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监控摄像机技术知识

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发表于 2011-8-3 10:52:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
1什么是CCTV

CCTV――又叫闭路电视监控系统,是一个专业术语。就是我们平时所说的监控系统。

  2)北京监控--CCTV的前端设备――摄像部分

       a.监控器材---摄像机

目前在闭路监控系统中常用摄像机可分为CCD系列摄像机和CMOS系列摄像机两种,

而随着电子技术不断的发展,COMS系列摄像机因其灵敏度低,分辨率差等原因已逐渐被淘汰.下面将以CCD系列摄像机为例分别介绍各种摄像机的功能.

什么是CCD系列摄像机?

摄像机的主要传感部件是CCD,它具有灵敏度高、畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点,CCD是电耦合器件(Charge Couple Device)的简称,它能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移,也可将储存之电荷取出使电压发生变化,因此是理想的摄像元件。
CCD的工作原理是:被摄物体反射光线,传播到镜头,经镜头聚焦到CCD芯片上,CCD根据光的强弱积聚相应的电荷,经周期性放电,产生表示一幅幅画面的电信号,经过滤波、放大处理,通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号。这个标准的视频信号同家用的录像机、VCD机、家用摄像机的视频输出是一样的,所以也可以录像或接到电视机上观看。

CCD靶面 已经开发出多种尺寸: 目前我公司采用的芯片大多数都是采用日本生产的1/3"1/4"SONY芯片和SHARP芯片规格

普通枪式摄像机

普通枪式摄像机分为彩色摄像机和黑白摄像机。

黑白摄像机主要用于光线不足地区及夜间无法安装照明设备的地区。

彩色摄像机主要用于景物细部辨别,如辨别衣着或景物的颜色。因有颜色而使信息量增大,信息量一般认为是黑白摄像机的10倍。

红外夜视防水型摄像机

随着科学技术不断的进步,以往单品种的摄像机已不能满足现代的安全防范需要所以我们开发出带红外夜视防水型摄像机,红外探测距离从15米、30米、50米、更远达到100200米。再加特有红外夜视防水功能可以把摄像机安装在室外及光线很弱的地区满足各种安全防范要求。

一体化摄像机

发展一体化摄像机是为了提供给消费者一个使用方便、安装简单、功能齐全的产品。一体化摄像机可大致分为特殊型以及一般型。所谓特殊型,是强调产品具备特殊防护功能,以免除防护罩的使用为设计出发点,其产品外壳多为圆柱体,项目包括防水型、防暴(爆)型、防弹型摄像机等。以防水型为例,采用特殊材质如铝合金,增强外壳防水等级,强调不须外加防护罩。为了提升产品附加价值,进而发展自动对焦功能,或提供IR光源,在夜间也能提供清晰图像。
    一般型则是从原有的传统摄像机造型而来,同样具备四方外表,而镜头内建,体积较小。相较于特殊型或传统摄像机,目前一般型的一体化摄像机皆具备各式基本功能,如自动光圈、自动变焦、460电视线以上的清晰度、自动白平衡、背光补偿等等。



监控器材--球型摄像机

    球型摄像机是指将摄像机、镜头等设备组合内置在球型防护罩内的摄像设备。以球型防护罩区分,有全球型和半球型;以球型摄像机的性能区分为定焦镜头球型摄像机或定焦镜头球罩型摄像机和内置摄像机、变焦镜头、云台、解码器等设备的一体化智能球机;以安装方式区分,有悬吊式、吸顶式和嵌入式等;以应用环境区分为室内型和室外型。
    球型摄像机造型美观、安装隐密、使用方便、功能齐全,深受广大用户的青睐。特别是一体化智能球机以单一设备取代了传统的摄像机、变焦镜头、快速云台、遥控解码器等设备的组合,在性能价格比上占有很大的优势,成为球型摄像机的主流,因此我们常说的球机实际上是指这种智能球机。
球型摄像机主要功能有:自动电子快门、自动白平衡、电子与数码变焦、自动光圈与自动聚焦、水平连续旋转、高转速、预置位。

智能球机还根据使用环境的不同而具备多项辅助功能以满足不同的气候条件,如内置风扇、加热器等。



摄像机是监控系统核心设备,在实际监控工程中,合理选择非常重要。现在安全防范用的电视监控系统一般都采用CCD摄像机如果监视目标照度不高,而用户对监视图像清晰度要求较高时,宜选用黑白CCD摄像机;如果用户要求彩色监视时,应考虑加辅助照明装置,或选用彩色黑白自动转换的CCD摄像机,这种摄像机当监视目标照度不能满足彩色摄像机要求时自动转为黑白摄像。

在确定用黑白摄像机还是用彩色摄像机之后,进而要考虑的问题是摄像机的技术指标。主要考虑的指标有:摄像机的分辨率, 灵敏度, 信噪比, 工作温度,  电源电压等.

       b.监控器材--镜头

摄像机镜头的种类(根据应用场合分类)
广角镜头:视角90度以上,观察范围较大近处图像有变形。  

标准镜头:视角30度左右,使用范围较广。  

长焦镜头:视角20度以内,焦距可达几十毫米或上百毫米。
变焦镜头:镜头焦距连续可变,焦距可以从广角变到长焦,焦距越长则成像越大。  

针孔镜头:用于隐蔽观察,经常被安装在如天花板或墙壁等地方。

摄像机镜头种类众多,按实际控制方式又可分为:

手动光圈定焦镜头

这种镜头用于监视固定目标,且光照度变化较小的场合。

焦距越大,视场角越小,监视范围越窄;焦距越小,视场角越大;监视范围越宽。

自动光圈定焦镜头

  当进入镜头的光通量变化时,摄像机CCD成像面上产生的电荷也相应变化,使视频信号电平发生变化,产生一个控制信号,驱动镜头内的微型电机正向或反向转动,从而调整光圈的大小。当视场照度变化在100倍以上时,选这种镜头。但需注意的是:如果视场照度不均匀,特别是监视目标与背景光反差较大时,采用这种镜头摄像效果不理想。

自动光圈电动变焦镜头

  此镜头与自动光圈定焦镜头相比增加了两个微型电机,其中一个电机与镜头的变焦环啮合,受控转动时,可改变镜头的焦距;另一个电机与镜头的聚焦环啮合,受控转动时完成镜头的聚焦。由于增加了两个微型电机,这种镜头的价格较贵。

 电动三可变镜头

  与自动光圈变焦镜头相比只是对光圈的调整由自动控制方式改为遥控器控制。它也含三个微型电机,通过一组6芯控制线与控制器相连。目前这种镜头应用较多。

       c.防护罩

防护罩及防护罩的选择
防护罩是监控系统中重要的组件。它是使摄像机在有灰尘、雨水、高低温等情况下正常使用的防护装置。
  防护罩一般分为两类。一类是室内用防护罩,这种防护罩结构简单,价格便宜。其主要功能是防止摄像机落灰并有一定的安全防护作用,如防盗、防破坏等。另一类是室外用防护罩,这种防护罩一般为全天候防护罩,即无论刮风、下雨、下雪、高温、低温等恶劣情况,都能使安装在防护罩内的摄像机正常工作。因而这种防护罩具有降温、加温、防雨、防雪等功能。同时,为了在雨雪天气仍能使摄像机正常摄取图像,一般在全天候防护罩的玻璃窗前安装有可控制的雨刷。 目前较好的全天候防护罩是采用半导体器件加温和降温的防护罩。这种防护罩内装有半导体元体,既可自动加温,也可自动降温,并且功耗较小。
  另外,还有半球形、球形防护罩,这种防护罩内置万向可调支架,造型美观。  

       d.云台

在前面的介绍中我们常提到云台,但有的人对它没有什么感性认识,其实云台就是两个交流电组成的安装平台,可以水平和垂直的运动。我们所说的云台区别于照相器材中的云台,照相器材的云台一般来说只是一个三脚架,只能通过手来调节方位;而监控系统所说的云台是通过控制系统在远端可以控制其转动方向的。云台有多种类型: 按使用环境分为室内型和室外型,主要区别是室外型密封性能好,防水、防尘,负载大。 按安装方式分为侧装和吊装,即云台是安装在天花板上还是安装在墙壁上。按外形分为普通型和球型,球型云台是把云台安置在一个半球形、球形防护罩中,除了防止灰尘干扰图像外,还隐蔽、美观、快速。 在挑选云台时要考虑安装环境、安装方式、工作电压、负载大小,也要考虑性能价格比和外型是否美观。

       e.支架

如果摄像机只是固定监控某个位置不需要转动,那么只用摄像机支架就可以满足要求了。普通摄像机支架安装简单,价格低廉,而且种类繁多。普通支架有短的、长的、直的、弯的,根据不同的要求选择不同的型号。室外支架主要考虑负载能力是否合乎要求,再有就是安装位置,因为从实践中我们发现,很多室外摄像机安装位置特殊,有的安装在电线杆上,有的立于塔吊上,有的安装在铁架上……由于种种原因,现有的支架可能难以满足要求,需要另外加工或改进.

       f.解码器

在具体的闭路电视监控系统工程中,解码器是属于前端设备的,它一般安装在配有云台及电动镜头的摄像机附近,有多芯控制电缆直接与云台及电动镜头相联,另有通信线(通常为两芯护套线或两芯屏蔽线)与监控室内的系统主机相联。



同一系统中有很多解码器,所以每个解码器上都有一个拨码开关,它决定了该解码器在该系统中的编号(即ID号),在使用解码器时首先必须对拨码开关进行设置。在设置时,必须跟系统中的摄像机编号一致。如不一致,会出现操作混乱,例如:当摄像机的信号连接到SP8000系列主机第一视频输入口,即CAM1,而相对应的解码器的编号应设为1。否则,操作解码器时,很可能在监视器上看不见云台的转动和镜头的动作,甚至可能认为此解码器有故障。

       g.视频分配器

将一个影像信号分配给多个接收源,例如一台CAMERA要接四台MONITOR。因为并联视频信号衰减较大,送给多个输出设备后由于阻抗不匹配等原因,图像会严重失真,线路也不稳定。 视频分配器除了阻抗匹配,还有视频增益,使视频信号可以同时送给多个输出设备而不受影响。





       h.视频放大器

一般CAMERA的传输距离为300cm,而放大器可增强信号强度,使传输距离更远。当视频传输距离比较远时,最好采用线径较粗的视频线,同时可以在线路内增加视频放大器增强信号强度达到远距离传输目的。视频放大器可以增强视频的亮度、色度和同步信号,但线路内干扰信号也会被放大,另外,回路中不能串接太多视频放大器,否则会出现饱和现象,导致图像失真。

3)北京监控--CCTV的传输部分

传输系统包括视频信号和控制信号的传输。视频信号的传输可用同轴电缆、光纤或双绞线,用双绞线传输时需可视频转换适配器。控制信号的传输方式包括:

1)直接控制

2)多线编码的间接控制

3)通讯编码的间接控制;除了以上方法外,还有一种控制信号和视频信号复用一条电缆的同轴视控传输方式。

  4)北京监控--CCTV的后端设备――控制部分

       a.监控器材--硬盘录像机

硬盘录像机系统

目前可谓进入了数字化监控主机的春秋战国时期。客观地说,数字化产品因为紧跟计算机技术的快速发展,在硬盘录像,网络互动,视频报警,工作时间表,多画面显示等方面都有突出的表现,赢得了不少人的青睐,在保安监控,柜员监控,民用监控等众多领域逐渐占有一席之地。

我公司生产的硬盘录像机系统从最初的第一代普通硬盘录像机已发展到目前的第五代数字网络型硬盘录像机系统,其功能远远领先与同行任何一款机子。它确保了产品的稳定性,特有的软件、硬件看门狗技术确保系统安全运行,主机死机自动恢复。产品的先进性,视频图像采用H.264压缩算法,超高压缩比,与以往别的压缩方式相比,在同等画质下占用硬盘空间、更小。改进的压缩处理,使视频信号干扰造成的录像文件尺寸剧幅增加得到改善。

高清晰录像,录像分辨率达704×576。全面为消费都量身订做的网络功能使您在各个地方都可以实时远程查看监控信息,精确的音频同步监听。



       b.屏幕墙

       c.控制键盘

       d.控制台

       e.矩阵控制机



 (4)闭路电视监控系统

主要功能是辅助保安系统对于建筑物内的现场实况进行监视。它使管理人员在控制室中能观察到楼内所有重要地点的情况,为消防、楼内各种设备的运行和人员活动提供了监视手段。如在出入口、主要通道、车库等重要场所安装摄像机,将监测区的情况以图像方式实时传送到管理中心,值班人员通过电视墙可以随时了解这些重要场所的情况。


1、视频流数据的带宽占用计算方法
实时视频,可理解为流畅和没有延迟,流畅为PAL制式的25帧/秒,NTSC制式的30帧/秒。
以一般PAL制式352×288(NTSC制式320×240)传输即时影像,以JPEG图片格式(MPEG-4的主帧或捕获图片也是多为JPEG格式)举例:
默认的PAL制式352*288的JPEG图片一般数据量约为:8KB/帧(NTSC制式320×240为6KB/帧)。
以实时速率25fps计算:
8KB/帧 × 25帧/s = 200KB/s(PAL制式的计算,NTSC制式算法相同)
352*288是以PAL默认CIF的JPEG格式的图片容量计算为8Kbyte
如果利用ADSL线路上传,其默认的上传带宽512Kbps=64KBps,那么其速率仅能达到64KBps÷8KB/帧=8帧/s,再加上线路信号稳定性、延迟等远达不到实时要求。
另外,MPEG-4是由I、B、P帧组合流媒体,I为主帧(或说为完整帧),B、P为副帧(我们也有人叫叠加帧),道理如同电影特技制作,在完整的影像中叠加某一人物、造成的景、人、物影像。
因MPEG-4在各厂家的运用,I帧容量基本一致,但使用IBP帧频率不一定一致。如需要压缩率更高:少使用主帧,多使用副帧
选用MPEG-4方式作为网络传播,720*576主帧约在35Kbyte左右,副帧则因使用压缩比率调整;一般以实际检测(不限宽带、不指定压缩比),默认情况会在1Mbps的数据流量,而峰值会在2至2.5Mbps左右(指全屏变化)
正常活动图像,图像分辨率为320*240,帧速为25帧/秒的情况下,音视频图像的的网络带宽一般要求为800K左右,有的甚至要求1M以上。
2、三种视频压缩方式的比较
目前的主流压缩算法标准不外乎有M-JPEG、MPEG-1、MPEG-4三种。
M-JPEG压缩技术源于JPEG图片压缩技术,是一种简单的帧内JPEG压缩,压缩后图像清晰度较好。但由于这种方式本身的技术限制,无法作大比例压缩,数据量较高,录像每小时1-2G空间,网络传输耗费大量的带宽资源,不大适用于移动物体图像的压缩,也不大适用于国内长时间保安录像的需求。
MPEG-1压缩技术采用前后帧多帧预测的压缩算法,具有很大的压缩灵活性,应用最为广泛,这种算法技术发展成熟,数据压缩率相比M-JPEG要高,但数据量还是较大,录像每小时300-400M空间,若用于银行长时间实时录像,占用硬盘空间较大,尤其是网络传输占用带宽较大,不大实用于视频图像远程传输。
MPEG-4压缩技术是目前进入实用阶段的最为先进的压缩技术,它利用很窄的带宽,通过帧重建技术压缩和传送图像,以求以最少的数据获得最佳的图像质量。 MPEG-4的特点使其更适于交互AV服务以及远程监控,采用MPEG-4压缩算法,图像压缩比较高,录像每小时100-200M空间,图像清晰度高,网络传输占用带宽小,能通过各种传输方式进行远程视频图像传输。
3、定点监控系统:
定点摄像机(摄像机+定焦镜头)
画面分割器(四分割性价比较好)
监视器
录像机
全方位监控系统:
全方位摄像机(摄像机+电动变焦镜头)
全方位云台
前端解码器+系统主机+两芯通信电缆(多有报警探测器接口)
或切换器+控制器+10芯控制电缆/路
画面分割器(四分割性价比较好)
监视器
录像机
另外,DVR(数字硬盘录像机)可以替代录像机、画面分割器、云台镜头控制
4、视频监控线缆:
枪机(不带云台的摄像机):视频线+电源线
球机(带云台和解码器):视频线+电源线+控制线
视频线型号:SYV 75-5-1/2 传输距离500米
SYV 75-3-1 传输距离300米
控制线型号: RVVP 2*1.0 (按需求可以增为2*1.5等)
电源线型号: RVV 2*1.0 (同上)
摄象机供电不用细说,视频线两头做BNC头(亦Q9头),一头插到摄象机上,一头插到视频采集卡上
若是带云台,需要232转485转换器,并在DVR软件上设置好串口通讯相关参数。
5、镜头焦距可按照以下公式估算:
f=A×L/H
(f--镜头焦距;A--摄像机CCD垂向尺寸;L--被摄物体到镜头距离;H--被摄物体高度)
格式
1英寸
2/3英寸
1/2英寸
1/3英寸
1/4英寸
CCD垂向尺寸
9.6㎜
6.6㎜
4.8㎜
3.6㎜
2.7㎜
· 光和颜色
 
可见光是波长在380 nm780 nm之间的电磁波,我们看到的大多数光不是一种波长的光,而是由许多不同
波长的光组合成的。如果光源由单波长组成,就称为单色光源。该光源具有能量,也称强度。实际中,只
有极少数光源是单色的,大多数光源是由不同波长组成,每个波长的光具有自身的强度。这称为光源的光
谱分析。
颜色是视觉系统对可见光的感知结果。研究表明,人的视网膜有对红、绿、蓝颜色敏感程度不同的三种锥
体细胞。红、绿和蓝三种锥体细胞对不同频率的光的感知程度不同,对不同亮度的感知程度也不同。
自然界中的任何一种颜色都可以由RGB3种颜色值之和来确定,以这三种颜色为基色构成一个RGB
色空间,基色的波长分别为700 nm(红色)546.1 nm(绿色)435.8 nm(蓝色)
颜色=R(红色的百分比)G(绿色的百分比)B(蓝色的百分比)
可以选择不同的三基色构造不同的颜色空间,只要其中一种不是由其它两种颜色生成。例如YYellow,
色),CCyan,青色),MMagenta,品红)。
  
· 颜色的度量

  图像的数字化首选要考虑到如何用数字来描述颜色。国际照明委员会CIE International
Commission on Illumination )对颜色的描述作了一个通用的定义,用颜色的三个特性来区分颜色。这
些特性是色调,饱和度和明度,它们是颜色所固有的并且是截然不同的特性。
色调(hue)又称为色相,指颜色的外观,用于区别颜色的名称或颜色的种类。色调用红、橙、黄、绿、青
、蓝、靛、紫等术语来刻画。用于描述感知色调的一个术语是色彩(colorfulness)
饱和度(saturation)是相对于明度的一个区域的色彩,是指颜色的纯洁性,它可用来区别颜色明暗的程度
。完全饱和的颜色是指没有渗入白光所呈现的颜色,例如仅由单一波长组成的光谱色就是完全饱和的颜色

明度(brightness)是视觉系统对可见物体辐射或者发光多少的感知属性。它和人的感知有关。由于明度很
难度量,因此国际照明委员会定义了一个比较容易度量的物理量,称为亮度(luminance) 来度量明度,亮
(luminance)即辐射的能量。明度的一个极端是黑色(没有光),另一个极端是白色,在这两个极端之间
是灰色。
光亮度(lightness)是人的视觉系统对亮度(luminance)的感知响应值,光亮度可用作颜色空间的一个维,
而明度(brightness)则仅限用于发光体,该术语用来描述反射表面或者透射表面。
 
视频压缩编码的基本概念
  视频压缩的目标是在尽可能保证视觉效果的前提下减少视频数据率。视频压缩比一般指压缩后的数据
量与压缩前的数据量之比。
  在视频压缩中常需用到以下的一些基本概念:
  1 有损和无损压缩:在视频压缩中有损(Lossy )和无损(Lossless)的概念与静态图像中基本类似
。无损压缩也即压缩前和解压缩后的数据完全一致。有损压缩意味着解压缩后的数据与压缩前的数据不一
致。在压缩的过程中要丢失一些人眼和人耳所不敏感的图像或音频信息,而且丢失的信息不可恢复。丢失
的数据率与压缩比有关,压缩比越小,丢失的数据越多,解压缩后的效果一般越差。此外,某些有损压缩
算法采用多次重复压缩的方式,这样还会引起额外的数据丢失。
  2 帧内和帧间压缩:帧内(Intraframe)压缩也称为空间压缩(Spatial compression)。当压缩一
帧图像时,仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之间的冗余信息,这实际上与静态图像压缩类似。帧内压缩
一般达不到很高的压缩。
  采用帧间(Interframe)压缩是基于许多视频或动画的连续前后两帧具有很大的相关性,或者说前后
两帧信息变化很小的特点。也即连续的视频其相邻帧之间具有冗余信息,根据这一特性,压缩相邻帧之间
的冗余量就可以进一步提高压缩量,减小压缩比。帧间压缩也称为时间压缩(Temporal compression),
它通过比较时间轴上不同帧之间的数据进行压缩。帧间压缩一般是无损的。
  3 对称和不对称编码:对称性(symmetric)是压缩编码的一个关键特征。对称意味着压缩和解压缩
占用相同的计算处理能力和时间,对称算法适合于实时压缩和传送视频,如视频会议应用就以采用对称的
压缩编码算法为好。不对称或非对称意味着压缩时需要花费大量的处理能力和时间,而解压缩时则能较好
地实时回放,也即以不同的速度进行压缩和解压缩。一般地说,压缩一段视频的时间比回放(解压缩)该
视频的时间要多得多
· 彩色电视的制式及其颜色空间
1、彩色电视制式
  目前世界上现行的彩色电视制式有三种:NTSC制、PAL制和SECAM制。这里不包括高清晰度彩色电视
HDTV (High-Definition television)
  NTSC(National Television Systems Committee)彩色电视制是1952年美国国家电视标准委员会定义
的彩色电视广播标准,称为正交平衡调幅制。美国、加拿大等大部分西半球国家,以及日本、韩国、菲律
宾等国和中国的台湾采用这种制式。
  NTSC彩色电视制的主要特性是:
  (1) 525/, 30/(29.97 fps, 33.37 ms/frame)
  (2) 高宽比:电视画面的长宽比(电视为4:3;电影为3:2;高清晰度电视为16:9)
  (3) 隔行扫描,一帧分成2(field)262.5线/
  (4) 在每场的开始部分保留20扫描线作为控制信息,因此只有485条线的可视数据。Laser disc
~420线,S-VHS~320线
  (5) 每行63.5微秒,水平回扫时间10微秒(包含5微秒的水平同步脉冲),所以显示时间是53.5微秒。
· H.263压缩编码格式
1 H.263压缩编码格式
  H.263 视频编码标准是专为中高质量运动图像压缩所设计的低码率图像压缩标准。H.263 采用运动视
频编码中常见的编码方法,将编码过程分为帧内编码和帧间编码两个部分。I帧内用改进的DCT 变换并量
化,在帧间采用1/2 象素运动矢量预测补偿技术,使运动补偿更加精确,量化后适用改进的变长编码表(
VLC)地量化数据进行熵编码,得到最终的编码系数。
2 H.263 帧类型
  A 内码帧(I帧)不能由任何其它帧构造出来,包含所有可显示它的信息。
帧编码过程:
  每个光亮度和色差平面被分成88的块
  各块使用DCT转换成频率域
  利用量化表进行量化。
  对各块中最重要系数序列(DC系数)用DPCM技术进行编码,且仅编码两个相邻DC值的差
  各块中的系数是按锯齿形次序进行行程编码
  最后进行类哈夫曼编码
  预测帧(P帧):由前面的帧构造所得。
帧编码:
帧编码过程:
在基准帧中对每个宏块均查找其最佳匹配宏块
计算实际宏块和最佳匹配宏块的差,作为运动向量
误差项用DCT进行转换
接着进行量化步,形成“锯齿形次序”行程编码,最后进行类哈夫曼平均信息量编码。注意量化表与I
所用的不同,DC系数的编码与其他系数的编码方式相同
3 h.263特点
  与H.261 p×64K 的传输码率相比,H.263的码率更低,单位码率可以小于 64K,且支持的原始图像
格式更多,包括了在视频和电视信号中常见的QCIFCIFEDTVITUR 601ITUR 709 等等。
H.263的编码速度快,其设计编码延时不超过150ms;码率低,在512 K 乃至 384K 带宽下仍可得到相当满
意的图像效果,十分适用于需要双向编解码并传输的场合(如:可视电话)和网络条件不是很好的场合(
:远程监控)。
H263图象被编码为一个亮度信号和两个色差成分(YCBCR)。
4 H.263的数据结构
  H.263采用句法和语义学的方法对多路视频来管理的。
  句法被划分为四层,四个层分别是图象、块组、宏块、块。图象层每帧图象的数据包含一个图象头,
并紧跟着块组数据,最后是一个end-of-sequence码和填塞位。其中包括有图象开始码(PSC) (22 bits)
时域参照(TR)(8 bits)、类型信息 (PTYPE) (13 bits) 和量化器信息 (PQUANT) (5 bits)等十三个选项

每个块组层(GOB)包含了一个块组层头,紧跟着宏块数据。每个GOB包含了一行或多行宏块。对于每帧图象
的第一个GOB0号),不需要传送GOB头。而对于其它的GOBGOB头可以为空,这决定于编码策略。译码
器可以通过外部手段发送信号给远程变码器要求只传送非空GOB头,例如建议H.245
  每个宏块中包含了一个宏块头和后续的块数据。COD只出现在用PTYPE指定为"INTER"的图象帧中,对
于这些图象中的宏块,当COD指定或PTYPE指示为"INTRA"时会出现宏块类型 & 色度的编码块样式(MCPBC
)。如果PTYPE指示了"PB",对于B块的宏块 (MODB)会出现。只有在MODB中指定时才会出现CBPB(指示
将传送宏块的B系数)和B宏块的运动矢量数据 (MVDB) (变长)。当MCPBCCBPY中指定时会出现"块数据"
镜头相关知识
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a. lens 种类 :
1. 固定焦距式 ( fixed focal lens )
2. 伸缩式 ( zoom lens )
3. 自动光圈或手动光圈 ( auto iris or manual iris )
b. 依据焦距数字大小区分:
1. 标準镜头
2. 广角镜头
3. 望远镜头
c. 依据光圈区分:
1. 固定光圈式 ( fixed iris )
2. 手动光圈式 ( manual iris )
3. 自动光圈式 ( auto iris )
ex : 依据影像讯号调整光圈大小,优点灵敏度高.
ee : 依据 photo sensor 变化调整.
d. 伸缩镜头 (zoom lens ):
伸缩调整方式:
1. 电动伸缩镜头 (motorized zoom lens )
2. 手动伸缩镜头 (manual zoom lens )
镜头倍数 : 6, 8, 10, 12倍 等
e. 镜头特有术语及其代表意义:
1. iris ( 光圈 )
2. focus ( 聚焦 )
3. zoom ( 变焦 )
4. f-stop ( 光圈孔径 )
5. focus length ( 焦距 )
f. f & f 代表意义
f :代表光圈孔径 : f1.2 , f1.4 , f1.6 , f1.8 , f2.0,数值越小代表光圈可开啟越大进光量越强;f. 代表焦距范围 f : 4mm ; f : 6mm ; f : 8mm ;zoom lens f : 8-48 ; f : 8-80 ; f : 7.5-120
g. 镜头与摄影机选用:
camera lens (标準) (广角) (超广角)
1/3" 6 mm 4.2 mm
1/2" 12 mm 6 mm 4.2 mm
2/3" 16 mm 8 mm 4.8 mm
1" 25 mm 12.5 mm 8 mm
h. 镜头搭配摄影机注意事项:
1. 安装方式 c or cs mount , 不同规格时请加转换环或调整摄影机镜头座位置
2. 镜头规格表上标示使用於何种尺寸摄影机 , 请依照标示使用.
3. dc drive & video drive 请配合摄影机规格使用.
4. 镜头驱动电压需使用正确 ( 6v or 9v~12v ) .
i. 决定镜头品质因素:
1. 採用镜片数目(多类型镜片组合可减少色偏改善焦聚等问题但会减少透光率)
2. 镜片透光率(好镜片透光率佳价格贵, 差镜片较会阻挡光线通过)
3. 镀层与研磨(镜片镀层与研磨技术影响镜片品质)
4. 机械装置(镜头内部机械结构经密度影响镜片移动精确度及可*度品质差机械结构会產生调整误差及不一致性)
j. 镜头工作原理简介:
1. 镜头是由许多凹凸镜片组合而成.
2. 各种不同数量之镜片经由有顺序排列组合行程各种不同焦距之镜头.
3. 镜头内部有部分镜片為可移动式 , 以利得到宽广之使用范围
4. 外部影像经由镜头镜片组聚焦后 , 将清晰影像投射於摄影机 ccd sensor 表面上在电视监控系统中如何根据现场被监视环境,正确选用摄像机镜头是非常重要的,因为它直接影响到系统组成后在系统末端监视器上所看到的被监视面画的效果能否满足系统的设计要求(就画面范围或图像细节而言),所以正确的选用摄像机镜头可以使系统得到最优化设计并可获得良好的监视效果。
摄像机镜头就光圈而言可分为手动光圈镜头及自动光圈镜头两种,就焦距而言又可分为定焦镜头及变焦镜头两种。
下面就以使用环境的不同谈如何正确选用摄像机镜头。 1、 手动、自动光圈镜头的选用
手动、自动光圈镜头的选用取决于使用环境的照度是否恒定。
对于在环境照度恒定的情况下,如电梯轿箱内、封闭走廊里、无阳光直射的房间内,均可选用手动光圈镜头,这样可在系统初装调试中根据环境的实际照度,一次性整定镜头光圈大小,获得满意亮度画面即可。
对于环境照度处于经常变化的情况,如随日照时间而照度变化较大的门厅、窗及大堂内等,均需选用自动光圈镜头(必须配以带有自动光圈镜头插座的摄像机),这样便可以实现画面亮度的自动调节,获得良好的较为恒定亮度的监视画面。

对于自动光圈镜头的控制信号又可分为dcvideo控制两种 , 即直流电压控制及视频信号控制。这在自动光圈镜头的类型选用上,摄像机自动光圈镜头插座的连接方式上,以及选择自动光圈镜头的驱动方式开关上,三者注意协调配合好即可。
2、 定焦、变焦镜头的选用
定焦、变焦镜头的选用取决于被监视场景范围的大小 ,以及所要求被监视场景画面的清晰程度。
在镜头规格(镜头规格一般分为1/3″1/2″2/3″)一定的情况下 ,镜头焦距与镜头视场角的关系为:镜头焦距越长,其镜头的视场角就越小;在镜头焦距一定的情况下,镜头规格与镜头视场角的关系为:镜头规格越大,其镜头的视场角也越大。所以由以上关系可知:在镜头物距一定的情况下,随着镜头焦距的变大,在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面范围就越小,但画面细节越来越清晰;而随着镜头规格的增大,在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面范围就增大,但其画面细节越来越模糊。在镜头规格及镜头焦距一定的前提下,cs型接口镜头的视场角将大于c型接口镜头的视场角。
镜头视场角可分为图像水平视场角以及图像垂直视场角,且图像水平视场角大于图像垂直视场角,通常我们所讲的视场角一般是指镜头的图像水平视场角。

对于一般变焦()镜头而言 ,由于其最小焦距通常为6.0mm左右,故其变焦()镜头的最大视场角为45°左右,如将此种镜头用于这种狭小的被监视环境中,其监视死角必然增大,虽然可通过对前端云台进行操作控制,以减少这种监视死角,但这样必将会增加系统的工程造价(系统需增加前端译码器、云台、防护罩等),以及系统操控的复杂性,所以在这种环境中,不宜采用变焦()镜头。
在开阔的被监视环境中,首先应根据被监视环境的开阔程度,用户要求在系统末端监视器上所看到的被监视场景画面的清晰程度,以及被监视场景的中心点到摄像机镜头之间的直线距离为参考依据,在直线距离一定且满足覆盖整个被监视场景画面的前提下,应尽量考虑选用长焦距镜头,这样可以在系统末端监视器上获得一幅具有较清晰细节的被监视场景画面。在这种环境中也可考虑选用变焦()镜头(电动三可变镜头),这可根据系统的设计要求以及系统的性能价格比决定,在选用时也应考虑两点:(1)在调节至最短焦距时(看全景)应能满足覆盖主要被监视场景画面的要求;(2)在调节至最长焦距时(看细节)应能满足观察被监视场景画面细节的要求。通常情况下,在室内的仓库、车间、厂房等环境中一般选用6倍或者10倍镜头即可满足要求,而在室外的库区、码头、广场、车站等环境中,可根据实际要求选用10倍、16倍或20倍镜头即可(一般情况下,镜头倍数越大,价格越高,可在综合考虑系统造价允许的前提下,适当选用高倍数变焦镜头)
正确选用镜头焦距的理论计算
摄取景物的镜头视场角是极为重要的参数 ,镜头视场角随镜头焦距及摄像机规格大小而变化(其变化关系如前所述),覆盖景物镜头的焦距可用下述公式计算:
(1) f = u • d / u
(2) f = h • d / h
f:镜头焦距、u:景物实际高度、h:景物实际宽度、d:镜头至景物实测距离、u:图像高度、h:图像宽度
举例说明:
当选用1/2″镜头时,图像尺寸为u=4.8mmh=6.4mm。镜头至景物距离d=3500mm,景物的实际高度为u=2500mm(景物的实际宽度可由下式算出h=1.333•u,这种关系由摄像机取景器ccd片决定)
将以上参数代入公式 (1) 中,可得f=4.8•3500/2500=6.72mm,故选用6mm定焦镜头即可。
用于决定摄影机所观测之视角,根据不同需求,使用不同焦距之镜头以得到最佳视角。
其它镜头规格说明
1image format
如镜头为1/3″,所以只能用在1/3″ 1/4″1/5″以下的camera,1/2″camera就不能使用,否则摄取之景物在莹幕上的边缘会被遮盖。 2mount
目前镜头有ccs mount二种规格,目前发展之镜头,一般以cs mount居多,ccs mount搭配camera使用,相差5mm距离。
3focal length
根据自己需求而定, 可决定所照摄物体的远近及在莹幕的大小。
4aaperture
f value愈小,表示入光量愈多,可使camera感度增强,所以一般愈低愈好。
5angle of view(视角)
视角一般有分左右(horizzontal)及上下(vertical),比例为4∶3,甚至有人称之为斜对角(diagonal)。视角随镜头的焦距、camera sensor的大小(1/2″1/3″or…)及讲法而变,要注意清楚。 6. 自动光圈控制方式有二种:
avideo driver
bdc driver
7. 目前镜头的种类大致上可分:
amono focal lens (单一焦距镜头) : fix iris(固定光圈), manual iris(手动光圈)
bpinhole lens(针孔镜头):f值比一般大
cauto iris lens(自动光圈)
dvarifocal lens(变焦镜头)
emotorized zoom lens(电动变焦镜头)
比较如下:
focal length aperture
mono focal lens 固定 固定
pinhole lens 固定 手动/自动
auto iris lens 固定 手动/自动
varifocal lens 手动调整 手动/自动
motorized zoom lens 电动调整 自动
CIF简介
CIF是常用的标准化图像格式(Common Intermediate Format)。在H.323协议簇中,规定了视频采集设备的标准采集分辨率。CIF = 352×288像素
QCIF全称Quarter common intermediate format。QCIF也是常用的标准化图像格式。在H.323中,规定QCIF = 176×144像素。
CIF格式具有如下特性:  
(1) 电视图像的空间分辨率为家用录像系统(Video Home System,VHS)的分辨率,即352×288。  
(2) 使用非隔行扫描(non-interlaced scan)。  
(3) 使用NTSC帧速率,电视图像的最大帧速率为30 000/1001≈29.97幅/秒。  
(4) 使用1/2的PAL水平分辨率,即288线。  
(5) 对亮度和两个色差信号(Y、Cb和Cr)分量分别进行编码,它们的取值范围同ITU-R BT.601。即黑色=16,白色=235,色差的最大值等于240,最小值等于16。
下面为5种CIF 图像格式的参数说明。参数次序为“图象格式 亮度取样的象素个数(dx) 亮度取样的行数 (dy) 色度取样的象素个数(dx/2) 色度取样的行数(dy/2)”。  
sub-QCIF 128×96 64 48  
QCIF: 176×144 88 72  
CIF :352×288 176 144  
4CIF :704×576 352 288(即我们经常说的D1)  
16CIF: 1408×1152 704 576
如果采用CIF分辨率,通常每1路的硬盘容量为180MB~250MB/小时,通常情况下取值200MB/小时;如果是D1的分辨率每小时录像需要的硬盘容量为720MB~1000MB/小时,通常情况下为了减少硬盘的容量可以按照500MB/小时计算,帧率智能设置比25fps少一些,码流也要少一些!相信大家可以计算出一台装满8500GB16路硬盘录像机可以录像多长时间了吧?
计算举例:8CIF格式24小时不间断录像30天所需硬盘容量?
                   8×200M×24小时×30÷1024M = 1125G         (注:1G = 1024M)

大家请多多关注
 楼主| 发表于 2011-8-3 11:05:46 | 显示全部楼层
不错的哟
大家请多多关注
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