部分监控专用摄像机技术及参数介绍

摄像机是监控行业的领头羊，也是监控系统最关键的设备之一，它直接影响到图像的质量，始终是历次展览 次展会上的重头戏。摄像机的品种不断推陈出新，五花八门，式样繁多。

　　1 摄像机的分类

　　依摄像机采用技术分类有:

　　(1)模拟式摄像机

　　(2)具有数字处理功能的dsp摄像机

　　(3)dv格式的数字摄像机

　　依摄像机成像清晰度分类有:

　　(1)彩色高分辨率型，752×582像素，480线

　　(2)彩色标准分辨率型，542×582像素，420线

　　(3)黑白标准分辨率型，795×596像素，600线

　　(4)黑白低照度型，537×596像素，420线

　　 依摄像机成像光源分类有:

　　(1)正常照度可见光摄像机

　　(2)低照度摄像机

　　1)采用双ccd作彩色黑白转换的日夜两用型。

　　2)单ccd同轴多重型摄像机

　　3)低速快门型摄像机，也称为帧累积型

　　(3)夜视红外摄像机依摄像系统结构分有;

　　 依摄像系统结构分有:

　　(1)分离结构组合式摄像系统(有长型和短型像机之分)

　　(2)一体化球型摄像系统(最高水平如松下wv-cs850)

　　(3)迷你型、半球型摄像系统

　　(4)单板型摄像机

　　(5)针孔隐蔽型摄像机、钮扣式摄像机(button camera)

　　从技术上而言，围绕着摄像机的各种组成要素，包括摄像机的体积大小和外观、成像感应方式、分辨率、灵敏度、智能化程度(白平衡、逆光补偿、电子快门、同步方式、数字化处理、屏幕显示、自动增益等)、一体化水平、安装使用方式等诸多要素的千变万化，不断有新产品推出。当前，摄像机自身最突出的进步一是低照度和夜视性能大有长进，二是微型化方面进展迅速，三是网络传输功能大有提高。

　　 就安全防范系统而言，对摄像机的功能要求主要表现在下列三个方面:

　　1.要有较宽的动态范围，以此来弥补逆光补偿功能之不足和设置摄像机的移动探测功能。便处在强背景光下的阴暗物体仍能清晰成像。

　　2.具有低照度。使之既能在正常照度下成像，也能在低照度的场合成像，以实现全天候的监控。

　　3.摄像机的图像能够直接远程传送或联网发送。

　　2　摄像机技术上的进展

　　彩色摄像机除了主要的技术指标外，为了在具体应用中获得最佳视觉效果，还设置有一系列的可调整功能。包括背景光补偿blc、白平衡、可变电子快门aes、自动增益控制agc、同步方式的选择等。作为全球最大ccd芯片供应商的索尼公司和松下公司，其技术进步为众人瞩目，特别是数字化ccd芯片的水平。

　　1.sony公司采用 hyper had(hole accumulated diode，空穴累积二极管)ccd技术，通过在每一个像素上精确安装的微型镜头ocl(on chip lens)把光线会聚到感光区域，使得hyper had传感器有高灵敏度，使水平分辨率大为提高。成功地应用于像素值达到44万的1/3英寸彩色ccd摄象机ssc-dcl8p之中，高分辨率 使之成为安全防范和监视系统专用的dsp摄像机。

　　近期，sony公司又推出了最新的exwave had技术，并应用于ssc-334p摄像机之中。exwave had摄像机的ocl拥有接近零间隙结构，消除了每个微型镜头拍摄时产生无影区域，这令小孔累积层接收到最大数量的光线，这样，exwave had摄像机的感光度比sony公司hyper had摄像机整整高出二倍。另外，exwave had摄像机能把多余光线折射到ccd表面垂直变换记录器造成的污染(smear)减至最小，现已减低至hyper had摄像机1/50。因此exwave had是一项把极佳感光度和减至极低的smear levels成功结合在一起的全新技术。exwave had还包括了智能控制的数码后光补偿功能和超级自动增益控制agc功能，令摄像机在低照度下也能产生清晰可见的图像。

　　2.松下公司的超级动态技术

　　对摄像机而言，若被摄图像同时包含明亮区域和较暗区域，此时传统的背景光补偿技术，只能使镜头的光圈对被摄物阴暗的部分进行调整，而被摄区明亮的部分由于光圈增大导致曝光过度，图像发白，失去细节，因此致使拍摄效果不理想，背景光对监视对象的干扰成为需要解决的难题。松下公司为此推出了采用2倍速ccd芯片加图像处理大规模集成电路的方案，实现了第一代40倍(1/50秒～1/2000秒)动态范围和第二代80倍(1/50秒～1/4000秒)的动态范围，有了这种超级动态技术，在最恶劣的光照条件下，仍能进行高精度的全面监视，图像质量有大辐度的提高。松下公司的1/4"ccd摄像机wv-cs850达到彩色图像1 lux、黑白图像0.06lux的灵敏度，彩色480线、黑白570线的分辨率和50db的信噪比，并有22倍光学放大、10倍电子放大共计220倍的图像放大功能。

　　3.传统模拟信号处理摄像机是分开控制“光圈”和“增益”的，而sony公司新开发的数字光线强度控制功能，则利用了数字信号处理技术，通过自动调正"光圈"和"增益"两个因素来达到最佳配合，以此解决强烈的背景光使物体产生阴影的问题。这样使摄像机不管人射光如何变化(如从白天到黑夜)，都能在任何条件下和任何时间通过适当的光线获得清晰的图像，从而保证背景光补偿更有效地完成。称为全自动背景光补偿(blc)功能。

　　此外，因为摄像机感应的是整个画面范围，测量的是平均光线强度，因此无论物体出现在画面的任何地方，控制系统都能灵活地工作，这是测量图像光线强度方面显著的进步。从而使得毋须调整任何光线强度即可安装摄像机，使之适合于安全监控的多种应用。

　　4.新型的自动跟踪白平衡模式atw pro，保证了精确的彩色还原。atw pro是一个先进的白平衡装置，特别适合让操作者获得与他眼前所看到的同样效果的图像，有效地可操作彩色范围是2500k至6000k。特别在光线经常变化的环境下，也能让监视者看清物体，效果十分理想。目前市场使用比较成熟的产品有nikken的nk-685c和jvc的tk-c1481bec两款。不过自动跟踪白平衡模式仍然适合于白天的使用，正对强光或阳光时，色彩会偏向强光光源类似色调。

　　5.sony公司新开发的turbo agc(自动增益控制)技术，使控制增益的范围比普通agc范围宽6db，即将视像补光控制的范围由0～18db提升至0～24db，从而能更灵活和更有效地增强感光度，这样即使一个物体在非常低的照明条件下，也能很清楚地区别出来。

　　6.除有正常方式外，还有便图像轮廓鲜明(sharp)的方式。使用该方式可使图像的轮廓在画面上非常分明，当被摄物体融于一个场景，并带有与其相近颜色的阴影时，这种方式十分有效，而且这个功能在接有录像机时仍然有效，从而可记录下轮廓分明的图像。

　　7.数码操控的ccd自动光圈功能。随着照明的变化，摄像机会自动变化电子快门速度来控制光敏器件的曝光时间，快门速度范围可从1/50到1/100000秒。ccd自动光圈功能的另一优点将体现在记录的影像质量上。白天利用高速快门拍摄快速运动物体 (如车辆的牌照),在重播时能清晰可见。

　　8.诺亚电子公司采用sony公司的exview had ccd，制造出新一代数字极低照度高灵敏度彩色摄像机nk-685c(1r)。新的 dsp技术使该摄像机能传送最佳的aesc(自动曝光，控制范围达到1/50-1/100000sec)、受频率分布图控制的lc(自动逆光补偿)、顺利完成ae(自动曝光)控制、保证色彩重现的awb(自动自平衡)，有连续可变级的电子快门速度控制，可从手动电子快门1/50到1/120,1/250,1/500,1/1000,1/2000,1/5000,1/10000sec多种，达到水平分辨率480线、最低照度0.003lux 。

　　9.台湾敏通公司用其研发的dsp ic推出alpha系列摄像机，信噪比达到52db，使图像画质大为提高，能够实现图像左右反转的镜像效果，无论是在2200的烛光亮度环境下，还是在15000k的强光下，均有完美的白平衡效果，供自然的画像画面。有48块可分别设定的逆光补偿功能，有准星光级夜视功能，特别还有可设定的遮蔽功能，而实现图像画面的隐私保护或重要目标不可视的要求。

　　10.日本池野(ikeno)公司推出1/3”光纤传输ccd摄像机ik-120x系列，水平分辨率480线、最低照度0.03lux，能感应800～l000nm红外。此光纤传输摄像机的输出部分技术指标为:波长850nm、距离2.5km、单向接收st接口、光纤线为62.5/125m，接收部分技术指标为:波长850nm、dc12v60ma、距离2.5km、st光纤接口、rnc和female信号接口、带宽8mhz、光纤线为62.5/125m。

此外，该公司还推出ik-220x系列同轴视频控制云台和镜头摄像机，其特点是采用一根视频线控制云台和镜头，而且不需要配置解码器。

　　11.交流电源线锁相功能使得摄像机的安装和同步特别简单。

　　12.除ccd摄像机外，还有较低价位的cmos摄像机推出。由2于cmos摄像机体积小，有可能被直接嵌入计算机中而会得到广泛的应用。

　　13.由于安防系统越来越复杂，为了简化操作，三洋公司提出了三洋安防协议ssp，为被控制的每一个设备分配一个地址，通过线缆连接，使得一台控制器能控制多达255台设备，包括摄像机、分割器、录像机等等，线缆最大长度大1200米，即使设备关机，ssp信号仍可在线缆上传输。

　　3 当今主流摄像机家族大团圆

　　1.高清晰度摄像机

　　对高清晰度摄像机没有严格的界定和分类，多以图像像素达到752×582或图像水平分辨率有470线为相对认可标准。现多采用1/3".sony ccd)芯片，但1/4"芯片也已崭露头角。高清晰度摄像机都有dsp数字信号处理，某些还有屏幕显示菜单，如下所示便是一种:

　　main menu

　　1.white balance 8.enhanced

　　2.iris 9.up/down

　　3.zoom 10.negative

　　4.agc 11.mask

　　5.mirror 12.wide dynamic

　　6.blc 13.integration

　　7.flickless 14.other function

　　特别是高清晰度低照度摄像机应用面广，有的还有bnc复合视频和y/c双输出，watec美国公司的wat-202h彩色摄像机更有bnc、y/c和s-video三种输出。

　　2．内置变焦镜头的一体化摄像机

　　例如诺亚电子公司的st-220cb，是1/4″内置22倍光学变焦(zoom lens)和10倍电子变焦(digital lens)的彩色摄像机，分辨率达到彩色480线，黑白600线，最低照度为0.008lux，以12vdc供电，摄像机本身具有屏幕菜单和画中画功能。

　　日本computar公司推出的“ganz”lc系列摄像机，内置2～4mm、3～6mm、4～9mm高速2倍变焦镜头，物美价廉，也便于工程安装。

　　3．智能球型或半球型摄像机

　　智能球型摄像机是包括摄像机、云台、变焦镜头、球型外罩的一体化装置，有时也被称为一体化智能球或简称为快球。其关键技术一是驱动云台的马达性能，二是所采用的电路板型dsp ccd摄像机的性能。智能球型摄像机的球罩多为深色的，但也有露出一条透明槽的，安装方式有屋顶式和墙体式。

　　4．室外监控一体化高速摄像机

　　日肯牌(nikken)nk-689摄像机主要用于高速公路、机场、大型停车场等广域性场合的监控，配合有可升降及快速旋转的机械机构。其性能指标如下:

　　nk-689

　　摄像元件 1/4"super had ccd

　　有效像素 440k/410k plxels

　　扫描系统 2:1interlace

　　水平清晰度 480线

　　镜头 f=3.9-73.8mm10光学变焦

　　光圈 自动/手动

　　白平衡 室内室外,自动跟踪白平衡：atw；indoor,outdoor

　　最低照度 彩色:0.1lux/f1.2，黑白:0.008lux/f1.2(自动滤光片转移)

　　信噪比 >50db (agc off)

　　电子快门 1/50（1/60）-1/100.000(sec)

　　视频输出 复合视频，1.0vp-p,75ω

　　水平速度 0°-300°/s

　　水平角度 360°

　　垂直速度 0°-120°/s

　　垂直角度 180°

　　控制信号 rs485控制格式，有专用控制器

　　预置位 128

　　电源电压 110vac，1.3a

　　5．视频同轴遥控摄像机

　　典型代表如日本池野(ikeno)公司的ik-2205摄像机，它不需要解码器和控制线，通过视频同轴电缆即可由摄像机的输出信号来控制ptz，实现云台转动和镜头变倍功能。

　　6．采用双ccd的日夜两用型彩色摄像机

　　具有全光谱适应能力，日夜两用，白天以彩色图像成像，夜间则以黑白图像成像，彩色/黑白随照度变化自动转换。这样即使在黑暗环境下，仍能拍摄到有一定清晰度的图像，若与红外灯配合使用，可实现零照度正常工作,从而使其能实现24小时全天侯监控。

　　7．使用单ccd的日夜型摄像机

　　是另一种能实现24小时连续摄像的方式，不论是在太阳下还是在夜间，均可摄得鲜明影像。有超过400线的高分辨率和优良的信噪比，并可拍摄高速移动物体影像。诺亚电子公司的ex-view had高感度摄像机以聚光镜片来提升ccd对光的感应度。日本jvc公司的产品tk-s544，通过采用具有控制ccd储存时间方式的电子感应提升功能，对应有白天和夜间的自动光圈与灵敏度控制方式，是同轴多重型摄像机。

　　台湾敏通公司的63wi摄像机则通过对黑暗区域作8ms的曝光、对明亮区域作0.lms的曝光，使得黑暗区城和明亮区域都有完美的曝光，达到了280:1的宽动态范围48db，实现了星光模式0.0035lux、正常模式0.5lux的成像，成像效果好。

　　8．高光敏度红外影像摄像机

　　即夜视摄像机，是当今热门的摄像机机种。一般来说，红外线摄像机需要搭配红外线光源，主要有发光二极管led和卤素灯两类红外线光源。waten美国公司的lcl-902hs高灵敏度红外摄像机具有570线和0.00015lux指标。

9．发展势头正旺的微型化摄像机

　　微型化即超迷你型，体积微小，配合各种物品伪装可作秘密监视或景物窥视。watec america公司的产品让人耳目一新，对于许多特殊领域的应用而言，可谓是求之不得的佳品。

　　1)lcl-622钮扣摄像机(button camera)，摄像机尺寸为22mm×25mm×13mm

　　lcl-622

　　图像传感器 1/4"ccd

　　有效像素 250k pixels

　　扫描系统 2:1交*

　　分辨率 330线

　　焦距 3.6mm针孔镜头，水平角69°

　　同步系统 内同步

　　视频输出 复合视频，1.0vp-p,75ω

　　灵敏度 5lux@f2.6

　　信噪比 >46db(agc off)

　　电子快门 1/50-10000s

　　电源电压 5v dc,160ma

　　钮扣尺寸 ф12.5mm

　　重量 约5g

　　2)微型球型摄像机(dome camera)lcl-uf05，摄像机尺寸为ф59mm×35mm。

　　lcl-uf05

　　摄像元件 1/4"ccd,10bit彩色

　　有效像素 330线

　　扫描系统 4.3mm镜头

　　水平清晰度 手动160°

　　镜头 手动160°

　　10．网络摄像机

　　它是指可直接接入网络的数字化摄像机，它包含有cpu，并由编解码芯片完成对图像及声音的压缩和动态录像的回放。此类摄像机拍摄的图像既可传送给个人电脑，也可以加到web站点的主页上，或者附在电子邮件中发送，故也被称为web摄像机。它将是未来应用的主流。例如瑞典axis 2120内置web server，从而可在任何tcp/ip网络环境下一插即用，通过internet或lan网作实时传送影像，实现远端监控。