【正文】 器將過(guò)載，使視頻信號(hào)畸變。為此，需利用攝像機(jī)的自動(dòng)增益控制 (AGC)電路去探測(cè)視頻信號(hào)的電平，適時(shí)地開(kāi)關(guān) AGC，從而使攝像機(jī)能夠在較大的光照范圍內(nèi)工作，此即動(dòng)態(tài)范圍，即在低照度時(shí)自動(dòng)增加攝像機(jī)的靈敏度，從而提高圖像信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)獲得清晰的圖像。 自動(dòng)增益控制 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 29 3) 背景光補(bǔ)償 通常 ， 攝像機(jī)的 AGC工作點(diǎn)是通過(guò)對(duì)整個(gè)視場(chǎng)的內(nèi)容作平均來(lái)確定的 ， 但如果視場(chǎng)中包含一個(gè)很亮的背景區(qū)域和一個(gè)很暗的前景目標(biāo) ， 則此時(shí)確定的 AGC工作點(diǎn)有可能對(duì)于前景目標(biāo)是不夠合適的 ， 背景光補(bǔ)償有可能改善前景目標(biāo)的顯示狀況 。 當(dāng)背景光補(bǔ)償為開(kāi)啟時(shí)，攝像機(jī)僅對(duì)整個(gè)視場(chǎng)的一個(gè)子區(qū)域求平均來(lái)確定其 AGC工作點(diǎn)，此時(shí)如果前景目標(biāo)位于該子區(qū)域內(nèi)時(shí)，則前景目標(biāo)的可視性有望改善。 背景光補(bǔ)償 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 30 4) 電子快門 在 CCD攝像機(jī)內(nèi)，是用光學(xué)電控影像表面的電荷積累時(shí)間來(lái)操縱快門的。電子快門控制攝像機(jī) CCD的累積時(shí)間，當(dāng)電子快門關(guān)閉時(shí)，對(duì)于 NTSC攝像機(jī)，其 CCD累積時(shí)間為 1/60 s；對(duì)于 PAL攝像機(jī)，則為 1/50 s。當(dāng)攝像機(jī)的電子快門打開(kāi)時(shí)，對(duì)于 NTSC攝像機(jī)，其電子快門以 261步覆蓋從 1/60 s到 1/10 000 s的范圍；對(duì)于 PAL型攝像機(jī)，其電子快門則以 311步覆蓋從 1/50 s到 1/10 000 s的范圍。當(dāng)電子快門速度增加時(shí)，在每個(gè)視頻場(chǎng)允許的時(shí)間內(nèi)，聚焦在 CCD上的光減少，結(jié)果將降低攝像機(jī)的靈敏度，然而，較高的快門速度對(duì)于觀察運(yùn)動(dòng)圖像會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“ 停頓動(dòng)作 ” 效應(yīng)，這將大大地增加攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)分辨率。 電子快門 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 31 5) 白平衡調(diào)整 (1) 自動(dòng)白平衡 。 自動(dòng)白平衡有下述兩種工作方式： ● 連續(xù)方式 ——此時(shí)白平衡設(shè)置將隨著景物色彩溫度的改變而連續(xù)地調(diào)整 ， 范圍為 2800～ 6000 K。 這種方式對(duì)于景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場(chǎng)合是最適宜的 ， 使色彩表現(xiàn)自然 ， 但對(duì)于景物中很少甚至沒(méi)有白色時(shí) ， 連續(xù)的白平衡不能產(chǎn)生最佳的彩色效果 。 白平衡調(diào)整 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 32 ● 按鈕方式 —— 先將攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)諸如白墻、白紙等白色目標(biāo)，然后將自動(dòng)方式開(kāi)關(guān)從手動(dòng)撥到設(shè)置位置，保留在該位置幾秒鐘或者至圖像呈現(xiàn)白色為止；在白平衡被執(zhí)行后，將自動(dòng)方式開(kāi)關(guān)撥回手動(dòng)位置以鎖定該白平衡的設(shè)置，此時(shí)白平衡設(shè)置將保持在攝像機(jī)的存儲(chǔ)器中，直至再次執(zhí)行被改變?yōu)橹?，其范圍?2300～ 10 000 K。在此期間，即使攝像機(jī)斷電也不會(huì)丟失該設(shè)置。以按鈕方式設(shè)置白平衡最為精確和可靠，適用于大部分應(yīng)用場(chǎng)合。 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 33 (2) 手動(dòng)白平衡 。 開(kāi)手動(dòng)白平衡將關(guān)閉自動(dòng)白平衡 ， 此時(shí)改變圖像的紅色或藍(lán)色狀況有多達(dá) 107個(gè)等級(jí)供調(diào)節(jié) ， 如增加或減少紅色各一個(gè)等級(jí) ， 增加或減少藍(lán)色各一個(gè)等級(jí) 。 除此之外 ， 有的攝像機(jī)還有將白平衡固定在 3200 K(白熾燈水平 )和5500 K(日光水平 )等檔次命令 。 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 34 6) 色彩調(diào)整 對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言 ， 是不需要對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行色彩調(diào)整的 ，如需調(diào)整則需細(xì)心調(diào)整以免影響其他色彩 。 可調(diào)色彩方式有： ● 紅色 —黃色色彩增加 ， 此時(shí)將紅色向洋紅色移動(dòng)一步 。 ● 紅色 —黃色色彩減少 ， 此時(shí)將紅色向黃色移動(dòng)一步 。 ● 藍(lán)色 —黃色色彩增加 ， 此時(shí)將藍(lán)色向青藍(lán)色移動(dòng)一步 。 ● 藍(lán)色 — 黃色色彩減少，此時(shí)將藍(lán)色向洋紅色移動(dòng)一步。 色彩調(diào)整 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 35 7) 數(shù)字化式的調(diào)整控制方法 新型攝像機(jī)對(duì)前述各項(xiàng)可選參數(shù)的調(diào)整采用數(shù)字式調(diào)整控制，此時(shí)不必手動(dòng)調(diào)節(jié)電位計(jì)而是采用輔助控制碼，而且這些調(diào)整參數(shù)被儲(chǔ)存在數(shù)字記憶單元中，增加了機(jī)子的穩(wěn)定性和可靠性。 數(shù)字化式的調(diào)整控制 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 36 4． 攝像機(jī)的選擇 攝像機(jī)分為彩色和黑白兩種，一般黑白攝像機(jī)要比彩色的靈敏度高，比較適合于光線不足的地方，如果使用的目的只是監(jiān)視景物的位置和移動(dòng)情況，可采用黑白攝像機(jī)；如果要分辨被攝像物體的細(xì)節(jié)，比如分辨衣服和景物的顏色，則采用彩色的比較好。在選擇攝像機(jī)時(shí)具體應(yīng)注意如下一些要素。 4．?dāng)z像機(jī)的選擇 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 37 1) CCD 芯片的尺寸 CCD芯片是攝像頭的核心， CCD的成像尺寸越小則攝像機(jī)的體積可以做得越小。在相同的光學(xué)鏡頭下，成像尺寸越大，視場(chǎng)角越大，如表 12。 CCD芯片已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種尺寸， CCD的成像尺寸以前常用的有 1/2英寸、 1/3英寸等，目前采用的芯片大多數(shù)為 1/3英寸和 1/4英寸。 CCD 芯片的尺寸 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 38 表 12 CCD芯片的成像尺寸 芯 片 規(guī) 格 成像面大小 ( 寬高 ) 對(duì) 角 線 1/ 4 英寸 3 . 6 2 . 7 m m 4. 5 m m 1/ 3 英寸 4. 8 3. 6 m m 6 m m 1/ 2 英寸 6. 4 4. 8 m m 8 m m 2 /3 英寸 8. 8 6 .6 m m 11 m m 1 英寸 12 .8 9 .6 m m 1 6 m m 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 39 2) 分辨率的選擇 評(píng)估攝像機(jī)分辨率的指標(biāo)是水平分辨率，其單位為線對(duì)，即成像后可以分辨的黑白線對(duì)的數(shù)目。常用的黑白攝像機(jī)的分辨率一般為 380～ 600線，彩色的為 380～ 480線，其數(shù)值越大成像越清晰。一般的監(jiān)視場(chǎng)合，用 400線左右的黑白攝像機(jī)就可以滿足要求，而對(duì)于醫(yī)療、圖像處理等特殊場(chǎng)合，用 600線的攝像機(jī)能得到更清晰的圖像。彩色攝像機(jī)的典型分辨率是在320到 500電視線之間，主要有 330線、 380線、 420線、 460線、500線等不同檔次。 分辨率的選擇 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 40 3) 成像靈敏度 通常用最低環(huán)境照度要求來(lái)表明攝像機(jī)靈敏度。 2～ 3 lx屬一般照度，現(xiàn)在也有低于 1 lx的普通攝像機(jī)問(wèn)世。月光級(jí)和星光級(jí)等高增感度攝像機(jī)可工作在很暗的條件下，如 lx的攝像機(jī)用于普通的監(jiān)視場(chǎng)合。在夜間使用或環(huán)境光線較弱時(shí)，推薦使用 lx的攝像機(jī)。與近紅外燈配合使用時(shí)，也必須使用低照度的攝像機(jī)。 成像靈敏度 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 41 4) 電子快門 電子快門的時(shí)間在 1/50～ 1/100 000 s之間，攝像機(jī)的電子快門一般設(shè)置為自動(dòng)電子快門方式，可根據(jù)環(huán)境的亮暗自動(dòng)調(diào)節(jié)快門時(shí)間，得到清晰的圖像。有些攝像機(jī)允許用戶自行手動(dòng)調(diào)節(jié)快門時(shí)間，以適應(yīng)某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合。 電子快門 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 42 5) 外同步與外觸發(fā) 外同步是指不同的視頻設(shè)備之間用同一同步信號(hào)來(lái)保證視頻信號(hào)的同步，它可保證不同的設(shè)備輸出的視頻信號(hào)具有相同的幀、行的起止時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)外同步，需要給攝像機(jī)輸入一個(gè)復(fù)合同步信號(hào) (Csync)或復(fù)合視頻信號(hào)。外同步并不能保證用戶從指定時(shí)刻得到完整的連續(xù)的一幀圖像，要實(shí)現(xiàn)這種功能，必須使用特殊的具有外觸發(fā)功能的攝像機(jī)。 外同步與外觸發(fā) 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 43 6) 光譜響應(yīng)特性 CCD器件由硅材料制成，對(duì)近紅外比較敏感，光譜響應(yīng)可延伸至 μ m左右。其響應(yīng)峰值為綠光 (550 nm)。夜間隱蔽監(jiān)視時(shí)，可以用近紅外燈照明，人眼看不清環(huán)境情況，在監(jiān)視器上卻可以清晰成像。由于 CCD傳感器表面有一層吸收紫外線的透明電極，所以 CCD對(duì)紫外光不敏感。彩色攝像機(jī)的成像單元上有紅、綠、藍(lán)三色濾光條，所以彩色攝像機(jī)對(duì)紅外光、紫外光均不敏感。 光譜響應(yīng) 頻率： …… 紅外線 可見(jiàn)光 紫外線 X射線 …… 光速 =波長(zhǎng) *頻率 波長(zhǎng)：紅外線 可見(jiàn)光 紫外線 紅外線波長(zhǎng)范圍 775 ～ 1500 nm。 紫外線的波長(zhǎng)范圍在 100～ 400nm 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 44 7) 鏡頭安裝方式 鏡頭安裝方式常見(jiàn)的有 C和 CS方式，二者間的不同之處在于感光距離不同，即鏡頭與攝像機(jī)接觸面至鏡頭焦平面 (攝像機(jī)CCD光電感應(yīng)器應(yīng)處的位置 )的距離不同， C型接口此距離為 mm， CS型接口此距離為 mm。 C型鏡頭與 C型攝像機(jī)、CS型鏡頭與 CS型攝像機(jī)可以配合使用。 C型鏡頭與 CS型攝像機(jī)之間增加一個(gè) 5 mm的 C/CS轉(zhuǎn)接環(huán)可以配合使用。 CS型鏡頭與 C型攝像機(jī)無(wú)法配合使用。 鏡頭安裝方式 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 45 5． DSP攝像機(jī) (1) 由于采用了數(shù)字檢測(cè)和數(shù)字運(yùn)算技術(shù)而具有智能化背景光補(bǔ)償功能。常規(guī)攝像機(jī)要求被攝景物置于畫(huà)面中央并要占據(jù)較大的面積方能有較好的背景光補(bǔ)償，否則過(guò)亮的背景光可能會(huì)降低圖像中心的透明度。而 DSP攝像機(jī)是將一個(gè)畫(huà)面劃分成 48個(gè)小處理區(qū)域來(lái)有效地檢測(cè)目標(biāo)，這樣即使是很小的、很薄的或不在畫(huà)面中心區(qū)域的景物均能清楚地呈現(xiàn)。 5． DSP攝像機(jī) 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 46 (2) 由于 DSP技術(shù)而能自動(dòng)跟蹤白平衡，即可以在任何條件檢測(cè)和跟蹤 “ 白色 ” ，并以數(shù)字運(yùn)算處理功能來(lái)再現(xiàn)原始的色彩。傳統(tǒng)的攝像機(jī)因系對(duì)畫(huà)面上的全部色彩作平均處理，這樣如果彩色物體在畫(huà)面上占據(jù)很大面積，那么彩色重現(xiàn)將不平衡，也就是不能重現(xiàn)原始色彩。 DSP攝像機(jī)是將一個(gè)畫(huà)面分成 48個(gè)小處理區(qū)域，這樣就能夠有效地檢測(cè)白色，即使畫(huà)面上只有很小的一塊白色，該攝像機(jī)也能跟蹤它從而再現(xiàn)出原始的色彩。在拍攝網(wǎng)格狀物體時(shí)，可將由攝像機(jī)彩色噪聲引起的圖像混疊減至最少。 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 47 6． 紅外線攝像機(jī) 紅外線攝影機(jī) (INFRARED CAMERA)是采用紅外光源成像的攝影機(jī) ， 原則上可以用于零照度的監(jiān)控環(huán)境 。 “ 可見(jiàn)光 ” 指紅橙黃綠青藍(lán)紫光，是人眼可見(jiàn)之光。它的波長(zhǎng)大約為 380～ 775 nm。紅色光波再上去之光波謂之紅外線，它的波長(zhǎng)大約為 775～ 1500 nm。紅外線人眼是無(wú)法看到的，就如同手機(jī)的電波人眼也無(wú)法看到一樣。 6．紅外線攝像機(jī) 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 48 要實(shí)現(xiàn)紅外線的夜視 ， 相當(dāng)于在全黑的環(huán)境里能看到東西 ， 這必須有一個(gè)媒介 ， 這個(gè)媒介就是 CCD攝影機(jī) 。 CCD攝影機(jī)除了對(duì)可見(jiàn)光之反射有感應(yīng)之外 ， 它對(duì)于紅外光之反射也一樣有感應(yīng) 。 紅外線這個(gè)我們看不到的光 ， 它卻看得到 ， 而將 CCD攝影機(jī)所得到的信號(hào)輸送到電視機(jī)轉(zhuǎn)換成影像 ， 于是我們也能看到它所看到的了 。 紅外線可以透視絲質(zhì)或尼龍 (石化 )材質(zhì)等布料，就像 X光可以透視人體一樣，不同波長(zhǎng)的光波各有不同程度的透視能力。但人眼看不見(jiàn)紅外線，一樣要透過(guò) CCD攝影機(jī)當(dāng)媒介將其轉(zhuǎn)換成我們看得見(jiàn)的電視畫(huà)面。 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 49 所以紅外線只可被攝影機(jī)感應(yīng)，無(wú)法被肉眼看見(jiàn)，可用于夜晚輔助照明，而又不讓人知道，這些特性使得紅外線攝影機(jī)在監(jiān)控領(lǐng)域被大量使用。紅外線攝影機(jī)按其拍照距離有 10 m、50 m、 100 m之分。 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 50 表 13 參考環(huán)境照度 環(huán) 境 照度 /lx 夏日陽(yáng)光下 100 000 陰天室外 10 000 電視臺(tái)演播室 1000 距 60 W 臺(tái)燈 60 cm 的桌面 300 室內(nèi)日光燈 100 黃昏室內(nèi) 10 20 cm 處燭光 10 ～ 15 夜間路燈 參考環(huán)境照度表 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 51 7． 低照度攝像機(jī) 1) 晝夜型攝像機(jī) (Color/Mono) 晝夜型攝像機(jī)也即白天彩色 /晚上黑白攝像機(jī)，它是利用黑白影像對(duì)紅外線感度較高的特點(diǎn)，在一定的光源條件下，利用線路切換的方式將影像由彩色轉(zhuǎn)為黑白，以便于搭配紅外線。在彩色 /黑白線路轉(zhuǎn)換的技術(shù)演進(jìn)過(guò)程中，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 1～ 3 lx)即利用數(shù)字電路將彩色信號(hào)消除掉，成為黑白影像，且為了搭配紅外線，亦拿掉了彩色攝像機(jī)不可缺的紅外線濾除器。 7．低照度攝像機(jī) 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 52 晝夜型攝像機(jī)的照度在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上最低標(biāo)示數(shù)值甚至為 0 lx，但真正的 “ 低照度攝像機(jī) ” 應(yīng)指攝像機(jī)本身所采用的組件技術(shù)可達(dá)到的功能，而白天彩色 /晚上黑白的攝像機(jī)因受限于CCD感度，本身并無(wú)法改變，只是利用線路切換及搭配紅外光的方式將功能提升，不能算是低照度攝像機(jī)。目前此類攝像機(jī)在市場(chǎng)上仍有其特定的需求群。 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 53 2) 低速快門攝像機(jī) (Slow Shutter) 此類攝像機(jī)又稱為 (畫(huà)面 )累積型攝像機(jī) ， 是利用計(jì)算機(jī)內(nèi)存技術(shù) ， 連續(xù)將幾個(gè)因光線不足而較顯模糊的畫(huà)面累積起來(lái) ，成為一個(gè)影像清晰的畫(huà)面 。 此類攝像機(jī)獲得低照度下圖像的方法是通