近年來，新型低成本MOS圖像傳感器有了較快速的發(fā)展，基于MOS圖像傳感器的監(jiān)控攝像機(jī)已開始被應(yīng)用于對圖像質(zhì)量要求不高的可視電話或會議電視系統(tǒng)中。監(jiān)控攝像機(jī)是獲取監(jiān)視現(xiàn)場圖像的前端設(shè)備，它以面陣CCD圖像傳感器為核心部件，外加同步信號產(chǎn)生電路、視頻信號處理電路及電源等。
監(jiān)控攝像機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)
監(jiān)控攝像機(jī)具有黑白和彩色之分，由于黑白監(jiān)控攝像機(jī)具有高分辨率、低照度等優(yōu)點(diǎn)，特別是它可以在紅外光照下成像，因此在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，黑白CCD監(jiān)控攝像機(jī)仍具有較高的市場占有率。
監(jiān)控攝像機(jī)的使用很簡單，通常只要正確安裝鏡頭、連通信號電纜，接通電源即可工作。但在實(shí)際使用中，如果不能正確地安裝鏡頭并調(diào)整攝像機(jī)及鏡頭的狀態(tài)，則可能達(dá)不到預(yù)期使用效果。應(yīng)注意鏡頭與監(jiān)控攝像機(jī)的接口，是C型接口還是CS型接口(這一點(diǎn)要切記，否則用C型鏡頭直接往CS接口監(jiān)控攝像機(jī)上旋入時極有可能損壞監(jiān)控攝像機(jī)的CCD芯片)。
安裝鏡頭時，首先去掉監(jiān)控攝像機(jī)及鏡頭的保護(hù)蓋，然后將鏡頭輕輕旋入監(jiān)控攝像機(jī)的鏡頭接口并使之到位。對于自動光圈鏡頭，還應(yīng)將鏡頭的控制線連接到監(jiān)控攝像機(jī)的自動光圈接口上，對于電動兩可變鏡頭或三可變鏡頭，只要旋轉(zhuǎn)鏡頭到位，則暫時不需校正其平衡狀態(tài)(只有在后焦聚調(diào)整完畢后才需要最后校正其平衡狀態(tài))。
調(diào)整鏡頭光圈與對焦，關(guān)閉監(jiān)控攝像機(jī)上電子快門及逆光補(bǔ)償?shù)乳_關(guān)，將監(jiān)控攝像機(jī)對準(zhǔn)欲監(jiān)視的場景，調(diào)整鏡頭的光圈與對焦環(huán)，使監(jiān)視器上的圖像最佳。如果是在光照度變化比較大的場合使用監(jiān)控攝像機(jī)，最好配接自動光圈鏡頭并作監(jiān)控攝像機(jī)的電子快門開關(guān)置于OFF。如果選用了手動光圈則應(yīng)將監(jiān)控攝像機(jī)的電子快門開關(guān)置于ON，并在應(yīng)用現(xiàn)場最為明亮(環(huán)境光照度最大)時，將鏡頭光圈盡可能開大并仍使圖像為最佳(不能使圖像過于發(fā)白而過載)，鏡頭即調(diào)整完畢。裝好防護(hù)罩并上好支架即可
在以上調(diào)整過程中，若不注意在光線明亮?xí)r將鏡頭的光圈盡可能開大，而是關(guān)得比較小，則監(jiān)控攝像機(jī)的電子快門會自動調(diào)在低速上，因此仍可以在監(jiān)視器上形成較好的圖像;但當(dāng)光線變暗時，由于鏡頭的光圈比較小，而電子快門也已經(jīng)處于最慢(1/50s)了，此時的監(jiān)控攝像機(jī)的成像就可能是昏暗一片了。
監(jiān)控攝像機(jī)技術(shù)參數(shù)
(1)色彩
監(jiān)控攝像機(jī)有黑白和彩色兩種，通常黑白監(jiān)控攝像機(jī)的水平清晰度比彩色監(jiān)控攝像機(jī)高，且黑白監(jiān)控攝像機(jī)比彩色監(jiān)控攝像機(jī)靈敏，更適用于光線不足的地方和夜間燈光較暗的場所。黑白監(jiān)控攝像機(jī)的價格比彩色便宜。但彩色的圖像容易分辨衣物與場景的顏色，便于及時獲取、區(qū)分現(xiàn)場的實(shí)時信息。
(2)清晰度
分為水平清晰度和垂直清晰度兩種。垂直方向的清晰度受到電視制式的限制，有一個最高的限度，由于我國電視信號均為PAL制式，PAL制垂直清晰度為400行。所以攝像機(jī)的清晰度一般是用水平清晰度表示。水平清晰度表示人眼對電視圖像水平細(xì)節(jié)清晰度的量度，用電視線TVL表示。
過去選用黑白監(jiān)控攝像機(jī)的水平清晰度一般應(yīng)要求大于500線，彩色監(jiān)控攝像機(jī)的水平清晰度一般應(yīng)要求大于400線。
目前，高清監(jiān)控攝像機(jī)已經(jīng)達(dá)到1080P.
(3)照度
單位被照面積上接受到的光通量稱為照度。Lux(勒克斯)是標(biāo)稱光亮度(流明)的光束均勻射在lm2面積上時的照度。監(jiān)控攝像機(jī)的靈敏度以最低照度來表示，這是監(jiān)控攝像機(jī)以特定的測試卡為攝取標(biāo)，在鏡頭光圈為0.4時，調(diào)節(jié)光源照度，用示波器測其輸出端的視頻信號幅度為額定值的10%，此時測得的測試卡照度為該攝像機(jī)的最低照度。所以實(shí)際上被攝體的照度應(yīng)該大約是最低照度的10倍以上才能獲得較清晰的圖像。
目前一般選用黑白監(jiān)控攝像機(jī)的最低照度，當(dāng)相對孔徑為F/1.4時，最低照度要求選用小于0.1Lux;選用彩色監(jiān)控攝像機(jī)的最低照度，當(dāng)相對孔徑為F/1.4時，最低照度要求選用小于0.2Lux。
(4)同步
要求監(jiān)控攝像機(jī)具有電源同步、外同步信號接口。對電源同步而言，使所有的攝像機(jī)由監(jiān)控中心的交流同相電源供電，使監(jiān)控攝像機(jī)場同步信號與市電的相位鎖定，以達(dá)到攝像機(jī)同步信號相位一致的同步方式。
對外同步而言，要求配置一臺同步信號發(fā)生器來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫同步，電視系統(tǒng)掃描用的行頻、場頻、幀頻信號，復(fù)合消隱信號與外設(shè)信號發(fā)生器提供的同步信號同步的工作方式。
系統(tǒng)只有在同步的情況下，圖像進(jìn)行時序切換時就不會出現(xiàn)滾動現(xiàn)象，錄、放像質(zhì)量才能提高。
(5)電源
監(jiān)控攝像機(jī)電源一般有交流220V，交流24V，直流12V，可根據(jù)現(xiàn)場情況選擇攝像機(jī)電源但推薦采用安全低電壓。選用12V直流電壓供電時，往往達(dá)不到攝像機(jī)電源同步的要求，必須采用外同步方式，才能達(dá)到系統(tǒng)同步切換的目的。
(6)自動增益控制(AGC)
所有攝像機(jī)都有一個將來自CCD的信號放大到可以使用水準(zhǔn)的視頻放大器，其放大量即增益，等效于有較高的靈敏度，可使其在微光下靈敏，然而在亮光照的環(huán)境中放大器將過載，使視頻信號畸變。為此，需利用攝像機(jī)的自動增益控制(AGC)電路去探測視頻信號的電平，適時地開關(guān)AGC，從而使攝像機(jī)能夠在較大的光照范圍內(nèi)工作，此即動態(tài)范圍，即在低照度時自動增加攝像機(jī)的靈敏度，從而提高圖像信號的強(qiáng)度來獲得清晰的圖像。
(7)白平衡
白平衡只用于彩色攝像機(jī)，其用途是實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)圖像能精確反映景物狀況，有手動白平衡和自動白平衡兩種方式。A)自動白平衡
連續(xù)方式--此時白平衡設(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2800~6000K。這種方式對于景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場合是最適宜的，使色彩表現(xiàn)自然，但對于景物中很少甚至沒有白色時，連續(xù)的白平衡不能產(chǎn)生最佳的彩色效果。按鈕方式--先將攝像機(jī)對準(zhǔn)諸如白墻、白紙等白色目標(biāo)，然后將自動方式開關(guān)從手動撥到設(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，將自動方式開關(guān)撥回手動位置以鎖定該白平衡的設(shè)置，此時白平衡設(shè)置將保持在攝像機(jī)的存儲器中，直至再次執(zhí)行被改變?yōu)橹梗浞秶鸀?300~10000K，在此期間，即使攝像機(jī)斷電也不會丟失該設(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)用場合。
B)手動白平衡
開手動白平衡將關(guān)閉自動白平衡，此時改變圖像的紅色或蘭色狀況有多達(dá)107個等級供調(diào)節(jié)，如增加或減少紅色各一個等級、增加或減少蘭色各一個等級。除次之外，有的攝像機(jī)還有將白平衡固定在3200K(白熾燈水平)和5500K(日光水平)等檔次命令。
(8)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間來操縱快門。電子快門控制攝像機(jī)CCD的累積時間，當(dāng)電子快門關(guān)閉時，對NTSC攝像機(jī)，其CCD累積時間為1/60秒;對于PAL攝像機(jī)，則為1/50秒。當(dāng)攝像機(jī)的電子快門打開時，對于NTSC攝像機(jī)，其電子快門以261步覆蓋從1/60秒到1/10000秒的范圍;對于PAL型攝像機(jī)，其電子快門則以311步覆蓋從1/50秒到1/10000秒的范圍。當(dāng)電子快門速度增加時，在每個視頻場允許的時間內(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，較高的快門速度對于觀察運(yùn)動圖像會產(chǎn)生一個"停頓動作"效應(yīng)，這將大大地增加攝像機(jī)的動態(tài)分辨率。
(9)背景光補(bǔ)償
通常，攝像機(jī)的AGC工作點(diǎn)是通過對整個視場的內(nèi)容作平均來確定的，但如果視場中包含一個很亮的背景區(qū)域和一個很暗的前景目標(biāo)，則此時確定的AGC工作點(diǎn)有可能對于前景目標(biāo)是不夠合適的，背景光補(bǔ)償有可能改善前景目標(biāo)顯示狀況。當(dāng)背景光補(bǔ)償為開啟時，攝像機(jī)僅對整個視場的一個子區(qū)域求平均來確定其AGC工作點(diǎn)，此時如果前景目標(biāo)位于該子區(qū)域內(nèi)時，則前景目標(biāo)的可視性有望改善。
(10)寬動態(tài)
寬動態(tài)技術(shù)是在非常強(qiáng)烈的對比下讓攝像機(jī)看到影像的特色而運(yùn)用的一種技術(shù)。
解決方法就是用一顆CCD，但是上面的每一點(diǎn)在單一時間內(nèi)曝光兩次，一次長曝光(低快門)，一次短曝光(高快門)，所以每一點(diǎn)都有兩個數(shù)據(jù)輸出，就叫”雙輸出CCD”，正因?yàn)槊奎c(diǎn)有兩個數(shù)據(jù)輸出，總資料量就比一般CCD多了一倍，因此傳輸?shù)乃俣鹊么笊弦槐恫拍馨奄Y料搬出來，所以又叫”雙速CCD(DoubleSpeedCCD)。
就這樣了!雙輸出CCD扔出一個長曝光及短曝光的訊號給DSP，DSP去運(yùn)算再加總，所謂”寬動態(tài)攝像機(jī)”就出來了。
監(jiān)控攝像機(jī)格局看安防產(chǎn)業(yè)
為了便于分析，我們把生產(chǎn)監(jiān)控攝像機(jī)企業(yè)分成了4類：1、生產(chǎn)基本機(jī)型，包括板機(jī)、槍機(jī)、球機(jī)、半球的監(jiān)控攝像機(jī)企業(yè);2、主要生產(chǎn)由監(jiān)控攝像機(jī)派生出的紅外機(jī)、網(wǎng)絡(luò)機(jī)的企業(yè);3、主要生產(chǎn)為某一特定行業(yè)應(yīng)用的專業(yè)監(jiān)控攝像機(jī)的企業(yè);4、主要為監(jiān)控攝像機(jī)生產(chǎn)配套鏡頭、紅外燈、云臺、防護(hù)罩的企業(yè)。由于情況比較復(fù)雜，第一類企業(yè)中有不少也在生產(chǎn)第二、第三類產(chǎn)品，但是這兩類產(chǎn)品的比重較低。第四類企業(yè)也有生產(chǎn)攝像機(jī)、紅外機(jī)產(chǎn)品的，但比重都不大，而以鏡頭、紅外燈、云臺等關(guān)鍵配件為主。第一類企業(yè)共612家，第二類企業(yè)177家，第三類企業(yè)60家，第四類企業(yè)91家。下面我們將這四類企業(yè)的情況進(jìn)行簡單的歸納。
第一類是生產(chǎn)基本機(jī)型的監(jiān)控攝像機(jī)企業(yè)，基本機(jī)型主要包括板機(jī)、一體機(jī)、槍機(jī)、球機(jī)、半球這幾個小類。
板機(jī)是數(shù)碼產(chǎn)品的專有名詞之一，監(jiān)控板機(jī)又稱組裝機(jī)、并裝機(jī)，主要是以并裝為主，一般是買來主板(裝有成像器件、圖像處理芯片及相關(guān)元器件等)和并裝零件再組裝成成品機(jī).板機(jī)主要是由成像器件或圖像處理芯片生產(chǎn)廠提供，國內(nèi)也有一些生產(chǎn)廠制造板機(jī)，如深圳東日盈、鴻泰、視信科技等。
一體化攝像機(jī)簡稱一體機(jī)，來源于家用攝錄一體機(jī)。對于一體化攝像機(jī)安防業(yè)內(nèi)一直以來有幾種不同的理解，有指半球型一體機(jī)、快速球型一體機(jī)、結(jié)合云臺的一體化攝像機(jī)和鏡頭內(nèi)建的一體機(jī)等。嚴(yán)格來說，快速球型攝像機(jī)、半球型攝像機(jī)與特指的一體機(jī)不是一個概念，現(xiàn)在通常所說的一體化攝像機(jī)應(yīng)專指鏡頭內(nèi)建、可自動聚焦的一體化攝像機(jī)。它將分立的攝像機(jī)機(jī)芯、電動變焦鏡頭、全方位云臺、防護(hù)罩和解碼器等5個獨(dú)立的部分有機(jī)地結(jié)合為一個整體，其電源、視頻、控制信號均有直接插口，以運(yùn)行的平滑穩(wěn)定及連續(xù)而著稱，有時也被稱為一體化監(jiān)控定位系統(tǒng)。一體機(jī)主要配套電教投影機(jī)和智能球機(jī)使用。由于一體機(jī)在監(jiān)控領(lǐng)域主要配套于高檔球機(jī)，技術(shù)指標(biāo)比較先進(jìn)，一些監(jiān)控廠家也爭先恐后地把自己生產(chǎn)的紅外機(jī)、網(wǎng)絡(luò)機(jī)稱為紅外一體、網(wǎng)絡(luò)一體機(jī)，而這些攝像機(jī)中有的根本就沒有電動變焦鏡頭，這是一種炒作概念的夸大宣傳。國內(nèi)也有一些廠家生產(chǎn)一體機(jī)，如宏天智、萬佳安、翔飛、銳達(dá)視、海康等。
國內(nèi)生產(chǎn)槍機(jī)、半球、球機(jī)的企業(yè)非常多，但是大多數(shù)是組裝廠。高速球?qū)儆诒O(jiān)控攝像機(jī)的高端產(chǎn)品，值得一提的是國內(nèi)一些廠的高速球達(dá)到了較高水平，比如艾立克、明景、維多、天地偉業(yè)、亞安、嘉杰等。
第二類是主要生產(chǎn)由監(jiān)控攝像機(jī)派生出的紅外機(jī)、網(wǎng)絡(luò)機(jī)的企業(yè)。
隨著監(jiān)控產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，特別是平安城市建設(shè)的推動，日夜兩用攝像機(jī)成為市場的寵兒。日夜兩用攝像機(jī)可以進(jìn)一步分為彩轉(zhuǎn)黑(黑白)超低照度攝像機(jī)、普通紅外攝像機(jī)、陣列式紅外攝像機(jī)、激光紅外攝像機(jī)、熱成像儀(被動紅外攝像機(jī))幾類。由于日夜兩用攝像機(jī)由幾種紅外攝像機(jī)占據(jù)了絕大部分市場，大多數(shù)人已經(jīng)將這兩個概念合二而一了。
彩轉(zhuǎn)黑(黑白)超低照度攝像機(jī)雖然在日夜兩用攝像機(jī)中所占比例不大，但其技術(shù)含量很高，特別是其中應(yīng)用了圖像增強(qiáng)技術(shù)的微光夜視攝像機(jī)。國內(nèi)已有深圳紫光積陽、北京太和紫金、北京紫晶視訊、上海(交大)學(xué)子科技創(chuàng)業(yè)幾家企業(yè)能夠生產(chǎn)微光夜視攝像機(jī)。
大多數(shù)攝像機(jī)生產(chǎn)廠都在做紅外攝像機(jī)。目前國內(nèi)紅外攝像機(jī)的主流是主動紅外攝像機(jī)。普通LED紅外攝像機(jī)普遍存在的問題是圖像質(zhì)量較低，日夜圖像質(zhì)量不能兼顧、紅外燈壽命短等。國內(nèi)一些企業(yè)采用了一些技術(shù)措施之后，技術(shù)水平與質(zhì)量均有很大提高。深圳三辰科技、捷高、北京景通志達(dá)、南京振谷光電的產(chǎn)品都很不錯。
九十年代末期開始出現(xiàn)發(fā)光效率達(dá)到25%的LEDArray陣列集成技術(shù)，可大大提高紅外燈的水平，這種新型的紅外燈具有亮度高、體積小、壽命長的特點(diǎn)，半功率照射角度為10度-120度可調(diào)，因此配套的攝像機(jī)可以在夜間獲得較好的圖像，其不足之處一是價格較高，二是由于對整體紅外攝像機(jī)技術(shù)要求較高，部件之間配合要好，否則質(zhì)量不易保證。常州明景、深圳通寶萊、天津亞安、北京港灣網(wǎng)絡(luò)的陣列式紅外攝像機(jī)質(zhì)量較好。
紅外激光在監(jiān)控攝像機(jī)夜間照明領(lǐng)域中應(yīng)用的最大優(yōu)勢在于激光具有很高的發(fā)光效率、發(fā)光強(qiáng)度和方向性，半導(dǎo)體激光的電光轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)80%，大大的降低了能耗，增加了照明距離。紅外激光器由于采用金屬封裝和專用電源，可以通過先進(jìn)的半導(dǎo)體溫控技術(shù)使得產(chǎn)品始終在設(shè)定的合理溫度下工作，壽命能夠較好地得到保證。紅外激光照明設(shè)備與配有長焦距鏡頭的攝像機(jī)組合，可以較好地實(shí)現(xiàn)夜間遠(yuǎn)距離監(jiān)控。由于工藝比較復(fù)雜、產(chǎn)量比較低，目前紅外激光照明器的價格還是比較高。國內(nèi)已有多家企業(yè)在生產(chǎn)激光紅外攝像機(jī)，如明景、深圳紫光積陽、北京紫晶視訊、西安歐益光電等。
被動紅外攝像機(jī)(紅外熱成像儀)是夜間監(jiān)控的另一選擇。其優(yōu)勢是受氣候環(huán)境影響小、探測距離較遠(yuǎn)、易于發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、隱蔽性能好，缺點(diǎn)是價格高、成像的清晰度較差。由于技術(shù)的進(jìn)步和市場的擴(kuò)大，產(chǎn)品價格下降較快。國內(nèi)能夠生產(chǎn)紅外熱成像儀的企業(yè)較多，如浙江大立、昆明北方紅外、武漢高德紅外、航天海鷹、廣州颯特電力紅外技術(shù)、重慶偉聯(lián)、山東神戎電子、深圳傲潤特、亞安、明景、杭州龍盾科技等，不過只有前面4、5家掌握了其中的關(guān)鍵技術(shù)。
國內(nèi)能夠生產(chǎn)各種網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的企業(yè)很多，大多數(shù)是買來攝像機(jī)之后加上壓縮板卡和自己的標(biāo)牌，這類企業(yè)不少是原來生產(chǎn)板卡、DVR、視頻服務(wù)器、視頻傳輸設(shè)備的廠家。由于企業(yè)眾多，就不一一舉例了。
