安防系统基础介绍：监控基础矩阵、摄像机、控制及传输的原理
【文章导读】安防系统基础介绍第一章：监控基础矩阵、摄像机、控制及传输的原理第二章：门禁基础控制模块、电锁的原理第三章：报警基础报警主机、探测器的原理第四章：相关知识传输方式和介质、法律法规第一课：监控系统目标知道什么是监控系统，了解其基本原理结构知道什么是矩阵，了解矩阵的工【正文】
安防系统基础介绍,第一章：监控基础矩阵、摄像机、控制及传输的原理第二章：门禁基础控制模块、电锁的原理第三章：报警基础报警主机、探测器的原理第四章：相关知识传输方式和介质、法律法规,第一课：监控系统目标,知道什么是监控系统，了解其基本原理结构知道什么是矩阵，了解矩阵的工作原理和用途；知道各种摄像机的用途和区别，能够正确的配置；了解摄像机的成像原理，能够正确配置选择相应的镜头；了解并知道各种视频传输途径的优缺点，及相应的使用环境；了解并知道快球摄像机和云台的控制原理；,第一课：监控基础视频监控原理,为什么叫闭路电视？我们是通过镜头和摄像机成像，由视频电缆把信号传输给监视器显示，相对于广播电视来说，
这是个封闭的链路，所以我们称其为闭路电视。,第一课：监控基础矩阵,什么是矩阵：将视频图像从任意一个输入通道切换到任意一个输出通道显示,第一课：监控基础矩阵,矩阵的核心功能：1、对多路音视频信号的选择切换；2、对前端摄像机、云台的控制；3、标题、日期、时间等信息字符的叠加；,第一课：监控基础矩阵,矩阵的作用：监控系统的核心，决定了以下方面：决定了电视监控系统的容量（可监控图像的数量）系统的模式（视频网络的拓朴结构）系统的控制方式（控制网络的结构、编码规则）和显示方式（直接观察图像的数量、时序的间隔与顺序）确定了电视监控系统与安防其它子系统的集成方式,第一课：监控基础矩阵,模拟矩阵基本原理,第一课：监控基础摄像机分类。
为什么叫闭路电视？我们是通过镜头和摄像机成像，由视频电缆把信号传输给监视器显示，相对于广播电视来说，这是个封闭的链路，所以我们称其为闭路电视。,第一课：监控基础摄像机原理,为什么叫闭路电视？我们是通过镜头和摄像机成像，由视频电缆把信号传输给监视器显示，相对于广播电视来说，这是个封闭的链路，所以我们称其为闭路电视。,第一课：监控基础摄像机原理,感光元件CCD：ChargedCoupledDevice电荷耦合器CMOS：ComplementaryMetalOxideemiconductor互补金属氧化物半导体,第一课：监控基础摄像机原理,什么是CCDCCD（ChargeCoupledDevice）称为电荷耦合器件。
是一种把光信号转换成电信号并进行存储、转移的器件。摄像头的主要传感部件是CCD芯片，CCD芯片就像是人的视网膜，是摄像头的核心部件。,第一课：监控基础摄像机原理,CCD的分类,第一课：监控基础摄像机原理,CCD的尺寸CCD的尺寸即摄象机靶面。目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。在选择摄像头时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。在相同的光学镜头下，成像尺寸越大，视场角越大。,第一课：监控基础摄像机原理,CCD摄像机结构图,第一课：监控基础摄像机原理,CCD就像是人的眼睛，把光信号转换成电子讯号，靠的就是上头的感光点。
每一个感光点就像一颗太阳能电池，被光照射到后会产生电能，依照光的强度不同，会产生不同大小的电能。VDriver（垂直驱动）CCD里头每一点被光照射到都会产生电能，那么如何取出来？就是靠这颗VDRIVER，它会产生不同的脉波，把CCD每点的讯号“挤”出来。CDS/AGC（双取样与自动增益电路）CCD挤出来的讯号,在这颗晶片内做”修整”,送进D.S.P到以上阶段,记住!全都是模拟讯号D.S.P：DigitalSignalProcessor；数字信号处理器DSP里头包含了一颗Decoder(A/DConverter，模拟数字转换器)，先把模拟信号转换成数字信号,再经过一大堆的运算（颜色、亮度、白平衡等）。
然后再把数字信号转换成模拟信号（Encoder，也是包在DSP里头），输出给接收器。,第一课：监控基础摄像机原理,常用品牌CCD,SonyCCD中间少了门牙,SharpCCD没有少门牙金属线条比的Panasonic细,PanasonicCCD没有少门牙金属线条比Sharp的粗,第一课：监控基础摄像机原理,常用品牌CCDSonySuperCCD图像传感器八角形的光电二极管和蜂窝状的像素排列大大改善了每个像素单元中的光电二极八角形的光电二极管和蜂窝状的像素排列大大改善了每个像素单元中的光电二极管的空间有效性。对比同样数量像素的传统CCD而言，它有更高的灵敏度、更高的信号噪声比和更广泛的动态范围。。
普通CCD,超级CCD,第一课：监控基础摄像机原理,CMOS互补金属氧化物半导体（CMOS，ComplementaryMetalOxideSemiconductor）核心元件：感光二极管（Photodiode）同一像点当中包含放大器和数模转换电路（一个感光二极管和三颗晶体管）开口率底（开口率：有效感光区与整个感光元件面积比值）灵敏度底、噪声明显数模转换无法保证严格一致,第一课：监控基础摄像机原理,CCD和CMOS的区别,第一课：监控基础摄像机原理,名词解释CCD像素：是CCD的主要性能指标。简单的说，所谓的像素，就是CCD上光电感应元件的数量，一个感光元件经过感光，光电信号转换，A/D转换等步骤以后。
在输出的监视器上就形成一个点，我们如果把影像放大数倍，会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成，这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”。像素数越多则意味着每一个像素单元的面积越小，因而由该芯片构成的摄像机的分辨率也就越高。总象素：795596（47万象素）有效象素：752582（44万象素）有效象素周围的其他象素负责另外的工作，如决定“黑色是什么”。很多时候，并不是所有感应器上的象素都能被运用。,第一课：监控基础摄像机原理,名词解释分辨率：是用电视线（简称线TVLINES）来表示的。彩色摄象机的典型分辨率是在320到500电视线之间，主要有330线、380线、420线、460线、500线等不同档次。
分辨率与CCD和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关，通常规律是1MHz的频带宽度相当于清晰度为80线。频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数，指的是当摄像机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器（应比摄像机的分辨率高）上能够看到最多线数，当超过这一线数时，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不再能分辨出黑白相间的线条。,第一课：监控基础摄像机原理,名词解释CCD摄像机的分辨率:包含了信号源和处理电路两部分。在安防行业内，我们常把摄像机的CCD分辨率称之为解析度，比如我们常说的高解析度摄像机一般指的是752582象素的CCD器件，也就是所谓的44万像素的CCD。
而往往对于安防行业使用的摄像机产品，其水平分辨率标称为TVL（电视线），这里实际上是在使用水平清晰度指标来衡量摄像机的参数。因为垂直清晰度（分辨率）由电视制式决定，并不表示摄像机的性能。我们往往使用专门的测试卡来测试摄像机的极限分辨率。但这是不客观和不科学的。,第一课：监控基础摄像机原理,名词解释照度:又称灵敏度，是CCD对环境光线的敏感程度，或者说是CCD正常成像时所需要的最暗光线。照度的单位是勒克斯（Lux），数值越小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。照度是反映光照强度的一种单位，单位是每平方米的流明数，1Lux大约等于1烛光在1米距离的照度1Lux=1Lm/m2（Lm是光通量的单位）。黑白摄像机的灵敏度大约是0。
020.5Lux(勒克斯)，彩色摄像机多在1Lux以上。摄像的灵敏度与镜头F值有关，0.97Lux/F0.75=2.5Lux/F1.2=3.4Lux/F1.6普通型：正常工作所需照度13LUX月光型：正常工作所需照度0.1LUX左右星光型：正常工作所需照度0.01LUX以下,第一课：监控基础摄像机原理,名词解释最低照度:是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。测定此参数时，还应特别注明镜头的最大相对孔径。例如使用F1.2的镜头，当被摄景物的光亮度值低到0.04lx时，摄像机输出的视频信号幅值为最大幅值的50%，即达到350mv（标准视频信号最大幅值为700mv）。
则称此摄像机的最低照度为0.04lx/（F1.2，50IRE）。被摄景物的光亮度值再低，摄像机输出的视频信号的幅值就达不到350mv了，反映在监视器的屏幕上，将是一屏很难分辨出层次的、灰暗的图像。目前，由于市场的规范尚不统一，有些照度指标很低的摄像机的低照度特性可能还不如照度指标稍高一些的摄像机的低照度特性好。其原因就是在测定低照度指标时，使用的标准不同、使用的镜头孔径也不同。仍以前述例子为例，如果将摄像机输出的视频信号幅值降为最大幅值的30%（即210mv）为基准进行测量，则被摄景物的光亮度值还可以再低，如0.03lx，若再进一步将光学镜头换为F1.0的镜头，则由于光通量的增加，被摄景物的光亮度值还可再进一步降低。
如0.02lx。,第一课：监控基础摄像机原理,名词解释扫描制式:根据各国供电所采用的频率不同，有PAL制和NTSC制之分。50HZ：PAL制，隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR），标准为625行，50场。60HZ：NTSC制式，525行，60场（黑白为EIA）。摄像机电源:交流有220V、110V、24V，直流有12V、9V。,第一课：监控基础摄像机原理,名词解释信噪比：是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号S/N来表示。由于在一般情况下，信号电压远高于噪声电压，比值非常大，因此实际计算摄像机信噪比的大小通常都是对均方信号电压与均方噪声电压的比值取以10为底的对数再乘以系数20，即S/N=20log（均方信号电压/均方噪声电压）。
单位用DB来表示。一般摄像机给出的信噪比值均是在AGC（自动增益控制）关闭时的值，因为当AGC接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。信噪比的典型值为4555db，若为50db，则图像有少量噪声，但图像质量良好；若为60db，则图像质量优良，不出现噪声。,第一课：监控基础摄像机原理,名词解释白平衡（WhiteBalance)的定义：由于彩色摄象机能够输出含有“彩色信息”的视频信号，因此当用彩色摄象机摄取纯白色景物时，应使其输出的视频信号中所含有的“彩色信息”恰好能使在监视器屏幕上重现的景物颜色为纯白色。在理想情况下，CCD摄象机的红、绿、蓝3条光路（或等效光路）得到的光能量是相等的，所以摄象机输出的红、绿、蓝信号电压也是相等的，它使标准彩色监视器重现出纯白色的被摄景物。
人们把拍摄白色物体时摄象机输出的红、绿、蓝三基色信号电压Ur=Ug=Ub的现象称为白平衡。白平衡调整分为手动白平衡调整（MWB)和自动白平衡调整(AWB)，而自动白平衡调整又分为自动跟踪白平衡（ATW)和自动白平衡控制（AWC),第一课：监控基础摄像机原理,名词解释在模拟制式的基础上引入部分数字化处理技术，称为数字信号处理（DSP，DIGITALSIGNALPROCESSOR）摄象机。该种摄象机具有以下优点：、由于采用了数字检测和数字运算技术而具有智能化背景光补偿功能。常规摄象机要求被摄景物置于画面中央并要占据较大的面积方能有较好的背景光补偿，否则过亮的背景光可能会降低图像中心的透明度。而DSP摄象机是将一个画面划分成48个小处理区域来有效地检测目标。
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