监控摄像头监控设备使用及维修

HessenwasrevisedinJanuary2021监控摄像头监控设备使用及维修在闭路电视监控系统中，监控摄像头是获取监视现场图像的最基本前端设备，因而如何在一个实际的电视监控系统中正确地选择、使用监控摄像头，以及如何正确地设置、调整摄像机的基本参数，对整个系统来说是十分重要的，而了解监控摄像头的原理又是选择、使用、设置、调整与维修监控摄像头的前提。特别是，如果系统中的监控摄像头出现故障，监视现场的图像便不能正确地获取及传输，那么如果能够在现场对监控摄像头进行必要的检测、判断故障的原因，并进行某种应急处理，其重要性则是不言而喻的了。如需进一步的咨询学习，请登陆HYPERLINK奥卡特官方网站。总部将免费为大家提供监控摄像头相关的知识解说。2．1图像传感器图像传感器是监控摄像头的核心部件，无论是传统监控摄像头还是网络，都需要在摄像机光学镜头后的成像面位置放置图像传感器，使监视现场的景物能够在图像传感器的靶面上成像，并从传感器输出反映监视现场图像内容的实时电信号，这个电信号经摄像机内部其他部分电路的处理后，才可形成可在监视器上显示或被录像机 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 的视频信号。电视监控系统中的主流监控摄像头均是采用CCD图像传感器。它具有分辨率高、灵敏度高、信噪比高、动态范围宽等诸多优点，但由于生产工艺要求高，因此成本也高。近年来，CMOS图像传感器的主要技术指标已经接近甚至超过CCD图像传感器，而其体积小、集成度高、功耗低等诸多优点则是ccD图像传感器所无法比拟的，鉴于CMOS图像传感器的高端应用已经开始用于广播电视领域的高清晰度(HDV)监控摄像头以及民用摄录一体机，因而不难预测，基于CMOS图像传感器的监控监控摄像头将很快进入电视监控市场。2．1-1CCD图像传感器CCD((~'harge(~oupled【)evice)称为电荷耦合器件，从结构上看，它是由一行行紧密排列在硅衬底上的MOS电容器构成。这些MOS电容器分单元(分组)排列，每个单元通常由4～8个MOS电容器组成，并引出各自的电极连接到不同的时钟线上，从而构成了CC[)的主体；再加上输入二极管、输人栅、输出栅和输出二极管，就组成了电荷的输入输出机构。为了增加电荷浓度，通常还要在CCD有源区的周围注人过量的三价或五价元素。因此，当有光照射到CCD单元阵列(呈线阵或面阵排列)时，阵列中的各MOS单元就会产生大量的电子-空穴对，并分列于各MOS电容器的等效极板上。这些根据光照强度变化而成比例地产生的电荷会在时钟脉冲驱动下逐级耦合(即电荷在各MOS电容器之间进行转移)，并从单元上的输出二极管输出，形成反映光照强度的电信号。线阵排列的CCD图像传感器通常用于扫描仪和传真机等慢扫描设备上，它会在机械扫描(线阵CCD图像传感器与平面图像作横向相对运动)的过程中，一行一行地对平面图像的每一个微小的矩形区域(即像素)进行感光，从面将不同小矩形区域的平均灰度转换为与该区域灰度值成比例的电信号，以一定格式存储并编码输出。面阵排列的CCl-)图像传感器则用于摄像器件上。它实际上是把通过光学镜头形成在CCI)靶面上的光像( 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现为光照强度随空间分布的变化，也即(2CD靶面上每一个像素点的亮度并不完全一样)转换成随时间变化的电信号(以时间轴为基准，cCD图像传感器在不同时刻输出的电压值是不同的)。这个电信号在监控摄像头内经进一步的整形处理后(例如，对其幅度进行规范并添加上行、场同步以及行、场消隐等信息，对彩色监控摄像头还需要添加色同步信息)，即形成了可供监视器接收并显示图像的视频信号。图2—1示出了面阵CCD图像传感器的外观，其中心部分即是CCD的感光靶面。2．1．2CCD图像传感器的特性图2一l面阵(]CD图像传感器的外观在闭路电视监控系统的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与施工中，根据监视现场的实际情况来正确选配并调整监控摄像头是非常重要的一环，而ccD图像传感器又是监控摄像头的核心，因此只有充分了解CCD图像传感器的特性，才能够针对监视现场的具体情况及用户实际需求正确地配置性价比合适的监控摄像头，并通过精心调整而使监控摄像头工作于最佳状态。CCD图像传感器的特性一般包括光谱特性、分辨率、暗电流、灵敏度和动态范围等。1．光谱特性光谱特性是图像传感器的最重要特性之一。图2—2给出了两种不同结构的ccD图像传感器的光谱特性。由图可见，ccD图像传感器的感光光谱范围覆盖了可见光区域和红外光区域。因此，它除了能够对可见光成像外，还可以对红外光成像。这就是说，即使在夜间无可见光照明的情况下，用辅助红外光源照明，也可使ccD图像传感器清晰地成像。特别是，对于高灵敏度的黑白CCD监控摄像头来说，由于人体自身会向外辐射微弱的红外光(因为人体是有温度的)，因而不需要魁《嗽靛罂波长／”图2-2CCD图像传感器的光谱特性辅助红外光源照明，CC[)图像传感器也可以对人体发出的红外光感光，这也是某些所谓“人体透视”监控摄像头的成像原理，即用滤光片将可见光部分滤除，而仅使人体发出的红外光透过镜头并成像。2．分辨率分辨率也是CCD图像传感器的最重要特性之一，一般用器件的调制转移函数(MTF’)表示，而MTF与成像在CCD图像传感器上的光像的空间频率(线对／mm)有关。这里，线对是指两个相邻的光强度最大值之间的间隔，它与后面将要介绍的CCD摄像机的分辨率定义是不一样的。3．暗电流图像传感器的暗电流起因于半导体器件因热激发产生的电子-空穴对。光信号电荷的积累时间越长，其影响越大。CcD本身的缺陷是暗电流产生的主要原因，而且这种器件本身的缺陷还使得暗电流的产生也不均匀，表现为在CCD处于非光照环境下也会产生固定的图形(由于CCD靶面上没有光像，理论上是不应该有图形的)。暗电流的大小与温度的关系极为密切，温度每降低10~C，暗电流约减小一半。4．灵敏度ccD的灵敏度一般用最低照度来表示，灵敏度高，则意味着使CCD感光成像所需的照度就低，也说是说“有点儿光就能成像”。照度是反映光照强度的一种单位，其物理意义是照射到单位面积上的光通量。照度的单位是每平方米的流明(1m)数，也叫做勒克斯(1x)1lx：11m／m。上式中，lm是光通量的单位，其定义是纯铂在熔化温度(约1770~C)时，其l／60cm。的表面面积于l球面度的立体角内所辐射的光量。为对照度的量值有一个感性的认识，下面举一个例子进行计算。一只100W的白炽灯泡，发出的总光通量约为1200lm，若假定该光通量均匀地分布在一个半球面上，则距该光源lm处和5m处的光照度值可分别按下列步骤求得半径为1m的半球面积为2,rr×1。=6．28m。距光源1m处的光照度值为1200lnl／／6．28m。=191lx同理，半径为5m的半球面积为2盯×5。：157m。距光源5m处的光照度值为1200lrn／157m。：7．64lx可见，从点光源发出的光照度是遵守二次方反比律的。由此不难推论：对于白天室外或大多数室内监视的场合，由于整个监视视场的光照度比较均匀，对监视效果不会有任何影响；而一旦夜间以灯光照明，那么光源与被监视场景的距离就显得十分重要了，距离稍远一些，被监视场景的光照度就会以二次方反比规律明显下降，以至于不能使(]CI)图像传感器正常感光而影响监视效果。需要说明的是，装饰射灯内部有反射面，聚光灯内部有会聚性更强的抛物反射面，因而它们在主照射方向上的光强度远比同功率的泛光灯强，但在非照射方向的光强度则很弱。5．动态范围ccD图像传感器的动态范围是指传感器把最小光量到最大光量产生的信号电荷成比例地收集到势阱内的能力，这里所说的势阱可近似理解为前述MOS电容器的下极板，它具有存储并转移电荷的能力。因此，若CCD图像传感器的动态范围宽，即是要求该传感器既可以在低照度时有效地收集信号电荷，又可以保证在高照度时收集的大量信号电荷不溢出。因此，CCD图像传感器的动态范围取决于势阱能收集的最大电荷量与由噪声确定的最小电荷量之差，并通常用其对数来衡量。例如，日本松下公司在其CCD监控摄像头中应用的第二代超动态技术(super‘Dynamic：II)可使该监控摄像头的动态范围扩展80倍(相当于38dB)，而日本欧姆龙公司生产的一款CMOS监控摄像头的动态范围则高达160dB。6．噪声(：CD图像传感器的噪声源主要包括：电荷注人器件时产生的噪声、电荷转移时因电荷量波动产生的噪声、电荷读出时的噪声等，另外还有光子噪声、胖零(fatzero)噪声、陷阱噪声、输出噪声和暗电流噪声等。其中，因为光子过程是随机过程，所以势阱里收集的光信号电荷也是随机过程，因而是一种噪声源。它与CCD图像传感器无关，而是由光子性质决定的，因此这是摄像器件工作原理上的限制。这种噪声在低照度摄像时更成问题。输出噪声则是起因于输出电路转移过程中的一种热噪声。而暗电流噪声则与光子发射一样，是一种因随机过程而引起的噪声。在每个CCD单元中，若暗电流不同，会产生某种特定图形式噪声。另外，当器件的单元尺寸不同、间隔不同，也能产生噪声。该噪声可通过改进光刻技术予以减少。需要说明的是，在当今的数字电视监控系统中，无论是基于网络的数字视频传输还是数字硬盘录像，大都采用了M．JPEG、M．．JPEG2000、H．263、H_264、MPEG．1、MPEG．2或。MPEG一4等数字视频压缩处理技术，它们都是基于图像信号的相关(冗余)性质进行压缩的。因此，如果CCD图像传感器的噪声太大，输出图像中与内容无关的噪声高频成分就比较多，这使得图像的空间相关性变小，因而压缩后的数字视频码率就比较高，就需要较宽的传输带宽或较高的存储容量，因此在数字电视监控系统中应尽量使用低噪声(信噪比高)的CCD监控摄像头。2．1-3低照度CCD图像传感器通常的摄像器件都要求在光量Q很宽的范围内具有摄像能力，表2—1列出了各种光源的参考亮度。在实用中，CCD也能用作低照度时的图像传感器，在室温下，用满月的亮度摄像最方便；在低温下，用星光的亮度也能摄像。图2—3示出了CCD图像加强器的结构，采用这种结构，在不冷却CCD的情况下就能实现低照度图像传感器。其原理是先把入射光成像在光阴极上，再从光阴极上发射光电子，并用几千伏的电压加速光电子，使之在CCD的背面聚焦。通过这种方法，灵敏度能提高几千倍。如用10kV的加速电压，光图像图2-3CCD图像加强器背面照射CCD10┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━┳━━━┳━┓┃能获得2300倍的增稀。┃┃┃┃┃-|uW……一●H…日一u┃┃┃┃┣━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━╋━━━╋━┫┃┃表2一l各种光源的蒉┃5度┃┃┃┃┃光源┃照度／(1m／m。)┃辐射照度／(w／m。)┃┃┃┃┣━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━╋━━━╋━┫┃直射太阳光┃105┃5×103┃┃┃┃┃┃┃┣━╋━━━╋━┫┃阴天┃103┃50┃┃┃┃┃┃┃┣━╋━━━╋━┫┃傍晚┃10┃5×10一‘┃┃┃┃┃┃┃┣━╋━━━╋━┫┃月亮光┃lO—I┃5×10一3┃┃┃┃┃星光┃lO一3┃5×10一5┃┃┃┃┣━━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫┃┃┃┃2．1．4CMoS图像传感器┃┃┃┃┃┣━╋━━━╋━┫┃CMOS(ComplementaryMetal—Oxide-Semiconduetor，互补型金属氧化物半导体)集成┃┃┃┃┃电路的输出结构由一个N型MOSFEF(：MOS场效应晶体管)和个P型MOSFE~[’串联而┃┃┃┃┃成。因为N型MOSF'E3’和P型MO钳'El、是相互补偿的，所以这种半导体被称为互补型┃┃┃┃┃┣━╋━━━╋━┫┃┃┃┃┃┃┣━╋━━━╋━┫┃MOS——CMOS。┃┃暖嗣┃┃┃┣━╋━━━╋━┫┃与CCD图像传感器相比，CMOS图像传感器在分辨率、光照灵敏度和信噪比等方面。┃┃一】┃┃┃均处于劣势，但近些年来有了显着的改善，而其在成本、集成度和功耗等方面的优势则┃┃┃┃┃┣━╋━━━╋━┫┃┃┃┃┃┃┣━╋━━━╋━┫┃┃┃■=-┃┃┃比ccD图像传感器更胜一筹，因为它可以方便地将A／D转换和DsP(数字信号处理)┃┃┃┃┃┣━╋━━━╋━┫┃等多个功能模块集成于传感器自身的单个芯片中。┃┃┃┃┃1-CMoS图像传感器整体结构┃┃鞫┃┃┃┣━╋━━━╋━┫┃图24为cMOs图像传感器的简略结构，其各个像素的读取分别受水平及垂直移位┃┃磁┃┃┃┣━┻━━━╋━┫┃寄存器控制，另外，在图24所示的CMOS图像传感器基板上还增加了相关双取样(cor．┃l┃┃┃，^1．·^，|n…k1^￡…1：一Hr、T、C、-●生字+h：l-n-^芒}／黼j出慷，^一．1．～┃┃┃┃┣━━━━━╋━┫┃┃┃┃┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━┳━┳━┳━━━━━━┳━━━━━━┳━╋━━━━━╋━┫┃Digits_lconverter，ADC)模块，使得整个传感器的功能更加┃垂┃┃[┃骝：：：；┃j┃┃┃┃┃┃直┃┃┃┃┃┃┃┃┃完全，且结构更加紧凑，这一点是CCD传感器所无法比拟┃移┃┃[┃┃┃┃┃┃┃┃位┃┃┃┃┃┃┃┃┃的。┃寄┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┣━┻━━━━━━┻━━━━━━┫┃┃┃┃┃存┃┃亡)_{±】_-[]—亡]_一一一匕]┃┃┃┃┃图24中的CDS模块丰要用干消除因像素自身原丙产毕┃器┃┃┃┃┃┃┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┻━━┻━┻━━━━━━━━━━━━━━━┻━╋━━━━━╋━┫┃的曝占Anr馗七扛的侄田呵“皂输m后R吐L幺傍壶内交酌黼宝JJ_^l羔┃┃┃┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━┫┃┃┃u一‘不瓜，川u’伏，人H了lr，lJ一．J肛佣qL工J从呱1=r卧水r】1=r口J姒丁┃┃—诩cDs┃┃┃┃┃信号，它既可有效防止模拟杂波信号的干扰，又便于在其后┃时┃<乡┃┃┃┃┃┃┃┣━╋━━━━━╋━┫┃┃序┃刮AD(：┃┃┃┃┃接数字信号处理器(DsP)芯片。┃控┃┃┃┃┃┃┃┃┣━╋━━━━━╋━┫┃┃制┃{乡┃┃┃┃┃在实际电路中，ADC既可以是单一结构的，也可以是┃┃=割水平移位寄存器┃┃┃┃┃—9厶口牡士h^h，扁I由n¨r旨工佰百II朋5鼻j埘^n厶口^n，、、、鬲┃┃┃┃┃┃┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┻━━┻━━━━━━━━━━━━━━━━━┻━┫┃┃┃夕组绢俐H’JL∥U义U，刖世丁撙一岁U’琢糸确p月U—z且Au乙Jo1岜┃┃┃┃常单一ADC结构受其频宽(转换速率)的限制，不适合高图2_4CMOS图傺传感器┃┃┃┃┣━━━━━╋━┫┃┃┃┃┃┣━━━━━╋━┫┃┃┃┃┃┣━━━━━╋━┫┃分辨率图像传感器，而多组ADC结构则会因各个ADC产生的简略结构┃┃┃┃┣━━━━━╋━┫┃┃┃┃┃┣━━━━━╋━┫┃的杂波电平不同而在图像画面上形成固定的竖条状干扰噪声(I~ixedPatternNoise)。当┃┃┃┃┃┃┃┃然，这种干扰也可以由第二个类似CDS的电路以模拟或数字方式加以拟制。┃┃┃┃┣━━━━━╋━┫┃┃┃┃┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┻━━━━━┻━┛11于0．1lx。因而CMOS图像传感器取代CCD图像传感器已成为必然之势。MICRON公司已于2003年底开发出了具有200万像素的MT9D001和300万像素的MT9T001两款CMOS图像传感器[均为12．7mm(1／2in)靶面]，其最低感光照度达到1．0lx，可以输出每秒30帧、分辨率符合超级扩展视频图形阵列(UXGA)、扩展视频图形阵列(XGA)和视频图形阵列(VGA)格式的活动图像。安捷伦公司于2003年5月推出的CMOS图像传感器模块则将基于硬件的JPEG压缩内核以ASIC的形式紧密地集成于一体，因而一个芯片即可以实现图像传感及视频压缩，再配上接口芯片即可很容易地构成通用串行总线(USB)接口监控摄像头或网络监控摄像头。日本松下公司则于2004年2月推出了像素间距仅2．25trm的CMOS图像传感器，比目前行间转移CCD图像传感器最小像素间距(2．35I~m)还要小，这就意味着，采用该项技术可以在1／4in的传感器靶面上集成约200万像素，而此前应用于同样靶面尺寸的CMOS监控摄像头中的图像传感器仅为30万像素左右(对应像素间距约为5．8pLm)。虽然像素间距减小使像素尺寸进～步减小，但通过修改每个像素中使用的晶体管的配置而增大了像素的孔径比(即光敏二极管所占的像素表面积大小)，因而新型CMOS图像传感器的低照度和信噪比特性并没有劣化。由于可以采用更小尺寸的图像传感器生产CMOS摄像机，因而可以使与监控摄像头配套的光学镜头尺寸进一步减小，或者在同样尺寸时，镜头的变焦倍率进一步提高。2005年1月，日本尼康公司推出了一款采用索尼CMOS图像传感器的NikonD2X高端单反数码相机，其像素数高达1284万(有效像素1240万)，由于采用了4个通道(两个绿通道、一个红通道和一个蓝通道)并行输出，其成像速度极快，并有很高的信噪比。据《日经电子》报道，该技术同样适合于各种用途的CMOS监控摄像头。随后，世界上第一款采用3片1／6inCMOS图像传感器的DCR—PCI000E高档民用数码监控摄像头由索尼公司于2005年2月推出。该机配有10倍光学变焦镜头，并具有120倍数码变焦能力，由于采用了索尼公司最新的“增强型影像处理器”，可实现更高质量的影像拍摄，并可捕捉高达280万像素的高清晰静态图像。2005年8月，在北京国际广播电影电视设备展览会上，索尼公司又推出了基于CMOS图像传感器的HDV格式的HVR．A1C高清晰度广播级数字摄录一体机(暂定版)，可以记录并重放1080／50i格式的高清晰度数字电视信号或Dv．CAM和DV(sP)格式的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 清晰度数字电视信号。2．2监控摄像头的构成CCD监控摄像头分为黑白和彩色两大类，其中黑白CCD监控摄像头具有更高的灵敏度以及彩色监控摄像头所不具备的红外感光特性，但是随着彩色转黑白技术的不断成熟，纯黑白CCD监控摄像头的应用已越来越多地被具有彩色转黑白功能的日夜两用型监控摄像头所代替。2．2．1黑白CCD监控摄像头的组成监控摄像头要将所摄取的图像在电视机或监视器上正常地显示出来，必须按不同国家的电视标准所要求的信号格式输出符合电视标准的视频信号(闭路电视监控系统中采用的视频信号格式与广播电视采用的视频信号格式是完全一样的)。因此，除了图像传感器12外，监控摄像头的工作电路还应有同步信号产生、视频信号处理及电源等外围电路。图2-5示出了黑白CCI)监控摄像头的原理框图。视频信号输出图2．5黑白CCD监控摄像头原理框图在图2．5中，定时脉冲、同步信号发生器是CCD监控摄像头中的一个主要部分，它为CCD图像传感器的扫描以及最终视频信号的形成提供了所需的各种同步及消隐脉冲。放大及信号处理是CCD监控摄像头中的另一个主要部分，因为由CCD图像传感器输出的微弱电信号经预放器后，还须经过一系列的处理才能形成符合电视标准的视频信号。这一系列处理过程主要包括图像信号的钳位、黑白切割、压缩、补偿与校正、混消隐信号以及信号的放大处理等。其中钳位过程是为了恢复视频信号因RC交流耦合放大而失去的直流分量，还可以消除信号中的低频干扰；黑切割过程通过在信号中混人大幅度的负极性消隐脉冲再进行切割而将杂波与消隐脉冲一起切掉，以去除消隐期间的杂波，并建立正确的黑电平；白切割过程通过切除某些白色信号而达到限制信号幅度的目的，以防止后级放大器工作于饱和状态；y校正电路用于补偿监视器在显示图像时，屏幕显示亮度与实际景物亮度呈现的非线性关系，使从监控摄像头端的“光一电”转换直到监视器端的“电一光”转换这一整个信号传输链路呈完美的线性关系；混消隐过程是根据电视标准在图像信号中混人标准消隐脉冲，以建立2％一5％的黑电平，把消隐电平与黑电平分开；最后的视频放大与输出电路则要求监控摄像头能够输出一定的功率、输出阻抗低且增益稳定，并要求输出信号的线性好、频带宽，在深度电压负反馈的前提下，视频放大与输出电路可达到8MHz的带宽，输出标准信号幅度为0．7u，。(U，。指峰一峰电压)，非线性失真应小于5％。2．2．2彩色CCD监控摄像头的组成为了能输出彩色电视信号，监控摄像头电路中要处理红、绿、蓝(简记R、G、B)三种基色信号。因此，仿照早期的3个摄像管式的监控摄像头工作原理，最初的彩色CCD监控摄像头都是由三片CCD图像传感器配合彩色分光棱镜及彩色编码器等部分组成。然而随着技术的不断进步，通过在CCD靶面前覆盖特定的彩色滤光材料，用两片甚至单片CCD图像传感器也可以输出红、绿、蓝三种基色信号，从而构成两片式或单片式彩色CCD监控摄像头。目前的三片式彩色CCI)监控摄像头属于高档设备，几乎全部用于广播电视系统及高档民用系统，而应用于闭路电视监控系统中的彩色监控摄像头则绝大多数都是单片CCD式的。值得一提的是，2003年夏，日本索尼公司在全世界率先提出了4色CCD的概念，即在传统的13红、绿、蓝三种基色之外增加了名为“艳绿色”的近似蓝绿色的色彩，并开发出相应的4色ccD图像传感器。与此同时，还配套开发出了相应的信号处理LsI(大规模集成电路)。这种4色CCI)图像传感器可以使彩色成像更接近于人眼的彩色视觉特性，因而成像色彩更加自然、逼真。2．2．2．1三片式彩色CCD监控摄像头三片式ccD监控摄像头具有三个CC[)图像传感器，分别接受从分光棱镜分出的红、绿、蓝三基色光信号，经光电转换后送入各自的信号处理电路，最后经彩色编码后输出。图2—6示出了三片式ccD彩色监控摄像头的结构框图，其中CCD(R)、ccD(G)、ccD(B)分别为三片同样结构的面阵CcD传感器。图2_6三片式(2CD彩色监控摄像头结构框图由于图2-15中有三片ccD图像传感器，以使每一片CCI)图像传感器能够同时感光，镜。因此，透过摄像镜头的光线必须一分为三，这种能使光线一分为三的器件即称作分色棱分色棱镜由几块楔状的多棱镜组成，各棱镜表面镀有多层薄膜，薄膜的厚度和折射率决定着棱镜的选色性能，可反射某些波长的光而透过另一些波长的光，从而起到分色作用。由于薄膜的分色原理是基于光的干涉现象，所以这种薄膜也被称为干涉膜(关于光的干涉原理请参见物理学有关内容)。只要设计良好，工艺精良，就可以使分色棱镜正确地将入射光线分成红、绿、蓝三路，并使之恰好投射到对应的CCD成像靶面上。在分色棱镜的前面一般还有一个色温校正片，用于校正因光源色温变化而引起的图像色度失真。三片式彩色CCD监控摄像头一般还使用“空间像素错开”法使其分辨率明显提高。其基本原理是：在空间取样时，设法从空间位置上使三片ccD的像素错开，从而使等效水平像素数扩展一倍。在这种空间像素错开法中，三片CCD的定位精度必须很高，除了采用14机械方法定位外，还可以采用信号处理技术进行定位，也就是说，只需建立起对应于机械空间错开量的时间关系，并采用信号处理技术，即可使电路消除错开量的误差。在上述空间像素错开法中，亮度信号可用下式表示y，=0．33R’+0．50G’+0．17B’由于上述值稍稍偏离了O．30：0．59：0．11的电视标准，因而将产生亮度重复误差，但并不影响实际使用。通常，在行间转移型的CCD图像传感器中，一个场扫描周期中，可读出一半像素的电荷，而在下一个场扫描周期，则会读出余下的另一半像素的电荷，如此交替进行，即可实现现行电视隔行扫描的标准。在这种场合，在每一个场扫描周期中调整读出全像素电荷的场存储模式，图像传感器有效处理的电荷量就能增加一倍，从而扩大动态范围，提高信噪比。日本索尼公司的DXC．390P三片式彩色CCD监控摄像头即是采用了三片8．5mm(1／3in)的高灵敏ExwaveHAD型CCD图像传感器，可用于高质量要求的闭路电视监控系统中。该机的图像分辨率达到800线，且信噪比高达61dB，而其体积则与普通单片CCD监控摄像头相当，重量仅370go2．2．2．2单片式彩色CCD监控摄像头在闭路电视监控系统中使用的彩色监控摄像头绝大多数都是单片式CCD监控摄像头，一片CCD传感器相当于要对3路光信号感光，相当于3个光敏单元才对应一个彩色像素，因此，单片式彩色CCD监控摄像头的分辨率不如三片式彩色CCD监控摄像头高，但成本也相应低许多。1．彩色滤色器阵列与三片式彩色CCD监控摄像头不同，单片式彩色CCD监控摄像头中不再需要分色棱镜，取而代之的是彩色滤色器阵列(ColorFilterArray，CFA)。它直接覆盖在CCD图像传感器的表面，使每一个CCD感光单元仅接收经相应颜色滤色器过滤后的光谱成分，从而使单片CCD晶片输出红、绿、蓝三基色信号，因而单就最终的效果来看，它与分色棱镜分光后再经三片ccD芯片输出红、绿、蓝三基色信号是一样的。从物理结构上看，CFA相当于在CCD晶片表面覆盖数十万个与感光单元面积大小相等的三基色滤色片。这些微小的滤色片按一定的规律排列，例如，拜尔(Bayer)CFA结构的微滤色片的排列规律是：奇数行按R、G、R、G、R、G、R、G、…排列，而偶数行按G、B、G、B、G、B、G、B、…排列；而在行间排列CFA结构中，微滤色片的排列规律则是：奇数行按R、G、B、G、R、G、B、G、…排列，而偶数行按G、R、G、B、G、R、G、B、…排列。无论是哪一种结构，绿色微滤色片占了全部滤色片的一半，而红色和蓝色滤色片则分别占全部滤色片数的1／4，这是因为人眼对于绿色的敏感度要比对红色、蓝色的敏感度高。对于隔行扫描的电视摄像系统来说，行间排列的CFA结构可以有效消除拜尔CFA结构引起的半场频间隔的黄～青色闪烁。2．补色式滤色器新型彩色监控摄像头的CCD传感器大多采用了补色式CFA。例如，SONY公司的ICX059CK型8．5mm(1／3in)彩色CCD传感器即采用了补色式CFA。三种补色信号分别是品红(Mg)、黄(Ye)和青(cy)，它们分别由R、G、B三基色信号两两相加而形15成，即：：Mg=R+B、Ye=R+G、Cy=B+G。在实际运用中，这三种补色与绿色(G)相间排列，共同构成补色式CFA。补色式cFA对G光的透过率影响极小，只有品红色Mg膜会阻挡G光，但任意相邻的四个像素信号相加时，Mg+G都会得到白色信号。考虑到G光对亮度的贡献最大，所以补色式CFA对景物的亮度传输损失很小，从而提高了监控摄像头的灵敏度。有的补色式CFA用白色透明膜代替G色膜，灵敏度可以进一步提高。3．单片式CCD彩色监控摄像头的结构单片式CCD彩色监控摄像头的结构如图2．7所示，它一般由摄像镜头、带镶嵌式彩色滤色器阵列的CCD传感器、将传感器读出的图像信号分离成三种基色信号的彩色分离电路、三种基色信号的处理电路以及彩色编码器等电路所组成，其中1H延迟表示信号被延时一个行周期的时间。透镜CCD钇滤菩器I』高通分离彩色编码器图像输出图2-7单片式CCD彩色监控摄像头的结构滤色器和摄像单元具有相同的跨距(即每个滤色器片对应于CCD图像传感器的一个像素)，在那里，绿、红、蓝的滤色器呈镶嵌状地并排安置，透过镜头的景物信号经过滤色器后在CCD芯片上成像，然后，从形成的光学图像中取出含有彩色信息的图像信号，再和lH延迟线取出的图像信号一起送人彩色分离电路。分离出来的三基色彩色信号通过各自的低通滤波器之后，经放大再进入彩色编码器，从而得到复合图像信号(视频信号)输出。4．图像信号处理方式图2—8示出了图像信号处理方式，首先，从CCD的输出信号中分离出红、绿、蓝三基色视频信号，然后根据这三基色信号合成彩色电视信号。这种方式把CCD的输出信号以及将它延迟相当于一个水平扫描周期的延迟信号(即1个行周期的视频信号，简记为!竺旦}__．-1缓冲h．11H延迟h————耳]G。减法畔号放划lYL赢州湍梳图2_8图像信号处理方式亟卜鬟詹霉16茎一茎一1H视频信号)通过彩色分离电路，形成红、绿、蓝三基色信号。由图2—8可见，彩色分离电路输出的绿色信号G经3．58MHz的低通I滤波并放大后被分为两路，其中一路绿色信号与红、蓝色两路信号分别经0．9MHz的低通1I滤波，得到低频三基色信号，它们分别经缓冲、处理后共同进入亮度信号放大电路，得到低频亮度信号Y11．另一路绿色信号与经过低通II滤波后的低频绿色信号相减，可得到高频绿色信号G。(用作亮度信号的高频分量)，用于保证彩色监控摄像头的高分辨率，因而G。与Y。相加后可形成全带宽的亮度信号。而低频的红、蓝色信号与Y。相减后分别形成R—Y和B—Y色差信号，它们被相差90~’的副载波正交调制后进行混合可形成已调色度信号，再与上面得到的全带宽亮度信号以及由同步电路来的复 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 步信号sYNc相混合，即可形成标准的复合视频信号(彩色电视信号)。2．2．3彩色转黑白CCI)监控摄像头彩色监控摄像头的最大缺点是不适合于红外线感光，因此在光线黑暗且不能有可见光照明的夜视监控场合，一般还是用黑白监控摄像头并配以红外灯辅助照明进行监视。在早期的闭路电视监控系统中，有人曾在某军区哨所的4个不同监视点处各同时放置彩色及黑白两个监控摄像头，并将每点的两路视频信号同时引入监控室。白天看彩色图像，夜晚当彩色图像看不清时就切换到黑白监控摄像头，并打开红外灯作辅助光源，继续观看黑白图像，从而保证24h不间断监视。至20世纪90年代中后期，有厂家推出了可自动进行彩色与黑白转换的日夜两用型监控摄像头。如英国NORBAIN公司推出的VISTAVPCM日夜两用高性能监控摄像头，它采用了特殊的红外线感光处理技术，它在白天可以正常输出高清晰的彩色视频信号，而夜晚在红外灯的辅助照明下也可以输出高清晰的黑白视频信号。该产品采用了12．7mm(1／2in)的CCD图像传感器，分辨率高达580线，彩色灵敏度为1．5lx，黑白灵敏度为0．1lx。日本JVC公司在其TK—Nl：100E监控摄像头的内部分别安置了彩色和黑白两片不同的CCD图像传感器，并通过分光棱镜使两片CCD同时感光，如图2_9所示。在白天光照度合适时，彩色光路可以正常输出彩色视频信号(TK．Nll00E在彩色工作方式下且当AGC置为ON时的最低照度为2lx／F1．2)，而夜晚光照度不足时，监控摄像头可以自动切换到黑白光路。图2_9双(2CD监控摄像头的光路结构17由于此时的感光单元为黑白CCD图像传感器，因此它可以在红外灯的辅助照明下，输出清晰的黑白视频信号(TK-Nll00E本身内置了3m射程的红外光源，因而此时的环境照度达到Olx时也可以使黑白CCD图像传感器成像，但此时监控摄像头的功耗将由7．5w增加到13w)。由于这种监控摄像头的内部除视频处理等部分电路可以共用外，其他部分彼此独立，几乎相当于两部独立的监控摄像头，因此价格昂贵。TK．Nll00E采用了8．5mm(1／3in)行间转移CCD传感器，分辨率为460线，并具有自动跟踪白平衡功能，其跟踪方式可为G—Mg轴或R—B轴，还具有用于Ge．nlock操作的外同步输入端(可以是复合或黑场色同步参考信号)，当使用参考信号时，监控摄像头会自动变换到外同步锁相方式。另外，TK-N1100E还具有从1／50一l／100008共9档电子快门，可在自动或手动方式下工作。当监控摄像头工作于自动电子快门方式时，它可以根据入射光线的强度来自动调节电子快门速度；当光线降低到某一阈值时，其自动增益控制(AGC)电路可自动提升监控摄像头的灵敏度；当光照度进一步降低到某一阈值时(如由黄昏到傍晚期间)，该监控摄像头则自动切换到黑白方式(此时监控摄像头上有一发光二极管指示灯将变亮)。目前市场上的彩色／黑白自动转换型监控摄像头大都采用单一彩色CCD图像传感器，因而在白天或光源充足时等同于普通彩色监控摄像头，而当夜晚降临或光照度不足时(一般在1—3l】【)，便通过DSP处理自动转换为黑白图像显示方式。同时，为了进一步增强红外光的光通量，这种监控摄像头还通过一个内置的微型电动机将彩色监控摄像头中不可或缺的专用于红外线滤除的红外滤光片移开，从而有效地提高了CCD靶面上的光照强度。不过，由于滤光片的移开直接影响了光线的折射率，再加上CFA的作用，黑白图像的成像效果(如亮度及清晰度)不及普通黑白监控摄像头或双CCD型彩色／黑白两用机。松下公司的WV—CP470(AC220V)和Wv—CP474(AC24．V或DCl2V)是采用超动态(SD—II)技术的日夜两用型高分辨率监控摄像头。它采用了8．5mm(1／3in)的双速CCD传感器，并可自动或手动切换彩色／黑白工作模式，其中在彩色模式时的分辨率为480线，最低照度为0．81x／F1．4；而在黑白模式时的分辨率达到570线，最低照度为0．1Ix／F1．4。由于应用了电子光线控制(ELC)，该监控摄像头在一般室内环境使用时，配用定焦镜头即可获得稳定亮度的图像。另外，该监控摄像头还增加了报警输出端子，能够在内置的数字移动检测器检测到运动图像时，自动输出报警信号到其他外接设备上。图2．10为wv—CP470侧、后面板及接线端子分布示意图。BOSCH(博世)公司的【,TC0495、LTC0620等Dinion系列日夜两用型监控摄像头采用了15bit数字处理技术，因而具有极宽的动态范围，它们的黑白最低照度仅分别为0．0381x／F1．2和0．024Ix／F1．2，还可以通过提升红外线灵敏度来获得更佳的夜视性能。监控摄像头内的红外滤光片既可以通过感测光照强度或接收报警信息而自动切换，也可以通过外接报警、功能表或Bilinx同轴视控界面而手动切换。这里，基于单同轴电缆的Bilinx双向通信技术可以将有关数据嵌入到视频信号中，使操作者在远端即可通过视频同轴电缆检查摄像机的状态，并对监控摄像头的参数进行设置，甚至更新监控摄像头的固件(I~irmware)。另外，该Dinion系列的监控摄像头还具有视频移动检测功能，允许用户选择多达4个可完全编程的检测区，且每个区可以分别设置不同的灵敏度阈值，还可检测出因照明条件突然变化而引起的假报警。在编程设置方面，监控摄像头预设了三种独立的操作模式，可用于三种不同18图2一lOWV．CP470侧、后面板及接线端子分布示意图的典型应用场合，但对于某些特殊应用场合，也允许用户对其全面编程。通过Bilinx通信或外部报警输入，可以方便地使监控摄像头在三种操作模式之间进行切换。若是在无红外灯照射的月光下工作，监控摄像头的灵敏度提升功能可通过延长CCD的电荷积累时间而使灵敏度提升10倍，即分别达到O．0038lx／F1．2和0．0024．1x／F1．2。2．2．4CMoS监控摄像头除了图像传感器不同外，CMOS监控摄像头的工作原理与CC[)监控摄像头完全一样。不过，正是因为图像传感器的进化，将监控摄像头所需的许多信号处理电路都与图像传感器集成于一体，才使得CMOS监控摄像头具有集成度高、体积小、成本低等诸多优点，并大有在若干年后取代CCD监控摄像头并进军电视监控市场之势。例如，世界上第一款采用3片4．23mm(1／6in)CMOS图像传感器的高档民用DCR—PCI000E数码监控摄像头已由索尼公司于2005年2月推出，而基于CMOS图像传感器的HDV格式高清晰度广播级HVR．A1C数字摄录一体机(暂定版)也已于2005年8月在北京展览会上问世。2．3监控摄像头的基本参数监控摄像头有许多表示其性能的参数，其中主要参数有分辨率、最低照度和信噪比等，彩色监控摄像头则增加了白平衡等更多的参数。这些参数综合反映了监控摄像头性能，但在不同的应用环境下，对监控摄像头各参数的要求也不尽相同。特别是，对同一参数来说，不同厂家对该参数的定义并不完全一样，因而导致具有同样参数的两款不同厂家的监控摄像头在实用中的性能(或监视效果)会有较大差异。因此对于从事闭路电视监控系统设计及其使用人员来说，充分了解监控摄像头的基本参数及其定义是十分重要的。192．3．1黑白监控摄像头的基本参数黑白CCD监控摄像头的主要参数有：分辨率、最低照度和信噪比等。在选择监控摄像头时，除了要考虑这些参数外，还要考虑监控摄像头的附带功能及价格和售后服务等诸多因素。以下对监控摄像头的几个主要参数分别加以介绍。1．像素数像素数指的是监控摄像头CCD图像传感器的最大像素数，有些给出了水平及垂直方向的像素数，如500H×582V、’752H×582V，有些则给出了前两者的乘积值，如30万、40万像素。对于一定尺寸的CCD芯片，像素数越多，则意味着每一像素单元的面积越小，因而由该芯片构成的监控摄像头的分辨率也就越高。目前在闭路电视监控系统中使用的监控摄像头的像素数一般为30～40万像素，一些民用高档DV监控摄像头的像素数达到了百万级。虽然数码相机所用CCD图像传感器的像素数可高达500～1200万像素，但这仅限于静止图像的输出，当输出活动视频信号时，受现行电视系统扫描格式的限制，其等效像素数仅为其最大像素数的十分之一左右。2．分辨率分辨率是衡量监控摄像头优劣的一个重要参数，有水平分辨率和垂直分辨率之分，其中水平分辨率是指在监视器屏幕上在水平方向能够分辨出的黑白线条数，而垂直分辨率则是指在垂直方向能够分辨出的黑白线条数。受现行电视扫描系统的限制，垂直分辨率最高不超过正程扫描的扫描线数(我国电视标准规定正程扫描575行)，考虑到隔行扫描因素以及人眼在垂直方向的分辨能力，实际有效垂直分辨率一般为400～450线。在不特别注明的情况下，监控摄像头的分辨率均指的是水平分辨率，它是指监控摄像头在摄取等间隔排列的黑白相间竖直条纹时，在监视器(应比监控摄像头的分辨率高)上能够看到的最多线条数。由于图像传感器靶面上的CCD感光单元有一定的面积，当在一定距离远处拍摄竖直黑白条纹图案时，它在CCD靶面上形成的图像过于密集时，每个感光单元就可能被一对以上的黑白线条所覆盖，结果每个感光单元输出的就只能是一对以上黑白图2·11分辨率测试卡线条的平均灰度值了，在监视器屏幕上则只能看到灰蒙蒙的一片，而不再能分辨出黑自相间的线条。分辨率的测试通常是用监控摄像头去拍摄图2一11所示的分辨率测试卡，并通过波形监视器来读取数据的。其具体方法如下：(1)按图2—12布置测试环境。将分辨率测试卡置于标准测试灯光盒上，距监控摄像头约3m远。监控摄像头的视频输出端接波形监视器，并使波形监视器的输出连至高分辨率黑白监视器上。(2)景物照度设定为2000Ix，光源色温设定为3200K。(3)调节镜头焦距(或选配合适的定焦镜头并前后稍稍移动监控摄像头)使分辨率卡的20标准测图像充满监视器屏幕，清晰。图2．12分辨率测试系统并通过精确对焦使图像最分辨率测试卡(4)用选行示波器观察图2一ll所示的分辨率测试卡，得到图2一13所示的波形。(5)调节镜头光圈使信号白电平达到100％(700mV)，则此时调制深度刚超过5％的电视线数即为极限分辨率。图2—14给出了由中国广播电视工业协会数码影像委员会DV推广中心制作的标准清晰度电视钡ll试卡。图2一13选行波形深『殳00％视频电平图2一14标准清晰度电视测试卡—……一…一…—一，÷一__～…一…一～……^…——………一———————………一一一一21百亘k节小一一一=标准测图像充满监视器屏幕，清晰。图2．12分辨率测试系统并通过精确对焦使图像最分辨率测试卡(4)用选行示波器观察图2一ll所示的分辨率测试卡，得到图2一13所示的波形。(5)调节镜头光圈使信号白电平达到100％(700mV)，则此时调制深度刚超过5％的电视线数即为极限分辨率。图2—14给出了由中国广播电视工业协会数码影像委员会DV推广中心制作的标准清晰度电视钡ll试卡。图2一13选行波形深『殳00％视频电平图2一14标准清晰度电视测试卡—……一…一…—一，÷一__～…一…一～……^…——………一———————………一一一一21百亘k节小控监控摄像头必须具有自动白平衡(AntowhiteBalanc~j，AWB)功能，即监控摄像头在连续工作中可随时自动校正白平衡，否则即会出现早晚偏红、中午偏蓝的现象。自动白平衡通常有两种处理方法。第一种方法是将处理放大器输出的红、绿、蓝三基色信号送人白平衡电路，分别经白平衡窗口(也称为白平衡门)脉冲取样后加以整流，以得到平均直流电平，再将红路和蓝路的平均电平分别与绿路的平均电平进行比较。以绿路电平为基准，将所得的误差电压放大后送回处理放大器的增益控制级，从而改变红、蓝两路的增益，使其输出信号电平与绿路信号电平相等，实现白平衡。第二种处理方法是将色差信号R—Y和B—Y送入自动白平衡电路，经阻容网络积分后，与零电平进行比较。当拍摄白色景物并达到白平衡时，两个色差信号都应当是零。因此，通过将色差信号与零电平进行比较即可实现白平衡调整。例如，当R—Y>0，则比较器输出电压就加到红路增益控制级使其增益减小，直到R—Y=0为止。反之，若R—Y<0，则红路增益应当增大。蓝路增益的控制方法与红路相同，但它是由B—Y信号控制的。现行的彩色监控摄像头大多具有内置自动白平衡调整的功能，中高档DSF·彩色监控摄像头往往还采用了数字自动跟踪白平衡(I)igitalAutoTracingwhit~jBalance)技术，它是将摄像机摄取的一整幅画面平均分成若干(如48个)小块，并检}J兀0这些小块中是否有白色，即使画面上有很小的一块白色，监控摄像头也能够自动跟踪它，并以它作为基准对系统的白平衡进行调整，使重现的图像绚丽多彩。有些彩色监控摄像头除了具有自动及手动白平衡调整功能外，还增加了预置白平衡(f"resetwB)和单键设置白平衡(0ne—pushwB)等功能。2．4监控摄像头的功能除了上面介绍的基本参数外，各品牌的监控摄像头大都还有一些附带的功能，如自动光圈接口、电子快门、自动增益控制、逆光补偿、线锁定同步及外同步、超动态、视频移动探测、OsD菜单、电缆补偿、监控摄像头识别编号、双向同轴电缆通信控制等，下面进行简要介绍。’2．4．1自动光圈在闭路电视监控系统的实际应用中，监控摄像头通常都是在大范围光照度变化的场合下应用的，如早晚的光照度与中午的光照度有很大的差别，晴天的光照度与阴天的光照度也有很大的差别。因此，为保证ccD监控摄像头能够正确曝光成像，就必须随时调整镜头的光圈，以保证电视图像不出现“限幅”现象，否则可能使图像亮处失去灰度层次，或因通光量减小而使画面灰暗且出现噪点。然而监控摄像头位置一旦固定下来之后，每天去手动调整光圈是非常不便的，只有使监控摄像头能够附带自动光圈功能(提供驱动自动光圈镜头的接口)，才能在配接自动光圈镜头的情况下，使监控摄像头输出的视频图像信号自动地保持在最佳状态。标准ccD监控摄像头都带有驱动自动光圈镜头的接口，其中有些只提供一种驱动方式(多为视频驱动)，有些则同时提供两种驱动方式(视频驱动和直流驱动)供用户选择。这里，视频驱动(VideoDrive，简称VD)方式是指监控摄像头将视频信号电平输出到自动光圈镜头的内部，再由其内部的驱动电路输出控制电压使镜头的光圈调整电动机转动；直流驱动(DCDrive，简称DD，)方式则是指监控摄像头内部增加了镜头光圈电动机的驱动屯路，可以直接输出直流控制电压到镜头内的光圈电动机并使其转动，这种方式有时也称直接驱动(I)ireetDrive)。因此，具有直流驱动接口的监控摄像头的成本就稍许高一些(因为增加了一部分电路)，但所选配的自动光圈镜头则因其内部不含有驱动电路而体积稍小些，价格也就低一些。视频驱动自动光圈接口使用3个针，即电源正、视频、接地；而直流驱动自动光圈接口使用4个针，即阻尼正、阻尼负、驱动正、驱动负。若监控摄像头同时具有两种光圈驱动方式，则具体将该接口定义为VD还是DD驱动方式需由另外的拨动开关来选择，或是通过OSD菜单设置。自动光圈的工作原理实际上就是根据视频信号电平的变化输出一控制电压，去驱动镜头中控制光圈的微型电动机做正反向转动，从而实现光圈的自动调整，使监控摄像头输出的视频信号保持在预先选定的标准电平上。通常，这个标准电平定为峰值电平的。70％。上述的视频信号电平可以取为信号的平均电平或峰值电平，预选电平则由监控摄像头内部调整的基准电压进行控制。一般情况下，为使画面上的主体目标达到最佳亮度，应排除边缘图像亮度对信号电平的影响，故光圈的调整应以中心部分的图像信号电平的变化为依据。为此，在信号选取电路中设置一个产生“窗口脉冲”的电路或“自动光圈门”电路。其窗口的大小不超过整个显示图像面积的40％；有的窗口是矩形的，其高度为显示画面高的65％，宽度为画面宽的650A，；也有的只选用画面总面积20％的椭圆形窗口。2．4．2电子快门电子快门(I~lectronic：Shutter)是比照照相机的机械快门功能提出的一个术语，其功能是控制ccD图像传感器的感光时间。由于ccD感光的实质是信号电荷的积累，则感光时间越长，信号电荷的积累时间也就越长，输出信号电流的幅值也就越大。通过调整光生信号电荷的积累时间(即调整时钟脉冲的宽度)，即可实现控制CCD感光时间的功能。CCD监控摄像头绝大多数都带有电子快门功能，其电子陕门时间一般为1／50～l／10000S。高档(]CI)监控摄像头一般将电子快门时间分为若干档，可通过多档拨动开关手动调节，也可在自动方式下由监控摄像头根据检测到的光强度自动调节。普通(2C[)监控摄像头一般只在其机身侧面或后面板上设有一个自动电子快门ON／OFF开关，还有些产品干脆将自动电子快门做成内置式，使用者无法干预。为了在低照度环境下也能拍摄到较为清晰的画面，有些监控摄像头还具有多场积累电子快门方式，它很类似于照相机的B门或T门感光拍摄方式。在这种方式下，(2CD感光单元可以暂停若干场的电荷转移，使其光敏单元中的电荷得以暂存，直到对某场景进行多场曝光后再进行电荷转移。由于电荷的积累作用，输出信号的幅度也相应得以提高，相当于提高了监控摄像头的低照度灵敏度。常见的场积累时间一般为2场、4场或6场，但也有的监控摄像头最多可达128场积累。需要注意的是，这种多场积累电子快门方式一般仅适合对于非运动场景的摄像监视，如果此时场景中有快速运动的物体，那么画面中的这一部分将变得模糊。图2一15示出了日本滨松光子公司生产的(~'2400．75i监控摄像头对低照度场景分别采用标准模式和场积累模式曝光时的图像对比，可见场积累模式下曝光的图像明显25变清晰_r引2一15(]2400—75i监控摄像头对低照度场景分别采川杯准模式年1J场杉l累模式曝光uIf的图像对比a)标准模式曝光}1)ls场积累模式曝光CcD监控摄像头的高速电子快门功能町以防止拍摄高速运动物体时造成的“运动模糊”现象，，所谓“运动模糊”即监控摄像头在拍摄快速运动的物体时会出现“拖影”，这是由于(：cD的感光时蚓(例如视频信号一场的标准时『口1l／50s一)市f{对于快速运动的物体来说“太长_r”，而在这段感光时fHJ内物体已经产生r位移，也就是说，任一个电衙转移周期内，运动物体在ccD靶面的不同位置都成了像．为了防止』二述“运动模糊”现象，就应该缩短入射光在ccl)粑面I：的作川时f¨J，也就足说，存每一场内只将某一段时『日】产生的电l衙作为图像信号输m，而将其余时问产，{i的电荷排放掉，／fi于使用。，这样就等于缩短了存储电荷的时间，相当于缩短r光线照射ccD靶师的时间，女¨M加r快门一样，这就是电子快『】的实质。图2一16示出电子快门速度的控制方法。当接通电子快门开关时，快门控制脉冲加到cCD的N型硅衬底，行频快门脉冲使感光单元的电荷一行一行地放掉，苴剑怏¨脉冲停止，电荷停止泄放∥陕¨打开的时间长短由每