑白相機(jī)+紅外燈

所謂的彩色轉(zhuǎn)黑白相機(jī)，是指白天是彩色相機(jī)，晚上光照條件不好時(shí)，利用黑白圖像對紅外線敏感度高的特點(diǎn)，自動(dòng)切換到黑白模式，在紅外線的配合下拍攝。與紅外燈配合時(shí)，低照度攝像機(jī)必須滿足紅外燈支持最低照度。

(3)紅外低照度彩色攝像機(jī)

紅外低照度彩色相機(jī)的紅外靈敏度比一般相機(jī)高4倍以上，可以在零照度(0Lux)下工作。

紅外低照度彩色攝像機(jī)

(4)低速快門照相機(jī)

低速快門相機(jī)，又稱圖片積累相機(jī)，通過電腦連續(xù)存儲(chǔ)多幀(最多128幀)因光線不足而模糊的圖片，并積累成為清晰的圖片。借助SLOWSHUTTER技術(shù)，在0.008LUX/F1.2的照度下實(shí)現(xiàn)拍攝，這種低照度相機(jī)適用于博物館、夜間生物活動(dòng)觀測、夜間軍事海岸線監(jiān)控等。

(5)超低照度攝像機(jī)

采用EXVIEWHAD技術(shù)，大大提高了超低照度相機(jī)的靈敏度，彩色照度可達(dá)0.05LUX，黑白照度可達(dá)0.003-0.001LUX，使用專用紅外設(shè)備，可獲得高清黑白圖像，實(shí)現(xiàn)0Lux拍攝。

四.攝像機(jī)的控制

為了擴(kuò)大監(jiān)控范圍，要求監(jiān)控?cái)z像頭實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、變焦、變焦、自動(dòng)對焦等功能。這些功能的實(shí)現(xiàn)需要數(shù)字硬盤錄像機(jī)通過控制器來控制攝像頭。

1.旋轉(zhuǎn)控制

工程師用云臺(tái)安裝固定攝像頭。云臺(tái)分為固定式云臺(tái)和電動(dòng)云臺(tái)。固定云臺(tái)適合監(jiān)控范圍不大的情況。將攝像機(jī)安裝在固定云臺(tái)上后，調(diào)整攝像機(jī)的水平和俯仰角度，達(dá)到最佳工作狀態(tài)后，鎖定調(diào)整機(jī)構(gòu)。電動(dòng)云臺(tái)配有步進(jìn)電機(jī)，接收來自控制器的信號，驅(qū)動(dòng)攝像頭旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)精確定位，適合大規(guī)模監(jiān)控。

根據(jù)其旋轉(zhuǎn)特性，云臺(tái)可以分為只能左右旋轉(zhuǎn)的水平旋轉(zhuǎn)云臺(tái)和可以左右旋轉(zhuǎn)和上下旋轉(zhuǎn)的全方位云臺(tái)。一般來說，水平旋轉(zhuǎn)角度為0° ~ 350°，垂直旋轉(zhuǎn)角度為+90°。恒速云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)速一般為3 ~ 10/s，垂直轉(zhuǎn)速約為4 /s，變速云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)速一般為0 ~ 32/s，垂直轉(zhuǎn)速約為0 ~ 16/s，在一些高速攝像系統(tǒng)中，云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)速超過480/s，垂直轉(zhuǎn)速超過120 /s

2.實(shí)現(xiàn)電動(dòng)變焦、變焦和自動(dòng)對焦

(1)所謂集成相機(jī)，就是將鏡頭、CCD芯片、視頻處理電路、電源、機(jī)殼集成為一體，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)變焦、變焦、自動(dòng)對焦的功能。能否快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對焦是評價(jià)集成相機(jī)質(zhì)量的關(guān)鍵。好的產(chǎn)品可以一次對焦準(zhǔn)確，而質(zhì)量差的產(chǎn)品對焦會(huì)來回，需要多次才能定焦。目前集成相機(jī)的主流是16、18、20、22、27、32倍，發(fā)展趨勢是照度越來越低，光功率越來越高。注意這里的變焦放大指的是光學(xué)放大。

集成相機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)是鏡頭、CCD和DSP處理模塊。高端鏡頭主要由日本廠商掌握，如佳能、坎普塔爾、Avenir等。CCD芯片主要是日本的索尼，SonyCCD分為SuperHAD和Exview兩種，其中Exview是最新的技術(shù)，一般采用1/4英寸大小，比SuperHAD具有更高的性噪比；在DSP處理芯片上，索尼的DSP芯片可以很好的處理圖像顏色，讓圖像看起來很亮。而佳能和尼康的數(shù)碼相機(jī)在抓光模式和對焦上更勝一籌。

(2)采用電動(dòng)變焦鏡頭+普通相機(jī)

將電動(dòng)變焦鏡頭與普通攝像機(jī)相結(jié)合，利用普通攝像機(jī)的視頻驅(qū)動(dòng)原理，實(shí)現(xiàn)鏡頭焦距、光圈和對焦的自動(dòng)控制。目前，一些制造商已經(jīng)開發(fā)了一種超高倍60x電動(dòng)變焦鏡頭“D60×12.5”。其750mm的焦距(使用變焦擴(kuò)張鏡時(shí)可達(dá)1500mm)可清晰識別3公里外的人。

V.視頻圖像的網(wǎng)絡(luò)傳輸

1.模擬攝像機(jī)+數(shù)字硬盤錄像機(jī)+計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

這是目前應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。通過設(shè)置端口、網(wǎng)關(guān)、路由，以現(xiàn)場數(shù)字硬盤錄像機(jī)為服務(wù)器，在遠(yuǎn)程客戶的電腦上安裝專門的監(jiān)控軟件或插件。用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)看到千里之外的場景，實(shí)現(xiàn)單通道和多通道視頻的遠(yuǎn)程監(jiān)控和錄制。

2.模擬攝像機(jī)+網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器+計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

模擬攝像機(jī)輸出的信號是模擬信號，計(jì)算機(jī)處理的信號是數(shù)字信號，網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男盘栆彩菙?shù)字信號。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器將模擬攝像機(jī)的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由高效壓縮芯片壓縮編碼，輸出可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)字信號。因此，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器也可以稱為視頻編碼器。當(dāng)視頻服務(wù)器的一端連接模擬攝像頭的輸出信號，另一端插入電腦網(wǎng)線，然后在互聯(lián)網(wǎng)上的任意一臺(tái)電腦中設(shè)置網(wǎng)關(guān)和路由，打開IE瀏覽器，輸入IP地址或域名就可以在電腦中看到監(jiān)控畫面。如果模擬相機(jī)配有云臺(tái)，我們也可以通過電腦控制相機(jī)變焦、變焦、旋轉(zhuǎn)。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器必須嵌入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，無論是Linux還是Windows。穩(wěn)定性方面，Linux優(yōu)越。使用網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器可以選擇和配備不同的攝像頭，更加靈活。

3.網(wǎng)絡(luò)攝像頭+計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是模擬攝像機(jī)和網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的集成。攝像機(jī)內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換和視頻服務(wù)器功能。和網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器一樣，它可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)傳輸，也可以接收和發(fā)送報(bào)警信號。這樣比較方便，只要裝上網(wǎng)絡(luò)攝像頭，插上網(wǎng)線，就可以瀏覽了。

4.碼分多址無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

上面說的傳輸是有線傳輸，但是在移動(dòng)車輛(汽車)、偏遠(yuǎn)的礦山、山區(qū)顯然很難使用有線傳輸，可以使用成熟的無線通信技術(shù)。這里的代表產(chǎn)品是中國聯(lián)通的移動(dòng)視覺。移動(dòng)視頻通信碼分多址無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)是集碼分多址數(shù)據(jù)通信功能和數(shù)字視頻編碼功能于一體的便捷產(chǎn)品。它通過視頻壓縮編碼模塊對攝像機(jī)圖像進(jìn)行壓縮，并通過智能無線通信終端傳輸?shù)紺DMA網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)交互、發(fā)送/接收、加解密、編解碼、鏈路控制和維護(hù)等功能。該系統(tǒng)可以將實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像傳輸?shù)阶罱穆?lián)通通信網(wǎng)絡(luò)。實(shí)時(shí)圖像信息可以通過互聯(lián)網(wǎng)從系統(tǒng)的中央控制終端獲得。該系統(tǒng)融合了碼分多址網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，隨時(shí)隨地進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。

不及物動(dòng)詞通用技術(shù)指標(biāo)解讀

1.解決

圖像分辨率只是指屏幕上水平和垂直顯示的點(diǎn)數(shù)。比如1024×728，其中“1024”代表屏幕上水平方向顯示的點(diǎn)數(shù)，“768”代表屏幕上垂直方向顯示的點(diǎn)數(shù)。分辨率越高，圖像越清晰。分辨率越高，圖像顯示越清晰。

2、清晰度

相機(jī)的定義是用線來表示的，線分為水平線和垂直線。在實(shí)際工程應(yīng)用中，我們經(jīng)常使用水平線作為攝像機(jī)清晰度的評價(jià)指標(biāo)。線條越多，清晰度越高。常用的黑白相機(jī)定義一般為450-600，彩色相機(jī)定義一般為330-480。值越高，圖像越清晰。一般的監(jiān)控場合，450線左右的攝像頭可以滿足要求，對于醫(yī)療、圖像處理等特殊場合，600線的攝像頭可以獲得更清晰的圖像。

3.自動(dòng)增益控制

為了使攝像機(jī)在不同光照條件下輸出標(biāo)準(zhǔn)視頻信號，在視頻處理電路中引入自動(dòng)增益控制(AutoGainControl)，通過檢測視頻信號的平均電平值實(shí)現(xiàn)增益反饋控制。具有AGC功能的攝像頭在低照度下靈敏度會(huì)有所提高，但同時(shí)干擾信號會(huì)被放大，圖像會(huì)顯得有雜波。

4.背光補(bǔ)償(BLC)

當(dāng)相機(jī)在背光環(huán)境下拍攝時(shí)，屏幕上會(huì)出現(xiàn)黑色圖像。但是在安全方面，背光補(bǔ)償是必須的。當(dāng)引入背光補(bǔ)償功能時(shí)，如果相機(jī)檢測到拍攝圖像的一個(gè)區(qū)域的視頻電平相對較低，上述的AGC電路可以改善和增強(qiáng)該區(qū)域的視頻電平，增加輸出視頻信號的幅度，使整個(gè)圖像清晰明亮。如果你想看的主題由于明亮的背景而變暗，你可以將BLC設(shè)置為開，以補(bǔ)償強(qiáng)烈的背光。

5.電子快門開關(guān)

在攝像頭的后端，我們經(jīng)?？梢钥吹紼E/AI轉(zhuǎn)換開關(guān)。EE指電子快門模式；AI指的是自動(dòng)光圈鏡頭模式。相機(jī)的電子快門通常設(shè)置在自動(dòng)電子快門模式，通過這種模式，根據(jù)入射光的強(qiáng)度調(diào)整CCD圖像傳感器的曝光時(shí)間，以獲得清晰的圖像，電子快門時(shí)間在1/50-1/10萬秒之間。

6.信噪比

指信號電平與雜波電平之比，包括電源雜波、隨機(jī)雜波、單頻雜波等。經(jīng)常以分貝(dB)表示。信噪比越高，產(chǎn)生的雜波越少，圖像信號質(zhì)量越高。信噪比不得低于48dB。

7.白平衡

為了恢復(fù)物體的顏色，彩色相機(jī)必須保持正常的白平衡。